宾馆框架结构设计(43页).doc

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1、-宾馆框架结构设计-第 39 页摘 要本工程为某宾馆设计。按使用功能将建筑分为七层楼。主楼标高27.0m。总建筑面积5931.36m2。本建筑物防火等级二级，抗震设防烈度7度。本工程结构设计采用框架结构，结构计算按横向框架承重分析。内力计算考虑以下三种荷载作用，即水平地震荷载作用下的内力，竖向荷载作用下的内力及重力荷载代表值作用下的内力。在进行截面抗震设计时，柱按偏压构件计算，为保证延性框架要“强剪弱弯，强柱弱梁，强节点弱构件强锚固的设计原则，且满足构造要求。关键词： 框架；结构设计；抗震设计ABSTRACTThis engineering is a hotel. According to t

2、he use function, the construct contents five layers tall building . The high is 27.0 ms of Main floor . Total building area is 5931.36 m2. This building resistant fires is second class, and the anti-seismic garrison is seven degree. This engineering construction design adoption the frame constructio

3、n, Being calculating the structure, the lateral structure be lacked as frame system and be analysis. construction calculation consider of the action come from three loads, they are horizontal earthquake load, design value of gravity load and representative value of gravity load, we look the column a

4、s stubbornly pressed member to compute. In the intrest of the assurance of the frame-work ability continue, we adhere to the design principle is “stranger column and weaker beam, stranger shear force and weaker bending, stranger joint stronger anchorage”. And the cross-section must to meet the deman

5、d of construction.Keywords : frames, structural design, anti-seismic design目 录第一章 绪论2第二章 竖向荷载计算及内力图42.1 确定框架计算简图2.2 梁、柱截面尺寸估算62.3 荷载计算62.4 竖向荷载计算第三章 水平荷载计算223.1 重力荷载代表值计算.233.2 框架侧移刚度计算263.3 柱的侧移刚度 D 值计算 273.4 自振周期计算 283.5 横向水平地震作用和楼层剪力计算 293.6 结构在多遇地震作用下的抗震变形验算 313.7 地震作用下的框架内力计算 323.8 横向框架内力组合35本章

6、总结41第四章 截面设计与配筋计算414.1 梁正截面强度计算414.2 框架梁斜截面计算424.3 框架柱截面设计42本章总结45第五章 基础设计455.1 地质条件455.2 确定基础的高度465.3 确定l和b 465.4 偏心荷载验算. 475.5 配筋计算48本章小结49第六章 板的配筋计算496.1 荷载计算506.2 各双向板内力及变形分析计算506.3 各板区及支座配筋计算53 本章小结53第七章 楼梯设计547.1 斜板TB-1设计547. 2 楼梯斜高（TL-1）计算55本章总结56第八章 PKPM软件计算和手算结果的比较与分析57参考文献58致 谢58附录：毕业设计任务书

7、59第一章 绪论毕业设计是土木工程专业综合性和实践性极强的最后一个教学环节，是理论与实际相结合的一个过渡阶段；是我们学生运用所学的基础理论、专业知识和基本技能进行综合运用的实践过程。1.1 建筑设计说明这次毕业设计的课题为宾馆楼设计,结构方案采用框架结构，七层，是一座以住宅为主的永久性建筑，根据地形，该楼正面朝南，为中间走道。在满足功能要求的基础上，该建筑要体现现代化特色，适应现代化的接待需求。满足消防、抗震等安全要求。平面设计建筑平面是表示建筑物在水平方向房屋各部分的组合关系。由于建筑平面通常较为集中反映建筑功能方面的问题，一些剖面关系比较简单的民用建筑，它们的平面布置基本上能够反映空间组合

8、的主要内容，因此，首先从建筑平面设计入手。但是在平面设计中，我始终从建筑整体空间组合的效果来考虑，紧密联系建筑剖面和立面，分析剖面、立面的可能性和合理性，不断调整修改平面，反复深入。也就是说，虽然我从平面设计入手，但是着手于建筑空间的组合。各种类型的民用建筑，从组成平面各部分面积的使用性质来分析，主要可以归纳为使用部分和交通联系部分两类。建筑平面设计是组合布置建筑物在水平方向房屋各部分的组合关系，它包括使用部分设计和交通联系部分设计。1.1.2 剖面设计建筑剖面图是表示建筑物在垂直方向房屋各部分的组合关系，剖面设计主要表现为建筑物内部结构构造关系，以及建筑高度、层高、建筑空间的组合与利用。它和

9、房屋的使用、造价和节约用地有着密切关系，也反映了建筑标准的一个方面。其中一些问题需要平、剖面结合在一起研究，才具体确定下来。本工程为某宾馆，主体层高为3.3m，底层房层高为4.5m。垂直交通采用楼梯，有电梯设计，共有七层。门的高度根据人体尺寸来确定，窗高要满足通风采光要求。 立面设计是为了满足使用功能和美化环境的需要而进行的。同时，还可起到改善环境条件、保护结构和装饰美化建筑物的作用。并且要考虑它的耐久性、经济性；正确处理与施工技术的关系。建筑立面可以看成是由许多构部件所组成：它们有墙体、梁柱、墙墩等构成房屋的结构构件，有门窗、阳台、外廊等和内部使用空间直接连通的部件，以及台基、勒脚、檐口等主

10、要起到保护外墙作用的组成部分。恰当地确定立面中这些组成部分和构件的比例和尺度，运用节奏韵律、虚实对比等规律，设计出体型完整、形式与内容统一的建筑立面，是立面设计的主要任务。建筑立面设计的步骤，通常根据初步确定的房屋内部空间组合的平剖面关系，例如房屋的大小、高低、门窗位置，构部件的排列方式等，描绘出房屋各个立面的基本轮廓，作为进一步调整统一，进行立面设计的基础。设计时首先应该推敲立面各部分总的比例关系，考虑建筑整体的几个立面之间的统一，相邻立面间的连接和协调，然后着重分析各个立面上墙面的处理，门窗的调整安排，最后对入口门廊、建筑装饰等进一步作重点及细部处理。1.2 结构设计说明该宾馆我采用的是框

11、架结构。首先根据框架的跨度估算主次梁的截面尺寸，依据荷载导算的结果估算柱的截面尺寸，并画出一榀框架的竖向受荷图。其次进行水平方向荷载和竖向荷载的内力计算。在进行竖向荷载即恒活载的内力计算时采用的方法是二次弯矩分配法。在进行横向荷载计算主要是地震作用的计算，可采用的方法有反弯点法和D值法，D值法实际上是改进的反弯点法，更为精确些。然后根据计算出的内力进行内力组合，从中取出最不利组合进行下一步的梁、板、柱、楼梯、和基础的界面设计和配筋。最后根据计算出的结果绘制结构施工图。手算完之后再上机利用PKPM进行电算，将手算的结果和电算的结果进行比较，找出两者间的不同之处并分析产生这种结果的原因。本组毕业设

12、计题目为某宾馆楼设计。在结构设计前期，我温习了结构力学、混凝土结构设计原理、混凝土结构设计、工程结构抗震设计、土力学、基础工程、等书籍，并借阅了混凝土结构设计规范、混凝土结构构造手册、建筑抗震设计规范、荷载规范、地基规范、高层建筑混凝土结构技术规程等规范。在网上搜集了不少相关资料，并做了笔记。在结构设计中期，我通过所学的基本理论、专业知识和基本技能参照相关书籍中的示例行计算和分析，并在结构设计指导老师的指导下进行相应修正。在结构设计后期，主要进行设计手稿的校正并电脑输入和 PKPM 计算出图。结构设计的八周里，在指导老师的帮助下，经过资料查阅、设计计算、以及外文的翻译，加深了对框架结构结构设计

13、、新规范、计算原理、手册等相关内容的理解。巩固了专业知识、提高了综合分析、解决问题的能力。通过以上所有这些从不同方面的辅助逐渐达到了毕业设计的目的与要求。框架结构设计的计算工作量很大，在计算过程中以手算为主，由于自己水平有限，在整个结构设计过程中难免有欠考虑和疏忽之处，敬请各位老师批评指正。第二章 竖向荷载计算及内力图2.1 确定框架计算简图 框架的计算单元结构布置如图2.1所示，取轴平面框架为设计对象。假定框架嵌固与基础顶面，框架梁与柱刚接。由于各层柱的截面尺寸不变，故梁跨等于柱截面形心之间的距离。底层柱高从基础顶面算至二层楼面，基础标高根据地质条件、室内外高差，二层楼面标高为7.80m,故

14、底层柱高为5.45m。此可以绘出框架的计算简图如图2.2所示:图2.1 结构布置图图2.2 结构计算简图对于中框架梁I=2IO(其中E=3.0104N/mm2)对于中框架梁，取I=2I0AB、CD跨梁 i=EI/l=24008003E/127800=4.38106EBC跨梁 i=EI/l=23007003E/122400=7.15106E边框架梁，取I=1.5I0AB、CD跨梁 i=EI/l=1.54008003E/127800=3.28106EBC跨梁 i=EI/l=1.53007003E/122400=5.36106E上部各层柱i= E6004/3300=3.27106E底层柱 i= E6

15、004/5450=1.98106 E2.2 梁、柱截面尺寸估算 主 梁1：,取取bh=400800mm 次 梁： 取， 取 取 bh=300700mm 主 梁2：考虑到次梁高度为700m,取bh=300700mm梁混凝土强度等级取C30本工程为现浇钢筋混凝土结构，7度设防，高度30m，框架结构的抗震等级为三级，其轴压比限值为=0.9,取底层柱估算柱尺寸，根据经验荷载为15kN/m2：N=157.8(3.6+1.2)=561.6kN由轴压比限值得Ac=43636mm2为安全起见，取柱截面尺寸为600mm600mm.2.3 荷载计算 防水层（刚性）30厚C20细石混凝提防水 1.0kN/防水层(柔

16、性）三毡四油铺小石子 0.4kN/找平层：15厚水泥砂浆 0.015m20kN/m3=0.30kN/找平层：15厚水泥砂浆 0.015m20kN/m3=0.30kN/找坡层：40厚水泥石灰焦渣砂浆30/00找平 0.04m14kN/=0.56kN/ 保温层：80厚矿渣水泥 0.0814.5kN/m3=1.16kN/ 结构层：120厚现浇钢筋混凝土板 0.1225kN/m3=3kN/ 抹灰层：10厚混合砂浆 0.0117kN/m3=0.17kN/ 合计： 6.89 kN/ 水磨石地面：10mm面层 20mm水泥砂浆打底 0.65 kN/ 素水泥将结合层一道 结构层：120厚现浇钢筋混凝土板 0.

17、12m25kN/m3=3kN/ 抹灰层：10厚混合砂浆 0.01m17kN/m3=0.17kN/ 合计： 3.82 kN/ 大理石面层，水泥砂浆擦缝 30厚1：3干硬性水泥砂浆，面上撒2厚素水泥 1.16 kN/ 水泥浆结合层一道 结构层：120厚现浇钢筋混凝土板 0.12m25kN/m3=3kN/m2 抹灰层：10厚混合砂浆 0.01m17kN/m3=0.17kN/m2 合计： 4.33 kN/ 梁自重 主梁1：bh=400800 梁自重 ： 25kN/m30.4m（0.8m-0.12m）=6.8kN/m抹灰层：10厚混合砂浆 0.34kN/m 合计： 7.14 kN/m 主梁2：bh=30

18、0700 梁自重 ： 25kN/m30.3m（0.7m-0.12m）=4.35kN/m 抹灰层：10厚混合砂浆 0.29kN/m 合计： 4.64 kN/m 次梁：bh= 300700 梁自重 ： 25kN/0.3m（0.7m-0.12m）=4.35 kN/m 抹灰层：10厚混合砂浆 0.29kN/m 合计： 4.64 kN/m 各层柱：bh=600mm600mm 柱自重 25kN/m30.6m0.6m=9kN/m 抹灰层：10厚混合砂浆 0.41kN/m 合计： 9.41 kN/m墙体，门，窗做法及自重外墙：240厚粘土非承重空心砖（12 kN/m3，考虑了外墙保温）内侧20mm抹灰，面砖自

19、重0.5 kN/m2 。则外墙重力荷载为： 120.24+170.02+0.53.72kN/m2 内墙240厚：粘土非承重空心砖（12 kN/m3）双侧各20mm抹灰，则内墙重力荷载为： 120.24+170.0223.56 kN/m2 木门单位面积重力荷载： 0.2 kN / m 2铝合金窗单位面积重力荷载： 0.4 kN / m 2 屋面及楼面可变荷载标准值 由建筑荷载规范 GB50009-2001可知： 上人屋面均布活荷载标准值 2.0 kN /m2 会议室、办公室、客房地面楼面活荷载标准值： 2.0kN/m2 ；走廊取为2.5 kN/m2 屋面雪荷载标准值：Sk= S0=1.00.60

20、=0.60 kN/m2 （式中为屋面积雪分布系数）屋面活荷载与雪荷载不同时考虑，两者中取大值。2.4 竖向荷载计算竖向荷载下框架受荷载总图见图2.3所示图2.3 板传荷载图A）-（B）轴间框架梁屋面板传荷载：板传至梁上的三角形或梯形荷载，按等效荷载计算，荷载的传递示意图见下：恒载：6.89kN/m21.95m(1-20.272+0.273)2=23.48kN/m活载：2.0kN/m21.95m(1-20.272+0.273)2=6.82kN/m楼面板传荷载：恒载：4.33kN/m21.95m(1-20.272+0.273)2=14.76kN/m活载：2.0kN/m1.95m(1-20.272+

21、0.273)2=6.82kN/m梁自重：7.14kN/mA-B轴间框架梁均布荷载为：屋面梁：恒载=梁自重+板传荷载 =7.14kN/m+23.48kN/m=30.62kN/m 活载=板传荷载 =6.82kN/m楼面梁：恒载=梁自重+梁上墙自重+板传自重 =7.14kN/m+8.90kN/m+14.76kN/m=30.80kN/m 活载=6.82kN/mB）-（C）轴间框架梁屋面板传荷载：恒载：6.89kN/m21.2m5/82=10.34kN/m活载：2.0kN/m21.2m5/82=3.00kN/m楼面板传荷载：恒载：3.82kN/m21.2m5/82=5.73kN/m活载：2.5kN/m2

22、1.2m5/82=3.75kN/m梁自重：4.64kN/mB-C轴间框架梁均布荷载为：屋面梁：恒载=梁自重+板传荷载 =4.64kN/m+10.34kN/m=14.98kN/m 活载=板传荷载 =3.00kN/m楼面梁：恒载=梁自重+板传荷载 =4.64kN/m+5.73kN/m=10.27kN/m 活载=板传荷载 =3.75kN/m框架梁为对称结构，所以(C)-(D)轴同（A）-（B）轴。A)轴柱纵向集中荷载的计算顶层柱：女儿墙自重（做法：墙高1100mm,100mm的混凝土压顶）：0.24m1.1m18kN/m3+25kN/m30.1m0.24m+(1.2m2+0.24m)0.5kN/m2

23、=6.67kN/m天沟自重（琉璃瓦+现浇天沟） 琉璃瓦自重：1.05m1.1kN/m2=1.16kN/m 现浇天沟自重：25kN/m30.60m+(0.20m-0.080m)0.08m+(0.6m+0.2m)(0.5kN/m2+0.36kN/m2)=2.13kN/m 合计： 3.29 kN/m顶层柱恒载=女儿墙及天沟自重+梁自重+板传荷载 =（6.67+3.29）7.8+7.14（7.8-0.6）+6.891.955/83.92/2+(6.891.950.877.21/4+4.647.2/4)2=218.63kN顶层柱活载=板传活载 =2.01.955/83.92/2+2.01.950.877

24、.2/42=21.72kN三至五层柱恒载=墙自重+梁自重+板传荷载 =3.7218+7.14（7.8-0.6）+4.331.955/83.92/2+4.331.950.877.22/4+3.562.67.2/42+4.647.2/42=198.76kN三至五层柱活载=板传活载 =2.01.955/83.9/22+2.01.950.877.2/42=21.72kN二层柱恒载=墙自重+梁自重+板传荷载 =3.7218+7.14（7.8-0.6）+4.331.955/83.92/2+4.331.950.877.22/4+4.647.2/42=182.10kN二层柱活载=板传活载 =2.01.955/

25、83.9/22+2.01.950.877.2/42=21.72kN基础顶面恒载=底层外纵墙自重+基础梁自重 =26.643.72+2.5（7.8-0.6）=117.10kNB)轴柱纵向集中荷载的计算 顶层柱恒载=梁自重+板传荷载 =7.14（7.8-0.6)+6.891.955/83.9/22+6.891.950.877.2/42+4.647.2/42+6.891.20.967.8=196.50kN 顶层柱活载=板传活载 =2.01.955/83.9/22+2.01.950.877.2/42+2.01.20.967.8=39.69kN 三至五层柱恒载=梁自重+梁上墙自重+板传荷载 =7.14（

26、7.8-0.6)+183.56+4.331.955/83.92/2+4.331.950.877.2/42+4.647.2/42+3.5618.72/42+4.331.20.967.8=204.19kN 三至五层柱活载=板传活载 =2.01.955/83.9/22+2.01.950.877.2/42+2.51.20.967.8=44.19kN 二层柱恒载=梁自重+板传荷载 =7.14（7.8-0.6)+4.331.955/83.92/2+4.331.950.877.2/42+4.331.20.967.8=137.34kN 二层柱活载=板传活载 =2.01.955/83.9/22+2.01.950

27、.877.2/42+2.51.20.967.8=44.19kN 基础顶面恒载=梁上墙自重+基础梁自重 =3.5622.27+2.5（7.8-0.6）=97.28kN因为框架梁为对称结构，所以（C）轴中基础梁与（B）轴相同，（A）与（D）轴相同。考虑偏心荷载后，竖向受荷总图如下： 图2.4 竖向受荷图根据竖向恒载荷载数据利用二次弯矩分配法求出内力如图所示：图2.5 恒载二次弯矩分配图2.6 恒载弯矩图图2.7 恒载剪力图图2.8 恒载轴力图图2.9 活载二次分配图3.0 活载弯矩图图3.1 活载剪力图图3.2 活载轴力图第三章 水平荷载计算3.1 重力荷载代表值计算 顶层楼梯间重力荷载代表值计算

28、：（1） 屋面恒载屋盖重量： 6.898.27.6=429.38kN2)梁自重:bh=400800 7.147.22=102.82kNbh=400800 7.147.82=111.38kNbh=300700 4.647.2=33.41kN梁重合计： 247.61kN3)柱的自重: 9.413.34=124.21kN4)墙的自重外墙： 3.72(3.3-0.8)7.82+(3.3-0.8)7.22=279kN内墙： 3.56(3.3-0.7)(7.2-0.24)=64.42kN墙总重: 合计 343.42kN顶层楼梯间重力荷载代表值为: G8= 429.38+247.61+（124.21+343

29、.42）/2+0.50.68.27.6=929.51kN3.1.2 第七层的重力荷载代表值计算：（2） 屋面恒载屋盖重量： 6.89（23.416.8-7.87.2）=2321.65kN女儿墙及天沟重量： 3.29(7.85+16.82)=238.85kN2)梁自重:bh=400800 7.147.28=411.26kNbh=400800 7.147.812=668.30kNbh=300700 4.647.26=200.45kNbh=300700 4.642.44=44.54kN梁重合计： 1324.55kN3)柱的自重: 9.413.616=542.12kN4)墙的自重外墙： 3.72(3.

30、6-0.8) (14.42+7.86)+(3.6-0.7)2.4=813.34kN内墙： 3.56(3.6-0.8)47.2+6(3.6-0.7)7.2+6(3.6-0.8)7.8=1199.58kN墙总重: 合计 2012.92kN第七层重力荷载代表值为: G7=2321.65+238.85+1324.55+（542.12+2012.92)/2+（247.61+343.42）/2+0.50.67.8316.8=5576.02kN3.1.2 第六层的重力荷载代表值计算：1)屋面恒载屋盖重量： 6.897.8216.82=3611.46kN女儿墙及天沟重量： 3.29(7.88+16.82)=3

31、15.84kN2)梁自重:bh=400800 7.147.828=1559.38kNbh=400800 7.147.216=822.53kNbh=300700 4.642.48=89.09kNbh=300700 4.647.214=467.71kN梁重合计： 2938.71kN3)柱的自重: 9.413.336=1117.91kN4)墙的自重外墙： 3.72(3.3-0.8）7.814+(3.3-0.7)4.8=1061.99kN内墙： 3.56（122.57.2+142.57.8+142.67.2）=2673.84kN墙总重: 合计 3735.83kN第六层重力荷载代表值为: G6=3611

32、.46+315.84+2938.71+ （2012.92+542.12+3735.83+1117.91）/2+0.5(0.67.8416.8+2.07.8316.8)=11120.77kN3.1.3 第五层重力荷载代表值计算：楼面：楼板的面积： 7.8716.8-7.87.2-7.872.4=730.08m2楼梯间面积： 7.27.8=56.16 m2走廊面积： 7.872.4=131.04 m2楼面重力荷载: 730.08(4.33+0.52.0) =3891.33 kN走廊重：131.04（3.82+0.52.5）=664.37 kN楼梯：1.556.16（4.33+0.52.5）=470.06 kN楼板总重: 合计 5025.76kN 第五层重力荷载代表值： G5=5025.76+2938.71+3735.83+1117.91+0.52.07.8716.8=13735.49kN3.1.4 第二四层重力荷载代表值计算数据同第五层：G2=G3=G4=13735.49 kN第一层重力荷载代表值：1)柱的自重: 9.415.4536=1846.24kN4)墙的自重外墙： 3.72(5.45-0.8）7.814+(5.45-0.7)4.8=1061.99kN内墙： 3.56(4.657.26+4.657.812+4.757.22)=491.81kN墙总重: 合