图书馆毕业设计结构计算书-土木工程专业毕业论文设计.doc

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1、长春建筑学院土木工程学院毕业设计 摘 要本毕业设计题目为图书馆设计。该建筑主体五层，总建筑面积6369。本毕业设计主要完成以下内容：在建筑设计方面，本建筑采用L形的建筑风格，造型简洁、大方、实用，满足建筑的使用功能要求。在结构设计方面，本次设计主要根据设计任务书的要求，对该建筑的结构进行有效的布置和计算。主要完成重力荷载累计，水平地震荷载和风荷载计算、竖向荷载内力计算、内力组合、梁柱截面设计以及配筋计算、楼梯基础设计和 配筋计算等。建筑结构形式为钢筋混凝土框架结构体系，下部采用柱下独立基础，根据工程地质条件等综合考虑，基础埋深1.8m。本设计遵照国家现行建筑结构设计规范中的规定，参照标准图集，

2、在建筑部分以天正建筑设计软件为工具进行制图，在结构部分以手算为主，PKPM结构计算软件为辅，进行了结构内力的有效计算，并对手算和电算结果进行了对照。完成如下建筑和结构图纸的绘制：标准层平面图、底层平面图、立面图、剖面图、楼梯详图、节点详图、基础结构平面布置图、标准层结构平面布置及板配筋图、一榀框架配筋图、梁柱配筋图等。此设计选用常用的框架结构形式，通过本次毕业设计使我对所学的专业知识能够有机的结合起来，达到融会贯通；同时还对框架结构的荷载传递路径，内力计算、组合以及构件截面配筋，楼梯、基础设计等进行了系统研究和掌握，为以后参加工作，更好的运用所学的知识提供了很大的帮助。符 号 混凝土弹性模量；

3、C20表示立方体强度标准值为20N/的混凝土强度等级；N轴向力设计值；M弯矩设计值；V剪力设计值；A构件截面面积；I截面惯性矩；永久荷载标准值；可变荷载标准值；永久荷载分项系数；可变荷载分项系数；结构总水平地震作用标准值；T结构自振周期；承载力抗震调整系数；构件长细比；地基承载力特征值；基础高度；d基础埋置深度，桩身直径；土的重力密度；风荷载标准值；结构顶部附加水平地震作用标准值；楼层层间位移；e偏心距；箍筋面积；B结构迎风面宽度；截面有效高度； 目 录摘要I第一章 建筑设计1一、建筑概况1二、工程概况1三、设计资料1四、建筑要求:2五、采光、通风、防火设计2六、建筑细部设计2七、参考资料3第

4、二章 结构计算3第一节 框架结构设计3一、工程概况3二、结构布置及计算简图3三、梁截面尺寸4四、重力荷载计算5五、框架侧移刚度计算9六、横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算11七、竖向荷载作用下框架结构的内力计算18八、截面设计24九、罕遇地震作用下弹塑性变形验算34十、楼梯设计38十一、基础设计43十二、楼板设计47十三、参考资料62第三章 施工组织设计63一、工程概况及施工特点分析63二、施工方案选择66三、季节性施工的技术措施87四、施工总平面布置图90五 施工安全措施91六 文明施工措施94结束语96参考文献97 V 第一章 建筑设计一、建筑概况1、设计题目： 图书馆设计2、建筑

5、面积： 6369 3、建筑总高： 20.85m（室外地坪算起）4、建筑层数： 五层5、结构类型： 框架结构二、工程概况 该建筑为五层钢筋混凝土框架结构体系，建筑面积6369，建筑物平面为L形。走廊宽度3m，底层层高为3.9m，标准层高3.9m，室内外高差0.45m，其它轴网尺寸等详见平面简图。三、设计资料1、气象条件基本风压：0.65KN/ 基本雪压：0.35KN/2、框架抗震等级/烈度：3级/7度3、工程地质条件建筑地点冰冻深度：-1.70米建筑场地类别：类场地土岩土层名称土层厚度（m）稠密度天然基础沉管灌注桩基础fak（ kpa）地基土承载力特征值r（KN/m3）重度qsia（kpa）桩侧

6、阻力特征值qpa（kpa）桩端阻力特征值1层杂填土1.2松散02层粉质粘土1.5可塑23019.3323层粉质粘土5.0可塑20019.4284层粉质粘土1.5可塑24019.5405层粘土未穿透硬塑27020.1432100凝土强度等级为C35，纵筋采用HPB335级钢筋，箍筋采用HPB300级钢筋，板筋采用HPB335级钢筋。四、建筑要求建筑耐火等级：二级图书馆建筑等级：二级抗震等级为级设计使用年限50年五、采光、通风、防火设计1、采光、通风设计在设计中选择合适的门窗位置，从而形成“穿堂风”，取得良好的效果以便于通风。2、防火设计本工程耐火等级为二级，建筑的内部装修、陈设均应做到难燃化，以

7、减少火灾的发生及降低蔓延速度，公共安全出口设有三个，可以方便人员疏散。因该为旅馆属多层建筑，因而根据高层民用建筑设计防火规范（2005版GB50045-95）规定，楼梯间应采用封闭式，防止烟火侵袭。在疏散门处应设有明显的标志。各层均应设有手动、自动报警器及高压灭火水枪。六、建筑细部设计1、建筑热工设计应做到因地制宜，保证室内基本的热环境要求，发挥投资的经济效益。2、建筑体型设计应有利于减少空调与采暖的冷热负荷，做好建筑围护结构的保温和隔热，以利节能。3、采暖地区的保温隔热标准应符合现行的民用建筑节能设计标准的规定。4、室内应尽量利用天然采光。5、客房之间的送风和排风管道采取消声处理措施。6、为

8、满足防火和安全疏散要求，设有两部楼梯。7、客房内的布置与装修以清新自然为主，卫生间的地面铺有防滑地板砖，墙面贴瓷砖。七、参考资料建筑部分1建筑制图标准（GB/T50104-2010）2民用建筑设计通则（GB50352-2005）3建筑设计防火规范（GB_50016-2006）5建筑地面设计规范（GB50037-2013）6屋面工程技术规范（GB50345-2012）7民用建筑热工设计规范（JGJ24-286）8建筑设计资料集（一）（二）9房屋建筑学中国建筑出版社10有关多层建筑设计资料及图集 第二章 结构设计一、 工程概况拟建五层图书馆，建筑面积6369m2,拟建房屋所在地的地震动参数max=

9、0.16,Tg=0.30s,基本雪压S0=0.35KN/m2,基本风压W0=0.65KN/m2,地面粗糙度为B类，土重度为18KN/m3，空隙比0.8，液性指数0.833，地基承载力特征值fak=200KN/m2,土壤最大冻土深度-1.70m.二、 结构布置及计算简图 三、 梁截面尺寸；框架纵梁 hl=7500*（1/181/10）=416.67750 取700 bl=700*（1/31/2）=233.33350 取300框架次梁 hl=7500*（1/181/12）=416.67625 取600 bl=600*（1/31/2）=200300 取300板厚 L/B2 双向板 hb=3750*（

10、1/301/40）=93.75125 取120一至五层：3.9m电梯机房：3.9m填充外墙200mm厚陶粒混凝土砌块，木门及窗口尺寸见图1；楼盖采用现浇钢筋混凝土结构，楼板厚120mm,主梁300mmX700mm次梁300mmX600mm，梁板柱混凝土强度等级C35(fc=16.7N/mm2, ft=1.57N/mm2).柱截面尺寸估算:框架结构的抗震等级为三级，其轴压比限制N=0.85,各层的重力荷载代表值取13KN/m2,边柱及中柱的负载面积分别为7.5mX3.75m和7.5mX7.5m。边柱=N=1.37.53.75155=2742.19AcN/nfc=0.193 柱边长=0.439中柱

11、Ac0.260 中柱长=0.510根据上述计算结构并考虑其他因素，本设计柱截面尺寸取值如下： 一至五层：600mmX600mm;基础选用独立扩展基础，基础埋深1.8m,基础截面高度取0.85m,框架结构计算简图去顶层柱形心线作为框架柱的轴线，梁轴线取至板底，25层柱高度即为层高，底层柱高度从基础顶面取至一层板底，即h1=3.9+1.8+0.45-0.85-0.1=5.2m.四、 重力荷载计算（一）屋面及楼面的永久荷载标准值屋面（上人） 1:100水泥珍珠岩找平层 15X0.02=0.30KN/m2 4厚SBS改性沥青防水层 0.04 KN/m2 20厚水泥砂浆找平层 20X0.02=0.40K

12、N/m2 100厚聚苯乙烯保温层 0.5X0.08=0.04 KN/m2 2厚SBS改性沥青隔气层 0.02 KN/m2 20厚1:3水泥砂浆找平层 20X0.02=0.40KN/m2 120厚现浇混凝土屋面板 25X0.12=3 KN/m2 20厚混合砂浆抹面刮大白 13X0.02=0.26 KN/m2 合计 4.12KN/m2 图1.1 首层平面图楼面 20厚水泥砂浆找平层 20X0.02=0.4 KN/m2瓷砖地面（包括水泥粗砂打底） 0.55 KN/m2120厚钢筋混凝土楼板 25X0.12=3 KN/m220厚混合砂浆抹面刮大白 20X0.02=0.40 KN/m2 合计 4.35

13、KN/m2（二）屋面及楼面可变荷载标准值 1.上人屋面均布活荷载标准值 2.0KN/m2 2. 楼面活载标准值 2.00 KN/m2 3.屋面雪荷载标准值 SK=R*S0=1.0X0.45=0.45 KN/m2 （三）梁、柱、墙、窗、门重力荷载计算 梁柱可根据截面尺寸、材料容重及粉刷等计算单位长度上的重力荷载、对墙、门、窗等可计算单位面积上的重力荷载，计算结构见（表1） 表1. 梁、柱重力荷载标准值层构件b/mh/mrkN/mg kN/mL /mnGi/kNGi/kN1横梁0.30.7251.056.33.97.51020226.8907.21纵梁0.30.7251.057.87.536176

14、9.041次梁0.30.6251.053.2813.97.50918115.163442.9353461.1381柱0.60.6251.19.96.45402554.22554.22-5横梁0.30.7251.056.33.97.51020226.8907.22-5纵梁0.30.7251.056.37.5361769.042-5次梁0.30.6251.053.2813.97.5918115.163442.9353461.1382-5柱0.60.6251.19.93.9401544.41544.4 表1. 梁、柱重力荷载标准值 1木门单位面积重力荷载为0.2 KN/m2，塑钢窗单位面积重力荷载为

15、0.4 KN/m2。 2.外墙用200厚炉渣空心砌块（4.13 KN/m2）80厚EPS保温板20厚水泥砂浆找平层 0.20*4.13+0.01*20+0.5*0.080=1.426KN/m2 3.内墙200厚炉渣空心砖，两侧各20厚刮大白 。0.20*4.13+17*0.02*2=1.506 KN/m2 4.女儿墙高度900mm。做法100厚钢筋混凝土墙体，挑檐为100mm厚的钢筋混凝土板，90厚EPS保温板。 两侧各10mm厚水泥砂浆找平层，女儿墙面积重力荷载25*0.1+20*0.01*2+0.5*0.09*2=2.99KN/m2 女儿墙总重2.99*0.90*（60.8+26.3)*2

16、=468.7722KN/m2 （四） 重力荷载代表值一层 外墙面积7.5*17*（3.9-0.8）+19*3.4*2=585.85 m2 585.85-193.75-30.24=361.68m2 窗户总面积： 2.5*2.5*31=193.75m2 门总面积： 1.8*2.4*3+2.4*1.8*4=30.24m2 (外墙) 1.5*1.6*24+1.2*2.1*14+1.8*2.1+2*2.4*2+1.6*2.1*2=112.98m2 (内墙) 内墙面积： 6.9*3.4*18+7.5*14.5*3.4=836.23 m2 836.23-112.98=723.25 m2 外墙重： 361.8

17、6*2.21=799.71 KN 内墙重： 723.25*1.82=1316.315 KN 门窗重： 0.4X(193.75+30.24+112.98)=134.768KM 楼板重： （19.8*76.3-3.9*7.5*4-2.48*4.11）*4.25=5820.405 KN 24层：外墙面积： 7.5*3.1*18+19*31*2=558.62m2 窗户总面积： 2.5*2.2*37=203.5m2 门总面积： 1.8*2.1*14+2*2.4*2+1.6*2.1*2=69.24m2 玻璃： 7.5*3.1*16.5=404.085 m2 内墙面积： 6.9*3.1*8+7.5*3.1*

18、2=230.02m2 外墙重： 558.62*2.21=1234.55 KN 内墙重： 230.02*1.82+404.085*0.4=580.2704KN 门窗重： 0.4*（203.5+69.24）=109.096 KN 楼板重： 5820.405KN 5层：外墙、内墙、门窗同上； 楼面板重； （3.75*6.9*40+3.75*3*20）*3.89=4901.4KN G1=0.5*(799.71+1316.315+134.768)+5830.405+0.5*(1234.55+580.27+109.096)+3461.138+0.5*2554.2+0.5*3.5*76.3*20.5=153

19、83.261KN G2=G3=G4=2*0.5*(1234.55+5085.2704+109.096)+5820.405+3461.138+0.5*1544.4+15383.261=27360.92KN G5=6080.61+3461.138+0.5*1544.4+0.5*3.5*576.3*20.5+0.5*(1234.55+580.2704+109.096)=14013.169KN 五、 框架侧移刚度计算 横向框架侧移刚度计算（取5轴计算） 表2.横梁线刚度ib计算表类别层次EC (N/mm2)bxh(mmxmm)I0(mm4)L(mm)EcI0/L(Nmm)1.5 EcI0/L(Nmm)

20、2 EcI0/L(Nmm)边横梁153.0X104300X7001.28X101075001.041X10101.562X10102.083X1010走道梁153.15X104300X7001.28X101030001.86X10102.79X10103.72X1010 表3.柱刚度ic计算表层次Hc（mm）EC (N/mm2)bxh(mmxmm)Ic(mm4)EcIc/ Hc(Nmm)152003.0X104600X6001.08X10107.115X10102539003.0X104600X600 1.08X10104.006X1010柱的侧移刚度计算 3.72 1.524第2层C-5柱及

21、与其相连的梁的相对刚度如右图所示： 4.006K= (3.72+1.563) /4.4006=1.319 6.51 1.563 其他柱侧移刚度见下表4、表5： 表4.中框架柱侧移刚度D值(中柱)层次I1(1010mm4)I2(1010mm4)I3(1010mm4)I4(1010mm4)Ic(1010mm4)cD13.721.5624007.1150.37120.157 115992-53.721.56243.721.56244.006 1.3190.56916616 表5.中框架柱侧移刚度D值(边柱)层次I1(1010mm4)I2(1010mm4)I3(1010mm4)I4(1010mm4)I

22、c(1010mm4)cD101.5624007.1150.120.0572758.882-501.562401.5624 4.0060.390.1635151.7D1=11599*24+2758*16=322504 N/mmD2=D3=D4= D5 =16616*16+5151.7*16=348283.2 N/mmD1/D2=322504/348283.2=0.9250.7 故框架为规则框架。六、横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算（一）横向水平地震作用下框架结构的内力和侧移计算（1）横向自震周期计算 将G6折算到主体结构的顶层，即：G6 =（10+3）*2.4*0.2*1.77+10*

23、3*3.89=1387.9 表6.结构顶点的假象侧移计算层次Gi/KNVgi/KNDi/(N/mm)ui/mmui/mm514013.16914013.16966454021.09271414714.92221753.21966454032.73249.91314714.92236468.14166454054.89217.18214714.92251183.06366454077.02162.291 15383.26166566.32478063085.2785.27（2）水平地震作用及楼层地震剪力计算Geq=0.85Gi=0.85X(15383.261+14714.922*3)=50598

24、.82KNFek=1Geq=0.083X50598.82=4199.7KN1.4Tg=1.4X0.35=0.49sT1=0.62s 考虑顶部附加水平地震作用F6=0.1196X4199.7=502.284KN具体计算见下表7 表7.各质点横向水平地震作用及楼层地震剪力计算表层次Hi/mGi/KNGiHi /KN*mFi/KNVi/KN520.1514714.922306868.680.3181175.781175.78416.2514714.922249417.930.259957.702133.48312.3514714.922192029.710.200739.482872.9628.45

25、14714.922134641.540.140517.643390.614.5515383.26180762.120.084310.583701.18各质点水平地震作用及楼层地震剪力沿房屋高度的分布见下图 (3)水平地震作用下的位移验算 表8.横向水平地震作用下的位移验算 层次Vi/KNDi (N/mm)ui/mmui/mmhi/mm51175.786645401.7721.1439001/22034 2133.486645403.2119.3739001/121532872.966645404.3216.1639001/90323390.66645405.1011.8439001/76513

26、701.187806306.746.7448501/720（4）水平地震作用下框架内力计算 表9.各层柱端弯矩及剪力计算（边柱）层次Hi/mVi/KNDij (N/mm)Di1Vi1y53.91175.786645405151.79.110.390.196.7528.7843.92133.486645405151.716.540.390.3623.2241.2833.92872.966645405151.722.270.390.4034.7452.1123.93390.66645405151.726.280.390.5051.2551.2515.23701.187806302758.8813.

27、080.4850.7547.5815.86 表10.各层柱端弯矩及剪力计算（中柱）层次Hi/mVi/KNDij (N/mm)Di1Vi1y53.91175.786645401661629.402.020.4147.0167.6443.92133.456645401661653.342.020.4593.61114.4133.92872.966645401661671.832.020.50140.06140.0623.93390.66645401661684.782.020.50165.32165.3215.23701.187806301159955.002.020.55187.71153.58

28、 表11.梁端弯矩剪力及柱轴力计算层次边横梁走道梁柱轴力LL边柱N中柱N530.5495.147.56.3433.0933.085320.05-6.34-20.05455.937.127.512.9281.0881.08349.14-19.26-69.19375.6254.177.518.03118.34118.343171.72-37.29-140.91290.364.187.521.46140.22140.22384.98-58.75-281.13178.779.047.521.91172.67172.873104.65-80.66-385.78（二）横向风荷载作用下框架结构内力和侧移计算

29、（1）地i层楼层外风荷载处集中力计算第i层楼层外风荷载处集中力的计算 Fwi=zzswoB(H下/2+H上/2) H=21.45m H1=3.75+0.45=4.2mV=0.80 z=4.2/20.85=0.22 wo=0.65KN/m2 B类地区H/B=20.85/81.11=0.257 查表1.15 V=0.42T1 =0.54SW0T02=0.35*0.542=0.10KN.s2/m2查表1.12 =1.22 表12.第i层楼层外风荷载处集中力的计算层次zzswoBH上/2+H下/2Fwi11.220.81.30.657.54.225.0521.291.01.30.657.53.928.

30、2531.3821.011.30.657.53.930.5741.471.121.30.657.53.936.0651.561.191.30.657.53.940.65（2）风荷载作用下的水平位移验算 表13层次Fi/KNVi/KNDij (N/mm)ui/mmui/mm125.0580.666871701.171.171/3461228.2558.758196540.721.891/5000330.5737.298196540.452.341/8000436.0619.268196540.232.571/15650540.656.348196540.082.651/48000(3)风荷载作用

31、下框架结构内力计算表14.各层柱端弯矩及剪力计算（边柱）层次Hi/mVi/KNDij (N/mm)Di1Vi1y53.96.34819654118140.910.7770.300.822.4643.919.26819654118142.780.7770.403.56.533.937.29819654118145.370.7770.458.7010.6323.958.75819654118148.470.7770.5016.7713.721 5.280.666871701246311.630.1970.6841.028.40 表15.各层柱端弯矩及剪力计算（中柱）层次Hi/mVi/KNDij (

32、N/mm)Di1Vi1y53.96.3481965254432.53.0390.454.054.9543.919.2681965254437.63.0390.5013.1314.233.937.29819652544314.73.0390.5026.4626.4623.958.75819652544323.13.0390.5045.7441.515.280.66678171877243.03.5880.55106.076.8表16.梁端弯矩剪力及柱轴力计算层次边横梁走道梁柱轴力LL边柱N中柱N524.63.47.53.815.715.733.8-3.8-9.5473.212.57.511.95

33、7.257.2315.7-15.7-44.23141.327.27.523.4124.5124.5375.5-39.1-119.72224.246.27.537.6223.0223.03135.0-76.7-196.41251.784.17.546.7384.9384.93233.0-123.4-319.8七、竖向荷载作用下框架结构的内力计算（一）计算单元 取2轴线横向框架进行计算，计算单元宽度为7.5m，如下图所示。直接传给该框架的楼面荷载如图中水平阴影部分，计算单元范围内的其余楼面荷载则通过次梁和纵梁以集中力的形式传给横向框架，作用于各节点上，由于纵向框架梁的中线与柱的中心线不重合，因此在

34、该框架上还作用有集中力矩。 （二）荷载计算（1）恒载计算 各层梁上作用的恒载在上图中，q1代表横梁自重，均为均布荷载形式，对于六层：q1=q1=4.725KN/mq1和q1分别为房间和走道传给横梁的梯形荷载和三角形荷载，由几何关系可得：q2=3.89X4.05=15.755KN/m q2=3.89X3.3=12.837KN/m P1、P1、P2分别为由边纵梁、中纵梁直接传给柱的恒载、它包括梁自重、楼板重和女儿墙的重力荷载，计算如下： 集中力矩：M1=P1e1=193.09X0.105=20.27KN*m M1=P1e1=128.34X0.105=13.48KN*m对于2-5层：q1包括梁自重和

35、其上横墙自重，为均布荷载。其他荷载计算方法同第六层，结果为： q1=4.725+1.77X4.2=10.566KN/m q1=4.725KN/mq2=3.89*4.2=15.75KN/m q2=3.89X4.2=12.84KN/m 集中力矩： M1=P1e1=218.04X0.105=22.97KN*m M1=P1e1=188.49/X0.105=19.79KN*m对于1层： q1=10.5667KN/m q1=4.725KN/mq2=3.85X4.2=15.75KN/m P11=P1=188.49KN P2=232.16KN M1= M1=108.65KN*m(2)活载计算 活荷载作用下各层框架梁上的荷载分布如下图所示：对于六层：q2=0.5X4.2=2.1KN/m P1、P1、P2分别为由边纵梁、中纵梁直接传给柱的活载，计算如下： 集中力矩：M1=P1e1=14.824X0.105=1.56KN*m M1=P1e1=9.34X0.105=0.98KN*m同理，在屋面雪荷载作用下：q1=0.35X4.2=1.47KN/m