房屋建筑学课程设计写字楼.docx
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房屋建筑学课程设计写字楼
房屋建筑课程设计
七层写字楼
专业学生____________指导老师_____________
摘要
本工程为写字楼,采用现浇钢筋混凝土框架结构,主体为七层。
设计部分包含建筑设计和结构设计两大部分。
建筑设计中,贯彻“实用、安全、经济、美观”的设计原则,主要对结构的整体布局、建筑功能和构件形式进行设计,满足写字楼使用要求。
在确定框架布局和横向框架荷载之后,先进行了层间荷载代表值的计算,接着利用顶点位移法求出自震周期,进而按底部剪力法计算水平地震荷载作用下大小,求出在水平荷载作用下的结构内力(弯矩、剪力、轴力)。
在计算出竖向荷载(恒载及活荷载)作用下的结构内力后,找出最不利的一组或几组内力进行组合。
选取最安全的结果计算配筋并绘图。
整个结构在设计过程中,严格遵循相关的专业规范的要求,参考相关资料和有关最新的国家标准规范,对设计的各个环节进行综合全面的科学性考虑。
关键词:
框架结构,抗震设计,荷载计算,内力计算,配筋计算
第一章概述
第一节设计参考
1.中华人民共和国国家标准,建筑结构可靠度设计统一标准(GB50068-2001)
2.中华人民共和国国家标准,建筑结构荷载规范(GB50009-2001)
3.中华人民共和国国家标准,混凝土结构设计规范(GB50010-2002)
4.中华人民共和国国家标准,建筑抗震设计规范(GB50011-2001)
5.中华人民共和国国家标准,建筑地基基础设计规范(GB50007-2002)
6.东南大学、天津大学、同济大学合编,《混凝土建筑结构设计》,北京:
中国建筑工业出版社,2005年1月
7.梁兴文、史庆轩主编,《土木工程毕业设计指导》,北京:
科学出版社,2002年7月
8.李必瑜主编,《房屋建筑学》,湖北:
武汉理工大学出版社,2000年7月
9.龙驭球、包世华主编,《结构力学教程》(I),北京:
高等教育出版社,2002年5月
10.单建,吕令毅主编,《结构力学教程》,南京:
东南大学出版社,2002年7月
11.熊丹安,《钢筋混凝土框架结构设计与实例》,湖北:
武汉理工大学,2005年1月
第二节房屋结构概况
某七层办公楼为钢筋混凝土全现浇框架结构,一层层高5.4m,二至六楼层高3.3m,七层层高4m。
其平面柱网布置如图1-1,②—⑦轴线对应的框架立面如图1-2。
图1-1柱网布置图
图1-2框架立面图
第三节设计参数
1结构层高
一层高5.4m,二至六楼层高3.3m,七层高4m。
如图1-2所示。
2荷载
楼面恒载:
,屋面恒载:
,楼面活载:
走廊活载:
,屋面活载:
二三层横墙荷载:
四至七层横墙荷载:
二至七层外纵墙荷载:
屋面以上外纵墙荷载:
二至七层内纵墙荷载:
注:
1)楼面层恒载中已计入楼屋面面层,结构层即楼屋面板及顶棚抹灰或吊顶重,但未计入梁自重。
2)内外纵墙荷载已计及门、窗及相关装饰、粉刷、贴面,且忽略结构层高差别的影响。
3)屋面以上外纵墙荷载为屋面女儿墙荷载。
4)一层墙对框架结构内力无影响,未列入。
查《建筑结构荷载规范》表A.1钢筋混凝土自重取。
3钢筋种类
梁、柱钢筋:
HRB400,,,
其他钢筋:
HRB335,,
4混凝土强度等级
混凝土强度等级为C30,,,,。
混凝土弹性模量。
5抗震设防烈度
本设计抗震设防烈度设定为7.5度。
6设计地震分组
本设计设计地震分组为第一组。
7建筑场地类别
本设计选定场地类别为:
Ⅱ类。
8其他
由于本设计是抗震设防烈度为7.5度,高度为25.5m的框架结构,查《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)表6.1.2可知,本设计的抗震等级为一级。
本设计将④轴横向框架作为典型框架。
第二章截面设计
第一节构件截面尺寸
1板厚
由柱网布置图可知,本设计中的板为双向板,查《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002),现浇钢筋混凝土双向板的最小板厚为80mm。
考虑到本设计的荷载,以及模数要求,板厚取为100mm。
2梁截面设计
框架梁截面高度h可按计算跨度的选取,且不小于400mm,也不宜大于净跨。
框架梁的宽度b一般为梁截面高度h的,且不应小于200mm。
考虑到实际承受的荷载大小、跨度、抗震设防烈度、混凝土强度等级等因素,本设计选取梁的截面为:
梁:
3柱截面设计
框架柱的截面尺寸一般由最小构造、模数、剪跨比、轴压比要求决定。
在本设计中剪跨比不起控制作用,可不考虑。
查《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)6.3.5可知,柱截面的宽度和高度不宜小于400mm。
截面长边与短边的边长比不宜大于3。
查《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)6.3.6可知,柱轴压比限值为0.65。
根据轴压比按下式估算截面尺寸:
式中——柱所需截面面积;
——柱组合的轴压力设计值:
式中——考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数,取1.3;
——按简支状态计算的柱的负载面积,本设计中为;
——折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值,可近似取,本设计取
——验算截面以上楼层层数;
——混凝土轴心抗压强度设计值;
——框架柱轴压比限值。
本设计中起控制作用的是底层的中柱
截面尺寸:
选取截面尺寸为。
第二节刚度计算
1梁的刚度计算
计算梁的截面惯性矩时,对于两侧有板的中间框架,横梁截面惯性矩可取梁矩形截面(包括板厚在内)惯性矩的2倍,对于仅有一侧有板的横梁,则取。
梁的计算过程见表2.1。
表2.1梁的刚度
部位
断面
跨度
截面惯性矩
边框架梁
中框架梁
边跨梁
0.6×0.4
6.3
7.2
14.4
68.57
10.8
51.43
中跨梁
0.6×0.4
3.6
7.2
14.4
120
10.8
90
2柱的刚度计算
按D值法计算柱的刚度的计算过程见表2.2。
表2.2柱的刚度
层数
层高
(m)
柱号
柱根数
()
()
楼层D
()
1
5.4
1
4
60000
0.68
0.44
10877.31
404519
2
12
0.91
0.48
11955.76
3
4
1.08
0.51
12653.14
4
12
1.44
0.56
13910.66
2至6
3.3
1
4
98181.82
0.42
0.17
18637.38
859509
2
12
0.55
0.22
23500.39
3
4
0.66
0.25
26780.78
4
12
0.88
0.30
32985.97
7
4.0
1
4
81000
0.50
0.20
12237.88
554757
2
12
0.67
0.25
15290.43
3
4
0.80
0.29
17318.32
4
12
1.06
0.35
21087.28
第三章重力荷载作用下的内力计算
第一节重力荷载计算
1恒载参数计算
对于双向板,由板传到框架横梁上的荷载为对称的梯形或三角形分布,荷载传递简图如图3-1所示。
楼面:
屋面:
图3-1恒载传递简图
二至七层:
屋面以上:
横墙及横梁荷载集度:
二三层:
四至七层:
屋面:
板传递至框架的恒载集度最大值:
楼面:
屋面:
2框架上的恒载
框架上的恒载由上述所算出的各参数组合而成,分为二三层、四至七层、屋面三种情况,分别如图3-2、3-3、3-4所示。
整个框架的受力简图如图3-5所示。
图3-2一二层框架恒载受力简图
图3-3三至六层框架恒载受力简图
图3-4七层框架恒载受力简图
图3-5整个框架的恒载受力简图
3活载参数计算
活载的传递方式同恒载相同。
荷载传递简图如图3-6所示。
楼面:
屋面:
图3-6活载传递简图
板传递至框架的活载载集度最大值:
楼面:
屋面:
4框架上的活载
框架上的恒载由上述所算出的各参数组合而成,分为楼面、屋面两种情况,分别如图3-7、3-8所示。
整个框架的受力简图如图3-9所示。
图3-7楼面的活载受力简图
图3-8屋面的活载受力简图
图3-9整个框架的活载受力简图
5框架上的重力荷载
框架上的重力荷载=100%的恒荷载+50%的活荷载。
叠加框架上的恒载及活载的一半得整个框架的重力荷载,如图3-10所示。
图3-10整个框架的重力荷载受力简图
第二节弯矩二次分配法计算框架内力
1梁柱转动刚度
除底层柱外,其余各层柱的线刚度乘以0.9的折减系数。
梁柱转动刚度见表3.1。
2计算分配系数
分配系数按下式计算:
由于结构和荷载对称,仅计算半边结构的分配系数,各节点杆件分配系数见表3.2。
表3.1梁、柱转动刚度
构件名称
转动刚度S()
框架梁
边跨
中跨
框架柱
顶层
中间层
底层
3梁端固端弯矩
①七层:
边跨:
中跨:
②三至六层
边跨:
中跨:
③一、二层
边跨:
中跨:
4弯矩分配与传递
由于结构以及荷载对称,可以取半结构进行弯矩分配与传递。
弯矩分配与传递分别如图3-11所示。
5作框架弯矩图
将杆端弯矩按比例画在杆件受拉一侧,如图3-12所示。
6作框架剪力图和轴力图
根据弯矩图很容易作出剪力图和轴力图。
但是在横向框架柱中,除了上述由楼板及框架横梁上的恒载和活载经框架横梁在框架柱中产生的轴力外,框架柱中轴力还应包括:
1)楼屋面恒载和活载通过双向板传给纵向框架梁对柱引起的压力;
2)纵向框架梁自重及其上外纵墙、内纵墙经纵向框架梁对柱引起的压力;
3)对于各层柱的下端截面尚有柱自重产生的轴力。
单位长度柱产生的自重为:
框架剪力图、轴力图分别如图3-13、3-14所示。
图3-11弯矩分配与传递
3-12框架弯矩图()
图3-13框架剪力图()
图3-14框架轴力图()
第四章水平地震荷载作用下的内力计算
第一节水平地震作用标准值计算
1楼层重力荷载代表值
各楼层的重力荷载代表值采用估算的算法。
2自振周期计算
基本自振周期采用顶点位移法计算。
其中非结构墙影响的折减系数取0.6。
结构顶点假象侧移计算结果见表4.1。
表4.1顶点假象侧移
层次
()
()
()
()
()
7
6032.88
6032.88
554757
0.01087
0.25565
6
6032.88
12065.76
859509
0.01404
0.24478
5
6032.88
18098.64
859509
0.02106
0.23074
4
6032.88
24131.52
859509
0.02808
0.20968
3
6032.88
30164.4
859509
0.03509
0.18160
2
6032.88
36197.28
859509
0.04211
0.14651
1
6032.88
42230.16
404519
0.10440
0.10440
3地震影响
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