房屋结构课程设计

目录1.概述...............................................................................................................11.1房屋结构概况............................................................................................11.2设计参数....................................................................................................21.3设计参考....................................................................................................32.截面设计.......................................................................................................32.1构件截面尺寸...........................................................................................32.2刚度计算.....................................................................................................43.重力荷载作用下的内力计算........................................................................63.1重力荷载计算.............................................................................................63.2弯矩二次分配法计算框架内力................................................................114.水平地震荷载作用下的内力计算...............................................................184.1水平地震作用标准值计算.........................................................................184.2D值法计算水平地震作用下的内力.........................................................205.框架的内力组合...........................................................................................225.1梁控制截面内力与梁端负弯矩调幅.........................................................225.2底层边跨梁内力组合与截面计算..............................................................225.3底层中跨梁内力组合与截面计算..............................................................245.4底层柱内力组合与截面计算.......................................................................271.概述1.1房屋结构概况某七层办公楼为钢筋混凝土全现浇框架结构，其平面柱网布置如图1-1，②—⑦轴线对应的框架立面如图1-2。图1-1柱网布置图图1-2框架立面图1.2设计参数1.2.1结构层高如图1-2所示。1.2.2荷载楼面恒载：2m/kN5.4，屋面恒载：2m/kN0.5，楼面活载：2/0.2mkN走廊活载：2/5.2mkN，屋面活载：2m/kN7.0二三层横墙荷载：2m/kN5.13四至七层横墙荷载：2m/kN5.15二至七层外纵墙荷载：2m/kN0.18屋面以上外纵墙荷载：2m/kN5.16二至七层内纵墙荷载：2m/kN0.13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，且忽略结构层高差别的影响。（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。查《建筑结构荷载规范》表A.1钢筋混凝土自重取3m/kN25。1.2.3钢筋种类梁、柱钢筋：HRB400，2/400mmNfyk，2/360'mmNffyy，其他钢筋：HRB335，2/335mmNfyk，2/300'mmNffyy1.2.4混凝土强度等级混凝土强度等级为C30，2/1.20mmNfck，2/01.2mmNftk，2/3.14mmNfc，2/43.1mmNft。混凝土弹性模量2/30000mmNEc。1.2.5抗震设防烈度本设计抗震设防烈度设定为7.5度。1.2.6设计地震分组本设计设计地震分组为第一组。1.2.7建筑场地类别本设计选定场地类别为：Ⅱ类。1.2.8其他由于本设计是抗震设防烈度为7.5度，高度为25.5m的框架结构,查《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）表6.1.2可知，本设计的抗震等级为一级。本设计将④轴横向框架作为典型框架。1.3设计参考（1）中华人民共和国国家标准《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）（2）中华人民共和国国家标准《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）（3）中华人民共和国国家标准《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）（4）《高层建筑结构设计原理》（第二版），西南交通大学出版社。2.截面设计2.1构件截面尺寸2.1.1板厚由柱网布置图可知，本设计中的板为双向板，查《混凝土结构设计规范》（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100mm。2.1.2梁截面设计框架梁截面高度h可按计算跨度的151~101选取，且不小于400mm，也不宜大于41净跨。框架梁的宽度b一般为梁截面高度h的31~21，且不应小于200mm。考虑到实际承受的荷载大小、跨度、抗震设防烈度、混凝土强度等级等因素，本设计选取梁的截面为：梁：mm400mm6002.1.3柱截面设计框架柱的截面尺寸一般由最小构造、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《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）6.3.5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《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）6.3.6可知，柱轴压比限值为0.65。根据轴压比按下式估算截面尺寸：cNcfNA式中cA——柱所需截面面积；N——柱组合的轴压力设计值：AGnN式中——考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数，取1.3；A——按简支状态计算的柱的负载面积，本设计中为281.1895.48.3mmm；G——折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值，可近似取2/16~12mkN，本设计取2m/kN12n——验算截面以上楼层层数；cf——混凝土轴心抗压强度设计值；N——框架柱轴压比限值。本设计中起控制作用的是底层的中柱kN052.205471281.183.1AGnN截面尺寸：2cNcmm61.2209843.1465.01000052.2054fNA选取截面尺寸为22mm61.220984mm250000mm500mm500。2.2刚度计算2.2.1梁的刚度计算计算梁的截面惯性矩时，对于两侧有板的中间框架，横梁截面惯性矩可取梁矩形截面（包括板厚在内）惯性矩I的2倍，对于仅有一侧有板的横梁，则取I5.1。梁的计算过程见表2.1。表2.1梁的刚度部位断面hb)(mm跨度L)(m截面惯性矩0I)10(43m边框架梁中框架梁05.1IIb)10(43mLIEibcb)10(3mkN02IIb)10(43mLIEibcb)10(3mkN边跨梁0.6×0.46.37.214.468.5710.851.43中跨梁0.6×0.43.67.214.412010.8902.2.2柱的刚度计算按D值法计算柱的刚度的计算过程见表2.2。表2.2柱的刚度层数层高（m）柱号柱根数ci（mkN）cbiiK2KK2212hiDc（mkN/）楼层D(mkN/)15.414600000.680.4410877.314045192120.910.4811955.76341.080.5112653.144121.440.5613910.662至63.31498181.820.420.1718637.388595092120.550.2223500.39340.660.2526780.784120.880.3032985.9774.014810000.500.2012237.885547572120.670.2515290.43340.800.2917318.324121.060.3521087.283.重力荷载作用下的内力计算3.1重力荷载计算3.1.1恒载参数计算对于双向板，由板传到框架横梁上的荷载为对称的梯形或三角形分布，荷载传递简图如图3-1所示。楼面：kN245.168.49.1212pAP2111kN9152.365.48.1)1.09.1(219.1212pAP2221屋面：kN05.180.59.1212pAP2111kN05.360.58.1)1.09.1(219.1212pAP2221二至七层：kN9.778.34.025.0258.30.18P12梁重纵墙荷载kN9.588.34.025.0258.30.13P22梁重纵墙荷载屋面以上：kN2.728.34.025.0258.35.16P12梁重纵墙荷载kN5.98.345.025.025P22梁重纵墙荷载图3-1恒载传递简图横墙及横梁荷载集度：二三层：m/kN186.030.0255.13q1横梁荷载横墙荷载m/kN66.04.025q2横梁荷载四至七层：m/kN5.216.04.0255.15q1横梁荷载横墙荷载m/kN5.24.025.025q2横梁荷载屋面：m/kN66.04.025q1横梁荷载m/kN5.24.025.025q2横梁荷载板传递至框架的恒载集度最大值：楼面：m/kN1.178.35.4qmax1m/kN2.166.35.4qmax2屋面：m/kN198.30.5qmax1m/kN186.30.5qmax23.1.2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3.1.