某商务快捷酒店的建筑与结构设计

1摘 要本工程是某商务快捷酒店的建筑与结构设计，项目为多层钢筋混凝土框架结构。主体为六层，底层为 4.5 米，其他层高均为 3.6 米。结构设计以现有的有关规范为依据，主要包括结构选型及结构布置、确定计算简图及计算单元、荷载计算、侧移控制、内力组合、构件设计、楼梯设计、基础设计等内容。本工程采用钢筋混挺土框架结构体系（纵横向混合承重） ，选择了有代表性的一榀框架进行计算。对于竖向荷载采用分层法计算，水平荷载作用采用 D 值法计算。关键词： 钢筋混凝土；框架结构；结构设计2AbstractThis project is a Business Hotel building and structural design, the project is multi-layered reinforced concrete frame structure. Subject to six, the bottom is 4.5 m, 3.6 m are other story. Structural design is based on existing relevant norms, including the selection of structural and structural layout, diagrams and calculations to determine calculation unit, load calculation, lateral control, force mix, component design, staircase design, basic design and so on. This project uses the very soil reinforced concrete frame structure (vertical and horizontal mixed loading), choose a representative specimens of the framework of a calculation. For vertical loads using hierarchical method, horizontal loads calculated using the D value.Keywords: reinforced concrete; frame structure; structural design3目 录摘 要 .1Abstract .2目 录 .3第一章 设计资料 .51.1 工程名称 .51.2 建设地点 .51.3 工程概况 .51.4 建筑等级 .51.5 设计荷载 .51.6 抗震设防 .51.7 气象资料 .51.8 地质资料 .61.9 材料选用 .61.10 总平面设计 .61.11 主要房间设计 .61.12 辅助房间设计 .71.13 交通联系空间的平面设计 .71.14 剖面设计 .71.15 立面设计 .81.16 构造设计 .8第二章 结构选型 .92.1 框架结构承重方案的选择 .92.2 柱网及计算单元选取 .92.3 框架截面尺寸 .102.4 框架计算简图 .112.5 梁、柱相对线性刚度计算 .11第三章 恒荷载及其内力分析 .133.1 恒载标准值计算 .133.2 框架梁线荷载计算 .153.3 框架柱节点集中荷载计算 .163.4 恒载作用下框架的固端弯矩 .183.5 节点分配系数计算 .193.6 恒载作用下框架的内力计算 .20第四章 活荷载及其内力分析 .274.1 活荷载标准值 .274.2 活载作用下梁线荷载计算 .284.3 活载作用下框架柱节点集中荷载计算 .284.4 活载作用下框架的固端弯矩 .2944.5 活载作用下框架的内力计算 .30第五章 风荷载作用 .365.1 风荷载标准值 .365.2 侧移刚度 D 及剪力分配系数计算 .395.3 风荷载作用下框架侧移计算 .395.4 风荷载作用下框架内力计算 .40第六章 水平地震荷载作用 .446.1 重力荷载代表值的计算 .446.2 水平地震作用力的计算 .456.3 水平地震作用下框架的侧移验算 .476.4 水平地震荷载作用下框架内力计算 .48第七章 荷载和内力组合 .527.1 梁的内力组合 .527.5 柱的内力组合 .59第八章 框架梁、柱配筋 .658.1 框架梁配筋 .658.2 框架柱配筋 .67第九章 板的配筋 .719.1 荷载标准值计算 .719.2 板内力和配筋计算 .71第十章 楼梯设计 .7310.1 设计参数 .7310.2 楼梯板计算 .7310.3 平台板计算 .7410.4 平台梁计算 .75第十一章 基础设计 .7611.1 确定基底尺寸 .7611.2 地基承载力验算 .7611.3 基础高度验算 .7711.4 基础底板配筋 .77第十一章 电算结果 .76参考文献 .975第一章 设计资料1.1 工程名称某商务快捷酒店1.2 建设地点某市区中心1.3 工程概况建筑总高度为26.7m，共六层，底层为4.5m,其他层3.6m。室内外高差为600mm，底层室内设计标高0.000。建筑总面积为5381.8m 2。1.4 建筑等级建筑物耐久等级为二级，耐火等级为二级，建筑物等级为二级，设计使用年限50年。1.5 设计荷载基本风压：0.35KN/m，主导风向：东南风，采用50年一遇的风压值 ,地面粗糙度B类。基本雪压：0.6KN/m， 采用50年一遇的雪压值。1.6 抗震设防本工程建筑抗震设防类别均为丙类,抗震设防烈度7度,设计基本地震加速度值为0.08g,设计地震分组为第一组，建筑场地类别为类,建筑的设计特征周期为0.35s。框架抗震等级为三级，抗震构造措施为二级，内力调整及其他为三级。1.7 气象资料（1）基本风压：0.35KN/ 主导风向：东南风；（2）基本雪压：0.6KN/61.8 地质资料场区范围内土质构成，自地表向下依次为：a 层：杂填土，厚度 0.7m，地基承载力标准值 fk=80Kpab 层：亚粘土，厚度 0.5-1.0m，硬塑状地基承载力标准值 fk=150Kpac 层：粘土，厚度 5-7m，地基承载力标准值 fk=240Kpa1.9 材料选用（1）混凝土：梁、板、基础、柱均为C30（2）墙体： 外纵墙采用 240 厚灰砂砖，内隔墙采用 200 厚加气混凝土小型砌块（3）钢筋: 柱、梁纵筋:冷轧带肋钢筋（HRB335） 板钢筋：HPB235箍筋：HPB235 基础钢筋：HPB2351.10 总平面设计总平面布置的基本原则：1) 应根据一栋楼或一个建筑群的组成和使用功能，结合所处位置和用地条件、有关技术要求，综合研究新建的、原有的建筑物、构筑物和各项设施等相互之间的平面和空间关系，充分利用土地，合理进行总体布局，使场地内各组成部分成为有机的整体，并与周围环境相协调而进行的设计。2) 应结合地形、地质、气象条件等自然条件布置，有效组织地面排水，进行用地范围内的竖向布置。3) 建筑物的布置应符合防火、卫生等规范及各种安全要求，并应满足交通要求。4) 建筑物周围布置应与城市主干道及周围环境相协调，合理组织场地内的各种交通流线（含人流、车流、货流等） ，并安排好道路、出入口，并考虑风向及人员出入的便利。1.11 主要房间设计主要房间是各类建筑的主要部分，是供人们办公的必要房间，由于建筑物的类别不同，使用功能不同，对主要房间的设计也不同。但主要房间设计应考虑的基本因素仍然是一致的，即要求有适宜的尺寸，足够的使用面积，适用的形状，良好的采光和通风条件，方便的内外交通联系，合理的结构布置和便于施工等。71.12 辅助房间设计在本建筑中，辅助房间主要为卫生间。卫生间的设计在满足设备布置及人体活动的前提下，应设在人流交通线上与走道楼梯间相连处，如走道尽端，楼梯间即出入口或建筑物转角处，为遮挡视线和缓冲人流。1.13 交通联系空间的平面设计主要房间和辅助房间都是单个独立的部分，而房间与房间的水平与垂直方向上的联系、建筑物室内外之间的联系，都要通过交通联系来实现。交通联系空间按位置可分为水平交通空间（走廊） ，垂直交通空间（楼梯，坡道）和交通枢纽空间（门厅，过厅） 。交通联系空间形状、大小、部位主要决定于功能关系及建筑空间处理的需要，设计时应主意：交通流线简洁明确，对人流起导向作用。良好的采光、通风。安全防火，平时人流畅通，联系方便；交通联系空间的面积大，要有适当的高度和宽度。1) 水平交通空间的平面设计走廊起着联系各个房间的作用，走廊宽度的确定，应符合防火、疏散和人流畅通的要求，本建筑走廊轴线尺寸为 2400mm。走廊要求有良好的采光，本建筑设计采用内廊式，为便于有充足的采光，采取：依靠走廊尽端的开窗（尺寸 15001500） ；利用门厅采光；灯光照明。2) 垂直交通空间的平面设计楼梯是多层房屋的垂直联系和人流疏散的主要措施。由于该建筑物是办公楼，按防火要求和疏散人流，该建筑物设双跑楼梯。3) 交通枢纽空间门厅作为交通枢纽，其主要作用是集散人流，转换人流方向，室内外空间的过渡或水平与垂直交通空间的衔接等。门厅一般应面向主干道，使人流出入方便，有明确的向导性，同时交通流线组织应间明醒目。本设计中大厅门有 4扇，每扇门取 2400mm3000mm，门开启方向是里外都可以开的弹簧门，另外在楼梯下设应防火卷帘门 3600 mm2400 mm，以满足防火疏散要求。1.14 剖面设计1) 层高的确定层高是剖面设计的重要依据，是工程常用的控制尺寸，同时也要结合具体的物质技术、经济条件及特定的艺术思路来考虑，既满足使用又能达到一定的艺术效果。本建筑主体为六层，主要为办公室和会议室，底层为 4.2m,其他层高确定8为 3.6m，其中观演厅层高为 6.0m。2) 室内外高差的确定为防止室内受室外雨水的流渗，室内与室外应有一定的高差，且高差不宜过大，若过大便不利于施工和通行，故设计室内外高差为 0.45m。3) 屋面排水设计本建筑设计中屋面利用材料找坡（2） ，采用有组织排水（女儿墙外排水） ，为了满足各个落水管的排水面积不大于 200m2,因 21时，取 =1.011/cfAN11-构件长细比的影响系数， ，当 44.58KN截面尺寸满足要求。0.7ftbh00.71.4320027054.05KN44.58KN按构造配置箍筋，选 8200 双肢箍。77第十一章 基础设计11.1 确定基底尺寸本基础采用柱下独立基础，混凝土 C25，钢筋 HPB235，假定基础埋深为1.5m。修正后的地基承载力特征值 fa（先不考虑对基础宽度进行修正）：fa=250+1.618.2(1.5-0.5）=300KPa对 A 柱基础计算：Mmax=163.70KN.M, Vmax=56.46KN, Nmax=2377.58KN轴心受压确定基底尺寸：2377.58/（300-201.5）=9.51 （d=1.5m）dfFGaK考虑偏心受压，将基础底面增大 20%， =1.2A=1.29.51=11.41A取矩形基础长短边之比 （1.02.0）0.1bl则 a= 3.38m Ab故基础底面尺寸取 a=b=3.5m3.5m11.2 地基承载力验算对 A 柱进行验算：1.5=367.5 KN203.5KGd=2377.58+367.5= 2745.08KNF=163.70+56.460.7=203.22KNmKM20 0.55调整信息 .81中梁刚度增大系数： BK = 2.00梁端弯矩调幅系数： BT = 0.90梁设计弯矩增大系数： BM = 1.00连梁刚度折减系数： BLZ = 0.70梁扭矩折减系数： TB = 0.40全楼地震力放大系数： RSF = 1.000.2Qo 调整起始层号： KQ1 = 00.2Qo 调整终止层号： KQ2 = 0顶塔楼内力放大起算层号： NTL = 0顶塔楼内力放大： RTL = 1.00九度结构及一级框架梁柱超配筋系数 CPCOEF91 = 1.15是否按抗震规范 5.2.5 调整楼层地震力 IAUTO525 = 1是否调整与框支柱相连的梁内力 IREGU_KZZB = 0剪力墙加强区起算层号 LEV_JLQJQ = 1强制指定的薄弱层个数 NWEAK = 0配筋信息 .梁主筋强度 (N/mm2): IB = 360柱主筋强度 (N/mm2): IC = 360墙主筋强度 (N/mm2): IW = 210梁箍筋强度 (N/mm2): JB = 210柱箍筋强度 (N/mm2): JC = 210墙分布筋强度 (N/mm2): JWH = 210梁箍筋最大间距 (mm): SB = 100.00柱箍筋最大间距 (mm): SC = 100.00墙水平分布筋最大间距 (mm): SWH = 200.00墙竖向筋分布最小配筋率 (%): RWV = 0.30设计信息 .结构重要性系数: RWO = 1.00柱计算长度计算原则: 有侧移 梁柱重叠部分简化: 不作为刚域 是否考虑 P-Delt 效应： 否 柱配筋计算原则: 按单偏压计算 钢构件截面净毛面积比: RN = 0.85梁保护层厚度 (mm): BCB = 25.00柱保护层厚度 (mm): ACA = 30.00是否按砼规范(7.3.11-3)计算砼柱计算长度系数: 是 荷载组合信息 .恒载分项系数: CDEAD= 1.20活载分项系数: CLIVE= 1.40风荷载分项系数: CWIND= 1.40水平地震力分项系数: CEA_H= 1.3082竖向地震力分项系数: CEA_V= 0.50特殊荷载分项系数: CSPY = 0.00活荷载的组合系数: CD_L = 0.70风荷载的组合系数: CD_W = 0.60活荷载的重力荷载代表值系数: CEA_L = 0.50剪力墙底部加强区信息.剪力墙底部加强区层数 IWF= 2剪力墙底部加强区高度(m) Z_STRENGTHEN= 9.30* 各层的质量、质心坐标信息 *层号 塔号 质心 X 质心 Y 质心 Z 恒载质量 活载质量(m) (m) (t) (t)5 1 20.824 8.619 21.000 1181.5 37.74 1 20.820 8.642 17.100 1161.9 115.83 1 20.820 8.642 13.200 1161.9 115.82 1 20.820 8.642 9.300 1161.9 115.81 1 20.915 8.665 5.400 1199.4 118.5活载产生的总质量 (t): 503.620恒载产生的总质量 (t): 5866.767结构的总质量 (t): 6370.387恒载产生的总质量包括结构自重和外加恒载结构的总质量包括恒载产生的质量和活载产生的质量活载产生的总质量和结构的总质量是活载折减后的结果 (1t = 1000kg)* 各层构件数量、构件材料和层高 *层号 塔号 梁数 柱数 墙数 层高 累计高度(混凝土) (混凝土) (混凝土 ) (m) (m) 831 1 161(30) 40(30) 0(30) 5.400 5.4002 1 161(30) 40(30) 0(30) 3.900 9.3003 1 161(30) 40(30) 0(30) 3.900 13.2004 1 161(30) 40(30) 0(30) 3.900 17.1005 1 145(30) 40(30) 0(30) 3.900 21.000* 风荷载信息 *层号 塔号 风荷载 X 剪力 X 倾覆弯矩 X 风荷载 Y 剪力Y 倾覆弯矩 Y5 1 71.55 71.6 279.0 170.89 170.9 666.54 1 62.26 133.8 800.9 148.71 319.6 1912.93 1 55.21 189.0 1538.1 131.87 451.5 3673.62 1 50.42 239.4 2471.9 120.43 571.9 5904.11 1 63.14 302.6 4105.8 150.81 722.7 9806.7=计算信息 =Project File Name : 1 计算日期 : 2009. 6. 7 开始时间 : 8:41: 1 可用内存 : 784.00MB 第一步: 计算每层刚度中心、自由度等信息 84开始时间 : 8:41: 1 第二步: 组装刚度矩阵并分解 开始时间 : 8:41: 2 FALE 自由度优化排序 Beginning Time : 8:41: 3.14 End Time : 8:41: 3.48 Total Time (s) : 0.34 FALE 总刚阵组装 Beginning Time : 8:41: 3.48 End Time : 8:41: 3.76 Total Time (s) : 0.28 VSS 总刚阵 LDLT 分解 Beginning Time : 8:41: 3.76 End Time : 8:41: 3.78 Total Time (s) : 0.02 VSS 模态分析 Beginning Time : 8:41: 3.84 End Time : 8:41: 3.85 Total Time (s) : 0.01 形成地震荷载向量 形成风荷载向量 形成垂直荷载向量 VSS LDLT 回代求解 Beginning Time : 8:41: 4.85 End Time : 8:41: 4.89 Total Time (s) : 0.04 第五步: 计算杆件内力 开始时间 : 8:41: 5 活载随机加载计算 计算杆件内力 结束日期 : 2009. 6. 7时间 : 8:41: 9总用时 : 0: 0: 8=85各层刚心、偏心率、相邻层侧移刚度比等计算信息Floor No : 层号Tower No : 塔号Xstif，Ystif : 刚心的 X，Y 坐标值Alf : 层刚性主轴的方向Xmass，Ymass : 质心的 X，Y 坐标值Gmass : 总质量Eex，Eey : X，Y 方向的偏心率Ratx，Raty : X，Y 方向本层塔侧移刚度与下一层相应塔侧移刚度的比值Ratx1，Raty1 : X，Y 方向本层塔侧移刚度与上一层相应塔侧移刚度 70%的比值或上三层平均侧移刚度 80%的比值中之较小者RJX，RJY，RJZ: 结构总体坐标系中塔的侧移刚度和扭转刚度=Floor No. 1 Tower No. 1Xstif= 20.8118(m)