房屋建筑学课程设计3.docx

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1、 衡宇修建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，接纳现浇钢筋混凝土框架结构，主体为七层。设计部门包罗修建设计和结构设计两大部门。修建设计中，贯彻“实用、宁静、经济、美观”的设计原则，主要对结构的整体结构、修建功效和构件形式进行设计，满足写字楼使用要求。在确定框架结构和横向框架荷载之后，先进行了层间荷载代表值的盘算,接着利用极点位移法求出自震周期，进而按底部剪力法盘算水平地动荷载作用下巨细，求出在水平荷载作用下的结构内力（弯矩、剪力、轴力）。在盘算出竖向荷载（恒载及活荷载）作用下的结构内力后，找出最倒霉的一组或几组内力进行组合。 选取最宁静的结果盘算配筋并画图。整个结

2、构在设计历程中，严格遵循相关的专业范例的要求，参考相关资料和有关最新的国度尺度范例，对设计的各个环节进行综合全面的科学性考虑。要害词： 框架结构，抗震设计，荷载盘算，内力盘算，配筋盘算 目录第一章概述 -1第一节 设计参考 -1第二节 衡宇结构表面 -2第三节 设计参数 -3第二章 截面设计 -5第一节 构件截面尺寸 -5第二节 刚度盘算 - -6第三章 重力荷载作用下的内力盘算- -8第一节 重力荷载盘算 - - -8第二节 弯矩二次分派法盘算框架内力- - 13第四章 水平地动荷载作用下的内力盘算-20第一节 水平地动作用尺度值盘算 -20第二节 D值法盘算水平地动作用下的内力 -22第五

3、章 框架的内力组合 -29第一节 梁控制截面内力与梁端负弯矩调幅 -29第二节 底层边跨梁内力组合与截面盘算 -29第三节 底层中跨梁内力组合与截面盘算 -32第四节 底层柱内力组合与截面盘算 -34第一章 概述第一节 设计参考1中华人民共和国国度尺度，修建结构可靠度设计统一尺度(GB50068-2001)2. 中华人民共和国国度尺度，修建结构荷载范例(GB50009-2001)3中华人民共和国国度尺度，混凝土结构设计范例(GB50010-2002)4中华人民共和国国度尺度，修建抗震设计范例(GB50011-2001)5中华人民共和国国度尺度，修建地基底子设计范例(GB50007-2002)6

4、东南大学、天津大学、同济大学合编，混凝土修建结构设计，北京：中国修建产业出书社，2005年1月7梁兴文、史庆轩主编，土木工程结业设计指导，北京：科学出书社，2002年7月8李必瑜主编，衡宇修建学，湖北：武汉理工大学出书社，2000年7月9龙驭球、包世华主编，结构力学教程（I）,北京：高等教诲出书社，2002年5月10. 单建，吕令毅主编，结构力学教程，南京：东南大学出书社，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 衡宇结构表面某七层办公楼为钢筋混凝土全现浇框架结构，一层层高，二至六楼层高，七层层高4m。其平面柱网部署如图1-1，轴线对

5、应的框架立面如图1-2。图1-1 柱网部署图图1-2 框架立面图第三节 设计参数1 结构层高一层高，二至六楼层高，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，且忽略结构层高差异的影响。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。3 钢筋种类梁、柱钢筋：HRB400， 其他钢筋：H

6、RB335，4 混凝土强度品级混凝土强度品级为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 设计地动分组本设计设计地动分组为第一组。7 修建园地类别本设计选定园地类别为：类。8 其他由于本设计是抗震设防烈度为7.5度，高度为的框架结构,查修建抗震设计范例（GB50011-2010）表可知，本设计的抗震品级为一级。本设计将轴横向框架作为典范框架。第二章 截面设计第一节 构件截面尺寸1 板厚由柱网部署图可知，本设计中的板为双向板，查混凝土结构设计范例（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1

7、00mm。2 梁截面设计框架梁截面高度h可按盘算跨度的选取，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。考虑到实际蒙受的荷载巨细、跨度、抗震设防烈度、混凝土强度品级等因素，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结构、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。查修建抗震设计范例（GB50011-2010）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。查修建抗震设计范例（GB50011-2010）可知，柱轴压比限值为0.65。凭据轴压比按下式估算截面尺寸：式中

8、柱所需截面面积；柱组合的轴压力设计值： 式中 考虑地动作用组合后柱轴压力增大系数，取1.3； 按简支状态盘算的柱的负载面积，本设计中为； 折算在单元修建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 刚度盘算1 梁的刚度盘算盘算梁的截面惯性矩时，对付两侧有板的中间框架，横梁截面惯性矩可取梁矩形截面（包罗板厚在内）惯性矩的2倍，对付仅有一侧有板的横梁，则取。梁的盘算历程见表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中跨梁120902 柱的

9、刚度盘算按D值法盘算柱的刚度的盘算历程见表。表2.2 柱的刚度层数层高（m）柱号柱根数（）（）楼层D()1146000010877.31404519212344122至614859509212344127148100055475721234412第三章 重力荷载作用下的内力盘算第一节 重力荷载盘算1 恒载参数盘算对付双向板，由板传到框架横梁上的荷载为对称的梯形或三角形漫衍，荷载通报简图如图3-1所示。楼面：屋面：图3-1 恒载通报简图 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：板通报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

10、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 活载参数盘算活载的通报方法同恒载相同。荷载通报简图如图3-6所示。楼面：屋面：图3-6 活载通报简图板通报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

11、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 弯矩二次分派法盘算框架内力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 盘算分派系数分派系数按下式盘算：由于结构和荷载对称，仅盘算半边结构的分派系数，各节点杆件分派系数见表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 梁端固端弯矩七层：边跨：中跨： 三至六层边跨： 中跨： 一、二层边跨： 中跨：

12、4 弯矩分派与通报由于结构以及荷载对称，可以取半结构进行弯矩分派与通报。弯矩分派与通报分别如图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凭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罗：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）对付各层柱的下端截面尚有柱自重产生的轴力。单元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

13、-11 弯矩分派与通报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 水平地动荷载作用下的内力盘算第一节 水平地动作用尺度值盘算1 楼层重力荷载代表值各楼层的重力荷载代表值接纳估算的算法。2 自振周期盘算根本自振周期接纳极点位移法盘算。其中非结构墙影响的折减系数取0.6。结构极点假象侧移盘算结果见表4.1。表4.1 极点假象侧移条理（）()()()()75547576859509585950948595093859509285950914045193 地动影响系数凭据修建抗震设计范例中地动影响系数的曲线，设防烈度为7.5度，设计地动分组为第一组，类园地时：，

14、。由于，地动影响系数按下式盘算：式中曲线下降段的衰减指数，取0.9；阻尼比调解系数，取1；结构自振周期；特征周期；地动影响系数最大值。 由于,需盘算附加顶部会合力：4 结构水平地动作用尺度值结构总水平地动作用效应尺度值为:附加顶部会合力为：各层水平地动作用尺度值：屋面：楼面：第二节 D值法盘算水平地动作用下的内力1 典范框架柱的剪力凭据表2.2盘算的框架柱侧向刚度D值，柱的剪力按下式盘算：式中第层第柱的剪力；第层第柱的抗侧刚度；第层所有柱的抗侧刚度之和；第层由外荷载引起的总剪力。图4-12 盘算反弯点高度比凭据框架总层数、所在楼层以及梁柱线刚度比。由于上下层梁线刚度相同，反弯点高度比修正值。由

15、于上下层层高可能变革，所以反弯点高度比修正值、通过、与值查高层修建结构设计原理表3.9。其中：，式中、上层、下层层高。上层层高峻于本层，向上移；反之，向下移。下层层高峻于本层，向下移；反之，向上移。于是，框架各层柱经过修正后的反弯点高度可由下式盘算得到：详细盘算历程及结果见表4.2。层数边柱中间柱1（，）， ， ， ， 2（，）， ， ， ， 3（，）， ， ， ， 4（，）， ， ， ， 5（，）， ， ， ， 6（，）， ， ， ， 7（，）， ， ， ， 表4.2 各层柱反弯点高度比盘算3 柱端弯矩柱端弯矩详细盘算历程见表4.3。表4.3 柱端弯矩层数边柱上端（）边柱下端（）中柱上端（）

16、中柱下端（）12345674 梁端弯矩边柱梁按节点平衡得到梁端弯矩；中间节点按线刚度比分派柱端弯矩。中柱梁外侧刚度比分派系数为：梁端弯矩详细盘算历程见表4.4。层数边柱梁（）中柱梁外侧（）中柱梁内侧（）12345675 水平地动作用尺度值作用下的弯矩图凭据表4.3、4.4的盘算结果作水平地动作用尺度值作用下的弯矩图，如图4-2所示。6 水平地动作用尺度值作用下的剪力图、轴力图凭据水平地动作用尺度值作用下的弯矩图，可以作出框架的剪力图以及柱的轴力图，如图4-3、4-4所示。图4-2 水平地动作用尺度值作用下的弯矩图（）图4-3水平地动作用尺度值作用下的剪力图（）图4-3水平地动作用尺度值作用下柱

17、的轴力图（）第五章 框架的内力组合由于是钢筋混凝土全现浇框架结构，所示截面最大内力会出现在底层。以上各层配筋与底层一致，下面以底层的梁、柱为例，进行抗震内力组合与截面盘算。第一节 梁控制截面内力与梁端负弯矩调幅1 底层梁地动作用下：重力荷载作用下：考虑梁端负弯矩调幅，取调幅系数，则 调幅后的跨中弯矩为 第二节 底层边跨梁内力组合与截面盘算1 梁正截面盘算故梁端顶部按，梁底部按确定纵向受拉钢筋。（1）梁底部纵向受拉钢筋盘算凭据范例，C30时，接纳25的钢筋，掩护层厚度，故故上式为 解得 又由，可得 选425，。（2）梁顶部纵向受拉钢筋盘算接纳20的钢筋，双排部署，掩护层厚度，故解得 又由，可得

18、选1020，双排。（3）梁纵向受拉钢筋配筋率梁端 跨中 满足范例要求。2 梁斜截面盘算其中，凭据实配钢筋面积和质料强度确定的截面抗震受弯承载力所对应的弯矩值为：剪压比验算：配箍盘算： 选用双肢10100，有 满足范例要求。第三节 底层中跨梁内力组合与截面盘算1 梁正截面盘算梁左端最大负弯矩 梁左端最大正弯矩 梁右端最大负弯矩 梁左端最大正弯矩 将跨中正弯矩 故梁端顶部按，梁底部按确定纵向受拉钢筋。（1）梁底部纵向受拉钢筋盘算凭据范例，C30时，接纳20的钢筋，掩护层厚度，故故上式为解得 又由，可得 选520，。（2）梁顶部纵向受拉钢筋盘算接纳25的钢筋，掩护层厚度，故解得 又由，可得 选425

19、，。（3）梁纵向受拉钢筋配筋率梁端 跨中 满足范例要求。2 梁斜截面盘算由于本框架是一级框架，还应切合下式要求：其中，凭据实配钢筋面积和质料强度确定的截面抗震受弯承载力所对应的弯矩值为：剪压比验算：配箍盘算： 选用双肢10100，有 满足范例要求。 第四节 底层柱内力组合与截面盘算1 轴压比验算柱： 2 正截面盘算在内力组适时，对柱顶需考虑柱端弯矩的调解，对柱底需乘以范例要求的增大系数，则柱接纳如下最倒霉内力组合。中柱柱顶：及相应的：（A） 及相应的：（B） 及相应的：（C） 中柱柱底：及相应的：（D） 及相应的：（E） 及相应的：（F） 开端试算可知，以上全部为大偏心受压构件，可能起控制作用的组合有D：，F：，柱接纳对称配筋,开端试算可知，为大偏心受压。配筋盘算：D:，取，取。，取。F:，取，取。，取。按最小配筋率 综上，底层柱钢筋选用1020，。3 斜截面盘算剪力设计值的调解其中，凭据实配钢筋面积和质料强度确定的截面抗震受弯承载力所对应的弯矩值为：弯矩设计值为剪跨比 边柱逆时针上端 边柱顺时针上端 边柱逆时针下端 边柱顺时针下端 中柱逆时针上端 中柱顺时针上端 中柱逆时针下端 中柱顺时针下端取剪压比验算 配箍盘算 故取。则 选取10200，3肢箍。 柱端加密区配10100，3肢箍，则加密区体积配箍率为 加密区最小体积配箍率为 故满足范例要求。 39