土木工程宾馆毕业设计计算书模板文档格式.docx
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框架结构;
建筑设计;
荷载计算;
PKPM、建筑图;
结构图DesignNotesUsedinthisdesignisthedesignofreinforcedconcreteframestructure,theframeworkstructureofbrickandconcretestructure,largecarryingcapacity,lightweightstructure,seismicperformance,andadvantagesoftheconstructionofthelevelofindustrialization;
comparedwiththesteelstructurehasalowcost,materialswidevarietyofsources,fireresistance,structuralrigidity,theuseofmaintenanceandlowcost.Suitableinmultistoreybuilding.Thetotalareaofthehoteldesignarea5089.8m2,6layer,alayerof4.5m,thestandardstorey3.6m,top-levelelevatorroomprotruding,theheightis3.0m,indoorandoutdoorheightdifferenceof0.3m,seismicratingofthethreefortificationintensity6.Partofarchitecturaldesign,accordingtothefunctionpartitioninitiallayoutoftheroom,initiallytodeterminethelayoutofroomsandfacadedecorationspecifications,dryhangingstoneouterwallofthelobby,roomswithmarblefloors,bathroomwithordinarytiles.Structuralelements,buildingmaterials,processrequirements,todeterminethestructurallayoutprogram,selectaproductframeworktocalculatethedeadload,liveload,windload,snowloadtodeterminetheloadsizeandlayoutposition,windloadcalculatedDvalueverticalloadcalculationusingthemomentdistributionmethod,andthencarriedontheverticalbendingmomentAM,theinternalforcecombinations,andfinallyusingPKPMoverallcalculation,anddrawthebuildingplansandstructuraldrawings.Keywords:
framestructure;
buildingdesign;
loadcalculation;
inPKPMbuildingplans;
structuraldrawings目录1工程概况-1-1.1建筑概况-1-1.2建筑技术条件-1-1.3荷载资料-1-1.4设计依据-2-2结构设计-2-2.1结构平面布置-2-2.1.1主体建筑结构方案的确定-2-2.1.2框架结构布置方案及其特点-2-2.1.3框架楼面结构的形式-3-2.2结构截面尺寸的拟定-3-2.2.1梁柱截面积估算-3-2.2.2结构平面布置-4-2.2.3基础高度确定-6-2.3荷载计算-6-2.3.1屋面及楼面的永久荷载标准值-6-2.3.2屋面及楼面可变荷载标准值-7-2.4框架侧移刚度计算-7-2.4.1框架侧移刚度计算-7-2.4.2框架柱D值计算-8-2.5风荷载内力计算-10-2.5.1横向风荷载作用下框架结构的内力和侧移计算-10-2.5.2风荷载作用下框架结构内力计算-11-2.6竖向荷载作用下框架结构的内力计算-16-2.6.1计算单元图-16-2.6.2恒载标准层计算-18-2.6.3恒载顶层计算-23-2.6.4活载标准层计算-26-2.6.5活载顶层的计算-28-2.6.6内力计算-31-2.7框架结构内力组合-42-2.7.1梁弯矩调幅-42-2.7.2框架梁内力组合-43-2.7.3框架梁剪力组合-45-2.8梁、柱截面设计-47-2.8.1梁截面设计-47-2.8.2柱的配筋计算-52-2.9楼梯结构设计-55-2.9.1梯段板计算-55-2.9.2休息平台板计算-56-2.9.3梯段梁TL1计算-57-2.10现浇楼面板设计-58-2.10.1按弹性理论进行计算-58-2.10.2B区格板的配筋计算-59-2.10.3楼面板设计-60-2.11基础设计-61-2.11.1场地土层条件-63-2.11.2结构形式-63-2.11.3材料选择-63-2.11.4确定基础埋深-63-2.11.5计算边柱-64-2.11.6计算中柱-65-2.12结构图绘制-66-参考文献-69-致谢-70-1工程概况1.1建筑概况本设计为***宾馆框架结构设计,建筑主体6层,顶层凸出电梯房,无地下室,主体结构高25.5m,建筑面积5089.80平方米。
建筑结构类型为框架结构,主要材料为钢筋混凝土,抗震等级为3级,设防烈度为6度,***市的基本风压为0.35KN/m2,地面粗糙为C类,设计使用年限为50年。
1.2建筑技术条件
(1)气象条件①温度:
最热月平均28.8℃、最冷月平均3.8℃;
夏季极端最高39.8℃、冬季极端最低-9.5℃。
②相对湿度:
最热月平均73%。
③主导风向:
全年为西北风,夏季为东南风,基本风压为0.35KN/m2。
④雨雪条件:
冻土深度25cm,,最大风级7~8级,年降水量680mm,基本雪压为0.55kN/m2。
(2)工程地质条件①自然地表1m内为填土,填土下层为3M厚粉质粘土,再下为砾石层。
粉质粘土允许承载力标准值为150KN/m2。
砾石层允许承载力标准值为300--400KN/m2,地形较为平坦,地面粗糙度为C类。
②地下水位:
地表以下2.0m,无侵蚀性。
③地震设计烈度:
经地质勘查部门确定,地震设计烈度6度,设计分组第一组,建筑场地为稳定场地,场地特征周期0.35s。
④场地类别:
Ⅲ类。
1.3荷载资料建筑工程的抗震设防烈度为6度,基本风压为0.35KN/m2,考虑抗风不做抗震计算,根据风荷载考虑水平力作用。
(1)宾馆楼面活载,查《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012),确定楼面活载标准值为2KN/m2;
(2)上人屋面:
活载标准值为2.0KN/m2;
(3)屋面构造:
30厚细石砼保护层,三毡四油防水层,20mm厚1:
3水泥砂浆找平层、80mm厚1:
8水泥炉渣找坡层、现浇钢筋混凝土屋面板、12mm厚纸筋石灰粉平顶;
(4)楼面构造:
陶瓷地砖楼面:
8~10厚地砖铺实拍平,水泥砂浆插缝,20mm厚1:
4干硬性水泥砂浆素水泥浆结合层一遍,钢筋混凝土楼板;
(5)围护墙:
围护墙采用200mm厚非承重砌块(190mm×
190mm×
90mm,重度7.5KN/m2),M5混合砂浆砌筑,双面粉刷(重度3.6KN/m2)。
1.4设计依据
(1)地质资料;
(2)设计题目要求;
(3)现行相关的设计规范。
2结构设计2.1结构平面布置根据该房屋的使用功能及建筑设计的要求,进行了建筑平面、立面及剖面设计,其标准层结构平面布置图见图。
2.1.1主体建筑结构方案的确定
(1)多层建筑中常用的结构体系及各结构体系的特点在多高建筑中常用的结构体系主要有:
框架结构体系,混合结构体系混合结构体系:
以砖墙和框架共同组成的承重结构体系,该体系取材容易、用钢量少、造价较低、施工简便;
但整体性较差,难以满足大空间的使用要求,且房屋层数受到限制。
一般在多层中采用框架结构体系:
以梁柱等线形杆件组成的框架为主要抵抗外荷载的结构,框架结构的特点是建筑平面布置灵活,可以组成较大空间的会议室,车间、营业室、实验室等,当采用装配式结构时,便于构件标准化、定型化,但框架结构刚度小,抗震能力低,采用砌体填充墙时,墙体在地震中容易破坏。
(2)选择结构体系所应考虑的因素选择结构体系一般应考虑:
建筑物的使用性质或工艺要求、材料的供应情况和施工技术条件、工程地质情况、建筑物的受力情况以及结构体系的受力特点、抵抗水平(特别是风荷载作用)的能力、建筑上的美观要求等决定。
(3)本设计如何考虑结构方案本设计为多功能使用要求的宾馆建筑,有较大空间的会议室、层数不高(6层)地基承载能力较好,有抗震要求6度设防,经比较确定采用框架结构体系较为合理,电梯间采用普通砖墙。
2.1.2框架结构布置方案及其特点
(1)按主要承重结构形式,可以分成:
①全框架方案——由横梁和柱组成的多层框架起主要承重作用;
②内框架方案——屋盖和楼面上的荷载在建筑物内通过钢筋混凝土柱于传给基础,在房屋的外围的荷载由横梁通过墙体传给基础,外墙是承重墙。
(2)按主要承重结构布置的方向来分①横向框架方案——主梁沿建筑物的横向布置,板和次梁沿纵向布置,这种方案适用于分间比较固定的房屋;
②纵向框架方案——主梁沿建筑物的纵向布置,全部横向铺板,横向不设梁或者仅设置次梁;
③纵横向混合结构方案——在房屋的纵向及横向皆布置主要承重框架。
(3)按主要承重结构的构造和施工的方法来分①整体式框架——全部构件均现场整体浇制的结构,该框架的整体性、抗震性较好;
②装配式框架——全部构件均工厂或露天预制场预制,现场仅进行吊装工作,或在现场预制后吊装,拼装成框架结构;
③装配整体式框架——框架中部分构件在工厂或现场预制,部分构件现浇的结构;
④升板结构。
(4)按建筑物受力后变形的情况分①刚性方案——建筑物整体刚度大,具有水平位移极小的特点;
②弹性方案——建筑物的整体刚度较刚性方案小,水平位移较大。
本设计采用全框架方案,全部构件均现场整体浇制,底层框架高5.3m(考虑基础),其中第一层高4.5m顶层高3.6m,标准层高3.6m,局部突出屋面的塔楼为电梯井机房,层高为3m。
2.1.3框架楼面结构的形式在框架式多层房屋中,楼面结构的形式,尺寸及其布置,视施工条件及框架的布置方式而选定。
整体式框架采用梁式肋形楼盖或双向板井式楼盖较多,升板结构同前,主要用于无梁楼盖,装配式、装配整体式框架的楼面以采用铺板式楼面为主。
本设计楼盖及屋盖1-5层用双向板肋梁楼盖顶层用单向楼板设计,为整体现浇钢筋混凝土结构,楼梯用现浇楼梯,电梯井砖砌,直至顶层电梯机房,屋面为上人屋面,排水采用内天沟排水。
外墙采用240mm厚加气混凝土砌块,内墙采用240mm加气混凝土砌块。
卫生间厨房采用轻质隔墙,干燥区门为木门,潮湿区域的门为塑门,窗为铝合金窗。
2.2结构截面尺寸的拟定2.2.1梁柱截面积估算楼板按短跨的1/40估算,取100mm,框架梁截面高度按梁跨度的1/8~1/16估算,次梁截面高度按梁跨度的1/12~1/18估算,梁截面宽度按梁截面高度的1/2~1/3确定,由此估算的梁截面尺寸见表2-1,表中还给出了各层梁、柱和板的混凝土强度等级。
其设计强度:
C35(fy=16.7N/mm2,ft=1.57N/mm2),C30(fy=14.3N/mm2,ft=1.43N/mm2)。
表2-1梁截面尺寸(mm)及各层混凝土强度等级层次混凝土强度等级横梁(b×
h)纵梁(b×
h)次梁(b×
h)CD跨、AB跨BC跨2~6C30300×
600300×
600250×
5001C35300×
500柱截面尺寸可根据底层柱高的1/15及轴压比估算,取二者中的大值。
该框架结构的抗震等级为三级,其轴压比限值[μN]=0.9各层的重力荷载代表值近似取13kN/m2,由图2.2.1可知边柱及中柱的负载面积分别为18m2及43.2m2,则第一层柱截面面积为:
角柱:
AC=1.2N/fc[μN]。
=1.2×
8.5×
103×
14×
6/0.9×
16.7=57005mm2;
边柱1:
Ac=1.2N/fc[μN]=1.2×
18×
16.7=120719mm2;
边柱2:
AC=1.2N/fc[μN]=1.2×
20.4×
16.7=136814mm2;
中柱:
43.2×
16.7=289725mm2。
如取正方形截面,则各柱截面尺寸分别为角柱(239mm)、边柱1(348mm)、边柱2(370mm)、柱(539mm)、GAZ-1(300)都大于1/15。
根据上述计算结果并综合考虑其他因素,本设计柱截面尺寸取如下值:
1层:
边柱450mm×
450mm,中柱600mm×
600mm;
2~6层:
边柱400mm×
400mm,中柱550mm×
550mm。
2.2.2结构平面布置图2-1底层柱网布置图图2-2标准层结构布图2-3顶层平面结构布置图图2-4电梯间结构布置图2.2.3基础高度确定基础选用独立基础,基顶至室外地坪0.6m,室内外高差0.3m。
1-6层柱高度即为层高,底层柱高度从基础顶面取至一层板顶,即h1=4.5+0.6+0.3-0.1=5.3m。
2.3荷载计算2.3.1屋面及楼面的永久荷载标准值
(1)屋面:
50厚粒径20-30卵石砂浆保护层18×
0.05=0.08kN/m2聚酯纤维无纺布隔离层0.005kN/m250厚聚塑苯板2×
0.05=0.1kN/m21.5厚氯化聚乙烯橡胶共混防水卷材0.05kN/m21.0JS防水涂料0.005kN/m220厚1:
2.5水泥砂浆找平层20×
0.02=0.4kN/m2100厚钢筋混凝土板25×
0.1=2.5kN/m2U型轻钢龙骨吊顶0.25kN/m2合计3.39kN/m2
(2)一~五层楼面:
人造石材地面22×
0.03=0.66kN/m230厚1:
2.5打底砂浆20×
0.03=0.6kN/m2100厚钢筋混凝土板25×
0.1=2.5kN/m2U型轻钢龙骨吊顶(两层石膏板)0.25kN/m2合计3.39kN/m22.3.2屋面及楼面可变荷载标准值上人屋面均布活荷载标准值2.0kN/m2楼面活荷载标准值2.0kN/m2屋面雪荷载标准值0.55kN/m22.4框架侧移刚度计算2.4.1框架侧移刚度计算以图2-2所示框架为例计算横向框架的侧移刚度。
横梁线刚度Ib计算过程见表2-2,柱线刚度Ic计算过程见表2-3。
图2-5横向框架计算简图表2-2横梁线刚度ib计算表类别层次Ec(104N/mm2)b×
h(mm×
mm)I0(109mm4)l(mm)线刚EcI0/l(1010N·
mm)边横梁13.15300×
6005.450003.4022~63.00300×
6005.43.240中横梁13.15300×
6005.470002.432~63.00300×
6005.42.314表2-3柱线刚度ic计算表层次Ec(104N/mm2)b×
h边柱(mm×
mm)b×
h中柱(mm×
mm)I0边柱(109mm4)I0中柱(109mm4)hc(mm)边柱线刚(1010N·
mm)中柱线刚(1010N·
mm)13.15450×
450600×
6003.41710.80045002.3927.5602~63.00400×
400550×
5502.1337.62636001.7786.3552.4.2框架柱D值计算柱的线刚度按下式计算,式中系数αc的计算过程如下。
根据梁柱线刚度比不同,可将柱分为横向中柱和边柱、边框架中柱和边柱以及纵向中框架中柱和边柱、边框架中柱和边柱等。
现以第二层M-9的侧移刚度计算为例,说明计算过程,其余柱计算过程从略,计算结果分别见表2-10和表2-11。
第3层M-9柱及与其相连的梁的相对线刚度如图2-6所示,图中数据取自表2-2表2-3,梁柱线刚度比为:
图2-6K值计算底层计算如下:
柱侧移刚度为:
图2-7线性刚度框架图表2-4中框架柱侧移刚度D值(N/mm)层次边柱中柱根数∑DikαDilkαDi2边柱中柱3~61.8230.4777848.2670.8740.30417894.0662251484.66521.8680.4837949.7160.8960.30918203.0202252305.47211.6750.5925134.9940.9090.48413279.6642236829.3162.5风荷载内力计算2.5.1横向风荷载作用下框架结构的内力和侧移计算
(1)风荷载标准值就算风荷载标准值按下式计算。
基本风压ω0=0.35kN/m2,由《荷载规范》查得。
体形系数μs=0.8(迎风面)和μs=0.5(背风面)。
C类地区,H/B=23.3/17=1.37wk=βzμsμzw0式中:
wk——风荷载标准值(kN/m2);
βz——高度z处的风振系数由于不超过30米此处取1.0;
μs——风荷载体型系数;
μz——风压高度变化系数;
w0——基本风压(kN/m2)。
仍取图2-8(a)中6轴线横向框架,其负载宽度为7.2m,则沿房屋高度的分布风荷载标准值为:
q(z)=7.2×
0.45βzμsμz=3.24βzμsμz。
(2)风荷载引起内力计算根据各楼层标高处的高度Hi查《荷载规范》得μz值,代入上式可得各楼层标高处的q(z),具体计算过程及结果见表2-5;
q(z)沿房屋高度的分布见图2-8(a)。
图2-8(a)风荷载沿房屋高度图2-9(b)等效节点集中的分布(单位:
kN/m)风荷载(单位:
kN)表2-5沿房屋高度分布风荷载标准值楼层层高(m)Hi(m)Hi/HμsuZβzq(z)(kN/m)Fi(kN)63.60023.3001.0001.3001.4501.0006.10710.89253.60019.7000.8451.3001.4101.0005.93921.38043.60016.1000.6911.3001.3701.0005.77020.79933.60012.5000.5361.3001.3401.0005.64420.29323.6008.9000.3821.3001.3001.0005.47619.73715.3005.3000.2271.3001.2701.0005.34923.737《荷载规范》规定,对于高度大于30m且高宽比大于1.5的房屋结构,应采用风振系数βz来考虑风压脉动的影响。
本结构房屋高度H=22.0m框架结构分析时,应按静力等效的原理将图2-9(a)的分布风荷载转化为节点集中荷载。
现以第5层的集中荷载F5为例,说明计算过程,其余各层计算结果见图2-8(b)。
F5=(5.939+5.770)×
3.6×
1/2+(6.107-5.939)×
1/2×
1/3×
3.6+(5.939-5.770)×
2/3×
3.6=21.380KN(3)风荷载作用下水平位移验算根据图2-9(b)所示的水平荷载,由式Vi=∑Fi计算层间剪力Vi,然后根据表2-9求出的⑨轴线框架的层间侧移刚度,再按式△μi=Vi/∑Di及μi=∑△μi计算各层的相对侧移和绝对侧移。
具体计算过程及结果见表2.5.2。
表2-6风荷载作用下框架层间剪力及侧移计算层次层高(mm)Fi(kN)Vi(kN)∑Di(N/mm)△μi(mm)△μi/hi6层3600.00010.89210.89251484.6650.21217016.2365层3600.00021.38032.27251484.6650.6275743.1464层3600.00020.79953.07151484.6651.0313492.3803层3600.00020.29373.36551484.6651.4252526.3512层3600.00019.73793.1025
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