框架柱抗侧刚度D和结构基本自振周期毕业设计

框架柱抗侧刚度D和结构基本自振周期毕业设计

建筑设计

概述：

本教学楼是一个集多项功能为一体的低层教学用房，不同的使用功能要求应设计不同的构造形式与之相适应，从而方便使用，因此，在设计中，我们在建筑设计上进行了精心的设计，使之尽量满足综合大楼的各项功能，并使结构尽量做到简单。一、平面设计

首先应是底层的设计，初步拟定柱的截面尺寸为500mm×500mm，横向承重梁的尺寸为600mm*300mm。在设计中，考虑到教学楼的多项功能集一体，设计中，把它要功能分区，亦即是教室，会议室，实验教室，准备区。会议室，教室，各个区进行人员分流以及满足防火要求，各自有单独出入口，并形成对称布置。

二、剖面设计

为了很好的反映楼层的结构，在设计剖面时，剖到楼梯这个比较重要的部位，使剖面能很好的反映结构的布置，楼地面的装修以及梁柱之间的关系等。

三、排水设计

为了使雨水能很好的有组织的排走，设计中，我采用内檐沟排水，起坡坡度均为2%,设计中间处成双坡排水，两侧部分形成单侧坡度排水。

第一部分框架结构设计

1 框架结构设计任务书

1. 1 工程基本概况

建筑地点：郑州市

建筑类型：四层教学楼，结构类型为框架填充墙结构。

建筑介绍：建筑面积约3600平方米，楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土框架结构，楼板厚度取120mm，填充墙采用蒸压粉煤灰加气混凝土砌块。

场地条件：场地平坦，无障碍物，周地四周为住宅区。

地质情况：该区表层为杂填土，下层为粘土，以粘土为持力层，地基承载力特征值为150Kpa，基础形式为柱下条形基础。建筑场地为二类近震场地，设计地震分组为第一组。按抗震进行结构设计，只做横向抗震计算。

设防烈度为7度。

柱网与层高：本教学楼中部采用柱距为6.0m的内廊式小柱网，边跨为6.0m，中间跨为3.0m，层高取3.6m。结构平面布置如下图所示：

图1-1 结构平面布置图

设计依据和地质、水文、气象材料

1．建筑物类型：乙类

2．地质条件：建筑场地类别为Ⅲ类。

3. 相对湿度：最热月平均73％

4. 主导风向：全年西南风，夏季东南风

=0.40KN/㎡

5. 基本风压：W

=0.25KN/m2

6. 基本雪压：S

1.2结构布置方案及结构选型

1.2.1结构承重方案选择

竖向荷载的传力途径：楼板的均布活载和恒载经次梁间接或直接传至主梁，再由主梁传至框架柱，最后传至地基。根据以上楼盖的平面布置及竖向荷载的传力途径，本教学楼框架的承重方案为横向框架承重方案，这可使横向框架梁的截面高度大，增加框架的横向侧移刚度。根据建筑功能要求以及建筑施工的布置图，本工程确定采用框架承重方案，框架梁、柱布置参见结构平面图。

1.2.2结构布置：

高层框架结构应设计成双向梁柱抗侧力体系，框架梁、柱中心线宜重合。结合建筑的平面、立面和剖面布置情况，本教学楼的结构平面和剖面布置分别在建施图上有说明。框架结构房屋中，柱距一般为5～10米，本建筑的柱距为6.0米和8.4米。根据

结构布置，本建筑平面均为双向板。双向板的板厚H ≤l/50（l 为区格短边边长）。楼面板和屋面板的厚度均取120㎜。 本建筑的材料选用如下： 混凝土：采用C30。

钢筋：纵向受力钢筋采用热轧钢筋HRB400，其余采用热轧钢筋HPB235。 墙体：外墙、内墙、隔墙采用蒸压粉煤灰加气混凝土砌块，重度ｒ=6.0 KN/㎡。 窗：钢塑门窗，ｒ=0.35 KN/㎡ 门：木门，ｒ=0.2 KN/㎡。 框架计算简图及梁柱线刚度

图1-1所示的框架结构体系纵向和横向均为框架结构，是一个空间结构体系，理应按空间结构进行计算。但是，采用手算和借助简单的工具计算空间框架结构太过复杂。《高层建筑混凝土结构技术教程》（JGJ3-2002）允许在纵、横两个方向将其按平面框架计算。本设计只作横向平面框架计算，纵向平面框架的计算方法与横向相同，故略。

图1-1所示的框架结构体系纵向和横向均为框架结构，是一个空间结构体系，理应按空间结构进行计算。但是，采用手算和借助简单的工具计算空间框架结构太过复杂。《高层建筑混凝土结构技术教程》（JGJ3-2002）允许在纵、横两个方向将其按平面框架计算。本设计只作横向平面框架计算，纵向平面框架的计算方法与横向相同，故略。

本建筑中，横向框架的间距为8.4米。荷载基本相同，可选一榀框架进行计算与配筋，其余框架可参照此榀框架进行计算和配筋，现以⑥轴线的一榀框架为例进行计算。

1.3 梁﹑柱截面尺寸估算 1.3.1主要承重框架:

框架横梁截面高度 h=(1/8~1/12)L=466.7mm —1050mm ， 取h=600mm .

==h b )3

1~2

1(200mm ~300mm 取b=300mm

满足b>200mm 且b / 500/2=250mm

故主要框架梁初选截面尺寸为：b ×h=600mm ×300mm

次梁：次梁截面也选用和主梁相同的截面:h=600mm , b=300mm

1.3.2框架柱截面尺寸 底层柱轴力估算：

假定结构每平方米总荷载设计值为12KN ，则底层中柱的轴力设计值约为：

1268.442419.2N KN =⨯⨯⨯=

若采用C30混凝土浇捣，由表查得c f =14.3MPa.假定柱截面尺寸b ×h=500㎜×500

㎜,则柱的轴压比为：

2419200

0.6814.3500500

c N f bh μ=

==⨯⨯ 故确定取柱截面尺寸为500㎜×500㎜。

框架梁、柱编号及其尺寸如图1-1所示，为了简化施工，各柱截面从底层到顶层不改变。

1.4 框架计算简图及梁柱线刚度

框架的计算单元如图1-1所示。框架柱嵌固于基础顶面，框架梁与柱刚接。由于各层柱的截面尺寸不变，故梁跨等于柱截面形心轴线之间的距离。底层柱高从基础顶面算至二层楼面，室内外高差为－0.600米，基础顶面至室内外地坪通常取－0.500米。故基顶标高至±0.000的距离定为－1.10米。标准层楼面标高为3.60米，故底层标高4.70米，其余各柱高从楼面算至上一层楼面，故均为3.6米，由此可绘出框架的计算简图如图1-2所示

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图1-2框架的计算简图

框架梁柱的线刚度计算：

由于楼面板与框架梁的混凝土一起浇筑，对于中框架取I=2I 0。 左跨梁: i 左跨梁=EI

l

=3.0×2×107×1/12×0.3×(0.6)3/8.4=3.860×104KN ⋅m 中跨梁：i 中跨梁=EI

l

=3.0×107×2×1/12×0.3×(0.6)3/3.0=10.8×104 KN ⋅m 右跨梁：i 右跨梁=EI

l

=3.0×107×2×1/12×0.3×(0.6)3/8.4=3.860×104 KN ⋅m

底层柱：i 底层柱=EI

l =3.0×107×1/12×(0.5)4/4.7=3.32×104 KN ⋅m 其余柱：i 其余柱=

EI l

=3.0×107×1/12×(0.5)4/3.6=4.34×104 KN ⋅m