房屋建筑學(xué)課程設(shè)計(jì)(寫字樓)

房屋建筑學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書房屋建筑學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書頁(yè)腳內(nèi)容PAGE頁(yè)腳內(nèi)容PAGE39房屋建筑學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書頁(yè)腳內(nèi)容PAGE房屋建筑課程設(shè)計(jì)七層寫字樓專業(yè)學(xué)生____________指導(dǎo)老師_____________

摘要本工程為寫字樓，采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，主體為七層。設(shè)計(jì)部分包含建筑設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)兩大部分。建筑設(shè)計(jì)中，貫徹“實(shí)用、安全、經(jīng)濟(jì)、美觀”的設(shè)計(jì)原則，主要對(duì)結(jié)構(gòu)的整體布局、建筑功能和構(gòu)件形式進(jìn)行設(shè)計(jì)，滿足寫字樓使用要求。在確定框架布局和橫向框架荷載之后，先進(jìn)行了層間荷載代表值的計(jì)算,接著利用頂點(diǎn)位移法求出自震周期，進(jìn)而按底部剪力法計(jì)算水平地震荷載作用下大小，求出在水平荷載作用下的結(jié)構(gòu)內(nèi)力（彎矩、剪力、軸力）。在計(jì)算出豎向荷載（恒載及活荷載）作用下的結(jié)構(gòu)內(nèi)力后，找出最不利的一組或幾組內(nèi)力進(jìn)行組合。選取最安全的結(jié)果計(jì)算配筋并繪圖。整個(gè)結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)過(guò)程中，嚴(yán)格遵循相關(guān)的專業(yè)規(guī)范的要求，參考相關(guān)資料和有關(guān)最新的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，對(duì)設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行綜合全面的科學(xué)性考慮。關(guān)鍵詞：框架結(jié)構(gòu)，抗震設(shè)計(jì)，荷載計(jì)算，內(nèi)力計(jì)算，配筋計(jì)算目錄TOC\o"1-3"\p""\h\z\u第一章 概述1第一節(jié)設(shè)計(jì)參考1第二節(jié)房屋結(jié)構(gòu)概況2第三節(jié)設(shè)計(jì)參數(shù)3第二章截面設(shè)計(jì)5第一節(jié)構(gòu)件截面尺寸5第二節(jié)剛度計(jì)算6第三章重力荷載作用下的內(nèi)力計(jì)算8第一節(jié)重力荷載計(jì)算8第二節(jié)彎矩二次分配法計(jì)算框架內(nèi)力13第四章水平地震荷載作用下的內(nèi)力計(jì)算20第一節(jié)水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算20第二節(jié)D值法計(jì)算水平地震作用下的內(nèi)力22第五章框架的內(nèi)力組合29第一節(jié)梁控制截面內(nèi)力與梁端負(fù)彎矩調(diào)幅29第二節(jié)底層邊跨梁內(nèi)力組合與截面計(jì)算29第三節(jié)底層中跨梁內(nèi)力組合與截面計(jì)算32第四節(jié)底層柱內(nèi)力組合與截面計(jì)算34概述第一節(jié)設(shè)計(jì)參考1．中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)(GB50068-2001)2.中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范(GB50009-2001)3．中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50010-2002)4．中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50011-2001)5．中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50007-2002)6．東南大學(xué)、天津大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)合編，《混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》，北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2005年1月7．梁興文、史慶軒主編，《土木工程畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)》，北京：科學(xué)出版社，2002年7月8．李必瑜主編，《房屋建筑學(xué)》，湖北：武漢理工大學(xué)出版社，2000年7月9．龍馭球、包世華主編，《結(jié)構(gòu)力學(xué)教程》（I）,北京：高等教育出版社，2002年5月10.單建，呂令毅主編，《結(jié)構(gòu)力學(xué)教程》，南京：東南大學(xué)出版社，2002年7月11.熊丹安，《鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與實(shí)例》，湖北：武漢理工大學(xué)，2005年1月第二節(jié)房屋結(jié)構(gòu)概況某七層辦公樓為鋼筋混凝土全現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)，一層層高5.4m，二至六樓層高3.3m，七層層高4m。其平面柱網(wǎng)布置如圖1-1，②—⑦軸線對(duì)應(yīng)的框架立面如圖1-2。圖1-1柱網(wǎng)布置圖圖1-2框架立面圖第三節(jié)設(shè)計(jì)參數(shù)1結(jié)構(gòu)層高一層高5.4m，二至六樓層高3.3m，七層高4m。如圖1-2所示。2荷載樓面恒載：，屋面恒載：，樓面活載：走廊活載：，屋面活載：二三層橫墻荷載：四至七層橫墻荷載：二至七層外縱墻荷載：屋面以上外縱墻荷載：二至七層內(nèi)縱墻荷載：注：1）樓面層恒載中已計(jì)入樓屋面面層，結(jié)構(gòu)層即樓屋面板及頂棚抹灰或吊頂重，但未計(jì)入梁自重。2）內(nèi)外縱墻荷載已計(jì)及門、窗及相關(guān)裝飾、粉刷、貼面，且忽略結(jié)構(gòu)層高差別的影響。3）屋面以上外縱墻荷載為屋面女兒墻荷載。4）一層墻對(duì)框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力無(wú)影響，未列入。查《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》表A.1鋼筋混凝土自重取。3鋼筋種類梁、柱鋼筋：HRB400，，，其他鋼筋：HRB335，，4混凝土強(qiáng)度等級(jí)混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30，，，，?；炷翉椥阅Ａ俊?抗震設(shè)防烈度本設(shè)計(jì)抗震設(shè)防烈度設(shè)定為7.5度。6設(shè)計(jì)地震分組本設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)地震分組為第一組。7建筑場(chǎng)地類別本設(shè)計(jì)選定場(chǎng)地類別為：Ⅱ類。8其他由于本設(shè)計(jì)是抗震設(shè)防烈度為7.5度，高度為25.5m的框架結(jié)構(gòu),查《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011-2010）表6.1.2可知，本設(shè)計(jì)的抗震等級(jí)為一級(jí)。本設(shè)計(jì)將④軸橫向框架作為典型框架。第二章截面設(shè)計(jì)第一節(jié)構(gòu)件截面尺寸1板厚由柱網(wǎng)布置圖可知，本設(shè)計(jì)中的板為雙向板，查《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50010-2002），現(xiàn)澆鋼筋混凝土雙向板的最小板厚為80mm?？紤]到本設(shè)計(jì)的荷載，以及模數(shù)要求，板厚取為100mm。2梁截面設(shè)計(jì)框架梁截面高度h可按計(jì)算跨度的選取，且不小于400mm，也不宜大于凈跨。框架梁的寬度b一般為梁截面高度h的，且不應(yīng)小于200mm?？紤]到實(shí)際承受的荷載大小、跨度、抗震設(shè)防烈度、混凝土強(qiáng)度等級(jí)等因素，本設(shè)計(jì)選取梁的截面為：梁：3柱截面設(shè)計(jì)框架柱的截面尺寸一般由最小構(gòu)造、模數(shù)、剪跨比、軸壓比要求決定。在本設(shè)計(jì)中剪跨比不起控制作用，可不考慮。查《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011-2010）6.3.5可知，柱截面的寬度和高度不宜小于400mm。截面長(zhǎng)邊與短邊的邊長(zhǎng)比不宜大于3。查《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011-2010）6.3.6可知，柱軸壓比限值為0.65。根據(jù)軸壓比按下式估算截面尺寸：式中——柱所需截面面積；——柱組合的軸壓力設(shè)計(jì)值：式中——考慮地震作用組合后柱軸壓力增大系數(shù)，取1.3；——按簡(jiǎn)支狀態(tài)計(jì)算的柱的負(fù)載面積，本設(shè)計(jì)中為；——折算在單位建筑面積上的重力荷載代表值，可近似取，本設(shè)計(jì)取——驗(yàn)算截面以上樓層層數(shù)；——混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；——框架柱軸壓比限值。本設(shè)計(jì)中起控制作用的是底層的中柱截面尺寸：選取截面尺寸為。第二節(jié)剛度計(jì)算1梁的剛度計(jì)算計(jì)算梁的截面慣性矩時(shí)，對(duì)于兩側(cè)有板的中間框架，橫梁截面慣性矩可取梁矩形截面（包括板厚在內(nèi)）慣性矩的2倍，對(duì)于僅有一側(cè)有板的橫梁，則取。梁的計(jì)算過(guò)程見表2.1。表2.1梁的剛度部位斷面跨度截面慣性矩邊框架梁中框架梁邊跨梁0.6×0.46.37.214.468.5710.851.43中跨梁0.6×0.43.67.214.412010.8902柱的剛度計(jì)算按D值法計(jì)算柱的剛度的計(jì)算過(guò)程見表2.2。表2.2柱的剛度層數(shù)層高（m）柱號(hào)柱根數(shù)（）（）樓層D()15.414600000.680.4410877.314045192120.910.4811955.76341.080.5112653.144121.440.5613910.662至63.31498181.820.420.1718637.388595092120.550.2223500.39340.660.2526780.784120.880.3032985.9774.014810000.500.2012237.885547572120.670.2515290.43340.800.2917318.324121.060.3521087.28第三章重力荷載作用下的內(nèi)力計(jì)算第一節(jié)重力荷載計(jì)算1恒載參數(shù)計(jì)算對(duì)于雙向板，由板傳到框架橫梁上的荷載為對(duì)稱的梯形或三角形分布，荷載傳遞簡(jiǎn)圖如圖3-1所示。樓面：屋面：圖3-1恒載傳遞簡(jiǎn)圖二至七層：圖3-1恒載傳遞簡(jiǎn)圖屋面以上：橫墻及橫梁荷載集度：二三層：四至七層：屋面：板傳遞至框架的恒載集度最大值：樓面：屋面：2框架上的恒載框架上的恒載由上述所算出的各參數(shù)組合而成，分為二三層、四至七層、屋面三種情況，分別如圖3-2、3-3、3-4所示。整個(gè)框架的受力簡(jiǎn)圖如圖3-5所示。圖3-2一二層框架恒載受力簡(jiǎn)圖圖3-3三至六層框架恒載受力簡(jiǎn)圖圖3-4七層框架恒載受力簡(jiǎn)圖圖3-5整個(gè)框架的恒載受力簡(jiǎn)圖3活載參數(shù)計(jì)算活載的傳遞方式同恒載相同。荷載傳遞簡(jiǎn)圖如圖3-6所示。樓面：屋面：圖3-6活載傳遞簡(jiǎn)圖板傳遞至框架的活載載集度最大值：圖3-6活載傳遞簡(jiǎn)圖樓面：屋面：4框架上的活載框架上的恒載由上述所算出的各參數(shù)組合而成，分為樓面、屋面兩種情況，分別如圖3-7、3-8所示。整個(gè)框架的受力簡(jiǎn)圖如圖3-9所示。圖3-7樓面的活載受力簡(jiǎn)圖圖3-8屋面的活載受力簡(jiǎn)圖圖3-9整個(gè)框架的活載受力簡(jiǎn)圖5框架上的重力荷載框架上的重力荷載=100%的恒荷載+50%的活荷載。疊加框架上的恒載及活載的一半得整個(gè)框架的重力荷載，如圖3-10所示。圖3-10整個(gè)框架的重力荷載受力簡(jiǎn)圖第二節(jié)彎矩二次分配法計(jì)算框架內(nèi)力1梁柱轉(zhuǎn)動(dòng)剛度除底層柱外，其余各層柱的線剛度乘以0.9的折減系數(shù)。梁柱轉(zhuǎn)動(dòng)剛度見表3.1。2計(jì)算分配系數(shù)分配系數(shù)按下式計(jì)算：由于結(jié)構(gòu)和荷載對(duì)稱，僅計(jì)算半邊結(jié)構(gòu)的分配系數(shù)，各節(jié)點(diǎn)桿件分配系數(shù)見表3.2。表3.1梁、柱轉(zhuǎn)動(dòng)剛度構(gòu)件名稱轉(zhuǎn)動(dòng)剛度S（）框架梁邊跨中跨框架柱頂層中間層底層3梁端固端彎矩①七層：邊跨：中跨：②三至六層邊跨：中跨：③一、二層邊跨：中跨：4彎矩分配與傳遞由于結(jié)構(gòu)以及荷載對(duì)稱，可以取半結(jié)構(gòu)進(jìn)行彎矩分配與傳遞。彎矩分配與傳遞分別如圖3-11所示。5作框架彎矩圖將桿端彎矩按比例畫在桿件受拉一側(cè)，如圖3-12所示。6作框架剪力圖和軸力圖根據(jù)彎矩圖很容易作出剪力圖和軸力圖。但是在橫向框架柱中，除了上述由樓板及框架橫梁上的恒載和活載經(jīng)框架橫梁在框架柱中產(chǎn)生的軸力外，框架柱中軸力還應(yīng)包括：1）樓屋面恒載和活載通過(guò)雙向板傳給縱向框架梁對(duì)柱引起的壓力；2）縱向框架梁自重及其上外縱墻、內(nèi)縱墻經(jīng)縱向框架梁對(duì)柱引起的壓力；3）對(duì)于各層柱的下端截面尚有柱自重產(chǎn)生的軸力。單位長(zhǎng)度柱產(chǎn)生的自重為：框架剪力圖、軸力圖分別如圖3-13、3-14所示。圖3-11彎矩分配與傳遞3-12框架彎矩圖（）圖3-13框架剪力圖（）圖3-14框架軸力圖（）

第四章水平地震荷載作用下的內(nèi)力計(jì)算第一節(jié)水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算1樓層重力荷載代表值各樓層的重力荷載代表值采用估算的算法。2自振周期計(jì)算基本自振周期采用頂點(diǎn)位移法計(jì)算。其中非結(jié)構(gòu)墻影響的折減系數(shù)取0.6。結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)假象側(cè)移計(jì)算結(jié)果見表4.1。表4.1頂點(diǎn)假象側(cè)移層次（）()()()()76032.886032.885547570.010870.2556566032.8812065.768595090.014040.2447856032.8818098.648595090.021060.2307446032.8824131.528595090.028080.2096836032.8830164.48595090.035090.1816026032.8836197.288595090.042110.1465116032.8842230.164045190.104400.104403地震影響系數(shù)根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》中地震影響系數(shù)的曲線，設(shè)防烈度為7.5度，設(shè)計(jì)地震分組為第一組，Ⅱ類場(chǎng)地時(shí)：，。由于，地震影響系數(shù)按下式計(jì)算：式中——曲線下降段的衰減指數(shù)，取0.9；——阻尼比調(diào)整系數(shù)，取1；——結(jié)構(gòu)自振周期；——特征周期；——地震影響系數(shù)最大值。由于,需計(jì)算附加頂部集中力：4結(jié)構(gòu)水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值結(jié)構(gòu)總水平地震作用效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值為:附加頂部集中力為：各層水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值：屋面：樓面：第二節(jié)D值法計(jì)算水平地震作用下的內(nèi)力1典型框架柱的剪力根據(jù)表2.2計(jì)算的框架柱側(cè)向剛度D值，柱的剪力按下式計(jì)算：式中——第層第柱的剪力；——第層第柱的抗側(cè)剛度；——第層所有柱的抗側(cè)剛度之和；——第層由外荷載引起的總剪力。圖4-1圖4-12計(jì)算反彎點(diǎn)高度比根據(jù)框架總層數(shù)、所在樓層以及梁柱線剛度比查《高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》表3.7查出。由于上下層梁線剛度相同，反彎點(diǎn)高度比修正值。由于上下層層高可能變化，所以反彎點(diǎn)高度比修正值、通過(guò)、與值查《高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》表3.9。其中：，式中、——上層、下層層高。上層層高大于本層，向上移；反之，向下移。下層層高大于本層，向下移；反之，向上移。于是，框架各層柱經(jīng)過(guò)修正后的反彎點(diǎn)高度可由下式計(jì)算得到：詳細(xì)計(jì)算過(guò)程及結(jié)果見表4.2。層數(shù)邊柱中間柱1（，），，，，，，，，，，2（，），，，，，，，，，，3（，），，，，，，，，，，4（，），，，，，，，，，，5（，），，，，，，，，，，6（，），，，，，，，，，，7（，），，，，，，，，，，表4.2各層柱反彎點(diǎn)高度比計(jì)算3柱端彎矩柱端彎矩詳細(xì)計(jì)算過(guò)程見表4.3。表4.3柱端彎矩層數(shù)邊柱上端（）邊柱下端（）中柱上端（）中柱下端（）12345674梁端彎矩邊柱梁按節(jié)點(diǎn)平衡得到梁端彎矩；中間節(jié)點(diǎn)按線剛度比分配柱端彎矩。中柱梁外側(cè)剛度比分配系數(shù)為：中柱梁內(nèi)側(cè)剛度比分配系數(shù)為：0.37梁端彎矩詳細(xì)計(jì)算過(guò)程見表4.4。層數(shù)邊柱梁（）中柱梁外側(cè)（）中柱梁內(nèi)側(cè)（）12345675水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值作用下的彎矩圖根據(jù)表4.3、4.4的計(jì)算結(jié)果作水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值作用下的彎矩圖，如圖4-2所示。6水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值作用下的剪力圖、軸力圖根據(jù)水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值作用下的彎矩圖，可以作出框架的剪力圖以及柱的軸力圖，如圖4-3、4-4所示。圖4-2水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值作用下的彎矩圖（）圖4-3水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值作用下的剪力圖（）

圖4-3水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值作用下柱的軸力圖（）

第五章框架的內(nèi)力組合由于是鋼筋混凝土全現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)，所示截面最大內(nèi)力會(huì)出現(xiàn)在底層。以上各層配筋與底層一致，下面以底層的梁、柱為例，進(jìn)行抗震內(nèi)力組合與截面計(jì)算。第一節(jié)梁控制截面內(nèi)力與梁端負(fù)彎矩調(diào)幅1底層梁地震作用下：重力荷載作用下：考慮梁端負(fù)彎矩調(diào)幅，取調(diào)幅系數(shù)，則調(diào)幅后的跨中彎矩為第二節(jié)底層邊跨梁內(nèi)力組合與截面計(jì)算1梁正截面計(jì)算故梁端頂部按，梁底部按確定縱向受拉鋼筋。（1）梁底部縱向受拉鋼筋計(jì)算根據(jù)規(guī)范，，C30時(shí)，，采用25的鋼筋，保護(hù)層厚度，故故上式為解得又由，可得選425，。（2）梁頂部縱向受拉鋼筋計(jì)算采用20的鋼筋，雙排布置，保護(hù)層厚度，故解得又由，可得選1020，，雙排。（3）梁縱向受拉鋼筋配筋率梁端跨中滿足規(guī)范要求。2梁斜截面計(jì)算其中，根據(jù)實(shí)配鋼筋面積和材料強(qiáng)度確定的截面抗震受彎承載力所對(duì)應(yīng)的彎矩值為：剪壓比驗(yàn)算：配箍計(jì)算：選用雙肢10@100，有滿足規(guī)范要求。第三節(jié)底層中跨梁內(nèi)力組合與截面計(jì)算1梁正截面計(jì)算梁左端最大負(fù)彎矩梁左端最大正彎矩梁右端最大負(fù)彎矩梁左端最大正彎矩將跨中正彎矩故梁端頂部按，梁底部按確定縱向受拉鋼筋。（1）梁底部縱向受拉鋼筋計(jì)算根據(jù)規(guī)范，，C30時(shí)，，采用20的鋼筋，保護(hù)層厚度，故故上式為解得又由，可得選520，。（2）梁頂部縱向受拉鋼筋計(jì)算采用25的鋼筋，保護(hù)層厚度，故解得又由，可得選4