木制别墅结构计算书

1众安余姚金型二路北侧B+C地块项目综合楼结构计算书设计：_____________________校对：_____________________审核：_____________________日期：_____________________2第一部分结构计算总体介绍一、项目基本情况本工程位于浙江余姚金型二路北侧，为地上二层结构。房屋由防震缝分为五个区域，Ⅰ区及Ⅲ区为木结构；局部沙盘展区及八角休息室为钢结构；专用变配电所为混凝土结构。地上木结构部分总建筑面积865.0平米，最高的屋面距室外地面高度为14.034m，主屋面至室外地面13.037m，房屋高度为10.933m。二、本结构设计主要依据的规范（规程）《建筑结构可靠度设计统一标准》（GB50068—2001）《建筑结构荷载规范》（2006版）（GB50009—2001）《木结构设计规范》（2005版）（GB50005—2003）《混凝土结构设计规范》（GB50010—2002）《建筑抗震设计规范》（08版）（GB50011—2001）《钢结构设计规范》（GB50017—2003）《木结构设计手册》（第三版）三、基本荷载1、恒荷载恒荷载按照建筑做法及实际材料计算。2、活荷载不上人屋面0.5kN/m2基本雪压0.3kN/m2基本风压0.50kN/m2楼面2.0kN/m2四、地震作用该场地位于浙江余姚，场地设防烈度为6度，地面加速度0.05g，Ⅲ类场地，特征周期0.45s，地面粗糙度B类。五、材料1、规格材：有木材认证机构的质量认证记号，墙骨柱木材采用Ⅴ级及以上级,窗过梁及屋面搁栅木材达到Ⅲc及以上。3材料名称解释含水率SPF进口云杉、松、冷杉结构材统称，强度等级TC11≤18CCASPF经防腐处理后的木材，强度等级TC11≤18LVL胶合高强工程木≤18OSB木基结构板材≤182、螺栓：4.8级/8.8级普通螺栓；锚栓：材料为Q235。3、SPF材料力学性能：抗弯强度设计值fm=9.4MPa；顺纹抗压及承压强度设计值为fc=12MPa；顺纹抗拉强度设计值ft=4.8MPa；顺纹抗剪强度设计值fv=1.4MPa；弹性模量E=9700MPa。4、LVL材料力学性能：抗弯强度设计值fm=36.5MPa；顺纹抗压及承压强度设计值为fc=33.6MPa；顺纹抗拉强度设计值ft=4.8MPa；顺纹抗剪强度设计值fv=3.65MPa；弹性模量E=14000MPa。六、计算方式木结构部分按照木结构设计的基本概念手算,楼面桁架和屋面桁架采用MITEK软件辅助设计。本计算书仅对典型构件进行设计验算。第二部分木结构部分计算一．项目资料本工程平立面图纸如下4567该建筑的外墙和部分内墙的墙面板采用剪力板加石膏板的组合墙面，局部采用双层剪力板,其余墙体的墙面板均采用石膏板墙面。8表1.1.1列出了该建筑使用的材料及自重。名称自重石板瓦油毡防水层11.9mmOSB板15.1mmOSB板屋架间距610mm15mm石膏天花板保温棉楼面搁栅38x140间距406@墙骨柱12mm石膏板9.5mm石膏板0.96KN/m20.050KN/m20.075KN/m20.09KN/m20.15KN/m20.15KN/m20.075KN/m20.5KN/m20.070KN/m20.125KN/m20.09KN/m2二、荷载计算Ⅰ区进行设计1．永久荷载（1）屋盖荷载标准值石板瓦0.96KN/m2防水卷才0.05KN/m211.9mmOSB板0.075KN/m238*38木龙骨0.012KN/m2屋架间距@6100.15KN/m210厚松木企口板檐口吊顶0.05KN/m2屋盖保温棉0.075KN/m2其他0.03KN/m2总计：1.4KN/m2（2）楼面荷载标准值(室内部分)装修层0.20KN/m2940mm厚找平层0.80KN/m2铁丝网0.075KN/m215.1mm楼面板0.09KN/m2平行弦桁架0.5KN/m215mm石膏天花板0.15KN/m2吊顶及管道0.5KN/m2其他0.03KN/m2总计：2.35KN/m2（3）外墙荷载标准值砂岩板0.50KN/m2砂浆层0.40KN/m29.5mmOSB板0.15KN/m215mm石膏板0.15KN/m238mmx140mm间距406mm墙骨柱0.070KN/m2外墙铁丝网0.075KN/m2墙体保温棉0.050KN/m2其他0.030KN/m2总计：1.43KN/m2（4）内墙荷载标准值15mm石膏板(双层)0.30KN/m238mmx89mm间距@406mm墙骨柱0.06KN/m2墙体保温棉0.050KN/m2其他0.030KN/m2总计：0.44KN/m2可变荷载（1）雪荷载标准值：sk=μrs0=1.0x0.30=0.3KN/m210（2）屋面活荷载标准值：不上人屋面，活荷载为0.5KN/m2（3）楼面活荷载标准值：楼面活荷载为2.0KN/m2（4）风荷载标准值为：ωk=βzμsμzω0式中βz———风振系数，取1.0；μs———风荷载体形系数，按荷载规范表7.3.1取用；μz———风压高度变化系数，B类地面粗糙度，离地面10.933米处，取1.03；ω0———基本风压，为0.50KN/m2；ωk=βzμsμzω0=1.0xμsx1.03x0.50=0.515μs(kpa)1)屋盖水平风荷载横向：F2-H=[（0.41+0.26）x(4.2/2+0.575)+(0.26-0.07)xsin26.57°x3.06]X20.2=41.4KN纵向：F2-Z=（0.41+0.26）x[(4.2/2+0.575)+3.06/2]x12.24=34.48KN2)屋盖竖向风荷载F2-up=(0.07x7.62+0.26x6.12)xcos26.57°x20.2=38.4KN3)楼盖水平向风荷载11横向：F1-H=（0.41+0.26）x(4.2/2+4.35/2)x20.2=57.8KN纵向：F1-Z=（0.41+0.26）x(4.2/2+4.35/2)x12.24=35.06KN4)地震作用Fi=GiHi/∑GjHj[FEK(1-δn)]=GiHi/∑GjHjα1Geq（1-δn）式中α1———水平地震影响系数；α1=（Tg/T）rη2αmax其中Tg=0.45，η2=1.0T=0.05H0.75=0.05x10.9330.75=0.30(见GB50005-2003第9.2.2条)0.1TTg=0.45,所以α1＝0.04δn－顶部附加地震作用系数，δn＝0.0Geq－结构等效总重力荷载。屋盖自重：Groof=1.4x406.6=569.24KN楼面自重：Gfloor=2.35x379.8=892.53KN二层楼层墙体自重：G2=(1.43x99+0.44x98.4)x4.2=776.44KN一层楼层墙体自重：G1=(1.43x98.9+0.44x91.81)x3.9=709.11KN屋盖质点自重：G2-eq=Groof+0.5*Aroof*0.3+0.5*G2=569.24+0.5*406.6*0.3+0.5*776.44=1018.45KN楼盖质点自重：G1-eq=Gfloor+0.5*Afloor*2.0+0.5*(G2+G1)=892.53+0.5*379.8*2.0+0.5*(776.44+709.11)=1825.21KN结构等效总重力荷载：Geq=0.85*(G1-eq+G2-eq)=0.85*(1018.45+1825.21)=2417.11KNFek=0.04*2417.11=96.68KNF2-eq=1018.45*10.655*96.68/(1018.45*10.655+1825.21*3.9)=58.38KNF1-eq=1825.21*3.9*96.68/(301.31*7.767+1042.42*3.9)=37.3KN由此可见，对于Ⅰ区屋盖水平荷载，本结构横向纵向均由地震控制，对于楼盖水平荷载，本结构横向由风荷载控制，纵向由地震控制。Ⅲ区进行设计风荷载及地震作用计算如下，其他参数同Ⅰ区（5）风荷载标准值为：ωk=βzμsμzω0式中βz———风振系数，取1.0；μs———风荷载体形系数，按荷载规范表7.3.1取用；μz———风压高度变化系数，B类地面粗糙度，离地面9.755米处，取1.0；ω0———基本风压，为0.50KN/m2；ωk=βzμsμzω0=1.0xμsx1.0x0.5012=0.50μs(kpa)1)屋盖水平风荷载横向：F2-H=[（0.4+0.25）x(3.5/2+0.575)+(0.25-0.07)xsin26.57°x3.26]X31.82=56.4KN纵向：F2-Z=（0.4+0.25）x[(3.5/2+0.575)+3.26/2]x16.345=42.02KN2)屋盖竖向风荷载F2-up=(0.07x8.32+0.25x8.025)xcos26.57°x31.82=73.67KN3)楼盖水平向风荷载横向：F1-H=（0.4+0.25）x(3.5/2+4.35/2)x31.82=81.18KN纵向：F1-Z=（0.4+0.25）x(3.5/2+4.35/2)x16.345=41.7KN4)地震作用Fi=GiHi/∑GjHj[FEK(1-δn)]=GiHi/∑GjHjα1Geq（1-δn）13式中α1———水平地震影响系数；α1=（Tg/T）rη2αmax其中Tg=0.45，η2=1.0T=0.05H0.75=0.05x10.9330.75=0.30(见GB50005-2003第9.2.2条)0.1TTg=0.45,所以α1＝0.04δn－顶部附加地震作用系数，δn＝0.0Geq－结构等效总重力荷载。屋盖自重：Groof=1.4x450.3=630.42KN楼面自重：Gfloor=2.35x467.08=1097.64KN二层楼层墙体自重：G2=(1.43x111.2+0.44x90.1)x3.5=695.31KN一层楼层墙体自重：G1=(1.43x103.2+0.44x151.28)x3.9=835.14KN屋盖质点自重：G2-eq=Groof+0.5*Aroof*0.3+0.5*G2=630.42+0.5*450.3*0.3+0.5*659.31=1045.62KN楼盖质点自重：G1-eq=Gfloor+0.5*Afloor*2.0+0.5*(G2+G1)=1097.64+0.5*467.08*2.0+0.5*(695.31+835.14)=2329.95KN结构等效总重力荷载：Geq=0.85*(G1-eq+G2-eq)=0.85*(1045.62.+2329.95)=2869.23KNFek=0.04*2869.23=114.77KNF2-eq=1045.62*9.755*114.77/(1045.62*9.755+2329.95*3.9)=60.7KNF1-eq=2329.95*3.9*114.77/(1045.62*9.755+2329.95*3.9)=54.07KN由此可见，对于Ⅲ区屋盖水平荷载，本结构横向纵向均由地震控制，对于楼盖水平荷载，本结构横向由风荷载控制，纵向由地震控制。由《木结构设计规范》GB50005-2003第9.2.6条规定：本工程遵照其相应规定，轻型木结构抗侧力设计即可按构造要求进行：1)建筑物每层面积不超过600m2，层高不大于3.6m。2)抗震设防烈度为6°和7°（0.10g）时，建筑物的高宽比不大于1.2；抗震设防烈度为7°（0.15g）时和8°（0.2g）时，建筑的高宽比不大于1.0时；建筑物高度指室外地面到建筑物屋顶二分之一高度处。3)楼面活荷载标准值不大于2.5KN/m2，屋面活荷载标准值不大于0.5KN/m2，雪荷载按照国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009的有关规定。4）不同抗震设防烈度和风荷载时，剪力墙的最小长度符合表9.2.6的规定。5）剪力墙的设置符合下列规定：（1）单个墙段的高宽比不大于2：1；（2）由于该建筑抗震设防烈度为6度，故同一轴线上