图书馆结构设计书毕业设计.doc

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1、毕业设计武汉图书馆结构设计书 姓名：* 学号：指导教师：1工程概况：（1）工程名称：金平区图书馆；（2）工程位置：武汉市金平区：（3）工程总面积：13625.5，主楼3层，高16.8m，一层层高6m,二到三层高5.4m，梯顶3.0m；（4）结构形式：现浇整体框架。2设计资料：（1）工程地质条件：工程地质条件情况如下： 土层厚度（m）天然重度kN/m3承载力特征值fak（kPa）填土层1砂土层1中砂土层1粗砂土层/20320（2）抗震设防：7 度，抗震等级 ：三级；设计地震分组为第一组。（3）防火等级：二级。（4）建筑场地土类别为二类，场地特征周期为0.35s。（5）基本风压：0= 0.35 K

2、N/m2，主导风向：西南风； 基本雪压0.50kN/m2（6）气象资料：地面粗糙度为C类。（7）活载：楼面活荷：2.0 KN/m2 ，上人屋面活载：2.0 KN/m2 ，不上人屋面活载：0.50 KN/m2 ，书库：12 KN/m2；全开架阅览室：5 KN/m2；走道：2.5KN/m2；门厅：2.5 KN/m2；楼梯：2.5 KN/m2（8）材料：梁、板、柱的混凝土均选用C30，梁、柱主筋选用HRB400，箍筋选HPB300，板受力钢筋选用HRB335。3建筑体型选择与平面布置3.1设计原则图书馆是以借阅自修为主， 建筑是供人使用的有功能作用的空间，同一功能要求和使用目的的建筑可以有多种空间形

3、式，建筑体型一般综合反映内部空间，又在一定程度上反映建筑的性格、历史时期和民族地域特点。办公楼常常是街道、广场或城市某一个区域的构成中心。鉴于此，图书馆体型设计应根据现有经济技术水平处理好功能、空间与形式的辨证统一关系，还要处理好与环境的关系，以便在满足功能要求的同时，生根于特定的环境，给人以良好的感觉。同样，对于建筑造型与平面布置的选择，必须考虑结构因素，以有利于结构受力。平面同样，对于建筑造型与平面布置的选择，必须考虑结构因素，以有利于结构受力。平面形状应简单、对称、规则，以减少地震灾害的影响建筑造型根据设计原则，本设计采用对称型结构体系。3.2平面布置本设计采用框架混凝土结构的平面布置，

4、在平面上力求平面对称，对称平面易于保证质量中心与刚度中心重合，避免结构在水平力作用下扭转。为使常用房间采光、通风效果好，本设计坐北朝南，且南临主要街道，周边布置大跨度玻璃窗以便满足采光、通风的要求。（1）立面设计立面设计时首先应推敲各部分总的比例关系，考虑建筑物整体的几个方面的统一，相邻立面的连接与协调，然后着重分析各立面上墙面的处理、门窗的调整和安排，最后对入口、门廊等进一步进行处理。节奏韵律和虚实对比，是使建筑立面高于表现力的重要设计手法，在建筑立面上，相同构件或门窗作有规律的重复和变化，给人们在视觉上得到类似音乐诗歌中节奏韵律的效果。立面的节奏感在门窗的排列组合、墙面的构件划分中表现得比

5、较突出。（2）剖面设计剖面设计主要分析建筑物各部分应有的高度，建筑层数、建筑空间的组合利用，以及建筑剖面中的结构、构造关系，建筑物的平面和剖面是紧密联系的。在本设计中采用大柱网现浇框架结构，主体建筑为3层，主要部分：底层6m，2-3层高均为5.4m，梯顶高3,建筑总高19.8m，共设9个出入口，八个楼梯间，大楼梯布置在建筑物中部，消防疏散用楼梯布置在建筑物的横线位置。（3）垂直交通设计本工程主要垂直交通工具是楼梯，对楼梯的选用及其在建筑物中的合理布置，将使高层建筑的使用更加合理，同时还能提高工作效率。并设置了两个专用运输货梯，人流物流分散运行，便于疏通。本设计中大楼梯布置在建筑平面的中部。除了

6、设置八个楼梯外，这样的布置可使建筑物内任意点至楼梯出口的距离均不大于40m（安 全 疏 散 距 离建筑设计防火规范GBJ 1687（2001年局部修订）538），满足多层建筑的防火要求。4防火设计4.1总平面布局中的消防问题屋面做法：5建筑做法楼面做法：厕所楼面做法：屋面泛水做法：散水做法：水泥砂浆散水宽800毫米。 墙身做法：填充墙采用蒸压粉煤灰砖（=14KN/m2），外墙厚度均为200mm，隔墙均厚120mm。女儿墙厚200mm。外墙用石灰砂浆抹面，再涂刷建筑涂料。门窗做法：门为木门和玻璃门，自重0.2 kN/m2，窗为铝合金玻璃窗，自重0.4 kN/m2。屋面找坡：采用结构找坡来排水。排

7、水坡度为2%。6结构布置。结构布置如下（图一）；选择计算一榀框架为平面图如（图二） 图一图-27屋面楼面荷载计算：7.1 屋面恒载计算砖墩浆砌架空隔热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） 0.3 KN/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恒载标准值： gk=5.

8、5 KN/m2 恒载设计值： g= 1.2 gk= 6.6 KN/m2活载标准值： qk=2.0s KN/m2活载设计值： q= 1.2 gk=2.4 KN/m27.2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恒载标准值： gk=3.9 KN/m2 恒载设计值： g= 1.2 gk= 4.68KN/m2活载标准值： qk=2.0 KN/m2活载设计

9、值： q= 1.4 gk=2.8 KN/m27.3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 200.02=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恒载标准值： gk=4.4 KN/m2 恒载标准值： g= 1.2 gk= 5.28KN/m2活载标准值： qk=2.0 KN/m2活载设计值： q= 1.4 gk=2.8 KN/m2（1）框架梁自重（

10、预估）取梁宽b=300mm,梁高h=750mm,则有25X0.3X0.75=5.63KN/m。（2）柱自重：它仅使柱本身轴心受压，待初估柱截面尺寸后计算。因此，作用在框架上的恒荷载标准值Gk为：屋面：5.5X6+5.63=38.63KN/m楼面：3.9X6+5.63=29.03KN/m活荷载标准值屋面活荷载，上人屋面，可取2X6=12KN/m楼面，按书库一栏算取值5 KN/m2 则有，5X6=30KN/m风荷载标准值Wk(1)基本风压为0.35KN/m（2）风载体型系数0.8-（-0.5）=1.3（3）风压高度系数：按B类地区，则可达离地面5m、10m、15m处分别为1.00、1.00、1.1

11、4。（4）风振系数：房屋高度未超过30m，则取1.0算得作用于各层楼面的集中风荷载标准值Fwk(一榀框架)如下：5层：Fw5k=1.0X1.3X1.14X0.35X5.6X2.7/2=4KN4层：Fw4k=1.0X1.3X（1.14+1）/2X0.35X5.6X2.7=7.4KN3层：Fw3k=1.0X1.3X1X0.35X5.6X2.7=6.9KN2层：Fw2k=1.0X1.3X1X0.35X5.6X（2.7+3）/2=7.3KN1层：Fw1k=1.0X1.3X1X0.35X5.6X3=7.7KN8.截面尺寸估算a.柱截面尺寸估算根据柱支撑的楼板面积计算由竖向荷载作用下产生的轴力，并按轴压比

12、控制估算柱截面面积。(1) 内柱，恒荷载（38.63+29.03X2）X7=816.83KN活荷载 (12+50X2)X7=784KN则预估的轴力设计值为：1.2X816.83+1.4X784=2078KN考虑弯矩的影响，将上述轴力乘以增大系数1.2，则 N=1.2X2078=2493KN柱边长b=h=AC1/2=（N/NfC ）1/2 =428.3mm。取柱边长bh=600mm600mm。 IB=1/12bh3=600*600/12=1.08x1010mm4(2) 外柱按（1/201/15）层高，但为便于施工和设计本工程将柱子归并为一种，即600X600b.梁截面尺寸估算框架梁截面高度h，按

13、梁跨度的1/101/12确定，则横向框架梁高为7000（1/101/12）=700mm583mm，取h=650mm，梁宽b=（1/21/3）h=325mm215mm，取b=250mm；连系梁高为7000（1/121/15）=583460，取h=500mm，梁宽b=250mm；纵向框架梁高为7500（1/101/12）=750625，取h=650mm，梁宽b=250mm。c.板厚尺寸估算板的厚度为h=L/40=3600/40=90mm，考虑到板的挠度及裂缝宽度的限制因素，根据经验取板厚为h=100mm。8框架计算8.1框架计算简图的确定及荷载计算图-28.1.1框架的选取及计算方法取L-L轴的一

14、榀框架进行计算。该框架承受的荷载为KM轴线之间的所有荷载。由于板的纵向计算长度为7000mm，横向计算长度为5500mm，为双向板且相当接近，这里近似认为板的导荷方式为三角形导荷。设计内容包括框架计算单元、计算简图的确定，框架受到的各种荷载计算，各种荷载作用下框架的内力计算、内力组合及截面配筋计算。框架计算,先采用结构设计软件PKPM进行整体结构设计，PKPM计算时是采用的空间分析设计方法,而用手工计算时考虑计算工作量的问题及时间因素,采用平面框架(单向)的设计方法。,且在结构布置上柱网尺寸、梁、柱截面尺寸也按照单向框架的要求确定。8.1.2计算简图的确定（见图3）框架的计算简图用梁、柱的轴线

15、表示，梁、柱的轴线分别取各自的形心线。对底层柱的下端，一般取至基础顶面。根据地质资料，假定基础顶面离室外地面为0.9m，因此框架底层计算高度为l0=H +0.9=3+0.9=3.9m，2层取l0=H=3m，35层=2.7m。框架梁的计算跨度l0为7m、7m、7m。综上，可得计算简图（图3）。 图3连续梁K38第1跨裂缝计算书 按混凝土结构设计规范GB50010-2010第7.1节规定计算. 左支座处上表面裂缝计算: 弯矩准永久组合Mk = 96.3 kN*m.不考虑轴力作用.实配钢筋: 4B22,As = 1520.5 mm*mm, Es = 200000 N/(mm*mm), deq = 2

16、2.00 mm. c = 25 mm, h0 = 602.5 mm, b = 250 mm, Ate = 81250.0 mm*mm. te = 0.019, sk = 120.8 N/(mm*mm), ftk = 2.01 N/(mm*mm), = 0.523. 裂缝宽度 = 0.085 mm 0.300 mm,满足限值要求. 右支座处上表面裂缝计算: 弯矩准永久组合Mk = 116.8 kN*m.不考虑轴力作用.实配钢筋: 4B22,As = 1520.5 mm*mm, Es = 200000 N/(mm*mm), deq = 22.00 mm. c = 25 mm, h0 = 602.5

17、 mm, b = 250 mm, Ate = 81250.0 mm*mm. te = 0.019, sk = 146.5 N/(mm*mm), ftk = 2.01 N/(mm*mm), = 0.624. 裂缝宽度 = 0.123 mm 0.300 mm,满足限值要求. 下表面裂缝计算: 弯矩准永久组合Mk = 64.4 kN*m.不考虑轴力作用.实配钢筋: 2B22+1B18,As = 1014.7 mm*mm, Es = 200000 N/(mm*mm), deq = 20.84 mm. c = 25 mm, h0 = 602.5 mm, b = 250 mm, Ate = 81250.0

18、 mm*mm. te = 0.012, sk = 121.1 N/(mm*mm), ftk = 2.01 N/(mm*mm), = 0.238. 裂缝宽度 = 0.050 mm 250, 满足限值要求.其他，同理可算得挠度满足要求。8.2 框架梁、柱竖向荷载计算框架梁上的荷载是屋板或楼板上的恒载和活载，以及墙载传来的，传到框架梁上的荷载见。其中先计算出A1、A2、A3、A4各板的面积：A1=（5.6+5.5）/97=4.3m2；A2=75.6/9=2.2m2；A3=（5.6+5.5）/97=4.3m2；A4=75.6/9=2.2m2；次梁及抹灰荷载：25（0.4-0.1）0.25+17(0.4

19、-0.1) 0.022=2.1KN/m主梁及抹灰荷载25x（0.65-0.1）0.25+17(0.65-0.1) 0.022=3.8KN/m屋面（第五层）框架恒载计算均布荷载：85-105，105-115，115-135，： 板传来 7.01.82=15.7KN/m 主梁自重及抹灰 3.8 KN/m gk=19.5KN/m g=1.2 gk=23.4 KN/m 集中荷载：为简化计算，与L轴线平行的梁上荷载（包括板传来的）按满跨传到框架梁的相应的节点上，而平行于框架梁（即平行于11轴线）的次梁上荷载如次梁kh上的荷载应按其两端梁的线刚度比重分配再传到相应的节点上去（图-4）。次梁线刚度：ib1=

20、Ebh3/(12l0)=E2005003/(126800)主梁线刚度：ib2=Ebh3/(12l0)=E2506503/(126800)ib1/ ib2 =1/2.7,则传到次梁上的荷载为总荷的1/（1+2.7）=0.27，传到主梁上的荷载为总荷的1-0.27=0.73；如两端都是次梁，则每端各传1/2。 现在计算集中荷载，85节点：女儿墙传来：3.51.27/2=14.7KN 板传来：2.7A12+2.7A0.732 = 2.719.52+2.7100.732=144.8KN 梁传来 ：5.92.72+2.772.70.732 =34.6KN GK =179.4KN G=1.2 GK=215

21、.3KN85-105中点（3等分点）：板传来 2.7A122+（2.7A20.73+2.7A2）2=2.719.522+（2.7100.73+2.7100.27x）2=157.3KN 梁传来： 3.82.52+（2.52.70.73+3.82.7）2 =29.5KN GK =186.8KN G=1.2 GK=224.16KN105节点：板传来 2.7A12+2.7A32+（2.7A2+2.7A40.73）2 =2.719.52+2.719.52+（2.710+2.7100.27）2 =152.18KN 梁传来 3.82.52+（3.82.7+3.82.70.73）2 =31.62KN GK =

22、183.8KN G=1.2 GK=220.56KN 同理可得115节点、135节点柱端弯矩的计算：对边柱，初始偏心距e0=100mm,MK=N e0=179.40.1=17.94KNmM= 1.2MK= 21.53KNm对中柱，初始偏心距e0=0m,MK=N e0=0KNmm屋面（第五层）框架活载计算均布荷载：86-106，106-116，116-136： 板传来 0.52.85=4.4KN/mm gk=4.4 KN/mm g=1.4 gk=6.16KN/mm 集中荷载： 86节点：板传来0.5A12+0.5A20.732=0.54.32+0.52.20.732 =6KN QK =6KN Q=

23、1.4QK=8.4KN86-106中点（3等分的）：板传来 0.5A122+（0.5A20.73+0.5A2）2 =0.54.322+（0.52.20.27+0.52.2）2 =10.3KNQK =10.3KNQ=1.4 QK=14.42KN 106节点：板传来 0.5A12+0.5A32+（0.5A2+0.5A40.73）2=0.54.32+0.52.22+（0.52.2+0.52.20.27）2 =8.2KN QK =8.2KN Q=1.4 QK=11.48KN 柱端弯矩的计算：对边柱，初始偏心距e0=100mm,MK=N e0=8.20.1=0.82KNmM= 1.4MK= 1.15KN

24、m用类似的方法可以一次计算出整榀框架的荷载简图，见（图-5），（图-6）：图-5图-68.3梁、柱线刚度的计算梁的线刚度ib=ECIb/l，其中EC是混凝土的弹性模量；l是梁的计算跨度，I惯性矩。考虑到现浇板的作用对梁截面线刚度的影响，所以一边有板取Ib=1.5I0，两边有板取Ib=2I0，I0为不考虑楼板翼缘作用的梁截面抗弯刚度。梁采用C30的混凝土，EC=3.0104N/mm2。柱线刚度ic=ECIb/l，柱子采用C30混凝土，EC=3.0104N/mm2。具体计算见表2-1：各杆件惯性矩及线刚度表 表2-1bh（mm）L（mm）EC（N/mm2）I0=bh3/12（mm4）Ib=2I0i

25、=EI/L（N.mm）相 对刚 度i相8-10梁25065070003.01040.5710101.0410104.4510101.0010-11梁25065070003.01040.5710101.0410104.4510101.00底中，边柱60060030003.01041.0810101.0810100.25顶中，边柱60060027003.01041.0810101.210100.3其它层中，边柱60060027003.01041.0810101.210100.3相对刚度取CF 梁的线刚度i=3.51010为1.00，其他构件的相对于它的线刚度见上表。8.4恒载作用下的内力计算8.4

26、.1恒荷载作用下框架的弯矩计算用弯矩二次分配法计算框架弯矩：竖向荷载作用下框架的内力分析，由于活载相对恒载小得多，所以本次手工计算不考虑活荷载的不利布置，认为活载满布。通过此方法求得的框架内力，梁的跨中弯矩值要比考虑活荷载不利布置时求得的弯矩值偏低，但当活荷载在总荷载比例较小时，其影响很小。a.固端弯矩计算： 框架梁的固端弯矩计算 表2-2 楼层 8-10梁（KNm）10-11梁（KNm）11-13梁（KNm）8端10左端10右端11左端11右端13端5258.6411.0602.4755.5450.8195.54330329338.6347.3324.1286.63323.4345.9326

27、.7345.5327.7279.82459.8437336.5342329.2304.41316347.6329.5343.9343.9296.3b. 根据梁、柱相对线刚度，计算出各节点的弯矩分配系数ij86点、13点：5=0.23；A=0.77；106点、11点：C6A6=0.43；C6F6=0.43； C6C5=0.14；用类似的方法可以计算出各节点间构件的分配系数，如图表23所示。用弯矩二次分配法计算框架内力，传递系数均为1/2，各节点分配二次即可。图98.5活载作用下的内力计算8.5.1 活荷载作用下框架的弯矩计算同样采用弯矩二次分配法计算框架弯矩： 图12图138.5.3活荷载作用下

28、框架的轴力计算图148.6水平风荷载查荷载规范中全国基本风压分布图可知武汉市基本风压值（重现期为50年）为0.35KN/m2。垂直于建筑物表面上的风荷载标准值按K下式计算：K=Z S Z 0风荷载体型系数S ，查荷载规范可知，矩形平面建筑S =1.3；风压高度变化系数Z ，本工程建在武汉市郊区，地面粗糙度类别为B类，查荷载规范中Z 之值，按内插法计算。建筑总高H30m，故取风振系数Z =1.0图-158.7.1框架配筋计算选取第一层梁柱进行计算：从梁的内力组合表中选出跨间截面及支座截面的最不利内力，并将支座中心处的弯矩换算为支座边缘控制截面的弯矩进行配筋计算。当梁下部受拉时，按T形截面设计，当

29、梁上部受拉时，按矩形截面设计近似以轴线处弯矩代替支座边缘弯矩，偏安全。梁混凝土强度等级C30（fc=14.3N/mm2，ft=1.43 N/mm2），查表得1=1.0，纵筋为级（fy=300N/mm2）,箍筋为级（fy=300N/mm2）。8.7.2梁配筋计算AC梁：（1）正截面配筋计算bh=250mm650mm，h0=650mm-30mm=620mm，计算长度取轴线间距离l0=7000mm。连续梁KL8第1跨承载力验算书(按实际配筋计算) 按混凝土结构设计规范GB50010-2010第6章相关规定验算. 注意: 若设计内力是地震作用组合,则S/R 1/RE = 1.33即可满足要求!左支座处

30、负弯矩验算: 截面尺寸: B = 250mm, H = 550mm, c = 25mm.设计内力: M = 295.2 kNm, N = 0.0 kN. 混凝土: C30 , Fc = 14.3 N/mm2, 1 = 1.00, 1 = 0.80, cu = 0.00330 . 受拉钢筋: 4B20/4B20, As = 2513.3 mm2, fy = 300 N/mm2, a = 57.5 mm, b = 0.350(抗震控制).受压钢筋: 4B20/4B20, As = 2513.3 mm2, fy = 300 N/mm2, a = 57.5 mm. 受压区高度: x = (fy*As

31、- fy*As)/(1*fc*b) = 0.0 mm, = x/h0 = 0.000. x 2a, 承载力 Mr = fy*As*(h0-a) = 328.0 kNm. S/R = M/Mr = 0.90. 右支座处负弯矩验算: 截面尺寸: B = 250mm, H = 550mm, c = 25mm.设计内力: M = 323.6 kNm, N = 0.0 kN. 混凝土: C30 , Fc = 14.3 N/mm2, 1 = 1.00, 1 = 0.80, cu = 0.00330 . 受拉钢筋: 4B20/4B18/2B18, As = 2783.5 mm2, fy = 300 N/mm

32、2, a = 67.0 mm, b = 0.350(抗震控制).受压钢筋: 4B20/4B20, As = 2513.3 mm2, fy = 300 N/mm2, a = 57.5 mm. 受压区高度: x = (fy*As - fy*As)/(1*fc*b) = 22.6 mm, = x/h0 = 0.047. x 2a, 承载力 Mr = fy*As*(h0-a) = 355.3 kNm. S/R = M/Mr = 0.91. 跨中正弯矩验算: 截面尺寸: B = 250mm, H = 550mm, c = 25mm.设计内力: M = 271.6 kNm, N = 0.0 kN. 混凝土

33、: C30 , Fc = 14.3 N/mm2, 1 = 1.00, 1 = 0.80, cu = 0.00330 . 受拉钢筋: 4B20/4B20, As = 2513.3 mm2, fy = 300 N/mm2, a = 57.5 mm, b = 0.550.受压钢筋: 2B20, As = 628.3 mm2, fy = 300 N/mm2, a = 35.0 mm. 受压区高度: x = (fy*As - fy*As)/(1*fc*b) = 157.8 mm, = x/h0 = 0.320. 2a x b * h0, 承载力 Mr = 1*fc*b*x(h0-x/2)+fy*As*(

34、h0-a) = 320.1 kNm. S/R = M/Mr = 0.85.连续梁KL8第2跨承载力验算书(按实际配筋计算) 按混凝土结构设计规范GB50010-2010第6章相关规定验算. 注意: 若设计内力是地震作用组合,则S/R 1/RE = 1.33即可满足要求!左支座处负弯矩验算: 截面尺寸: B = 250mm, H = 550mm, c = 25mm.设计内力: M = 299.4 kNm, N = 0.0 kN. 混凝土: C30 , Fc = 14.3 N/mm2, 1 = 1.00, 1 = 0.80, cu = 0.00330 . 受拉钢筋: 4B20/4B18/2B18, As = 2783.5 mm2, fy = 300 N/mm2, a = 67.0 mm, b = 0.350(抗震控制).受压钢筋: 4B20/2B20, As = 1885.0 mm2, fy = 300 N/mm2, a = 50.0 mm. 受压区高度: