高层宾馆现浇钢筋混凝土框架结构毕业论文.doc

东北石油大学本科生毕业设计（论文）高层宾馆现浇钢筋混凝土框架结构毕业论文目 录第1章 建筑设计.11.1总体设计.11.2平面设计.11.3立面设计.21.4剖面设计.31.5交通防火设计.31.6构造设计.31.7楼、电梯的置 .31.8交通与疏散.4第2章 结构设计.42.1结构布置.52.2构件基本尺寸的初步估算.52.3重力荷载计算.72.4横向侧移刚度计算.112.5横向水平地震作用下框架结构的内力和侧移计算.142.6横向风荷载作用下框架结构内力和侧移计算.242.7竖向荷载作用下框架结构的内力计算.292.8横向框架内力组合.452.9截面设计.572.10框架柱的设计.612.11板的配筋.672.12桩基础设计.77结论 78参考文献.79致谢.80II第1章 建筑设计1.1总体设计21世纪将是多种学科技术并存的时代，它必将形成推动建筑发展的巨大动力，建筑总体设计也是越来越重要。建筑的总体设计是根据建筑物的功能、外墙材料、地理位置、周围环境等情况综合考虑，达到美观的效果。将来建筑周围的地面铺装、花池、水池、喷泉、灯饰艺术品及植物搭配，都考虑进来，同时也可借鉴西方现代环境布置，但更应注意当地本身的地域及文化特点，进行统一协调设计，以达到美观、舒适的目的。1.2平面设计1.2.1柱网的确定首先考虑的是功能分区，对于我这座高层宾馆来说，裙房只有一层，而主体部分有12层，商场，餐厅，酒吧，咖啡厅，都在首层，2层到12层都为客房。考虑北方的气候条件，建筑宜采用内廊式，板式外形。而对于房间来说，他的面积是根据房间内部的活动特点，使用人数的多少，家具设备的尺寸及多少等因素来决定的，对于高层宾馆来说，一切都是以客人的住宿为主，并且大多都是单人居住，所以房间的面积并不大，大约在24平方米左右，综合以上等因素柱网基本已经确定，而且还比较简单，均匀，规则，结构也很合理。1.2.2门窗在平面中的位置1.2.2.1门的宽度、数量、和开启方式房间平面中门的最小宽度是由人，家具和设备的尺度以及通过人流多少决定的。在宾馆中，客房的，办公室的，门宽度常用为900mm，这样的宽度可以使一个携带东西的人，方便的通过，也能搬进床，柜等尺寸较大的家具。对于酒吧，咖啡厅来说来往客人多且比较频繁，所以采用了1800mm对开的弹簧门，其他的按规范设置。1.2.2.2 房间中门的位置房间平面中门的位置应考虑尽可能的缩短室内交通路线，防止迂回，并且应尽量避免穿房间，保留完整的活动位置面积。1.2.2.3 窗的大小位置房间中窗的大小和位置，主要根据室内采光，通风要求来考虑。窗的平面位置，主要影响到房间眼外墙方向来的照度是否均匀，有无暗角和眩光。建筑室内的自然通风，除了和建筑朝向，间距，平面布局等因素有外，房间中窗的位置，对室内通风效果的影响也很关键。1.2.3.辅助房间的平面设计宾馆的辅助房间主要包括厕所、與洗室、厨房、储存室、洗衣房、锅炉房、通风机房等。公共服务的厕所设置了前室，这样使厕所较隐蔽，又有利于改善通向厕所的走廊或过厅处的卫生条件。每套客房都设置了卫生间，并且至少配置三件卫生洁具。设便器，洗浴器，洗面器三件卫生洁具的卫生间的使用面积大约在3平方米以上。对于餐厅和宴会厅的厨房而言，他服务的对象多，并且要求也不同，所以厨房的面积较大大约在42平方米左右，相邻的还设置了冷藏室和储存室。1.2.4交通联系部分的平面设计宾馆内部的交通联系部分包括：水平交通空间走廊，垂直交通空间楼梯、电梯、坡道，交通枢纽空间门厅、过厅等。1.2.4.1走廊走廊时连接各个房间，楼梯和门厅等以解决建筑物中水平联系和疏散的部分。宾馆的走廊长度是根据建筑物而定的，宽度也是根据人流来定的，其他均按防火规范。1.2.4.2楼梯和坡道具体后面说明。1.2.2.3 门厅和过厅门厅做为建筑交通系统的枢纽是人流出入汇集的场所。门厅水平方向与楼梯相连，垂直方向电梯相连，是整个建筑的咽喉要到道，门厅的面积大小，主要根据建筑物的使用性质和规模确定，对于本建筑来说，门厅是与客人直接交流的部分，也是客人出入汇集的场所，所以说门厅不应太小，且连接部分还设有休息区，总的大概有两个柱距地面积。1.3立面设计宾馆建筑的立面是由许多部件组成的，这些部件包括：门窗、墙柱、雨篷、檐口、勒脚、花式等。立面设计就是恰当的确定这些部件的尺寸大小，比例关系以及材料色彩等。通过形的变换，面得虚实对比，线的方向变化等，求得外形的统一与变化和内部空间与外形的协调统一，尽量做到反应出建筑的性格，反应内部空间及其组合情况，反应自然条件和民族特点的不同，反应基地环境和建筑规化的总体要求。1.4剖面设计建筑剖面设计是建筑设计的重要组成部分，他的主要目的是根据建筑功能要求规模大小及环境条件等因素确定建筑各组成部分在垂直方向上的布置，对于本建筑来说剖面反应了房间的面积大小，开间，进深，楼板和梁的尺寸，以及梁柱的关系，还有就是楼梯间的结构原理等等。从剖面中还反映了裙房为2层，主体部分为12层，1层的层高位3.9m，2层往上为3.3m，每层窗台高为900mm，1层的窗高为2.4m，其他层为1.8m，这样的窗高可以直接与梁接触，省去了窗的过梁，这样既合理又简单。1.5交通防火设计在高层建筑中，垂直交通以电梯为主，在本建筑中，设置了二部电梯和两部楼梯，楼梯和电梯共用一个防烟前室，前室采用二级防火门，房间的拐角处有防火器材，每个楼层可作为一个防火分区，建筑材料也选择为非然性或难燃性材料。1.6构造设计本建筑采用现浇式框架结构，主体总长度为50.4m，12层，裙房总高为3.9m，共两层。由于两者高度不同荷载不同，所以设置了一个从基础就断开的沉降缝，风宽度为200m，外维护构件缝内要求填充保温材料，同时要求根据缝的不同位置做好密封防水构造。1.7楼、电梯的设置楼梯是建筑各层间的垂直交通联系部分，是楼层人流疏散必经的通道。楼梯设计主要根据使用要求和人流通行情况确定梯段和休息平台的宽度，选择适当的楼梯形式，考虑整栋建筑的楼梯数量，以及楼梯间的平面位置和空间组合。对于本建筑来说，设置两部楼梯即可，每部楼梯都为:梯段宽为1.7m左右；休息平台也1.7m左右；形式为双跑楼梯；为使防烟楼梯达到最佳排烟效果，将楼电梯间通向屋顶，高度统一取3m。1.8交通与疏散内部交通组织的目的是引导人们在最短的时间内找到自己要找的房间或部门，而不是在路上耽误过多的宝贵时间，以便提高人们的办事效率，本设计充分利用走廊良好的向导性，将个房间连接在一起，良好的导向性极大地方便了人们，楼梯、电梯等垂直交通工具，这些设施的合理布置对人员分流的作用十分明显。将平时主要使用的两部乘客电梯安排在主体中部主要入口处。具有明显的导向性，消防电梯做为紧急情况下的救生及灭火用的交通工具。设置在仅靠大厅处。使用耐火等级高的材料砌成的封闭空间，也有利于人员的及时疏散和救援人员第一时间到达出事现场。第2章 结构设计2.1结构布置根据高层的使用功能及建筑设计的要求，龙兴高层宾馆是一个12层的钢筋混凝土框架结构体系，建筑面积约为10000平方米，建筑分主体和裙房两部分。图 2-1 柱网布置图2.1.1柱网及层高柱网采用内廊式，边跨跨度为6.6m，中间跨度取为2.4m，主跨为7.2m。柱网布置如图2-1所示。主体结构共12层，1层层高为3.9m，其余层均为3.3m，局部突出屋面的塔楼为楼、电梯间，层高为3.0m。2.1.2框架结构的承重方案采用横向框架承重体系，因为房屋的横向较短，柱子的数量较少，侧移刚度较小，这个弊端可以通过加大框架梁的截面高度来加大框架结构的侧移刚度。2.2构件基本尺寸的初步估算2.2.1梁板尺寸估算楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构。多跨连续板的最小厚度不小于/40，其中为短向长度，因此楼板厚度需不小于3600/40=90mm，则楼板厚度取为120mm。梁的截面尺寸应满足承载力、刚度及延性的要求，截面高度按梁跨度的1/121/8估算，为了防止梁产生剪切脆性破坏，梁的净跨与截面高度之比不宜小于4；截面宽度可按梁高的1/31/2估算，同时不宜小于柱宽的1/2，且不宜小于250mm。由此估算的梁截面尺寸见表2-1，表中给出了各层梁、柱和板的混凝土强度等级，其设计强度13层为C35（=16.7N/mm, =1.57 N/mm, Ec=3.15104）,312层为C30(=14.3 N/mm , =1.43 N/mm,Ec=3.0104)。2.2.2柱截面尺寸估算根据要求抗震设防烈度7度，同时建筑高在40m以内。其轴压比限值，各层的重力荷载代表值近似取13KN/。表2-1梁截面尺寸（mm）及各层混凝土强度等级层次砼强度等级横梁 (bh)纵梁(bh)次梁(bh)AB,CD 梁BC梁412C3030060030040030060030050013C35350600350400350600300500则柱的截面面积按下列公式计算 (2-1)N= (2-2) 式中：N柱组合的轴力设计值;F按简支状态计算的柱的负载面积;折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值，可根据实际荷载计算，也可近似取1215kN/m;考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数，边柱取1.3，不等跨内柱取1.25，等跨内柱取1.2;n验算截面以上楼层层数;柱截面面积;混凝土轴心抗压强度设计值; 框架柱轴压比限值，对一级、二级和三级抗震等级分别取0.7，0.8和0.9 。 边柱 A=333mm中柱: A=436mm取柱截面为正方形,则边柱和中柱截面高度分别为576mm和660mm。根据上述计算结果并综合考虑其它因素,本设计柱截面尺寸取值如下:13层:750mm750mm，412层:600mm600mm。柱高度：1层3.9m ，312层柱子高度即为3.3 m 。横向框架结构计算简图如图2-2所示。 图2-2横向框架结构计算简图2.3重力荷载计算2.3.1屋面及楼面的永久荷载标准值屋面（上人）: 30厚细石混凝土保护层 220.03=0.66kN/m2 油毡防水层 0.35kN/m220厚水泥砂浆找平层 200.02=0.4kN/m2150厚水泥硅石保温层 50.15=0.75kN/m2120厚现浇钢筋混凝土板 250.12=3kN/m2V型轻钢龙骨吊顶 0.25kN/m2 合计 5.41kN/m2 上人屋面均布活荷载标准值 2.0kN/m2屋面雪荷载标准值 =1.00.3=0.3kN/m2 荷载设计值 P=1.25.41+1.32.3=9.482kN/m2 注: 式中为屋面雪荷载分布系数,取1.0；取基准期为50年的安达市的基本雪压。2.3.2楼面 (211层楼面)： 1到11层楼面 （20厚1：3水泥砂浆找平层） 0.55 kN/m2 120厚现浇钢筋混凝土板 250.12=3kN/m2 V型轻钢龙骨吊顶 0.25kN/m2 合计 3.80kN/m2 楼面活荷载标准值 2.0 kN/m2 走廊活荷载标准值 2.0kN/m2 荷载设计值 P=1.23.80+1.32.0=7.16kN/m22.3.3梁、墙、柱、窗、门重力荷载的计算梁,柱可根据截面尺寸，材料容量及粉刷等计算出单位长度上的重力荷载,对墙、门、窗等可计算出单位面积上的重力荷载，计算结果见表2-2。墙体:外墙为390mm厚粉煤灰轻渣空心砌块，水泥粉刷墙面(0.36 kN/m2)，内墙面为20mm厚抹灰，则外墙单位墙面重力荷载标准值为: 7.50.39+0.36+170.02=3.425kN/m2内墙为190mm厚粉煤灰轻渣空心砌块，两侧均为20mm厚抹灰，则内墙单位墙面重力荷载标准值为： 7.50.19+170.022=2.105kN/m2木门单位面积重力荷载为0.2 kN/m2；防火门采用钢铁门，单位面积重力荷载取0.45 kN/m2；铝合金窗单位面积重力荷载取0.4 kN/m2。表2-2梁柱重力荷载标准值层次构件/ m/ mkN/m3kN/m/ mGi/kNGi/ kN1边横梁0.350.60251.055.5135.8516516.0171910.812中横梁0.350.45251.054.1341.65854.57 次梁0.300.50251.053.9386.2514344.575纵梁0.350.60251.055.5136.4528995.65柱0.750.75251.1015.4694.85322400.7892400.78923边横梁0.350.60251.055.5135.8516516.0171910.812中横梁0.350.45251.054.1341.65854.57次梁0.300.50251.053.9386.2514344.575纵梁0.350.60251.055.5136.4528995.65柱0.750.75251.1015.4693.3321633.526 1633.53412边横梁0.300.60251.054.7256.016453.61725.146中横梁0.300.45251.053.5441.8851.034次梁0.300.50251.053.9386.314347.332纵梁0.300.60251.054.7256.628873.18柱0.600.60251.109.9003.3321045.441045.44注：1)表中 为考虑梁、柱的粉刷层重力荷载而对其重力荷载的增大系数；g表示单位长度重力荷载，g=；n为构件数量。2)梁长度取净长；柱长度取层高。柱： 1层： 0.750.75254.85=68.2kN 23层： 0.750.75253.3 =46.4kN412层： 0.60.6253.3 =29.7kN2.3.4构件自重汇总梁：13层： 1910.812kN412层： 1725.146kN柱： 1层： 2400.789kN 23层： 1633.526kN 412层： 1045.440kN墙： 首层外墙： kN 首层内墙： 2-3层外墙: 2-3层内墙：标准层外墙： kN标准层内墙： 女儿墙：21.5（50.4+15.6）3.425=678.15kN楼梯重：6.63.63.91.22=216.69kN 楼面: kN 屋面: kN顶层楼梯间墙:(7.24+6.64+2.432-1.81.83-1.22.123.765+(6.63+2.43+3.6)3-2.131-2.11.222.105=791.497kN顶层楼梯间楼面：7.26.625.41=518.918kN门窗：首层： 标准层：2.3.5重力荷载代表值集中于楼层标高处的重力荷载代表值为恒载与50%活载之和，即本层楼盖自重。具体计算过程如下：=楼屋盖自重+梁重+墙重+柱重+门窗重+0.5活载+楼梯重上式中顶层须加上女儿墙重=2280.96+1910.812+(1459.91+1037.96+752.46+2136.438)0.5+(2400.789+1633.526)0.5+64.8+216.69+2017.58=9183.94KN=2280.96+1910.812+(1633.52620.5)+(752.746+2136.438)20.5+65.48+216.9=8996.802KN=2280.9+1910.812+(1633.526+1045.441)0.5+(752.746+2136.438+804.738+2336.173）+65.48+216.9=8828.62KN=2280.9+1725.146+1045.44120.5+(80 4.738+)20.5+65.48+216.69=8474.748KN=3739.392+1725.146+804.738+791.497+236.1730.5+40.689+1045.440.5+65.48+216.69=8642.258KN=791.4970.5+514.66+0.452.82.1+30.45+1.22.1+32.670.58+268.623=1315.247KN各质点重力荷载代表值简图见图2-32.4横向侧移刚度计算由横向框架结构计算简图，可以计算出横梁线刚度和柱线刚度。横梁线刚度=ECIb/,其中EC为混凝土弹性摸量，为梁的计算跨度，Ib为梁截面惯性矩（对现浇楼面Ib可近似取为：中框架梁Ib=2.0I0，边框架梁Ib=1.5I0，其中Ib为矩形部分的截面惯性矩），计算见表2-3。计算过程见表2-4。 图2-3 各质点的重力荷载代表值表2-3横梁线刚度表 类别层次/(N/mm2)/mmmm/mm4/mm/Nmm1.5/Nmm2/Nmm边横梁133.151043506006.310966003.00710104.51110106.01410104123.01043006005.41092.45510103.68310104.911010中横梁133.151043504001.910924002.49410103.74110104.98810104123. 10403004001.61092.010103.010104.01010 表2-4 柱线刚度计算表层次/mm/(N/mm2)/ mmmm/mm4/Nmm148503.151047507502.637101017.12710102-333003.151047507502.637101025.172101041233003.01046006001.0810109.8191010柱的横向侧移刚度按式(23)计算： (2-3)式中：表示梁、柱的线刚度比对柱线刚度的影响对于底层： (2-4)对于一般层： （2-5）根据梁、柱线刚度比不同，将图2-1中的柱分为中框架中柱和边柱，边框架中柱和边柱以及楼梯间柱等。计算结果见表2-5、2-6及表2-7。表2-5 横向中框架侧移刚度值（N/mm） 层次边柱（12根）中柱（12根）5120.50.20021639.70.9070.31233758664772.440.5420.213186110.9870.3303570565179230.2450.109287940.4480.1834834292563220.2390.10729679.30.4370.17949651951963.610.3510.36231629.160.6420.43237745832489.92表2-6 横向边框架柱侧移刚度值（N/mm）层次边柱（4根）中柱（4根）5120.3750.158170950.6810.2542748217830840.4060.169182860.7410.2702921419000030.1840.084221900.3360.1443804024092020.1790.082227450.3280.1413911024742010.2630.341297940.4820.39634599.9257575.6表2-7 横向框架层间侧移刚度（N/mm）层次12345121090065.521199383.61166552841792843080.4由上表2-7可知=1090065/1199383.6=0.9090.7，故该框架为规则框架。2.5横向水平地震作用下框架结构的内力和侧移计算2.5.1横向自振周期计算对于质量和刚度沿高度分布比较均匀的框架结构,其基本自振周期T1(S),可按下式子计算: (2-6)式中: 为计算结构基本自振周期用的结构顶点假想位移(m)即假想把集中在各层楼面处的重力荷载代表值Gi作为水平荷载而算得的结构顶点位移。 为结构基本自振周期考虑非承重砖墙影响的折减系 数,框架结构取0.6-0.7。对于屋面带突出屋顶间的房屋, 应取主体结构顶点的位移,突出间对主体结构顶点位移的影响,应按顶点位移相等的原则,将其重力荷载代表值折算到主体结构的顶层. 按公式将G13折算到主体结构的顶层，即：Ge=Gn+1 (1+) (2-7)Ge=1315.247(1+)=1458.80KN对框架结构,式(2-5)中的可按下式计算:= (2-8)结构顶点的假想侧移由下式计算， = (2-9)式中： 为集中在K层楼面处的重力荷载代表值； V把集中在各层楼面处的重力荷载代表值视为水平荷载而得的第层的层间剪力；，分别为第，k层结构的层间侧移s 同层内框架柱的总数结构顶点的假想侧移计算过程见表2-9，其中第12层的为与之和。 =8642.258+1458.8=10101.058KN表2-8结构顶点的假想侧移计算层次/ kN/ kN/（N/mm）/mm/ mm129957.5059957.505843080.411.81725.37118474.74818432.253843080.421.86713.56108474.74826907.001843080.431.92691.7098474.74835381.749843080.441.97659.7888474.74843856.497843080.452.02617.8178474.74852331.245843080.462.07567.7968474.74860805.993843080.472.12503.7258474.74869280.741843080.482.18431.648474.74877755.48984179292.37349.4238828.62086584.109116655274.22257.0528996.80299580.911119938483.03182.8319183.947108764.858109006699.8099.80按公式T1=1.7计算基本周期T1，其中量纲为m，取=0.7则T1= 1.7=1.70.7=1.01s2.5.2水平地震作用及楼层地震剪力计算 多自由弹性体系在水平地震作用下可采用底部.剪力法和阵型分解反应谱法求得.对于建筑总高度小于40m,质量和刚度沿高度分布比较均匀，变形以剪切型为主，故可采用底部剪力法计算水平地震作用。本设计高度约为40m,故可采用底部剪力法.采用底部剪力法时,各楼层可仅取一个自由度,结构的水平地震作用应按下式确定: (2-10) Fi= (2-11)