西南交通大学房屋建筑工程课程设计

房屋结构课程设计1第一章概述第一节设计参考1中华人民共和国国家标准《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）2中华人民共和国国家标准《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）3中华人民共和国国家标准《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）4《高层建筑结构设计原理》（第二版），西南交通大学出版社。第二节房屋结构概况某七层办公楼为钢筋混凝土全现浇框架结构，其平面柱网布置如图1-1，②—⑦轴线对应的框架立面如图1-2。图1-1柱网布置图房屋结构课程设计2图1-2框架立面图第三节设计参数1结构层高如图1-2所示，H1=5.7m,H2=3.3m，H3=3.3m。2荷载楼面恒载：24.5/kNm，屋面恒载：25.0/kNm，楼面活载：22.0/kNm走廊活载：2/5.2mkN，屋面活载：20.7/kNm二三层横墙荷载：13.5/kNm四至七层横墙荷载：15.5/kNm二至七层外纵墙荷载：18.0/kNm屋面以上外纵墙荷载：16.5/kNm二至七层内纵墙荷载：13.0/kNm注：1）楼面层恒载中已计入楼屋面面层，结构层即楼屋面板及顶棚抹灰或吊顶重，但未计入梁自重。房屋结构课程设计32）内外纵墙荷载已计及门、窗及相关装饰、粉刷、贴面，且忽略结构层高差别的影响。3）屋面以上外纵墙荷载为屋面女儿墙荷载。4）一层墙对框架结构内力无影响，未列入。查《建筑结构荷载规范》表A.1钢筋混凝土自重取3m/kN25。3钢筋种类梁、柱纵筋：（C）HRB400，2/400mmNfyk，2/360'mmNffyy其他钢筋：(A)HPB300，2300/ykfNmm，2'270/yyffNmm4混凝土强度等级混凝土强度等级为C30，2/1.20mmNfck，2/01.2mmNftk，2/3.14mmNfc，2/43.1mmNft。混凝土弹性模量2/30000mmNEc。5抗震设防烈度本设计抗震设防烈度设定为7度（0.1g）。6设计地震分组本设计设计地震分组为第一组。7建筑场地类别本设计选定场地类别为：Ⅰ类。8其他由于本设计是抗震设防烈度为7度，高度为25.5m24m的框架结构,查《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）表6.1.2可知，本设计的抗震等级为二级。本设计将⑤轴横向框架作为典型框架。第二章截面设计第一节构件截面尺寸1板厚由柱网布置图可知，本设计中的板为双向板，查《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）表9.1.2，现浇钢筋混凝土双向板的最小板厚为80mm。考虑到本设计的荷载，以及模数要求，板厚取为100mm。房屋结构课程设计42梁截面设计框架梁截面高度h可按计算跨度的11~1018选取，且不小于400mm，也不宜大于41净跨。框架梁的宽度b一般为梁截面高度h的31~21，且不应小于200mm。考虑到实际承受的荷载大小、跨度、抗震设防烈度、混凝土强度等级等因素，本设计选取梁的截面为：纵梁：mmmm500250横梁边跨梁：mmmm500250横梁中跨梁：mmmm4002003柱截面设计框架柱的截面尺寸一般由最小构造、模数、剪跨比、轴压比要求决定。在本设计中剪跨比不起控制作用，可不考虑。查《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）6.3.5可知，柱截面的宽度和高度不宜小于400mm。截面长边与短边的边长比不宜大于3。查《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）6.3.6可知，柱轴压比限值为0.65。根据轴压比按下式估算截面尺寸：cNcfNA式中cA——柱所需截面面积；N——柱组合的轴压力设计值；AGnN式中——考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数，取1.3；A——按简支状态计算的柱的负载面积，本设计中为23.86300+3600218.81mmmm（）；G——折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值，可近似取2/16~12mkN，本设计取2m/kN12n——验算截面以上楼层层数；cf——混凝土轴心抗压强度设计值；N——框架柱轴压比限值。本设计中起控制作用的是底层的中柱房屋结构课程设计5kN052.205471281.183.1AGnN截面尺寸：2cNcmm61.2209843.1465.01000052.2054fNA选取柱截面尺寸为22550550302500220984.61mmmmmmmm。第二节刚度计算1梁的刚度计算计算梁的截面惯性矩时，对于两侧有板的中间框架，横梁截面惯性矩可取梁矩形截面（包括板厚在内）惯性矩I的2倍，对于仅有一侧有板的横梁，则取I5.1。梁的计算过程见表2.1。表2.1梁的刚度部位断面hb)(mm跨度L)(m截面惯性矩0I)10(43m边框架梁中框架梁05.1IIb)10(43mLIEibcb)10(3mkN02IIb)10(43mLIEibcb)10(3mkN边跨梁0.25×0.56.32.603.919.55.226中跨梁0.2×0.43.61.071.6114.092.1418.732柱的刚度计算按D值法计算柱的刚度的计算过程见表2.2。Ic=0.55×0.553÷12=0.00763m4表2.2柱的线刚度层数层高（m）Ec)/(2mmNc=/cciEIh)10(3mkN15.73150042.1662至63.33150072.83273.33150072.832房屋结构课程设计6第三章重力荷载作用下的内力计算第一节重力荷载计算1荷载参数计算图3-1用分层法计算各层荷载，荷载传递简图如图3-1所示，按单向板计算（实为双向板），结果：表3-1计算说明：（1）楼板荷载按单向板（老师要求）传递，左右各取板重的一半加到⑤号横梁上房屋结构课程设计7（2）梁上均布荷载边跨=楼面传递荷载+横梁荷载+横墙荷载中跨=楼面传递荷载+横梁荷载（3）柱节点处集中荷载柱节点上集中荷载=柱子自重（节点上下柱各取一半长之和）+外（内）纵墙+纵梁（4）竖向活载计算边跨均布活载=楼屋面均布荷载按单向板传递到梁上中跨均布荷载=走廊面均布荷载按单向板传递到梁上（屋面无走廊）（5）重力荷载代表值=恒载+0.5×活载屋面重力荷载代表值=恒载+0×活载2框架上的恒载简图框架上的恒载由上述所算出的各参数组合而成，分为二层、三层、四至七层、屋面四种情况，分别如图3-2、3-3、3-4、3-5所示。整个框架的受力简图如图3-6所示。图3-2二层框架恒载受力简图房屋结构课程设计8图3-3三层框架恒载受力简图图3-4四至七层框架恒载受力简图图3-5屋面层框架恒载受力简图房屋结构课程设计9图3-6整个框架的恒载受力简图3框架上的活载简图框架上的活载只有均布荷载，分为楼面、屋面两种情况，分别如图3-7、3-8所示。整个框架的受力简图如图3-9所示。图3-7楼面的活载受力简图房屋结构课程设计10图3-8屋面的活载受力简图图3-9整个框架的活载受力简图4框架上的重力荷载代表值简图框架上的重力荷载=100%的恒荷载+50%的活荷载（屋面0%活载）。叠加框架上的恒载及活载的一半得整个框架的重力荷载，如图3-10所示。房屋结构课程设计11图3-10整个框架的重力荷载代表值受力简图第二节竖向荷载作用下框架梁内力计算受力分析运用sap2000分析得到，首先输入框架模型，定义截面，边框架梁绕3轴惯性矩调整系数为1.5，中框架梁绕3轴系数为2，柱子绕3轴系数为1,定义荷载工况，指定荷载：恒载、活载、重力荷载代表值，分别选择平面运行得出分析结果数据，选择数据如下：1恒载作用下框架梁弯矩（及调幅）与剪力（表和图）说明：恒载作用下，弯矩需要调幅（活载不用），端弯矩调幅系数可取0.8，跨中弯矩调幅系数取1.2。结构对称，数据只取左边一半，用于计算配筋。房屋结构课程设计12表3-2恒载作用下框架梁内力及弯矩调幅图3-11恒载作用框架梁弯矩图（kNm）房屋结构课程设计13图3-12恒载作用下框架梁剪力图（kN）2活载作用下框架梁弯矩与剪力（表和图）房屋结构课程设计14表3-3活载作用下框架梁内力图3-13活载作用框架梁弯矩图（kNm）房屋结构课程设计15图3-14活载作用框架梁剪力图（kN）3重力荷载代表值作用下梁弯矩与剪力（表和图）房屋结构课程设计16表3-4重力荷载代表值梁内力图3-15重力荷载代表值作用框架梁弯矩图（kNm）房屋结构课程设计17图3-16重力荷载代表值作用框架剪力图（kN）房屋结构课程设计18第四章水平地震荷载作用下的梁内力计算第一节水平地震作用标准值计算1楼层重力荷载代表值各楼层的重力荷载代表值采用：恒载+0.5×活载，屋面为：恒载+0×活载。换算为等效串联质点系，如左图4-1，具体计算资料见表4-1。表4-1重力荷载代表值计算1977.9941.6966.84577.18756363.8875niiGkN2自振周期计算基本自振周期采用模型计算法（MODEL），输入恒活载（已用于定义质量源）运用×平面分析×运行，得到周期T1=1.289s，精算周期折减（系数0.6-0.7）房屋结构课程设计19后得结构自振周期T1=0.773s-0.902s，取周期为0.773s。将各层楼面处重力荷载代表值Gi作为水平荷载加载结构上（LAFOR_1工况）得到顶点最大位移为ΔT=0.5072m。估算得到周期为：1.71.70.650.50720.787TTTus估算周期接近sap2000精算周期。所以周期取T=0.773s。3地震影响系数根据《建筑抗震设计规范》中地震影响系数的曲线，设防烈度为7度，设计地震分组为第一组，I类场地时：12.0max，sTg25.0。由于ggTTT5，地震影响系数按下式计算：max21TTg式中——曲线下降段的衰减指数，取0.9；2——阻尼比调整系数，取1；T——结构自振周期；gT——特征周期；max——地震影响系数最大值。0.910.2510.120.04340.773经计算，地震反应谱如图4-2所示：图4-2地震反应谱由于gTT4.11,需计算附加顶部集中力：房屋结构课程设计200.080.070.1318nT4结构水平地震作用标准值结构总水平地震作用效应标准值为:110.850.04340.856363.888234.76EkeqiFGGkN附加顶部集中力为：0.1318234.7630.94nnEkFFkN各层水平地震作用标准值：)1(1nEknjjjiiiFHGHGF5.7977.99941.6(12.315.618.922.2)966.825.5577.187595475.9iiGH(1)(10.1318)234.76203.82nEkFkN屋面：7577.187525.5203.8230.9462.3695475.9FkN楼面：6966.822.2203.8245.8295475.9FkN5966.818.9203.8239.095475.9FkN4966.815.6203.8232.2095475.9FkN3966.812.3203.8225.3995475.9FkN2941.69203.8218.0995475.9FkN1977.95.7203.8211.9095475.9FkN第二节用sap2000计算水平地震作用下的内力及位移1水平地震作用下框架梁弯矩及剪力房屋结构课程设计21表4-2水平地震荷载作用（左震）梁内力图4-3水平地震作用（左震）框架梁弯矩图（kNm）房屋结构课程设计22图4-4水平地震荷载作用（左震）框架梁剪力图（kN）表4-3水平地震作用（右震）梁内力房屋结构课程设计23图4-5水平地震作用（右震）框架梁弯矩图（kNm）房屋结构课程设计24图4-6水平地震荷载作用（右震）框架梁剪力图（kN）第五章荷载作用下柱的