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八层框架毕业设计文摘
郑州市瑞都花园酒店设计
土木本10级3班***指导老师:
李艳
摘要:
本工程为郑州市瑞都花园酒店,主体八层,局部为单层裙房。
建筑物总高度为27.45m,占地面积约为1341.1㎡。
总建筑面积约为7194.2㎡。
主体部分结构形式总体上成“一”字型,本建筑物抗震等级为三级,抗震设防烈度为7度,设计使用年限为50,设计基准期为50年。
基本雪压为0.4kN/㎡,楼、屋盖采用现浇钢筋混凝土楼板。
在确定了建筑结构的布置之后,选用横向第6轴线的中间框架进行结构设计,考虑竖向恒、活荷载以及考虑地震作用。
对于水平地震作用,先进行重力荷载代表值的计算,接着利用由质量法求出的顶点位移求出结构自振周期,进而按底部剪力法计算水平地震作用的大小,从而求出在水平地震作用下的结构内力(框架弯矩、剪力、轴力)。
然后利用弯矩二次分配法和静力平衡原理计算竖向荷载(包括恒载、活载)作用下的结构内力,进而进行框架的内力组合,并找出最不利的一组或几组组合内力,进行梁、柱等构件配筋计算。
此外还进行了结构布置中的室内楼梯的设计,完成了平台板、梯段板、平台梁等构件的内力分析和配筋计算。
本结构采用横向框架柱下条形基础(纵向布置基础连系梁),并对基础进行了地基承载力、受冲切承载力和配筋计算,最后绘制出该房屋的结构施工图。
关键词:
地震作用、竖向荷载作用、内力组合、截面设计。
Abstract:
ThisprojectisRuiGardenHotelinZhengzhouCity.Itcontainsmainpartcomposedofeightfloorsandlocalsingle-layerskirt.Thebuildingwhosetotalheightis27.45mcoversanareaofapproximately1341.1squaremeters.Thetotalfloorareaisapproximately7194.2squaremeters.Themainpartoftheoverallstructureisaboutstraight.Thebuilding'sseismicratingisthe3rdlevel.Theseismicfortificationintensityis7thdegree.Thedesignlifespanis50yearsandthedesignbasisisalso50years.Thebasicsnowpressureis0.4KNpersquaremeter.Thestructureofroofandfloorisreinfocedconcreteboard.
Indeterminingthelayoutofthebuildingstructure,thesixthaxisofthehorizontalintermediateframeworkischosenforstructuraldesign.Theverticalconstantandliveloads,aswellasthehorizontaldirectionearthquakeisessentialtoconsider.RegardinghorizontalseismicIfirstlycalculatedgravityloadsrepresentativevalue.Then,Iusethevertexdisplacementobtainedbythemassmethodtocalculatethestructuralnaturalperiods.AndthenIcalculatethesizeofthehorizontalforcewithseismicbaseshearmethod.Thusobtainedtheinternalforceofthestructure(moment,shearandaxialforce)underthehorizontalseismic.AndthenIusetheMomentDistributionMethodandstaticbalanceprincipletocalculatethestructure'sinternalforcesunderthedeadandliveload.ThenIcaculatedinternalforcecombinationsoftheframework,andidentifythemostunfavorableonegrouporseveralgroupsofcombinationsofinternalforcetocalculatereinforcementofbeams,columnsandothercomponent.Inaddition,Ioperatedthestructuralarrangementoftheinteriorstaircases.AndIcompletedtheinternalforceanalysisandreinforcementcalculationofplatformboard,benchboards,platforms,beamsandothercomponents.Iusethestripfoundationunderhorizontalframecolumn,andlayoutlongitudinalfoundationtiebeam.AtthesametimeIoperatedfoundationbearingcapacity,thepunchingshearcapacityandreinforcementcalculationofthebasis.Finally,Imapoutthestructureofthehousingconstructionplans.
Keywords:
Horizontalseismiceffect,Verticalloadeffect,Internalforcecombination,Sectiondesign.
一、概述
本工程为八层钢筋混凝土框架结构体系,建筑主体部分平面呈一字型,建筑高度为27.45m。
抗震等级为三级,抗震设防烈度为七度,设计使用年限为50年,设计基准期为50年。
郑州地区基本雪压为0.4kN/㎡。
根据某地质勘察部门提供的工程地质报告,地层结构及地层评述,自然地面一下土层依次为:
素填土层、黏土层、粉质粘土层、细砂层、中砂层、粗砂层、含砂粗砾层。
地下水深为9.5m~10.3m。
本地区地下水对混凝土和混凝土中的钢筋没有腐蚀性。
场地类别为一类,建筑场地类别为Ⅱ类。
地震烈度为七度,不会产生地震液化现象。
本工程室内地坪为
m,室外地坪为-0.450m。
二、框架在水平地震作用下变形验算和内力分析
2.1重力荷载代表值的计算
本工程墙体为粘土空心砖,用M5混合砂浆砌筑,内粉刷为混合砂浆打底,纸筋灰抹面,厚20mm,“803”内墙涂料两道。
外粉刷为1:
3水泥砂浆打底,厚20mm,陶瓷锦砖贴面。
分别计算出各层质点处的重力荷载代表制,计算结果如图2.1所示。
2.2横向水平地震作用及层间剪力的计算
根据顶点位移发,计算得到结构的自振周期为
=0.68s。
因本房屋结构高度不超过40m,质量和刚度沿高度方向分布比较均匀,并且以剪切变形为主,故可采用底部剪力法计算水平地震作用。
查《建筑抗震设计规范》GB50011-2010得,地震基本加速度为0.15g,设计地震分组为第一组,地震特增周期为
=0.35s,,s水平地震作用影响系数最大值
=0.12。
各质点的水平地震作用及楼层地震剪力沿房屋高度的分布如图2.2、2.3所示。
图2.1各质图2.2水平地震作用图2.3层间剪力分布
点重力荷载代表值
2.3多遇地震作用下的变形验算
各层的弹性层间位移角
,根据《建筑抗震设计规范》,弹性层间位移角限值为
1/550。
横向水平地震作用下框架变形验算如表2.1。
表2.1横向水平地震作用下的变形验算
层
次
层间剪力
(kN)
层间刚度
(kN/m)
层间位移
(m)
层高
(m)
层间位移角
验算
8
1082.6
857562.8
0.0013
3.3
1/2538
<
7
1608.7
857562.8
0.0019
3.3
1/1737
6
2066.1
857562.8
0.0024
3.3
1/1375
续表2.1横向水平地震作用下的变形验算
层
次
层间剪力
(kN)
层间刚度
(kN/m)
层间位移
(m)
层高
(m)
层间位移角
验算
5
2455.2
857562.8
0.0029
3.3
1/1138
=1/550,各层弹性层间位移角均满足变性要求
4
2775.7
857562.8
0.0032
3.3
1/1031
3
3027.8
857562.8
0.0035
3.3
1/943
2
3214.5
1103495.8
0.0029
3.3
1/1138
1
3362.7
607633.2
0.0055
5.55
1/1109
2.4水平地震作用下框架内力计算
水平地震作用下框架的内力计算常用的方法有反弯点法和D值法,反弯点法适用于层数较少,梁柱线刚度之比大于3的情况,D值法是修正的反弯点法,近似考虑了梁柱线刚度比的变化,上、下层梁刚度的变化,以及上下层高等因素变化时对反弯点高度的影响,比较精确,所以适用范围也更加广泛,能更好的满足工程精度,所以我选用D值法计算水平地震作用下框架的弯矩,计算结果如图2.4。
进而用静力平衡原理可求出框架的剪力、轴力,如图2.5所示。
2.5竖向荷载作用下内力计算
选取第⑥轴线的横向中间框架计算,计算单元为3.6m。
梁跨为6.6m、2.4m、6.6m,竖向荷载作用下框架的弯矩分析有分层法、弯矩分配法和弯矩二次分配法,分层法和弯矩分配法比较精确,但分析过程相对繁琐,然而弯矩二次分配法计算过程相对简化,而且也能较好满足工程精度,提高工作效率,所以本设计采用弯矩二次分配法分析横向中间框架在竖向恒、活荷载的弯矩,然后利用静力平衡原理即可求得框架的剪力和轴力,恒、活荷载作用下框架弯矩分析结果如图2.6、2.7所示:
三、横向框架的内力组合
本设计需分别考虑抗震和非抗震内力组合,共三种内力组合,即
,
,
这三种内力组合,根据上述几种组合,结合梁柱的控制截面进行内力的计算,其中梁的控制截面位于梁端柱边及跨中最大弯矩处,柱的控制截面在柱顶和柱底。
图2.4水平地震作用下框架弯矩图图2.5水平地震作用下框架
轴力、剪力图(划线上为柱剪力)
图2.6竖向恒载图2.7竖向活载
作用下框架的弯矩图作用下框架的弯矩图
四、截面设计
4.1框架梁截面设计
从梁的内力组合表中选取梁跨中截面和支座处的最不利内力,在梁的跨中按T形截面,制作出按矩形截面进行计算和配筋。
在梁的斜截面设计时,从抗震的角度出发,本着“强剪弱弯”的原则,对剪力设计值进行调整。
配筋计算结果如下表4.1
表4.1框架梁配筋计算结果
层次
钢筋
AB跨
BC跨
A
跨间
B
B
跨间
C
8
纵筋
上
4B14
2B14
4B14
4B14
3B14
4B14
下
3B16
3B16
3B16
3B14
3B14
3B14
箍筋
B8@125
(2)(900)/B8@250
(2)
B8@125
(2)(700)/B8@200
(2)
7
纵筋
上
5B14
3B14
5B14
5B14
3B14
5B14
下
4B16
4B16
4B16
2B14
3B14
3B14
箍筋
B8@125
(2)(900)/B8@250
(2)
B8@125
(2)(700)/B8@200
(2)
5、6
纵筋
上
6B14
3B14
6B14
6B14
3B14
6B14
下
2B18+2B16
2B18+2B16
2B18+2B16
3B14
3B14
3B14
箍筋
B8@125
(2)(900)/B8@250
(2)
B8@125
(2)(700)/B8@200
(2)
3、4
纵筋
上
5B16
3B16
5B16
3B16+2B14
3B16
3B16+2B14
下
2B18+2B16
2B18+2B16
2B18+2B16
3B14
3B14
3B14
箍筋
B8@125(3)(900)/B8@250(3)
B8@125(3)(700)/B8@250(3)
1、2
纵筋
上
5B16
2B16
5B16
5B16
3B16
5B16
下
4B16
4B16
4B16
3B14
3B14
3B14
箍筋
B8@125(3)(900)/B8@250(3)
B8@125(3)(700)/B8@250
(2)
说明:
箍筋一栏,“/”前后分别为加密区和非加密区箍筋配置。
4.2框架柱截面设计
对框架柱的艰苦阿比和周亚比进行验算,均符合规范相关规定。
对柱顶、柱底分别进行了
及其对应的N、
及其对应的M、
及其对应的M作用下的计算,配筋计算结果如下表4.2
表4.2框架柱配筋计算结果
柱号
层次
纵筋
箍筋
非加密区
加密区
A柱
8
4B14(2B14)
B8@200(4×4)
B8@120(4×4)(500)
7
4B16(2B16)
B8@180(4×4)
B8@120(4×4)(500)
5、6
4B18(2B18)
B8@180(4×4)
B8@120(4×4)(500)
3、4
2B20+2B18(2B18)
B8@180(4×4)
B8@120(4×4)(500)
1、2
4B18(2B18)
B8@180(4×4)
B8@120(4×4)(650,500)
B柱
8
4B16(2B16)
B8@180(4×4)
B8@120(4×4)(500)
7
4B18(2B18)
B8@180(4×4)
B8@120(4×4)(500)
5、6
4B20(2B18)
B10@200(4×4)
B10@100(4×4)(500)
3、4
4B22(2B20)
B10@200(4×4)
B10@100(4×4)(500)
1、2
5B20(2B20)
B10@200(4×4)
B10@100(4×4)(650,500)
五、楼板设计
对于该框架结构房屋,采用现浇楼、屋面板,因所有的楼屋面板,
<2,属于双向板,板在两个方向的弯矩都不能忽略,本设计采用塑性铰线法设计,共分为A、B、C、D四种类型的板。
分别对每块板进行设计,计算出的跨中两个方向后配以板底受力筋,根据支座处弯矩配以负筋。
六、楼梯设计
6.1基本资料
本设计楼梯开间为3.6m,进深为6.6m。
首层层高为3.9m,设计为等跑楼梯,每跑均有13各踏步,踏步尺寸为300mm×150mm,中间休息平台尺寸为1800mm×3600mm;二至八层层高为3.3m,设计为等跑楼梯,每跑均有11个踏步,踏步尺寸同首层,中间休息平台同首层。
曹永板式楼梯,梯段板、休息平台和平台梁均采用C25混凝土,HRB335级钢筋。
6.2楼梯的计算
楼梯的布置如图所示
图6.1首层楼梯布置图图6.2三至八层楼梯布置图
楼梯相关部分的设计内力分析均为静定结构分析。
七、基础的设计
地基和基础主要以承受上部主体结构传来的竖向力,同时弯矩会引起地基反力分布的不均匀,所以本设计采用
和相应的M。
因为该工程上部主体结构刚度较大,地基较均匀、承载力好,而且上部传来荷载相差不大,故而可采用倒梁法分析基础梁的内力,进而对基础梁进行控制截面的抗弯和抗剪设计,然后设计翼板。
配筋结果如下:
AB段:
上部4
25;下部4
25
BC段:
上部10
25,上排7根,下排3
25;下部4
25
B处:
上部4
25;下部12
25,下排8
25,上排4
25.
BC跨中:
上部6
25,下部8
25.
翼板:
受力筋为
10@140,分布钢筋为
10@200。
八、结束语
经过了近三个月的精心准备和不懈努力,我的毕业设计终于画上了句号,回顾本次设计,涉及建筑设计和结构设计,重点是结构设计。
结构设计初步是建筑结构的选型,因为框架结构整体性好而利于抗震,且平面布置灵活,便于形成大空间,所以选择框架结构。
然后进行结构内力分析,依次分析了水平地震作用下框架内力,竖向恒、活荷载作用下框架的内力,然后进行抗震和非抗震的内力组合,并本着抗震设计的延性要求对框架梁柱的设计内力进行调整,然后进行框架梁柱和节点进行截面设计。
楼、屋面板的设计采用塑性理论中的塑性铰线法,对各类型板进行内力分析和配筋计算。
楼梯的设计包括梯段板、中间平台和平台梁,均属静定结构,分别进行内力分析和配筋计算。
根据本工程实际,该工程基础的设计采用倒梁法,分析结构内力并调整后进行配筋计算。
房屋所有的部分设计完成以后绘制出结构施工图。
在这三个月的设计过程中,遇到了很多问题,诸如专业知识的漏洞、制图软件使用不熟练、办公软件使用的不熟练等,这些问题常常使我夜不安寝、食不甘味,不过通过自己查阅诸多资料,同时在老师的指导同学们的帮助,难题被一一攻克。
这还是首次花费如此长的时间和如此多的精力完成一套设计作品,其中的艰辛和困难一言难尽,但曲终幕落后留下的滋味,是值得我日后慢慢回味的。
通过此次毕业设计,我掌握了结构设计的内容、步骤和方法,全面了解设计的全过程;培养正确、熟练的选取结构形式、布置结构方案、结构设计计算、构造处理及绘制结构施工图的能力;培养正确、熟练运用规范、手册、标准图集及参考书的能力。
通过实际工程训练,我对平日里学习的专业知识有了更深刻、综合的把握,能够更好的理解和运用。
在设计过程中我发现了自已的许多不足之处,这几个月的努力使我受益匪浅,相信会对我今后的工作有很大的帮助,为今后的学习和工作作好铺垫。
总的体会可以用一句话来表达,纸上得来终觉浅,绝知此事要躬行!
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