宾馆框架结构设计概述.docx

沈阳禹城宾馆框架结构设计摘 要本设计为沈阳禹城宾馆框架结构设计，该建筑位于中国辽宁省沈阳市。建筑面积5000，共有6层，高度23.250（室外地坪算起），室内外高度差0.45m。本文从建筑施工到结构对宾馆进行了设计，建筑设计主要包括周围环境特点，内外布置风格 简洁大方。结构设计的计算采取手算的方法，计算出结构荷载，具体包括自重、雪荷载，地震荷载及风荷载等。该结构结合现代管理理念，突出宾馆的实用性和舒适性，采用大门大窗设计，以及合理的交通线流，给入住的人一个舒适、便捷的休息环境。在规划中充分考虑经济、社会和环境的综合优化。以经济、实用、美 观为根本，在规划中合理配置、合理利用，在土地、物力等资源上做到节约化设计：节水、节地、节能；既适应周边的长期可持续发展，又能够为社会节约资源，让建筑更吸引人，更贴近人，符合现代建筑特点。关键词：宾馆；框架结构；荷载；抗震 Frame Structure Design of ShenYang Yucheng HotelAbstract This design is for ShenYang YuCheng Hotel in frame structure. Located in ShenYang, LiaoNing province. This building covers an area of 5000 square meters. And six floors with the height of 23.250 meters,The height difference between inside and outside is 0.45m. This article show a design both in building construction and structure area, and the main purpose including the surrounding environment condition,the characteristic is based on Concise and easy. The computing method on structure design is all Hand-computing. And insist of self load ,snow load,earthquake load,wind load and so on. This structure has A combination of modern management concept,highlight the practical applicability and comfort of the hotel ,with the design of big doors and big windows and reasonable traffic flow provide a comfortable and convenient environment. We take the economic,society and environment in the first place. And try our best to make the economical design in land sourcea and material resources,and make the building more attractive ,more humanity.Keywords:Hotel,Frame structure,Load,anti-earthquake目 录前 言1第1章 建筑设计21.1建筑概况21.2工程概况21.3设计资料2 1.3.1气象条件2 1.3.2抗震烈度21.3.3工程地质条件21.3.4屋面做法31.3.5楼面做法31.3.6 材料41.4建筑要求41.5采光、通风、防火设计41.5.1采光、通风设计41.5.2防火设计41.6建筑细部设计51.7参考资料5第2章 结构设计62.1 框架结构的设计62.1.1工程概况62.1.2 设计资料72.1.3设计依据82.2框架结构设计计算82.2.1梁柱面、梁跨度及柱高的确定82.2.2载荷计算122.2.3载荷分层总汇152.2.4水平地震力作用下框架的侧移验算172.2.5水平地震作用下，横向框架得内力分析252.2.3竖向荷载作用下横梁框架的内力分析312.2.4内力组合55第3章 截面设计673.1承载力抗力调整系数673.2横向框架梁截面设计683.2.1梁的正截面强度683.2.2梁的斜截面强度计算733.3柱截面设计763.3.1轴压比验算773.3.2正截面承载力的计算783.3.3斜截面承载力计算863.4节点设计883.5基础设计883.5.1荷载设计值893.5.2外柱独立基础的计算903.5.3内柱独立基础的计算953.6楼板设计973.6.1楼板类型及设计方法的选择973.6.2荷载设计值983.6.3计算跨度983.6.4弯矩计算1003.6.5截面设计100总 结107致 谢108参考文献109前 言毕业设计是大学本科教育培养目标实现的重要阶段，是毕业前的综合学习阶段,是深化、拓宽、综合教和学的重要过程,是对大学期间所学专业知识的全面总结。 本组毕业设计题目为沈阳禹城宾馆框架结构设计。在毕设前期，我温习了结构力学、钢筋混凝土、建筑结构抗震设计等知识，并借阅了抗震规范、混凝土规范、荷载规范等规范。在毕设中期，我们通过所学的基本理论、专业知识和基本技能进行建筑、结构设计。在毕设后期，主要进行电脑设计计算和绘图，并得到刘娟老师的审批和指正，使我圆满的完成了任务，在此表示衷心的感谢。毕业设计的一个学期里，在指导老师的帮助下，经过资料查阅、设计计算、论文撰写以及外文的翻译，加深了对新规范、规程、手册等相关内容的理解。巩固了专业知识、提高了综合分析、解决问题的能力。在进行内力组合的计算时，进一步了解了Excel。在绘图时熟练掌握了AutoCAD软件，以上所有这些从不同方面达到了毕业设计的目的与要求。框架结构设计的计算工作量很大，由于自己水平有限，难免有不妥和疏忽之处，敬请各位老师批评指正。第1章 建筑设计1.1建筑概况（1）设计题目：沈阳禹城宾馆框架结构设计（2）建筑面积： 5000（3）建筑总高度：23.250（室外地坪算起）（4）建筑层数：六层（5）结构类型：框架结构1.2工程概况 该宾馆为六层钢筋框架结构体系，建筑面积约5000m2，建筑物平面一层为“L形，二六层为“一”字形。走廊宽度2.4m,底层高3.9m,标准层高3.3m，室内外高差0.45m，。其它轴网尺寸等详见平面简图。1.3设计资料1.3.1气象条件本地区基本风压 0.40KN/，基本雪压0.35KN/1.3.2抗震烈度7度第一组，设计基本地震加速度值0.1g 1.3.3工程地质条件建筑地点冰冻深度0.7m；建筑场地类别：类场地土；建筑地层一览表（标准值）表1-1 工程地质表序号岩 土分 类土层深度（M）厚度范围（M）地基承载力fk（KPa）桩端阻力（KPa）桩周摩擦力（KPa）1杂填土0.0-0.50.51102粉土0.5-1.51.0200103粗砂1.5-4.53.0250254砾砂4.5-340240030注：1）地下稳定水位居地坪-6m以下,地下水对一般建筑材料无侵蚀作用；不考虑土的液化.2）表中给定土层深度由自然地坪算起。1.3.4屋面做法：防水层：二毡三油或三毡四油结合层：冷底子油热马蹄脂二道保温层：水泥石保温层（200mm厚）找平层：20mm厚1：3水泥砂浆结构层：120mm厚钢筋砼屋面板板底抹灰：粉底10mm厚1.3.5楼面做法：水磨石地面： 120现浇砼板粉底（或吊顶）15mm厚1.3.6 材料 梁、柱、板统一采用混凝土强度等级为C30，纵筋采用HPB335，箍筋采用HPB235，板筋采用HPB235级钢筋1.4建筑要求建筑等级:耐火等级为级抗震等级为级设计使用年限50年1.5采光、通风、防火设计1.5.1采光、通风设计 在设计中选择合适的门窗位置，从而形成“穿堂风”，取得良好的效果以便于通风。1.5.2防火设计 本工程耐火等级为二级，建筑的内部装修、陈设均应做到难燃化，以减少火灾的发生及降低蔓延速度，公共安全出口设有三个，可以方便人员疏散。因该为宾馆的总高度超过21m属多层建筑，因而根据高层民用建筑设计防火规范（2001版GB50045-95）规定，楼梯间应采用封闭式，防止烟火侵袭。在疏散门处应设有明显的标志。各层均应设有手动、自动报警器及高压灭火水枪。1.6建筑细部设计(1)建筑热工设计应做到因地制宜，保证室内基本的热环境要求，发挥投资的经济效益。(2)建筑体型设计应有利于减少空调与采暖的冷热负荷，做好建筑围护结构的保温和隔热，以利节能。(3)采暖地区的保温隔热标准符合现行的民用建筑节能设计标准的规定。(4)室内应尽量利用天然采光。(5)客房之间的送风和排风管道采取消声处理措施。(7)客房内的布置与装修以清新自然为主，卫生间的地面铺有防滑地板砖，墙面贴瓷砖。1.7参考资料总图制图标准（GB50103-2001）房屋建筑制图统一标准（GBJ50001-2001）建筑结构制图标准（GBJ50105-2001）高层民用建筑设计防火规范（GB50045-95）民用建筑设计通则（JGJ37-87）建筑结构荷载规范（GB50009-2001）混凝土结构设计规范 （GB50010-2002）钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程（JGJ3-91）建筑地基基础设计规范（GB50007-2001）建筑抗震设计规范（GB50011-2001）第2章 结构设计2.1 框架结构的设计2.1.1工程概况 宾馆为六层钢筋框架结构体系，建筑面积约5000m2，建筑物平面一层为“L”形，二六层为“一”字形。底层层高3.9m，其它层为3.3m，室内外高差0.45m。框架平面柱网布置如图21所示 图2-1 框架平面柱网布置2.1.2 设计资料气象条件基本风压0.40N/m2,基本雪压0.35 N/m2抗震设防烈度7度第一组，设计基本地震加速度值为0.1g工程地质条件 地层由杂填土、粉土、粗砂、砾砂组成，地质情况见表2-1，地下稳定水位距地坪6m以下。 表2-1建筑地层一览表 序号岩 土分 类土层深度（M）厚度范围（M）地基承载fk（KPa）桩端阻力qp（KPa）桩周摩擦力qs（KPa）1杂填土0.0-0.50.51102粉 土0.5-1.51.0200103粗 砂1.5-4.53.0250254砾 砂4.5-340240030注：1）地下稳定水位居地坪-6M以下；2）表中给定土层深度由自然地坪算起。材料：砼强度等级为C30，纵筋HRB335 篐筋HPB2352.1.3设计依据1、建筑地基基础设计规范GB5000720012、建筑结构荷载规范GB5000920013、混凝土结构设计规范GB50001020024、建筑抗震设计规范GB50001120015、混凝土设计规范理解与应用北京：中国建筑工业出版社20026、混凝土结构设计规范算例中国建筑工业出版社20037、房屋结构毕业设计指南2.2框架结构设计计算2.2.1梁柱面、梁跨度及柱高的确定初估截面尺寸板 厚： 取=/40=2600/40=65mm 取120mm采用横梁承重框架：主 粱： 高=（）7800=520780 取600mm次 粱： 高=（）7200=400600 取400mm梁宽：b=（） 且=23 为了便于施工，统一取梁的宽度b=250mm框架柱的截面尺寸根据柱的轴压比限值，按下列公式计算（1）柱组合的轴压力设计值注： 考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数按简支状态计算柱的负载面积折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值，可近似取14kN/ m 为验算截面以上的楼层层数（2）注： 为框架柱轴压比限值，本方案为三级框架，则取0.9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（3）计算过程对于边柱：=1.328.08146=3066.3（kN）=3066.336103/0.914.3=238255（mm 2）对于内柱：=1.236.72146=3701.4（kN）=3701.376103/0.914.3=287597（mm 2）因此：取柱bh=550mm550 mm即可满足设计要求 柱：一、二、三、四、五、六层，bh550mm550mm 梁：梁编号见图2-2其中：L1：bh250mm600mm L2：bh250mm300mmL3：bh250mm400mm L4：bh250mm400mmL5：bh250mm400mm L6：bh250mm400mm L7：bh250mm400mm L8：bh250mm400mmL9： bh250mm400mm 图2-2 框架梁编号梁的计算跨度 ：如图2-3所示，框架梁的计算跨度以上柱柱形心线为准，由于建筑轴线与墙重合，故建筑轴线与结构计算跨度不同。 图2-3 梁的计算跨度柱高度：底层高度h3.9m+0.45m4.35m，其中3.9m为底层层高，0.45为室内外高差。其它柱高等于层高即3.3m，由此得框架计 图2-4 横向框架计算简图及柱编号2.2.2载荷计算2.2.2.1屋面均布恒载按屋面做法逐项计算均布载荷，计算时注意：吊顶处布做粉底，无吊顶处做粉底，近似取吊顶粉底为相同重量。二毡三油防水层 0.35 kN/冷底子油两道结合层 0.05 kN/ 200 mm厚水泥石保温层 0.26.5=1.3 kN/20 mm厚1：3水泥砂浆找平层 0.0220=0.4 kN/120 mm钢筋砼屋面板结构层 0.12025=3 kN/粉底或吊顶 0.5 kN/共 计 5.6kN/屋面恒载标准值为：（44.8+0.275）（18+0.275）5.6=4613KN2.2.2.2楼面均布恒载按楼面做法逐项计算水磨石地面 0.65KN/120mm厚钢筋混凝土整浇层 0.1225=3 KN/粉底或吊顶 0.5 KN/共计 4.15 KN/ 楼面恒载标准值为：一 层：KN二六层：（44.8+0.275）（18+0.275）4.15=3419KN2.2.2.3屋面均布活载计算重力载荷代表值时，仅考虑屋面雪载荷0.35 KN/由于屋面雪荷载0.35 KN/ 2.0 KN/则屋面均布活荷载取2.0 KN/则屋面荷载标准值为 2.0(45+0.45)(18+0.45)0.9 =1510 kN2.2.2.4楼面均布活荷载楼面均布活荷载对宾馆的一般房间为1.5kN/m2，会议室、走廊、楼梯、门厅等处为2.0KN/m2。为方便计算，此处偏安全地统一取均布载荷为2.0KN/m2。楼面均布活荷载标准值为：2.0（44.8+0.275）（18+0.275）=1648kN2.2.2.5梁柱自重（包括梁侧、梁底、柱的抹灰重量）如表22所示梁侧、梁底抹灰、柱周抹灰，近似按加大梁宽及柱宽考虑。例: 梁的净长为。则每根的重量为：其它梁柱自重见表2-2表2-2 梁柱自重 编号截面长度m根数每根重量kN0.250.66.93664=22030.00.250.32.296=544.790.250.43.275461=259.50.250.45.85461=2514.63025.0.46.651261=7319.290.250.43.0586=488.850250.47.55962=5616.680.250.45.7516=614.380.250.45.4546=2415.810.550.554.354037.860.550.553.3365=18028.722.2.2.6墙体自重墙体均为200厚填充墙，两面抹灰，近似按加厚墙体考虑抹灰重量。单位面积墙体重量为： 0.245.5=1.32kN/墙体自重计算见表23表23墙体自重 墙体每片面积（）片数重量kN底层纵墙3.2753.55.453.56.653.53.053.53610855183372137底层横墙6.93.32.23.613247425标准层纵墙3.2752.95.452.96.652.93.052.97812710620237062标准层横墙6.93.32.23.6242874252.2.3载荷分层总汇顶层重力载荷代表值包括：层面载荷，50屋面雪荷载，纵横梁自重，半层柱自重，半层墙的自重。其它层重力载荷代表值包括：楼面恒载50楼面均布活载荷，纵、横梁自重，楼面上、下各半层的柱及纵墙的自重。将前述分项载荷相加，得集中于各层楼面得重力载荷代表值如下：第六层：第五层：第四层： 第三层：第二层： 第一层：建筑物总重力荷载代表值 为：质点重力载荷值见图2-5图2-5 质点重力荷载值2.2.4水平地震力作用下框架的侧移验算2.2.4.1横梁线刚度混凝土C30，Ec=3107 kN/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，对现浇楼面的便框架梁取I=1.5I0（I0为梁的截面惯性矩），对中框架梁取I=2.0I0，若为装配楼板，带现浇层的楼面，则对边框架梁取I=1.2I0，对中框梁取I=1.5I0。横梁的线刚度计算结果列于表2-4：表2-4横梁线刚度 梁号截面跨度惯性矩 边框架梁中框架梁 0.250.66.94.510-36.710-32.9109103.91100.250.32.25.610-48.410-41.1101.12101.53100.250.43.2751.310-31.9510-31.79102.6102.3100.250.45.451.310-31.9510-31.07102.6101.43100.250.46.651.310-31.910-30.8102.610-31.17100.250.43.051.310-31.910-31.9102.610-32.56100.250.47.551.310-32.610-31.03100.250.46.951.310-32.610-31.12100.250.45.451.310-32.610-31.43102.2.4.2横向框架柱的侧移刚度D值柱线刚度列于表2-5，横向框架柱侧移刚度D值计算见表2-6 表2-5柱线刚度 柱号截面柱高度惯性矩 线刚度0.550.554.357.6310-35.261040.550.553.37.6310-36.94104表2-6横向框架柱侧移刚度D值计算 柱 层 类型 项 目根数底层边框架柱0.560.41136764边框架中柱0.781.110.460.41153441367641续表2-6中框架边柱0.740.451501114中框架中柱1.491.030.570.51901416678143656140 二三四五层边框架边柱0.420.17130014边框架中柱0.590.23175894中框架边柱0.560.221682414中框架中柱0.780.2821413146576782.2.4.3横向框架自振周期按顶点位移法计算框架的自振周期。顶点位移法时求结构基频得一种近似方法，将结构按质量分布情况简化成无限质点的悬臂直杆。导出以直杆顶点位移表示的基频公式，这样，只要求出结构的顶点水平位移，就可按下式求得结构的基本周期 。式中：基本周期调整系数，考虑填充墙使框架自振周期减小的影响，取0.8框架的定点位移。在未求出框架的周期前，无法求出框架的地震力及位移。是将框架的重力荷载视为水平作用力，求得假想框架的定点位移，然后由求出，再用求得框架结构的底部剪力，进而求出框架各层剪力和结构真正的位移。横向框架顶点位移计算见表2-7：表27横向框架顶点位移 层次层间相对位移 6751975196576780.0110.25958341158606576780.0240.24848341242016576780.0370.22438341325426576780.0490.18728341408836576780.0620.13819066499496561400.0760.0762.2.4.4横向地震作用计算在类场地，7度设防烈度，结构的特征周期和地震影响系数为：=0.35（s）=0.08 由于，应考虑顶点附加地震作用。由于固按计算按底部剪力法求得的基底剪力，若按：分配给各层质点，则水平地震作用呈倒三角形分布。对一般层，这种分布基本符合实际，但对结构上部，水平作用小于按时程分析法和振型分析法求得的结果，特别对周期较长的结果相差更大，地震的宏观震害也表明，结果上部往往震害严重，因此引入，即顶部附加地震作用系数考虑顶部地震力的加大。 考虑了结构周期和场地的影响，且使修正后的剪力分布与实际更加吻合。因此引入n = =0.080.69+0.07=0.125 结构横向总水平地震作用标准值：=注：为多质点体系结构等效总重力荷载按规定应取总重力荷载代表值得85% 顶点附加水平地震作用： 各层横向地震剪力计算见表2-8，其中：表28横向地震作用及楼层地震剪力 层次63.320.8575191567710.254409.83409.8353.317.5583411463850.237382.4792.2343.314.2583411188590.193311.411103.6433.310.958341913340.148238.81342.4423.37.658341638090.104167.81510.2414.354.359066394370.064103.261613.5注：表中第六层中加入了横向框架各层水平地震作用和地震剪力见图2-6图2-6横向框架各层水平地震作用和地震剪力（a）水平地震作用 （b）地震剪力2.2.4.5横向框架抗震变动验算多遇地震作用下，层间弹性位移验算见表29，层间弹性相对转角均满足要求 表2-9横向变形验算 层次层间剪力层间刚度层间位移层高层间相对弹性转角续表2-96409.836576780.000623.31/53235792.236576780.00123.31/275041103.646576780.001683.31/196431342.446576780.002043.31/161821510.246576780.00233.31/143511613.56561400.002464.351/17682.2.5 水平地震作用下，横向框架得内力分析以轴线框架为例进行计算，边框架和纵向框架的计算方法、步骤与轴线框架完全相同。故不再在赘述。框架柱剪力及弯矩计算，采用D值法，其结果见表210表2-10框架柱剪力及弯矩计算表 层 次654321层 高3.33.33.33.33.34.35层间剪力409.83792.231103.641342.441510.501613.50层间刚度657678657678657678657678657678656140A轴柱（Q）168241682416824682416824150111020283439370.560.560.560.560.560.740.250.350.400.450.500.6824.7542.955.4461.7164.3551.508.2523.136.9650.4964.35109.45 续表2-10B轴柱（P）2141321413214132141321413190141326364449530.780.780.780.780.781.490.300.400.430.450.500.6730.0351.4867.7279.8680.8576.0812.8734.3251.0865.3480.8568.4注：； 框架梁端弯矩、剪力及柱轴力见表211表2-11地震作用下框架深端弯矩及柱轴力 层次654321AB跨7.6257.6257.6257.6257.6257.62524.7551.1578.5498.67114.84115.8521.6246.3473.4894.29105.27113.006.0812.7919.9425.3128.8730.01BC跨2.752.752.752.752.752.758.4118.0128.5636.6540.9243.93 续表2-118.4118.0128.5636.6540.9243.936.1213.120.7726.6529.7631.95柱轴力6.088.878.8164.1292.991230.040.351.182.523.415.35中柱两侧梁端弯矩按深线刚度分配，地震力作用下框架弯矩见图2-7，剪力及柱轴力见图2-8图2-7 地震作用下框架弯矩图（kNm）图2-8地震力作用下框架梁端剪力及柱轴力（kN）2.2.3 竖向荷载作用下横梁框架的内力分析2.2.3.1确定结构计算简图.三个假设：平面结构假定：认为每一方向的水平力只由该方向的抗侧力结构承担，垂直于该方向的抗侧力结构不受力；楼板在自身平面内在水平荷载作用下，框架之间不产生相对位移；不考虑水平荷载作用下的扭转作用。.计算简图根据结构平面布置图,选定第(8)轴线作为计算单元. 如图2-9所示图2-9结构计算单元2.2.3.2 荷载计算2.2.3.2.1永久荷载屋面及楼面均布恒载、屋面均布恒载 按屋面做法逐项计算均布载荷，计算时注意：吊顶处布做粉底，无吊顶处做粉底，近似取吊顶粉底为相同重量。二毡三油防水层 0.35 kN/冷底子油两道结合层 0.05 kN/ 200 mm厚水泥石保温层 0.26.5=1.3 kN/20 mm厚1：3水泥砂浆找平层 0.0220=0.4 kN/120 mm钢筋砼屋面板结构层 0.12025=3 kN/粉底或吊顶 0.5 kN/共 计 5.6kN/、 楼面均布恒载按楼面做法逐项计算水磨石地面 0.65KN/120mm厚钢筋混凝土整浇层 0.1225=3 KN/粉底或吊顶 0.5 KN/共计 4.15 KN/ 梁自重：主要框架梁：0.6530.25325=4.06kN/m 次要框架梁：0.230.25325=1.25kN/m 墙自重及两面抹灰： 女儿墙： 0.231.538=2.4KN/m 两面抹灰： 0.8kN/m2 6层： 0.23（3.3-0.65）38=4.38kN/m 底 层： 0.23（3.9-0.65）38=5.2kN/m 作用在框架梁上的恒载 楼面荷载分配按单向板进行荷载分配 15层：/m /m顶 层：/m /m2.2.3.2.2 恒荷载作用在框架柱上的集中荷载次梁自重： 16.68梁自重： 19.29梁自重： 8.8