房屋建筑學(xué)課程設(shè)計七層寫字樓

1、 房屋建筑課程設(shè)計七層寫字樓專業(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)計部分包含建筑設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計兩大部分。建筑設(shè)計中，貫徹“實用、安全、經(jīng)濟(jì)、美觀”的設(shè)計原則，主要對結(jié)構(gòu)的整體布局、建筑功能和構(gòu)件形式進(jìn)行設(shè)計，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算,接著利用頂點位移法求出自震周期，進(jìn)而按底部剪力法計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)果計算配筋并繪圖。整個結(jié)

2、構(gòu)在設(shè)計過程中，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)最新的國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，對設(shè)計的各個環(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，荷載計算，內(nèi)力計算，配筋計算 目錄第一章概述 -1第一節(jié) 設(shè)計參考 -1第二節(jié) 房屋結(jié)構(gòu)概況 -2第三節(jié) 設(shè)計參數(shù) -3第二章 截面設(shè)計 -5第一節(jié) 構(gòu)件截面尺寸 -5第二節(jié) 剛度計算 - -6第三章 重力荷載作用下的內(nèi)力計算- -8第一節(jié) 重力荷載計算 - - -8第二節(jié) 彎矩二次分配法計算框架內(nèi)力- - 13第四章 水平地震荷載作用下的內(nèi)力計算-20第一節(jié) 水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值計算 -20第二節(jié) d值法計算水平地震作用下的內(nèi)力 -22第五

3、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)力組合與截面計算 -29第三節(jié) 底層中跨梁內(nèi)力組合與截面計算 -32第四節(jié) 底層柱內(nèi)力組合與截面計算 -34第一章 概述第一節(jié) 設(shè)計參考1中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)，建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)(gb50068-2001)2. 中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)，建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范(gb50009-2001)3中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范(gb50010-2002)4中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)，建筑抗震設(shè)計規(guī)范(gb50011-2001)5中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)，建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范(gb50007-2002)6

4、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，北京：中國建筑工業(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)計與實例，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

5、圖1-1，軸線對應(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，但未計入梁自重。2）內(nèi)外縱墻荷載已計及門、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）一層墻對框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力無影響，未列入。查建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范表

6、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 混凝土強度等級混凝土強度等級為c30，?；炷翉椥阅Ａ?。5 抗震設(shè)防烈度本設(shè)計抗震設(shè)防烈度設(shè)定為7.5度。6 設(shè)計地震分組本設(shè)計設(shè)計地震分組為第一組。7 建筑場地類別本設(shè)計選定場地類別為：類。8 其他由于本設(shè)計是抗震設(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)計規(guī)范（gb50011-2010）表6.1.2可知，本設(shè)計的抗震等級為一級。本設(shè)計將軸橫向框架作為典型框架。第二章 截面設(shè)計第一節(jié) 構(gòu)件截面尺寸1 板厚由柱網(wǎng)布置圖可知，本設(shè)計中的板為雙向板，查混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（gb50010-2

7、002），現(xiàn)澆鋼筋混凝土雙向板的最小板厚為80mm?？紤]到本設(shè)計的荷載，以及模數(shù)要求，板厚取為100mm。2 梁截面設(shè)計框架梁截面高度h可按計算跨度的選取，且不小于400mm，也不宜大于凈跨?？蚣芰旱膶挾萣一般為梁截面高度h的，且不應(yīng)小于200mm?？紤]到實際承受的荷載大小、跨度、抗震設(shè)防烈度、混凝土強度等級等因素，本設(shè)計選取梁的截面為：梁：3 柱截面設(shè)計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)計中剪跨比不起控制作用，可不考慮。查建筑抗震設(shè)計規(guī)范（gb50011-2010）6.3.5可知，柱截面的寬度和高度不宜小于400mm。截面長邊與短邊的邊長比不宜大于3。查建筑

8、抗震設(shè)計規(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； 按簡支狀態(tài)計算的柱的負(fù)載面積，本設(shè)計中為； 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)計取 驗算截面以上樓層層數(shù)； 混凝土軸心抗壓強度設(shè)計值； 框架柱軸壓比限值。本設(shè)計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) 剛度計算1 梁的剛度計算計算梁的截面慣性矩時，對于兩側(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，對于僅有一側(cè)有板的橫梁，

9、則取。梁的計算過程見表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 柱的剛度計算按d值法計算柱的剛度的計算過程見表2.2。表2.2 柱的剛度層數(shù)層高（m）柱號柱根數(shù)（）（）樓層d()15.414600000.680.4410877.314045192120.910.4811955.76341.080.5112653.144121.440.5613910.662至63.31498181.820.420.1718637.388595

10、092120.550.2223500.39340.660.2526780.784120.880.3032985.9774.014810000.500.2012237.885547572120.670.2515290.43340.800.2917318.324121.060.3521087.28第三章 重力荷載作用下的內(nèi)力計算第一節(jié) 重力荷載計算1 恒載參數(shù)計算對于雙向板，由板傳到框架橫梁上的荷載為對稱的梯形或三角形分布，荷載傳遞簡圖如圖3-1所示。樓面：屋面：圖3-1 恒載傳遞簡圖 二至七層：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

11、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。整個框架的受力簡圖如圖3-5所示。圖3-2 一二層框架恒載受力簡圖圖3-3 三至六層框架恒載受力簡圖圖3-4 七層框架恒載受力簡圖圖3-5 整個框架的恒載受力簡圖3 活載參數(shù)計算活載的傳遞方式同恒載相同。荷載傳遞簡圖如圖3-6所示。樓面：屋面：圖3-6 活載傳遞簡圖板傳遞至框架的活載載集度最大值：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。整個框架的受力簡圖如圖3-9所示。圖3-7樓面的活

12、載受力簡圖圖3-8屋面的活載受力簡圖圖3-9 整個框架的活載受力簡圖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框架的重力荷載，如圖3-10所示。圖3-10 整個框架的重力荷載受力簡圖第二節(jié) 彎矩二次分配法計算框架內(nèi)力1 梁柱轉(zhuǎn)動剛度除底層柱外，其余各層柱的線剛度乘以0.9的折減系數(shù)。梁柱轉(zhuǎn)動剛度見表3.1。2 計算分配系數(shù)分配系數(shù)按下式計算：由于結(jié)構(gòu)和荷載對稱，僅計算半邊結(jié)構(gòu)的分配系數(shù)，各節(jié)點桿件分配系數(shù)見表3.2。表3.1 梁、柱轉(zhuǎn)動剛度構(gòu)件名稱轉(zhuǎn)動剛度s（）框架梁邊跨中跨框架柱頂層中間層底層3 梁端固端彎矩七層：邊跨：中跨：

13、三至六層邊跨： 中跨： 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雙向板傳給縱向框架梁對柱引起的壓力；2）縱向框架梁自重及其上外縱墻、內(nèi)縱墻經(jīng)縱向框架梁對柱引起的壓力；3）對于各層柱的下端截面尚有柱自重產(chǎn)生的軸力。單位長度柱產(chǎn)生的自重為：框架剪

14、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)力計算第一節(jié) 水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值計算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 自振周期計算基本自振周期采用頂點位移法計算。其中非結(jié)構(gòu)墻影響的折減系數(shù)取0.6。結(jié)構(gòu)頂點假象側(cè)移計算結(jié)果見表4.1。表4.1 頂點假象側(cè)移層次（）()()()()76032.886032.885547570.010870.2556566032.8812065.768595090.014040.2447856032.8818

15、098.648595090.021060.2307446032.8824131.528595090.028080.2096836032.8830164.48595090.035090.1816026032.8836197.288595090.042110.1465116032.8842230.164045190.104400.104403 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)計地震分組為第一組，類場地時：，。由于，地震影響系數(shù)按下式計算：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,需計算附

16、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計算的框架柱側(cè)向剛度d值，柱的剪力按下式計算：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4-12 計算反彎點高度比根據(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)計原理表3.7查出。由于上下層梁線剛度相同，反彎點高度比修正值。由于上下層層高可能變化，所以反彎點高度比修正值、通過、與值查高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計原理表3.9。其中：，式中、上層、下層層高

17、。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)過修正后的反彎點高度可由下式計算得到：詳細(xì)計算過程及結(jié)果見表4.2。層數(shù)邊柱中間柱1（，）， ， ， ， 2（，）， ， ， ， 3（，）， ， ， ， 4（，）， ， ， ， 5（，）， ， ， ， 6（，）， ， ， ， 7（，）， ， ， ， 表4.2 各層柱反彎點高度比計算3 柱端彎矩柱端彎矩詳細(xì)計算過程見表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)點平衡得到梁端彎矩；中間節(jié)點按線剛度比分配柱端彎矩。中柱梁外側(cè)剛度比

18、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)計算過程見表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)

19、力會出現(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)力組合與截面計算1 梁正截面計算故梁端頂部按，梁底部按確定縱向受拉鋼筋。（1）梁底部縱向受拉鋼筋計算根據(jù)規(guī)范，c30時，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 梁斜截面計算其中，根據(jù)實配鋼筋面積和材料強度確定的截面抗震受彎承載力所對應(yīng)的彎矩值為：剪壓比驗算：配箍計算： 選用雙肢10100，有 滿足規(guī)范要求。第三節(jié) 底層中跨梁內(nèi)力組合與截面計算1 梁正截面計算梁左端最大負(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算根據(jù)規(guī)范，c30時，采用20的鋼筋