土木工程毕业设计（论文）-沈阳市某五层钢结构图书馆设计【全套图纸】 .doc

沈阳建筑大学城市建设学院毕业设计(论文)瀚林苑图书馆全套图纸，加153893706第1章 方案设计概述1.1.前言本设计题目为沈阳瀚林苑图书馆，按照设计任务书的要求，主要内容包括中英文摘要、建筑方案说明、结构方案说明、结构设计计算、施工组织设计、经济分析和5000字英文论文翻译等。根据任务书的要求，本建筑上部结构采用钢框架结构。由于本建筑是钢结构建筑，主体为五层，在结构设计中采用h型钢截面柱，h型钢截面梁，压型钢板组合楼板，外维护结构采用grc增强水泥聚苯复合保温板。由于层数较高，荷载较大独立基础已不在适用，本建筑下部结构采用静压预制桩基。设计中基本上是按照规范和相关规定进行，不足之处是在进行水平地震作用下框架内力分析时应考虑二阶效应与节点效应，在构件设计时应进行弹塑性分析等。1.2建筑方案1.2.1. 设计依据总图制图标准gb/t 50103-2001；建筑制图标准gb/t 50104-2001；民用建筑设计通则jgj 37-87（试行）；办公建筑设计规范jgj 67-89；高层民用建筑设计防火规范gb 5004595(2001年修订版）；钢结构设计规范 gb5007-2002；建筑设计防火规范gbj16-87(2001版)1.2.2设计说明满足防火要求设三个双跑楼梯和两部电梯。墙体采用粘土砖空斗砌体（卫生间隔墙采用c型轻钢龙骨隔墙），室内地面采用大理石装饰。屋面为不上人屋面，采用改性沥青防水，苯板保温。具体建筑构造如下：（1）屋面（不上人屋面） 防水层：改性沥青防水卷材；20mm厚1:3水泥沙浆找平层；100mm厚水泥珍珠岩保温层焦渣找坡（最薄处30mm厚，最厚处150mm）；80mm压型钢板混凝土组合结构层；轻钢龙骨吊顶。（2）楼面： 20mm大理石面层；20mm1：3干硬性水泥沙浆找平层；80mm厚压型钢板混凝土组合结构层； 轻钢龙骨吊顶。（3）门窗 门为实木门；窗为塑钢玻璃窗。（4）墙体 外墙为粘土砖空斗砌体370mm；内墙为粘土砖空斗砌体200mm；卫生间采用c型轻钢龙骨隔墙。1.3.结构方案1.3.1. 设计依据（本设计依据以下现行国家规范及规程急性设计）建筑结构可靠度设计统一标准gb 50068-2001建筑结构设计术语和符号标准gb/t 50083-97建筑结构制图标准gb/t 501052001建筑结构荷载规范(gb50009-2001) 钢结构设计规范（gbj50017-2003）建筑抗震设计规范(gb50011-2001)建筑地基基础设计规范(gbj50007-2002)混凝土结构设计规范(gb50010-2002)高层民用建筑钢结构技术规程jgj 99-981.3.2. 结构形式及布置采用钢框架结构。框架梁采用焊接工字形截面，柱采用h形截面。楼板采用压型钢板钢筋混凝土组合结构；楼梯为梁式楼梯；基础采用柱下独立基础，结构布置如下： 底层计算高度为4.2m+1.0m=5.2m，其中1.0m为初估室内地坪至柱脚底板的距离。1.3.3. 技术条件设计基准期50年，雪荷载0.50，基本风压：0.55。抗震设防烈度为7度，设计基本加速度为0.1。地质条件：拟建场地地形平坦，地下稳定水位距地坪-9.0m以下，冰冻深度-1.20m，土质分布具体情况见表1，类场地。表1-1 建筑地层一览表序号岩土分类土层深度(m)厚度范围(m)地基土承载力(kpa)桩端阻力(kpa)桩周摩擦力(kpa)1杂填土0.00.50.52粉土0.51.51.0120103中砂1.52.51.0200254砾砂2.5-6.54.03002400305圆砾6.5-12.56.0500350060注：地下稳定水位距地表-6米，表中给定土层深度由自然地坪算起。1.3.4. 材料选用钢材：所有构件均采用q235b；处混凝土强度等级c25，钢筋为hrb335级。1.3.5.主要参数及结构计算方法该建筑抗震设防类别为丙类，地震作用及抗震措施均按设防烈度考虑。具体计算方法如下：采用底部剪力法计算水平地震作用；采用修正反弯点法（d值法）计算水平地震作用下的框架内力；采用弯矩二次分配法，计算竖向荷载作用下框架内力。图 1-1 梁柱布置图图1-2 结构竖向布置图第2章 结构布置及截面初选2.1.计算简图及构件截面初选2.1.1. 计算单元图 2-12.1.2. 结构构件截面初选（1）柱截面按中柱初估：钢框架支撑结构按每平米57计算竖向荷载，此处取6，柱的长细比 （6080）。 2-1轴压力设计值（3.6+1.35）6.071.351351.35kn；1.3荷载分项系数平均值。取长细比70 (按较小刚度y轴考虑)，计算长度系数=1（设有侧向支撑），按b类截面查得稳定系数0.751，则所需要面积：a 2-2考虑弯矩及倾覆压力作用的影响取:（1.31.5）a（1.31.5）8777.56 =11410.8313166.34 mm2所需截面回转半径：iy6300/8078.75mm。 （2）钢梁截面初估按钢与混凝土组合截面考虑纵向框架梁高l/（1620）6000/166000/20375mm300mm；横向框架梁高l/(1620)=7200/167200/20=450mm360mm；（3）压型钢板：yx70200600（v200），板厚1mm，有效截面惯性矩ief100.64cm4/m,有效截面抵抗矩wef27.37cm3/m，一个波距宽度内截面面积 =321.42，自重0.19。柱、梁选用见下表：表2-1 结构构件初选截面参数项目截面尺寸构件截面特性重量hbt1t2raixiyixiy横向框架梁390300101324136.738900721016.97.261.07纵向框架梁488300111828164.471400812020.87.031.29 横向次梁34025091420101.521700365014.660.79纵向次梁30015091624136.738900721016.97.251.07框架梁5004002024282021242402560012.54.691.89 图3-2a=20200cm2 ix=iy=1242395400mm4玻璃幕：1.5kn/m第3章 荷载汇集3.1.屋面均布荷载3.1.1恒载 app改性防水 0.3520mm厚1：3水泥砂浆找平 200.02=0.40100mm厚水泥珍珠岩保温层 3.50.1=0.35焦渣找坡最薄处（30mm 150mm） 100.14=1.40100mm厚现浇混凝土结构层（折算厚度） 250.10=2.501mm厚压型钢板 0.14轻钢龙骨吊顶 0.12 合计 5.263.1.2. 活载：不上人屋面 0.5 雪载 0.5计算时取活荷载和雪荷载不同时考虑，取二者较大的进行组合。重力荷载代表计算时仅取雪荷载。3.2.楼面均布荷载：3.2.1恒载： 大理石面层 280.02=0.5620mm厚水泥砂浆 200.02=0.4080mm厚现浇钢筋混凝土结构层 250.08=2.001mm厚压型钢板 0.14轻钢龙骨吊顶 0.12合计 3.723.2.2.活载：楼面活荷载 2.0阅览室 2.0 走廊、楼梯的活荷载 2.5本设计偏于安全楼面均布荷载统一取2.5计算。3.3.构件自重（单个）3.3.1. 柱a，b，c轴（1层） 15.864.2=65.44kna，b，c轴（2层4层） 15.863.6=51.7kn a，b，c轴（5层） 15.863.9=61.85kn3.3.2. 梁横向框架梁 1.224.95=6.04kn 纵向框架梁 1.266.0=7.56kn横向次梁 0 .784.95=3.86kn纵向次梁 1.056.0=6.30kn悬挑处梁 2-3轴，6-7轴 0.568.66=4.85kn3-4轴，5-6轴 0.568.45=4.73kn4-5轴 0.566.0=3.36kn3.3.3.墙体（粘土砖空心斗砌体 15kn/m3）（1）外墙 300mm厚 150.3=4.5合 计 4.5（2）内墙 200mm厚 150.2=3 合 计 3（3）隔墙c型轻钢龙骨隔墙 0.43（4）楼梯处墙 240mm厚 150.24=3.6合 计 3.63.3.4. 门窗 木门 0.2塑钢窗 0.33.4.重力荷载代表值计算3.4.1.顶层上半层女儿墙：（58.5+9.9）2+6.030.93.78kn/m2=139.323.78kn=526.63kn屋面： （58.59.9+10.52.7）5.26=（579.15+28.35）5.26=3195.45kn外墙：（83.7-28.8-0.9）1.954.5 =473.85 kn窗重：（1.8161.35+0.910.6）0.3=11.83 kn内墙：（5.441.95-2.120.45+3.61.95-2.40.45+6.31.95+3.01.95+6.01.95-0.820.45）3=（39.96+56.16+44.91+10.98+5.94+18.14+10.98）3=187.073= 561.21kn门重：1.24+2（2.12）+2.4+0.82 0.450.2=17.20.450.2=1.55kn玻璃幕墙：58.51.951.5=171.11kn横向框架梁：6.04122=144.96kn 纵向框架梁：7.5643=90.72kn纵向次粱： 6.3162=201.6kn框架柱：5.71/237=56.35kn活荷载：0.5（58.59.9+2.710.5）=303.75kn+0.5活=526.63+3195.26+473.85+11.83+561.21+1.55+171.11+144.96+90.72+201.6+56.35+303.750.56844.01kn3.4.2.顶层下半层外墙：（83.7-28.8-0.9）1.954.5=473.85kn窗重：（1.8161.05）0.3=9.07 kn内墙： (5.441.95-1.241.95+7.241.95+641.95-2.121.95+3.321.95-2.121.953.61.95-2.41.95+6.31.95+3.01.95+6.01.95-0.821.95)3=1483.81 kn门重： 17.20.21.95=6.71kn玻璃幕墙：58.51.951.5=171.11kn框架柱：5.71/237=44.23kn=473.85+9.07+1483.81+6.71+171.11+44.232459.89kn注：楼梯自重和卫生间自重，简化计算考虑在楼面恒荷中，下同。3.4.3.标准层的上半层楼面：（58.59.9+10.52.7-6.33.6-36）3.6=2040.55kn 外墙：(83.7-28.8-0.9)1.84.5= 437.4kn窗重：(1.8161.5+0.910.6)0.3=13.12 kn内墙：（5.441.8-1.240.6+7.241.8+641.8-2.120.6+3.321.8-2.120.6+3.61.8-2.40.6+6.31.8+3.01.8+6.0-0.820.6）3=169.53=508.5 kn门重：（1.24+2.14+2.4）0.60.2=1.87kn玻璃幕墙：58.51.81.5=1056.35kn横向框架梁：6.04122=144.96kn 纵向框架梁：7.5643=90.72kn纵向次粱： 6.3162=201.6kn框架柱：5.71/237=56.35kn 活荷载：2.7（58.5+7.22）+10.59.9+5.4642.0+7.215.32.02=1000.62kn+0.5活=2040.55+437.4+13.12+1508.5+1.87+157.95+144.96+90.72+201.6+56.35+1000.620.56739.54+1392.35153.33kn3.4.4.标准层下半层外墙：(83.7-28.8-0.9) 1.84.5 =541.84.5=437.4kn窗重：1.8160.90.3=5.62 kn内墙：（5.441.24+7.24+64-2.12+3.32-2.12+3.6-2.4+6.3+3.0+6.0-0.82)1.83= 846.58 kn门重： （1.2+2.14+2.4）1.80.2=5.62kn玻璃幕墙：58.51.81.5=157.95kn框架柱：5.71/237=56.35kn=437.4+7.78+1846.58+5.62+157.95+56.352111.58kn3.4.5.二层上半层楼面： （58.59.9+10.52.7-6.33.6-36）3.6=1113.843.6=2040.55kn外墙： (83.7-28.8-0.9)1.84.5= 437.4kn窗重：（1.8161.5+0.90.6）0.3=13.12 kn内墙：（5.441.8-1.240.6+7.241.8+641.8-2.120.6+3.321.8-2.120.6+3.61.8-2.40.6+6.31.8+3.01.8+6.0-0.820.6）3=169.53=1108.5 kn门重：1.240.6+2.140.6+2.40.6+（3.39+3.49+3.59）1.5 0.2=4.54 kn玻璃幕墙：（58.510.5）1.81.5=129.6 kn遮雨板： 3.491.510.5=54.97 kn横向框架梁：6.04122=144.96kn 纵向框架梁：7.5643=90.72kn纵向次粱： 6.3162=201.6kn框架柱：5.71/237=56.35kn 活荷载：0.5（58.5+7.22）2.7+10.59.9+5.4642+7.215.32=780.3kn+0.5活=2040.55+437.4+13.12+1108.6+4.54+129.6+56.35+0.5780.32111.58kn3.4.6.二层下半层外墙：（83.7-28.8-0.9）1.84.5=437.4kn内墙：（5.441.24+7.24+64-2.12+3.32-2.12+3.6-2.4+6.3+3.0+6.0-0.82)1.83= 1446.58 kn窗重：（1.8160.9）0.3=7.78kn门重：(1.24+2.14+2.4+3.39+3.49+3.59) 1.800.2=46.93 kn玻璃幕墙：（58.5-10.5）2.11.5=129.6kn框架柱：5.71/237=56.35kn=437.4+446.58+7.78+46.93+129.6+1056.35 =2124.64kn3.4.7.首层上半层楼面：（58.59.9+10.52.7-6.33.6-36）3.6=2040.55kn外墙： (83.7-28.8-0.9) 2.14.5= 272.16kn内墙：（5.442.1-1.240.3+7.242.1+642.1-2.120.3+3.322.1-2.120.3+3.62.1-2.40.3+6.32.1+3.02.1+62.1-0.820.3）3=1387.21 kn窗重：（1.8160.3+0.90.6）0.3=2.75 kn门重：（1.24+2.14+2.4）0.30.2=0.94kn横向框架梁：6.04122=144.96kn 纵向框架梁：7.5643=90.72kn纵向次粱： 6.3162=201.6kn框架柱：6.55/237=121.64kn 活荷载：0.52.7（58.5+7.22）+5.49.9+5.462.0+7.215.325.0 =0.51661.58=830.79kn+0.5活=2040.55+272.16+687.21+2.75+0.94+144.96+90.72+201.6+1137.21+830.790.5=5482.32kn由以上计算可知各层的重力荷载代表值如下：=6894.01kn 2459.89+5153.33=7613.22kn5153.33+2111.58=7264.91kn2111.58+4908.94=7020.52kn2124.64+5482.32=7606.96kn房屋总重力荷载代表值：6894.01+7613.22+7264.91+7606.96+7606.96 =36399.62kn图 3-1第4章 水平地震作用下结构分析4.1.地震作用下横向框架的结构分析4.1.1.地震作用计算1.层间侧移刚度计算（1）梁线刚度计算钢材的弹性模量n/mm2表 4-1层跨度l(mm)截面惯性矩(mm4)边框架中框架=1.2（knm）=1.5（knm）157200389000000 466800000 1.3365835000001.926 1527002170000002604000001.9873906000002.980（2）柱线刚度计算柱的线刚度按式计算 4-1表 4-2层柱高h(m)柱惯性矩i（mm4）柱线刚度kc（knm）510.54179114583313.18429.22179114583311.5317.0317911458338.78（3）柱侧移刚度计算一般层：= 4-2首 层：= 4-3表 4-3层柱子类别(m)(104knm)(104knm)(104 kn/m)(104 kn/m)顶层中框架中柱(10根)3.99.306.56 0.7090.262 1.356 71.50边柱(21根)3.9ab3.346.560.2550.1130.585bc5.960.4540.1850.957边框架中柱(2根)3.9 6.646.560.506 0.2021.045边柱(4根)3.9ab2.676.56 0.2040.0930.481bc3.970.3030.1320.683标准层中框架中柱(10根)3.69.307.11 0.6540.2461.62062.59边柱(21根)3.6ab3.347.110.2350.1050.691bc5.960.4190.1731.139边框架中柱(2根)3.66.647.110.467 0.1891.244边柱(4根)3.6ab2.677.110.1880.0860.566bc3.970.2790.1220.803底层中框架中柱(10根)4.211.926.09 1.9570.6212.573121.72边柱(21根)4.2ab3.346.090.548 0.4111.703bc5.960.9790.4962.055边框架中柱(2根)4.23.646.090.598 0.4231.752边柱(4根)4.2ab2.676.09 0.438 0.3851.595bc3.970.6520.4341.798表 4-3(续)注：与楼梯相邻处的框架梁应按边框架梁计算，此处为简单按中框架计算。2. 结构自振周期计算将各层重力荷载代表值集中在相应楼层处作为假想水平荷载计算整体框架的顶点位移。考虑非结构构件的影响取。表 4-4（ab跨）层数(kn)(kn)(104 kn/m)层间相对位移56894.016894.012622000.026 0.15947613.2214507.238424000.0770.13337264.9121772.148424000.0260.11627020.5228792.668424000.0360.09017606.9636399.626758000.0540.054 （bc跨）56894.016894.017150000.00100.41347613.3214507.276259000.0230.40337264.9121772.146259000.0350.38027020.5228792.666259000.0460.34517606.9636399.621217200.2990.299 =0.983s 4-43.水平地震作用分析（1）采用底部剪力法计算水平地震作用考虑多遇地震，7度设防，设计基本加速度值为0.1g（第一组），则；类场地，阻尼比；550.35=1.75。550.35=1.75。 4-5 4-6 4-7 4-8= 0.2r- 1(t1-5tg) 4-9=1.1260.20.922-0.022(0.983-50.35)0.08=0.0218（2）结构总水平地震作用:0.02140.8536399.62693.05 kn=0983s1.4=1.40.35=0.49s，需要考虑顶部附加水平地震作用。=0.08+0.07=0.080.983+0.07=0.149顶部附加地震作用=103.26kn（3）各层水平地震作用标准值及楼层地震剪力 4-10结构所在层楼板的计算高度。楼层地震剪力： (1ij7) 4-11表 4-5 楼层地震剪力计算表层53.918.96894.01130296.790.1351210.30 103.26185.78289.0443.615.07613.22114198.300.276162.78451.8233.611.47264.9182819.910.200177.96569.7823.67.87020.5254760.060.132 77.85647.6314.24.27606.9631949.230.07745.41693.04按抗震规范规定：各楼层地震剪力，剪力系数，具体计算如下表所示： 表 4-6 楼层地震剪力调整层数备注5289.046894.016894.01110.30满足4451.827613.2214507.23232.12满足3569.787264.9121772.14348.35满足2647.637020.5228792.66460.68满足1693.047609.9636402.62582.44满足（5）楼层地震剪力作用下横向框架侧移框架的顶点水平侧移可分为两部分：由框架梁的弯曲变形产生的侧移和由柱子轴向变形产生的侧移，框架顶端侧移=+。可由值法求的：， 4-12按抗震规范要求12层以下的结构可不考虑节点域剪切变形对侧移的影响。本建筑五层，故不考虑节点域剪切变形对侧移的影响。表 4-7 地震剪力作用下横向框架侧移层层高（m）53.9289.047150000.00040.00871/97501/30043.6451.826259000.00070.00831/514333.6569.786259000.00090.00761/400023.6647.636259000.00100.00671/300014.2693.6412172000.00570.00571/739上表计算可知。 4-13 的计算如下：将地震作用下折算成倒三角形水平分布荷载，顶端荷载为：= 4-14=3（289.0418.9+451.8215.6+569.7811.4+647.637.8+693.044.2）/ 18.92 =226.50kn/m 4-15（边柱截面沿高度没有变化）参数 4-16= 4-17=0.0130m顶点位移:=+=0.0087+0.013=0.0217 m， 4-18 满足要求。从以上表计算可知，地震作用下侧移满足要求。-图 4-24.1.2.水平地震作用下框架内力计算（采用d值法）取轴横向框架计算。1.框架柱的反弯点高度计算 4-19 4-20反弯点到柱下端结点的距离，即反弯点高度。标准反弯点高度比。上下横粱线刚度比对标准反弯点高度比的修正系数。上层层高变化修正值。下层层高变化修正值。根据框架总层数，该柱所在层数和梁柱线刚度比查表得。表 4-8 边柱（中框架a柱、c轴柱）的反弯点高度比层h(m)y0y1y2y353.90.5070.350.0000.0000.0000.3543.60.4670.3850.0000.0000.0000.38533.60.4670.4250.0000.0000.0000.4523.60.4670.4250.0000.0000.0000.6514.21.090.650.0000.000-0.0500.65表 4-9 中柱（中框架b柱）的反弯点高度比层 (m)y0y1y2y353.90.7090.350.0000.0000.0000.3543.60.6540.400.0000.0000.0000.4033.60.6540.450.0000.0000.0000.4523.60.6540.500.0000.0000.0000.5014.21.9570.650.0000.000-0.0500.652.框架柱端弯矩（1）第层第j根柱所受的剪力： = 4-21（2）第层第j根柱下端弯矩： 4-22（3）第层第j根柱上端弯矩： 4-23具体计算过程见下表表 4-10 中框架边柱（a、b轴）柱端弯矩层h(m)(kn/m)(kn/m)(kn)(kn)（knm）(knm)53.90.58571.5000289.042.370.356.013.2443.60.69162.5900451.824.990.38511.056.9233.60.69162.5900569.786.290.4512.4510.1923.60.69162.5900647.637.150.42514.8010.9414.21.703121.7200693.049.700.6514.2626.48中框架边柱（b，c轴）53.90.95771.5000289.043.870.359.815.2843.61.13962.5900451.828.220.38518.2011.3933.61.13962.5900569.7810.370.4520.5316.8023.61.13962.5900647.6311.790.42524.4118.0414.22.055121.7200693.0411.700.6517.2031.94表 4-10(续) 层h(m)(kn/m)(kn/m)(kn)(kn)（knm）(knm)53.91.35671.5000289.045.480.3513.897.4843.61.62062.5900451.8211.690.4025.2516.8333.61.62062.5900569.7814.750.4529.2123.9023.61.62062.5900647.6316.760.530.1730.1714.22.573121.720693.0417.940.6526.3748.983.框架梁端弯矩、剪力及框架柱轴力计算 根据节点平衡，由柱端弯矩求梁端弯矩。梁端按其线刚度分配。= 4-24= 4-25表4-11 横向框架梁端弯矩、剪力及框架柱轴力层a轴柱ab跨a轴柱()()()()()()53.96.013.2416.013.742.52.543.611.056.92114.2916.378.5211.0233.612.4510.19119.3723.0311.7822.823.614.8010.94124.9927.0414.4537.2514.214.2626.48125.228.2712.7349.98表4-11 (2)层b轴柱bc跨b轴柱()()()()()()53.913.897.480.292.7213.894.264.2643.625.2516.830.299.4932.7311.7315.9933.629.2123.90.29133546.0416.5032.4923.630.1730.170.2915.6854.0719.3851.8714.226.3748.980.2916.456.5417.3769.24 表4-11 (3)层c轴柱bc跨c轴柱()()()()()()53.99.815.280.292.7213.894.264.2643.618.2011.390.299.4932.7315.9920.2533.620.5316.800.2913.3546.0432.4952.7423.6244118.040.2915.6854.0751.87104.6114.217.2031.940.2916.4056.5469.24173.85由于结构对称，故cd跨框架梁与ab跨相同；c、d轴框架柱内力分别与a、b轴框架柱内力相同。4. 框架内力图图 4-3 地震荷载作用下横向框架弯矩图图4-4 地震荷载作用下横向框架剪力及轴力图第5章 风荷载计算分析5.1.风荷载计算5.1.1.自然条件沈阳地区基本风压0.55kn/m2（设计基准期50年），地面粗糙度为c类（按房屋比较密集的城市市区计）。5.1.2. 风荷载计算由荷载规范可知，作用在建筑物表面的风荷载标准值按下式计算： 5-1 5-2由于=0.983s0.25s，按荷载规范的要求应考虑结构发生顺风向风振的影响，此处仅考虑第一振型。 0.620.550.98320.33 kns2/m2，因此=2.74；房屋高宽比18.9/58.50.323，因此0.73；风荷载作用下各楼层处的水平力按下式计算： = 5-3式中：、第i层和第i+1层的层高，计算顶层时取两倍的女儿墙高度。房屋的纵向宽度。具体计算如下所示：表 5-1 风振系数计算层51892.240.731.000.743.21415.02.240.730.860