建筑结构设计毕业论文

摘 要 本次毕业设计主要是完成博海图书馆的结构设计验算任务 本楼其结构形式为框架结构 其形式为现浇式 共五层 层高 4 5m 总建筑面积 5400 00 m2 本建筑物防火等级二级 安全等级为二级 抗震设防烈度 7 度 设计主要由结构设计验算书和绘制结构施工图两部分组成 结构设计验算书部分包括 1 手算部分 框架计算简图选取 计算方法确定 荷载计算 框架内力 计算 恒载 活载 风载 地震作用下的内力计算 框架内力组合 梁 柱 板 楼梯 基础截面配筋计算 2 电算部分 完成结构的平面设计 PMCAD 完成一榀框架的配筋计算 PK 绘制施工图部分主要内容有 利用 PKPM 软件绘制一榀框架梁柱配筋图和一层结构 平面布置图各一张 关键词 结构设计 框架结构 结构设计验算 结构施工图 I 目 录 摘摘 要要 I 前前 言言 1 第第 1 章章 建筑设计说明建筑设计说明 2 1 1 工程名称 2 1 2 工程概况 2 1 3 设计依据 2 1 4 设计基础材料 2 1 4 1 气温 2 1 4 2 风向 2 1 4 3 降雨量 2 1 4 4 冬雨季施工 2 1 4 5 工程地质条件及地理条件 3 1 4 6 荷载 3 1 4 7 土建工程日期 3 1 4 8 设计柱 基础 主梁时采用的楼面均布活荷载标准值 3 1 4 9 建筑墙体 3 1 4 10 屋面设计 4 1 4 11 门窗设计 4 1 4 12 外装饰设计 4 1 4 13 楼梯设计 4 1 4 14 基础设计 4 1 5 建筑总平面设计 4 1 5 1 工程概况 4 1 5 2 建筑总平面设计要求 4 1 5 3 功能分区 4 1 5 4 平面设计 5 1 5 5 立面设计 8 II 1 5 6 剖面设计 9 1 5 7 重要部件构造做法 10 1 5 8 特殊构造处理 13 第第 2 章章 结构设计说明结构设计说明 16 2 1 结构体系的选择和确定 16 2 1 1 结构形式 16 2 1 2 结构体系 16 2 1 3 结构布置 16 2 1 4 三缝设置 17 2 2 基础方案 18 2 3 楼梯方案 18 2 4 建筑材料的选取 18 2 5 构件尺寸初选 18 2 5 1 主要构件截面尺寸的考虑 19 2 5 2 结构受力考虑 21 2 6 结构计算单元的选取 22 第第 3 章章 构设计计算构设计计算 24 3 1 重力荷载计算 24 3 1 1 屋面及楼面永久荷载标准值计算 24 3 2 屋面及楼面可变荷载标准值计算 27 3 3 恒 活荷载作用 30 3 4 风荷载及其内力分析 40 3 4 1 风荷载计算 40 3 4 2 计算单元各柱的 D 值及剪力分配系数 计算 42 3 4 3 计算单元的反弯点位置 剪力 柱端弯矩计算 42 3 4 4 风荷载作用下内力图 42 3 4 5 梁端弯矩计算 43 3 5 横向地震作用及其内力分析 45 3 5 1 重力荷载代表值计算 45 3 5 2 结构侧移刚度及 D 值计算 46 III 3 5 3 结构基本周期计算 47 3 5 4 横向水平地震作用下位移验算 49 3 5 5 地震作用下梁端剪力计算 49 3 6 内力调幅 52 3 7 内力组合 55 3 7 1 集中力计算 55 3 7 2 框架柱 梁内力组合 55 3 8 截面设计 65 3 8 1 框架梁的配筋计算 65 3 8 2 框架柱的配筋计算 67 3 9 楼梯设计 79 3 9 1 梯段板的计算 79 3 9 2 平台板的计算 80 3 9 3 平台梁的计算 80 3 10 基础设计 81 3 10 1 地基承载力计算 82 3 10 2 基础底面尺寸确定 82 3 10 3 基础底板配筋 83 结结 束束 语语 86 致致 谢谢 87 参考文献参考文献 88 附附 录录 89 0 前 言 毕业设计是大学本科教育培养目标实现的重要步骤 是毕业前的综合学习阶段 是 深化 拓宽 综合教学成果的重要过程 是对大学期间所学专业知识的全面总结 本 次设计使理论和实际很好的结合起来 提高了自己分析 解决工程实际问题的能力 培养了严谨 求实的科学态度和认真细致和吃苦耐劳的工作作风 为以后更好的工作 和学习奠定了坚实的基础 在毕业设计期间 重新温习了 房屋建筑学 钢筋混凝土结构设计原理 钢筋混凝土结构设计 结构力学 建筑结构抗震设计 高层建筑结构设计 基础工程 概预算 施工组织设计 等课本知识 并查阅了 建筑设计防火规 范 民用建筑通则 建筑抗震设计规范 混凝土结构设计规范 建筑结构荷 载规范 建筑地基基础设计规范 全国建筑安装工程统一劳动定额 等国家现行 规范和标准 为设计提供了理论依据 设计过程中 小组所有成员在指导教师的精心 指导下 互相帮助 共同探讨是设计中遇到的问题 充分发挥了团结合作的精神 设计包括建筑设计 结构设计和施工组织设计三大部分 叙述内容包括设计所 用原理 方法 规范 规章和设计计算过程 表格及示意图 其中 建筑设计部分由 总平面设计 平立剖设计 重要构件设计和采光防火安全的要求四部分组成 结构设 计部分由荷载计算 内力分析 内力组合和截面设计四部分组成 毕业设计的三个多 月里 在指导老师的帮助下 经过资料查阅 设计计算 论文撰写以及外文的翻译 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 在绘图时 熟练掌握了天正建筑 AutoCAD PKPM 等建筑软件 同时 在对电子版本的编写过程中也锻炼了我认真细致的品质 这些都从不同方面达到了毕 业设计的目的与要求 巩固了所学知识 此外 本设计的设计说明书均为打印文稿 合理 美观 并得到指导老师的审 批和指正 现在毕业设计任务已圆满完成 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 二零一三年十二月二八日 1 第 1 章 筑设计说明 1 1 工程名称 博海图书馆 1 2 工程概况 本工程建设地点武汉市开发区前湾港路 海拔高度为 15 2m 15 5m 层数五 层 层高 4 5m 总建筑面积 5400 占地面积 1080 本工程设计为二类建筑 耐久 等级为 级 耐火等级为 级 采光等级为 级 建筑装修为高级装修 结果体系 为钢筋混凝土多层框架结构 抗震设防烈度 7 度 建筑物绝对标高 室内外相对标 高及位置详见总平面图 1 3 设计依据 建筑设计资料集 第二版 第一册至第五册 中国建筑工业出版社 现行建筑规范大全 中国建筑工业出版社 建筑构造图集 山东省标准图集 建筑做法说明 山东省标准图集 JGJ 38 99 图书馆建筑设计规范 中国建筑工业出版社 1 4 设计基础材料 1 4 1 气温 冬季采暖计算温度为 7 夏季通风计算温度为 27 1 4 2 风向 夏季主导风向为东南 冬季为西北 1 4 3 降雨量 全年最大降雨量 719mm 小时最大降雨量为 66 2mm 1 4 4 冬雨季施工 2 雨季施工起止日期 7 月 1 日 9 月 30 日 冬季施工起止日期 12 月 13 日 2 月 28 日 1 4 5 工程地质条件及地理条件 1 工程地质概况 地势平坦 在水平方向土层分布均匀 表层土在 1 0m 左右 以下为中风化或强风化的软质岩石层 地基承载力为 k 300kpa 2 水文地质概况 最高地下水位为 2 0m 常年地下水位为 3 0m 地下水无腐蚀 性 3 土壤最大冻结深度为 0 5m 4 地区抗震设防烈度为 7 度 设计基本地震加速度为 0 10g 设计地震分组为第二 组 1 4 6 荷载 1 基本风压 0 70kN 2 基本雪压 0 25 kN 1 4 7 土建工程日期 开工日期 3 月 6 日 竣工日期 次年 7 月 20 日 1 4 8 设计柱 基础 主梁时采用的楼面均布活荷载标准值 房间 5 0 kN m2 走廊 3 5 kN m2 不上人屋面 2 0 kN m2 消防疏散楼梯 3 5 kN m2 楼梯板 3 5 kN m2 上述荷载组合值系数 0 8 准永久值系数 0 7 c q 1 4 9 建筑墙体 本建筑填充墙采用加气混凝土砖 墙厚 240mm 由于墙体为非承重的墙体构件 因 此可以留有较大的洞口 有利于结构的开洞和采光 3 1 4 10 屋面设计 本建筑屋面设计形式为平屋面 屋面排水方式选用女儿墙内檐排水的有组织排水 排水坡度为 3 屋面防水材料采用合成高分子防水卷材 保温材料采用聚苯乙烯保温 板 1 4 11 门窗设计 门窗表中门窗的尺寸表示门窗洞口尺寸 厂家制作时 要参照门窗立面图 并经实 地测量 并核对数量后加工制作 本工程外窗采用塑钢玻璃窗 门窗四周固定点原则 上小于 600mm 可根据实际情况进行调整 1 4 12 外装饰设计 外装饰设计采用高级外墙涂料 1 4 13 楼梯设计 采用双跑式 并设置货用电梯 1 4 14 基础设计 基础采用现浇混凝土柱下独立基础 基础形式为阶梯型 1 5 建筑总平面设计 1 5 1 工程概况 本工程占地 1080m2 长 60m 宽 18m 南侧临近主干道路滨海路 东侧临滨海一路 地 形平整 交通便利 1 5 2 建筑总平面设计要求 在临道路二边新建建筑必须从用地界线后退 10 m 交通出入口开设在东海路及东海 支路上 离开交叉路口不少于 30 m 1 5 3 功能分区 基地的大小 形状对房屋的层数 平面组和布局的关系极为密切 除了和气候条件 节约用地以及管道设施等因素有关外 还和基地的大小和形状的现实可能有关 基地 4 内人流 车流的主要走向又是确定建筑平面中出入口和门厅位置的重要因素 该建筑 场地较开阔 在建筑物东北方向有较大空地 综合考虑各种因素后 确定为 矩形 平面 主要出入口在东南两侧由基地环境条件 按各部分的使用条件要求不同 将建 筑物 停车场 绿化带等合理布置 使其既能满足功能需要 又注重绿化面积 并且 还要留出一定的缓冲区 场地四周进行绿化 并留出进厂区内交通运输的道路 建筑 物的朝向主要考虑建筑物的采光 通风等要求 故建筑物也设为正南正北朝向 该地 区风向是 夏季主导风向为东南风 冬季为西北风 易形成穿堂风 建筑总平面图见下图 图 1 1 建筑总平面图 1 5 4 平面设计 框架结构由于梁柱承重 墙体只起分隔作用 房间布置比较灵活 门窗开置的大 小 形状等教为灵活 可以满足以上功能 故选用钢筋混凝土框架结构 为达到合理 利用现有基地环境的目的 并且考虑到符合总体规划的要求 该工程为一般框架结构 根据通用框架的构造尺寸 使用经济 结构合理 施工方便等因素 并考虑建筑模数 的尺寸要求 平面布置采用一字形结构 大跨度柱网 确定本建筑主要柱网尺寸为 7 5m 7 5m 厂房的朝向大体是坐北朝南 这样 既能获得较多的日照 同时也与建 筑场地前的道路平行 符合整体规划 建筑总长度为 60 m 宽度为 18 m 因长度超过 55m 则设伸缩缝 其柱网布置图如下 5 图 1 2 轴网布置图 1 货物运输与人流疏散 合理的组织建筑物内部交通和对外联系 是平面设计的重要内容之一 这直接影 响建筑物的使用和人员的安全 交通组织设计应力求作到使用方便 疏散安全 简洁 和节约面积 建筑交通内容包括楼梯 走廊 电梯 门厅的位置 形式 数量及尺寸 以及它们之间的关系 本工程生活间设一部楼梯 根据设防要求 设成封闭楼梯 楼 梯梯段宽度根据 建筑设计资料集 要求 允许三人通过的楼梯其宽度在 1650mm 2100mm 之间 本设计梯段宽度为 1755mm 的双跑楼梯 楼梯踢面高为 250mm 踏面宽为 500mm 标准层楼梯段净长为 4000mm 坡度为 290 楼梯踏面采用大理石面层 楼梯扶手高 900 mm 楼梯间按照防火要求设计成封闭楼梯 且门朝向楼梯方向 既使 用方便又保证安全 同时在走廊两端分别设双跑楼梯 主要供消防疏散用 兼供人员 流动 为满足货物竖向交通 设置两台载重量为 1000kN 电梯运送货物 根据载重量 由 建筑设计资料集 Q 1t 提升速度为 0 5M S 的货梯 梯井净宽为 3500mm 3000mm 货梯尺寸如下 图 1 3 货梯尺寸布置图 2 安全疏散与防火设计 6 图书馆建筑防火设计 除应符合 图书馆建筑设计规范 外 还应符合现行国家 标准 建筑设计防火规范 高层民用建筑设计防火规范 的有关规定 建筑设计防火规范 规定 安全出口应分散布置 每个防火分区 一个防火分 区的每个楼层 其相邻 2 个安全出口最近边缘之间的水平距离不应小于 5m 该工程共 两个安全出口 并分别布置 满足规范要求 图书馆建筑设计规范 规定 基本书库 非书资料库 藏阅合一的阅览室空间 防火分区最大允许建筑面积 当为单层时 不应大于 1500 m2 当为多层 建筑高度不 超 24 00m 时 不用大于 1000 m2 当高度超过 24 00m 时 不应大于 700 m2 本工程疏 散楼梯用防火墙和防火门划分出一个防火分区 每层的其他部分各自成为一个防火区 每个分区面积均小于 1000 m2 满足规范要求 珍善本书库 特藏库 应单独设置防火 分区 本工程在珍善书库 特藏库外设置防火设施 满足规范要求 图书馆建筑设计规范 规定 图书馆的安全出口不应少于两个 并应分散设置 本工程在走廊两侧各设置一个安全出口 以及安全应急楼梯 满足规范规定 3 采光设计 本设计采用正面采光 主要以玻璃窗来体现 窗的尺寸按照窗地面积比设计 祥 见门窗表 数量 类型设计编号洞口尺寸 mm 12345 合计 M12400 210091010101049 门 M22100 12007666631 C11800C22100窗 C33600 2100111414141467 4 公共活动及辅助服务空间 为满足工人生产和生活的需要 公共活动及辅助服务空间设置门厅 参考咨询部 网络维修 厕所 办公室等辅助房 生活间采用与厂房整体布置 这种布置方式能使 结构受力清晰 较好的适应生产工艺灵活布置的要求 图书馆建筑设计规范 规定 门厅的使用面积可按每阅览座位 0 05m2 计算 读 者休息处的使用面积可按每个阅览室座位不小于 0 10m2 计算 本工程有专门的休息 室可供读者休息 饮水 另外 在阅览室 有专门的阅读座位 也可进行暂时休息之 7 用 满足规范要求 公用和专用厕所宜分别设置 公共厕所卫生洁具按使用人数男女各半计算 且必 须同时设置男女卫生间 5 行政办公 业务及技术设备用房 行政办公 业务及技术设备用房包括行政管理用的各种办公室和后期总务用的各 种库房 维修间等 建筑设计可按现行行业标准 办公建筑设计规范 JGJ67 的有关规 定执行 图书馆的业务用房包括采编 典藏 咨询等用房 技术设备用房包括电子计算机 配电室 消毒等用房 采编用房应与读者活动区分开 与典藏室 书库入口有便捷的联系 平面布置应 符合采购 交换 拆包 验收 登记 分类 编目和加工等工艺流程的要求 本工程采编室设置在四层楼梯口附近 符合规范要求 典藏室在单独设置时 应位于基本书库的入口附近 房间的使用面积最小不宜小 于 15 00 m2本工程的典藏室为 56 25 m2远远大于规范要求 1 5 5 立面设计 1 立面设计应遵循下面三个原则 A 完整均衡 比较适当 B 层次分明 交接明确 C 体形简洁 环境协调 本项目主体建筑总高度为 23 4m 女儿墙高 0 9m 电梯机房设置在屋顶 高出屋 顶 3 m 立面设有填充墙和塑钢门窗 窗高及其他辅助设施窗高均合理布置 详见图纸 外墙面与外柱表面取齐 采用高级涂料 2 正立面 左立面 8 1 4 正立面图 1 5 左立面图 本方案南立面有一个大门 南立面是入口 采用旋转式玻璃门 各窗户采用推拉 玻璃窗 各房间详细尺寸见下面门窗表 墙面用水刷石外墙饰面 详细说明可见正立 面图及左立面图 1 5 6 剖面设计 1 6 1 1 剖面 9 该剖面为 1 1 处剖面 总层数为 5 层 每层层高均为 4 5 m 女儿墙高度为 0 9m 建筑室内外高差为 0 75m 阶梯宽 0 5m 高 0 25m 三阶 所示楼梯为双跑式楼 梯 阶梯高宽及详细做法见重要部件构造 在本建筑底墙墙外做散水处理 为保护墙 基不受雨水侵蚀墙体受潮 详见散水构造 1 5 7 重要部件构造做法 1 屋面设计 该屋面采用采用卷水防水屋面 将卷水材料或者片材用胶节料粘贴在屋面上 形 成一个大面积的封闭防水覆盖层 这种防水层具有一定的延伸性 有利于适用直接暴 露在气层的屋面和结构的温度变形 适用于防水等级为 1 3 级的屋面防水 1 构造层次 1 保护层 为防止太阳辐射 雨水冲刷 温度变化和外力作用等对防水层造成的 损害 延长卷材防水层的使用寿命 采用20mm 厚的水泥砂浆 将其进行均匀铺设 2 防水层 防水层材料选用合成高分子防水卷材 以合成橡胶 合成树脂或者他 们两者的共混体为基料 加入适量的化学助剂和填充料等 经不同工序加工而成 因 屋面坡度为3 卷水宜平行屋脊铺设 3 找平层 防水卷材应铺设在平整 干燥的平面上 因此应在防水层下面设找平 层 采用20mm 的水泥砂浆材料 建筑设计通则 GB50352 2005 第 6 13 2 条规定 屋面排水坡度应根据屋顶结 构形式 屋面基层类别 防水构造形式 材料性能及当地气候等条件确定 卷材防水 刚性防水的屋面的屋面排水坡度为 2 5 本工程屋面坡度采用 3 屋顶采用女儿 墙内檐排水 进行有组织排水 另外 还要做好泛水 雨水口等部位的细部构造 同时还应做好防水层的分仓缝 分仓缝划分的面积一般在15 25 m2左右 间距控制在3 5m 宽度宜为20mm 左右 缝内 填沥青麻丝等弹性材料 上口嵌油膏或铺盖毡条 泛水应有足够高度 一般不小于 250mm 采用女儿墙外排水的雨水口 排水坡度为3 屋面做法如图 10 1 7 屋面做法示意图 2 楼面做法 该楼面采用陶瓷板块地面 特点是坚硬耐磨 色泽稳定 易于保持清洁 而且有 较好的耐水性和耐酸碱腐蚀性 构造做法为 在基层上做 20mm 厚 1 3 水泥砂浆结合 层 较大块材的背面另制速水泥浆 然后粘贴拍实 最后用水泥砂浆嵌缝 陶瓷锦砖 整体铺贴后 用滚筒压平 是水泥砂浆挤入缝隙 待水泥砂浆硬化后 用草酸洗去牛 皮纸 然后用白水泥浆嵌缝 本方案为现浇钢筋砼楼板 可以不做找平层 先对基层 表面进行清扫 湿润 刷 1 2 厚掺 20 108 胶的水泥浆 然后用掺 5 10 108 胶的水泥 砂浆直接粘帖 以下图为楼面做法图 1 8 楼面做法示意图 另外 注意卫生间应作防水基层 必须用1 3水泥砂浆找平 要求抹平压光无空鼓 表面要坚实 不应有起砂 掉灰等现象 在抹找平层时 在管道根部的周围 应使其 略高于地面 在地漏的周围 应做成略低于地面的洼坑 找平层的坡度宜为1 2 坡 11 向地漏 凡遇到阴阳角处 要摸成半径不小于10mm 的小圆弧 与找平层相连接的管件 卫生洁具 排水口等 必须安装牢固 收头圆滑 按设计要求用密封膏嵌固 3 墙体 均采用加气混凝土砌块 由于砖墙的整体性差 为了提高墙体的抗震能力和稳定性 我国有关规范对于地震设防地区砖混结构的层数 高度 横墙间距 圆梁及墙垛的尺 寸作了一定的限制 设置构造柱也是加强建筑的整体性的有效手段之一 有数据表明 构造柱可以是墙体的抗剪强度提高10 30 隔墙为了划分室内空间 其位置就比较灵活 一般不像承重墙那样自下而上贯通 位置重叠 隔墙通常依靠承墙梁或楼板支撑 因此自重轻是隔墙应首先满足的要求 其次 为了增加室内的有效使用面积 隔墙在满足稳定和其它功能要求的前提下 厚度应当尽量薄些 隔墙还应具有良好的隔声能力及相当的耐火能力 对潮湿 多水的房间 隔墙应 具有良好的防潮 防水性能 由于建筑在使用过程中可能会对室内空间进行调整和重新划分 隔墙应具有良好 的装配性能 尽量减少湿作业 提高施工效率 墙体采用高级抹灰 这种做法的优点是材料来源广泛 取材容易 施工方便 技 术要求低 造价较低 与墙体粘结力强 并具有一定厚度 对保护墙体 改善和弥补 墙体材料在功能上的不足有明显的作用 为保证抹灰平整 牢固 避免龟裂 脱落 抹灰应分层进行 每层不宜太厚 各种抹灰层的厚度应视基层材料的性质 所选用的 砂浆种类和抹灰质量的要求而定 高级抹灰唯一道底层 数层中层和一道面层组成 要求表面光滑 洁净 颜色均匀无抹纹 分隔缝和灰线应清晰美观 抹灰层与基层之 间及各抹灰层灰层之间必须粘结牢固 抹灰层应无脱层 空鼓 面层应无爆灰和裂缝 4 保温与隔热 合理的构造设计 不仅能保证建筑物的使用质量和耐久性能 而且能节约能源 降 低采暖 空调设备的投资 以及使用中的维修和管理费用 常见的保温措施 增加维护结构的厚度 选用导热系数小的材料 防治因蒸汽渗透出现的凝结水 防止空气渗透 12 避免热桥造成的热损失 常见的隔热措施 做浅色且平滑的外表面 增加反射 减少维护结构对太阳辐 射热的吸收 外围护结构内部设置通风间层 利用风雅和热压的作用 间层内空气不停地进 行热交换 从而降低室内温度 窗洞口上部加设遮阳措施 避免太阳光直接射入室内 5 空调 每层均设空调机房 1 5 8 特殊构造处理 墙角所处的位置 常受到地表水和土壤中水的侵蚀 致使墙身受潮饰面层发霉脱 落 影响室内卫生环境和人体健康 设置防潮层 一般设在地面垫层范围以内 通常 在0 060m 标高处设置 同时 至少要高于室外地坪150mm 以防雨水溅湿墙身 在降水量较小的地区 散水是建筑物的必备构件 散水的宽度一般为 600 1000mm 为了加快雨水的流速 散水表面应向外倾斜 坡度一般为3 5 散水最好采用不透水的材料作面层 如混凝土 砂浆等 在降水量较少的地区或 临时建筑也可采用砖 块石做散水的面层 散水一般采用混凝土或碎砖混凝土做垫层 土壤冻深在600mm 以上的地区 宜在散水垫层下面设置砂垫层 以免散水被土壤冻涨所 破坏 砂垫层的厚度与土壤的冻涨程度有关 通常砂垫层的厚度在300mm 左右 散水垫层为刚性材料时 每隔6 15m 应设置伸缩缝 伸缩缝及散水与建筑外墙交界 处应用沥青填充 散水的构造图如下所示 1 9 散水构造图 13 变形缝有伸缩缝 沉降缝 防震缝三种 分别是为了防止温度变化 地基不均匀 沉降及地震引起的建筑物裂缝或破坏而设置的 变形缝固然因其功能不同 缝的宽度 不同 但构造设计的要点基本相同 既要求在产生位移和变形是不受阻 不被破坏 并不破坏建筑物和建筑饰面层 同时 应根据其部位和需要分别采取防水 防火 保 温 防虫害等措施 1 5 9 其它要说明的问题 1 女儿墙高900mm 240厚加气混凝土砌块 有由框架柱向上延伸的构造柱 截面 240 x240mm 构造柱与女儿墙间用连接筋相连 女儿墙与屋面的交接处做泛水 泛水要 具有足够的高度 一般不小于250mm 以防止雨水四溢造成渗漏 2 室外台阶一般包括踏步和平台两部分 台阶的坡度应比楼梯小 踏步的高宽比 一般为1 2 1 4 通常踏步高度为100 150 平台设置在出入口与踏步之间 起缓 冲作用 平台深度一般不小于900 为防止雨水积聚或溢水室内 平台面应比室内地 面低20 60 并向外找坡1 4 以利排水 室外台阶应坚固耐磨 具有较好的耐 久性 抗冻性和抗水性 一般采用混凝土台阶 由面层 混凝土结构层和垫层组成 面层采用大理石面层 垫层可采用灰土 三合土或碎石等 为了防止台阶与建筑物因 沉降差别而出现裂缝 台阶可在建筑主体基本建成有一定的沉降后再施工 或采用钢 筋混凝土架空台阶 3 楼梯及电梯 楼梯采用现浇钢筋混凝土板式楼梯 具有较好的结构刚度和耐久 耐火性能 且在 施工 造型和造价等方面也有较多的有点 应用作为广泛 底面平整 外观简洁 便 于支模施工 楼梯扶手高度为 900m 采用圆钢管 楼梯踏步面层采用大理石面层 具 体尺寸及构造见下图 14 1 10 楼梯踏步构造图 4 屋面检修口 为了方便屋面和电梯的检修 需设置检修口 详图见下图 1 11 电梯检修口详图 5 防震缝 为了加强结构整体性 防止薄弱部位破坏 在横向 4 4 轴线左侧设置抗震缝 根据 民用建筑设计通则 JGJ37 87 规定 当必须设防震缝时 其最小宽度应满 足下列要求 1 当高度不超过 15m 时 可采用 70mm 2 当高度超过 15m 时 按不同的设防烈度增加缝宽 六度地区 建筑物每增高 5m 缝宽增加 20mm 七度地区 建筑物每增高 4m 缝宽增加 20mm 八度地区 建筑物每增高 3m 缝宽增加 20mm 九度地区 建筑物每增高 2m 缝宽增加 20mm 15 3 防震缝应沿建筑物全高设置 缝的两侧布置双墙或双柱 或一墙一柱 使各 部分结构有较好的刚度 对于结构不规则的建筑设防震缝可以将结构划分成若干较为简单 规则的结构 使其对抗震有利 但防震缝会给建筑立面处理 屋面防水 地下室防水处理带来难度 综合考虑以上因素 本结构平面为矩形 房屋沿高度方向无错层 房屋各部分的 刚度 高度及重量相差不大 所以 本工程不设防震缝 16 第 2 章 结构设计说明 2 1 结构体系的选择和确定 2 1 1 结构形式 目前 在我国土建工程中应用最广泛 技术最成熟的是钢筋混凝土结构 相比钢 结构形式 它具有取材方便 进价低 耐久性好 维护费用低等优点 因此 本设计 采用钢筋混凝土结构形式 2 1 2 结构体系 竖向结构体系 常用的钢筋混凝土抗侧力结构体系 框架结构体系 简力墙结构 体系 框架 简力墙结构体系 筒体结构体系等 与其他的结构体系相比较 框架结 构具有建筑平面布置灵活 造型活泼 计算理论比较成熟 在一定高度范围内造价较低 等优点 可以形成较大的空间 易于满足多功能的使用要求 在结构受力性能方面 通 过合理设计 框架结构可以成为耗能能力强 变形能力大的延性框架 利于抗震 根据 高规 抗震设防烈度为 7 度 高宽比小于 5 高度在 60m 以下的建筑物宜 选择框架体系 由于本工程主体高度为 23 4m 拟建图书馆 从使用功能上需要室内大 空间 另外考虑本工程地基表面土在 1 0m 左右 以下为中风化或强风化的岩石层 软 质 青岛地区抗震设防烈度为 6 度 且多层结构不需要提高抗震等级 综合考虑安全 适用 经济等方面的要求 本工程选用框架结构 楼面体系 根据结构形式不同 现浇楼盖结构可分为肋梁式楼盖 密肋楼盖平板 式楼盖和无粘结预应力现浇平板楼盖等 与其它结构形式相比较 肋梁式楼盖具有良 好的技术经济指标 可最大限度的节省混凝土和钢筋用量 结构整体性好 抗震性能 好 另外 还要求楼板在自身平面内具有足够大的刚度 为此 本设计采用现浇楼面 结构设计 2 1 3 结构布置 1 平面布置 本工程为多层建筑 多层结构平面布置应考虑以下因素 17 1 多层建筑的开间 进深尺寸及构件类型规格应尽量减少 以利于建筑工业化 2 尽量采用风压较小的形状 并注意临近高层房屋风压分布的影响 3 有抗震设防要求的多层结构 平面布置应力求简单 规则 均匀 对称并尽 量减少偏心扭转的影响 综合以上因素及建筑高度较小 本工程的平面选为矩形 其优点是简单 规则 对称 有利于抗震和施工 2 立面布置 本图书馆共四层 每层高为 4 5m 女儿墙为 0 9m 室内外标高为 0 45m 3 柱网布置 柱网选择与布置直接影响建筑的使用和结构的经济性 不同的功能和功能布置方 式采用不同的柱网布置方式 根据所建工程的要求及设计规范来合理选择柱网 以提 高平面的使用效率和结构的经济性 本设计根据图书馆的空间要求来确定跨数和跨度 单走廊平面一般采用三跨布置 柱距采用 7 5m 7 5m 既满足首层对大空间的要求 又满足上部结构分割灵活的特点 2 1 4 三缝设置 1 沉降缝 当房屋各部分地基土质不同或建筑物四周设有底层裙房时 它们与主体结构重量 相差悬殊 会产生相当大的沉降差 宜设伸缩缝 本工程地基为中风化或强风化的软质岩石层 地基均匀 且四周不设底层裙房 所以本工程可不设置伸缩缝 2 伸缩缝 现浇结构不宜超过 55m 否则应设置伸缩缝 若不设应采取一定措施 1 施工时尽量避免在炎热时浇注混凝土 2 在底层 顶层 山墙 内纵墙端开间等温度影响较大的部位提高配筋率 3 施工中留后浇带 每 40m 设一道 后浇带宽度为 800mm 后浇带钢筋搭接长度 35d 本工程长 60m 则应设置伸缩缝 为了施工方便和结构对称 设置两个伸缩缝 18 3 防震缝 当具有下列情况之一时 宜设防震缝 1 建筑平面突出过长处 2 房屋有错层 且楼面高差较大处 3 房屋各部分的刚度 高度及重量相差悬殊处 本结构平面为矩形 房屋沿高度方向无错层 房屋各部分的刚度 高度及重量相 差不大 所以 本工程不设防震缝 2 2 基础方案 该建筑场地和地基条件简单 荷载分布均匀 建筑层数小于 7 层 根据 建筑地 基基础设计规范 第 3 0 1 条规定 该建筑的地基属于丙级地基 本建筑采用柱下独 立基础 根据场地的地质条件 规定中风化或强风化的软质岩石层为持力层 地基承 载力特征值 300kPa 基础埋深取 1 8m 由于基础高度为 1 0 m ak f 2 3 楼梯方案 最常见得现浇式楼梯有板式楼梯和梁式楼梯 板式楼梯得优点是下表面平整 施 工支模方便 外观轻巧 缺点是斜板较厚 其混凝土用量和钢筋用量都较多 综合考 虑后 本设计采用平行双分和双跑现浇板式楼梯 2 4 建筑材料的选取 该建筑的梁 板 柱和基础的混凝土全部采用 C30 20 1N mm2 2 01 ck f tk f N mm2 14 3N mm2 1 43N mm2 3 0 104N mm2 受力钢筋除板外均采用 c f t f c E HRB335 级 300N mm2 2 0 105N mm2 箍筋均采用 HRB235 级 y f y fE 300N mm2 2 0 105N mm2 外墙 内墙 楼梯间 电梯间 女儿墙均采 y f y fE 用 240 厚加气混凝土砖 外墙中间做 40 厚聚苯乙烯保温层 窗全部为铝塑门窗 图书 馆室门 其余为木门 门窗的尺寸见建筑设计部分 2 5 构件尺寸初选 高层建筑结构中各竖向抗侧力结构要通过水平的楼面结构连接为空间整体 水平 力将通过楼板平面进行传力和分配 各竖向抗侧力结构的水平变位将因楼板作用而协 19 调起来 因此 要求楼板在自身平面内有足够大的刚度 因此 上部结构施工方案采 用柱 梁 板全现浇方案 本方案采用的是梁板式楼盖 有较好的经济指标 但楼面 结构占用空间较大 不便于布置管线 要求较大的层高 2 5 1 主要构件截面尺寸的考虑 根据 JGJ3 91 确定尺寸 1 横向框架主梁 梁的截面高度 h l 7 5m 0 6 0 94m 取 h 0 80m 8 1 12 1 8 1 12 1 梁的截面宽度 b h 0 80m 0 27 0 40m 取 2 1 3 1 2 1 3 1 b 0 40m 2 纵向框架主梁 梁的截面高度 h l 7 5m 0 6 0 94m 取 8 1 12 1 8 1 12 1 h 0 80m 梁的截面宽度 b h 0 80m 0 27 0 40m 取 2 1 3 1 2 1 3 1 b 0 40m 2 次梁 h l 7 5 0 0 42 0 536m 取 h 0 5m 14 1 18 1 14 1 18 1 b h 0 5m 0 0 17 0 25m 取 b 0 25m 2 1 3 1 2 1 3 1 3 框架柱 查表可知 该框架结构的抗震等级为三级 其轴压比限值 0 9 柱的尺寸可 N 以根据柱的轴压比按下列公式计算 E NFg n C NC N A f 式中 为柱组合的轴压力设计值 N 20 按简支状态计算的负载面积 F 折算在单位面积上的重力荷载代表值 可根据实际荷载计算 也可近似取 E g 12 15kN m2 本建筑选用 14kN m2 为考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数 边柱取 1 3 不等跨内柱取 1 25 等跨内柱取 1 2 为验算截面以上楼层层数 n 柱截面面积 c A 混凝土轴心抗压强度设计值 c f mN 框架柱轴压比限值 此处可进似取 即对一级 二级和三级抗震等级 分别取 0 7 0 8 和 0 9 本设计取 0 9 该建筑的底层中柱的截面面积为 c A 3 2 1 1 3 7 53 7 5 14 105 2 313210mm 0 8 14 3 根据强柱弱梁的原理初步选取柱的截面尺寸为 600 600mm 最后要通过柱轴压比 进行验算 结构变位验算 柱强度验算确定柱的截面尺寸 4 楼板 板厚根据下列条件确定 1 板的最小厚度 hmin mm 板内无预留暗管时 80 一般楼层 现浇板板内有预留暗管时 100 顶层楼板 120 2 工程经验 板形式 梁距 m 板厚 h mm 屋盖 2 0 60 80 楼盖 80 100 3 挠度控制 板形式简支条件 h l短跨 21 单向板肋形楼盖1 35 1 25 双向板肋形楼盖1 45 1 30 本设计计算单元板厚 h 1 45 1 30 2500 55 6 83 3 mm 根据经验及使 施工方便 取 h 120mm 5 基本假定与计算简图 1 基本假定 1 平面结构假定 本工程平面为正交布置 可认为每一方向的水平力只由该方向 的抗侧力结构承担 垂直于该方向的抗侧力结构不受力 2 楼板在自身平面内刚度假定 3 由于结构体型规整 布置均匀对称 结构在水平荷载作用下不考虑扭转的影响 在以上基本假定的前提下 将空间框架结构分解成纵向和横向两种平面体系 楼 板的作用是保证各片平面结构具有相同的水平侧移 2 计算简图 在横向水平力作用下 将结构简化为刚结计算体系 计算简图详见结构计算部分 2 5 2 结构受力考虑 1 荷载计算 多层建筑水平力包括地震作用和风荷载 本建筑高度小于 30m 故风荷载不大 地 震作用计算方法按 建筑结构抗震设计规范 进行 对高度不超过 40m 以剪切变形为 主且质量沿高度均匀的结构 可采用底部剪力法 竖向荷载主要是结构自重 恒载 和使用荷载 活载 结构自重可由构件截面尺 寸直接计算 建筑材料单位体积重量按荷载规范取值 使用荷载 活载 按荷载规范 取值 楼面活载折减系数按荷载规范取用 2 内力计算及组合 1 竖向荷载内力 竖向荷载内力计算首先根据楼盖的结构平面布置 将竖向荷载传递给每榀框架 框架结构在竖向荷载作用下的内力用弯矩分配法 22 2 水平荷载作用下的内力 水平荷载首先在总框架之间分配 然后将总框架分的份额按各框架的剪切刚度进 行分配 3 荷载组合 本工程考虑了四种内力组合 1 2 1 4 GK S QK S 1 35 1 4 0 7 GK S QK S 1 2 1 26 GK S QK S WK S 1 2 0 5 1 35 RE GK S QK S EK S 4 控制截面积不利内力 框架梁控制截面积不利内力 跨中截面 max M max M max V max M 框架柱截面为每层上 下截面 每截面应组合 及相应 N V 及相 max M max N 应 M V 及相应 M V min N 2 6 结构计算单元的选取 该框架结构体系符合平面抗测力结构单元假定和刚性楼板假定 故计算简图分为 水平力作用下的平面协同体系和竖向荷载作用下一榀框架分析 该工程选取 轴线上的一榀框架作为计算分析对象 取顶层柱的形心线作为框架柱5 的轴线 梁轴线至板底 2 4 层柱高度即为层高 取 4 5m 底层柱高度从基础顶面取 至一层板底 5 9m 计算简图如图 23 图 2 1 计算简图 框架在竖向荷载作用下 可忽略节点位移 按刚性方案设计 在水平荷载作用下 不能忽略节点侧移 按弹性方案设计 梁 柱惯性矩计算 A D 跨框架梁 33 434 b 0 4 0 8 17 06 10 1212 bh mm D E 跨框架梁 3 34 b10 17 06 12 bh m E F 跨框架梁 3 34 b10 17 06 12 bh m 框架住 33 434 0 6 0 6 10 8 10 1212 o bh mm 梁 柱线刚度计算 A D 跨框架梁 10234 7 3 0 1017 06 10 6 824 10 7 5 b b D mm im Lm A D E 跨框架梁 10234 7 3 0 1017 06 10 17 06 10 3 0 b bDE mm im Lm E F 跨框架梁 7 6 824 10bEFim 底层框架住 10234 0 6 3 0 1010 08 10 5 49 10 5 9 o mm im Hm 底 其它层框架住 10234 0 7 3 0 1010 08 10 7 2 10 4 5 o mm im Hm 标准 设 7 7 2 101oiNm 标准 24 则0 95o DiA 2 37oDEi 0 95 oEFi 25 第 3 章 结构设计计算 3 1 重力荷载计算 3 1 1 屋面及楼面永久荷载标准值计算 1 荷载 100 厚现浇楼板 kN m225 0 102 5 20 厚 1 3 水泥砂浆打底找平 kN m20 02 200 4 高聚物改性沥青涂料二遍隔气层 kN m20 02 200 4 1 8 水泥膨胀蛭石找坡最薄处 40 厚 2oo kN m20 04 20 08 120 厚 1 10 水泥膨胀蛭石块保温层 kN m20 12 3 50 42 30 厚 1 3 水泥砂浆 4 200 双向配筋 6 6m 分格 kN m20 03 250 75 高聚物改性沥青涂膜一遍 4 厚高聚物 kN m20 004 0 30 0012 改性沥青防水卷材喷刷带色的苯丙乳液一遍保护层 合计 4 55kN m2 2 楼面 120 厚现浇楼板 kN m225 0 123 刷水泥浆一道 40 厚细石混凝土随捣随抹平 20C kN m20 04 220 88 合计 3 88kN m2 3 内墙 200 厚加气混凝土小型砌块 0 2 5 5 4 5 0 8 4 07kN m2 26 用 1 水泥砂浆砌筑 20 5 5 4 5 0 8 2 96kN m2 2 5 刷混凝土界面处理剂一道 8 厚 1 3 水泥砂浆打底扫毛 0 008 20 3 7 0 592kN m2 8 厚 1 1 6 水泥石灰膏砂浆扫毛 0 008 12 3 7 0 3552kN m2 7 厚 1 3 水泥石灰膏砂浆压实抹光 0 3 0 007 12 3 7 0 3108kN m2 喷内墙涂料或刷油漆 合计 8 288kN m2 4 外墙 200 厚加气混凝土小型砌块 0 2 5 5 3 7 4 07kN m2 用 1 水泥砂浆砌筑 20 0 04 3 7 2 96kN m2 2 5 刷混凝土界面处理剂一道 7 厚 1 3 水泥砂浆打底扫毛 0 07 20 4 5 0 63kN m2 9 厚 1 1 6 水泥石灰膏砂浆找平扫毛 0 09 12 4 5 0 48kN m 2 7 厚 1 水泥砂浆抹面 0 007 20 4 5 0 486kN m2 2 5 合计 8 776kN m2 5 其它构件 铝合金门窗重 0 5kN m2 木门重 0 2kN m2 屋顶女儿墙 0 24 0 9 8 1 728kN m2 合计 2 428kN m2 6 集中力计算 1 顶层集中力 1 代表梁自重 为均布荷载 1 q 横向框架梁 400800b hmmmm 纵向框架梁 400800b hmmmm q1 25 0 4 0 8 8kN m 2 和分别为两侧板传给横梁的梯形荷载和三角形荷载 2 q 2 q 2 q q2 4 55 3 3 15 015kN m q2 4 55 1 5 6 825kN m 27 q2 4 55 3 3 15 015kN m 3 和分别代表梁传给柱的恒荷载 包括板自重 梁 1 p 2 p 3 p 4 p 自重 女儿墙等重力荷载 各等效集中力 的计算 1 p 4 p A D E F 跨框架梁承担的由屋面板 楼面板传来的荷载形式为梯形 E F 跨为三 角形 如图 3 1 所示 为计算简便 按支座弯矩等效原则 将其简化为矩形分布 图 3 1 荷载等效分布图 0 698 23 1 2 23 1 2 0 440 44 0 5 0 625 a l 3 3 6 6 23 1 2 P1 8 7 5 6 6 2 0 9 7 5 3 3 2 4 55 0 698 6 6 3 3 4 4 55 0 625 1 728 3 3 63 05kN 同理 p2 71 625kN P3 71 165kN P4 63 05kN 2 标准层集中力 1 代表梁自重及其上墙自重 为均布荷载 1 q 1 q 外墙下 1 q400800b hmmmm q1 25 0 4 0 8 8 776 16 775kN m 内墙下 1 q400800b hmmmm q1 25 0 4 0 8 8 288 16 288kN m 2 分别为两侧板传给横梁的梯形荷载和三角形荷载 2 q 2 q 2 q q2 3 88 3 3 12 804kN m q2 3 88 1 5 5 82kN m q2 3 88 3 3 12 804kN m 3 和分别代表梁传给柱的恒荷载 包括板自重 梁自重 墙 门 1 p 2 p 3 p 4 p 窗重力荷载 各等效集中力 的计算 1 p 4 p P1 8 7 5 6 6 2 0 9 7 5 3 3 2 4 55 0 698 6 6 3 3 4 3 88 0 625 28 2 288 6 6 4 5 3 6 1 8 2 7 5 0 5 8 766 3 6 1 8 0 5 0 5 119 53kN 同理可求 p2 124 932kN P3 124 932kN P4 110 56kN4 同标准层 1 p 4 p 3 2 屋面及楼面可变荷载标准值计算 活载为均布荷载 雪载 0 5kN m2 其余均取 2 5kN m2 1 屋面雪载 q2 0 5 3 3 1 65kN m q2 0 5 1 5 0 75kN m q2 0 5 3 3 1 65kN m 2 楼面活载 q2 2 5 3 3 8 25kN m q2 2 5 1 5 3 75kN m q2 2 5 3 3 8 25kN m 3 各等效集中力 的计算 1 p 4 p 屋面梁上线荷载 恒载 qe1 1 2 2 3 q2 8 1 2 0 442 0 443 15 015 8 15 48kN m 活载 雪载 qe1 1 2 0 442 0 443 0 75 0 52kN m 楼面梁上线荷载 恒载 qe2 1 2 2 3 q2 8 1 2 0 442 0 443 12 804 8 16 44kN m 活载 qe2 1 2 0 442 0 443 8 25 5 76kN m DE 跨 1 5 3 00 5a l 同理 qe1 12 266kN m qe1 0 469kN m qe2 11 64kN m qe2 2 34kN m EF 跨 0 44 同理 qe1 18 48kN m qe1 0 52kN m qe2 16 44kN m qe2 5 76kN m 29 固端弯矩计算 表 3 1 固端弯矩计算 AD 跨框架梁DE 跨框架梁EF 跨框架梁 顶 层 22 11 1212 18 48 7 5ql 8