内蒙古农业大学职业技术学院图书馆（方案三） 毕业设计计算书.doc

内蒙古科技大学本科生毕业设计说明书题 目：内蒙古农业大学职业技术 学院图书馆（方案三）学生姓名： 学 号：0863104611专 业：土木工程班 级：土木2008-6班指导教师： 内蒙古农业大学职业技术学院图书馆（方案三） 摘 要 本设计为内蒙古农业大学职业技术学院图书馆（方案三），该工程为五层框架结构，抗震设防烈度为8度，建筑总面积为11023m2 ，建筑总高为19.2 m。本设计中主要进行了结构方案中第4轴线一榀框架的结构抗震设计。 本工程设计在确定框架布局之后，先进行了重力荷载代表值的计算，接着利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下侧移大小，进而利用d值法求出在水平荷载作用下结构内力。接着用弯矩二次分配法计算竖向荷载作用下的结构内力并进行内力组合，找出最不利的一组或几组内力组合。然后计算配筋。此外，还进行了楼梯的设计，并完成了平台板、梯段板、平台梁等构件的设计。 本设计先进行手工计算，之后借助pkpm软件，对整个结构体系进行了电算，包括计算过程与施工图的绘制。关键词：框架；结构设计；内力组合；截面设计inner mongolia agriculture university vocational & technical schoolcomprehensive library (schem ) abstractthis design is inner mongolia agriculture university vocational & technical school comprehensive library (scheme ) , the building is five stories, the structure of which is framework. the seismic fortification intensity is 8 , the total area of building is 11023m2 , and the total height is 19.2 m.the content of the design is to do the structural seismic design for a frame of axis din all the structure system. after the structure arrangement is determined, firstly ,the gravity load is calculated . then the natural period of vibration is calculated by vertex displacement method, and after that the displayment of the structure is determined by bottom-shear method, in the end ,the internal force of structure is calculated in the horizontal load by the d-value method. secondl, internal force of structure is calculated in vertical load by two-cycle method, then do the internal force combination and find the most disadvantage combination which is followed by reinforcement calculation. besides indoor stair design, slab board, step board and slab beam design is completed. except for the manual calculation, pkpm software is also used to calculate the structure, includes structure calculation and working drawings.keywords: frame structure；structure design；internal force combination； section design目录摘要.abstract.第一章 设计依据及工程概况.1 1.1 设计依据.1 1.2 工程概况.1 1.3 标高及单位.1 第二章 结构方案与结构平面布置.2 2.1 结构体系的选择.2 2.2 结构布置.2 2.2.1平面布置原则.2 2.2.2变形缝的设置.2 2.2.3结构抗震等级的确定.3 2.2.4 基础方案.4第三章 结构计算.5 3.1 梁截面尺寸的选择.5 3.1 .1 框架主梁尺寸确定.5 3.1.2 次梁.5 3.2 柱截面尺寸的确定.6 3.2.1 柱截面尺寸确定.6 3.2.2 柱截面计算.7 3.3 楼板尺寸的确定.8 3.4 墙截面的确定.8 3.5 材料选择.8第四章 结构荷载及重力荷载代表值的计算.10 4.1 计算高度的确定.104.2 重力荷载的计算 .10 4.2.1工程做法.10 4.2.2恒载计算.13 4.2.3 活载计算.19 4.2.4 各层重力荷载代表值.23第五章 水平地震作用下的框架侧移验算和内力计算.24 5.1 水平地震作用下框架结构的侧移验算.24 5.1.1 抗震计算单元及动力计算简图.24 5.1.2 横向框架侧移刚度计算.24 5.1.3 框架自震周期.27 5.1.4 水平地震作用力及楼层地震剪力计算.28 5.1.5 水平地震作用下的位移验算.305.2 水平地震作用下框架内力计算.31 5.2.1各层柱端弯矩及剪力计算.31 5.2.2各层梁端弯矩、剪力及轴力计算.32第六章 竖向荷载作用下的框架内力计算.37 6.1计算单元的确定.37 6.2荷载计算.38 6.2.1 恒荷载计算.38 6.2.2 活荷载计算.40 6.3 内力计算.43 6.3.1 弯矩计算.43 6.3.2 内力计算.45 6.3.3 梁端剪力及柱轴力计算.52第七章 横向框架内力组合.59 7.1 横向框架内力组合.59 7.1.1 无地震作用组合.59 7.1.2 有地震作用组合.59 7.2 横向框架梁、柱内力组合表.60第八章 框架梁柱截面设计及构造措施.74 8.1 框架梁的截面设计.74 8.1.1 梁正截面受弯承载力计算.74 8.1.2 梁斜截面受剪承载力计算.79 8.2 框架柱截面设计.83 8.2.1 框架柱的截面设计.83 8.2.2 第一层b轴柱的承载力计算.87 8.2.3 第一层c轴柱的承载力计算.91 8.3 框架梁柱节点核心区截面抗震验算.94 8.3.1 b轴柱与梁的节点.94 8.3.2 c轴柱与梁的节点.96第九章 楼盖设计.97 9.1 设计资料.97 9.2 楼面结构平面布置.98 9.3 板的计算.98 9.3.1 单向板计算.98 9.3.2 走道板计算(单向板).101 9.4 次梁计算.101 9.4.1 荷载计算.101 9.4.2 计算简图.102 9.4.3 正截面受弯承载力计算.102 9.4.4 截面受剪承载力计算.103第十章 楼梯设计.105 10.1 梯段板设计.105 10.1.1 确定板厚.105 10.1.2 荷载计算.105 10.1.3 截面设计.106 10.2 平台梁截面设计.106 10.2.1 荷载计算.106 10.2.2 正截面设计.107 10.2.3 斜截面设计.107 10.3 平台板计算.108 10.3.1 荷载计算.108 10.3.2 截面设计.108第十一章 基础设计.109 11.1 基础选择.109 11.1.1 材料选用.109 11.1.2 基础埋置深度.109 11.1.3 基础选型.109 11.2 柱下独立基础(b轴柱).110 11.2.1 初步选择基础底面尺寸.110 11.2.2 验算持力层地基承载力.110 11.2.3 基础抗冲切验算.111 11.2.4 配筋计算.112 11.3 柱下联合基础(c、d轴柱).114 11.3.1 初步选择基础底面尺寸.115 11.3.2 验算持力层地基承载力.115 11.3.3 基础抗冲切验算.115 11.3.4 配筋计算.116第十二章 pk计算.119 12.1 总信息.119 12.1.1 结构材料信息.119 12.1.2 风荷载信息.119 12.1.3 地震信息.120 12.1.4 活荷载信息.121 12.1.5 调整信息.121 12.1.6 配筋信息.121 12.1.7 设计信息.122 12.1.8 荷载组合信息.122英文翻译 .124参考文献 .130致谢 .131132第1章 设计依据及工程概况1.1设计依据1、本工程的建设审批单位对该项目设计的批复2、本工程经批准的方案设计及相关文件3、内蒙古农业大学职业技术学院图书馆设计任务书4、内蒙古农业大学职业技术学院图书馆修建详细规划总平面图5、现行国家有关建筑设计规范规定：1） 建筑抗震设计规范gb 50011-20102） 混凝土结构设计规范gb 50010-20023） 建筑地基基础设计规范gb 50007-20026、采用标准图集民用建筑工程建筑施工图设计深度图样05系列建筑标准设计图集（dbjt03-22-2005）05j13建筑物抗震构造详图03g329-11.2 工程概况1、 本工程位于内蒙古农业大学职业技术学院校园北侧，场地类别为ii类；2、 该图书馆建筑总面积约11023m2，占地面积约为3382m2；3、 建筑层数为五层，首层高4.2m，其他为3.6m，建筑高度,19.20m，室内外高差600mm；4、 建筑及防火等级：建筑等级为二级，耐火等级为二级； 5、抗震设防烈度：8度； 6、气象、水文、地质条件：基本风压值0.55kn/m2，基本雪压值0.25kn/m2，最高地下水位-8m，最大冻土深度-1.5m，土壤允许承载力280kpa。1.3 标高及单位 1、本工程设计标高为0.000，各层标高为建筑标高、屋面标高为结构标高； 2、本工程标高以米（m）为单位，尺寸以毫米（mm）为单位。第2章 结构方案与结构平面布置2.1 结构体系的选择结构体系应满足使用功能的要求，尽可能的与建筑形式相一致，有足够的承载力、刚度和延性，施工简便，经济合理。砖混结构是以砌体墙作为竖向承重体系，来支撑由其他材料构成的屋盖系统或楼面及屋盖系统的一种常用结构形式。由于墙体材料来源丰富，施工方便，对建筑平面的适应性强，因此大量应用于低层和多层的民用建筑。框架结构建筑平面布置灵活，能获得较大的空间，建筑立面容易处理，结构自重较轻，计算理论比较成熟，在一定的高度范围内造价较低。框剪结构是框架与剪力墙缓和承重的结构形式，在抗震上优于砖混结构与框架结构，通常用于高层建筑。根据建筑高度和功能的要求，本工程选用的结构体系为现浇钢筋混凝土框架结构体系。2.2 结构布置2.2.1 平面布置原则综合地区抗震设防烈度一级建筑形体，平面布置应符合下列要求：（1） 平面布置宜简单、规则、对称，减少偏心，否则应考虑扭转的不利影响；（2） 平面长度不宜过长，8度抗震时要求长宽比不宜大于6； （3）平面宜平整、规则、受力均匀，力的传递路线清晰，尽量避免不规则的平面形状，如有必须，则需设置抗震缝。2.2.2 变形缝的设置变形缝包括伸缩缝、沉降缝和防震缝。 （1）伸缩缝要求把建筑的墙体、楼板、屋地面上部断开，基础部分受温度的影响很小，不需断开。钢筋混凝土结构伸缩缝的最大间距，混凝土结构设计规范规定，现浇式框架结构最大间距为55m。图2-1 结构平面布置图（2）沉降缝在下列情况下均需设置：同一建筑物相邻部分的高差较大或荷载悬殊或是结构形式变化较大，易导致地基沉降不均匀时；建筑物各部分相邻基础形式，宽度及埋置深度相差较大，造成基础底部压力相差很大，易形成不均匀沉降时；建筑物建造在不同的地基上时，且难于保证均匀沉降时；建筑物体型比较复杂，连接部位又比较薄弱时；新建筑物与原有建筑物紧密相连时。（3）抗震缝在下列情况下均需设置：建筑立面高差在6m以上；建筑物有错层且错层高差较大；建筑物相邻各部分结构刚度、质量截然不同时。防震缝的最小宽度按建筑抗震设计规范规定，框架结构房屋当高度不超过15m时可采用70mm；超过15m时，6度、7度、8度和9度相应每增加高度5m、4m、3m、2m,宜加宽20mm。根据以上规定，本设计需设置一条140mm宽的防震缝，并将房屋结构划分为独立的结构单元。2.2.3 结构抗震等级的确定1、建筑抗震设计根据建筑使用功能的重要性，将建筑抗震设防类别分为以下四类：甲类建筑 属于重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害的建筑乙类建筑 属于地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的建筑丙类建筑 属于甲、乙、丙类建筑以外的一般建筑丁类建筑 属于抗震次要建筑2、 建筑抗震设计规范规定，各抗震设防类别建筑的抗震设防标准应符合下列要求：（1） 甲类建筑，地震作用应高于本地区抗震设防烈度的要求，其值应按批准的地震安全性评价结果确定；抗震措施，当抗震设防烈度为68度时，应符合本地区抗震设防烈度提高一度的要求，当为9度时，应符合比9度抗震设防更高的要求。（2） 乙类建筑，地震作用应符合本地区抗震设防烈度的要求，抗震措施，一般情况下，当抗震设防烈度为68度时，应符合本地区抗震设防烈度提高一度的要求，当为9度时，应符合比9度抗震设防更高要求；对较小的乙类建筑，当拱结构改用抗震性能较好的结构类型时，应允许仍按本地区抗震设防烈度的要求采取抗震措施。（3） 丙类建筑，地震作用和抗震措施均应符合本地区抗震设防烈度要求。（4）丁类建筑， 一般情况下，地震作用仍应符合本地区抗震设防烈度的要求；抗震措施应允许比本地区抗震设防烈度的要求适当降低，但抗震设防烈度为6度时不应降低。 3、建筑抗震设计规范规定，钢筋混凝土房屋应根据烈度，结构类型和房屋高度采用不同的抗震等级，并应符合相应的计算和构造要求。丙类建筑的抗震等级应按表6.1.2 确定。2.2.4 基础方案本工程采用柱下独立基础，走廊和变形缝处采用联合基础。基础埋深，按规定采用天然地基时可不小于建筑物高度的1/12，基础埋深d=1.75m(从室外地面标高-0.60m算起)。表2.1 钢筋混凝土房屋的抗震等级结构类型烈 度6789框架结构高度（m)24242424242424框架四三三二二一一剧场、体育馆等大跨度公共建筑三二一一故查表可知，本设计抗震等级为二级。第3章 结构构件截面尺寸的选择3.1 框架梁截面尺寸选择3.1.1 构造要求本设计根据钢筋混凝土结构构造手册，梁采用矩形截面梁，为了施工方便，梁截面高度h一般取250、300、350700、800等，若h大于800，则一般以100为模数。梁截面宽度b一般宜采用150、180、200、250、300，如大于250mm时，一般以50mm为模数。主梁跨度为59m，次梁跨度为47m较为经济合理。根据建筑抗震设计规范规定，梁的截面尺寸宜符合下列各项要求：（1）截面宽度不宜小于200mm；（2）截面高宽比不宜大于4；（3）净跨与截面高度之比不宜小于4。3.1.2 框架主梁截面尺寸确定框架主梁(整体现浇)：横向框架梁：6.9 m跨： h=(1/81/12)l=(1/81/12)6900=575870mm 2.7 m跨： h=(1/81/12)l=(1/81/12)2700=225340mm纵向框架梁：7.2 m跨： h=(1/81/12)l=(1/81/12)7200=600900mm5.4 m跨： h=(1/81/12)l=(1/81/12)5400=450675mm3.1.2 次梁截面尺寸确定 次梁沿纵向布置，其跨度为6900mmh=(1/181/12)l=(1/181/12)6900=383575mm根据房屋构件毕业设计指南按施工条件控制梁的高度。按施工要求，次梁应穿过主梁，因此次梁的高度至少应比主梁的高度小于50mm，但如果次梁的高度不能满足变形要求，则应该相应加大主梁的高度，当主梁下部为双排钢筋时应加高出100mm以便施工。框架梁的高度b=(1/21/3)h，主梁的截面宽度应不小于200mm，次梁的截面宽度应不小