设计任务书2007.6.7.doc
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1、【精品文档】如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流设计任务书2007.6.7.精品文档.摘要本设计的对象为包头市某公安局附属办公楼,为六层框架结构。本设计主要进行了结构方案中横向框架轴中A、B、C轴框架的设计。首先根据提供资料及框架结构的优点确定框架布局及承重方案。然后根据承重方案的选择、构件截面尺寸的选择、重力荷载代表值的计算及横向框架侧移刚度的计算确定所设计框架为规则框架体系。然后计算了水平地震荷载作用下一榀框架的内力分析并求出内力,做出内力图,计算竖向荷载(恒载、活载)作用下各杆端的内力用二次分配法进行内力分配,接着内力组合,找出最不利的一组或几组来进行构件截面设计。最后,用计算机软件
2、(PKPM)进行一榀框架的配筋图、楼板的配筋图及楼梯的配筋图的结构出图。关键词:框架结构 结构设计 内力组合 AbstractThe design is targeted at the Public Security Bureau in Baotou City subsidiary office for a six-storey frame structure. The design of the main structure of the program framework horizontal axis A, B, C axis framework for the design. Firs
3、t according to the design matcrial which provides ,as well as the merits of the framework of layout and loading programs. Under the program then loading the choice beam size choices, gravity loads on behalf of the calculation of horizontal and lateral stiffness framework of the calculation to determ
4、ine the framework for the design rules framework. Then calculate the horizontal seismic loads framework of the next load analysis and internal forces sought forces, internal forces made plans, calculated vertical load (constant load, live load) under the rod ends with the internal force secondary di
5、stribution method for internal force distribution, Then internal force composition, identify the most disadvantaged group or a few groups to beam design. Finally, the computer software (PKPM) carries on one frame to match the muscle chart,the floor matches the musclechart as well as the staircase ma
6、tches the muscle chart the structure to leave the chart . Keywords : Frame structure Structural Design Endogenic Force compound第一章 工程概况 该工程为包头某公安局附属办公楼,该办公楼位于包头市XX路北侧,建筑总面积约5140.8m2,建筑总高度为21.6m,室内外高差为450mm。工程室内地坪标高为0.000m,首层层高为3.9m,其余各层层高均为3.6m。该工程主体为六层,局部五层。为满足规范要求,内设两部电梯,电梯井为剪力墙结构。因该工程位于包头市重要干道路口,
7、沿街建筑层数及立面处理均满足城市规划要求。 该建筑场地的地质、水文及气象资料: 地形:地形较为平坦,由北向南略有倾斜。承载能力标准值f=220KN/m2,三类场地土。 地下水位:场地地下水位在自然地面以下9.511.0m。 地下水性质:对各种混凝土无侵蚀性。 地震裂度:8度。抗震设计基本加速度0.2g,抗震设计地震分组为第一组。 最热平均温度:28.0(绝对最高气温39) 最冷平均温度:-10(绝对最低气温-25) 主导风向:西北风。 基本风压值:0.45kN/m2 基本雪压值:0.25kN/m2第二章 结构体系选择 结构体系应满足使用功能要求,尽可能的与建筑形式相一致,有足够的承载力、刚度和
8、延性,施工简便,经济合理。该工程可选用的结构体系有框架结构体系和框架-剪力墙结构等。2.1 框架结构体系的优缺点 建筑平面布置灵活,能获得较大空间,易于满足多功能的使用要求。 建筑立面容易处理。墙体只起维护作用,结构自重较轻。 计算理论较成熟,在一定的高度范围内造价较低,施工简便。 在结构受力性能方面,框架结构属于柔性结构,自振周期较长,地震反应较小,经过合理的结构设计,可以具有较好的延性。其缺点是结构抗侧刚度较小,在地震作用下侧向位移较大。因此,框架结构体系一般适用于非地震地区、或层数较少的高层建筑。在抗震设防烈度较高的地区,其建筑高度应严格控制。2.2 框架-剪力墙结构体系得优点在框架结构
9、中的部分跨间布置剪力墙,或把剪力墙结构中的部分剪力墙抽掉改成框架承重,即成为框架-剪力墙结构。它既保留了框架结构的布置灵活,使用方便的优点。又具有剪力墙结构的抗侧刚度大,抗震性能好的优点,同时还可充分发挥材料的强度作用,具有较好的技术经济指标,因而被广泛应用于高层办公楼建筑和旅馆建筑中。框架-剪力墙结构的应用范围很广,10-40层的高层建筑均可采用这类结构体系。本工程位于抗震设防裂度为8度的包头市,主体结构为六层,综合考虑上述两种结构体系所适用的建筑类型,结构造型与平、立面布置的规则性,及经济合理性,该工程选用现浇框架结构。第三章 承重方案的选择3.1柱网的布置框架结构的柱网布置既要满足生产工
10、艺和建筑平面布置的要求,又要使结构受力合理,施工方便。建筑平面布置主要有内廊式、统间式、大宽度式等几种。与此相应,柱网布置方式可分为内廊式、等跨式、对称不等跨式等几种。本建筑主体平面布置为内廊式,柱网布置选择两跨不等跨式,跨度分别为8.1m、5.4m。如图3-1所图3-1 柱 网 布 置 图3.2承重方案的选择 承重框架的布置方案有横向框架承重、纵向框架承重和纵横向框架承重等几种。3.2.1横向框架承重方案横向承重方案是在横向布置框架承重梁,楼面竖向荷载由横向梁传至柱而在纵向布置连系梁,横向框架往往跨度较少,主梁沿横向布置有利于提高建筑物的横向抗侧刚度。而纵向框架则往往仅按构造要求布置较小连系
11、梁。这也有利于房屋室内的采光于通风。3.2.2纵向框架承重方案纵向承重方案是在纵向布置框架承重梁,在横向布置连系梁。因为楼面荷载有纵向梁传至柱子,所以横向梁高度较小,有利于设备线的穿行,当在房屋开间方向需要较大空间时,可获得较高的室内净高。纵向承重方案的缺点是房屋的横向抗侧刚度较差,进深尺寸受到影响。3.2.3 纵横向框架混合承重方案 纵横向框架混合承重方案是在两个方向均需布置框架承重梁以承受楼面荷载。当采用现浇楼板时,常用井字形梁楼盖。当楼面上作用有较大荷载,或楼面有较大开洞,或当柱网布置为正方形或接近正方形时常采用这种承重方案。总横向框架混合承重方案具有较好的整体工作性能,对抗震有利。综合
12、考虑地震裂度及柱网的布置接近正方形,采用纵横向承重方案。第四章 框架杆件与截面尺寸确定4.1 框架梁尺寸选择 根据建筑抗震设计规范第6.3.1,梁的截面尺寸宜符合下列各项要求: 梁的截面高度不宜小于200mm; 截面高宽比不宜大于4; 净跨与截面高度之比不宜小于4。 按照经验初步选定梁截面尺寸 主梁设计:h=(1/151/10)L 其中L为梁的跨度;横向框架梁:h=(1/151/10)8100=540810 (mm) h=(1/151/10)5400=360540(mm) 纵向框架梁:h=(1/151/10)7200=480720(mm) 次梁设计:h=(1/181/12)L h=(1/181
13、/12)5400=300450 (mm) h=(1/181/12)7200=400480 (mm) 梁高一般取b=(1/31/2)h综上,因横向框架梁的跨度不一,则跨度为8100m的横向框架梁梁高取h=700mm,梁宽b=300mm;跨度为6600m的横向框架梁梁高取h=600mm,梁宽b=300mm;跨度为5400mm的横向框架梁梁高取h=500mm,梁宽b=300mm;纵向框架梁梁高取h=600mm,梁宽b=300mm;进深为5.4m的房间设置的次梁梁高取h=400mm,梁宽b=200mm;跨度为7.2m处次梁梁高取h=450mm,梁宽b=200mm;平台梁bh=200300。4.2柱截面
14、尺寸选择 根据建筑抗震设计规范第6.3.6和6.3.7,柱的截面尺寸宜符合下列要求: 柱截面的宽度和高度均不宜小于300 mm;圆柱直径不宜小于350mm ; 剪跨比宜大于2; 截面长边与短边的边长比不宜大于3; 柱的轴压比不宜超过0.8。框架柱的截面尺寸一般根据柱的轴压比限值按下列公式估算:其中 N柱组合的轴压力设计值; 考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数,边柱取1.3,不等跨内柱取1.25,等跨内柱取1.2; gE折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值,可根据实际计算,也可近似取1215 kN/m2; n验算截面以上楼层层数; F案简支状态计算的柱的负载面积; Ac柱截面面积;N框架柱轴压比
15、限值,对一级、二级、三级抗震等级分别取0.7、0.8、0.9;f混凝土轴心抗压强度设计值;计算底层柱截面尺寸:本工程为二级抗震等级,轴压比限值N=0.8,各层重力荷载代表值近似取14.0 KN/m2,柱采用C35混凝土,fc=16.7N/mm2 ft=1.57 N/mm2。边柱、中柱的负载面积分别为7.24.05m2、7.26.75m2边柱: =1.257.24.05146=3061.8kN =3061.8/(0.816.7)=229176mm2中柱: =1.257.26.75146=5103kN=5103/(0.816.7)=381961mm2计算得 边柱截面:479mm479mm 中柱截面
16、:618mm618mm根据以上计算结果并考虑其它因素,本设计柱截面尺寸取值如下: 一层 650mm650mm (中、边柱) 26层 600mm600mm (中、边柱)4.3板的尺寸选择板厚应在满足建筑功能和方便施工的条件下尽可能薄,现浇板的厚度一般以10mm为模数,其厚度应根据使用环境、受力情形、跨度等条件综合确定。现浇板最小厚度为80mm,故取板厚为100mm,其中屋面、楼面、楼梯平台板的厚度均为100mm,卫生间的板厚为80mm。4.4 材料选择 本工程为二级抗震等级,故混凝土等级不宜低于C20,则柱采用C35,梁、板、楼梯采用C30,基础采用C25,基础垫层采用C10。根据钢筋混凝土设计
17、规范,结构构件中的纵向受力钢筋宜选用、级钢筋,箍筋宜选用、级钢筋。根据建筑抗震设计规范,普通钢筋宜选用延性、韧性和可焊性较好的钢筋,故本设计中柱的受力钢筋选用HRB400级钢筋,箍筋选用HRB235级钢筋。第五章 计算简图5.1 计算单元 取号轴线作为一榀框架计算单元,如图所示为一榀框架计算单元。 图5-1 一榀框架计算单元5.2 计算简图 框架结构计算简图如图所示,取顶层柱的形心线作为框架柱的轴线,梁轴线取至板底,26层柱高即为层高,取3.6米,底层柱高从基础顶面至一层板底。即=3.9+0.45+0.6=4.95m。图5-2 计 算 简 图第六章 荷载计算6.1 恒载计算6.1.1 屋面荷载
18、计算 10厚细石混凝土保护层 0.01m22 kN/m3=0.22 kN/m2 高聚物改性沥青防水卷材 13水泥砂浆,砂浆中掺有聚丙烯 85厚聚乙烯泡沫塑料板 18水泥膨胀珍珠岩找2坡 100厚钢筋混凝土面板 25 kN/m30.1 m=2.5 kN/m2 轻钢龙骨石棉水泥板吊顶 0.19 kN/m2 总计 4.46kN/m26.1.2 16层楼面荷载计算 水磨石楼面(包括打底) 0.65 kN/m2 100厚钢筋混凝土面板 25 kN/m30.1 m=2.5 kN/m2 轻钢龙骨石棉水泥板吊顶 0.19 kN/m2 总计 2.34 kN/m26.1.3 卫生间楼面荷载计算 陶瓷地砖防水楼面(
19、包括打底) 2.26 kN/m2 80厚钢筋混凝土面板 25 KN/m30.08 m=2.0 kN/m2 轻钢龙骨石棉水泥板吊顶 0.19 kN/m2 总计 4.45 kN/m26.1.4 楼梯间荷载计算(双跑楼梯)两侧梯段水磨石面层 (0.3+0.15)0.55123.6=10.692kN踏步 kN斜板 kN底板抹灰 kN 79.364kN平台板水磨石面层 kN100厚钢筋混凝土面层 kN底板抹灰 kN平台梁 kN其中1.05为考虑梁的粉刷层重力荷载对其重力荷载的增大系数梯柱 kN其中1.10为考虑柱的粉刷层重力荷载对其重力荷载的增大系数楼梯间荷载总计 79.36+3.564+16.2+2.
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