物流集装箱场站上部结构设计

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2.1设计依据
2.1.1工程设计基准期
本工程设计的基准期为50年。
2.1.2.自然条件
1)、气象资料
最冷月平均8.3C,最热月平均29.5C,极端最高40.0C,极端最低 2.4C。
2)、基本风压: =0.50 ,C类地形。常年主导风向:夏季为东南风,冬季为西北风。
3)、主要建筑材料:
砼:C30;钢筋:HPB235、HRB400。
外墙和隔墙材料:加气混凝土砌块。
外墙装修:墙面砖或马赛克。
门窗:木夹板门,铝合金窗或钢窗。
4)、建筑抗震设防烈度为7度,场地土为Ⅱ类
5)、工程地质资料:
第一层:地表耕植土,平均厚度0.5m,不宜作天然地基,r =16kN/m³;
第二层:粘土,平均厚度0.5~1.5m,地基承载力特征值fak =200kN/m², r =18kN/m³;
第三层:强风化岩,地基承载力特征值fak=350 kN/m²。
6)建设前期条件
已经进行了场地平整,给水、排水、供电、通讯、供煤气与城市系统连接。
2.1.3 设计要求
工程所在地抗震设防烈度为7度,设计基本地震加速度为0.10g,设计地震分组为第二组,场地类别为Ⅱ类。
2.2 结构方案选型
2.2.1上部结构体系选择、结构布置及计算单元
1).上部结构体系
由于该结构高度为16.1m,抗震设防烈度为7度,根据《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2010)表6.1.1现浇混凝土房屋适用的最大高度:混凝土房屋架结构适用最大高度为60m,框架-抗震墙结构适用最大高度为130m,抗震墙结构适用最大高度为140m,框架核心筒结构适用最大高度为150m,筒中筒结构适用最大高度为180m。本建筑25.75m,以上结构体系都适用于本建筑,但从受力及经济因素考虑,框架结构较为合理。因此本建筑最终采用钢筋混凝土框架结构。
2).结构布置图详见结构布置图2-1,图2-2。
 
图2.1 标准层结构布置图
 
图2.2 屋面结构布置图
表2-1 梁、柱的截面尺寸
构件编号 截面尺寸 构件编号 截面尺寸 构件编号 截面尺寸
b(mm) h(mm) b(mm) h(mm) b(mm) h(mm)
KJL1 300 800 KJL4 300 500 L1 200 600
KJL2 300 400 KJZ1 500 500 L2 200 500
KJL3 200 400 KJZ2 400 400 L3 200 400
3).计算单元取3轴单榀框架为计算单元
2.2.2 基础选型
根据建筑处的地质情况,承载力第三层是承载力很强的强风化岩,初步确定基础采用柱下混凝土条形浅基础比较适合。
2.2.3  特殊处理:
根据《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2010),现浇钢筋混凝土框架结构伸缩缝间距不宜超过。本工程长度62.24m>55m,宜设伸缩缝。但目前在地震区,由于设缝将房屋分成几个独立的部分,地震时常因为互相碰撞而造成震害。因此,目前的总趋势是避免设缝。并从总体布置上或构造上采取一些相应的措施来减少温度收缩和体形复杂引起的问题。为解决混凝土收缩可能引起的裂缝,可考虑在施工阶段每隔30~40设置一道后浇带,后浇带宽1.0;为解决温度变化可能引起的裂缝,屋面还可加强保温、隔热措施,楼板可配置分布钢筋。
2.2.4  结构用材料
梁板的混凝土强度等级用C30;
柱的混凝土强度等级用C30;
梁柱钢筋等级除箍筋和拉筋为HPB235外,其余均为HRB400。
2.3结构基本尺寸确定及截面几何特性计算
2.3.1框架计算简图
     框架柱嵌固与基础顶面,框架梁与柱刚接,由于各层柱的截面尺寸不变,故梁跨等于柱截面形心轴线之间的距离。底层柱高从基础顶面算至二层楼面,室内外高差为-0.600m,基础顶面至室外地坪通常取-0.500m,故基顶标高至±0.000的距离定为-1.100m,故底层柱高为5.6m。其余各层柱高从楼面算至上一层楼面(即层高),由此可绘出框架的计算简图如2.3所示。
 
图2.3 计算简图
2.3.2 框架梁截面尺寸初选
根据《高层建筑混凝土结构技术规程》6.3.1得
截面高度:
截面宽度:
取 KJL1
同理:对l=3000mm  取h=400mm , b=300mm KJL2
l=2000mm  取h=400mm , b=200mm KJL3
2.3.3 框架柱截面尺寸初选
底层柱轴力估算:
假定结构每平方米总荷载设计值为12kN,则底层中柱的轴力设计值约为:
               
若采用C30混凝土浇捣,由《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)查得。假定柱截面尺寸,则柱的轴压比为:
 
故确定取柱截面尺寸为。边柱截面取为,角柱取为.
为简化施工,各柱截面从底层到顶层不改变。
2.3.4 板的厚度初选
根据《混凝土结构设计》(GB50010-2002)10.1.1得
楼板:,
屋面板:取。
2.3.5 框架梁、柱线刚度与框架的抗侧刚度
框架梁的线刚度计算见表2-2,。考虑现浇楼板的影响,求梁截面惯性矩时,对边梁(单边有现浇楼板的梁)Ib=1.5Ib0,对中梁(两边均有现浇楼板的梁)Ib=2Ib0(Ib0为不考虑楼板翼缘作用的梁截面惯性矩,)。
 
 
①轴框架计算模型及相对线刚度  
 
②-⑧轴框架计算模型及相对线刚度
 
⑨轴框架计算模型及相对线刚度
图2-4 各榀横向框架的计算模型及相对线刚度
表2-1  横向框架梁线刚度计算
梁号 bb
(mm) hb
(mm) l0
(mm) Ib0
(×109mm4) Ib
(×109mm4) ib
(×106N·mm) 相对线刚度
KJL1-1 边梁 300 800 7800 12.8 19.2 2.462E 6.479
KJL1-2 中梁 300 500 3000 3.13 6.26 2.087E 5.491
KJL1-3 边梁 300 800 7800 12.8 19.2 2.462E 6.479
KJL2-1 中梁 300 800 7800 12.8 25.6 3.282E 8.637
KJL2-2 中梁 300 500 3000 3.13 6.26 2.087E 5.491
KJL2-3 中梁 300 800 7800 12.8 25.6 3.282E 8.637
KJL9-1 边梁 300 800 7800 12.8 19.2 2.462E 6.479
KJL9-2 边梁 300 500 3000 3.13 4.70 1.565E 4.118
KJL9-3 边梁 300 800 7800 12.8 19.2 2.462E 6.479
注:表中的E为C30混凝土的弹性模量。
柱的线刚度计算见表2-2,,。
表2-2  各柱横向线刚度计算
层号 柱号 bc
(mm) hc
(mm) h
(mm) Ic
(×109mm4) ic
(×106N·mm) 相对线刚度
1 KJZ1 500 500 5600 5.21 0.930E 2.385
2~3 KJZ1 500 500 4000 5.21 1.303E 3.429
4 KJZ1 500 500 3600 5.21 1.447E 3.808
注:表中的E为C30混凝土的弹性模量。
    各横向框架的相对线刚度如图2-4所示。
2.3.6各柱横向D值计算
各层柱的D值计算见表2-3。①⑨轴的柱子D值一致,此处只计算①轴柱子D值;②③④⑤⑥⑦⑧轴的柱子D值一致,此处只计算②轴柱子D值。(柱号说明:第一下标为横向轴号,第二下标为纵向轴号,该柱即为两轴相交处的框架柱。)其中,
一般层: , ,
底层:   ,,
表2-3  各柱横向D值计算
层号 柱号 ic(×106N·mm) K D
(N/mm) 单榀∑D
(N/mm) 整层∑D
(N/mm)
1 0.930E 1.358 0.553 0.305E 1.477E 14.865E
=445950 
0.930E 5.019 0.786 0.433E
0.930E 5.019 0.786 0.433E 
0.930E 1.358 0.553 0.305E 
0.930E 3.621 0.733 0.404E 1.702E 
0.930E 5.924 0.811 0.447E 
0.930E 5.924 0.811 0.447E 
0.930E 3.621 0.733 0.404E 
2~3 1.303E 1.889 0.486 0.475E 2.192E 21.221E
=636630 
1.303E 3.491 0.636 0.621E 
1.303E 3.491 0.636 0.621E 
1.303E 1.889 0.486 0.475E 
1.303E 2.519 0.557 0.545E 2.405E 
1.303E 4.120 0.673 0.658E 
1.303E 4.120 0.673 0.658E 
1.303E 2.519 0.557 0.545E 
4 1.447E 1.701 0.460 0.616E 2.869E 27.893E
=836790 
1.447E 3.143 0.611 0.819E 
1.447E 3.143 0.611 0.819E 
1.447E 1.701 0.460 0.616E 
1.447E 2.268 0.531 0.712E 3.165E 
1.447E 3.710 0.650 0.871E 
1.447E 3.710 0.650 0.871E 
1.447E 2.268 0.531 0.712E 
注:E=3.0×104N/mm2。
2.4 竖向荷载计算
2.4.1 永久荷载计算
1.屋面荷载(近似代替)
英红瓦                                                     1.0 kN/m2
水泥砂浆挂瓦条                                    16×0.025=0.4 kN/m2
20厚1:3水泥砂浆找平层                              20×0.02=0.4 kN/m2
高分子防水卷材                                         0.05 kN/m2
40厚水泥石灰焦渣砂浆找平找坡层                  0.04×14=0.56 kN/m2
120mm钢筋混凝土现浇屋面板                        25×0.12=3.0 kN/m2
15mm乳胶漆顶棚                                            0.3 kN/m2
面荷载共重                                                5.71kN/m2
2.楼面面荷载
10~15厚地砖铺实拍平,并用素水泥扫缝             19.8×0.015=0.30 kN/m2
10厚1:1水泥砂浆粘贴                               20×0.01=0.20 kN/m2
15厚1:3水泥砂浆找平                              20×0.015=0.30 kN/m2
120mm钢筋混凝土楼板                                25×0.12=3 kN/m2
15mm乳胶漆顶棚                                            0.3 kN/m2
面荷载共重                                                 4.1 kN/m2
3.实墙及栏杆荷载
   外墙装修: 15厚1:3水泥砂浆打底找平            20×0.015=0.3 kN/m2
                8~10厚1:1水泥细砂浆粘贴           20×0.01=0.2 kN/m2
                8~10厚面砖,1:1水泥细砂浆擦缝    19.8×0.01=0.2 kN/m2
                合计                                         0.7 kN/m2
   内墙装修:  13厚1:3水泥砂浆打底扫毛          20×0.013=0.26 kN/m2
                5厚1:2.5水泥细砂浆罩面压光                  0.1 kN/m2
                满刮腻子两道+乳胶漆罩面两道                 0.1 kN/m2
                合计                                        0.46 kN/m2
(1)外墙面荷载
外墙装修+240墙+内墙装修             0.70+6.5×0.24+0.46=2.46 kN/m2
(2)内墙面荷载
内墙装修+200墙+内墙装修             0.46+6.5×0.2+0.46=2.22kN/m2
(3)女儿墙线荷载
     外墙装修                                          0.70×1.2=0.84 kN/m
     240厚加气混凝土墙,高1.0m                    6.5×0.24×0.5=0.65kN/m
     200厚压顶                                      25×0.2×0.2=1.00 kN/m
        女儿墙线荷载                                           2.49kN/m
(4)栏杆线荷载 
1000×800玻璃钢                   20×1.0×0.8×0.01×4/3.8=0.17kN/m
     1200高支撑钢杆                   3.14××1.2×78.5×3/3.8=0.58 kN/m
     100厚压顶钢杆                          3.14××1.0×78.5=0.62 kN/m
     200高踢脚线                                    6.5×0.1×0.2=0.13kN/m
面砖外墙面                                         0.7×0.2=0.14kN/m
栏杆线荷载                                                 1.64 kN/m
    梁自重
       b×h=300mm×800mm
       自重:                           25×0.3×(0.6-0.12)=3.6kN/m
       抹灰层:10厚混合砂浆     [(0.8-0.12) ×2+0.3] ×17×0.01=0.28kN/m
       合计:                                                  3.88kN/m
       b×h=300mm×500mm
       自重:                              25×0.3×(0.5-0.12)=2.85kN/m
       抹灰层:10厚混合砂浆     [(0.5-0.12) ×2+0.3] ×17×0.01=0.18kN/m
       合计:                                                  3.03kN/m
       b×h=300mm×400mm
       自重:                              25×0.3×(0.4-0.12)=2.1kN/m
       抹灰层:10厚混合砂浆    [(0.4-0.12) ×2+0.3] ×17×0.01=0.15kN/m
       合计:                                                    2.25kN/m
       b×h=200mm×400mm
       自重:                              25×0.2×(0.4-0.12)=1.4kN/m
       抹灰层:10厚混合砂浆    [(0.4-0.12) ×2+0.2] ×17×0.01=0.13kN/m
       合计:                                                    1.53kN/m
       b×h=200mm×500mm
       自重:                              25×0.2×(0.5-0.12)=1.9kN/m
       抹灰层:10厚混合砂浆    [(0.5-0.12) ×2+0.2] ×17×0.01=0.16kN/m
       合计:                                                    1.26kN/m
柱自重
    b×h=500mm×500mm
    自重:                                    25×0.5×0.5=6.25kN/m
    抹灰层:10厚混合砂浆                  0.01×0.5×4×17=0.34kN/m
   合计:                                                   6.59kN/m                                                  
     b×h=400mm×400mm
    自重:                                        25×0.4×0.4=4kN/m
    抹灰层:10厚混合砂浆                  0.01×0.4×4×17=0.27kN/m
        合计:                                                   4.27kN/m
2.4.2 可变荷载计算
查《建筑结构荷载规范》(GB 50009— 2001)得
1). 屋面可变荷载
     不上人屋面,可变荷载为0.5 
    2). 楼面可变荷载
      楼梯间为3.5,其它都为2.0

[正文图表略.]
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