高层建筑结构设计课程设计
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目录
一、课程设计性质及目的
多层框架结构课程设计是土木工程专业重要的实践性教学环节,学生运用所学的框架结构设计的专业知识进行课程设计实践,巩固和进一步掌握多层框架结构设计的知识,并为今后毕业设计做必要准备。通过课程设计使学生掌握结构设计从收集资料、方案比较、设计理论、设计计算、绘图的全过程,培养学生的工程结构设计能力。
2.建筑设计说明
2.1设计简介
建筑设计是在总体规划的前提下,根据任务书的要求综合考虑基地环境,使用功能,结构施工,材料设备,建筑经济及建筑艺术等问题。着重解决建筑物内部各种使用功能和使用空间的合理安排,建筑与周围环境,与各种外部条件的协调配合,内部和外表的艺术效果。各个细部的构造方式等。创造出既符合科学性又具有艺术的生产和生活环境。
建筑设计在整个工程设计中起着主导和先行的作用,除考虑上述各种要求以外,还应考虑建筑与结构,建筑与各种设备等相关技术的综合协调,以及如何以更少的材料,劳动力,投资和时间来实现各种要求,使建筑物做到适用,经济,坚固,美观,这要求建筑师认真学习和贯彻建筑方针政策,正确学习掌握建筑标
准,同时要具有广泛的科学技术知识。
2.2建筑设计方案
2.2.1建筑平面设计图
2.2.2建筑设计做法
上人屋面做法:考虑屋顶上人的需要,采用女儿墙边天沟内排水沟,双坡排水;屋面做法由下至上依次为钢筋混凝土屋面板(100mm),聚苯乙烯泡沫塑料保温板(50mm),1:8水泥陶粒找坡层(平均厚80mm),1:3水泥砂浆找平层(20mm),SBS改性沥青防水卷材,细石混凝土(30mm)。
女儿墙构造柱:女儿墙应设置构造柱,构造柱间距不宜大于4m,构造柱应伸至女儿墙顶并与现浇钢筋混凝土压顶整浇在一起。
墙体做法:外墙体均采用蒸压粉煤灰加气混凝土砌块,外墙厚240mm,白色乳胶粉刷外墙面,水泥粉刷内墙面;内墙为蒸压粉煤灰加气混凝土砌块,厚240mm,双面水泥粉刷。
楼面做法:25mm硬木地板,地板格栅,20mm厚水泥砂浆找平层,100mm 厚现浇钢筋混凝土板,10mm厚水泥石膏砂浆打底。
楼梯做法:楼梯采用混凝土板式楼梯。
散水做法:散水的坡度为4%,40厚C20细石混凝土,撒1:2水泥黄砂压实抹光,120厚碎石或碎砖灌M2.5混合砂浆,每隔10m设伸缩缝一道,墙身与散水设10宽,沥青砂浆嵌缝,散水面宽600。
2.2.3材料选用
混凝土:主体框架结构采用C30混凝土
钢筋:纵向受力钢筋采用热轧钢筋HRB400,其余采用热轧钢筋HPB300;
墙体:内外墙采用普通砖,其尺寸240mm×115mm×53mm,查《荷载规范》得γ=18 kN/m3;窗:钢塑门窗,γ=0.45 kN/m3;门:木门,γ=0.2kN/m3;
活荷载:上人屋面均布活荷载标准值1.1kN/2
m,楼面活荷载标准值2kN/㎡。
3.结构布置
3.1结构选型
结构体系选型:采用钢筋混凝土现浇框架结构体系。
屋面结构:采用现浇钢筋混凝土上人防水屋面。
楼面结构:全部采用现浇钢筋混凝土楼盖。
楼梯结构:采用现浇钢筋混凝土板式楼梯。
图3.1结构布置图
3.2构件拟定尺寸
3.2.1板截面尺寸拟定
根据《钢筋混凝土结构设计规范》,板按塑性理论计算,本设计板厚取h=100mm 。
3.2.2梁截面尺寸拟定
梁截面高度按跨度的1/8~1/12进行估算,梁截面宽度取梁高的1/2~1/4。本方案中所计算的一榀框架框架主梁跨度分别为7200和8100。
所以主梁截面高度:1h =(1/8~1/12)×7200=900~600mm
2h =(1/8~1/12)×8100=675~1012mm
取1h =800mm ,1b =250mm ;
次梁截面均取250mm ×400mm 。
3.2.3柱截面尺寸拟定
柱截面尺寸可根据式c
N f ][N A c μ≥估算。该框架结构的抗震等级为二级,其轴压比限值8.0][N =μ;各层的重力荷载代表值近似取14-2m KN ⋅,由图可知边柱及中柱的负载面积分别为8.1x7.2/2=28和(8.1x7.2+3x8.1)/2=41.31,取1.25=β,n=3,由公式可得第一层柱截面面积为
中柱
321.2541.31141031900000.814.3
A C mm ⨯⨯⨯⨯==⨯ 边柱 321.2528141031290000.814.3
A C mm ⨯⨯⨯⨯==⨯ 根据上述计算结果并综合考虑其它因素,架柱截面尺寸取值均为500500mm ⨯。
4.框架计算简图及线刚度计算
4.1确定框架计算简图(图4.1)
框架计算单元如图4.1所示,取一榀框架计算。假定框架柱嵌固于基础顶面,框架梁与柱刚接。由于各层柱的截面尺寸不变,故梁跨等于柱截面形心轴线之间的距离,底层柱高为4.20m,其余各层柱高从楼面算至上一层楼面(即层高),故均为3.30m。
图4.1 计算简图及梁柱线刚度
4.2框架梁柱线刚度计算
对于中框架梁取I=2
I,而且两边对称!计算取一半计算,所以
AB跨梁:
3
-4
AB
0.25m(0.6m)1
I27.1410E KN m
12 6.3m
c c
E
⨯
=⨯⨯⨯=⨯⋅
BC跨梁:
3
4
BC
0.25m0.4m1
I2 2.610KN m
123
C
E
⨯
=⨯⨯⨯=⨯⋅
()
底层柱:
3
724
0.5m0.5m1
I 3.010KN/m 3.7210KN m
12 4.2
⨯
=⨯⨯⨯=⨯⋅底柱
()