房屋建筑学课程设计(写字楼)cfmb.docx

房屋建筑筑课程设设计七层写字字楼专业学生生_指导老老师_ 摘 要本工程为为写字楼楼，采用用现浇钢钢筋混凝凝土框架架结构，主主体为七七层。设设计部分分包含建建筑设计计和结构构设计两两大部分分。建筑筑设计中中，贯彻彻“实用、安安全、经经济、美美观”的设计计原则，主主要对结结构的整整体布局局、建筑筑功能和和构件形形式进行行设计，满满足写字字楼使用用要求。在在确定框框架布局局和横向向框架荷荷载之后后，先进进行了层层间荷载载代表值值的计算算,接着利利用顶点点位移法法求出自自震周期期，进而而按底部部剪力法法计算水水平地震震荷载作作用下大大小，求求出在水水平荷载载作用下下的结构构内力（弯弯矩、剪剪力、轴轴力）。在在计算出出竖向荷荷载（恒恒载及活活荷载）作作用下的的结构内内力后，找找出最不不利的一一组或几几组内力力进行组组合。选选取最安安全的结结果计算算配筋并并绘图。整个结构构在设计计过程中中，严格格遵循相相关的专专业规范范的要求求，参考考相关资资料和有有关最新新的国家家标准规规范，对对设计的的各个环环节进行行综合全全面的科科学性考考虑。关键词：框架结结构，抗抗震设计计，荷载载计算，内内力计算算，配筋筋计算 目录第一章概概述-1第一节 设计参考考-11第二节房房屋结构构概况-2第三节设设计参数数-33第二章截截面设计计-5第一节 构件截面面尺寸-5第二节刚刚度计算算-6第三章重重力荷载载作用下下的内力力计算-8第一节重重力荷载载计算-88第二节弯弯矩二次次分配法法计算框框架内力力-133第四章水水平地震震荷载作作用下的的内力计计算-220第一节水水平地震震作用标标准值计计算-200第二节 D值法法计算水水平地震震作用下下的内力力-22第五章框框架的内内力组合合-229第一节梁梁控制截截面内力力与梁端端负弯矩矩调幅-229第二节底底层边跨跨梁内力力组合与与截面计计算-299第三节底底层中跨跨梁内力力组合与与截面计计算-322第四节底底层柱内内力组合合与截面面计算-334第一章 概述第一节 设计参参考1中华华人民共共和国国国家标准准，建筑筑结构可可靠度设设计统一一标准(GB5500668-220011)2. 中中华人民民共和国国国家标标准，建建筑结构构荷载规规范(GGB5000099-20001)3中华华人民共共和国国国家标准准，混凝凝土结构构设计规规范(GGB5000100-20002)4中华华人民共共和国国国家标准准，建筑筑抗震设设计规范范(GBB500011-20001)5中华华人民共共和国国国家标准准，建筑筑地基基基础设计计规范(GB5500007-220022)6东南南大学、天天津大学学、同济济大学合合编，混混凝土建建筑结构构设计，北北京：中中国建筑筑工业出出版社，220055年1月月7梁兴兴文、史史庆轩主主编，土土木工程程毕业设设计指导导，北北京：科科学出版版社，220022年7月月8李必必瑜主编编，房房屋建筑筑学，湖湖北：武武汉理工工大学出出版社，220000年7月月9龙驭驭球、包包世华主主编，结结构力学学教程（II）,北北京：高高等教育育出版社社，20002年年5月10. 单建，吕吕令毅主主编，结结构力学学教程，南南京：东东南大学学出版社社，20002年年7月11. 熊丹安安，钢筋混混凝土框框架结构构设计与与实例，湖湖北：武武汉理工工大学，220055年1月月第二节 房屋结结构概况况某七层办办公楼为为钢筋混混凝土全全现浇框框架结构构，一层层层高55.4mm，二至至六楼层层高3.3m，七七层层高高4m。其其平面柱柱网布置置如图11-1，轴线对应的框架立面如图1-2。图1-11 柱网网布置图图图1-22 框架架立面图图第三节 设计参参数1 结构构层高一层高55.4mm，二至至六楼层层高3.3m，七七层高44m。如图11-2所所示。2 荷载载楼面恒载载：，屋屋面恒载载：，楼楼面活载载：走廊活载载：，屋屋面活载载：二三层横横墙荷载载：四至七层层横墙荷荷载：二至七层层外纵墙墙荷载：屋面以上上外纵墙墙荷载：二至七层层内纵墙墙荷载：注：1）楼面面层恒载载中已计计入楼屋屋面面层层，结构构层即楼楼屋面板板及顶棚棚抹灰或或吊顶重重，但未未计入梁梁自重。2）内外外纵墙荷荷载已计计及门、窗窗及相关关装饰、粉粉刷、贴贴面，且且忽略结结构层高高差别的的影响。3）屋面面以上外外纵墙荷荷载为屋屋面女儿儿墙荷载载。4）一层层墙对框框架结构构内力无无影响，未未列入。查建筑筑结构荷荷载规范范表AA.1钢钢筋混凝凝土自重重取。3 钢筋筋种类梁、柱钢钢筋：HHRB4400， 其他钢筋筋：HRRB3335，4 混凝凝土强度度等级混凝土强强度等级级为C330，。混凝土弹弹性模量量。5 抗震震设防烈烈度本设计抗抗震设防防烈度设设定为77.5度度。6 设计计地震分分组本设计设设计地震震分组为为第一组组。7 建筑筑场地类类别本设计选选定场地地类别为为：类。8 其他他由于本设设计是抗抗震设防防烈度为为7.55度，高高度为225.55m的框框架结构构,查建建筑抗震震设计规规范（GGB5000111-20010）表表6.11.2可可知，本本设计的的抗震等等级为一一级。本设计将将轴横向向框架作作为典型型框架。第二章 截面设设计第一节 构件截截面尺寸寸1 板厚厚由柱网布布置图可可知，本本设计中中的板为为双向板板，查混混凝土结结构设计计规范（GGB5000100-20002），现现浇钢筋筋混凝土土双向板板的最小小板厚为为80mmm。考考虑到本本设计的的荷载，以以及模数数要求，板板厚取为为1000mm。2 梁截截面设计计框架梁截截面高度度h可按按计算跨跨度的选选取，且且不小于于4000mm，也也不宜大大于净跨跨。框架架梁的宽宽度b一一般为梁梁截面高高度h的的，且不不应小于于2000mm。考虑到实实际承受受的荷载载大小、跨跨度、抗抗震设防防烈度、混混凝土强强度等级级等因素素，本设设计选取取梁的截截面为：梁：3 柱截截面设计计框架柱的的截面尺尺寸一般般由最小小构造、模模数、剪剪跨比、轴轴压比要要求决定定。在本设计计中剪跨跨比不起起控制作作用，可可不考虑虑。查建筑筑抗震设设计规范范（GGB5000111-20010）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。查建筑筑抗震设设计规范范（GGB5000111-20010）6.3.6可知，柱轴压比限值为0.65。根据轴压压比按下下式估算算截面尺尺寸：式中 柱所所需截面面面积；柱组组合的轴轴压力设设计值：式中 考虑虑地震作作用组合合后柱轴轴压力增增大系数数，取11.3；按简简支状态态计算的的柱的负负载面积积，本设设计中为为；折算算在单位位建筑面面积上的的重力荷荷载代表表值，可可近似取取，本设设计取验算算截面以以上楼层层层数；混凝凝土轴心心抗压强强度设计计值；框架架柱轴压压比限值值。本设计中中起控制制作用的的是底层层的中柱柱截面尺寸寸：选取截面面尺寸为为。第二节 刚度计计算1 梁的的刚度计计算计算梁的的截面惯惯性矩时时，对于于两侧有有板的中中间框架架，横梁梁截面惯惯性矩可可取梁矩矩形截面面（包括括板厚在在内）惯惯性矩的的2倍，对对于仅有有一侧有有板的横横梁，则则取。梁的计算算过程见见表2.1。表2.11 梁的的刚度部位断面跨度截面惯性性矩边框架梁梁中框架梁梁边跨梁0.6××0.446.37.214.4468.55710.8851.443中跨梁0.6××0.443.67.214.4412010.88902 柱的的刚度计计算按D值法法计算柱柱的刚度度的计算算过程见见表2.2。表2.22 柱的的刚度层数层高（m）柱号柱根数（）（）楼层D()15.4146000000.6880.444108777.33140455192120.9110.488119555.776341.0880.511126553.1144121.4440.566139110.6662至63.314981881.8820.4220.177186337.33885955092120.5550.222235000.339340.6660.255267880.7784120.8880.300329885.99774.0148100000.5000.200122337.88855477572120.6770.255152990.443340.8000.299173118.3324121.0660.355210887.228第三章 重力荷荷载作用用下的内内力计算算第一节 重力荷荷载计算算1 恒载载参数计计算对于双向向板，由由板传到到框架横横梁上的的荷载为为对称的的梯形或或三角形形分布，荷荷载传递递简图如如图3-1所示示。楼面：屋面：图3-1 恒载传递简图二至七层层：屋面以上上：横墙及横横梁荷载载集度：二三层：四至七层层：屋面：板传递至至框架的的恒载集集度最大大值：楼面：屋面：2 框架架上的恒恒载框架上的的恒载由由上述所所算出的的各参数数组合而而成，分分为二三三层、四四至七层层、屋面面三种情情况，分分别如图图3-22、3-3、33-4所所示。整整个框架架的受力力简图如如图3-5所示示。图3-22 一二二层框架架恒载受受力简图图图3-33 三至至六层框框架恒载载受力简简图图3-44 七层层框架恒恒载受力力简图图3-55 整个个框架的的恒载受受力简图图3 活载载参数计计算活载的传传递方式式同恒载载相同。荷荷载传递递简图如如图3-6所示示。楼面：屋面：图3-6 活载传递简图板传递至至框架的的活载载载集度最最大值：楼面：屋面：4 框架架上的活活载框架上的的恒载由由上述所所算出的的各参数数组合而而成，分分为楼面面 、屋屋面两种种情况，分分别如图图3-77、3-8所示示。整个个框架的的受力简简图如图图3-99所示。图3-77楼面的的活载受受力简图图图3-88屋面的的活载受受力简图图图3-99 整个个框架的的活载受受力简图图5 框架架上的重重力荷载载框架上的的重力荷荷载=1100%的恒荷荷载+550%的的活荷载载。叠加加框架上上的恒载载及活载载的一半半得整个个框架的的重力荷荷载，如如图3-10所所示。图3-110 整整个框架架的重力力荷载受受力简图图第二节 弯矩二二次分配配法计算算框架内内力1 梁柱柱转动刚刚度除底层柱柱外，其其余各层层柱的线线刚度乘乘以0.9的折折减系数数。梁柱柱转动刚刚度见表表3.11。2 计算算分配系系数分配系数数按下式式计算：由于结构构和荷载载对称，仅仅计算半半边结构构的分配配系数，各各节点杆杆件分配配系数见见表3.2。表3.11 梁、柱柱转动刚刚度构件名称称转动刚度度S（）框架梁边跨中跨框架柱顶层中间层底层3 梁端端固端弯弯矩七层：边跨：中中跨：三至六六层边跨：中中跨：一、二二层边跨：中中跨：4 弯矩矩分配与与传递由于结构构以及荷荷载对称称，可以以取半结结构进行行弯矩分分配与传传递。弯弯矩分配配与传递递分别如如图3-11所所示。5 作框框架弯矩矩图将杆端弯弯矩按比比例画在在杆件受受拉一侧侧，如图图3-112所示示。6 作框框架剪力力图和轴轴力图根据弯矩矩图很容容易作出出剪力图图和轴力力图。但但是在横横向框架架柱中，除除了上述述由楼板板及框架架横梁上上的恒载载和活载载经框架架横梁在在框架柱柱中产生生的轴力力外，框框架柱中中轴力还还应包括括：1）楼屋屋面恒载载和活载载通过双双向板传传给纵向向框架梁梁对柱引引起的压压力；2）纵向向框架梁梁自重及及其上外外纵墙、内内纵墙经经纵向框框架梁对对柱引起起的压力力；3）对于于各层柱柱的下端端截面尚尚有柱自自重产生生的轴力力。单位长度度柱产生生的自重重为：框架剪力力图、轴轴力图分分别如图图3-113、33-144所示。图3-111 弯弯矩分配配与传递递3-122 框架架弯矩图图（）图3-113 框框架剪力力图（）图3-114 框框架轴力力图（）第四章 水平地地震荷载载作用下下的内力力计算第一节 水平地地震作用用标准值值计算1 楼层层重力荷荷载代表表值各楼层的的重力荷荷载代表表值采用用估算的的算法。2 自振振周期计计算基本自振振周期采采用顶点点位移法法计算。其其中非结结构墙影影响的折折减系数数取0.6。结结构顶点点假象侧侧移计算算结果见见表4.1。表4.11 顶点点假象侧侧移层次（）()()()()760322.88860322.88855477570.01108770.2555655660322.888120665.77685955090.01140440.2444788560322.888180998.66485955090.02210660.2330744460322.888241331.55285955090.02280880.2009688360322.888301664.4485955090.03350990.1881600260322.888361997.22885955090.04421110.1446511160322.888422330.11640455190.10044000.10044003 地震震影响系系数根据建建筑抗震震设计规规范中中地震影影响系数数的曲线线，设防防烈度为为7.55度，设设计地震震分组为为第一组组，类场地地时：，。由于于，地震震影响系系数按下下式计算算：式中曲线下下降段的的衰减指指数，取取0.99；阻尼尼比调整整系数，取取1；结构构自振周周期；特征征周期；地震震影响系系数最大大值。由于,需需计算附附加顶部部集中力力：4 结构构水平地地震作用用标准值值结构总水水平地震震作用效效应标准准值为:附加顶部部集中力力为：各层水平平地震作作用标准准值：屋面：楼面：第二节 D值法法计算水水平地震震作用下下的内力力1 典型型框架柱柱的剪力力根据表22.2计计算的框框架柱侧侧向刚度度D值，柱柱的剪力力按下式式计算：式中第层第柱的的剪力；第层层第柱的的抗侧刚刚度；第层层所有柱柱的抗侧侧刚度之之和；第层层由外荷荷载引起起的总剪剪力。图4-12 计算算反弯点点高度比比根据框架架总层数数、所在在楼层以以及梁柱柱线刚度度比查高高层建筑筑结构设设计原理理表33.7查查出。由由于上下下层梁线线刚度相相同，反反弯点高高度比修修正值。由由于上下下层层高高可能变变化，所所以反弯弯点高度度比修正正值、通过、与值查高高层建筑筑结构设设计原理理表33.9。其其中：，式中、上层层、下层层层高。上层层高高大于本本层，向向上移；反之，向向下移。下下层层高高大于本本层，向向下移；反之，向向上移。于于是，框框架各层层柱经过过修正后后的反弯弯点高度度可由下下式计算算得到：详细计算算过程及及结果见见表4.2。层数边柱中间柱1（，）， ， ， ， 2（，）， ， ， ， 3（，）， ， ， ， 4（，）， ， ， ， 5（，）， ， ， ， 6（，）， ， ， ， 7（，）， ， ， ， 表4.22 各层层柱反弯弯点高度度比计算算3 柱端端弯矩柱端弯矩矩详细计计算过程程见表44.3。表4.33 柱端端弯矩层数边柱上端端（）边柱下端端（）中柱上端端（）中柱下端端（）12345674 梁端端弯矩边柱梁按按节点平平衡得到到梁端弯弯矩；中中间节点点按线刚刚度比分分配柱端端弯矩。中柱梁外外侧刚度度比分配配系数为为：中柱梁内内侧刚度度比分配配系数为为：0.37梁端弯矩矩详细计计算过程程见表44.4。层数边柱梁（）中柱梁外外侧（）中柱梁内内侧（）12345675 水平平地震作作用标准准值作用用下的弯弯矩图根据表44.3、44.4的的计算结结果作水水平地震震作用标标准值作作用下的的弯矩图图，如图图4-22所示。6 水平平地震作作用标准准值作用用下的剪剪力图、轴轴力图根据水平平地震作作用标准准值作用用下的弯弯矩图，可可以作出出框架的的剪力图图以及柱柱的轴力力图，如如图4-3、44-4所所示。图4-22 水平平地震作作用标准准值作用用下的弯弯矩图（）图4-33水平地地震作用用标准值值作用下下的剪力力图（）图4-33水平地地震作用用标准值值作用下下柱的轴轴力图（）第五章 框架的的内力组组合由于是钢钢筋混凝凝土全现现浇框架架结构，所所示截面面最大内内力会出出现在底底层。以以上各层层配筋与与底层一一致，下下面以底底层的梁梁、柱为为例，进进行抗震震内力组组合与截截面计算算。第一节 梁控制制截面内内力与梁梁端负弯弯矩调幅幅1 底层层梁地震作用用下：重力荷载载作用下下：考虑梁端端负弯矩矩调幅，取取调幅系系数，则则调幅后的的跨中弯弯矩为第二节 底层边边跨梁内内力组合合与截面面计算1 梁正正截面计计算故梁端顶顶部按，梁梁底部按按确定纵纵向受拉拉钢筋。（1）梁梁底部纵纵向受拉拉钢筋计计算根据规范范，CC30时时，采用用25的钢钢筋，保保护层厚厚度，故故故上式为为解得又由，可可得选4255，。（2）梁梁顶部纵纵向受拉拉钢筋计计算采用220的钢钢筋，双双排布置置，保护护层厚度度，故解得又由，可可得选10220，双双排。（3）梁梁纵向受受拉钢筋筋配筋率率梁端 跨中 满足规范范要求。2 梁斜斜截面计计算其中，根根据实配配钢筋面面积和材材料强度度确定的的截面抗抗震受弯弯承载力力所对应应的弯矩矩值为：剪压比验验算：配箍计算算：选用双肢肢101000，有满足规范范要求。第三节 底层中中跨梁内内力组合合与截面面计算1 梁正正截面计计算梁左端最最大负弯弯矩梁左端最最大正弯弯矩梁右端最最大负弯弯矩梁左端最最大正弯弯矩将跨中正正弯矩故梁端顶顶部按，梁梁底部按按确定纵纵向受拉拉钢筋。（1）梁梁底部纵纵向受拉拉钢筋计计算根据规范范，CC30时时，采用用20的的钢筋，保保护层厚厚度，故故故上式为为解得又由，可可得选5200，。（2）梁梁顶部纵纵向受拉拉钢筋计计算采用225的钢钢筋，保保护层厚厚度，故故解得又由，可可得选4255，。（3）梁梁纵向受受拉钢筋筋配筋率率梁端 跨中 满足规范范要求。2 梁斜斜截面计计算由于本框框架是一一级框架架，还应应符合下下式要求求：其中，根根据实配配钢筋面面积和材材料强度度确定的的截面抗抗震受弯弯承载力力所对应应的弯矩矩值为：剪压比验验算：配箍计算算： 选用双双肢1001000，有有满足规范范要求。第四节 底层柱柱内力组组合与截截面计算算1 轴压压比验算算柱：2 正截截面计算算在内力组组合时，对对柱顶需需考虑柱柱端弯矩矩的调整整，对柱柱底需乘乘以规范范要求的的增大系系数，则则柱采用用如下最最不利内内力组合合。中柱柱顶顶：及相应的的：（AA）及相应的的：（BB）及相应的的：（CC）中柱柱底底：及相应的的：（DD）及相应的的：（EE）及相应的的：（FF）初步试算算可知，以以上全部部为大偏偏心受压压构件，可可能起控控制作用用的组合合有D：，F：，柱采用对对称配筋筋,初步步试算可可知，为为大偏心心受压。配筋计算算：D:，取，取。，取。F:，取，取。，取。按最小配配筋率综上，底底层柱钢钢筋选用用10220，。3 斜截截面计算算剪力设计计值的调调整其中，根根据实配配钢筋面面积和材材料强度度确定的的截面抗抗震受弯弯承载力力所对应应的弯矩矩值为：弯矩设计计值为剪跨比 边柱逆逆时针上上端 边柱顺顺时针上上端 边柱逆逆时针下下端 边柱顺顺时针下下端 中柱逆逆时针上上端 中柱顺顺时针上上端 中柱逆逆时针下下端 中柱顺顺时针下下端取剪压比比验算配箍计算算故取。则则选取1002000，33肢箍。柱端加密密区配101000，3肢肢箍，则则加密区区体积配配箍率为为加密区最最小体积积配箍率率为故满足规规范要求求。 49