XX中学图书馆大楼设计毕业设计计算书.docx

本 科 毕 业 设 计 启东市第一中学图书馆大楼设计 学 院：土 木 工 程 学 院专业班级：学生姓名：学 号： 指导教师： 2013年 6 月 毕业设计中文摘要启东市第一中学图书馆大楼设计摘要：建筑名称：启东市第一中学图书馆大楼 本设计建筑名称为启东市第一中学图书馆大楼。图书馆不仅仅是一个阅读的场所，它更是市民交流的平台。作为城市地标，拟建建筑物要考虑与临边建筑风格相协调，同时也要突出自己的建筑风格。 本图书馆建筑建筑总高度米，共5层，层高米，采用现浇钢筋混凝土框架结构，抗震设防烈度为6度，整个设计包括建筑设计和结构设计两部分。 建筑设计部分，首先根据建筑的使用功能确定建筑的初步布局，包括建筑体形及室内空间布置等，然后结合使用的材料、做法进一步确定具体尺寸和平、立面风格等。具体来说，主要包括总平面设计、建筑平面设计（功能布局及布置思路、房间的布置、卫生间的设计、楼梯布置、柱网布置等）、立面设计、剖面设计（层数层高确定及楼梯设计）、建筑材料设计（屋面做法、楼面做法）、防火设计，并对主要设计规范、尺寸单位、荷载及钢筋混凝土作了附加说明。 结构设计部分，首先根据建筑设计、工艺使用要求、材料供应情况以及场地地质条件等确定结构布置方案，然后选取一榀典型框架进行设计计算。在明确计算简图的前提下，进一步确定框架承受的荷载，包括恒载、屋（楼）面活载和风荷载，在此基础上进行框架内力计算、内力组合、梁、柱和基础等构件的配筋计算以及风荷载作用下的侧移验算。除此之外，还进行了楼梯设计（梯段板设计、平台板设计及平台梁设计）。关键词：钢筋混凝土框架结构；图书馆建筑；建筑设计；结构设计 毕业设计外文摘要Building Name：The first middle school library in Qidong CityThe building name of the design is The first middle school library in Qidong City. It is not only a reading place but a platform for communication. As a landmark of the city, The proposed building should be considered to be in accordance with the style of surrounding architecture, and also highlight its own style.The present project is a 5-storey library with the floor height and the total height . The four-layer building is adopted the cast-in-place reinforced concrete frame structure, and the seismic fortification intensity is 7 with the anti-seismic level 3. The entire graduation project divides into two parts, that is, the architectural design part and the structural design part.In the architectural design part, the general layout is first determined according to the building function, including conformation and indoor spatial setting; then the dimension, plane style and elevation style are chosen considering the engineering materials and constructional details. Make it more specific,it includes the total plane design, architectural graphic design, the facade design layout, section design, building materials design and fire prevention design. In addition, instructions for the main design norms and dimensions, load and reinforced concrete is given.In the structural design part, the array of structure is first determined according to architectural design, process demand, material supply and geological conditions; then a typical transverse frame is taken to be computed. After the extract of computation sketch, the external loads such as the dead load, living load on the roof (floor) and the wind load are calculated; then the internal force in the structure is obtained through the moment distribution method under vertical loading and the modified knick point method under horizontal loads. In the following, the combination of internal force is performed. On the above basis, the design of structural components such as beams, columns and foundations are respectively carried out, and at the same time the checking computation of the slidesway under wind load is done. In addition, the design of the stair , the canopy and other accessory components are also completed.Keywords: Reinforced concrete frame; Multi-storey library building; Architectural design; Structural design.目录设计说明1 工程名称1 工程概况1 基本设计资料1 基本风压1 基本雪压1 地震烈度1 地面粗糙度类别1 地质资料1 设计内容2 建筑设计2 结构设计2 结构布置及梁、柱截面尺寸及板厚的确定2 结构计算中取轴线的一榀横向框架为计算单元3 竖向荷载计算3 风荷载作用下的内力计算3 内力组合3 梁、柱、板的配筋3结构计算42.主体结构布置方案4主体结构布置4梁板柱等尺寸的确定6梁6柱6板厚的确定63.结构竖向荷载统计6框架计算简图及梁柱线刚度计算6荷载计算9活荷载标准值计算11竖向荷载下框架受荷总图114.风荷载计算175.风荷载作用下的位移验算196.内力计算21线刚度计算21恒载作用下梁的固端弯矩计算27活载作用下梁的固端弯矩计算28梁端剪力28恒载作用下柱剪力计算30活载作用下柱剪力计算33柱轴力计算35恒载作用下梁的跨内最大弯矩计算37活载作用下梁的跨内最大弯矩计算38反弯点计算407.内力组合49 E轴柱内力组合50 H轴柱内力组合51 F轴柱内力组合52 G轴柱内力组合53 EF跨内力组合54 FG跨内力组合55 GH跨内力组合568. 截面设计与配筋计算57框架柱柱截面配筋计算57框架梁截面配筋计算759.楼梯的结构设计80踏步板计算80楼梯斜梁计算81平台版设计82平台梁计算83靠墙平台梁8410.楼板的结构设计86参考文献100总结101致 谢102设计说明本人此次设计的课题是启东市第一中学图书馆大楼。根据任务书的要求，此图书馆主要房间有：综合大厅，阅览室，报告厅，书库，办公辅助用房。建筑总面积不少于7000m2在指导老师及相关老师的指导下，认真参阅相关规范、建筑书籍等资料，并逐步完成建筑设计过程。 工程名称启东市第一中学图书馆大楼设计 工程概况本建筑采用现浇混凝土框架结构，建筑总高为,层数为5层，长和宽分别为和，底层层高，标准层层高为，室内外高差为，平屋顶。 基本设计资料 基本风压mm2 基本雪压 KN/mm2，雪荷载准永久值分区III区 地震烈度设防烈度按6度，设计基本地震加速度为，II类场地，设计地震分组为第二组。 地面粗糙度类别C类 地质资料 地下水位在地面以下5m，地下水对混凝土无侵蚀性。土层分布均匀，根据取原状土样进行的室内土工试验结果确定各层土的物理力学性能指标。根据荷载试验确定地基承载力、桩端阻力、桩侧阻力特征值。地基土的物理力学性能指标如表1所示： 表 地基土的物理力学性能指标 编号土体名称平均厚度（m）含水率%天然重度（kN/m3）孔隙比e液性指数IL压缩模量Es(MPa) 地基承载力fak(kPa)桩侧阻力qpa(kPa)桩端阻力qsa(kPa)1填土2粘土321853粘土302804粘土1034290 设计内容 建筑设计在整个设计过程中，本着“实用、安全、经济、美观”的设计原则，在满足设计任务书提出的功能要求前提下，完成了建筑设计这一环节，合理地选择了框架，并为以后的结构设计打下了良好的基础。 该综合楼外形呈倒L形，为5层，总高度为，底层高为，标准层层高为，室内外高差为，建筑面积为。采用现浇钢筋混凝土结构。 结构设计结构设计主要是进行结构的内力计算，严格按照荷载规范、混凝土结构设计规范、遵照结构力学、钢筋混凝土结构设计、钢筋混凝土结构设计原理、工程结构抗震设计以及高层建筑结构设计等教材中的设计方法原理对本工程进行结构设计。 结构布置及梁、柱截面尺寸及板厚的确定结构采用全现浇混凝土框架结构，根据办公房间布置的要求及建筑平面布置的原则来确定柱网尺寸。梁截面尺寸的确定：主梁高度为跨度的1/81/12，宽为高的1/21/3；次梁高度为跨度的1/181/12，宽为高的1/31/2。柱截面尺寸由轴压比确定：即按公式：N/fcAc<(三级抗震)来确定柱截面尺寸。板厚由hL/40来确定。 结构计算中取轴线的一榀横向框架为计算单元 竖向荷载计算包括竖向恒载和竖向活载的计算。恒载由构件自重、装修等材料的重量，按一定的传力途径计算出框架的横梁上的线荷载及柱上的集中力，求出梁的固端弯矩，然后用弯矩二次分配法计算梁、柱的弯矩，用弯矩分配法计算各层弯矩，再进行叠加，求出最后平衡弯矩，再由平衡条件求出梁柱剪力和轴力。活载计算过程同恒载。 风荷载作用下的内力计算 先确定一系列系数的取值。对于本框架结构基本风压值0不需调整。由于本建筑物总高度小于30米,对于横向框架:H/B>, Z沿房屋高度在一定范围内变化,故考虑风压脉动系数和风压高度变化系数,按B类地区用插入法根据各层离地面高度查表算出Z;对于纵向框架:H/B<,因此风振系数Z取。 内力组合框架横梁的控制截面是支座截面和跨中截面，支座处一般产生-Mmax和Vmax，跨中截面产生Mmax。柱的控制截面在柱的上、下端。恒载、活载、风载和地震荷载都分别按各自规律布置进行内力分析，恒载，活载取支座上部弯矩为负，下部弯矩为正；风载、地震荷载均考虑左右两个方向，然后取出各个构件控制截面处的内力，最后在若干组不利内力中选取几组最不利的内力作为构件截面的设计内力。 梁、柱、板的配筋抗震结构要求设计成延性结构，其结构应有足够的延性，设计应考虑构件强柱弱梁、强剪弱弯、强结点强锚固等原则，充分发挥构件塑性铰的作用，并保证塑性铰先出现在梁端。梁的配筋计算中，分为正截面计算和斜截面计算。正截面计算主要是取梁端最大负弯矩、跨中最大正弯矩来配梁的纵筋。斜截面计算主要是取梁端最大剪力来配梁的箍筋，同时考虑地震剪力的影响。梁端箍筋加密区也要按构造要求来配置。柱的正截面计算中。柱的弯矩和轴力组合共考虑了三种组合，即|M|max及相应的N；Nmax及相应的M;Nmin及相应的M。但大多数情况下这几种组合都有一至二组重合，所以一般情况下，最不利组合只有一至两种，取配筋最大的为最终配筋依据。结构计算2.主体结构布置方案 主体结构布置 根据本建筑的使用功能和建筑设计的要求，进行该建筑的结构平面设计，主体结构布置共5层，层高。底层柱的高度取h=3600mm+450mm+500mm=4550mm梁板柱等尺寸的确定梁 主梁 h：7200×（1/101/12）=600720mm 取650mm b：650×（1/21/3）=217325mm 取300mm 故主梁为b×h=300mm×650mm 次梁1 h：8000×（1/121/18）=333667mm 取500mm b：500×（1/21/3）=166250mm 取250mm 故次梁1取b×h=250mm×500mm 次梁2 h：7200×（1/121/18）=400600mm 取500mm b：500×（1/21/3）=166250mm 取250mm 故次梁2取b×h=250mm×500mm柱 楼层荷载取14KN/ 荷载设计值×14×5=2772KN 柱所受轴力2772×= 8000×（3600+1350）= A=所以柱取500mm×500mm板厚的确定本设计取板厚120mm3.结构竖向荷载统计框架计算简图及梁柱线刚度计算（1） 、框架梁柱的线刚度计算 对于中框架梁取I=2=EI/=×KN/×2×××（）/=×10=EI/=×KN/×2×××（）/ =×10=EI/=×KN/×2×××（）/ =×10底层柱=EI/=×KN/××（）×/（+）m =×10其余各层柱=EI/=×KN/××（）/ =×10令=则=荷载计算（1） 恒载标准值计算屋面防水层（刚性）：30厚c20细石混凝土防水 m防水层（柔性）：三毡四油铺小石子 m找平层：15厚水泥砂浆 ×20KN/m=m找平层：15厚水泥砂浆 ×20KN/m=m找坡层：40厚水泥石灰焦渣砂浆3找平 ×14KN/m=m保温层：80厚矿渣水泥 ×m=m结构层：120厚现浇钢筋混凝土板 ×25KN/m=3KN/m抹灰层：10厚混合砂浆 ×17KN/m=m合计 m梁b×h=300mm×650mm梁自重： 25KN/m××（）=m抹灰层：10厚混合砂浆 ×17×（）×2+ m=m合计 mb×h=250mm×500mm梁自重： 25KN/m××（）=m抹灰层：10厚混合砂浆 ×17×（）×2+ m=m合计 m柱b×h=500mm×500mm柱自重： 25KN/m××=m抹灰层： ×17×（×4）m=m合计 m外纵墙自重标准层纵墙 ××18KN/m=m塑钢窗 ×m=m水刷石外墙面 ×（）=m水泥粉内墙面 ×（）=m合计 m走廊水磨石地面10mm面层20mm水泥砂浆打底素水泥浆结合层一道 m结构层：120厚现浇钢筋混凝土板 ×25KN/m=3KN/m抹灰层：10厚混合砂浆 ×17KN/m=m合计 m标准层大理石面层，水泥砂浆擦缝30厚1：3干硬性水泥砂浆，面上撒2厚素水泥水泥浆结合层一道 m结构层：120厚现浇钢筋混凝土板 ×m=3KN/m抹灰层：10厚混合砂浆 ×17KN/m=m合计 m底层纵墙 （+）××18=m塑钢窗 ×m=m水刷石外墙面 ×（）=m水泥粉内墙面 ×（）=m合计 m卫生间放水地砖面层30厚c20细石混凝土厚SBS改性沥青防水涂料 20KN/m20厚1：2水泥砂浆找平层 ×20=m结构层：120厚现浇钢筋混凝土板 ×25KN/m=m抹灰层：10厚混合砂浆 ×17KN/m=m合计 5 KN/m 活荷载标准值计算（1） 屋面和楼面活荷载标准值根据荷载规范查得上人屋面：m楼面：图书馆（书库）5KN/m 走廊m （2） 雪荷载 S=×m=m屋面活荷载与雪荷载不同时考虑两者中取大值。竖向荷载下框架受荷总图（1） H-G轴间框架梁屋面板传荷载恒载：m××2=m活载：5KN/m××2=12KN/m楼面板传荷载恒载：m××2=m活载：5KN/m××2=12KN/m梁自重mH-G轴间框架梁均布荷载为屋面梁：恒载=梁自重+板传荷载 =m+m=m 活载=板传荷载 =12KN/m楼面梁：恒载=梁自重+板传荷载 =m+m=m 活载=板传荷载 =12KN/m（2） G-F轴间框架梁由于两边皆是单向板，只计梁自重梁自重mG-F轴间框架梁均布荷载为屋面梁：恒载=梁自重+板传荷载 =m=m 活载=板传荷载 =0KN/m楼面梁：恒载=梁自重+板传荷载 =m=m 活载=板传荷载 =0KN/m（3） F-E轴同G-H轴（4） E轴柱纵向集中荷载计算女儿墙自重（做法：墙高15000mm，100mm的混凝土压顶）××18KN/m+25KN/m××+（×2+）×m=m顶层柱恒载：=m×8m+×2+m×（）+m×××2=活载=×2+2×××2=标准层柱恒载：×2+m×（）+m×××2=活载=×2+5×××2=F轴柱纵向集中荷载计算顶层柱恒荷载=×2+×+×××2+×（）=活载=×2+×××2=标准层柱恒荷载=×2+×+×××2+×（）=活载=×2+×××2=E轴柱同H轴柱F轴柱同G轴柱4.风荷载计算 为了简化计算，作用在外墙面上的风荷载可以近似用作在屋面梁和楼面梁处的等效集中荷载替代，作用在屋面梁和楼面梁节点处的集中风荷载标准值为 式中 -基本风压，=m； -风压高度变化系数，因建设地点位于某大城市郊区，所以地面粗糙度为C类； -风荷载体型系数，根据建筑物的体型查得=； -风振系数，基本自振周期对于钢筋混凝土框架结构可用T=(n是建筑层高)估算，大约为>，应考虑风压脉动对结构发生顺风向风振的影响，=1+； -下层柱高； -上层柱高，对顶层女儿墙高度的2倍； B-迎风面的宽度B=6m 表 集中风荷载标准值离地高度 10101010105.风荷载作用下的位移验算（1） 侧移刚度D 表 横向2-5层D值计算构件名称E轴柱=F轴柱G轴柱H轴柱=+=m 表 横向底层D值计算构件名称E轴柱=F轴柱G轴柱H轴柱=+=89307KN/m（2） 风荷载作用下框架侧移计算水平荷载作用下框架侧移计算 式中-第j层的总剪力 -第j层所有柱的抗侧刚度之和 -第j层的层间侧移第一次的层间侧移值求出后，就可以计算各楼板标高处的侧移值的顶点侧移值，各层楼板标高处的侧移值是该层以下各层间侧移之和，顶点侧移是所有各层层间侧移之和j层侧移 顶点侧移 表 风荷载作用下框架侧移计算 层次V/KN5432189307侧移验算层间侧移最大值满足要求6.内力计算线刚度计算 根据梁柱相对线刚度，算出各节点分配系数E轴 底层 标准层 顶层底层：=（+）=（+）=（+）=标准层：=（+）=（+）=（+）=顶层：=（+）=（+）=F轴 底层 标准层 顶层底层：=（+）=（+）=（+）=（+）=标准层：=（+）=（+）=（+）=（+）=顶层：=（+）=（+）=（+）=G轴： 底层 标准层 顶层底层：=（+）=（+）=（+）=（+）=标准层：=（+）=（+）=（+）=（+）=顶层：=H轴 底层 标准层 顶层底层： 标准层 顶层= = = = = =恒载作用下框架的弯矩二次分配活载作用下框架的弯矩二次分配恒载作用下梁的固端弯矩计算 （以顺时针为正）顶层：标准层：活载作用下梁的固端弯矩计算梁端剪力均布荷载作用下 表 恒载 E-F部位层次 边 跨54321表恒载 G-H部位层次 边 跨54321表恒载 F-G部位层次中跨5040302010表活载 E-F部位层次 边 跨512412312212112表活载 G-H部位层次 边 跨512412312212112表活载 F-G部位层次中跨5000040000300002000010000恒载作用下柱剪力计算E柱 F柱 G柱同F柱 H柱同E柱活载作用下柱剪力计算E柱 F柱 G柱同F柱H柱同E柱柱轴力计算E柱 恒载 F柱 恒载 G柱同F柱H柱同E柱E柱 活载 F柱 活载 恒载作用下梁的跨内最大弯矩计算E-F跨F-G跨G-H跨同E-F跨活载作用下梁的跨内最大弯矩计算E-F跨F-G跨GH跨同EF跨反弯点计算表轴框架柱反弯点位置层号5000400030002001000表轴框架柱反弯点位置层号5000400030001820001000G轴同F轴H轴同E轴表 E轴 柱端弯矩层号5432189307表 F轴 柱端弯矩层号5432189307层号54321表 G轴柱