邢永飞高层结构设计

课程设计说明书课程名称：高层建筑结构课程设计设计题目:某大学行政办公楼框架结构设计院系：土木与建筑工程学院学生姓名：邢永飞学号：201204010039专业班级：12级土木工程指导教师：郑先超2015年12月20日课程设计任务书设计题目某大学行政办公楼框架结构设计学生姓名邢永飞所在院系建筑与土木工程学院专业、年级、班12土木一班一、课程设计目的了解多、高层建筑结构的结构体系及各种体系特点及应用范围；熟悉掌握风荷载及地震作用的计算方法；掌握框架结构的内力及位移计算方法，理解框架结构内力分布及侧移变形的特点及规律；学会框架结构的配筋计算及构造要求二、设计资料：某大学行政办公楼，建筑面积约4500m2，无地下室，地上6层，采用柱下独立基础，钢筋混凝土框架结构，平面体型为矩形，开间尺寸和房间进深依据具体情况而定。如附图所示，图中所绘柱网尺寸只是其中一种，每个学生按照各自学号选择计算所用的柱网尺寸。首层层高4.2m，其余层高为3.3m，不考虑抗震设计。其他材料做法见附属资料三、设计要求：任务：掌握多层及高层框架结构设计的基本方法，根据给定的建筑资料和技术参数，运用框架结构设计理论知识，通过一榀框架梁柱荷载、内力、位移计算，编写计算书一份；绘制一榀框架配筋施工图A3纸机绘图或A2手绘图1张。要求：1．根据设计内容编写结构配筋据计算设计说明书A4纸，能掌握一定结构施工图的表达技能；对高层建筑设计中的基本假定有初步了了解，并会使用一般的手算方法；能够了解高层结构的受力性能、变形特点和设计原则2．施工图应有必要的说明，内容包括：⑴工程概况；⑵设防烈度，抗震等级；⑶材料说明；⑷钢筋的锚固长度，搭接长度取值；⑸必要的其他注意事项等。3、每位同学根据自己学号，取用相应的设计参数：学号开间尺寸进深尺寸轴○A～○B轴○B～○C轴○C～○D393300480027004800学生应完成的工作：1、设计计算书一份；（按课程设计说明书格式打印电子稿，手写稿上交。）2、板配筋图；3、次梁配筋图；4、主梁设计弯矩包络图、抵抗弯矩图及配筋施工图。参考文献阅读：1、《混凝土结构设计规范》GB50010—20102、梁兴文,《混凝土结构设计》,北京:中国建工出版社,20113、范涛编著．《高层建筑结构》．重庆大学出版社．第2版．2013．4、沈蒲生编著．《高层建筑结构设计例题》．中国建筑工业出版社．第１版．2005．5、梁兴文，史庆轩主编．《土木工程专业毕业设计指导》．科学出版社．2002．6、沈蒲生主编，梁兴文副主编．《混凝土结构设计》．高等教育出版社．第2版．2006．工作计划：2015.12.14结构平面布置、梁柱尺寸确定、荷载计算2015.12.15－12.18竖向荷载作用下的内力计算—分层法；水平荷载作用下的内力计算—D值法12.18－12.21内力组合、配筋计算12.22－12.23手绘图或机绘图12.22－12.23继续修改施工图、整理计算书12.25整理课程设计成果1某大学行政办公楼框架结构设计摘要：本工程为一个六层办公楼，采用框架结构，梁板柱均为现浇结构。在风荷载，雪荷载的作用下对框架结构进行受力分析，包括结构的承载能力和结构的侧移计算分析、荷载作用下的内力分析、荷载组合与内力分析，并选取一榀框架的梁、柱截面配筋计算。关键字：荷载；内力分析；内力组合；线刚度；截面设计2目录一、设计资料..........................................4二、截面布置..........................................4三、重力荷载计算......................................43.1楼层荷载标准值.....................................43.2梁、柱、门窗等自重标准值...........................53.3风荷载计算........................................6四、竖向荷载作用下框架内力分析........................74.1计算单元及计算简图.................................74.2荷载计算..........................................74.3梁柱线刚度计算.....................................84.4竖向荷载作用下框架内力计算.........................8五、风荷载作用下框架结构分析.........................115.1框架结构侧向刚度计算..............................115.2侧移二阶效应的考虑................................115.3框架结构侧移验算..................................115.4框架结构的内力计算................................11六、内力组合.........................................126.1框架控制截面内里标准值............................126.2梁控制截面内里组合值..............................126.3柱控制截面内里组合值..............................12七、梁柱截面设计.....................................1637.1梁截面设计.......................................127.2柱截面设计.......................................12参考文献.............................................204一、设计资料该框架主体为6层钢筋混凝土框架结构，建筑面积约为4500mm2，轻质砖填充墙，梁板柱均为现浇。柱网布置、建筑层高以及剖面简图见图1。梁柱混凝土均采用C40，基本风压0.3kN/mm2，基本雪压0.35kN/mm2,地下水在地表下6.5m，二类场地，底层由素填土和黄土状组成。素填土：kPafak100，黄土状土：kPafak180。不考虑楼梯门窗等开洞情况。要求进行横向框架设计。结构平面图见图（a），建筑层高及剖面图见图（b)。二、截面布置横向框架梁截面：mmhmmlh450取,480~267480010/1~18/110/1~18/1mmbmmhb200取,225~1504502/1~3/12/1~3/1柱截面：VNN25.1ANV14~12故kNN83160064.23.31400025.1262.697843.14/8316002.1/2.1~1.1mmfNAcc则mmAa264注：框架柱的截面宽度和高度均不宜小于400mm。故取柱尺寸500mm×500mm5三、重力荷载计算3.1楼层荷载标准值板厚h=l/40=4200/40=105mm80mm取h=120mm1、屋面荷载标准值屋面恒载标准值：30mm厚细混凝土保护层0.72kN/m2三毡四油防水层0.4kN/m220mm厚水泥砂浆找平0.4kN/m2150mm厚水泥蛭石保温层0.75kN/m2120mm厚钢筋混凝土楼板3.0kN/m2V形轻钢龙骨吊顶0.2kN/m25.47kN/m2屋面活载标准值0.5kN/m2屋面雪荷载标准值0.35kN/m22、楼面荷载标准值楼面恒载标准值：瓷砖地面0.55kN/m2120厚钢筋混凝土板3.0kN/m2V形轻钢龙骨吊顶0.2kN/m23.75kN/m2楼面活载标准值2.0kN/m2走廊活载标准值3.5kN/m23.2梁、柱、墙、门、窗等自重标准值：构件编号截面m2长度线荷载（kN/m）每根自重（kN）每层根数（个）每层总重L10.2×0.454.81.657.9226205.92L30.1×0.252.70.3250.881311.44Z10.50×0.504.24.016.8052873.60Z20.50×0.503.34.013.252686.406注：梁柱可根据截面尺寸、材料密度等计算出单位长度的重力荷载，因计算楼、屋面的永久荷载时，已经考虑了板的自重，故在计算梁的自重时应减去板的厚度。内墙为250mm厚水泥空心砖，两侧均为20mm厚抹灰，则墙面单位面积的重力荷载为：9.6×0.25+17×0.02×2=3.08kN/m2外墙为250mm厚水泥空心砖，外墙面贴瓷砖（0.5kN/m2），内墙面为20mm厚抹灰（0.34kN/m2），则外墙面单位面积的重力荷载为：9.6×0.25+0.5+0.34=3.24kN/m2外窗尺寸1.5m×1.8m，单位面积自重0.4kN/m23.3风荷载计算风荷载标准值计算基本风压w0=0.3kN/m2,风载体系系数μs=0.8（迎风面）和μs=-0.5（背风面）。因为H=20.7m30m，所以不用考虑风振系数,所以βZ=1.0。房屋总高度H=20.7m，迎风面宽度为39.6m，框架的横向自振周期为T1=0.25+0.53×10-3H2/√𝐵3=0.25+0.53×10-3×20.72/√12.33=0.348s取其中一品横向框架计算，则房屋高度的分布风荷载标准值为：q(z)=3.3×0.3μSμSβZq(z)的计算结果见下表，要框架结构高度的分布见下图。内力及侧移计算时，可按静力等效原理将分布风荷载转换为节点集中荷载，如下图所示：F6=（0.933+0.583）×3.3×0.5+[（0.983-0.933）+（0.614-0.583）]×3.3×0.5×2/3=2.589kNF=(0.933+0.877+0.583+0.548)×3.3×0.5+[(0.983-0.933)+(0.614-0.583)]×3.3×0.5×1/3+[(0.933-0.877)+(0.583-0.548)]×3.3×0.5×2/3=4.988kN7沿房屋高度风荷载标准值(kN/m)层数Z(m)Z/Hiψ1(Z)μZβZq1(Z)q2(Z)620.71.001.001.2411.00.9830.614517.40.8410.9751.1781.00.9330.583414.10.6810.8981.1071.00.8770.548310.80.5220.7721.0211.00.8090.50527.50.3620.5931.0001.00.7920.49514.20.2030.3651.0001.00.7920.495四、竖向荷载作用下框架内力分析4.1计算单元及计算简图取中间框架为计算单元进行计算。由于楼面荷载均布，所以取两轴线中线之间的长度为计算单元。梁板为整体现浇，各个区格均为双向板，故直接传给横梁的楼面荷载为梯形分布荷载或三角形荷载分布，计算单元范围内的其余荷载通过纵梁以集中力的形式传给框架柱。题中纵向梁轴线与柱轴线不重合，作用在框架柱上的荷载还有集中力矩。框架横梁自重以及直接作用在横梁上的填充墙体自重则按照均布荷载考虑。4.2荷载计算下列计算2层到5层恒载计算为例，说明荷载的计算方法，其余的荷载计算过程略，计算结果见下表：在下图中，q0和q0’包括梁自重和填充墙自重，由以上计算出来的计算结果可得q0=0.2×(0.45-0.12)×25+3.08×(3.3-0.45)=10.428kN/mq0’=0.1×(0.25-0.12)×25=0.325kN/mq1、q2为板自重传给横梁的梯形荷载和三角形荷载峰值：q1=5.47×3.3=18.051kN/mq2=5.47×2.7=14.769kN/mP1、M1、P2、M2分别为通过纵梁传给柱的板自重、纵梁自重、纵墙自重