框架结构设计论文.doc

建筑设计说明 1.1 工程概况1.工程概况工程名称：石化技校综合办公楼该建筑场地地势平坦，拟建办公楼为永久性建筑。根据西安市规划局批准的办公楼建设现划报告，建筑总长46.8m，总宽16.2m。建筑层数为六层,结构型式为框架结构,拟建场地及总平面附图。建筑面积：5500m。建筑物耐火等级：二级。抗震设防烈度：8度，类场地。构件截面验算反应谱参数： T=0.35s.1.2设计要求1.基本要求拟建办公楼设计要求：拟建校长办公室、书记办公室、招生办、人事处、计划财务处、普通办公室、保卫处、值班室等办公室约110个，每间2550平米；大会议室一个（可容纳约100人），小会议室35个（可容纳约20人）；各层均设置男女厕所、盥洗间，楼梯设置不少于两部，一楼设置门厅。层高不低于3米。2.室内外装修外墙：白色瓷砖。内墙1：水泥砂浆抹面，白色乳胶漆面层。内墙2：卫生间，高度至吊顶，釉面瓷砖（200规格，水泥砂浆擦缝，5厚聚合物水泥砂浆粘贴，15厚纤维砂浆清基）。门窗：大厅采用白铝5厚蓝玻璃，外墙及内墙高窗为塑钢窗，内门为木门。3.墙体工程3.1本工程墙体均采用矿渣空心钻，M5混合砂浆砌筑。3.2外墙防水：外墙框架与框架连接处用150宽镀锌钢丝网射钉固定；外墙窗樘用聚合物水泥砂浆填缝。4.屋面工程本工程屋面属于柔性上人屋面，其做法以后章节做详细介绍。屋面排水坡度2%，雨水沟排水坡度1%。其找坡由保温层作出。1.3设计依据及条件1.设计依据甲方提供的设计委托书；甲方提供的有关设计资料及设计要求；国家现行的有关设计规范及西安市有关规定及规程；西安市国土规划局对本工程初步设计审批意见书；西安市公安消防局下达的初步设计审核意见书。2.水文地质条件地形慨况：拟建场地内地形平坦。地面标高在141.540143040m之问；地下水位:钻探至标高为填13200m处未见地下水。1.4平面设计1.功能分析建筑平面是表示建筑物水平方向房屋各部分的组合关系。各种类型的建筑物，从组成部分的平面各部分面积的使用性质来分析，主要归纳为使用部分和交通联系部分。使用部分主要指主要使用活动和辅助使用活动的面积，及各类建筑中的使用房间和辅助房间。交通联系部分是建筑物中各个房间之间，楼层之间，房屋内外，建筑物与建筑物之间的联系通行的面积，及各类建筑中的走廊，门厅，过厅，楼梯，坡道以及电梯，自动扶梯所占的面积。本设计中，根据设计要求，本楼为办公楼，楼顶大约有1.2m高的女儿墙。因该建筑为六层办公楼，故在整体布局上比较均匀统一。一至六层所有房间开间取3.9m，进深取6.9m，走廊宽2.4m。考虑人流较多，在底层设门卫值班室。2.各房间设计2.1使用房间的平面设计公共建筑由于各项功能的不同和使用要求的不同，为满足一定的使用要求，要考虑很多因素，如：合适的大小和形式，良好的采光通风条件，有效利用建筑面积和空间等。 使用房间的面积大小，主要是由房间内部活动特点，使用人数的多少，家具设备的数量不知等决定。本设计中，各房间的开间进深基本相同，房间内有必需的活动空间，因此选择3.96.9m的柱网，柱子截面为正方形，这种形状便于室内设备的安排，能充分利用具有较大的灵活性，同时墙身平直，结构简单，施工方便，有利于平面组合。 公共建筑中一些基本的房间对通风采光有很高的要求。本设计中，为了更好的利用南面采光好的特点，故将楼梯间和卫生间放在北边，这样使办公室有充足的阳光，其他各房间的采光系数符合采光要求。对于通风要求是将南北两边的门对开，以便组织好穿堂风。2.2辅助房间的平面设计 辅助房间在本设计中，楼梯间和卫生间均布置在每一层的同一位置，以便公用一套给排水系统，节省造价。2.3交通联系部分的设计 建筑物内各个使用空间 3 框架结构设计计算3.1 设计概况3.1.1 工程概况 该办公楼为六层钢筋混凝土框架结构体系，建筑面积约为4600。主楼为“一”字形，建筑方案确定，房间开间3.9m，进深6.9m，走廊宽2.4m.，层高3.3m。 填充墙采用240mm厚的空心砌筑，外窗为塑钢窗，窗口尺寸C1为2100mm1800mm，C-2为1700mm1500mm；单扇门尺寸M-1为1200mm2000mm,双扇门M-2为1800mm2000mm，门厅双扇门M-3为2400mm2000mm。 楼面及屋盖均为现浇钢筋混凝土结构，楼板厚度取100mm，梁截面高度按梁跨度的1/121/8估算，梁界截面宽度可取1/31/2梁高。各层梁柱板的混凝土强度：C35()；屋面为柔性上人屋面。1.2 设计资料1.2.1 自然气象条件西安地区，最热月平均气温29.3oC，最冷月平均气温-1.7oC，夏季通风室外空气计算温度取34 oC，冬季室外计算温度取-12 oC。年降雨量650mm，日最大降雨量按95mm，一小时最大降雨量按55mm。主导风向：冬季：东北风 夏季：西南风基本风压：0.35kN/m2基本雪压：0.25 kN/m2冰冻深度；天然地面以下80Omm；1.2.2 水文地质条件（1）地形慨况：拟建场地内地形平坦。地面标高在141.540143040m之问；（2）地下水位:钻探至标高为填132.00m处未见地下水。1.2.3 结构设计说明 （1）钢筋混凝土基础的持力层选在粘土层，类场地，地基承载力标准值fk=154kPa； （2）抗震设防烈度为8度（设计近震）； （3）结构型式为现浇钢筋混凝上框架。2 屋面及楼面做法 2.1 屋面做法：40mm厚混彩色地砖用3mm1：1水泥粘贴 25mm厚1：3水泥砂浆找平层 1.5mm厚高分子防水卷材 110mm厚水泥蛭石保温层 35mm1：6水泥陶粒找平层 钢筋混凝土楼板 粉底2.2 楼面做法： 6mm厚地砖楼面，干水泥擦缝5mm厚1:2.5水泥砂浆粘结层（内惨建筑胶） 20mm厚1：3干硬性水泥砂浆结合层 水泥砂浆一道 60mm厚轻集料垫层 钢筋混凝土楼板粉底3 设计内容 （1）确定梁柱截面尺寸及框架计算简图； （2）荷载计算； （3）水平地震力作用下框架侧移计算； （4）水平地震作用下框架内力分析； （5）横向风荷载下框架结构和侧移验算； （6）竖向荷载作用下横向框架内力分析； （7）内力组合； （8）截面设计； （9）节点验算及构造说明。2 框架结构计算2.1 框架平面柱网布置图框架柱网图及梁平面布置图见图3-1 图2-1 框架柱网及梁平面布置图2.2 梁柱截面确定2.1 初估截面尺寸 （1）梁编号见图2-1 主梁为(1/121/8)L=h；（1/31/2)h=b。 L-梁的跨度； h-梁截面的高度； b-梁截面宽度。L1：6600/126600/8=550825取h=700 ；700/3700/2=234350取b=300所以 L1： bh=300mm700mm L2： bh=300mm400mm L3： bh=300mm500mm2.2 柱截面尺寸估算：由轴向力公式初估：=。：分项系数1.25；：柱单位面积自重，近似取12 kN/m2；：单位柱截面负载面积；：柱截面以上层数；：考虑角柱影响系数，对一、二级框架取1.3；：水平力使轴力增大系数与抗震设防烈度有关：8度设防区取=1.1。则：=1.2512S51.31.1=107.25S；S=(51.615.6)/60=13.416。则=107.2513.416=1438.866。所以轴力设计值：=1.1 =1.11438.866=1582.7526柱截面面积：=1582.7526/（0.816.7）=118469.506柱高度： 344mm=0.344m所以取柱截面为正方形，则h=600mm；b=600。为计算简便一并取一六层柱截面均为：h=b=600mm。2.3 柱高度 底层柱高度：由层高3.3m、6层，则总层高L=3.36=19.8，基础埋深L/8L/12，所以基础埋深范围1.652.5；基础自身高度：0.81.2；所以基础顶面到室内外地坪高度差范围为：0.851.7。所以取其范围中一值：1.15；则底层柱高：3.3+0.45+1.15=4.9；其余各层柱高均取3.3。 图2-2 框架计算简图2.4 屋面均布荷载和楼面均布荷载2.4.1屋面均布恒载： 屋面按屋面做法逐项计算均布荷载，无吊顶处理做粉底。30mm厚细石混凝土保护层 220.03=0.66 kN/m2 4mm厚SBS改性沥青防水卷材 0.03 kN/m2 150mm厚水泥石保温层 0.155=0.75 kN/m2 20mm厚水泥砂浆找平层 200.02=0.4 kN/m2 100mm厚钢筋混凝土楼板 250.1=2.5 kN/m2 粉刷 0.5 kN/m2 合计 4.84 kN/m2屋面恒荷载标准值：（22.4+123.9+0.6）（26.6+2.4+0.6）4.84=52.216.24.844092.9 kN2.4.2屋面均布活荷载： 上人屋面局部活荷载标准值 2.0 kN/m2 雪荷载标准值 0.25 kN/m2 合计 2.25 kN/m2 屋面均布活荷载标准值为：（123.9+22.4+0.6）（26.6+2.4+0.6）2.25=1902.69 kN2.4.3楼面均布恒载 楼面做法逐项计算： 瓷砖地面（20mm厚面层，20mm厚水泥砂浆打底，素水泥浆结合层一道） 0.55 kN/m2 100厚钢筋混凝土楼板 250.1=2.5 kN/m2粉底 0.5 kN/m2合计 3.55 kN/m2 楼面恒载标准值：（123.9+22.4+0.6）（26.6+2.4+0.6）3.55 =52.216.23.553002.03 kN2.4.4 楼面均布活荷载 对办公楼普通房间：2.0 kN/m2；走廊、门厅、楼梯：2.5 kN/m2所以统一取均布活荷载为2.5 kN/m2。 楼面均布活荷载值为：（123.9+22.4+0.6）（26.6+2.4+0.6）2.5=2114.1 kN2.4.5梁柱自重梁柱计算结果列于表2-3 表2-3 梁柱自重梁柱自重：r=25，梁的净长度=定位轴线间距-柱截面宽度。梁柱编号截面尺寸 宽b（m）截面尺寸 高h（m）长度（m）净长度（m）每层根数乘层数每根重量L10.30.76.6630631.5L20.30.42.41.82365.4L30.30.53.93.348612.375Z10.60.64.94.960144.1Z20.60.63.33.360529.7 2.4.6 墙体的重力荷载计算 墙体为240mm厚空心砖，外墙面瓷砖（0.5 kN/m2），内墙面20mm厚抹灰，外墙单位面积墙体重量为：0.2415+0.0217+0.5=4.44 kN/m2。 内墙240mm厚空心砖，两侧均为20mm厚抹灰，则内墙单位面积上墙体重量为：0.2415+1720.2=4.28 kN/m2。底层外墙： (3.9-0.6)(4.9-0.5)23+(6.6-0.6)(4.9-0.7)4+(2.4-0.6)（4.9-0.4）4-(2.41.517+1.81.52+1.21.52+1.52.12+32.12) 4.44=1678.586底层内墙： (3.9-0.6)(4.9-0.5)17+(2.4-0.6)(4.9-0.4)2+(6.6-0.6)(4.9-0.7)23-1.22.1194.28=3401.573其它层外墙： (3.9-0.6)(4.9-0.5)24+(2.4-0.6)(4.9-0.4)4+(6.6-0.6)(4.9-0.7)4-(2.41.519+1.81.52+1.21.54)4.44=1779.019其它层内墙： (3.9-0.6)(4.9-0.5)20+(2.4-0.6)(4.9-0.4)2+(6.6-0.6)(4.9-0.7)23-1.22.120-32.124.28=3523.296塑钢窗为0.4 kN/m2；木门为0.2 kN/m2。底层门自重： (1.22.115+1.52.12+32.12)0.2=11.34底层窗自重： (2.41.517+1.81.52+1.21.52)0.4=28.08一般层门自重: (1.22.116+32.12)0.2=10.584一般层窗自重： (2.41.519+1.81.52+1.21.54)0.4=32.4阁楼墙体自重： (7.8-0.6)(3.3-0.5)2+(6.6-0.6)(3.3-0.7)2-1.22.1-0.52.41.54.44=298.368。屋面女儿墙自重：强高300mm，栏杆1100mm；为计算简便，且栏杆的自重可乎略，所以只计算女儿墙自重。 (51.6-0.6)0.3+(31.2-0.6)0.3+2(15.6-0.6)0.34.44=148.65122.4.7 荷载分层总汇顶层重力荷载代表值包括：屋面恒载，50%屋面雪荷载，纵、横梁自重，半层柱自重，半层墙体自重。其它层重力荷载代表值包括：楼面恒载，50%楼面均布荷载，纵、横梁自重，楼面上下各半层的柱及纵、横墙体自重。将上述分项荷载相加得集中于各层楼面得重力荷载代表值如下：G7(塔楼)= (7.8+0.6)(6.6+0.6)4.84+0.5(7.8+0.6)(6.6+0.6)0.25+412.375+331.5+0.5629.7+0.5298.368+(1.22.10.2+2.41.50.4)0.5=683.5392(KN)G6= 4092.9+0.51902.69+(4812.375+3031.5+235.4)+6029.70.5+0.5(298.368+1779.019+3523.296)+148.6512+(1.22.10.2+2.41.50.4)0.5+(10.584+32.4)0.5=10569.9(KN)G5= 3002