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1、精选优质文档-倾情为你奉上第1章 绪 论1.1 选题背景及设计方法1.1.1 选题背景框架结构是多高层建筑的一种主要结构形式，框架结构体系一般用于钢结构和钢筋混凝土结构中，由梁和柱通过节点构成承载结构，框架形式可灵活布置建筑空间，使用较方便。但是随着建筑高度的增加，水平作用使得框架底部梁柱构件的弯矩和剪力显著增加，从而导致梁柱截面尺寸和配筋量增加，到一定程度，将给建筑平面布置和空间处理带来困难，影响建筑空间的正常使用，在材料用量和造价方面也趋于不合理。因此在使用上层数受到限制。框架结构抗侧刚度较小，在水平力作用下将产生较大的侧向位移。由于框架构件截面较小，抗侧刚度较小，在强震下结构整体位移都较
2、大，容易发生震害。此外，非结构性破坏如填充墙、建筑装修和设备管道等破坏较严重。因而其主要适用于非抗震区和层数较少需要较大开阔空间的建筑。1.1.2 设计方法建筑设计一般分为三个阶段：方案构思、初步设计阶段和施工图阶段。在设计过程中要求各专业密切配合互相协调、不断完善修改、以满足建筑、结构、设备等各方面要求。 1.1.3 设计内容1、建筑设计部分底层平面图 1:100标准层平面图 1:100 正立面图 1:100 侧立面图 1:100 剖面图 1:50 屋顶平面图 1:200 总平面图、建筑说明 1：5002、结构设计部分确定结构方案荷载收集及计算计算简图确定结构设计计算柱、梁、板、基础设计结构
3、施工图绘制1.2 设计概况及预期结果1.2.1 工程概况本设计为哈尔滨市松江宾馆设计，结构类型为钢筋混凝土框架结构，共五层，建筑面积5036.4m2，建筑物平面为一字形，底层高3.3m，标准层高3m，室内外高差0.5m。1.2.2 气象条件（1）冬季采暖室外计算温度-26C（绝对最低气温-36.6）；夏季通风室外空气计算温度27.3（绝对最高气温35.7C）。室内计算温度：卫生间、楼梯间、大厅为16，其它均为20。（2）主导风向：西南。年平均风速3.8m/s，最大风速22m/s，基本风压W0=0.55kN/m2（按50年一遇采用）。（3）基本雪压：S0=0.45kN/m2（按50年一遇采用）。
4、（4）年降雨量：634mm；日最大降雨量：122mm；1小时最大降雨量：56mm；雨季集中在7、8月份。（5）土壤最大冻结深度2000mm。1.2.3 工程地质条件 （1）由市地质勘察工程公司提供地质勘察技术报告，场地地质情况见表1.1。（2）场地地下水位在自然地面以下9.5511.0m，绝对标高为410.00410.37m。地下水对混凝土结构不具腐蚀性，但在干湿交替条件下对钢筋混凝土结构中的钢筋具弱腐蚀性。（3）抗震设防烈度为6度，场地类别为类。表1.1 场地地质情况序号岩土分类土层深度（m）厚度范围（m）地基土承载力（KPa）描述1杂填土60.6=18.2KN/m22粉质粘土6.66220
5、=18.6KN/m2 C=120Pa =220 =25.7% e=0.729 a=0.729 a1-2=0.33Mpa-1 Es=5.2Mpa Ie=0.41 fk=220MPa续表1.1 场地地质情况序号岩土分类土层深度（m）厚度范围（m）地基土承载力（KPa）描述3粘 土9.63180=19KN/m2 C=15pa =200 =25.7% e=0.72 Es=4.8Mpa Ie=0.86 fk=180MPa4红粘土很厚很厚200fk=200MPa注：表中给定的土层深度从自然地坪算起。1.2.4施工条件（1）建设场地平坦，道路通畅，水、电就近可以接通，基本具备开工建设条件。（2）拟参与投标的
6、施工单位技术力量和机械化水平均较高。施工技术水平较高，机械设备力量雄厚，施工水平较高。建筑材料及各种半成品等可均由承包公司负责组织供应。1.2.5 预期结果本设计根据给定资料及设计任务书，在进行初步方案构思与设计后，进行初步方案调整，确定相对优化的建筑方案，充分运用了现代旅馆的国内外设计现状以及办公楼的特点，满足了建筑功能的要求，采用了合理的技术措施，具有良好的经济效果，体型规整、简洁、美观。通过相关旅馆的设计规范及设计标准学习与掌握，根据建筑方案得到经济合理的结构设计方案，充分考虑了结构选型与平、立面布置的规则性，择优选用抗震和抗风好且经济的结构体系，加强了结构构造措施。通过对相关旅馆楼的设
7、计规范及设计标准学习与掌握，选用主要计算单元进行结构受力计算，得出合理可行的结构设计。第2章 建筑设计2.1 建筑功能与特点2.1.1 总平面布置参考：1国家标准. 建筑制图标准（GBT 501042001）S.北京：中国计划出版社，20022同济大学、西安建筑大学等合编.房屋建筑学M.北京：中国建筑出版社，2006.旅馆楼置于场地中间，一层西侧主道设置一个主出入口，无次出入口，因为旅馆的车辆通行少，但要求位置醒目，客人易于进入，出入方便。停车场安排在建筑物北侧和西侧，方便人流通行。建筑物的四周布置绿化，美化建筑。总平面布置图见图2.1。图2.1 总平面布置图2.1.2 平面设计参考: 国家标
8、准. 建筑制图标准（GBT 501042001）S.北京：中国计划出版社，2002.行业标准.旅馆建筑设计规范（ JGJ62-90）S.北京：中国建筑工业出版社.该设计采用内廊式组合，使平面紧凑、组合灵活，平面布置满足长宽比小于5，采用纵向3.9m、横向7.8m、2.6m、7.8m的柱距。纵、横向定位轴线均与柱轴线重合，为使外墙、走廊墙壁平齐，纵梁轴线与柱轴线发生偏移，满足美观与使用要求。门厅面积主要根据建筑物的性质、规模、功能要求及其空间处理确定，面积为60.84 m2满足使用要求。该旅馆设置电梯两部，楼梯二部，楼梯间设置在内框架中，以保证框架整体稳定要求。卫生间每层设置两间，布置在建筑大厅
9、边上。有利于使用人流。在各卫生间内设置前室，作为盥洗室。标准间为两床布置，且全部配有卫生淋浴设施。餐厅设在一楼单独地方。平面设计中的一层平面图见图2.2，标准层平面图见图2.3，顶层平面图见图2.4。图2.2 一层平面图图2.3 标准层平面图图2.4 顶层平面图2.1.3 立面设计参考: 同济大学、西安建筑科技大学、东南大学、重庆大学等. 房屋建筑学M. 北京：中国建筑工业出版社，2005。正立面、背立面窗户成组排列。墙面外装饰采用涂料粉刷，整个建筑物线条简洁有力，充分体现了建筑朴实、大方的风格特点，适合商务居住，与它的使用功能相互呼应。立面设计中的正立面图见图2.5，左立面图见图2.6。图2
10、.5 正立面图 图2.6 左立面图2.1.4 剖面设计参考: 国家标准. 建筑制图标准（GBT 501042001）S.北京：中国计划出版社，2002。 建筑剖面是表示建筑物在垂直方向房屋个部分的组合关系。剖面设计主要分析建筑物各部分应有的高度、建筑层数、建筑空间组合和利用，以及建筑剖面中的结构、构造关系等。本设计室内外高差0.5米，用台阶连接，使建筑物入口亲切、近人。为保证室内具有充足的天然采光，纵墙侧窗规格主要为2100mm1500mm，窗台高度为850 mm，纵梁高度为650 mm。屋面采用有组织排水，屋顶采用不上人屋面，女儿墙高度为1500 mm。室内楼梯间均为封闭式防火楼梯，楼梯采用
11、板式楼梯。内外墙采用空心砖，外墙保温材料采用聚苯乙烯塑料板。剖面设计中的1-1剖面图见图2.7。图2.7 1-1剖面图2.1.5 防火防火等级为二级，安全疏散距离满足房门至外部出口或封闭楼梯间最大距离小于35m，大房间设前后两个门，小房间设一个门，满足防火要求。2.1.6 抗震措施 本设计为六度设防，考虑抗震措施，采用三跨框架。平面设计时，将楼梯设置在内框架中，有利于抗震。本设计在平面上力求平面对称，对称平面易于保证质量中心与刚度中心重合，避免结构在水平力作用下扭转。2.2 设计资料2.2.1 工程做法1、屋面做法防水层：SDC120复合卷材找平层：13 30mm厚水泥砂浆找平层保温层：150
12、mm厚加气混凝土结构层：100mm厚现浇钢筋砼屋面板2、楼面做法10mm厚水泥砂浆面层 100mm厚现浇混凝土楼板 3、墙体墙体采用加气混凝土砌块砌筑。墙厚由砌块尺寸而定，由于墙体稳定性较差，亦需对墙身进行加固处理，通常沿墙身竖向和横向配以一定数量的受力钢筋。4、台阶室外台阶的平台与室内地坪的高差为50mm,表面内外稍微倾斜，以免雨水流向室内。2.2.2 材料砼强度等级为C30，C20,纵筋HRB335， 箍筋HPB235。2.2.3 门窗门窗表见表2.1表2.1 门窗表类型设计编号洞口尺寸（mm）各层樘数总樘数备注1层2层3层4层5层门M1120021002325252523121单开木门M
13、27002000101010101050单开铁皮门M31800210033双开玻璃门M41500 210011114子母式木门续表2.1 门窗表类型设计编号洞口尺寸（mm）各层樘数总樘数备注1层2层3层4层5层窗C1210015002628282828138塑钢窗C215001500122227塑钢窗C3210018001818塑钢窗2.3 本章小结建筑设计是一个较为复杂的过程，影响它的因素又很多。在进行建筑设计时，应根据建筑物的使用性质，规模，及周围交通采光等状况有关确定建筑物在使用要求、所用材料、设备条件等方面的质量标准，并且相应确定建筑物的耐久年限和耐火等级。建筑设计还应满足建筑使用功能
14、、考虑建筑美观要求、具有良好的经济效果、符合总体规划要求。本设计满足了“适用、经济、美观”的要求。平面布局分区明确，互不干扰。建筑造型简洁、空间完整。此外，还考虑了人们对建筑物在美观方面的要求，考虑建筑物所赋予人们在精神上的感受。第3章 结构设计3.1 确定结构方案3.1.1 框架结构的选择框架结构由梁、柱构件通过节点连接构成，它既承受竖向荷载，又承受水平荷载。由于该设计仅考虑水平风荷载，总高度小于24m，属多层建筑，类场地土，又为旅馆楼，比较砖混结构、框架-剪力墙结构，砖混结构满足不了使用功能要求；框架-剪力墙结构性能好，但造价较高。选择框架结构，由钢筋砼梁、柱等杆件刚接而成的框架体系则具有
15、承载力高、整体性强、抗震性能好、平面布置灵活、易形成较大空间、施工方便等优点。所以本设计选择五层框架结构。3.1.2 基础布置本框架设计层数不多，上部结构的荷载较小，地基坚实均匀，再综合考虑现场的工程地质条件、水文条件、施工条件及经济技术条件等综合因素，选择柱下独立基础，因为中间柱距较小，所以采用矩形联合基础。3.1.3 楼（屋）盖布置考虑本设计梁格布置，结合双向板受力性能较好，适合旅馆房间布局，梁格布置使顶棚整齐美观以及经济等因素，采用钢筋混凝土双向板肋梁楼（屋）盖。3.1.4 结构措施本框架设计由于长度方向为69.655m，不符合规范关于伸缩缝的设置要求，因此考虑设置后浇带，同时建筑不规则
16、形状应设置沉降缝，所以沿建筑物长度方向隔30.2m和23.4间距留出施工后浇带，带宽取550mm,后浇带混凝土采用膨胀混凝土，在二个月后浇灌混凝土，浇灌时的温度宜低于主体混凝土浇灌时的温度。依据工程结构抗震设计规范，六度设防时一般不必计算地震作用，只须采取必要的抗震措施。基础选择了低承台桩，同一结构单元的基础均埋置在同一标高上，有利于抗震；楼面，梁柱均为整体现浇结构，合理选择构件尺寸和配筋，体现了“强柱弱梁”，“强剪弱弯”的设计原则。3.2 结构计算3.2.1 柱截面、板厚及柱高度的确定1、柱（1）.恒荷载： 120.5（7.8+2.60）3.95=1217KN 活荷载： 20.5（7.8+2
17、.60）3.95=203KN 估算柱轴力设计值：1.21217+1.4203=1669KN为混凝土轴心抗压强度设计值，本方案为C30混凝土，则取14.3kN/ 2柱： 公式（3.1） 柱的截面面积N柱所承受的轴力C30混凝土轴心抗压值由公式（3.1）1.2/0.7514.3=1.86741，取柱截面为正方形，则柱截面尺寸为：柱： 450mm 450mm（）。2、梁根据 h= (1/81/15) 公式（3.2）b=(1/21/3) h 公式（3.3）h梁高梁场b梁宽估算:连系梁： h= (1/81/15) 3900=500260 取h=500mmb=(1/21/3) 500=2502 取b=25
18、0mmAB,CD跨： h= (1/81/15) 7800=975520 取h=650mmb=(1/21/3) 650=325217, 取b=250mmBC跨： h=500m, 取b=250mm楼梯间处: h=500mm, 取b=250mm框架平面柱网布置及框架梁编号如图3.1所示图3.1 框架平面柱网布置3、板厚本结构采用单向板，板厚100 mm。4、柱高度底层柱高度h=3.4+0.5+1.0=4.5m，其中：3.4m为底层层高，0.5m为室内外高差，0.6m为基础顶面至室外地面的高度。其他柱高度等于层高3m。框架计算简图如图3.2。图3.2 横向框架计算简图及线刚比3.2.2 框架侧移刚度参
19、考：同济大学、天津大学、东南大学、清华大学等. 混凝土结构M.北京：中国建筑工业出版社，2008，沈浦生主编 混凝土结构设计 M.北京：高等教育出版社,2005.6。1、横梁线刚度混凝土，C20，Ec=2.55104 N/mm2 =2.55107 kN/m在框架结构中，现浇层的楼面可以作为梁的有效翼缘，增大梁的有效刚度，减小框架侧移，为考虑这一有利作用，在计算梁截面惯性矩时，对现浇楼面的边框架梁取I=1.5I0（I0为梁的截面惯性矩），对中框架梁取I=2.0I0。横梁的线刚度计算结果列于表 3.1。 公式（3.2）E混凝土的弹性模量框架梁、柱截面惯性矩L跨长 表3.1 横梁线刚度梁号截面跨度惯
20、性矩中框架梁 AB、CD0.250.650.560.557.85.7210-31.143.74 BC0.250.52.62.6010-30.525.1142、横向框架柱的侧移刚度D值柱混凝土C30，C30，Ec=3.0104 N/mm2 =3.0107 kN/m2，柱线刚度列于表3.2，横向框架柱侧移刚度D值计算见表3.3。表3.2 柱线刚度柱号截面柱高度惯性矩线刚度底层柱0.450.454.53.4210-32.28标准层柱0.450.453.03.4210-33.42在计算内力时线刚度区实际线刚度0.9倍。底层：2.280.9=2.05标准层：3.420.9=3.08线刚比：=（3.74）
21、/(3.42）1.094=(5.11)/(3.42)1.494=(0.667)/(3.42)0.667 公式（3.3）线刚度修正系数层柱的线刚度h层柱高 公式（3.4） 公式（3.5） k梁柱线刚比值表3.3 横向框架柱侧移刚度D值计算层次柱号根数底层中框架边柱1.8240.60873862中框架中柱4.3170.76392692333102-5层中框架边柱1.2140.378155232中框架中柱2.8730.590242292795043.2.3 横向风荷载作用下框架结构内力和侧移计算参考：国家标准. 混凝土结构设计规范（GB 500102002）S. 北京：中国建筑工业出版社，2002；
22、混凝土结构第二版M，叶列平，清华大学出版社，2006。1、风荷载标准值作用在屋面梁楼面梁集中荷载标准值： 公式（3.6）基本风压高处z处的风振系数风载体型系数风压高度变化系数下层柱高上层柱高B柱距本设计房屋高度18m30m,高宽比18/18.2=0.9891.5，故不考虑风压脉动的影响，取，C类地区，基本风压，由荷载规范查得矩形，。取轴线横向框架计算，其负载宽度为18.2m 、B=3.9m。 沿房屋高度分布风荷载标准值如表3.4所示。表3.4 沿房屋高度分布风荷载标准值层次/mw/kn13.430.7436.1926.430.7436.1939.430.7436.19412.430.7436.
23、19515.43.90.7437.12沿房屋高度分布风荷载标准值如图3.3，按静力等效原理将图示的分布风荷载转化为节点集中荷载如图3.4。图3.4 节点集中风荷载2、风荷载作用下的水平位移验算水平荷载下的层间位移公式： 公式（3.7）第i层的总剪力第j层所有柱侧位移刚度和第j层的层间位移风荷载作用下框架层间剪力及侧移计算如表3.5所示。 表3.5 风荷载作用下框架层间剪力及侧移计算 层次536.196.19795040.000082.6710436.1912.38795040.000165.3310336.1918.57795040.000237.6710236.1924.76795040.0
24、003110.331014.57.1231.88333100.0009621.3310由表3.5可见，风荷载作用下框架的最大层间位移角为21.3310，远小于1/550=181.8210，满足规范要求。3、风荷载作用下，横向框架的内力分析参考：国家标准. 混凝土结构设计规范（GB 500102002）S. 北京：中国建筑工业出版社，2002，梁兴文、王社良、李晓文等. 混凝土结构第二册M. 北京：清华大学出版社，2006。以中框架为例进行计算，边框架和纵向框架的计算方法、步骤与横向中框架完全相同。框架柱剪力及弯矩计算，采用D值法，其结果见表3.6。确定反弯点饿位置用公式Y= y+y +y+y
25、公式（3.6）y框架柱的标准反弯点高度比。y上、下梁线刚度变化时对反弯点高度比的修正值。y、y上、下层层高变化时对反弯点高度比的修正值。表3.6 A柱框架反弯点的位置层号h/myyyyyyh/m530.360000.631.08430.410000.411.23330.460000.461.38230.500-0.0050.51.514.50.570000.572.57表3.7 A柱框架反弯点的位置层号h/myyyyyyh/m530.440000.441.32430.450000.451.35330.500000.501.5230.500000.501.514.50.5350000.5352.
26、57 计算公式: 公式（3.7） 公式（3.8） 公式（3.9） 公式（3.10） 公式（3.11）层间柱上部弯矩层间柱下部弯矩层间柱左部弯矩层间柱右部弯矩层间柱总弯矩层间柱剪力y反弯点高度h层高i梁柱所对应的线刚度表3.8 中框架柱剪力及弯矩计算表层 次54321层 高33334.5层间剪力6.1912.3818.5724.7631.88层间刚度7950479504795047950433310A（D）轴柱1552315523155231552373861.212.413.624.837.080.1950.1950.1950.1950.2221.081.231.381.502.572.324
27、.275.867.2513.661.312.965.007.2518.22.325.588.8213.2520.91B（C）轴柱24229242292422924229242291.893.785.667.558.860.3050.305.03050.3050.2781.321.351.51.52.4115.4721.9828.1331.8736.8510. 3116.5823.0231.8774.83B(C)轴1.353.695.758.3812.6231.835.047.8411.4417.22 注：，框架梁端弯矩、剪力及柱轴力见表3.7。表3.9 风荷载作用下框架梁端弯矩层数梁弯矩梁端剪
28、力（KN）AB跨长BC跨长A轴B轴左B轴右AB跨左=AB跨右BC跨左=BC跨右57.82.62.321.351.830.471.4147.82.65.583.695.041.193.8837.82.68.825.757.841.876.0327.82.613.258.3811.442.778.817.82.620.9112.6317.224.313.25表3.10 风荷载作用下框柱轴力层数A轴AB跨右-BC跨左B轴5-0.47-0.94-0.944-1.66-2.69-3.633-3.53-4.16-7.792-6.3-6.03-13.821-10.6-8.95-22.77注1：柱轴力中的负号
29、表示拉力。注2：表中M单位为kNm，V单位为kN, N单位为kN, L单位为m。风荷载作用下框架弯矩见图3.3剪力及柱轴力见图3.4 图3.3 框架弯矩图（kNm） 图3.4 梁端剪力及柱轴力（kN）3.2.4 活荷载收集参考: 国家标准. 建筑结构荷载规范（GB 500092001）S. 北京：中国建筑工业出版社，2002；东南大学、同济大学、天津大学合编，混凝土结构中册M，中国建筑工业出版社，2008 1、屋面均布活载标准值计算重力载荷代表值时，仅考虑屋面雪载荷0.45 kN/m2。由于屋面雪荷载0.45 kN/ 0.5kN/，则屋面均布活荷载取0.5kN/ m2。2、楼面均布活荷载标准值
30、楼面均布活荷载对旅馆楼的一般为2 .0kN/m2，取均布载荷为2.0kN/m2。3.2.5 竖向荷载作用下横梁框架的内力分析参考：国家标准. 混凝土结构设计规范（GB 500102002）S. 北京：中国建筑工业出版社，参考: 国家标准. 建筑结构荷载规范（GB 500092001）S. 北京：中国建筑工业出版社，2002；，东南大学、同济大学、天津大学合编，混凝土结构中册M，中国建筑工业出版社，2008 取轴框架计算。1、计算单元横向框架计算单元如图3.7所示。图3.5 横向框架计算单元2、恒载计算（1）屋面框架梁线荷载标准值（不上人屋面）：SDC120复合卷材 0 .15 KN/m213
31、30mm厚水泥砂浆找平层 0.0320=0.6 KN/m2150mm厚加气混凝土保温层 0.156.0=1.2 KN/m2100mm厚现浇混凝土楼板 0.125=2.5 KN/m220厚板底粉刷 0.0220=0.4 KN/m2屋面恒载 4.55 KN/m2框架边梁自重（AB、CD） 0.250.65254.06 KN/m边梁侧粉刷 2（0.65-0.1）0.02170.374KN/m框架中梁自重（BC） 0.250.5025=3.125 KN/m中梁侧粉刷 2（0.50-0.1）0.02170.272 KN/m作用在顶层框架梁上的线荷载为：g5AB1=g5CD1=4.06+0.374.43
32、KN/m g5BC1=3.125+0.272=3.397KN/mg5AB2=g5CD2=4.553.9=17.55 KN/m g5BC2=4.552.6=11.83KN/m （2） 楼面框架梁线荷载标准值：10mm厚水泥砂浆面层 0.0120=0.2 KN/m2100mm厚现浇混凝土楼板 2.5 KN/m220mm厚水泥砂浆板底 0.0220=0.4 KN/m2楼面恒载 3.10 KN/m2边跨填充墙标准层自重： 0.24（3.0-0.65）105.64KN/m墙面粉刷： （3.0-0.65）0.022171.598KN/m管道井填充墙: （3.0-0.0.1）(1+1.5)0.241017.
33、4KNC型轻钢龙骨隔墙四层（无保温）：0.49（3-0.1）（2.4+2.4）=6.28KN卫生间平均到楼板仅在墙下受压处进行双倍配筋：（17.4+6.82）/（3.97.8）=0.80 KN/m实际楼面恒荷载为： 3.10+0.80=3.9 KN/m作用在中间层框架梁上的线荷载为：gAB1=gCD1=4.434+5.64+1.59811.67KN/m gBC1=3.4 KN/mgAB2=gCD2=3.93.9=15.21 KN/m gBC2=3.92.6=10.14 KN/m （3）屋面框架节点集中荷载标准值：边柱连系梁自重： 0.250.53.92512.19KN粉刷： 20.02（0.50-0.10）3.9171.06KN1.5m高女儿墙自重： 1.53.90.241014.04 KN粉刷： 20.021.53.9204.68 KN连系梁传来屋面自重： A、D点相同：