河南理工大學招待所高層結構設計.doc

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《高層建筑結構課程設計》 設計說明書 題 目：河南理工大學招待所結構設計 姓 名： 程留全 班 級： 土木本13-4班 學 號： 321307020116 指導教師： 王永貴 2015年 1 月 16 日 河南理工大學 課程設計任務書 專業(yè)班級 建筑工程2011-02班 學生姓名 孫鵬飛 一、題目 河南理工大學招待所結構設計 二、主要任務與要求 1、基本資料：六層框架結構，柱網(wǎng)尺寸：開間尺寸4.0m，進深尺寸軸線～5.4m， 軸線～軸線2.7m，層高：首層4.2m,二~六層3.3m。 2、設計內(nèi)容： 對一榀框架梁、柱或一片剪力墻進行如下設計： ⑴.確定構件（梁、柱）截面尺寸及計算簡圖； ⑵.進行荷載計算； ⑶.進行荷載作用下的內(nèi)力分析與側移驗算，繪制出內(nèi)力圖（或表）； ⑷.內(nèi)力組合； ⑸.框架梁、柱或剪力墻截面設計； ⑹.繪制結構（梁、柱、墻）施工圖； 3、設計要求：設計說明書1套、結構施工圖1套 河南理工大學 課程設計成績評定書 題目 河南理工大學招待所結構設計 指導教師 年 月 日 目 錄 1.工程概況及設計條件 2.建筑主要用材及構造要求 3.結構總信息 3.1恒荷載計算 3.2活荷載計算 4.梁柱斷面類型 4.1梁斷面估算及選用 4.2柱截面估算及選用 5.標準層結構布置圖 5.1網(wǎng)格示意圖 5.2梁柱布置 6.荷載 6.1樓面荷載 6.2梁上荷載 6.3水平地震作用 7.主要分析結果 7.1恒荷載作用下 7.2樓面活荷載作用下 7.3水平地震作用下 7.4側移驗算 7.5軸壓比和減重比 8.一榀框架梁、柱的配筋圖 9.總結與分析 9.1列出所做內(nèi)容的大致操作流程及主要技術思路 9.2列出遇到的問題及解決的辦法 10.參考文獻 。 摘 要 本工程為河南理工大學招待所，建筑物占地面積648m2, 總建筑面積3888m2，總長為48m,總寬為13.5m。自然層數(shù)為6層,一層層高4.2m,二~六層層高為3.3米，建筑高度為21.3m。 樓面采用現(xiàn)澆混凝土樓面,板厚度為100mm,按雙向板布置。建筑等級為二級，結構重要性系數(shù)為1.0，抗震設防烈度為7度，結構類型框架，耐火等級二級，屋面防水等級Ⅲ級，使用年限50年。建筑結構的安全等級為二級，結構設計正常使用年限為50年。屋面活荷載0.5kN/m2，走廊樓面活荷載2.0kN/m2。 墻體做法：采用加氣混凝土砌塊，M5混合砂漿砌筑，內(nèi)粉刷為混合沙漿底，紙筋灰面，厚20mm，“803”內(nèi)墻涂料兩度。外粉刷為1：3水泥沙漿底，厚20mm， 涂刷白色丙烯酸涂料。 樓面做法：樓板頂面為20mm厚水泥沙漿找平，5mm厚1：2水泥沙漿加“107”膠水著色面層 ；樓板底面為15mm厚紙筋面石灰抹底，涂刷乳膠漆。 屋面做法：現(xiàn)澆板上鋪膨脹珍珠巖保溫層（檐口處厚100mm，2％自兩側檐口向中間找坡），1:2水泥沙漿找平厚20mm,三氈四油防水層,撒綠豆砂保護。 門窗做法：門為木門，窗為鋁合金門窗。 關鍵詞：框架結構 ，結構分析，抗震設計 1. 工程概況及設計條件 本工程為河南理工大學招待所，建筑物占地面積648m2, 總建筑面積3888m2，總長為48m,總寬為13.5m。自然層數(shù)為6層,一層層高4.2m,二~六層層高為3.3米，建筑高度為21.3m。 工程地質(zhì)資料： （1）地表以下0.8m為雜填土，其下為粘性土，地基承載力標準值fK =230 kN/m2,土質(zhì)均勻。 （2）地下水位在天然地表下5.5m，且無侵蝕性。 （3）建筑場地類別：Ⅱ類場地土。 本工程采用框架結構,結構采用橫向承重體系。 氣象條件：當?shù)刂鲗эL向，夏季東南風，冬季西北風。 基本風壓值：0.3 KN/m2。 基本雪壓值：0.3kN/m2。 氣溫：年平均氣溫25度，最高氣溫36度，最低氣溫為-5度。 雨量：年將水量1200mm，最大雨量200m/日。 相對濕度：最熱月平均濕度73% 。 樓面采用現(xiàn)澆混凝土樓面,板厚度為100mm,按雙向板布置。建筑等級為二級，結構重要性系數(shù)為1.0，抗震設防烈度為7度，結構類型框架，耐火等級二級，屋面防水等級Ⅲ級，使用年限50年。 其他條件： （1）建筑結構的安全等級為二級，結構設計正常使用年限為50年。 （2）屋面活荷載0.5kN/m2，走廊樓面活荷載2.0kN/m2。 2. 建筑主要用材及構造要求 墻體做法：采用加氣混凝土砌塊，M5混合砂漿砌筑，內(nèi)粉刷為混合沙漿底，紙筋灰面，厚20mm，“803”內(nèi)墻涂料兩度。外粉刷為1：3水泥沙漿底，厚20mm， 涂刷白色丙烯酸涂料。 樓面做法：樓板頂面為20mm厚水泥沙漿找平，5mm厚1：2水泥沙漿加“107”膠水著色面層 ；樓板底面為15mm厚紙筋面石灰抹底，涂刷乳膠漆。 屋面做法：現(xiàn)澆板上鋪膨脹珍珠巖保溫層（檐口處厚100mm，2％自兩側檐口向中間找坡），1:2水泥沙漿找平厚20mm,三氈四油防水層,撒綠豆砂保護。 門窗做法：門為木門，窗為鋁合金門窗。 3. 結構總信息 樓層及樓層參數(shù)表 自然層序號 結構層序號 構件標準層號 層高 1 1 1 4.2 2 1 1 3.3 3 1 1 3.3 4 1 1 3.3 5 1 1 3.3 6 2 2 3.3 3.1 恒荷載計算 （1）屋面框架梁線荷載標準值： 三氈四油綠豆砂 0.4kN/m2 100~140厚（2%找坡）膨脹珍珠巖 （0.1+0.14）/2*7=0.84kN/m2 100mm厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板 0.125=2.5kN/m2 15mm紙筋石灰抹底 0.01516=0.24kN/m2 小計：屋面恒荷載： 3.98kN/m2 （2）女兒墻施加在屋面梁的荷載： 0.6m高女墻自重 0.60.2419=2.74kN/m 粉刷 0.60.02216=0.38kN/m 小計：主梁傳來屋面自重 3.12kN/m （3）樓面荷載標準值 25mm厚水泥沙漿面層 0.02520=0.5kN/m2 100mm厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板 0.125=2.5kN/m2 15mm厚紙筋石灰抹底 0.01516=0.24kN/m2 小計：樓面恒荷載 3.24kN/m2 （4）樓面框架梁荷載標準值 墻體自重 3.30.206=3.84kN/m 小計：連系梁傳來樓面自重 3.84kN/m 3.2活荷載計算 屋面活荷載：0.5kN/m2 樓面活荷載：2.0 KN/m2 4. 梁柱斷面類型及尺寸 4.1 梁斷面估算及選用 一般情況下主梁跨度為5～8m。；框架結構主梁截面高度為跨度的1/10～1/18；梁凈跨與截面高度之比不宜小于4。梁截面寬度為梁高的1/3～1/2，不宜小于200mm，梁截面高寬比不宜大于4。本結構最大跨度為5.4m處，可采用250mm400mm截面的梁。 4.2 柱截面估算及選用 矩形截面柱的邊長，抗震設計時不宜小于300mm；圓柱截面直徑不宜小于350mm；柱截面高寬比不宜大于3。則可取柱的截面為400mm400mm。 5.標準層結構布置圖 5.1網(wǎng)格示意圖 5.2梁柱布置 第一、二、三結構標準層 6.荷載 6.1樓面荷載 樓面恒荷載和活荷載（一層） 屋面恒荷載和活荷載（頂層） 6.2梁上荷載 一層梁上荷載 頂層梁上荷載 6.3水平地震作用 7.主要分析結果 7.1恒荷載作用下 7.2樓面活荷載作用下 7.3水平地震作用下 7.3水平地震作用 Y向地震作用下彎矩 7.3.1梁線剛度的計算 在計算框架梁截面慣性矩I時考慮樓板的影響。在框架梁梁端節(jié)點附近，梁受負彎矩，頂部的樓板受拉，樓板對梁的截面抗彎剛度影響較小；而在框架梁的跨中，樓板處于受壓，樓板對梁的截面抗彎剛度影響較大。本工程是現(xiàn)澆樓蓋，中框架取I=2I0，且要比對的部分為中間框架，故梁的線剛度的計算如表3-1所示 表3-1 框架梁的線剛度 位置 跨度 截面 mm I0=1/12bh ic=EI/h AB跨 5.4 0.250.4 0.0013 0.69 BC跨 2.7 1.38 CD跨 5.4 0.69 7.3.2柱線剛度的計算 框架柱的線剛度計算如表3-2所示 表3-2 框架柱的線剛度 軸線 層號 截面（mm） 層高h（m） Ic=1/12bchc3 ic=EIc/h ABCD 2--6 0.40.4 3.3 0.0021 18.1 1 4.2 14.2 注：C25混凝土E=2.810?7kN/ m 7.3.3柱抗側剛度計算 層號 柱編號 ic K α D 2-6 A 18.1 0.38 0.16 3191 20742 B 18.1 1.14 0.36 7180 C 18.1 1.14 0.36 7180 D 18.1 0.38 0.16 3191 1 A 14.2 0.49 0.40 3864 18740 B 14.2 1.46 0.57 5506 C 14.2 1.46 0.57 5506 D 14.2 0.49 0.40 3864 7.3.4框架柱剪力計算 層號 水平荷載 層剪力 6 15 15 0.154 0.346 2.31 5.19 5 18 33 0.154 0.346 5.08 11.42 4 16 49 0.154 0.346 7.55 16.95 3 13 62 0.154 0.346 9.55 21.45 2 9 71 0.154 0.346 10.93 24.57 1 6 77 0.206 0.294 15.86 22.64 層號 () () K y K y 6 0.38 0.15 0 0 0 0.18 1.14 0.357 0 0 0 0.357 5 0.38 0.29 0 0 0 0.29 1.14 0.407 0 0 0 0.407 4 0.38 0.35 0 0 0 0.35 1.14 0.45 0 0 0 0.45 3 0.38 0.44 0 0 0 0.44 1.14 0.457 0 0 0 0.457 2 0.38 0.56 0 0 -0.03 0.53 1.14 0.50 0 0 0 0.50 1 0.49 0.755 0 0 0 0.755 0.57 0.715 0 0 0 0.715 7.3.5各板反彎點高度比 7.3.6各層柱端彎矩 層號 () () 6 0.594 1.37 6.25 1.178 6.11 11.01 5 0.957 4.86 11.90 1.343 15.34 22.35 4 1.155 8.72 16.19 1.485 25.17 30.76 3 1.452 13.87 17.64 1.508 32.34 38.44 2 1.848 20.20 15.87 1.65 40.54 40.54 1 3.171 50.29 16.32 3.003 67.99 27.10 7.3.7各層梁端彎矩 層號 () 6 6.25 3.67 3.67 6.25 7.34 7.34 5 13.27 9.49 9.49 13.27 18.98 18.98 4 21.05 15.37 15.37 21.05 30.74 30.74 3 26.36 21.20 21.20 26.36 42.40 42.40 2 29.74 24.29 24.29 29.74 48.58 48.58 1 36.52 22.55 22.55 36.52 45.10 45.10 經(jīng)過比較，手算所得結果與計算機所得結果在誤差范圍內(nèi)基本一致 7.4側移驗算 7.5軸壓比和剪重比 一層軸壓比檢驗 頂層軸壓比檢驗 8總結與分析 9.1列出所做內(nèi)容的大致操作流程及主要技術思路 PMCAD:繪制網(wǎng)格---網(wǎng)格生成---形成網(wǎng)點---構件定義---梁柱斷面---樓層定義---換標準層---梁、柱布置---本層信息（本層修改）---荷載定義----樓層組裝 SETWE:PMCAD---接PM生成數(shù)據(jù)---結構分析---構件配筋---次梁及內(nèi)力配筋---結果分析及檢查。 9.2列出遇到的問題及解決的辦法 ⑴.PKPM輸入荷載時候會把荷載計算錯誤，導致幾個小時的工作前功盡棄，在計算梁間荷載時錯將半間荷載多算了一遍； ⑵.計算書流程不了解，通過截圖并運用軟件小技巧改變背景顏色及線性顏色將有關圖片顏色變深，并插入文檔； ⑶.運用D值法計算水平地震作用時出現(xiàn)個別小錯誤后經(jīng)仔細檢查后改正。 參考文獻 [1]中華人民共和國國家標準，建筑結構荷載規(guī)范GB50009-2001[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2002年 [2]中華人民共和國國家標準，混凝土結構設計規(guī)范GB50010-2002[S]. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，2002年 [3]中華人民共和國國家標準，建筑抗震設計規(guī)范GB50011-2001[S]. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，2002 [4]中華人民共和國國家標準，建筑地基基礎設計規(guī)范GB50007-2002[S]. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，2002年 [5]建筑構造通用圖集[S].華北地區(qū)建筑設計標準化辦公室，西北地區(qū)建筑設計標準化辦公室 [6]梁興文、史慶軒、童岳生編著，鋼筋混凝土結構設計[M].北京：科學技術文獻出版社，1991年.69-91 [7]建筑結構手冊[S].成都：四川科技出版社,1994年 [8]98J建筑構造通用圖集[S].北京：清華大學出版社 [9]地基及基礎[M]. 中國建筑工業(yè)出版社， 2002年7月.115-169 [10]混凝土結構[M]. 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