Tài liệu Thiết kế kết cấu cao ốc văn phòng 16 tầng

A. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ I. LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU 1. Chọn vật liệu sử dụng Sử dụng bêtông cấp độ bền b30 có Rb=170 Mpa; Rbt= 1,2 Mpa Sử dụng thép + nếu  < 12 mm thì dùng thép AI có : Rs=Rsc=225 Mpa + nếu đường kính   12 mm thì dùng thép AII có : Rs=Rsc=280 Mpa 2. Lựa chọn giải pháp kết cấu cho sàn Chọn giải pháp sàn sườn toàn khối 3. Chọn kích thước chiều dày sàn Ta chọn chiều dày sàn theo công thức: k .Lngan Lngan hs   37  8 trong đó Ldài Với sàn trong phòng: Hoạt tải tính toán: ps= pc.n= 200.1,2=240 (daN/m2) trong đó: pc=200 (daN/m2) Tĩnh tải tính toán ( chưa kể trọng lượng của bản sàn BTCT) các lớp vật liệu gạch ceramic dày 8 mm,  = 2000 dan/m3 0,008.2000= 16 dan/m2 Vữa lát dày 30mm,  = 2000 dan/m3 0,03.2000=60 dan/m2 Vữa trát dày 20mm,  =2000 dan/m3 0,02.2000=40 dan/m2 têu chuẩn n tính toán 16 1.1 17.6 60 1.3 78 40 1.3 52 cộng 147.6 Tĩnh tải tính toán: go= 147,6 dan/m2 (không tính tường xây trực tiếp trên sàn) Tải trọng phân bố tính toán trên sàn là: q0= ps + g0= 240 +147,6 = 387,6 dan/m2 sơ bộ chọn kích thước sàn: D h  .L1 m +) đối với sàn hầm tầng h1, h2:  Sơ bộ chọn: chọn hs=18 cm đặc biệt chọn sàn bể phốt: hs= 20 cm +) đối với sàn hầm tầng t1,…,t15: 0,8 hs  .6, 4  12,8cm 40 ô sàn trong phòng: chọn hs=15 cm +) đối với sàn mái tầng t16: chọn hs=15 cm II. LỰA CHỌN SƠ BỘ KÍCH THƯỚC TIẾT DIỆN 1. Kích thước tiết diện dầm. Chọn sơ bộ theo công thức D hd  L m 2. Kích thước tiết diện cột + tĩnh tải tính toán của ô sàn trong phong: gs= g0+ hs.n.bt= 147,6 + 0,18.1,1.2500=642,6 dan/m2 + tổng tải trọng phân bố tính toán trong phong: qs= ps+gs= 240 + 642,6= 882,6 dan/m2 Diện tích tiết diện cột được tính theo công thức: k .N A Rb (tính toán cho tầng có cột chịu tải lớn nhất, cứ cách 2 tầng thì tiết diện cột giảm không quá 20%) a) Trục cột B.(3) + diện truyền tải của cột trục B: SB= (6,4/2+6,2/2).10=63 m2 + Lực dọc do tải phân bố đều trên bản sàn là: N1=qs.SB= 882,6 . 63= 55603,8 daN + Lực dọc do tải trọng phân bố đều trên sàn mái: N2=qm.SB=585,5.63= 36445,5 daN + vậy 16 tầng nhà là: N   ni.( N1  N 2)  16.(55603,8  36445,5)  1472778,8( daN ) Để kể đến ảnh hưởng của mômen ta chọn k=1,1  A kN 1,1.1472778,8   9529,8(cm2) Rb 170 Vậy ta chọn kích thước cột bcxhc= 100x100 cm Cột trục B(4) có S=(6,4/2+6,2/2).5=31,5 Có: A=4787,7 cm2 Vậy ta chọn kích thước cột là: bcxhc= 60x80 cm b) Trục cột A. + diện truyền tải của cột trục A: SB= (7,7/2+10/2).3,1=27,435 m2 + Lực dọc do tải phân bố đều trên bản sàn là: N1=qs.SB= 882,6 . 27,435= 24214,13 daN + Lực dọc do tải trọng phân bố đều trên sàn mái: N2=qm.SB=585,5.27,435= 16063,19 daN + vậy 16 tầng nhà là: N   ni.( N1  N 2)  16.(24214,13  16063,19)  644437,16( daN ) Để kể đến ảnh hưởng của mômen ta chọn k=1,1  A kN 1,1.644437,16   4169,88( cm2) Rb 170 Vậy ta chọn kích thước cột bcxhc= 100x60cm III. Tính toán tải trọng. a) Tĩnh tải Tĩnh tải tác dụng lên bản sàn: gs= g0+gđ.ống=147,6+60 =207,6 (dan/m2) Tải trọng do tường xây trên dầm: gt=bt*ht*ng*t=0,22*(3,3-0,5)*1.2*1800=1283 (dan/m) b) Hoạt tải Hoạt tải sàn: Ps= ptc*n=200*1,2=240 (dan/m2) Hoạt tải sàn mái: Psm= ptc*n=75*1,2=90 (dan/m2) Hoạt tải của bể nước là: gb= (Vb*n)/ht=(5,3*5,95*(3,3-0.15)*1)/(5,3*5.95)=3,15 (T/m2) IV. Tính toán tải trọng gió. 1. Tải trọng gió tĩnh Công trình nằm ở khu vực hà nội tra bảng phân vùng áp lực gió theo tcvn 2737-1995 Nằm trong vùng II-B có áp lực gió tiêu chuẩn là: W0=95 (KG/m2) Xác định theo công thức: W=W0*c*k Trong đó: W0: giá trị áp lực gió theo bản đồ phân vùng. C: hệ số khí động (phía đón gió c=+0.8,phía gió khuất c=-0.6) K: hệ số xét đến sự thay đổi áp lực gió theo độ cao và dạng địa hình a. Gió tĩnh theo phương ox PHÍA ĐÓN GIÓ THEO PHƯƠNG OX TẦẦNG W0(KG/m2) H(m) T1 95 3.9 TL 95 6.9 T2 95 10.2 T3 95 13.5 T4 95 16.8 T5 95 20.4 T6 95 23.7 T7 95 27 T8 95 30.3 T9 95 33.6 T10 95 36.9 T11 95 40.2 T12 95 43.5 T13 95 46.8 T14 95 50.1 T15 95 53.4 TKT 95 56.7 htt(m) 3.9 3 3.3 3.3 3.3 3.6 3.3 3.3 3.3 3.3 3.3 3.3 3.3 3.3 3.3 3.3 3.3 PHÍA KHUẦẤT GIÓ THEO PHƯƠNG OX TẦẦNG W0(KG/m2) H(m) T1 95 3.9 TL 95 6.9 T2 95 10.2 T3 95 13.5 T4 95 16.8 T5 95 20.4 T6 95 23.7 T7 95 27 htt(m) 3.9 3 3.3 3.3 3.3 3.6 3.3 3.3 K 0.844 0.954 1.003 1.056 1.098 1.134 1.163 1.193 1.222 1.242 1.261 1.281 1.301 1.321 1.34 1.354 1.367 K 0.844 0.954 1.003 1.056 1.098 1.134 1.163 1.193 Cđ 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 Ck -0.6 -0.6 -0.6 -0.6 -0.6 -0.6 -0.6 -0.6 Wđ(KG/m2) 64.14 72.50 76.23 80.26 83.45 86.18 88.39 90.67 92.87 94.39 95.84 97.36 98.88 100.40 101.84 102.90 103.89 Wk(KG/m2) -48.11 -54.38 -57.17 -60.19 -62.59 -64.64 -66.29 -68.00 T8 T9 T10 T11 T12 T13 T14 T15 TKT 95 95 95 95 95 95 95 95 95 30.3 33.6 36.9 40.2 43.5 46.8 50.1 53.4 56.7 3.3 3.3 3.3 3.3 3.3 3.3 3.3 3.3 3.3 1.222 1.242 1.261 1.281 1.301 1.321 1.34 1.354 1.367 -0.6 -0.6 -0.6 -0.6 -0.6 -0.6 -0.6 -0.6 -0.6 -69.65 -70.79 -71.88 -73.02 -74.16 -75.30 -76.38 -77.18 -77.92 Ta có: W= Wđ + Wk Fx=n*W*htt*L Trong đó: n=1.2; L=23 m TẢI TRỌNG GIÓ TĨNH TÁC DỤNG THEO PHƯƠNG OX TẦẦNG T1 TL T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 T9 T10 T11 T12 T13 T14 T15 TKT Wđ(KG/m2) 64.14 72.50 76.23 80.26 83.45 86.18 88.39 90.67 92.87 94.39 95.84 97.36 98.88 100.40 101.84 102.90 103.89 Wk(KG/m2) -48.11 -54.38 -57.17 -60.19 -62.59 -64.64 -66.29 -68.00 -69.65 -70.79 -71.88 -73.02 -74.16 -75.30 -76.38 -77.18 -77.92 W(KG/m2) 112.25 126.88 133.40 140.45 146.03 150.82 154.68 158.67 162.53 165.19 167.71 170.37 173.03 175.69 178.22 180.08 181.81 htt(m) 3.9 3 3.3 3.3 3.3 3.6 3.3 3.3 3.3 3.3 3.3 3.3 3.3 3.3 3.3 3.3 3.3 Fx(KG) 12082.81 10505.83 12149.98 12792.00 13300.78 14985.67 14088.16 14451.57 14802.87 15045.14 15275.30 15517.57 15759.85 16002.12 16232.28 16401.87 16559.35 b. Gió tĩnh theo phương oy PHÍA ĐÓN GIÓ THEO PHƯƠNG OY TẦẦNG W0(KG/m2) H(m) T1 95 3.9 TL 95 6.9 htt(m) 3.9 3 K 0.844 0.954 Cđ 0.8 0.8 Wđ(KG/m2) 64.14 72.50 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 T9 T10 T11 T12 T13 T14 T15 TKT 95 95 95 95 95 95 95 95 95 95 95 95 95 95 95 10.2 13.5 16.8 20.4 23.7 27 30.3 33.6 36.9 40.2 43.5 46.8 50.1 53.4 56.7 PHÍA KHUẦẤT GIÓ THEO PHƯƠNG OY TẦẦNG W0(KG/m2) H(m) T1 95 3.9 TL 95 6.9 T2 95 10.2 T3 95 13.5 T4 95 16.8 T5 95 20.4 T6 95 23.7 T7 95 27 T8 95 30.3 T9 95 33.6 T10 95 36.9 T11 95 40.2 T12 95 43.5 T13 95 46.8 T14 95 50.1 T15 95 53.4 TKT 95 56.7 3.3 3.3 3.3 3.6 3.3 3.3 3.3 3.3 3.3 3.3 3.3 3.3 3.3 3.3 3.3 htt(m) 3.9 3 3.3 3.3 3.3 3.6 3.3 3.3 3.3 3.3 3.3 3.3 3.3 3.3 3.3 3.3 3.3 1.003 1.056 1.098 1.134 1.163 1.193 1.222 1.242 1.261 1.281 1.301 1.321 1.34 1.354 1.367 K 0.844 0.954 1.003 1.056 1.098 1.134 1.163 1.193 1.222 1.242 1.261 1.281 1.301 1.321 1.34 1.354 1.367 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 Ck -0.6 -0.6 -0.6 -0.6 -0.6 -0.6 -0.6 -0.6 -0.6 -0.6 -0.6 -0.6 -0.6 -0.6 -0.6 -0.6 -0.6 76.23 80.26 83.45 86.18 88.39 90.67 92.87 94.39 95.84 97.36 98.88 100.40 101.84 102.90 103.89 Wk(KG/m2) -48.11 -54.38 -57.17 -60.19 -62.59 -64.64 -66.29 -68.00 -69.65 -70.79 -71.88 -73.02 -74.16 -75.30 -76.38 -77.18 -77.92 Ta có: W= Wđ + Wk Fy=n*W*htt*B Trong đó: n=1.2; B=18.8 m TẦẦNG TẢI TRỌNG GIÓ TĨNH TÁC DỤNG THEO PHƯƠNG OY Wđ(KG/m2) Wk(KG/m2) W(KG/m2) htt(m) Fy(KG) T1 TL T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 T9 T10 T11 T12 T13 T14 T15 TKT 64.144 72.504 76.228 80.256 83.448 86.184 88.388 90.668 92.872 94.392 95.836 97.356 98.876 100.396 101.84 102.904 103.892 -48.108 -54.378 -57.171 -60.192 -62.586 -64.638 -66.291 -68.001 -69.654 -70.794 -71.877 -73.017 -74.157 -75.297 -76.38 -77.178 -77.919 112.25 126.88 133.40 140.45 146.03 150.82 154.68 158.67 162.53 165.19 167.71 170.37 173.03 175.69 178.22 180.08 181.81 3.9 3 3.3 3.3 3.3 3.6 3.3 3.3 3.3 3.3 3.3 3.3 3.3 3.3 3.3 3.3 3.3 9876.38 8587.374 9931.289 10456.07 10871.94 12249.16 11515.54 11812.59 12099.74 12297.77 12485.9 12683.93 12881.96 13079.99 13268.12 13406.74 13535.47 2. Tải trọng gió động. Các dạng dao động của công trình mode period(T) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Frequence(f) 3.108 2.376 1.970 0.742 0.568 0.428 0.380 0.304 0.255 0.235 0.177 0.173 0.322 0.421 0.508 1.348 1.760 2.338 2.628 3.291 3.920 4.258 5.645 5.780 Gió động được tính theo TCXD 229:1999 Công trình có tần số dao động riêng cơ bản thứ s, thỏa mãn bất đẳng thức sau: fs ß*ag= 0.2*1.205= 0.241 (s) Lực động đất ngang tác dụng lên công trình theo phương OX là: Fx  Sd * M *  * yji * Mk n  yji * Mj j 1 story T1 TL T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 T9 yji 0.00027 0.0003 0.00034 0.00037 0.0004 0.00043 0.00044 0.00046 0.00047 0.00049 Mj (KG) 730675 593814 724550 724550 730675 760639 749009 749040 747105 745604 Sd 0.323 0.323 0.323 0.323 0.323 0.323 0.323 0.323 0.323 0.323 M tổng KL nhà 15553112 15553112 15553112 15553112 15553112 15553112 15553112 15553112 15553112 15553112  0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 Fx (T) 110.86 102.97 140.40 151.88 165.07 183.93 188.89 196.38 201.88 207.55 T10 T11 T12 T13 T14 T15 TKT 0.0005 761491 0.00051 737358 0.00052 737358 0.00052 747208 0.00053 752813 0.00059 1299907 0.00054 261316 0.323 0.323 0.323 0.323 0.323 0.323 0.323 15553112 15553112 15553112 15553112 15553112 15553112 15553112 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 216.10 213.60 216.45 221.85 225.73 446.45 80.13 b. Dao động thứ hai Có chu kì là: T= 2.376(s) TD < T ta có: S d (T )  ag * S * 2.5 TC * TD 2.5*0.5* 2 [ ]  1.205*1.2*  0.423( s) 2 q T 3.6*2.376 Sd(T) =0.423 (s) > ß*ag= 0.2*1.205= 0.241 (s) Lực động đất ngang tác dụng lên công trình theo phương OY là: Fx  Sd * M *  * yij* Mk n  yij* Mj j 1 story T1 TL T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 T9 T10 T11 T12 T13 T14 T15 TKT yij Mj (KG) 0.000307 730675 0.000343 593814 0.000391 724550 0.000427 724550 0.000456 730675 0.000483 760639 0.000505 749009 0.000523 749040 0.000537 747105 0.000548 745604 0.000556 761491 0.000559 737358 0.000563 737358 0.000562 747208 0.000559 752813 0.000572 1299907 0.000574 261316 Lực động đất theo phương oy story yij Mj (KG) M tổng KL nhà 15553112 15553112 15553112 15553112 15553112 15553112 15553112 15553112 15553112 15553112 15553112 15553112 15553112 15553112 15553112 15553112 15553112 Sd 0.423 0.423 0.423 0.423 0.423 0.423 0.423 0.423 0.423 0.423 0.423 0.423 0.423 0.423 0.423 0.423 0.423 Sd  0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 M tổng KL nhà Fy (T 156.6 142.2 198.1 216.1 232.8 256.9 264.6 273.7 280.3 285.7 295.6 288.2 289.9 293.2 293.9 718.8 104.8  Fy (T) T1 TL T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 T9 T10 T11 T12 T13 T14 T15 TKT 0,0003067 0,0003429 0,0003913 0,0004269 0,0004559 0,0004833 0,0005055 0,0005229 0,0005369 0,0005484 0,0005556 0,0005594 0,0005626 0,0005615 0,0005587 0,0005719 0,0005738 730675 593814 724550 724550 730675 760639 749009 749040 747105 745604 761491 737358 737358 747208 752813 4299907 261316 0,423 0,423 0,423 0,423 0,423 0,423 0,423 0,423 0,423 0,423 0,423 0,423 0,423 0,423 0,423 0,423 0,423 15553112 15553112 15553112 15553112 15553112 15553112 15553112 15553112 15553112 15553112 15553112 15553112 15553112 15553112 15553112 15553112 15553112 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 156,61 142,29 198,16 216,18 232,81 256,95 264,62 273,73 280,33 285,77 295,68 288,27 289,95 293,24 293,94 1718,80 104,80 224,0737 203,5934 283,5196 309,3108 333,1018 367,6422 378,6199 391,6549 401,1006 408,8796 423,0506 412,4491 414,8617 419,5632 420,5659 2459,245 149,9425