《603639373毕业设计（论文）六层框架结构图书馆设计.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《603639373毕业设计（论文）六层框架结构图书馆设计.doc（89页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、【内容摘要】：本设计主要进行了结构方案中横向框架轴框架的抗震设计。在确定框架布局之后，先进行了层间荷载代表值的计算，接着利用顶点位移法求出自震周期，进而按底部剪力法计算水平地震荷载作用下大小，进而求出在水平荷载作用下结构内力（弯矩、剪力、轴力）。接着计算竖向荷载（恒载、活荷载以及雪荷载）作用下的结构内力，结合EXCEL软件进行验算，并找出最不利的一组或几组内力组合。选取最安全的结果计算配筋并绘图。此外还进行了结构方案中的室内楼梯的设计（完成了平台板、梯段板、平台梁等构件的内力和配筋计算及施工图绘制）、楼盖的设计（完成了板的配筋和梁的配筋）、基础的设计等。【关键词】：框架结构 结构计算 抗震设计
2、【Abstract】:The purpose of the design is to do the anti-seismic design in the longitudinal frames of axis.When the directions of the frames is determined, firstly the weight of each floor is calculated. Then the vibrate cycle is calculated by utilizing the peak-displacement method, then making the am
3、ount of the horizontal seismic force can be got by way of the bottom-shear force method. Then seismic force can be assigned according to the shearing stiffness of the frames of the different axis. Then the internal force (bending moment, shearing force, axial force & snow force) in the structure und
4、er the horizontal loads can be easily calculated. After the determination of the internal force under the dead and live loads, the combination of internal force can be made by using the Excel software, whose purpose is to find one or several sets of the most adverse internal force of the wall limbs
5、and the coterminous girders, which will be the basis of protracting the reinforcing drawings of the components. The design of the stairs is also be approached by calculating the internal force and reinforcing such components as landing slab, step board and landing girder whose shop drawings are comp
6、leted. The design of floors lab, foundation and “#”-floorslab is also be completed in the end.【Keywords】: frames structures, structural design, anti-seismic design.目录1.中英文内容摘要. 12.设计任务书12.1工程概况12.2地质、水文及气象资料12.3施工技术条件及建筑材料供应12.4设计内容及要求12.4.1建筑设计部分12.4.2结构设计部分23.前言34.工程概况44.1工程概况44.2柱网布置44.3框架结构承重方案的
7、选择44.4框架结构的计算简图54.5初估梁柱截面尺寸64.5.1梁截面尺寸初选64.5.2柱截面尺寸初选65.框架侧移刚度的计算75.1横梁线刚度的计算85.2纵梁线刚度的计算85.3柱线刚度的计算85.4各层横向侧移刚度计算（D值法）86.重力荷载代表值的计算106.1楼屋面永久荷载标准值106.2屋面及楼面可变荷载标准值116.3墙、门、窗重力荷载计算116.4梁、柱计算116.4.1梁柱平面布置图116.4.2梁、柱重力荷载计算116.5各质点重力荷载代表值计算137.横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算187.1横向自振周期的计算187.2水平地震作用及楼层地震剪力的计算197
8、.3多遇水平地震作用下的位移验算207.4水平地震作用下框架内力计算218.竖向荷载作用下框架结构的内力计算268.1计算单元确定268.2荷载计算268.2.1恒载作用268.2.2活载作用288.3内力计算299.横向框架内力组合369.1结构抗震等级369.2框架梁内力组合369.2.1框架梁内力组合379.2.2柱端弯矩设计值及调整4310.截面设计4510.1框架梁4510.1.1梁正截面受弯承载力计算4510.1.2梁斜截面受剪承载力计算4610.2框架柱4710.2.1柱截面尺寸验算4710.2.2柱正截面承载力计算4810.2.3柱斜截面受剪承载力计算5110.3框架梁柱节点核
9、心区截面抗震验算5211.楼梯设计5411.1设计资料5411.1.1楼梯概况5411.1.2楼梯结构平面布置图5411.2楼梯板设计5411.2.1梯段板数据5411.2.2确定板厚5411.2.3荷载计算5511.2.4内力计算5511.2.5配筋计算5511.3平台板设计5611.3.1确定板厚5611.3.2荷载计算5611.3.3内力计算5611.3.4配筋计算5611.4平台梁设计5711.4.1平台梁截面5711.4.2荷载计算5711.4.3截面设计5812.楼盖设计5912.1楼面梁格布置图5912.2荷载设计值5913.基础设计6513.1地质条件6513.1.1采用基础的
10、形式6513.2桩形的选择与桩长的确定6513.3桩数与桩位设计A柱6513.3.1确定单桩竖向承载力6613.3.2桩基受力验算6613.4桩身结构设计6713.5承台设计6713.5.1各桩桩顶反力计算6713.5.2抗冲切计算6713.6桩数与桩位设计B柱6913.6.1确定单桩竖向承载力6913.6.2桩基受力验算7013.6.3承台设计7013.7各桩桩顶反力计算7013.7.1桩顶反力的确定7013.7.2抗冲切计算7113.8桩基沉降7214.外文翻译7414.1科技资料原文7414.2原文翻译7915.参考文献832.设计任务书2.1工程概况工程地点在文正区添天大学校园内，建筑
11、面积为11670平方米。拟建建筑物层数为六层，框架结构，型式应与原有图书馆协调统一。外装修采用外墙涂料及石材，窗户采用平开铝合金窗，门采用实木门。建筑物应设计为智能化、节能化建筑。2.2地质、水文及气象资料地形：地形较为平坦。自然地坪以下1m为人工填土.1m-6m为粉质粘土层，承载能力标准值f=190KPa;6m-16m为粘土层，承载能力标准值f=210KPa,二类场地。地下水位：场地地下水位在自然地面以下15m地下水性质：对各种混凝土无侵蚀性。地震烈度：7度主导风向：南风、西南风基本风压力：0.35KN/m2基本雪压力：0.25KN/m22.3施工技术条件及建筑材料供应施工技术条件及预制构件
12、的能力，按照本地区条件，建筑材料供应，以本地区原材料为主，外地材料为辅。2.4设计内容及要求2.4.1建筑设计部分2.4.1.1建筑设计任务和要求、设计中要体现与贯彻“功能适用、经济合理、造型美观、环境相宜”的原则;、掌握各类建筑的特殊功能要求;、建筑功能合理，造型体现建筑自身特点.2.4.1.2建筑部分完成图纸内容：总平面图、设计总说明（3000字）、图纸目录、门窗表（A1 1:500）底层、标准层平面图（A1 1:100）正立面、侧立面（A1 1:100）、剖面图（A2 1:100）电梯井道详图、电梯机房详图（A3 1:100）2.4.2结构设计部分2.4.2.1任务、根据所提供的原始资料
13、及初步设计，要求作出全部结构方案，其中包括：结构布置，拟定结构构件初步尺寸。、根据所采用的结构方案对主要承重结构（框架、基础、楼板、楼梯）进行荷载计算，内力分析及截面设计。2.4.2.2结构部分完成图纸内容基础平面图、剖面图、详图（A1 1:100）二层楼面结构布置图及配筋图（A1 1:100）框架配筋图（一榀）及梁柱断面图（A1 1:100）楼梯详图、楼梯配筋图（A1 1:50）2.4.2.3结构设计要求、选用安全可靠、经济合理的承重方案、正确确定结构计算简图、结构内力计算可用计算机程序，但必须用手算校核、对基础、墙体、梁板、柱等均按现行设计规范做详细准确的设计计算、设计计算书和说明书要完整
14、3.前言结构设计是土木工程毕业设计的重要阶段，是毕业前的综合学习阶段，是深化，拓宽、综合教和学的重要过程，是对大学期间所学专业知识的全面总结。本毕业设计题目为添天大学图书馆扩建工程。在结构前期，我温习了结构力学、土力学与基础工程、混凝土结构、建筑结构抗震设计等知识，并借阅了抗震规范、混凝土规范、荷载规范、砌体规范、地基规范的规范。在网商行搜集了不少资料，并做了笔记。在结构设计中期，我们通过所学的基本理论、专业知识和基本技能进行计算和分析。在本组成员齐心协力，发挥了大家的团队精神。在结构设计后期，主要进行了一些图纸的绘制，并且得到老师的审批和指正，使我圆满的完成了任务，在此表示衷心的感谢。结构设
15、计的七周里，在指导老师的帮助下，经过资料查阅、设计计算、以及外文的翻译加深了对新规范、规程、手册等相关内容的理解。巩固了专业知识、提高了综合分析、解决问题的能力。在进行内力组合的计算时，进一步了解了EXCEL；在绘图时熟练掌握了ATOUCAD等专业软件。以上所有这些从不同方面达到了毕业设计的目的和要求。框架结构设计的计算工作量很大，在计算过程中以手算为主，辅以一些计算软件的校正。由于自己水平有限，难免有不妥和疏忽之处，敬请各位老师批评指正。 江捷 二零零七年六月4.工程概况4.1工程概况根据该房屋的使用功能和建筑设计要求，进行了平立面及剖面的设计，主体结构为六层，层高均为3.6m。填充墙为蒸压
16、粉煤灰混凝土砌块，外墙300mm，内墙200mm；门为实木门，门洞尺寸有2.4m2.1m与1.1m2.1m两种；窗为铝合金窗，窗户洞口标准为3.0m2.5m。楼盖及屋盖均采用现浇混凝土结构，板厚150mm。4.2柱网布置本图书馆采用6.0m6.0m的网柱，层高取3.6m，主体结构布置如下图所示：4.3框架结构承重方案的选择竖向荷载的传力途径，楼板的均布活载和恒载经过梁传递给柱，再由柱子最后传递给地基。根据以上楼盖的平面布置及竖向荷载的传力途径，本办公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。4.4框架结构的计算简图本方案中，按横向的平面框架进行计
17、算。4.5初估梁柱截面尺寸4.5.1梁截面尺寸初选梁截面高度一般取梁跨度的1/12-1/8进行估算，梁宽取梁高的1/3-1/2。本方案中：跨长，取，取。 ，取。可得梁的截面初步定为。4.5.2柱截面尺寸初选框架柱的截面尺寸根据柱的轴压比限值，按下列公式计算：（1） 柱组合的轴压力设计值：注：考虑角柱的影响系数，抗震等级为一级、二级设计角柱时取1.3，其余情况取1.0是考虑地震作用组合后柱的轴压力增大系数，非抗震设计、6度及7度抗震设计时取1.05；8度抗震设计取1.1；9度抗震设计取1.2。S是按简支状态计算柱的负载面积。是折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值，可近似的取14KN/m2。为验算
18、截面以上的楼层层数（2）注：为框架柱轴压比限值，本方案为二级抗震等级，查抗震规范可知其应为0.8。为混凝土轴心抗压强度设计值，对C30，查得14.3N/mm2。计算过程： 中柱：边柱： 角柱： 综合以上计算结果并考虑其他因素。取边柱、中柱、角柱截面为。5.框架侧移刚度的计算梁柱线刚度计算：各个大跨中梁的惯性矩为： 柱的惯性矩为： 根据公式 , 为计算长度；考虑板对梁刚度的影响 边框架梁取，中框架梁取；柱计算长度 底层取；其余各层为；柱的线刚度除底层柱外都乘以。5.1横梁线刚度的计算：类别（N/mm2） （）（）（）任一跨3.01043006005.410960002.710104.051010
19、5.410105.2纵梁线刚度的计算：类别（N/mm2） （）（）（）任一跨3.01043006005.410960002.710104.0510105.410105.3柱线刚度的计算：层次147003.010460060010.81096.8910102-636003.010460060010.81099.010105.4各层横向侧移刚度计算（D值法）1、底层、A-1、A-10、G-1、G-10（4根）、BF-1、BF-10、A-29、G-29、B-5、B-6、C-4、C-7、D-5、D-6（32根）、BD-2、BD-3、BD-8、BD-9、E-29、F-29（28根）、B-4、B-7、D-
20、4、D-7（4根）2、二层至六层、A-1、A-10、G-1、G-10（4根）、BF-1、BF-10、A-29、G-29、B-5、B-6、C-4、C-7、D-5、D-6（32根）、BD-2、BD-3、BD-8、BD-9、E-29、F-29（28根）、B-4、B-7、D-4、D-7（4根）顶层、G-24、G-79（6根）、F-24、F-79（6根）由上计算得，横向框架梁的层间侧移刚度为：层次123Di（N/mm）1398956.81915892.81915892.8层次456顶Di（N/mm）1915892.81915892.81915892.8207336D1 /D2 =1398956.8/19
21、15892.8=0.730.7,故该框架为规则框架。6.重力荷载代表值的计算6.1楼屋面永久荷载标准值根据建筑类别（框架图书馆）查05J105J12工程做法P6表查得屋面防水等级为级，15年。根据平屋面和上人屋面要求选择以下屋面、楼面做法：屋面做法：选用05J105J12工程做法P18屋28，查荷载规范可取：上人屋面：40厚C25刚性防水层 250.04=1 KN/m2铺油毛毡隔离层一道 0.25 KN/m225厚挤塑泡沫成品保温层 0.50.025=0.125 KN/m2高分子防水卷材一层1.2厚 0.01 KN/m220厚1：3水泥砂浆找平 200.02=0.4 KN/m2水泥炉渣2%找坡
22、 140.072 =1.008 KN/m2150厚钢筋混凝土板 250.15=3.0 KN/m220厚纸筋灰石灰打底 160.02=0.32 KN/m2V型轻钢龙骨吊顶 0.2 KN/m2合计： 6.31 KN/m2楼面做法：选用05J105J12工程做法P78屋18，查荷载规范可取：花岗岩面层10厚（20厚1：3水泥砂浆找平） 250.03=0.75 KN/m2150厚钢筋混凝土板 250.15=3.0 KN/m220厚纸筋灰石灰打底 160.02=0.32 KN/m2V型轻钢龙骨吊顶 0.2 KN/m2合计： 4.27 KN/m26.2屋面及楼面可变荷载标准值查建筑荷载规范GB50009-
23、2001、上人屋面均布活荷载标准值 2.0KN/m2、楼面活荷载标准值 2.0KN/m2、屋面雪荷载标准值 （式中为屋面积雪分布系数）6.3墙、门、窗重力荷载计算外墙300厚空心砌块（5.0KN/m3），外墙涂料，内墙20mm抹灰，则外墙重力荷载为： 500.3+170.02=1.84KN/m2内墙200厚空心砌块（5.0KN/m3），双面抹灰各20mm，则内墙重力荷载为： 500.2+170.02=1.68KN/m2木门单位面积重力荷载： 0.2 KN/m2铝合金窗单位面积重力荷载： 0.4 KN/m26.4梁、柱计算6.4.1梁柱平面布置图（见图6.1） 6.4.2梁、柱重力荷载计算（见表
24、6.1）6.1梁、柱重力荷载计算表层次构件（mm）（KN/m3）(KN/m)(mm)N (根)（KN）（KN）1-6横梁300600251.054.560005615123510纵梁300600251.054.56000601620顶层横梁300600251.054.560006162纵梁300600251.054.5600082161柱600600251.0594700682876.4546842-6柱600600251.0593600682203.2顶层柱600600251.0593600123888注：顶层“#”字梁楼盖不另作计算，将其中抽掉的柱子折算成#字梁近似计算。6.5各质点重力荷
25、载代表值计算第一层上半部分内墙厚200mm，外墙厚300mm，1、横墙计算长度5400mm（数量12+24）、5800mm（数量2）和2900mm（数量2）计算高度47001/2-600=1750mm内墙面积：5.41.75=9.45m2,数量：24（5400mm）、2（5800mm）、2（2900mm）外墙面积：5.41.75=9.45m2,数量：12（5400mm）。门窗：窗户面积：3.02.5=7.5m2,（数量 外窗12）、2.12.0=4.2m2,（数量 内窗2）门面积：2.42.1=5.04m2,（数量 4）、1.12.1=2.31m2,（数量 6） 内外横墙总重(9.4524+5
26、.81.752+2.91.752-4.22-4.22-5.044-2.316)1.68+(9.4512-7.512)1.84+(7.512+4.22)0.4+(5.044+2.316)0.2=436.0224KN2、纵墙计算长度5400mm（数量18+10）、3000mm、2500mm和1800mm(数量各2)。计算高度47001/2-600=1750mm内墙面积：5.41.75=9.45mm2,数量：10（5400mm）、2（3000mm、2500mm、1800mm）外墙面积：5.41.75=9.45mm2,数量：18（5400mm）。门窗：窗户面积：3.02.5=7.5m2,（数量 外窗1
27、3）、门面积：2.42.1=5.04m2,（数量 外门3+内门4）、1.12.1=2.31m2,（内门4） 内外纵墙总重：9.4510+(3.0+2.5+1.8)1.752-(5.04+2.31)4 1.68+(9.4518-7.513-5.043) 1.84+7.5130.4+(5.047+2.314) 0.2=305.9592KN3、楼板和活载（卫生间按普通楼板近似计算，楼梯间折算为1.5倍板厚）楼板面积：6.06.0-4(0.150.15) 5=35.915=179.55 m2(普通板) 6.06.0-2.72.7-3(0.150.15)2=28.64252=57.285 m2(卫生间)
28、书库面积：6.06.0-4(0.150.15) 10=35.9110=359.1 m2阅览室面积：6.06.0-4(0.150.15) 11=35.9111=395.01 m2楼梯间面积：6.03.3-(20.150.15) 4=19.7554 m2=79.02走廊面积：6.06.0-4(0.150.15)16+2.76.0-(20.150.15)4=35.9116+64.62=639.18 m2 阅览室2.0 KN/，书库5.0 KN/，走廊楼梯2.5 KN/总荷载：(179.55+57.285)(4.27+2.00.5)+359.1(4.27+5.00.5)+395.01(4.27+2.0
29、0.5)+79.021.5(4.27+2.50.5)+639.18(4.27+2.50.5)=9943.49KN4、梁和柱（参考表6.1）梁：3132KN柱：2876.40.5=1438.2KN 梁柱总重：3132+1438.2=4570.2KN综合以上得到一层上半部分总重：436.0224+305.9592+9943.49+4570.2=15255.67KN第二层：内墙厚200mm，外墙厚300mm，1、横墙计算长度5400mm（数量12+8）、5800mm（数量4）和2700mm（数量2）计算高度36001/2-600=1200mm（上半部分）36001/2=1800mm （下半部分）内墙
30、面积： 上半部分：5.41.2=6.48m2,数量：8（5400mm）、4（5800mm）、2（2700mm） 下半部分：5.41.8=9.72m2,数量：8（5400mm）、4（5800mm）、2（2700mm）外墙面积：上半部分：5.41.2=6.48m2,数量：12（5400mm）。 下半部分：5.41.8=9.72m2,数量：12（5400mm）。门窗：窗户面积：上半部分：3.01.2=3.6m2,（数量 外窗12） 下半部分：3.01.8=5.4 m2,（数量 外窗12）门面积：上半部分：1.11.2=1.32m2,（数量 2） 下半部分：1.11.8=1.98m2,（数量 2） 内
31、外横墙总重：上半部分：=(6.488+5.81.24+2.71.22-1.322)1.68+(6.48-3.6)121.84+3.6120.4+1.3220.2=140.3136+63.5804+17.28+0.528=221.712KN下半部分：=(9.728+5.81.84+2.71.82-1.982)1.68+(9.72-5.4)121.84+5.4120.4+1.9820.2=210.4704+95.3856+25.92+0.792=332.568KN2、纵墙计算长度5400mm（数量18+4）、3000mm(2)、2700mm(4)、 6000mm(3)。计算高度36001/2-60
32、0=1200mm（上半部分）36001/2=1800mm （下半部分）内墙面积：上：5.41.2=6.48m2, 数量：4（5400mm、2700mm）、3（6000mm）、2（3000mm） 下：5.41.8=9.72m2,数量：4（5400mm、2700mm）、3（6000mm）、2（3000mm）外墙面积：上半部分：5.41.2=6.48m2,数量：18（5400mm）。 下半部分：5.41.8=9.72m2,数量：18（5400mm）门窗：窗户面积：上半部分：3.01.2=3.6m2,（数量 外窗16） 下半部分：3.01.8=5.4 m2,（数量 外窗16）门面积：上半部分：2.41
33、.2=2.88m2,（数量 3） 下半部分：2.41.8=4.32m2,（数量 3） 内外纵墙总重：上半部分：=(6.484+6.01.23+2.71.24+3.01.22-2.883)1.68+(6.4818-3.616)1.84+3.6120.4+2.8830.2=104.0256+108.6336+17.28+1.728=231.67KN下半部分：=(9.724+6.01.83+2.71.84+3.01.22-4.323)1.68+(9.7218-5.416)1.84+5.4120.4+4.3230.2=152.4096+162.9504+25.92+2.592=343.87KN3、 楼
34、板和活载总重=9943.49KN4、 梁和柱（参考表6.1）梁：3132KN上、下柱：2203.20.5=1101.6KN综合以上得：二层上半部分总重=221.712+231.67+9943.49+3132+1101.6=14630.47KN二层下半部分总重=332.568+343.87+1101.6=1778.04KN第三、四、五与第二层相同。六层：其他都一样只有屋面楼板为上人屋面。楼板和活荷载总重为：总荷载：=(179.55+57.285)(6.31+2.00.5)+359.1(6.31+5.00.5)+395.01(6.31+2.00.5)+79.021.5(6.31+2.50.5)+6
35、39.18(6.31+2.50.5)=13510.75KN六层上半部分总重=221.712+231.67+13510.75+3132+1101.6=18197.73KN六层下半部分总重=332.568+343.87+1101.6=1778.04KN顶层：内墙厚200mm，外墙厚300mm，1、横墙计算长度5400mm（数量6）、5800mm（数量2）计算高度36001/2-600=1200mm（上半部分）36001/2=1800mm （下半部分）内墙面积：上半部分：5.41.2=6.48m2,数量：6（5400mm）2（5800mm） 下半部分：5.41.8=9.72m2,数量：6（5400m
36、m）2（5800mm）门窗：门面积：上半部分：1.11.2=1.32m2,（数量 2） 下半部分：1.11.8=1.98m2,（数量 2） 内外横墙总重：上半部分：=(6.486+5.81.22-1.322)1.68+1.3220.2=86.064+0.528=86.59KN下半部分：=(9.726+5.81.82-1.982)1.68+1.9820.2=129.096+0.792=129.89KN2、纵墙计算长度5400mm（数量4+2）、2700mm（数量2）计算高度36001/2-600=1200mm（上半部分）36001/2=1800mm （下半部分）外墙面积：上半部分：5.41.2=
37、6.48m2,数量：4（5400mm） 下半部分：5.41.8=9.72m2,数量：4（5400mm）内墙面积：上半部分：5.41.2=6.48m2,数量：2（5400mm）2（2700mm） 下半部分：5.41.8=9.72m2,数量：2（5400mm）2（2700mm）门窗：窗面积：上半部分：3.01.2=3.6m2,（数量 2）2.51.2=3.0m2,（数量 2） 下半部分：3.01.8=5.4m2,（数量 2）2.51.8=4.5m2,（数量 2） 内外横墙总重：上半部分：=(6.482+2.71.22)1.68+(6.484-3.62-3.02)1.84+3.620.4+3.020
38、.4=39.9168+23.4048+5.28=68.6KN下半部分：=(9.722+2.71.82)1.68+(9.724-5.42-4.52)1.84+5.420.4+4.520.4=48.9888+35.1072+7.92=92.0KN3、楼板面积：6.06.0-4(0.150.15)4=35.914=143.64m2楼板荷载：143.646.31=906.37KN4、 梁和柱（参考表6.1）梁：378KN上、下柱：388.80.5=194.4KN综合以上得：顶层上半部分总重=86.59+68.6+906.37+378+194.4=1633.96KN顶层下半部分总重=129.89+92.0+194.4=416.29KN集中于各楼层标高处的重力荷载代表值的计算结果如下：7.横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算7.1横向自振周期的计算横向自振周期的计算采用结构顶点的假象位移法。结构顶点假想位移按照以下公式计算：基本自振周期可按下式计算：注：假想把集中在各层楼面处的重力荷载代表值作为水平荷载而算得的结构顶点位移结构基本自振周期考虑非承重砖墙影响的折减系数，取0.6按以下公式计算：注：为第层的层间侧移刚度；为第层的层间侧移；为第层的层间侧移；为同层内框架柱的总数。结构顶点的假想侧移计算过程
