土木工程毕业设计（论文）-唐山市蓝天宾馆建筑结构设计.doc

唐 山 学 院毕 业 设 计设计题目：唐山市蓝天宾馆建筑结构设计 系 别： 土木工程系 班 级： 09土木工程（3）班 姓 名： 指 导 教 师： 2013年6月12 日唐山市蓝天宾馆建筑结构设计摘 要本工程为唐山市蓝天宾馆建筑结构。该宾馆总建筑面积5114.8m2，主体五层，建筑物总高度为20.1m。该建筑抗震等级为二级现浇钢筋混凝土框架结构。本设计分为建筑设计与结构设计两部分。建筑设计根据设计任务书要求，综合考虑自然条件、使用功能及建筑造型等因素，进行空间和平面布置，从而满足使用、安全、经济等要求。结构设计包括结构布置、构件截面初选、结构内力计算、内力组合、抗震设计调整、截面配筋计算、绘制施工图几个方面。计算中需要综合考虑水平荷载作用（风载、地震作用）和竖向荷载作用（恒载、活载、重力荷载代表值）下内力组合，找出最不利组合进行截面配筋计算。此外楼梯采用实际作用的荷载进行配筋计算，基础用非抗震内力组合进行配筋设计。梁、柱的计算结果作为绘制施工图中一榀框架配筋图的依据。全套图纸加扣3012250582 关键词：宾馆建筑 钢筋混凝土框架结构 荷载统计 内力计算 配筋计算 The Architectural and Structural Design of The Blue Sky Hotel of Tangshan CityThis project is the blue sky hotel of Tangshan City. The office with the total area of 5114.8, is composed of five layers, building a total height of 20.1m. The building is cast-in-place reinforced concrete frame structure with aseismatic grade two.The design is divided into two parts of architecture and structure. According to the design task book requirements, considering the natural conditions, the use of function and architectural modeling and other factors, and space layout, architectural design met the use, safety, economic requirements. Structural design includes structural layout, section, primary structure internal force calculation, internal force combination, seismic design adjustment, cross section reinforcement calculation, drawing construction drawing. The reinforced concrete frame structure was calculated considering horizontal action (wind load, earthquake) and vertical action (dead load, live load, gravity load charecter value) under the combination of internal force, to find the most unfavorable combination of cross section reinforcement calculation. In addition. Stair using actual loading reinforcement was calculated. Based on non seismic internal force combination reinforcement foundation was design. Beam and column calculation results is the basement of construction drawing of a frame reinforcement.Keywords:Hotle building; reinforced concrete frame structure; load statistics; Internal force calculation; reinforcement calculation 目 录1 引言12 工程概况22.1工程名称22.2建设地点22.3设计资料22.4气象条件22.5地震烈度22.6工程地质条件23 设计依据44 结构布置54.1结构布置54.2框架结构承重方案的选择55 截面初估65.1框架梁截面尺寸65.2框架柱截面尺寸65.3板截面尺寸76 框架梁、柱线刚度的计算86.1梁的计算跨度86.2柱的高度86.3框架梁线刚度计算96.4框架柱线刚度计算97 荷载标准值计算107.1恒载标准值计算107.2活荷载标准值计算138 水平地震作用计算148.1重力荷载代表值的计算148.2框架柱抗侧刚度D和结构基本自振周期计算178.3 D值汇总188.4结构基本自振周期计算188.5水平地震作用及楼层地震剪力计算198.6多遇水平地震作用下的位移及最低水平地震剪力验算218.7框架地震内力计算219 风荷载作用下横向框架的内力分析269.1风荷载作用下的内力计算269.2框架侧移验算269.3水平风荷载作用下框架279.4横向水平风荷载作用下框架柱剪力和柱端弯矩的计算：2810 内力计算及内力组合3410.1竖向荷载作用下横向框架的内力分析3410.2恒荷载作用下各层框架梁柱的荷载计算3410.3活荷载作用下各层框架梁柱的荷载计算3710.4弯矩二次分配3910.5弯矩调幅4710.6弯矩及剪力换算至柱边4710.7内力组合4811 配筋计算4911.1框架梁截面设计4911.2框架柱截面设计5311.3节点计算5811.4楼板计算6011.5楼梯设计6011.6基础设计7012 结论8013 谢辞 81 参考文献82附录83唐 山 学 院 毕 业 设 计1 引言本设计按照设计任务书进行建筑结构设计。题目为“唐山市蓝天宾馆建筑结构设计”。在设计过程中参照了部分与本专业相关的建筑结构设计资料。本设计分为建筑设计与结构设计两部分。早期的中国便有客栈旅馆。改革开放后，随着中国经济实力的增强，功能设施齐全的宾馆建筑迅速崛起，宾馆的形式也由单一形式的小建筑向着多元化、生态化、智能化的高层建筑发展。建筑设计过程中，本设计参照了多种结构形式。通过对比各种建筑方案，最后选取了内走廊式布置。宾馆建筑作为一种公共建筑，对空间利用及功能分区要求较高。建筑设计中要考虑到建筑舒适度要求及建筑的经济、美观要求，以满足现代化办公的需要。结合自然条件，宾馆建筑应做到建筑外观大气、简洁，为当地建设增添一份特色。建筑结构随着材料的改变而发展由砖混到现在的框架和剪力墙甚至钢结构和混合结构。如今宾馆的结构形式以框架剪力墙为主，可以很好的布置各个功能开间。结构设计是对建筑设计的补充与修正，许多建筑新思想需要由结构设计来实现。对于结构设计需要从结构布置入手，本建筑属于钢筋混凝土框架结构，考虑抗震因素，结构设计一般经过结构布置、截面初选、荷载统计、地震作用分析、风载作用分析、竖向荷载作用内力计算、内力组合、截面设计、其他构件设计等几个步骤。在设计中需要用到软件辅助计算，如用excel表格进行数据处理，用CAD进行面积查询及荷载统计。手算过程中计算方法均参照有关规范条文，计算结果与PKPM设计软件进行对比及数据分析，保证手算结果的正确性。2 工程概况2.1工程名称 唐山市蓝天宾馆2.2建设地点 唐山市凤凰新城2.3设计资料建设面积1022.9m2，结构形式为框架结构，5层；耐火等级：级；安全等级：二级。2.4气象条件基本风压：，地面粗糙程度为C类。基本雪压：。地下稳定水位距地坪：。场地标准冻结深度：。2.5地震烈度抗震设防类别为丙类，设防烈度为8度，地震分组为第一组，类场地土，抗震等级为二级抗震。2.6工程地质条件由唐山基础工程公司提供质勘察技术报告，场地地质情况如表一所示。场地土类型为中硬场地土；建筑场地类别为类。表2-1建筑地层一览表序号岩 土分 类 土层描述土层深度(m)厚度范围(m)地基土承力(kPa)土体压缩模量（MPa）1杂填土由碎石、砖块、粘土等组成，松散0.50.52粘性土黄色，湿，硬塑2.82.019710.23中、粗砂黄褐色，石英、长石质，稍湿，中密5.52.921813.14圆砾黄褐色，石英、长石质，混粒混粒结构，湿，中密1548027.43 设计依据1、建筑结构荷载规范GB500092012；2、混凝土结构设计规范GB500102010；3、建筑抗震设计规范GB500112010；4、地基基础设计规范GB500072011；5、国家现行的有关规范、规程及标准。4 结构布置4.1结构布置该工程采用现浇钢筋混凝土结构体系。柱的混凝土强度等级为C30，梁的混凝土强度等级为C30，板的混凝土强度等级为C30，楼梯处混凝土强度等级为C30。图4- 计算单元1层梁板布置图4.2框架结构承重方案的选择竖向荷载的传力途径：楼板的均布活载和恒载直接传至横向框架梁，再由横向框架梁传至框架柱，最后传至基础，纵向荷载以集中力的形式作用在框架柱，再由框架柱传至基础。5 截面初估5.1框架梁截面尺寸主梁截面：框架梁截面高度可为跨度的1/101/18，梁宽为梁高的1/21/3。截面宽度不宜小于200mm；截面高宽比不宜大于4；净跨与截面高度之比不宜小于4。 表5-1 主梁截面初估表主梁编号梁跨度1/18L1/10L所取尺寸KL18700483870300700KL26600366660300600KL37200400720300600次梁截面：次梁截面高度可为跨度的1/121/20，梁宽为梁高的1/31/2。表5-2 次梁截面初估表次梁编号梁跨度1/20L1/12L所取尺寸L16000300500250500L272003606002505005.2框架柱截面尺寸抗震设计中柱的截面尺寸主要受柱轴压比限值的控制，则柱截面初估由下式估算：式中：竖向荷载与地震作用组合的最大轴力设计值分项系数，取为1.25；结构单位面积的重量(竖向荷载)，多层框架取，此处计算取；S柱承载楼面面积；n柱设计截面以上楼层数；一、二级抗震设计为1.3，其余为1.0；由于水平力使轴力增大的系数，7度1.05，8度1.1，9度1.2；轴压比限值，抗震等级为一、二、三、四级时分别为0.65、0.75、0.85、0.9；为轴力放大系数，可根据具体工程情况取1.3-1.4；fc混凝土轴心抗压强度设计值。 抗震设防烈度为8度,建筑高度小于24m架结构，抗震等级为二级，故取。 本计算单元为五层（n=5），混凝土强度等级可以选用C30，；受力最大的中柱，其最大承载楼面面积 取柱的尺寸。为了达到统一和施工方便，而且符合建筑设计方案，取柱截面尺寸为。5.3板截面尺寸混凝土的板厚，民用建筑楼板中单向板最小厚度为，双向板最小板厚为，唐山地区结构施工中板厚一般不小于。混凝土规范中规定，对于单向板跨厚比不大于30；双向板的跨厚比不大于40。由此单向板板厚应取为；短跨不大于的双向板板厚应取为；短跨长度在以上的双向板板厚应取为。为了保证结构的整体性和足够的抗侧刚度和挠度，故板厚统一取。6 框架梁、柱线刚度的计算6.1梁的计算跨度外侧梁及内梁均以柱边缘为准，存在偏心，由于柱形心线与建筑轴线重合，故建筑轴线为结构计算跨度。6.2柱的高度计算框架选取3轴框架，首层柱高度，其中4.2m为底层层高，0.45m为室内外高差，0.5m为基础顶面至室外地面高度，其它柱高等于层高，即二层4.2m，其它层3.9m。 图6-1 10轴框架计算简图 单位6.3框架梁线刚度计算混凝土强度C30，在框架结构中，有现浇层的楼面，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，在计算梁的截面惯性矩时，对现浇楼面的边框架梁取；对中框架梁取。表6-1 框架梁线刚度计算表梁号砼砼弹性模量梁宽梁高梁跨截面惯性矩边框架截面惯心矩梁线刚度KL1C30310430070087008.5810912.871094.441010KL2C30310430060066005.41098.11093.6810106.4框架柱线刚度计算 表6-2 框架柱线刚度计算表层号砼砼弹性模量柱宽柱长柱高截面惯性矩柱线刚度强度等级mmm1C30310470070051502.010101.22310112C30310470070042002.010101.50010112C30310470070039002.010101.61510117 荷载标准值计算7.1恒载标准值计算1、屋面层恒载不上人屋面：保护层：C20细石混凝土，内配钢筋网片隔离层：平铺无妨聚酯纤维布一层 保温层：80厚挤塑聚苯乙烯泡沫塑料板 防水层：高聚物改性沥青防水卷材（两层） 找平层：1:3厚水泥砂浆砂浆；砂浆中掺聚丙烯或锦纶6纤维 找坡层: 1:8水泥膨胀珍珠岩找坡 结构层：厚钢筋混凝土现浇板 顶棚：轻钢龙骨石膏装饰吊顶 合计：2、楼面层恒载普通楼面：陶瓷地砖铺实拍平水泥浆擦缝 厚1：4干硬性水泥砂浆 素水泥浆结合层一遍厚钢筋混凝土现浇板 顶棚：轻钢龙骨石膏装饰吊顶 合计：厕所楼面：陶瓷锦砖铺实拍平水泥浆擦缝厚1：4干硬性水泥砂浆 厚聚氨酯防水涂料，面撒黄砂，四周沿墙上圈150高刷基层处理剂一遍厚1：2水泥砂浆找平 厚C15细石混凝土找坡不小于0.5%，最薄处不小于30厚厚钢筋混凝土现浇板 顶棚：轻钢龙骨石膏装饰吊顶 合计：楼梯楼板：规范规定框架结构楼梯自重为楼板自重的1.5倍，即 每层楼梯间的面积为 每层楼梯处重力荷载为 3、框架梁、柱自重梁截面截面1 自重 截面2 自重 截面3 自重 柱截面 自重 柱侧抹灰 合计：4、墙、门窗荷载计算(1)墙体面重度普通外墙涂料层 厚钢丝网聚苯板抹灰外墙面 厚加气混凝土砌块 粉刷石膏浆内墙面 合计：勒脚外墙面砖外墙面 厚钢丝网聚苯板保温 厚加气混凝土砌块 粉刷石膏浆内墙面 合计：厕所外墙涂料层 厚钢丝网聚苯板抹灰外墙面 厚加气混凝土砌块 面砖防水墙面 合计：勒脚外墙面砖外墙面 厚钢丝网聚苯板保温 厚加气混凝土砌块 面砖防水墙面 合计：普通内墙粉刷石膏浆墙面（两层） 厚加气混凝土砌块 合计：厕所内墙粉刷石膏浆墙面 厚加气混凝土砌块 面砖防水墙面 合计：厕所隔墙厚加气混凝土砌块 面砖防水墙面 （两层） 合计：普通隔墙厚加气混凝土砌块 粉刷石膏浆墙面 合计：(2)木门单位面积荷载 (3)铝合金玻璃窗单位面积荷载 (4)玻璃门单位面荷载 5、其它建筑构件(1)女儿墙高女儿墙高加气混凝土砌块 高钢筋混凝土压顶 每侧厚水泥砂浆抹灰 高双层防水卷材层 合计： (5)钢雨篷 7.2活荷载标准值计算1、屋面和楼面标准值 由荷载规范查得：不上人屋面 走廊、楼梯 、门厅 办公室、会议室 厕所、盥洗室 餐厅 楼梯 2、雪荷载标准值 按任务书给出的50年一遇的雪压采用唐山市基本雪压为，屋面活荷载与雪荷载不同时组合，两者中取较大值。8 水平地震作用计算该建筑物高度以剪切变形为主，质量和刚度沿高度均匀分布，采用底部剪力法计算水平地震作用。8.1重力荷载代表值的计算屋面处重力荷载代表值=结构和构配件自重标准值雪荷载标准值楼面处重力荷载代表值=结构和构配件自重标准值楼面活荷载标准值1、各楼层结构和构件标准值的计算表8-1 各层梁重力荷载计算梁类型梁号梁宽 梁高 梁线重度梁长 梁的重量根数总重同种梁重小计 框架梁KL13007004.358.036.006216.00681.48KL23006003.605.921.246127.44KL33006003.606.523.4012280.80KL43006003.605.319.08357.24次梁L12505002.386.916.39465.56236.54L22505002.385.713.54113.54L32505002.383.37.8417.84L42505002.386.314.9610149.60 表8-2 各层梁重力荷载汇总表层号框架梁次梁总计1层681.48236.54918.022层681.48236.54918.023层681.48236.54918.024层681.48236.54918.025层681.48236.54918.02表8-3 各层柱重力荷载计算层号柱宽 柱高 柱每米重量柱高 柱的重量根数小计1层70070013.2025.1567.99181223.822层70070013.2024.2055.4518998.073层70070013.2023.9051.4818926.784层70070013.2023.9051.4818926.785层70070013.2023.951.4818926.78表8-4 各层门窗重力荷载计算门窗编号宽高数量（个）门、窗重度重量1层2层3层4层5层1层2层3层4层5层M11.82.1430000.203.022.670.000.000.00M21.22.1300000.201.510.000.000.000.00M31.62.1250000.201.343.360.000.000.00M41.82.4200000.453.890.000.000.000.00M53.02.4100000.453.240.000.000.000.00M61.52.1110000.200.380.380.000.000.00M71.02.1002121210.200.000.008.828.828.82M80.92.1001414140.200.000.005.298.828.82C11.82.4520000.459.723.890.000.000.00C22.42.41280000.4531.1020.740.000.000.00C41.81.8002020200.450.000.0029.1629.1629.16各层门窗重量总计54.2031.0143.2743.2743.27表8-5 各层楼板重力荷载计算层号普通楼板(m2)厕所(m2)不上人屋面(m2)总重(kN)1层532.440.001954.052层532.440.001954.053层484.9253.762058.674层484.9253.762058.675层532.442507.79注：屋面板的容重不统一，在表中为考虑容重的折算屋面面积，屋面板的面密度计算详见荷载7.1恒载计算一章。楼梯重重力荷载=楼梯洞口面积（43.56m2）楼梯板面重度（5.76kN/m2），计算在此不与体现。墙体荷载统计详见附表墙体计算表2、各层恒荷载汇总结构和构配件自重取楼面上、下各半层层高范围内（屋面处取顶层的一半）的结构及构配件自重，计算结果见下表。表8-6 各层恒载汇总表层号梁重楼板重楼梯女儿墙及挑檐柱重墙重窗重合计1层918.021954.05250.901223.821021.3854.205422.372层918.021954.05250.90998.07997.2331.015149.283层918.022058.67250.90926.781842.4343.276040.074层918.022058.67250.90926.781812.4343.276010.075层918.022507.79100.10926.781812.4343.276308.393、雪荷载标准值的计算第五层：平屋面：4、楼面活荷载标准值的计算餐厅：0走廊：厕所、盥洗室：楼梯间：普通会议室：表8-7 楼面活荷载汇总：单位1层2层3层4层5层325.26325.26468.30468.30266.705、重力荷载代表值计算表8-8 重力荷载代表值计算层号恒荷载标准值雪荷载标准值楼面活载标准值重力荷载代表值1层5422.370.00 325.265585.002层5149.280.00 325.265311.913层6040.070.00 480.306280.224层6010.070.00 480.306250.225层6308.39186.35480.306548.54 图8-1 各层重力荷载代表值8.2框架柱抗侧刚度D和结构基本自振周期计算底层D值计算： 表8-9 首层柱D值柱位置数量Z10A0.590.426 1.24Z10B0.740.4562.49Z10C0.780.4661.382层D值计算： 表8-10 2层柱D值柱位置数量Z10A0.480.1961.05Z10B0.600.2362.35Z10C0.640.2461.3335层D值计算： 表8-11 35层柱D值柱位置数量Z10A0.370.1661.10Z10B0.560.2262.80Z10C0.590.2361.588.3 D值汇总表8-12 D值汇总层次首层2层25层 35.7733.1138.36由表8-12可见故该框架竖向规则。8.4结构基本自振周期计算结构基本自振周期可用顶点位移法，能量法和经验公式计算，下面用能量法进行计算 表8-13 结构基本自震周期计算表 层次5层6548.540 38.360 0.017 0.258 1687.171 434.684 4层6250.220 38.360 0.033 0.241 1503.612 361.723 3层6280.220 38.360 0.050 0.207 1301.291 269.633 2层5311.910 33.110 0.074 0.157 836.456 131.715 1层5585.000 35.770 0.084 0.084 468.033 39.222 合计29975.890 5796.563 1236.978 计算公式带入公式可得8.5水平地震作用及楼层地震剪力计算由于该工程所在地区抗震设防烈度为8度，场地土为II类，设计地震分组为第一组，由抗震规范查得：水平地震影响系数最大值 特征周期值 ，考虑顶部附加水平地震作用结构等效总重力荷载：结构底部剪力：各质点横向水平地震作用按下式计算：表8-14 各质点横向水平地震作用层号5层21.050 6548.540 137846.767 0.339 675.026 276.112 951.138 4层17.150 6250.220 107191.273 0.264 524.908 1476.046 3层13.250 6280.220 83212.915 0.205 407.488 1883.533 2层9.350 5311.910 49666.359 0.122 243.213 2126.746 1层5.150 5585.000 28762.750 0.071 140.849 2267.595 图8-2 地震作用下各层层间剪力8.6多遇水平地震作用下的位移及最低水平地震剪力验算水平地震作用下框架结构的层间位移按下列公式计算：各层的层间弹性位移角：根据建筑抗震设计规范（GB50011-2010），层间弹性位移角限值为。为了保证结构的稳定和安全，需进行结构最低水平地震剪力验算,即： 式中：第层对应水平地震作用标准值的楼层剪力;剪力系数，对于8度地区，取为0.032;第层的重力荷载代表值。验算过程见下表： 表8-15 水平侧移及最小水平地震剪力验算层号层间剪力层间侧移刚度层间相对位移楼层水平位移层高层间相对弹性位移角5层951.138 38.360 2.480 24.000 39001/1572209.554层1476.046 38.360 3.848 21.521 39001/1013200.003层1883.533 38.360 4.910 17.673 3900 1/794200.962层2126.746 33.110 6.423 12.763 42001/653169.981层2267.595 35.770 6.339 6.339 5150 1/813178.72注：本框架的楼层层间最大位移与与层高之比均小于1/550，框架侧移满足规范要求。8.7框架地震内力计算1、各轴柱反弯点高度计算： 对第10轴框架内力进行计算。框架在水平地震荷载作用下，采用D值法分析内力。式中: y柱子的反弯点高度比，；规则框架承受倒三角形分布水平力作时标准反弯点高度比；上下层横梁线刚度比对的修正值；、上下层高变化对的修正值。 表8-16 地震作用下柱的反弯点位置层号柱编号5层Z10A3.90.220.220000.220.858Z10B3.90.560.30000.31.170Z10C3.90.590.30000.31.1704层Z10A3.90.370.350000.351.365Z10B3.90.560.40000.41.560Z10C3.90.590.40000.41.5603层Z10A3.90.370.450000.451.755Z10B3.90.560.450000.451.755Z10C3.90.590.450000.451.7552层Z10A4.20.480.510000.512.142Z10B4.20.60.50000.52.100Z10C4.20.640.50000.52.1001层Z10A5.150.590.70000.73.605Z10B5.150.740.680000.683.502Z10C5.150.780.660000.663.3992、横向水平地震作用下框架柱剪力和柱端弯矩的计算：框架柱端剪力及弯矩公式如下：表8-17 柱弯矩计算层号柱编号5层Z10A951.138 38.360 1.100 27.275 0.858 23.402 66.604 Z10B951.138 38.360 2.800 69.426 1.170 81.229 147.878 Z10C951.138 38.360 1.580 39.176 1.170 45.836 83.445 4层Z10A1476.046 38.360 1.100 42.327 1.365 57.776 81.902 Z10B1476.046 38.360 2.800 107.741 1.560 168.075 187.469 Z10C1476.046 38.360 1.580 60.796 1.560 94.842 105.786 3层Z10A1883.533 38.360 1.100 54.012 1.755 94.790 83.448 Z10B1883.533 38.360 2.800 137.484 1.755 241.285 212.413 Z10C1883.533 38.360 1.580 77.580 1.755 136.154 119.862 2层Z10A2126.746 33.110 1.050 67.444 2.142 144.466 78.101 Z10B2126.746 33.110 2.350 150.947 2.100 316.989 181.136 Z10C2126.746 33.110 1.330 85.430 2.100 179.402 102.515 1层Z10A2267.595 35.770 1.260 79.876 3.605 287.954 75.483 Z10B2267.595 35.770 2.490 157.850 3.502 552.792 165.427 Z10C2267.595