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1、 本科毕业论文（设计）（题目：合肥市某高校图书馆毕业设计） 姓 名： 王凯庭 学 号： 0942052330 专 业： 09土木工民建（1）班 院 系： 土木与环境工程学院 指导老师： 王艳华；柯志恒 职称学历： 讲师/硕士研究生 工程师/本科 完成时间： 2013.05.25 教务处制安徽新华学院本科毕业论文（设计）独创承诺书本人按照毕业论文（设计）进度计划积极开展实验（调查）研究活动，实事求是地做好实验（调查）记录，所呈交的毕业论文（设计）是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除文中特别加以标注引用参考文献资料外，论文（设计）中所有数据均为自己研究成果，不包含其他人
2、已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的工作已在论文中作了明确说明并表示谢意。毕业论文（设计）作者签名： 王凯庭 日期： 2013年05月20 合肥市某大学图书馆设计摘 要本毕业设计题目是合肥市某大学图书馆设计，包括建筑设计和结构设计两部分。主体结构采用现浇钢筋混凝土框架结构，总长度为42.5m，宽度为28.1m, 高度为18m，建筑面积5971.25m2，共五层，层高均为3.6米。结构计算中首先初估构件尺寸，其次进行了重力荷载代表值的计算，然后用顶点位移法求出自振周期；按底部剪力法计算水平地震作用的大小，用D值法求出在水平作用下的结构内力；采用弯矩二次分配法求出竖向荷载作
3、用下的结构内力，在此基础上进行内力组合，从而选取最不利组合进行框架梁、柱截面配筋计算。最后进行楼板、板式楼梯和柱下独立基础的配筋计算。关键词：框架结构；截面设计；抗震设计；内力计算 A Design of library in A university in HefeiAbstractThis graduation design topic is a design of library in a university in Hefei.The design consists of architectural design and structural design. The form of t
4、he main structure is the frame structure of cast-in-place reinforced concrete, with the total length of 42.52m, the wedth of 18.1m, the height of 22.8m, and the total built-up area of 5971.25. The building has five stories and the height of each story is 3.6m. The size of memeber is first estimated,
5、 the gravity load is calculated, then the period of libraton is calculated with the vertex displacement method; the force of earthquake action is calculated with the base shearing force method; the structural internal force under horizontal load is estiamted with the D value method; the structure in
6、ternal force under the vertical load is adopted to calculate with the bending moment secondary distribution method, and then the Endogenic force combination is carried in structural calculation. The most unfavorable combination of frame beam and column section of reinforcement is selected to calcula
7、t. Finally the calculation of reinforcement of Floor slab, Board type stair and Benched and detached foundation is carried. Key Words：Frame Structure；Section Design；Seismic Design； Internal Force Calculation目 录1 工程概况11.1 设计概况11.2 设计资料12 荷载的确定（标准值）22.1恒载22.2活荷载标准值计算22.3风载、雪载标准值22.4竖向荷载作用下框架受荷总图23水平地震
8、作用计算23.1 重力荷载代表值计算23.2梁柱线刚度计算23.3框架抗侧移刚度D和结构自震周期23.4.横向地震作用计算23.5抗震验算23.6地震作用下的框架内力计算24 内力计算24.1 恒载作用下的内力计算24.2 绘制恒载作用下的内力图24.3 活荷载作用下的内力计算24.4 绘制内力图25 框架梁柱内力组合25.1 梁端弯矩调幅25.2 框架梁内力组合25.3 框架柱内力组合26 梁的截面设计与配筋计算26.1 梁的正截面承载力计算26.2 梁斜截面承载力计算27 框架柱的配筋计算27.1 正截面设计27.2 柱斜截面承载力计算28 板的计算28.1 荷载设计值计算29 楼梯的计算
9、29.1 楼梯板的设计29.2 平台板设计29.3 平台梁设计210 基础设计210.1 计算A柱下基础210.2 计算D柱下基础210.3 计算E柱下基础210.4 计算F柱下基础2结 论2致 谢2参考文献2附录1 内力计算相关表格21 工程概况1.1 设计概况：（1）工程名称：合肥市大学图书馆；（2）工程位置：合肥市（3）工程总面积：5971.25m2，主楼5层，高18m，一层层高3.6m,二到三层高 3.6m； (4) 结构形式：现浇整体框架。1.2 设计资料(1)地质资料拟建场地地貌形态属于江淮丘陵地貌单元上地基土构成：层耕（填）土；层粘土；层粘土(2)抗震设防：7 度，抗震等级 ：三
10、级；设计地震分组为第一组。(3)建筑场地土类别为二类，场地特征周期为0.35s。(4)气象资料：地表粗糙度为C类。1.2.1规范资料建筑结构荷载规范GB50009-2012混凝土结构设计规范 GB50010-2010建筑抗震设计规范GB50011-2010建筑地基基础设计规范GB50007-2011砌体结构设计规范GB50003-2011建筑结构设计手册（静力计算）钢筋砼结构构造手册建筑抗震设计手册钢筋混凝土结构（教材)1.2.2技术要求建筑设计：方案应符合规范，满足功能要求，妥善处理建筑与结构关系， 与周围环境协调。注明房间面积、功能和总建筑面积。结构设计：手算1榀框架，要有详尽的计算过程和
11、必要的图示，过程相似的计算内容可通过列表的形式完成。1.2.3工作要求完成建筑主要平面、立面、剖面的设计，绘制相应的施工图。完成上部结构的设计，绘制部分结构施工图。设计说明书要完整，并附有必要的计算简图和表格。施工图既要有手绘也要有机绘。1.2.4平面设计本图书馆建筑主体结构采用现浇钢筋混凝土框结构。要求共五层，总建筑面积为5971.25m2。遵循“安全，适用，经济，美观”的原则，结构布置合理，房间利用率比较高，适用性很强，同时又不失美观。主要功能有：阅览室，自习室，书库，采编，编目，报刊阅览，电子资源查询以及办公用房等。每个房间的门窗也都按照规范设计，符合规定要求，设计得合理，柱网布置需使结
12、构受力合理，且应方便施工。1.2.5立面设计本图书馆底层层高3.6米，标准层层高3.6米。总长度42.25米，总宽 度27.6米。跨距分别为6米和3.6米。1.3 结构承重方案选择与主要构件选型及尺寸初步估算根据建筑功能要求以及建筑施工的布置图，本工程确定采用图1.1框架布置。1.3.1. 主要构件选型(1)梁板柱结构形式：现浇钢筋混凝土结构(2)墙体采用：蒸压粉煤灰砖(3)墙体厚度：内外墙均为200mm(4)基础采用：柱下独立基础图1.1 主体框架布置1.3.2. 梁板、柱截面尺寸估算(1) 主梁:纵向主梁：L=6000mmh=(1/8 1/12)L=750mm500mm 取h=600 mm
13、 取故纵向框架主梁初选截面尺寸为：横向主梁：L=6000mmh=(1/81/12)L=750mm500mm 取h=600 mm 取故横向框架主梁初选截面尺寸为：走道横向主梁：L=3600mmh=(1/81/12)L=450mm300mm 取h=450 mm 取故纵向框架主梁初选截面尺寸为：(2）次梁：取 取 取 故次要框架梁初选截面尺寸为：（3）板：板均按双向板进行计算。双向板不做刚度验算的最小高度h=（1/401/50）L（L为短向跨度），取较大的短向跨度L=3000mmh=75mm60mm 取h=100mm（4）框架柱:取一品框架计算按轴压比要求初步估算框架柱截面尺寸。框架柱选用C30混凝
14、土，框架抗震等级为三级，轴压比。根据公式：其中为轴压比限值，取0.85。柱轴向压力设计值N按公式：估算算去柱轴向压力最大的计算即3轴与E轴相交中柱： = 因为，故取中柱截面尺寸为500mm500mm。考虑边柱与角柱的偏心荷载作用，故取截面尺寸都为500mm500mm。（5）校核框架柱截面尺寸是否满足构造要求。按构造要求框架柱截面尺寸的边长不宜小于400mm。为避免发生剪切破坏，柱净高与截面长边之比宜大于4。柱高： 框架柱截面高度和宽度一般可取层高的1/101/15。mm307mm故所选框架柱截面尺寸均满足构造要求。(6)确定框架计算简图框架柱嵌固于基础顶面，框架梁与柱刚接，底层柱高从基础顶面算
15、至二层楼面，室内外高差-0.45m，基础顶面至室外地坪取-0.55m，故基顶标高至0.000m，距离定为-1.00m，二层楼面标高3.6m，故底层标高为4.6m。其余各楼层标高层楼面至上一层楼面（即层高）均为3.6m。框架计算简图见图1.1图1.1 轴线框架计算简图2 荷载的确定（标准值）2.1恒载 （1）屋面砖墩浆砌架空隔热35mm厚钢筋砼板 250.035=0.875kN/m2 20mm厚砂浆抹面 200.02=0.4kN/m2一毡二油上铺小石子（约厚15mm） 0.3kN/m2高分子卷材（4mm） 0.05kN/m220mm厚1:3水泥砂浆找平压光 200.02=0.4kN/m230mm
16、厚绿豆砂保温层 300.03=0.6kN/m2100mm厚钢筋砼 250.1 =2.5kN/m220mm厚石灰砂浆抹灰 170.02=0.34kN/m2 合计 5.5kN/m2（2） 楼面陶瓷地砖（约10mm） 0.22kN/m2 20mm厚1:2水泥水泥水砂浆结合层 200.02=0.4kN/m220mm厚1:3水泥水泥水砂浆找平 200.02=0.4kN/m2 100mm厚钢筋砼 250.1 =2.5kN/m220mm厚石灰砂浆抹灰 170.02=0.34kN/m2 合计 3.9kN/m2(3) 厕所楼面陶瓷地砖（约10mm） 0.22kN/m2 20mm厚1:2水泥水泥水砂浆结合层 20
17、0.02=0.4kN/m220mm厚素砼刚性防水层， 250.02=0.5kN/m230mm厚1:6水泥焦渣找坡 150.03=0.45kN/m2100mm厚钢筋砼 250.1 =2.5kN/m220mm厚石灰砂浆抹灰 170.02=0.34kN/m2 合计 4.4kN/m2（4） 外墙自重标准层 墙 水泥粉刷内墙面 铝合金窗 水刷石外墙面 合计 11.505kN/m 底层 纵墙 (4.05m-0.6m)0.2m14=9.66kN/m铝合金窗 0.35kN/m21.5m=0.525kN/m水刷石外墙面 (4.05m-0.6m)0.5kN/m2=1.725kN/m石灰粗沙刷外墙面 (4.0.5m
18、-0.6m)0.36kN/m2=1.242kN/m 合计 13.152kN/m（5） 内墙自重 标准层 纵墙 (3.6m-0.6m)0.2m14=8.4kN/m水泥粉刷内墙面 3m0.36kN/m22=2.16kN/m合计 10.56kN/m底层纵墙 (4.05m-0.6m)0.2m14=9.66kN/m水泥粉刷内墙面 (4.05m-0.6m)0.36kN/m22=2.848kN/m合计 12.144kN/m（6） 女儿墙 饰面砖墙面 0.50.6=0.3kN/m240厚水泥蒸气砖 180.240.6=2.59kN/m150厚混凝土压顶 250.150.24=0.9kN/m10厚水泥砂浆层 0
19、.1200.60.012=0.014kN/m 合 计： 3.500kN/m (7)梁自重 边横梁，纵梁 bh=300mm600mm梁自重 250.3m(0.6m-0.1m)=3.75kN/m抹灰层10厚混合砂浆 0.01m(0.6m-0.1m)2+0.25m17=0.221kN/m合计 3.97kN/m走道梁 bh=250mm450mm梁自重 25 0.25m(0.45m-0.1m)=2.1875kN/m抹灰层10厚混合砂浆 0.01m(0.45m-0.1m)2+0.25m17=0.1615kN/m 合计 2.35kN/m次梁 bh=250mm400mm梁自重 250.25m(0.4m-0.1
20、m)=2.188kN/m抹灰层10厚混合砂浆 0.01m(0.4m-0.1m)2+0.25m17=0.1445kN/m合计 2.33kN/m（8）柱自重柱 bh=500mm500mm柱自重 25 0.5m0.5m=6.25kN/m抹灰层10厚混合砂浆 0.01m0.5m417=0.34kN/m合计 6.59kN/m2.2活荷载标准值计算楼面活载均布活荷载标准值：5.0kN/m2。厕所楼面均布活荷载标准值：2.5kN/m2 。走廊、楼梯均布活荷载标准值：3.5kN/m2 。屋面均布活荷载标准值：非上人屋面：0.5kN/m22.3风载、雪载标准值根据工程所在地，工程采用合肥市地质气象资料，风载荷、
21、雪荷载取合肥市的风载、雪载设计值，即：风载取W0=0.35kN/m2，雪载取S0=0.60kN/m2。屋面活荷载与雪荷载不同时考虑，计算时取两者中较大者。2.4竖向荷载作用下框架受荷总图2.4.1竖向荷载作用下框架受荷总图一品框架荷载传递图见图2.1框架计算简图见图2.2（1）AB轴间框架梁屋面板传荷载：活载：恒载：楼面板传荷载：恒载：活载：梁自重：3.97kN/mAB轴间框架梁均布荷载为：屋面梁：恒载梁自重板传荷载 14.685kN/m+3.97kN/m=18.655kN/m活载板传荷载1.602kN/m楼面梁：恒载梁自重板传荷载 3.97kN/m+10.413kN/m=14.383kN/m
22、活载板传荷载13.35kN/m图2.1 一品框架荷载传递图（2）BC轴间框架梁： 屋面板传荷载： 恒载： 活载： 楼面板传荷载： 恒载： 活载： 梁自重：2.35kN/m BC轴间框架梁均布荷载为： 屋面梁：恒载梁自重板传荷载 2.35kN/m+13.375kN/m=14.725kN/m 活载板传荷载1.35kN/m楼面梁：恒载梁自重板传荷载 2.35kN/m+8.775kN/m=11.125kN/m 活载板传荷载5.625kN/m（3）CD轴间框架梁：屋面板传荷载：恒载：活载：楼面板传荷载：恒载：活载：梁自重：3.97kN/mCD轴间框架梁均布荷载为：屋面梁：恒载梁自重板传荷载 14.685
23、kN/m+3.97kN/m=18.655kN/m 活载板传荷载1.602kN/m 楼面梁：恒载梁自重板传荷载 3.97kN/m+5.207kN/m=9.107kN/m 活载板传荷载6.675kN/m（4） DE、EF轴间框架梁根据公式与结构布置可得受力值与AB轴间框架梁相同（5）23轴间A轴与F轴框架连梁 屋面板传荷载： 恒载： 活载： 楼面板传荷载： 恒载： 活载： 梁自重：3.97kN/m 23轴间A轴与F轴框架连梁均布荷载为： 屋面梁：恒载梁自重板传荷载 5.156kN/m+3.97kN/m=9.126kN/m 活载板传荷载0.563kN/m楼面梁：恒载梁自重板传荷载 3.97kN/m+
24、3.656kN/m=7.626kN/m 活载板传荷载4.688kN/m（6）23轴间B轴框架连梁 屋面板传荷载： 恒载： 活载： 楼面板传荷载： 恒载： 活载： 梁自重：3.97kN/m23轴间B轴框架连梁均布荷载为：屋面梁：恒载梁自重板传荷载 12.144kN/m+3.97kN/m=14.114kN/m 活载板传荷载1.325kN/m楼面梁: 恒载梁自重板传荷载 8.611N/m+3.97kN/m=12.581kN/m 活载板传荷载11.04kN/m（7）23轴间C轴框架连梁 屋面板传荷载： 恒载： 活载： 楼面板传荷载： 恒载： 活载： 梁自重：3.97kN/m23轴间C轴框架连梁均布荷载
25、为：屋面梁：恒载梁自重板传荷载 12.144kN/m+3.97kN/m=14.114kN/m 活载板传荷载1.325kN/m楼面梁：恒载梁自重板传荷载 8.611N/m+3.97kN/m=12.581kN/m 活载板传荷载11.04kN/m（8）34轴间C轴框架连梁 屋面板传荷载： 恒载： 活载： 楼面板传荷载： 恒载： 活载： 梁自重：3.97kN/m 34轴间C轴框架连梁均布荷载为： 屋面梁：恒载梁自重板传荷载 12.144kN/m+3.97kN/m=14.114kN/m 活载板传荷载1.325kN/m 楼面梁：恒载梁自重板传荷载 4.955/m+3.97kN/m=8.925kN/m 活载
26、板传荷载6.353kN/m（9）23轴间D轴框架连梁： 屋面板传荷载： 恒载： 活载： 楼面板传荷载： 恒载： 活载： 梁自重：3.97kN/m 23轴间D轴框架连梁均布荷载为： 屋面梁：恒载梁自重板传荷载 3.97kN/m+10.313kN/m=14.283kN/m 活载板传荷载1.125kN/m 楼面梁：恒载梁自重板传荷载 3.97kN/m+7.313kN/m=11.283kN/m 活载板传荷载9.38kN/m（10）34轴间D轴框架连梁屋面板传荷载：恒载：活载：楼面板传荷载：恒载：活载：梁自重：3.97kN/m34轴间D轴框架连梁均布荷载为：屋面梁：恒载梁自重板传荷载 3.97kN/m+
27、10.313kN/m=14.283kN/m 活载板传荷载1.125kN/m楼面梁：恒载梁自重板传荷载 3.97kN/m+3.97kN/m=7.626kN/m 活载板传荷载4.688kN/m（11）23轴间E轴框架连梁均布荷载为与23轴间D轴框架连梁均布荷载相同。（12）23轴间框架次梁屋面板传荷载：恒载：活载：楼面板传荷载：恒载：活载：梁自重：3.97kN/m23轴间框架梁均布荷载为： 屋面梁：恒载梁自重板传荷载 3.97kN/m+14.685kN/m=18.655kN/m 活载板传荷载1.602kN/m 楼面梁：恒载梁自重板传荷载 3.97kN/m+10.413kN/m=14.383kN/m
28、 活载板传荷载13.35kN/m（13）34轴间框架连梁根据对称，受力值与23轴间框架连梁相同（14）34轴间框架次梁根据对称，受力值与23轴间框架次梁相同（15）A轴柱纵向集中荷载计算： 顶层柱顶层柱恒载女儿墙屋面梁所传恒载 顶层柱活载屋面梁所传活载 标准层标准层柱恒载墙自重楼面梁所传恒载 标准层柱活载楼面梁所传活载 （16）B轴柱纵向集中荷载计算： 顶层柱顶层柱恒载女儿墙屋面梁所传恒载 顶层柱活载屋面梁所传活载 标准层标准层柱恒载墙自重楼面梁所传恒载 标准层柱活载楼面梁所传活载 （17）C轴柱纵向集中荷载计算： 顶层柱顶层柱恒载女儿墙屋面梁所传恒载 顶层柱活载屋面梁所传活载 标准层标准层柱
29、恒载墙自重楼面梁所传恒载 标准层柱活载楼面梁所传活载 （18）D轴柱纵向集中荷载计算： 顶层柱顶层柱恒载女儿墙屋面梁所传恒载 顶层柱活载屋面梁所传活载 标准层标准层柱恒载墙自重楼面梁所传恒载 标准层柱活载楼面梁所传活载 （19）E轴柱纵向集中荷载计算： 顶层柱顶层柱恒载女儿墙屋面梁所传恒载 顶层柱活载屋面梁所传活载 标准层标准层柱恒载墙自重楼面梁所传恒载 标准层柱活载楼面梁所传活载 （20）F轴柱纵向集中荷载计算： 顶层柱顶层柱恒载女儿墙屋面梁所传恒载 顶层柱活载屋面梁所传活载 标准层标准层柱恒载墙自重楼面梁所传恒载 标准层柱活载楼面梁所传活载 横向框架在重力荷载代表值作用下的计算简图见图2.
30、2，括号内为活载。图2.2 横向框架在竖向荷载代表值作用下的计算简图3水平地震作用计算3.1 重力荷载代表值计算(1)五层：层高3.6m 1/2层高=1.8m柱：0.50.51.88256=540kN屋盖：5.5kN/m(420.5)(27.6+0.5)4439.61kN楼盖：3.97kN/m(6-0.5)76+3.97(6-0.5)58+2.35(3.6-0.5)8+2.33(6-0.5）27=2194.755kN女儿墙：3.5（42+0.5）2+3.5（27.6+0.5）2=492.2kN墙体：14(6-0.5)0.2(1.8-0.6)20+14(6-0.5)40.24+14(3.6-0.
31、5)40.24+14(2.95+2.95+2.95+6.3+2.9+2.85+2.85+6.05+6.05)0.24+14(2.85+2.9+6.05+6.05+6.05+3.9+1.65+12.1+12.1+12.1)0.24-14(1.52.10.2)31-14(0.91.50.2)6-14(1.22.10.2)12-14(12.10.2)3-14(0.92.10.2)2=583.884kN屋顶雪荷载标准值（取50%）Q雪=0.50.642.327.9=254.061kN合计 G5=540+6568.375+2194.755+492.2+583.884+354.051=10733.265k
32、N(2) 四、三、二层高为3.6m柱：0.50.53.68256=1080kN楼盖：3.9(42+0.5)(27.6+0.5)-3.9186=4236.375kN梁：3.97kN/m(6-0.5)763.97(6-0.5)582.35(3.6-0.5)8+2.33(6-0.5）27=2194.755kN墙体：14(6-0.5)0.23.620+14(6-0.5)130.72+14(3.6-0.5)40.72+14(2.95+2.95+2.95+6.3+2.9+2.85+2.85+6.05+6.05)0.72+14(2.85+2.9+6.05+6.05+6.05+3.9+1.65+12.1+12.1+12.1)0.72-14(1.52.10.2)31-14(0.91.50.2)6-14(1.22.10.2)12-14(12.10.2)3-14(0.92.10.2)2=2569.644kN楼面活荷载标准值（取
