办公楼框架—剪力墙结构设计毕业论文.docx
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办公楼框架—剪力墙结
构设计毕业论文
目录
摘要............................................................................................................................Ⅰ............
前言..............................................................................................................................1............
1建筑设计.....................................................................................................................5...........
1.1设计说明与方案方择............................................................................................5.........
1.1.1总平面设计.....................................................................................................5..........
1.1.2平面设计.........................................................................................................5..........
1.1.3剖面设计.........................................................................................................5..........
1.1.4立面设计.........................................................................................................6..........
1.1.5建筑构造设计..................................................................................................6.........
2 结构设计基本资料....................................................................................................6..........
3结构选型与布置..........................................................................................................7..........
4结构基本截面尺寸估算及截面几何特征.......................................................................9......
4.1结构基本截面尺寸估算.........................................................................................9........
4.1.1框架柱截面尺寸估算.......................................................................................9........
4.1.2框架梁截面尺寸估算......................................................................................9.......
4.1.3剪力墙截面估算............................................................................................1..0.......
4.1.4板截面估算...................................................................................................1..0........
4.2各截面几何特征的计算.......................................................................................1..0......
4.2.1剪力墙几何特征及刚度计算...........................................................................1..0.....
4.3体系的刚度特征值...............................................................................................1..8.......
3
5荷载计算 18
5.1竖向荷载标准值计算 18
5.1.1板竖向荷载计算 18
5.2横向水平地震作用计算 23
5.2.1重力荷载代表值 23
6水平荷载效用分析 25
6.1水平地震作用折算及水平位移验算 25
6.1.1水平地震作用折算 25
6.1.2水平位移验算 26
6.2水平地震作用下的内力计算 27
6.2.1总剪力墙总框架的内力 27
6.3各层柱、各层剪力墙的内力 28
6.3.1各框架柱的剪力 28
6.3.2各剪力墙的剪力和弯矩 29
6.2.3框架梁、柱的内力计算 30
7竖向荷载作用下结构的内力计算 37
7.1框架内力计算 37
7.1.1计算简图 37
7.1.2分配系数和固端弯矩 37
7.1.3分配和传递 39
7.2剪力墙内力计算 46
8荷载效应组合 50
8.1框架梁、框架柱、剪力墙的控制截面内力值的汇总 50
8.2内力组合 53
9截面设计 55
9.1框架梁承载力计算..............................................................................................5..6.......
9.2框架柱承载力计算..............................................................................................5..9.......
9.2.1剪跨比和轴压比............................................................................................5..9.......
9.2.2正截面承载力计算.........................................................................................6..0......
9.2.3框架柱斜截面承载力计算..............................................................................6..1.....
9.3剪力墙承载力计算..............................................................................................6..2.......
9.4楼板的承载力计算...............................................................................................6..5.......
9.4.1板的荷载计算:
.............................................................................................6..5.......
9.4.2板的弯矩计算:
.............................................................................................6..6.......
9.4.2板的截面设计................................................................................................6..7........
10电算部分..................................................................................................................6..8.........
10.1电算过程说明.....................................................................................................6.8........
10.2SATWE参数设置..............................................................................................6..8.......
参考文献.......................................................................................................................7.8..........
致谢............................................................................................................................7..9..........
前言
框架—剪力墙结构广泛应用于办公楼、高层住宅等建筑中。
由于框架剪力墙结构建筑布局灵活可以自由分割房间,有适当的剪力墙,并有相当大的刚度,使框架剪力墙结构有较高的承载力,较好的延性和整体性。
随着科学技术的日益发展,新材料、新技术的研究开发和推广,混凝土框架剪力墙结构得到新的发展.需要图纸的qq787342589。
选题的目的在于使我能够更加深入地了解钢筋混凝土框架剪力墙结构的理论和知识,将所学的专业知识进行综合运用,熟悉高层建筑结构的结构设计方法。
为以后从事本行业的相关工作奠定了良好的基础,并更加深入的理解框架剪力墙结构的结构特性。
本工程是15层框架—剪力墙结构体系,设计此结构体系力求平面结构布置对称,
剪力墙布置均匀落地。
在设计过程中,框架梁、柱和剪力墙的布置充分考虑了建筑物的使用功能和结构的合理性,同时考虑框架和剪力墙同时承受竖向荷载和侧向力的作用,可以满足抵抗水平和竖向荷载。
针对以上的毕业设计题目及框剪结构的特点,作为土木专业的我,选择了框剪结构目的是将四年所学的知识总结与应用于此框-剪结构设计,设计过程分为建筑部分与结构部分,每一大部分都根据规范来设计,同时灵活地根据实际情况来设计。
为今后学习其他结构的知识打下了牢固的基础,为今后的工作必定有非常大的帮助。
5
1建筑设计
1.1设计说明与方案方择
框剪结构广泛应用于办公楼,高层住宅中。
由于框剪结构有建筑布局灵活可以自由分割空间,并有适当的剪力墙使其具有相当大的刚度,使框架结构有较好的延性和整体性,并有很强的吸收地震力的能力,从而大大减小了结构本身的侧移,因此本次结构设计采用框架剪力墙设计。
1.1.1总平面设计
拟建建筑物位于赤峰市某地区,坐北朝南,主导风向为西南风。
拟建建筑物处主干道,交通方便,与周围环境相协调,建成后的公寓将有完善的配套设施以及一定的绿化面积,满足建筑各项规范。
1.1.2平面设计
设计思路是从建筑功能上出发,从总体布局到局部的原则去把握整个设计。
建筑平面是表示建筑物在水平方向各部分组合关系以及各部分房间的具体设计。
平面组合采用对称式组合,各房间的最大进深均为6.0m。
防烟楼梯、电梯遵照《高层民用建筑设计防火规范》的要求,交通组织及防火设计,本建筑总高度为48m<50m,建筑类别为丙类高层建筑,每层的建筑面积553.6m2,Ⅱ类高层建筑耐火等级为Ⅱ类。
柱网的布置,按照每个房间的布置以及房间的布置确定。
柱网的布置做到整齐划一、对称,以利于构件的统一化。
1.1.3剖面设计
剖面设计目的是确定建筑物竖向各空间的组合关系、空间的形状和尺寸、建筑层数
等。
考虑结构的统一、功能的要求,以及施工的方便,建筑层高均为3.0m,室内外高差
为0.6m,电梯机房的空间高度及其相对高程应根据所选电梯型号的说明书确定,门窗的
高度满足《高规》的要求,门的高度均为2.1m,窗台的高度取0.8m。
1.1.4立面设计
立面设计目的是在紧密结合平面、剖面的内部空间组合、及外部环境。
满足建筑使用要求和技术经济条件下,运用建筑造型和立面构图的规律进行的。
1.1.5建筑构造设计
建筑构造设计是建筑设计的重要组成部分,是建筑平、立、剖设计的继续和深入,也是结构设计和建筑施工的重要依据。
外墙:
高层建筑结构多为框架和剪力墙承重,外墙只起围护的作用。
各种轻质砌块
(蒸压粉煤灰加气混凝土砌块,200mm)——目的:
轻质、保温、隔热。
外侧加砌瓷砖墙面——目的:
为避免墙体受水,影响墙体隔热、保温性能。
内墙:
(除剪力墙外)根据使用要求,楼梯间、电梯间墙应有足够的防火性能;房间之间具有必要的隔声性能;卫生间应有防水防潮性能等。
初选:
蒸压粉煤灰加气混凝土砌块(200mm);轻质内隔墙:
蒸压粉煤灰加气混凝土砌块(200mm)。
高层建筑女儿墙一般为较高(1.2m),为了保证其稳定,需在上端设钢筋混凝土圈
梁且与主体结构有可靠的拉结。
楼梯的设计也要满足《高层民用建筑设计防火规范》的要求,采用
b´h=270mm´160mm。
楼梯的宽度、平台梁的跨度也满足要求。
2结构设计基本资料
(1)、工程名称:
赤峰市水墨小区3#住宅楼楼
(2)、建设地点:
内蒙古赤峰市
(3)、工程概况:
总建筑高度为48m,共15层,每层层高3.0m,室内外高差0.6m。
(4)、主导风向:
西南风,基本风压为W0=0.55KN/m2。
(5)、雨雪条件:
基本雪压0.40KN/m2。
(6)、地震条件:
该工程所在地区抗震设防烈度为7度,场地土为Ⅱ类土,设计地震分组为第一组。
(7)、材料选用:
混凝土:
梁板采用C25,墙柱为C40
钢筋:
纵向受力钢筋采用热轧HRB335,其余采用热轧钢筋HPB235。
7
门、窗:
铝合门窗、木门。
(8)、设计年限:
50年。
3结构选型与布置
经过对该建筑的建筑高度、建筑造型、抗震要求等因素综合考虑后,采用钢筋混凝土框架-剪力墙结构。
结构布置图如下:
9
4结构基本截面尺寸估算及截面几何特征
4.1结构基本截面尺寸估算
4.1.1框架柱截面尺寸估算
(1)、中柱
赤峰地震烈度为7度、框剪结构、结构总高度为48m<60m。
查的抗震等级框架二级,剪力墙三级。
按以上查规范得:
mN=0.95
首层中柱
qk=12~14KN/m2=12KN/m2
c
楼层数为N=15,取a=1.1
f=16.7KN/mm2
g=1.25
按最大负荷面积:
A=(6+3.9)/2*(2.5+2.7)/2=12.87m2
mf
Ac=a×g×qk×A×n
Nc
=1.1´1.25´15´12.87´10=0.167m2
a2
0.95´16.7
=0.409m
则柱估算的面积为:
b×h=400mm×500mm
(2)、首层边柱
按最大负荷面积(2.7+2.5)/2´(6.0/2)=7.8m2
mf
Ac=a×g×qk×A×n
Nc
=1.1´1.25´15´7.8´10=0.101m2
a2
0.95´16.7
=0.318m
取:
b´h=400mm´500mm
4.1.2框架梁截面尺寸估算按经验公式估算:
(5.1)
最大计算跨度:
l0=7.8m
梁截面高度:
h=æ1~
1öl
=æ1~
1ö´6000=429~750mm h=500mm
ç8 14÷0
ç8 14÷
è ø è ø
11
梁宽度:
b=æ1~1öh=æ1~1ö´500=167~250mmb
=200mm
ç3 2÷b ç3 2÷
è ø è ø
取:
b´h=200mm´500mm
按简支梁荷载估算:
按简支梁荷载时:
8
(0.6~0.8)M=0.8´1.25´(6.02´12´2.6)=140.4KN.m
选用HRB335级,混凝土C25 xb=0.550 0 b b a1fcbh2x(1-0.5x)=1.0´9.6´300´(500-30)2´0.55´(1-0.5´0.55) =253.68KN×m>140.4KN×m 满足要求。 因此初选截面为200mm×500mm 4.1.3剪力墙截面估算 纵横剪力墙数量按(1%~1.5%)=AW/楼面建筑面积,得AW=(1%~1.5%)*楼面建筑面积。 由前求得建筑面积为1003.13m2,得AW=10.03~15.5m2。 根据建筑平面布置确定W1、W2、W3、的截面厚度为250mm。 4.1.4板截面估算 考虑到保证结构的整体性以及防水要求,初取楼面为100mm。 4.2各截面几何特征的计算 4.2.1剪力墙几何特征及刚度计算 本结构中剪力墙刚度计算中剪力墙为整体剪力墙 ○3剪力墙截面如右图,剪力墙厚250mm,混凝土强度等级C40 有效翼缘宽度bf=b+6t=0.25m+6×0.25=1.75m bf=b+H/20=0.25+45/20=2.5m 墙肢bf=1.35m 取小值bf=1.35m 墙肢面积Aw=0.4×0.5+3.05×0.25+1.1×0.25=1.2375m2 墙肢型心y0 =2.8´0.25´1.525+0.4´0.5´1.775=1.15m 1.2375 墙肢惯性矩 Iw=1.1´0.253+1.1´0.25´1.152+0.25´3.053+0.25´3.05´0.252+0.4´0.53+0.4´0.5´2.0252=1. 12 12 12 874m4 由5.4,hw/t=14.2 查得u=1.4465 EI 3.25´107´1.874 7 EIep= 1+ w 9uIw w AH2 = 1+9´1.4465´1.874 1.2375´452 =6.031×10 轴号 bf Iw u Aw H EIep EI 图 3,28 1.35 1.874 1.4465 1.2375 45 60310000 120620000 6,15,24 1.415 6.859 1.589 2.10625 45 217906071 653718213 5,8,14,1 7,23,26 1.415 1.074 1.589 1.1694 45 34680062.2 208080373 982418586 表4.1竖向剪力墙等效抗弯刚度计算表 4.2.2总框架的抗推刚度计算 (1)、框架梁线刚度计算 框架梁计算跨度计算: 框架梁按弹性计算,按《高规》确定,取两柱中心线间距离 lc作为计算跨度。 截面惯性矩 边框架梁 中框架梁 l/m b/m h/m I bh 1 3 012bb = I=1.5I i=EI/l bb i=EI/l bb b 0 (m4) (104KN×m) I=2I b 0 (104KN×m) 表4.2横向框架梁线刚表 2.7 0.25 0.4 0.0013 0.0020 2.0741 3.9 0.25 0.4 0.0013 0.0020 1.4359 1.8 0.25 0.4 0.0013 0.0020 3.1111 0.6 0.25 0.3 0.0006 0.0008 3.9375 3.3 0.25 0.4 0.0013 0.0020 1.6970 6 0.2 0.5 0.0021 0.0042 1.9444 3.9 0.2 0.4 0.0011 0.0021 1.5316 3.9 0.25 0.4 0.0013 0.0027 1.9145 1.2 0.25 0.3 0.0006 0.0011 2.6250 6 0.25 0.5 0.0026 0.0052 2.4306 1.8 0.25
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