某高校图书馆工程结构设计.doc

毕业设计（论文）计算书 （结构部分设计）题 目： 某高校图书馆结构设计 专 业： 工民建 班 级： 04房建 (1) 班 学 号： 00412136 学生姓名： 王立 指导教师： 刘在今 老师 一、工程概况 1、工程名称:某高校图书馆 2、建筑地点:南昌市某高校 3、建筑规模: 1)建筑总面积: 6280m2 2)建筑层数:全楼四层，楼梯上屋面 3)结构形式:钢筋砼框架结构 4)层高: 3.9m 4、建筑特点学生普通阅览室 6间 183.6 m2/间学生专业阅览室 6间 190.6/间 期刊阅览室 4间 180.3 m2/间学生自习室 6间 179.6m2/间外文阅览室 3间 117m2/间书库 4间 213.6m2/间检索大厅 3间 386.3m2/间采编室 10间 35.08m2/间借书室 813.6m2/间楼梯 共四个楼梯,开间3.6m三个每层设男女卫生间5、建筑技术条件（一）气象条件: 1)常年主导风向: 东南风 2)夏季主导风向: 西南风 3)平均风速: 夏季3.1m/s,冬季4m/s 4)基本风压:Wo=0.40KN/m2 5)基本雪压:So=0.35KN/m2 最大积雪深度:11cm 6)最高气温:40.6 最低气温:-9.3 7)最冷月平均温度:4.5(12月) 8)最热月平均温度:29.7(79月) 9) 最大降雨量: 184.3mm(46月) 最大降雨量：50.4mm/小时（二）工程地质条件 第一层：杂填土，厚0.30.5M，F=80KPA 第二层：粉质粘土，灰黄色，硬塑，厚3.13.7M，F=250KPA 第三层：中砂，含少量泥质，上部棕黄色，下部灰白色， 中密， 厚约5.7M6.1M。F=250KPA 3)地震设防烈度:6度（三）施工条件 1）施工单位：中国洪权建筑公司 2）施工人员：各工种工人数均不受限制，但要求不分工种劳动力不均衡系数K200KN/m2)故采用钢砼柱下单独基础.在（12）到（13）轴之间设置伸缩缝,由于建筑物总长为71.71m(55m),故需设置防震缝,缝宽为70mm10、结构布置 1)本建筑楼面标高变化不大,只作结构平面布置 其一般原则:上一层结构平面放到下一层建筑平面图布置 二层楼面,三层屋面,基础平面布置见详图 2)基础平面布置图 基础平面布置图上主要构件有:钢砼基础,基础梁 3)楼面结构布置图 主要构件有:框架、楼面梁、挑檐梁 4)屋面结构布置图 主要构件有:框架、屋面梁、屋面板、天沟. 采用有组织的外天沟外排水形式 双坡屋面排水,坡度为2二、楼面采用现浇式 , 三张平面布置图见附图1、楼面结构布置图2、屋面结构布置图3、基础平面布置图厕所现浇板的计算一、对XJB-1 按单向板计算1）荷载标准值a）活荷载标准值：qk2.5KN/m2b)恒荷载标准值： 钢筋砼100厚: 0.10252.5KN/m2 马赛克地面： 0.55KN/m2 水泥沙浆20厚: 0.02170.34KN/m2合计 gk3.39KN/m22 )荷载设计值 a)活荷载q2.51.43.5KN/m2 b)恒荷载g3.391.24.068KN/m2gq4.0683.57.568KN/m2取q=7.6 KN/m2计算跨度 =1400mm（取即可，本值偏大，所以更安全）3）计算简图：跨中弯矩按简支梁计算，支座弯矩按两端固定计算，偏安全 =对支座：=0.020 =0.989=对中间：=0.046 =0.977=配8200 =251.5 分布筋采用6200二对XJB-2 0.5 按双向板计算1）荷载设计值： q=2.51.4=3.5 KN/m2 g=3.391.2=4.068 KN/m2g+q/2=4.068+1.75=5.818 KN/m2 g+q=7.568 KN/m22）计算跨度 =3000mm3）弯矩计算 跨中最大正弯矩为内支座固定时，g+q/2作用下的跨中弯矩与当内支座铰支时，q/2作用下的跨中弯矩之和（并考虑泊松比=0.2的影响），支座最大负弯矩为当支座固定时g+q作用下弯矩值按弹性理论计算弯矩 A1（邻边简支,邻边固定）A1区格 跨中=（0.0469+0.20.0146）5.818+（0.0765+0.20.0265）1.75=6.586=（0.0146+0.20.0469）5.818+（0.0265+0.20.0765）1.75=3.235-0.10467.568=-12.040 -0.07787.568=-8.9563)截面设计s取0.95 AsM/shofy 选用 方向=81mm ， Lo1方向 ho=73mm方向选用8120 =419.17 方向选用8200 =251.5A1区格 支座方向=80mm 方向=80mm方向选用10100 =785 方向选10140 =560.71A2 (三边固定,一边简支) A2区格 跨中=（0.0372+0.20.0072）5.818+（0.0765+0.20.0265）1.75=5.596=（0.0072+0.20.0372）5.818+（0.0265+0.20.0765）1.75=2.408-0.0807.5683.9=-9.209 -0.005727.568=-6.5843)截面设计s取0.95 AsM/shofy 选用 方向=81mm ， Lo1方向ho=73mm 方向选用8140 =359.29 方向选用8200 =251.5A2区格 支座方向=80mm 方向=80mm方向=80m方向=80mm方向选用10130 =604 方向选用10190 =413.2板配筋图如下：次梁设计计算取 bh=200400mm计算简图如图所示1荷载 计算恒载设计值：板传荷载：3.39=2.882KN/m次梁自重：0.2（0.4-0.1）25=1.5KN/m次梁粉刷： （0.40.1）20.0217=0.204KN/m隔墙自重： 0.243.918=16.85 KN/m隔墙水泥粉刷： 0.363.9=1.404 KN/m合 计：22.84KN/m活载设计值： 2.51.7/2=2.125KN/m总设计值： g+q=30.9781.2+2.1251.4=30.38 KN/m1、 计算跨度lo=ln=3900mm2、 内力计算：1）弯矩设计值M=（g+q）lo2查表可知：边跨、跨度中取，边支座取， 离端第二支座- 则M1=30.3833.92=33.01KNmMA=30.3833.92=19.26KNmMB=30.3833.92=42.01KNm2）剪力设计值V=（g+q）ln则0.5530.3833.9=65.17KN 65.17KN0.530.3833.9=59.25KN3）三角形荷载作用弯矩设计值，查表可知：跨中弯矩恒载系数为0.048，活载系数为0.065，离端第二支座弯矩恒载系数为-0.078。边支座剪力恒载系数为0.172，活载系数为0.211。离端第二支座剪力恒载系数为0.328，活载系数为0.328。板传荷载：gk=3.39=6.61KN/m gK= 2.53.9/2=4.875 g= 6.611.2=7.932KN/m q=4.8751.4= 6.825KN/m M1=（7.9320.048+6.8250.065）3.92=12.54KNmMA=0MB=7.932(-0.078)+6.825(-0.078)3.92=-17.51KNm4) 剪力设计值VA （7.9320.172+6.8250.211）3.9=10.94KN VBL（7.9320.328+6.8250.328）3.9=18.88KN VBR= VBL18.88KN5）叠加均布荷载和三角形荷载作用的弯矩和剪力可得。M1总= M1 +M1 =33.01+12.54=45.55 KNmMA总= MA +MA= -19.26 KNmMB总= MB + MB =-17.51-42.01= -59.52 KNmVA总= VA+ VA =70.19kN VBL VBL +VBL =84.05KN VBR总= VBL总84.05KN4、承载力计算承载力计算按T形截面计算：=1300mma1fcbfhf（ho-hf/2）=1.09.61300100（365-100/2）=393.12 KNm59.52 KNm按第一类截面计算对A支座：=0.015 ，=0.992=选配212 对B支座：=0.269 =0.865=选配220 对跨中：=0.198 =0.901=选配314 截面尺寸符合,计算箍筋配置6200VCS=0.7ftbho+1.25fyv =0.79.6200365+1.25210365 =83.325KNV=65.17KN满足要求2)斜截面承载力 验算截面尺寸hW=hohf=365100=265mm故 0.25fcbho=0.259.6200365=175.2KNV=65.17N0.7ftbho=0.079.6200365=49.056KNV=65.17N最小配箍 6200配置6200 满足要求 双肢筋配筋图如下所示： 现浇楼梯计算踏步尺寸150mm300mm，采用C20混凝土，板采用HPB235钢筋，梁纵筋采用HPB335钢筋，楼梯上均布活荷载标准值=2.51、 楼梯板计算 板倾斜度tan=150/300=0.5cos=0.89 取1m宽板带计算单元 1）荷载计算 梯段板荷载 恒载：水磨石面层 三角形踏步 斜 板10.13251/0.89=3.65KN/m 板底抹灰10.02171/0.89=0.382KN/m 合计 gK=6.887KN/m 活载 qK=2.5KN/m恒荷载分项系数 ，活荷载分项系数 基本组合的总荷载设计值P=6.8871.2+1.42.5=11.764KN/m 2）截面设计板的水平跨度=3.6m，弯矩设计值M= 可以=0.929选配钢筋选12140 (As=807.8mm2)分布钢筋每级踏步1根82、平台板计算 PTB-1取平台板厚h=100mm，取1m宽板带计算1） 荷载计算恒载： 水泥砂浆面层0.65KN/m 70厚砼板0.125=2.5KN/m板底抹灰0.0217=0.34KN/m合计gk=3.49KN/m活载qk=2.5KN/m总荷载设计值：P=1.42.5+1.23.49=7.688KN/m2） 截面设计平台板的计算跨度lo= ，3.6/1.4=2.572 ，按单向板计算。弯矩设计值 M=板的有效高度：ho=100-20=80mm采用C20 砼 fc=9.6N/mm2HPB235钢筋 fy=210N/mm2则 满足要求 =0.987选配分布钢筋3） 板支座处配筋M=则 =0.989选配钢筋 PTB-2取平台板厚h=100mm，取1m宽板带计算1） 荷载计算恒载： 水泥砂浆面层0.65KN/m 70厚砼板0.125=2.5KN/m板底抹灰0.0217=0.34KN/m合计gk=3.49KN/m活载qk=2.5KN/m总荷载设计值：P=1.42.5+1.23.49=7.688KN/m q=2.51.4=3.5KN/m q/2+g=5.938KN/mg =3.491.2=4.188KN/m g+q=7.688KN/m 2） 截面设计平台板的计算跨度lo= ，2.6/3.6=0.722M=63.142KNm属于第一类L形截面跨中配筋满足要求 =0.963 选配钢筋支座配筋M=42.095KNm属于第一类L形截面满足要求 =0.976 选配钢筋3）斜截面受剪承载力计算配置双肢箍筋=83.325KNV=62.764KN 满足要求PTL-1配筋图如下：4、平台梁PTL-2计算 bh=200400mm1） 荷载计算恒载梁自重0.2（0.40.1）25=1.5KN/m梁粉刷0.02（0.40.1）217=0.204KN/m平台板荷载3.492.6/2=4.537KN/m外墙传来荷载0.243.918=16.85 外墙粉刷 0.3423.9=2.652合计gk=25.743KN/m活载qk=2.5总荷载设计值P=1.225.743+1.43.25=35.442KN/m2） 截面设计计算跨度lo=1.05ln=1.05（3.90.35）=3.7275m弯矩设计值M=剪力设计值V=bf=700mmho=40035=365mm 满足要求经判别属于第一类L形截面 选用 支座配筋计算跨度lo=1.05ln=1.05（3.90.35）=3.7275m弯矩设计值M=剪力设计值V=bf=700mmho=40035=365mmM=41.04KNm属于第一类L形截面满足要求 =0.976 选配钢筋配置 双肢箍 满足要求 平台梁PTL-3计算 bh=200400mm3） 荷载计算恒载梁自重0.2（0.40.1）25=1.5KN/m梁粉刷0.02（0.40.1）217=0.204KN/m平台板荷载3.492.6/2=4.537KN/m 梯段板传来荷载 6.8873.8/2=13.085合计gk=17.232KN/m活载qk=2.5KN总荷载设计值P=1.217.232+1.42.5=24.1784KN/m4） 截面设计计算跨度lo=1.05ln=1.05（3.90.25）=3.8325m弯矩设计值M=剪力设计值V=采用C20砼fC=9.6N/mm2 HPB335钢筋fy=300N/mm2=0.55支座弯矩设计M=bf=700mmho=40035=365mm 满足要求经判别属于第一类L形截面 选用 支座配筋满足要求 =0.983 选配钢筋配置 双肢箍 满足要求 梯段板和平台板的配筋如下：框架荷载、内力计算一、 确定计算简图1、 计算单元2、 计算简图假定框架与基础固定，且嵌固于基础顶面.框架梁与柱节点刚结.由于各层柱的截面尺寸不变，则梁跨等于柱截面形心轴线之间的距离，底层柱高从基础顶面算至二楼板底，基顶标高根据地质条件暂定0.9m，则底层柱高为（3.9+0.9）=4.8m，其余各层柱高为层高，均为3.9m，顶层为板面至顶棚板底，所以高为（3.9-0.1）=3.8m。框架计算简图3、 杆件尺寸估算 砼梁：C20则Ec=2.55104N/mm2柱：C30则Ec=3.00104N/mm2横向框架梁（边跨）h=b=则 h=取 h=700mm b=取 b=250mm 纵向框架梁（边跨），考虑纵梁兼做窗过梁，所以取h=600mm b=250mm 框架柱 b=底层柱高h=（11.5）b 则 b= 取b=350mm h=（11.5）b 取h=450mm 横向框架梁（中跨） 取b=250mm h=400mm 纵向框架梁（中跨） 取b=250mm h=400mm4、 惯性矩线刚度计算 其中在求梁截面惯性矩时考虑到现浇楼板的作用，取=2（为不考虑楼板翼缘作用的梁截面惯性矩）： 横向框架边跨梁 I边梁= 中跨梁 I中梁= 底层柱 I底层柱= 其余各层柱 I余层柱=令 =1则其余杆的相对线刚度为： = = =框架梁住相对线刚度如图所示，作为计算各节点杆端弯矩分配系数的依据二、各种荷载设计值计算。（1）屋面框架相关荷载计算20mm厚1：2水泥砂浆找平： 0.0220=0.40kN/m2 100-350mm厚（3%找坡）膨胀珍珠岩 ： 7（0.1+0.25）/2=1.225 kN/m2100mm厚现浇混泥土屋面板： 0.1 25=2.5kN/m220mm厚石灰抹灰： 0.34kN/m2小计： 4.465kN/m2 边跨框架梁自重： 0.250.525=3.13kN/m 梁侧粉刷： 2（0.55-0.1）170.02=0.306kN/m 小计： 3.744KN/m屋面板传给次梁荷载： 4.4651.95=8.707KN/m 中跨（CD跨）框架梁自重： 0.250.4025=2.5kN/m 梁侧粉刷： 2（0.4-0.1）170.02=0.204 kN/m小计： 2.704 KN/m屋面边跨（BC、DE）梁荷载标准值： 3.744kN/m 屋面边跨（BC、DE）梁荷载设计值： 1.23.744=4.493 KN/m 屋面板传给中跨（CD）框架梁荷载： （5/8）4.4652.4=6.698 kN/m 中跨（CD）跨框架线荷载标准值： 2.704+6.698=9.402KN/m 设计值： 1.29.402=11.282KN/m边柱连系梁自重： 0.250.604.525=16.875kN 梁侧粉刷： 2（0.6-0.1）170.024.5=1.53kN 1.2m高女儿墙自重： 0.24194.51.2=24.624kN 1.2m高女儿墙粉刷： 1.20.0252174.5=4.59kN 连系梁传来屋面自重： 1.950.54.54.465=19.59kN 顶层边节点集中荷载标准值： 67.209kN 顶层边节点集中荷载设计值： 1.267.209=80.651kN中柱连系梁自重： 0.250.404.525=11.25kN梁侧粉刷： 2（0.40-0.1）170.024.5=0.918kN 连系梁传来屋面自重： 4.4650.51.954.5+1.00.54.4652.44.5= 43.701kN 顶层中节点集中荷载标准值： 52.396kN 顶层中节点集中荷载设计值： 1.252.396=62.875kN 设次梁截面为200mm400mm 屋面次梁自重： 0.20.404.525=9kN 次梁粉刷： 20.02（0.40-0.1）174.5=0.918kN 屋面板传递集中荷载： 4.4651.954.5=39.18kN 次梁集中荷载标准值： 49.098kN次梁集中荷载设计值： 1.249.098=58.918kN （2）标准层框架相关荷载计算 45mm厚预制彩色水磨石面层： 0.95 kN/m280mm厚现浇钢筋混凝土楼板： 0.125=2 .5kN/m220厚板底抹灰： 0.0217=0.34 kN/m2 楼面恒荷载： 3.79 kN/m2设计值： 1.23.79=4.548kN/m2边跨框架梁及梁侧粉刷： 3.744kN/m中跨框架梁及梁侧粉刷： 2.704 kN/m楼面板传给中跨（CD）框架梁荷载： （5/8）3.792.4=5.685 kN/m边跨（BC、DE）框架梁线荷载标准值： 3.744 kN/m 设计值： 1.23.744=4.493 kN/m中跨（CD）跨框架线荷载标准值： 2.704+5.685=8.389KN/m 设计值： 1.28.389=10.067KN/m边柱连系梁自重： 16.875kN边柱连系梁粉刷： 1.53kN钢窗自重： 2.43.60.45=2.888kN窗下墙体自重： 0.240.94.519=18.468kN窗下墙体粉刷： 20.020.94.517=2.754kN窗边墙体自重： 0.550.2419=2.508KN窗边墙体粉刷： 0.5520.0217=0.374KN框架柱自重： 0.350.453.9025=15.356kN连系梁传来楼面自重： 1/23.794.51.95=16.629KN框架柱粉刷： 1.120.023.9017=1.485kN标准层边柱集中荷载标准值： 79.867kN标准层边柱集中荷载设计值： 1.279.867=95.84kN 中柱连系梁自重： 11.25kN中柱连系梁粉刷： 0.918kN内纵墙自重： 4.5（3.90-0.4）0.2419=71.82kN内纵墙粉刷： 4.5（3.90-0.4）0.02172=10.71kN扣除门窗洞加上门窗重：2.41.80.45+0.22.4-（2.4+1.82.4）0.24 （19+0.02217）=29.316KN连系梁传来楼面自重： 1.954.53.79O.5+1.O3.79O.54.52.4=37.O95 KN 框架柱自重及粉刷： 15.356+1.485=16.841kN标准层中结点集中荷载标准值： 119.318kN标准层中结点集中荷载设计值： 1.2119.318=143.182kN 次梁自重： 9kN/m 梁粉刷： 0.918kN/m 次梁传来集中荷载： 3.791.954.5=33.257KN 标准层次梁与框架梁节点集中荷载标准值： 43.175kN/m 设计值 1.243.175=51.81kN/m （3）底层框架相关荷载计算基础梁：bh=250mm400mm基础梁自重： 0.250.404.525=11.25kN 钢窗自重： 3.888kN 窗下墙体自重： 0.241.94.519=38.988kN 窗下墙体粉刷： 20.021.354.517=4.131kN 窗边墙自重： 2.508KN窗边墙粉刷： 0.374KN框架柱自重： 0.350.454.825=18.9kN 框架柱粉刷： 1.120.024.817=1.828kN 底层边柱集中荷载标准值： 81.867kN底层边柱集中荷载设计值： 1.281.867=98.24kN基础梁自重： 11.25kN 内纵墙自重： 0.24（4.8-0.4）4.519=90.288kN扣除门窗洞加上门窗重： -29.316KN框架柱自重： 18.9kN框架柱粉刷： 1.828kN底层中柱集中荷载标准值： 92.95kN底层中柱集中荷载设计值： 1.292.95=111.54kN（4）活荷载计算1.屋面框架活荷载计算中跨主梁由屋面传递的均布活荷载设计值： (5/8) 1.42.42=4.2kN/m屋面传递给次梁的活荷载设计值： 21.954.51.4=24.57kN屋面传递给边跨连系梁活荷载设计值： 1.41.950.52=12.29kN屋面传递给中跨连系梁活荷载设计值：0.51.O22.44.51.4+1.4.954.52.5O.5=27.412.标准层活载设计值中跨主梁均布活载设计值： (5/8) 1.40.52.422.5=5.25kN/m楼面传递给次梁的活荷载设计值： 2.51.954.51.4=30.71kN楼面传递给边跨连系梁活荷载设计值： 1.41.950.52.54.5=15.36kN屋面传递给中跨连系梁活荷载设计值：1.41.954.52.50.5+0.51.02.52.44.51.4=34.26kN恒载作用、活载作用下结构计算简图如下所示：（5）作用于屋面梁和楼面节点处集中风载计算风压标准值计算公式为：，其中为风振系数，由于本建筑高度H=14.7m30.00m，可以取；对于矩形平面，风荷载体系数；风压高度系数可查规范；由设计资料可知。将风荷载换算成作用于框架每层节点上的集中荷载，计算过程如下表，表中z为框架节点至室外地面的高度，A为一榀框架各层节点的受风面积。 风荷载计算表层数Z(m) 31.01.312.151.060.414.1757.81310.939 21.01.38.251.000.417.55 9.126 12.78 11.01.34.350.870.418.5