高层框架结构课程设计文档格式.docx
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一、摘要
二、工程概况及设计条件
三、建筑主要用材及构造要求
四、结构总信息
3.1恒荷载计算
3.2活荷载计算
五、梁柱断面类型及尺寸
4.1梁断面估算及选用
4.2柱截面估算及选用
六、标准层结构布置图
5.1网格示意图
5.2梁柱布置
七、荷载
6.1楼面荷载
6.2梁上荷载
6.3水平地震作用
八、主要分析结果
7.1恒载作用下
7.2活载作用下
7.3水平地震作用
7.4侧移验算
7.5轴压比和剪重比
九、总结与体会
8.1列出所做内容的大致操作流程及主要技术思路
8.2列出遇到的问题及解决的办法
十、参考文献
摘要
本次高层结构课程设计题目为焦作市焦煤集团员工宿舍楼结构设计。
设计内容主要为结构设计。
本设计主体为六层;
底层高为4.2米,其余层高为3.3米,总建筑面积近为4380.48平方米,室内外高差为0.60米,本工程设定相对标高±
0.000,功能上满足员工住宿需求,在充分利用空间的基础上为员工营造了良好的住宿条件。
本工程采用钢筋混凝土框架结构,建筑抗震设防烈度为7度。
结构计算包括手算和电算两部分,其中手算部分主要为水平地震力作用下结构受力情况。
电算部分采用PKPM结构设计软件进行分析计算。
通过高层结构课程设计,综合应用了所学的相关专业知识,对专业水平有很大提升作用,对于PKPM等结构设计软件有了较为深入的认识,为将来的工作打下了坚实的基础。
关键词:
框架结构,高层设计,PKPM
正文部分
1.工程概况及设计条件
本工程为焦作焦煤集团员工宿舍楼,建筑物占地面积710.64m2,总建筑面积4380.48m2,总长为46.8m,总宽为13.8m。
自然层数为6层,一层层高4.2m,二至六层层高为3.3m,建筑高度为20.7m。
工程地质资料:
(1)地层由素填土和黄土状土组成。
地基承载力标准值为:
素填土:
,黄土状土:
(2)地下水位在天然地表下5.5m,且无侵蚀性。
(3)建筑场地类别:
Ⅱ类场地土。
本工程采用框架结构,结构采用横向承重体系。
楼面采用现浇混凝土楼面,板厚度为100mm,按双向板布置。
建筑等级为二级,结构重要性系数为1.0,抗震设防烈度为7度,地震分组为第二组,结构类型框架,耐火等级二级,屋面防水等级Ⅲ级,使用年限50年。
气象条件:
当地主导风向,夏季东南风,冬季西北风,基本风压值:
0.3KN/m2。
基本雪压值:
0.3kN/m2。
气温:
年平均气温25度,最高气温36度,最低气温为-5度。
雨量:
年将水量1200mm,最大雨量200m/日,相对湿度:
最热月平均湿度73%。
其他条件:
(1)建筑结构的安全等级为二级,结构设计正常使用年限为50年。
(2)屋面活荷载0.5kN/m2,走廊楼面活荷载2.0kN/m2。
2.建筑主要用材及构造要求
墙体做法:
采用粉煤灰轻渣空心砌块,M5混合砂浆砌筑,内粉刷为混合沙浆底纸筋灰面,厚20mm。
外粉刷为1:
3水泥沙浆底,厚20mm,涂刷白色丙烯酸涂料。
楼面做法:
楼板顶面为20mm厚水泥沙浆找平,5mm厚1:
2水泥沙浆加“107”胶水着色面层;
楼板底面为10mm厚混合砂浆,涂刷乳胶漆。
屋面做法:
现浇板上80mm厚矿渣水泥灰焦渣3%找坡层,15mm厚水泥砂浆找平,三毡四油铺小石子防水,15mm厚水泥砂浆找平,底面为10mm厚混合砂浆。
门窗做法:
门为木门,窗为铝合金门窗。
3.结构总信息
楼层及楼层参数表
自然层序号
结构层序号
构件标准层号
层高
1
1
4.2
2-6
2
3.3
(1)屋面框架梁线荷载标准值:
15mm厚水泥砂浆0.015×
20=0.30kN/m2
三毡四油铺小石子0.4kN/m2
15mm厚水泥砂浆0.015×
40mm厚水泥石灰焦渣3%找平0.04×
14=0.56kN/m2
80mm厚矿渣水泥0.08×
14.5=1.16kN/m2
100mm厚现浇钢筋混凝土板0.10×
25=2.5kN/m2
10mm厚混合砂浆0.01×
17=0.17kN/m2
小计:
屋面恒荷载:
5.39kN/m2
(2)女儿墙施加在屋面梁的荷载:
600mm高女墙自重0.6×
0.24×
19=2.74kN/m
粉刷0.6×
0.02×
2×
16=0.38kN/m
主梁传来屋面自重3.12kN/m
(3)楼面荷载标准值
25mm厚水泥沙浆面层0.025×
20=0.5kN/m2
100mm厚现浇钢筋混凝土楼板0.1×
25=2.5kN/m2
10mm厚混合砂浆0.01×
楼面恒荷载3.17kN/m2
(4)楼面框架梁荷载标准值
墙体自重3.3×
0.20×
8=5.28kN/m
连系梁传来楼面自重5.28kN/m
屋面为不上人屋面
屋面活荷载0.5kN/m2楼面活荷载2.0KN/m2
4.梁柱断面类型及尺寸
一般情况下主梁的经济跨度为5~8m。
;
框架结构主梁截面高度为跨度的1/10~1/18;
梁净跨与截面高度之比不宜小于4。
梁截面宽度为梁高的1/3~1/2,且不宜小于200mm,梁截面高宽比不宜大于4。
可采用250mm×
500mm截面的梁。
矩形截面柱的边长,抗震设计时不宜小于300mm;
圆柱截面直径不宜小于350mm;
柱截面高宽比不宜大于3。
则可取柱的截面为400mm×
400mm。
5.标准层结构布置图
网格示意图
梁截面
柱截面
6.荷载
楼面恒载(1-5层)
楼面活载(1-5层)
屋面恒载
屋面活载
梁上荷载(1-5层)
梁上荷载(顶层)
7.主要分析结果
恒载作用下剪力
恒载作用下弯矩
活载作用下剪力
活载作用下弯矩
Y向地震作用下弯矩
7.3.1梁线刚度的计算
在计算框架梁截面惯性矩I时考虑楼板的影响。
在框架梁梁端节点附近,梁受负弯矩,顶部的楼板受拉,楼板对梁的截面抗弯刚度影响较小;
而在框架梁的跨中,楼板处于受压,楼板对梁的截面抗弯刚度影响较大。
本工程是现浇楼盖,中框架取I=2I0,且要比对的部分为中间框架,故梁的线刚度的计算如表3-1所示
表3-1框架梁的线刚度
位置
跨度
截面
m×
m
I0=1/12bh³
I=2I0
ic=EI/h
AB跨
5.4
0.25×
0.5
0.0026
0.0052
2.7
BC跨
3
4.85
CD跨
7.3.2柱线刚度的计算
框架柱的线刚度计算如表3-2所示
表3-2框架柱的线刚度
轴线
层号
截面(m×
m)
层高h(m)
Ic=1/12bchc3
ic=EIc/h
ABCD
2--9
0.4×
0.4
3.3
0.0021
18.1
4.2
14.2
注:
C25混凝土E=2.8×
10ˆ7kN/m²
7.3.3柱抗侧刚度计算
柱编号
ic
K
α
D
2-6
A
0.149
0.069
13821
96650
B
0.417
0.173
34504
C
0.190
0.315
30429
135624
0.532
0.408
39412
7.3.4框架柱剪力计算
水平荷载
层剪力
6
22.5
0.143
0.356
3.22
8.01
5
20.5
43
6.15
15.31
4
18
61
8.72
22.78
18.3
79.3
11.34
28.23
2
18.5
97.8
13.99
34.82
16.2
114
0.218
0.282
24.85
32.15
(
)
y
-0.15
0.209
0.1
0.35
0.25
0.40
0.45
0.65
0.02
0.67
0.016
0.516
1.0
0.73
7.3.5各板反弯点高度比
7.3.6各层柱端弯矩
-0.495
-1.77
13.57
0.69
5.53
20.91
0.33
2.26
20.31
1.16
17.76
32.76
0.825
8.00
24.01
1.32
30.07
45.10
16.65
24.97
1.49
42.06
51.10
2.21
34.37
16.95
1.7
59.19
55.71
107.27
3.97
99.78
36.33
底层轴压比
顶层轴压比
8.总结与体会
PMCAD:
绘制网格—网格生成—形成网点—构件定义—梁柱断面—楼层定义—换标准层—梁、柱布置—本层信息(本层修改)—荷载定义—楼层组装
SETWE:
PMCAD—接PM生成数据—结构分析—构件配筋—次梁及内力配筋—结果分析及检查。
(1)在输入楼面荷载时,无法输入到标准层上。
应当先添加恒活组合,在楼层组装时将标准层与对应楼面荷载组合即可。
(2)当进行板施工图时无法正确出图,应当先进行楼板计算,然后逐间配筋即可。
(3)在SATWE8计算中出现错误,应当先进行接PM生成数据,并进行必要设置,才能正确进行分析计算。
参考文献
[1]陈兴义.房屋建筑学.郑州:
郑州大学出版社,2008
[2]吕西林.高层建筑结构.武汉:
武汉理工大学出版社,2011
[3]王社良.抗震结构设计.武汉:
[4]梁兴文.混凝土结构基本原理.重庆:
重庆大学出版社,2011
[5]龙驭球,包世华.结构力学I.北京:
高等教育出版社,2006
[6]中华人民共和国住房和城乡建设部.混凝土结构设计规范GB50010-2010.北京:
中国建筑工业出版社,2011
[7]工程建设标准化协会.建筑结构荷载规范[S].北京:
中国建筑工业出版社,2012
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