混凝土结构毕业论文设计.doc

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1、混凝土结构毕业设计摘要本文针对6层框架结构设计问题，依据规范对其进行了建筑功能、结构构件、结构主体进行了设计、计算。底部层高3.2米，标准层高3.2米。主体采用柱下独立基础，抗震设防烈度7度。设计主要包括建筑和结构两大部分，建筑设计方面进行了建筑平面，立面及剖面设计，功能分区设计，防火疏散及抗震设计，与周围环境协调设计。结构设计分六部分：梁、板、柱截面尺寸估算，荷载计算，框架侧移刚度计算，横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算，竖向荷载作用下框架的内力计算，内力组合，配筋计算。关键词: 框架结构；荷载统计；内力组合；配筋计算AbstractThe subject of the design

2、 is a six floor building of frame structure. The building function, structure elements and structure body are designed depending on the codes. The height of the base is 3.2m, the standard height is 3.2m. The single foundations under column for the main body are adopted. Earthquake resistance intensi

3、ty is 7th.The design is consisted of building design and structure design. Building design contains plan design, profile design, and section design, features division design, fire evacuation design, seismic design.It is designed to coordinated with the surrounding environment. Structure design conta

4、ins six parts: calculation of the size of column, beam and slab, load computation, the frame side rigidity computation, the frame internal forces of the portal frame construction and the side displacement under the horizontal load action and vertical load action, internal force combinations, reinfor

5、cing computation.Keyword： frame construction; loads statistics; combination of internal forces; reinforcing bars calculation目 录摘要IABSTRACTII目 录III第1章 设计资料及说明11.1 设计概况11.2 设计资料1第2章 结构布置22.1 结构布置方案及结构选型22.1.1 结构承重方案选择22.1.2 材料22.1.3 梁、柱截面尺寸估算22.2 确定结构计算简图42.2.1 计算简图42.3 梁和柱惯性矩、线刚度、相对线刚度计算52.3.1 梁、柱惯性矩

6、计算52.3.2 梁、柱线刚度计算52.3.3 梁、柱相对线刚度计算6第3章 荷载计算73.1 恒荷载标准值计算73.1.1 屋面恒载73.1.2 楼面恒载73.1.3 梁自重73.1.4 柱自重83.1.5 外纵墙自重83.1.6 3轴标准层墙83.2 活荷载标准值计算83.2.1 屋面和楼面活荷载标准值83.2.2 雪荷载93.3 竖向荷载下框架受荷计算93.3.1 1-2轴间框架梁93.3.2 2-3轴间框架梁93.3.3 3-1/3轴间悬挑梁103.3.4 1轴柱纵向集中荷载113.3.5 2轴柱纵向集中荷载113.3.6 3轴柱纵向集中荷载12第4章 框架内力计算164.1恒荷载标准

7、值作用下内力计算164.1.1 恒荷载标准值作用下固端弯矩164.1.2 恒荷载标准值作用下跨中弯矩174.1.3 恒载作用下梁柱剪力194.1.4 恒载作用下柱轴力计算214.2活荷载标准值作用下内力计算224.2.1活荷载标准值作用下固端弯矩224.3 风荷载计算244.3.1集中风荷载标准值244.3.2侧移刚度D244.3.3 风荷载作用下框架侧移计算254.3.4 求各柱在风荷载（标准值）作用下的内力计算26第5章 荷载组合和内力组合305.1 框架柱内力组合305.2 框架梁内力组合30第6章 框架梁柱的配筋计算316.1框架梁设计316.1.1 正截面受弯承载力计算316.1.2

8、框架梁斜截面受剪承载力计算346.2框架柱设计356.2.1 1轴柱截面配筋计算356.2.2 2轴柱截面配筋计算386.2.3 3轴柱截面配筋计算406.2.4 柱截面配筋表42第7章 板的设计437.1 板荷载计算437.2 板配筋计算44第8章 楼梯计算458.1 梯段板设计458.1.1 荷载计算458.1.2 截面设计458.2 平台板设计468.2.1 荷载计算468.2.2 配筋计算468.3 梯口梁计算(200mm350mm)468.3.1 荷载计算478.3.2 截面设计47参考文献49附录50致 谢51第1章 设计资料及说明1.1 设计概况1.工程名称：AA公司A-1检测中

9、心2.建设地点：宁波3.建筑物层数：六层3.建筑合理使用年限: 50 年1.2 设计资料1.设计标高：室内设计标高0.000,室内外高差300mm。2.楼面作法：5mm 厚墨绿色金刚砂耐磨料撒与初凝前细石混凝土上并抹光，30mm厚C20细石混凝土随捣随抹平，素水泥浆一道，100mm现浇混凝土楼板。3.屋面作法：三毡四油屋面防水层，10mm 厚石灰砂浆隔离层，35mm 厚挤塑聚苯板保温层，20 厚1:2.5水泥砂浆找平层，120mm 厚钢筋混凝土屋面板。4.基本风压：0 =0.5 kN/m (地面粗糙度属B类)5.基本雪压：S0 =0.3 kN/m6.抗震设防烈度：7度，框架抗震等级为四级。7.

10、地质条件由上至下为：人工填土:度为1m粉质粘土：厚度为7m，地基承载力特征值为500KPa中风化基岩：岩石饱和单轴抗压强度标准值为3.6MPa建筑场地类别为类；无地下水及不良地质现象8.活荷载：上人屋面活荷载2.0 kN/m，楼面活荷载2.0 kN/m ,走廊活荷载2.5 kN/m。第2章 结构布置2.1 结构布置方案及结构选型2.1.1 结构承重方案选择根据建筑功能要求以及建筑施工布置图，本工程确定采用框架方案，基础采用柱下独立基础。基础、框架梁、柱布置参见结构布置图。2.1.2 材料(1)、钢材采用HPB300钢，HRB400钢(2)、焊条E43型,用于HPB钢焊接, HPB钢与HRB钢焊

11、接；E50型,用于HRB钢焊接(3)、混凝土基础垫层:C15，其余C30(4)、墙体采用1)0.000以下墙采用烧结粘土砖,砖强度等级Mu10,用M7.5水泥砂浆砌筑,并用1:2水泥砂浆双面粉刷2)0.000以上墙(框架填充墙)采用Mu7.5烧结多孔砖，M5.0混合砂浆砌筑（13kN/m3）。3)墙体厚度：外墙240mm,内墙240mm2.1.3 梁、柱截面尺寸估算(1) 梁截面选定：主梁：KL1（横向）L=6900mmh=(1/81/12)L=863mm575mm，且h1/15L,当梁高h800mm时,h为50mm的倍数所以取h=600mmb=(1/21/3)h=300200mm,取b=25

12、0mmKL2（横向）L=2100mmh=(1/81/12)L=262.5mm175mm,取h=450mm（保证b不小于200mm）b=(1/21/3)h=225mm150mm,取b=250mmKL3（横向）L=1500mmh=(1/81/12)L=187.5mm125mm,取h=450mm（保证b不小于200mm）b=(1/21/3)h=225mm150mm,取b=250mmKL4（纵向）L=7200mmh=(1/81/12)L=900mm600mm, 且h1/15L,当梁高h800mm时,h为50mm的倍数所以取h=750mmb=(1/21/3)h=375250mm,取b=300mm次梁：L

13、1L=6900mmh=(1/121/18)L=575mm383mm, 且h1/15L,当梁高h800mm时,h为50mm的倍数所以取h=500mmb=(1/21/3)h=250167mm,取b=250mm(2) 框架柱截面选定按层高选择h=(1/61/12)H=(1/61/12)3200533.3mm266.7mm且bh250mm250mm 初选柱截面尺寸：bh=450450按轴压比要求初估框架柱截面尺寸，框架柱选用C30混凝土，房屋高度小于24m，框架抗震等级为三级，则框架柱截面尺寸估计如下：，轴压比，由轴压比初步估算框架柱截面尺寸，柱轴压比设计值，则，近似取柱截面尺。2.2 确定结构计算简

14、图2.2.1 计算简图根据结构平面布置图以第3-F轴作为计算单元 如图2.1所示：图2.1 框架计算简图框架梁跨度（按柱轴线确定）：1-2跨：2100，2-3跨：6900mm，悬挑部分：1500mm。框架柱高度：取底层：H132003005004000mm。其他层：H2 H3 H4 H5 = H6=3200mm。图2.2 底层柱高计算图2.3 梁和柱惯性矩、线刚度、相对线刚度计算2.3.1 梁、柱惯性矩计算KL1: KL2: KL3: （3-6层悬挑梁）内柱、外柱：2.3.2 梁、柱线刚度计算对于中框架梁，取，根据公式，可以得出梁柱的线刚度如下()：梁：柱：底层：其他层：2.3.3 梁、柱相对

15、线刚度计算以底层柱线刚度为基准值，梁、柱的相对线刚度如图2.3所示：图2.3 框架线刚度计算简图第3章 荷载计算3.1 恒荷载标准值计算3.1.1 屋面恒载三毡四油屋面防水层： 0.40 kN/m210mm厚石灰沙浆隔离层 170.01 =0.17 kN/m2找坡40mm厚C20细石混凝土： 200.04 =0.8 kN/m250mm聚苯乙烯泡沫塑料板保温层 0.50.05=0.025kN/m2隔气层： 0.1 kN/m220mm厚1：2.5水泥砂浆找平层： 200.02 =0.4 kN/m2钢筋混凝土板120mm 250.12=3.0kN/m2板底抹灰 20mm 170.02=0.34kN/

16、m2 合计5.24kN/m23.1.2 楼面恒载30mm厚C20细石混凝土和5mm厚金刚砂 200.035=0.70 kN/m2现浇钢筋混凝土板100mm 2.5kN/m2板底抹灰 20mm 170.02=0.34kN/m2 V型轻型吊顶 0.25kN/m2 合计3.79kN/m23.1.3 梁自重梁自重 25kN/m20.25m（0.6m-0.10m）=3.13 kN/m抺灰层 0.01m(0.6m-0.10m) 2+0.25m17 kN/m2=0.21kN/m 合计3.34kN/m梁自重 25kN/m20.25m（0.45m-0.10m）=2.19 kN/m抺灰层 0.01m(0.45m-

17、0.10m) 2+0.25m17 kN/m2=0.16kN/m 合计2.35kN/m3.1.4 柱自重柱自重 25kN/m20.50m0.50m=6.25kN/m抺灰层 0.01m0.5m417 kN/m2=0.34 kN/m合计6.59kN/m3.1.5 外纵墙自重1轴标准层墙：墙体 (3.2m-0.75m)0.24m13kN/m3=7.64kN/m抹灰 (3.2m-0.75m)0.02m17kN/m3=0.83kN/m合计8.47kN/m3.1.6 3轴标准层墙墙体 (3.2m-0.75m)0.24m13kN/m3=7.64kN/m抹灰 (3.2m-0.75m)0.02m17kN/m3=0

18、.83kN/m铝合金窗 0.35kN/m31.5m=0.53kN/m扣除窗洞 -13kN/m31.5m0.24m=4.68kN/m合计4.32kN/m3.2 活荷载标准值计算3.2.1 屋面和楼面活荷载标准值根据荷载规范查得：上人屋面均布活荷载标准值为2.0kN/m2；检测中心楼面： 2.0kN/m2。3.2.2 雪荷载。屋面活荷载与雪荷载不同时考虑，两者中取大值。3.3 竖向荷载下框架受荷计算3.3.1 1-2轴间框架梁屋面板传荷载：恒载：5.24 kN/m231.05m35/832=6.88N/m活载：2.0 kN/m231.05m35/832=2.63N/m楼面板传荷载：恒载：3.79

19、kN/m231.05m35/832=4.97N/m活载：2.0 kN/m231.05m35/832=2.63N/m梁自重： 2.35kN/m 12轴间框架梁均布荷载为：屋面：恒载=梁自重 + 板传荷载=2.35kN/m + 6.88kN/m =9.23 kN/m活载=板传荷载 =2.63 kN/m楼面恒载=梁自重 + 板传荷载=2.35kN/m + 4.97kN/m =7.32 kN/m活载=板传荷载 =2.63 kN/m3.3.2 2-3轴间框架梁屋面板传荷载：恒载：5.24 kN/m231.8m3(1-230.262+0.263) 32=16.60N/m活载：2.0 kN/m231.8m3

20、(1-230.262+0.263)32=6.35N/m楼面板传荷载：恒载：3.79 kN/m231.8m3(1-230.262+0.263) 32=12.04N/m活载：2.0 kN/m231.8m3(1-230.262+0.263) 32=6.35N/m梁自重： 3.34kN/m 23轴间框架梁均布荷载为：屋面：恒载=梁自重 + 板传荷载=3.34kN/m + 16.60kN/m =19.94 kN/m活载=板传荷载 =6.35 kN/m楼面恒载=梁自重 + 板传荷载=3.34kN/m + 12.04kN/m =15.38 kN/m活载=板传荷载 =6.35 kN/m3.3.3 3-1/3轴

21、间悬挑梁屋面板传荷载：恒载：5.24 kN/m230.75m35/832=4.92N/m活载：2.5 kN/m230.75m35/832=2.34N/m楼面板传荷载：恒载：3.79 kN/m230.75m35/832=3.56N/m活载：2.5 kN/m230.75m35/832=2.34N/m梁自重： 2.35kN/m 3-1/3轴间框架梁均布荷载为：屋面：恒载=梁自重 + 板传荷载=2.35kN/m + 4.92kN/m =7.27 kN/m活载=板传荷载 =2.34 kN/m楼面恒载=梁自重 + 板传荷载=2.35kN/m + 3.56kN/m =5.91 kN/m活载=板传荷载 =2.

22、34 kN/m3.3.4 1轴柱纵向集中荷载顶层柱：女儿墙自重：（做法：墙高1200mm，70mm的混凝土压顶）0.24m31.2m318kN/m3+25kN/m330.07m30.3 kN/m2=5.71 kN/m天沟自重： 25 kN/m330.6m+（0.3m-0.1m） 30.1m+0.3m30.5 kN/m2=2.15 kN/m顶层柱恒载=女儿墙+天沟自重+梁自重+板传荷载 =（5.71 kN/m +2.15 kN/m）37.2m+3.34kN/m3(7.2-0.5)m+5.24 kN/m231.05m3(1-230.292+0.293) 37.2m+3.34kN/m32.1m/2+

23、5.24 kN/m231.05m35/832.1m/2=119.99kN顶层柱活载=板传荷载=2kN/m231.05m3(1-230.292+0.293)37.2m+2kN/m231.05m35/832.1m/2=14.32kN标准层柱恒载=梁自重+板传荷载=3.34kN/m3(7.2-0.5)m+3.79 kN/m231.05m3(1-230.292+0.293) 37.2m+3.34kN/m32.1m/2+3.79kN/m231.05m35/832.1m/2=53.02kN标准层柱活载=板传荷载=2kN/m231.05m3(1-230.292+0.293)37.2m+2kN/m231.05

24、m35/832.1m/2=14.32kN3.3.5 2轴柱纵向集中荷载顶层柱：顶层柱恒载=梁自重+板传荷载=3.34kN/m3(7.2-0.5)m+5.24 kN/m231.05m3(1-230.292+0.293) 37.2m +5.24 kN/m231.8m35/837.2m+3.34kN/m39m/2+5.24kN/m231.05m35/832.1m/2+5.24kN/m231.8m3(1-230.262+0.263) 36.9m/2=146.01kN顶层柱活载=板传荷载=2kN/m231.05m3(1-230.292+0.293)37.2m+2kN/m231.8m35/837.2m+2

25、kN/m231.05m35/832.1m/2+2kN/m231.8m3(1-230.262+0.263)36.9m/2 =41.45kN标准层柱恒载=梁自重+板传荷载=3.34kN/m3(7.2-0.5)m+3.79kN/m231.05m3(1-230.292+0.293) 37.2m +3.79 kN/m231.8m35/837.2m+3.34kN/m39m/2+3.79kN/m231.05m35/832.1m/2+3.79kN/m231.8m3(1-230.262+0.263) 36.9m/2=115.96kN标准层柱活载=板传荷载=2kN/m231.05m3(1-230.292+0.29

26、3)37.2m+2kN/m231.8m35/837.2m+2kN/m231.05m35/832.1m/2+2kN/m231.8m3(1-230.262+0.263)36.9m/2 =41.45kN3.3.6 3轴柱纵向集中荷载顶层柱：顶层柱恒载=梁自重+板传荷载=3.34kN/m3(7.2-0.5)m+5.24 kN/m231.8m35/837.2m +5.24kN/m230.75m3(1-230.212+0.213)37.2m+3.34kN/m38.4m/2+5.24kN/m230.75m35/831.5m/2+5.24kN/m231.8m3(1-230.262+0.263) 36.9m/2

27、=135.39kN顶层柱活载=板传荷载=2kN/m230.75m3(1-230.212+0.213)37.2m+2kN/m231.8m35/837.2m+2kN/m230.75m35/831.5m/2+2kN/m231.8m3(1-230.262+0.263)36.9m/2 =37.77kN标准层柱恒载=梁自重+板传荷载=3.34kN/m3(7.2-0.5)m+3.79kN/m231.8m35/837.2m +3.79kN/m230.75m3(1-230.212+0.213)37.2m+3.34kN/m38.4m/2+3.79kN/m230.75m35/831.5m/2+3.79kN/m231

28、.8m3(1-230.262+0.263) 36.9m/2=108.0kN标准层柱活载=板传荷载=2kN/m230.75m3(1-230.212+0.213)37.2m+2kN/m231.8m35/837.2m+2kN/m230.75m35/831.5m/2+2kN/m231.8m3(1-230.262+0.263)36.9m/2 =37.77Kn经计算后，框架恒荷载，活荷载，以及等效后的荷载简图如图3.1，3.2，3.3所示。图3.1 框架恒荷载受力简图 图3.2 框架活荷载受力简图图3.3 框架竖向受荷等效后总图注：1.图中数值均为标准值。 2.图中线荷载均为均布荷载。第4章 框架内力计算

29、为了简化计算，考虑如下几种单独受荷情况：（1）恒载作用；（2）活荷载作用；（3）风荷载作用（从左向右，或从右向左）；对于（1）、（2）等3种情况，框架在竖向荷载作用下，采用弯矩二次分配法计算。对于第（3）种情况，框架在水平荷载作用下，采用D值法计算。在内力分析前，还应计算节点各杆的弯矩分配系数以及在竖向荷载作用下杆端的固端弯矩。4.1恒荷载标准值作用下内力计算4.1.1 恒荷载标准值作用下固端弯矩均布恒载、集中荷载以及集中荷载偏心引起的固端弯矩构成节点不平衡弯矩，等截面直杆的杆端弯矩计算方法见表4.1。表4.1 等截面直杆的杆端弯矩编号梁的简图弯矩MABMBA123根据第三章框架竖向受荷等效后

30、总图，经计算恒荷载作用下固端弯矩如图表5.2所示。表4.2 恒载作用下固端弯矩（单位：） 固端弯矩楼层 6-3.393.39-79.11 79.11 -73.195-2.69 2.69 -61.02 61.02-71.664-2.69 2.69 -61.02 61.02-71.663-2.69 2.69 -61.02 61.02 -71.662-2.69 2.69 -61.02 61.02 -71.661-2.69 2.69 -61.02 61.02通过弯矩二次分配法求出固端弯矩，详见图4.1。4.1.2 恒荷载标准值作用下跨中弯矩（固端调幅系数0.9）表4.3 恒载作用下跨中弯矩（调幅后）跨

31、数层数1223第六层-6.3955.78第五层-0.8537.55第四层-1.2038.30第三层-1.2038.30第二层-1.1636.82第一层-3.7946.51图4.1 恒载作用下的二次分配图（单位：kNm）恒载作用下弯矩图详见图4.2。图4.2 恒载作用下的弯矩图（单位：kNm）4.1.3 恒载作用下梁柱剪力梁端剪力：;柱端剪力：（固端调幅系数0.9）1.梁端剪力以第六层2-3轴跨为例：图4.3 梁剪力计算简图2.柱端剪力以第六层2轴柱为例：图4.4 柱剪力计算简图最终计算结果如图5.5所示。图4.5 恒载作用下的梁柱剪力图（单位：kN） 图4.6 恒载作用下柱轴力图（单位：kN）

32、4.1.4 恒载作用下柱轴力计算以2轴柱子为例，进行计算：顶层：5层：4层：3层：2层：1层：最终计算结果如图4.6所示。4.2活荷载标准值作用下内力计算4.2.1活荷载标准值作用下固端弯矩根据第三章框架竖向受荷等效后总图，经计算活荷载作用下固端弯矩如图表4.4所示。表4.4 恒载作用下固端弯矩（单位：） 固端弯矩楼层 6-0.970.97-25.19 25.19 -21.265-0.97 0.97 -25.19 25.19-21.264-0.97 0.97 -25.19 25.19-21.263-0.97 0.97 -25.19 25.19 -21.262-0.97 0.97 -25.19

33、25.19 -21.261-0.97 0.97 -25.19 25.19计算方法同恒荷载内力计算，通过弯矩二次分配法求出固端弯矩，然后分别作出弯矩图、剪力图、柱轴力图。活荷载作用下的弯矩图、剪力图、柱轴力图分别如图4.7、图4.8和图4.9所示。图4.7 活载作用下的弯矩图（单位：kNm） 图4.8 活载作用下的剪力图（单位：kN）图4.9 活载作用下柱轴力图（单位：kN）4.3 风荷载计算4.3.1集中风荷载标准值作用在屋面梁和楼面梁节点处的集中风荷载标准值：式中，基本风压=0.50kN/m2； 风压高度弯化系数，因建设地点们于某大城市郊区，所以地面粗糙度为B类； 风荷载体型系数，根据建筑物

34、的体型查得=0.8-(-0.5)=1.3； 风振系数， 因房屋总高小于30m，所以=1.0； 下层柱高； 上层柱高，对顶层为女儿墙高度的2倍； 迎风面的宽度，=7.2m。计算过程见表4.5。表4.5 集中荷载标准值离地高度z/m(kN/m2)/m/m/kN19.501.241.01.30.503.22.416.2516.301.171.01.30.503.23.217.5213.101.081.01.30.503.23.216.179.901.001.01.30.503.23.214.986.701.01.01.30.503.23.214.983.501.01.01.30.504.03.216

35、.854.3.2侧移刚度D计算结果详见表4.6和表4.7。表4.6 横向2-6层D值的计算构件名称/(kN/m)1轴柱0.357204282轴柱0.489279653轴柱0.44425391D= (20428kN/m+27965kN/m+25391kN/m)=73784kN/m表4.7 横向底层D值的计算构件名称/(kN/m)1轴柱0.558163482轴柱0.658192773轴柱0.514648D= (16348kN/m+19277kN/m+14648kN/m)=50273kN/m4.3.3 风荷载作用下框架侧移计算水平荷载作用下框架的层间侧移可按下式计算：式中 Vj第j层的总剪力； 第j

36、层所有柱的抗侧刚度之和； 第j层的层间侧移。第一层的层间侧移值求出以后，就可以计算各楼板标高处的侧移值的顶点侧移值，各层楼板标高处的侧移值是该层以下各层层间侧移之和。顶点侧移是所有各层层间侧移之和。j层侧移 顶点侧移 框架在风荷载作用下侧移的计算见表4.8。表4.8 风荷载作用下框架侧移计算层次/kN/kN/kN/m/h616.2516.25737840.000221/14545517.5233.77737840.000461/6956416.1749.94737840.000681/4705314.9864.92737840.000881/3636214.9879.90737840.0011

37、1/2909116.8596.75502730.00191/2105侧移验算： 层间侧移最大值 1/29091/550 （满足）4.3.4 求各柱在风荷载（标准值）作用下的内力计算框架在风荷载（从左向右吹）下的内力用D值法（改进的反弯点法）进行计算。其步骤为：（1）求各柱反弯点处的剪力值；（2）求各柱反变弯点高度；（3）求各柱的杆端弯矩及梁端弯矩；（4）求各柱的轴力和梁剪力。第层第柱所分配的剪力为：，见表4.5。框架柱反弯点位置，计算结果如表4.94.11所示。表4.9 1轴框架柱反弯点位置层号h/my0y1y2y3yyh/m63.21.120.3560000.3561.1453.21.12

38、0.4060000.4061.3043.21.120.450000.451.4433.21.120.4560000.4561.4623.21.120.500000.501.6014.01.390.6110000.6112.44表4.10 2轴框架柱反弯点位置层号h/my0y1y2y3yyh/m63.21.910.3950000.3951.26453.21.910.4450000.4451.42443.21.910.450000.451.4433.21.910.4950000.4951.58423.21.910.500000.501.6014.02.390.550000.552.20表4.11 3轴框架柱反弯点位置层号h/my0y1y2y3yyh/m63.21.600.3800