五层图书馆毕业设计计算书.doc

57一.建筑设计论述（一）.设计依据：1.依据建筑工程专业2016届毕业设计任务书。2.建筑结构荷载规范3.混凝土结构设计规范4.建筑抗震设计规范5.建筑地基基础设计规范及有关授课教材、建筑设计资料集、建筑结构构造上资料集等相关资料。（二）.设计内容：1.设计内容、建筑面积、标高：（1） 设计题目为“某技术专科学校图书馆设计”。 （2） 建筑面积：5971.5m2，共五层，层高均为3.9m。（3） 室内外高差0.450m，室外地面标高为-0.450m。（4） 外墙370mm厚空心砖，隔墙240mm厚空心砖，楼梯间墙为370mm厚空心砖。2.各部分工程构造：(1) 屋面( 不上人屋面)SBS型改性防水卷材冷底子油一道30mm厚1:3水泥砂浆找平层煤渣找坡层2%（最薄处15mm厚）平均厚度81mm20mm厚1:3水泥砂浆找平层80mm厚苯板保温层20mm厚1:3水泥砂浆找平层120mm厚钢筋混凝土板20mm厚混合砂浆板下抹灰刮大白二遍(2)楼面：大理石板15mm水泥砂浆找平层120mm厚钢筋混凝土板20mm厚石灰沙浆抹灰刮大白二遍3.建筑材料选用： 墙：普通粘土空心砖 窗:采用塑钢窗二.结构设计论述1. 气象条件：雪荷载0.50KN/m2，基本风压：0.55KN/m2.2. 工程地质条件： 根据地质勘探结果,给定地质情况如下表:地质条件一览表序号岩土分类土层深度厚度范围地基土承载力桩端阻力桩周摩擦力1杂填土0.00.80.32粉土0.81.80.5120103中砂1.82.8 0.8200254砾砂2.86.5 3.73002400305圆砾6.512.55.6.05003500 60注：1 拟建场地地形平坦，地下稳定水位距地表-6m，表中给定土层深度由自然地坪算起。2 建筑地点冰冻深度-1.2m。3 建筑场地类别：类场地土。4 地震设防基本烈度：7 度。3.材料情况： 非承重空心砖MU5；砂浆等级为M5；混凝土：C30（基础）、C30（梁、板、柱、楼梯）纵向受力钢筋：HRB335级；箍筋：HPB235级钢筋4.抗震设防要求：设防基本烈度为7度，设计地震分组为第一组，设计基本地震加速度值为0.10g。5.结构体系：现浇钢筋混凝土框架结构。6.施工：梁、板、柱均现浇。三.结构计算1. 结构平面简图：见图：2.材料情况：非承重空心砖MU5；砂浆等级为M5；混凝土：C30（基础）、C30（梁、板、柱、楼梯）：纵向受力钢筋：HRB335级；箍筋：HPB235级钢筋。3.截面尺寸选取：1） 框架柱：根据轴压比公式初步估定柱截面尺寸：Nc/fcbh0.9（三级框架）（框架柱的负荷面积内每平米按14 KN/m2初估）选定柱截面尺寸： bc1×hc1=600mm×600mm2）框架梁： h =（1/8-1/14）Lb =（1/2-1/3） h 边梁： L=7500mm， 取 h = 600mm b = 300mm过道梁：L=3000mm， 取 h = 500mm b =250mm次梁： L=6600mm， 取 h = 500mm b = 250mm3） 连续板 ：h=l/401/45L（短跨方向）边 跨：h=100mm中 跨：h=100mm4.荷载汇集：1）屋面：（1） 恒载：SBS防水卷材 0.3 KN/m230mm水泥砂浆坐浆找平层 0.6 KN/m2煤渣混凝土找坡层2% 1.134 KN/m220mm厚1：3水泥砂浆找平 0.4 KN/m280mm厚苯板保温层 0.01 KN/m220mm厚1：3水泥砂浆找平 0.4 KN/m2120mm厚混凝土屋面板 3.0 KN/m220mm厚石灰沙浆抹灰 0.34 KN/m2 = 5.73 KN/m2（2）活载（不上人屋面）： 0.50 KN/m2 雪载： 0.50 KN/m2 2）楼面：（1）恒载：大理石板： 0.28 KN/m2 20mm厚水泥砂浆坐浆: 0.4 KN/m220mm厚水泥砂浆找平层： 0.4 KN/m2100mm厚钢筋混凝土板： 2.5 KN/m220mm厚水泥砂浆坐浆找平层： 0.4 KN/m2 刮大白二遍 ： 0.05 KN/m2 = 4.03 KN/m2活载： 走廊： 3.5 KN/m2 阅览室： 2.0 KN/m2楼梯： 3.5 KN/m2厕所： 2.5 KN/m2办公室： 2.5 KN/m2书库： 5.0 KN/m23）梁： 考虑梁上抹灰，取梁自重26 KN/m3 （1）b1×h1=300mm×600mm q1=26×0.6×0.3=4.68KN/m （2）b2×h2=250mm×500mm q2=26×0.5×0.25=3.25KN/m4）墙体： （砌体与抹灰之和）（1）外墙：10.3×0.37=3.81 KN/m2 （2）内墙：10.3×0.24=2.472 KN/m2（3）抹灰：外墙面外抹灰： 20mm厚水泥砂浆 0.4 KN/m2 外墙面内抹灰及内墙抹灰：20mm厚石灰砂浆 0.34 KN/m2墙总重：外墙： 3.81+0.4+0.34 =4.55 KN/m2 内墙： 2.472+0.34×2 =3.152 KN/m2 5）柱子： （考虑柱子抹灰，取柱子自重27 KN/m3）27×0.6×0.6 = 9.72 KN/m26）门、窗： 门：0.2 KN/m2 窗：0.45 KN/m25.各层重力荷载代表值计算：（如图：第6页） 五层： 女儿墙: (7.5×2+0.6+6.6×3+3+0.6)×2-9.6×0.24×1×18=295.49 KN 屋 面： (7.5×2+0.6)×(6.6×3+3+0.6)×5.73=2091.68 KN 框架梁（300×600）：(15×5+22.8×3) ×4.68=661.11 KN 框架梁（250×500）：3×3×2.5=29.25 KN 次 梁（250×500）：22.8×2×3.25=148.2 KN 柱 子：3.9/2×9.72×3×5=284.31 KN 外 墙: (22.8+15+6×4-2.4×4-2.1×6)×(3.9/2-0.6)×4.55=243.24 KN 内 墙: (15-1.2)×2+6×(3.9/2-0.6) ×3.15=142.88 KN 外墙窗: 2.3×6+2.1×6+2.4×4+3.6×1.35×0.45=24.06KN = 3595.48 KN四层（1）: 柱 子：3.9/2×9.72×15=284.31 KN 外 墙: (22.8+15)×2-6.6-3×3.9/2-(2.3×6+2.1×6+2.4×4-3.6)×1.05×4.5=403.79KN 内 墙: (15-1.2) ×2+6-1.5×3-3 ×3.9/2×3.15=106.32KN 外墙窗：2.3×6+2.1×2.4×4+3.6 ×1.35×0.45=24.06KN 内墙门: 1.5×3+3 ×1.95×0.2=2.93KN = 902.41 KN四层（2）: 楼 面： 376.83×4.03=1518.6 KN 框架梁（300×600）：661.11 KN 框架梁（250×500）：29.25KN 次 梁（250×500）：148.2 KN 柱 子：284.31KN 外 墙: 243.24 KN 内 墙: 142.8 KN = 2998.26KN三层（1）:同四层（1） = 902.41KN三层（2）:同四层（2） = 2998.26KN二层（1）:同三层（1） = 902.41KN二层（2）:同三层（2） = 2998.26KN一层（1）:同二层（1） = 902.41KN一层（2）： 楼 面：376.23×4.03=1518.6 KN 框架梁（300×600）：661.11 KN 框架梁（250×500）：29.25 KN 次 梁（250×500）：148.2 KN 柱 子：5.4/2×15×9.72=393.66 KN 外 墙(22.8+15+6×4-2.4×4-2.1×6)×(5.4/2-0.6)×4.55=378.38KN内 墙:(15-1.2)×2+6×(5.4/2-2.6)×3.15=222.26 KN = 3322.21 KN结构重力荷载代表值: 顶层Gi= Gi+0.5Q 其它层Gi= Gi+1.0Q G5 = 3595.48+0.5×376.83×0.5=3689.69 KN G4 = 902.41+2998.26+1×(7.5×6.6×5+3.9×6.6×2.5+3.6×6.6×3.5+3×3.5+15×13.6×2)=4861.18 KN G3 = G4 = 4861.18KN G2 = G3 = 4861.18 KN G1 = 902.41+3322.21+1×(7.5+3.9)×6.6×2.5+3.6×6.6×3.5+3×15×3.5+15×13.6×2=5061.38KNG= G5+G4+G3+G2+G1= 23240.4KN四.水平地震作用下的框架内力分析1、梁线刚度： 在计算梁线刚度时，考虑楼板对梁刚度的有利影响，即板作为翼缘工作。在工程上，为简化计算，通常梁均先按矩形截面计算某惯性矩I0，然后乘以增大系数。中框架梁I=2.0I0 边框架梁I=1.5I0梁采用C30混凝土，EC=3×107 KN/m2 Ic=1/12bh³（m4）梁的线刚度b×hm2LI0=bh3/1210-3 m4边框架梁中框架梁Ib=1.5I010-3 m4Kb=EI/L104KN.m4I=2.0I010-3m4Kb =EI/L104KN.m40.25×0.56.62.603.901.775.22.360.3×0.67.55.408.103.2410.804.322、柱的线刚度： 柱子采用C30混凝土 Ec=3.0×107 kN/m² 首层高度5.4m 2-5层高度3.9m 柱子截面采用： 600mm×600mm一般层： = D=首层： = D=层数层高m 柱号根数b×hm×mKc=EcIc /H104KN.m12/h²1/m ²DD楼层Di104KN/m 2-5 3.9Z140.6×0.68.310.390.160.791.054.221.928Z220.520.211.3792.758Z340.520.211.3795.516Z420.780.281.8382.758Z511.040.342.2322.232Z621.040.342.2324.464 层数层高m 柱号根数b×hm×mKc=EcIc /H104KN.m12/h²1/m ²DD楼层Di104KN/m 1 5.4Z140.6×0.66.00.540.4490.411.0064.024 17.339Z220.720.4491.1052.21Z340.720.4491.1054.42Z421.080.5131.2622.524Z511.440.5641.3871.387Z621.440.5641.3872.774D1/D2 =17.339/21.928=79%> 70% 满足要求3、 自振周期计算： 采用能量法计算层数楼层重力荷载代表值Gi（KN）楼层剪力Vi=Gi（KN）侧移刚度Di（KN/m）层间侧移i=Vi/Di(m)楼层侧移i=i(m)GiiGii²53689.693689.692192800.0170.335123641444861.188550.872192800.0390.318154649134861.1813412.052192800.0610.279135637824861.1818273.232192800.0830.218106023115061.3823334.611733900.1350.1356839223334.6158811606（1）.计算T1及1:;T1=T1=1.7×0.65=0.58(s)场地为类，设计地震分组第一组，查得Tg=0.35s，因为T1>1.4Tg=0.49 ,所以n=0又根据抗震规范可知：=0.05，2=1.0，r=0.9而 max=0.08（多遇地震）max=0.50（罕遇地震） 又因为：Tg < T1 < 5 Tg ，所以1=（Tg/ T1）2max=（0.35/0.58）1.0×0.08=0.051（2）.平地震作用（底部剪力法）=0.85×23334.61=19834.41 KNFEK=1Geq=0.051×19834.41=1011.56 KN又由于n=0 所以Fi= FEK（计算见下表）=21×3690+17.1×4861+13.2×4861+9.3×4861+5.4×5061=297315 KN.m质点Hi(m)Gi(KN)FEK(KN)nFn(KN)Fi(KN)Vi(KN)(=0.16)52136901011.5600263.65263.6559.04417.14861282.81546.46136.81313.24861282.81764.77214.5929.34861153.81918.58292.3715.4506192.981011.56373.34（3）.水平地震作用下的层间位移和顶点位移计算：（见下表）层次Vi(KN)Hi(m)Di104(KN/m)uei=Vi/di10-4 (M)uei/ hi5263.652121.92812.021/174704546.4617.121.92824.921/68623764.7713.221.92834.881/37842918.589.321.92841.891/222011011.565.417.33958.341/926 满足规范规定的弹性要求。（4）剪力图（KN） （5）水平地震作用下框架柱剪力和柱端弯矩（D值法）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。中框架边柱层h(m)y0y1y2y3y53.90.520.30.0000.0000.0000.343.90.520.40.0000.0000.0000.433.90.520.450.0000.0000.0000.4523.90.520.500.0000.0000.0000.5015.40.720.690.0000.0000.0000.69中框架中柱层h(m)y0y1y2y3y53.91.040.350.0000.0000.0000.3543.91.040.450.0000.0000.0000.4533.91.040.450.0000.0000.0000.4523.91.040.500.0000.0000.0000.5015.41.440.650.0000.0000.0000.65中框架边柱层H(m)Di(KN/m)D(KN/m)D/DiVi(KN)Vik(KN)M下（KNm）M上(KNm)53.9219280137900.0692263.2516.560.316.7947.7943.9219280137900.0692546.4634.370.446.9287.1333.9219280137900.0692764.77948.100.4584.41103.1723.9219280137900.0692918.5857.780.5112.67112.6715.4173390110500.06371011.5664.660.69240.10107.87中框架中柱层H(m)Di(KN/m)D(KN/m)D/DiVi(KN)Vik(KN)M下（KNm）M上(KNm)53.9219280223200.101263.2526.580.3536.2867.3843.9219280223200.101546.4655.190.4586.10129.1433.9219280223200.101764.7777.240.45135.56165.6823.9219280223200.101918.5892.780.5180.96180.9615.4173390138700.0801011.5680.920.65262.18174.78注： 柱上端矩：MC上=Vij(1-y)h ; 柱上端弯矩：MC下= Vij y h ；（6）水平地震作用下梁端弯矩按下式计算：µB1= KB1/(KB1+KB2)MB1=(MC上+MC下)×µB1 µB2= KB2/(KB1+KB2)MB2=(MC上+MC下)×µB2层次9/B轴10/B轴MC上MC下µB1M1/C1/EMC上MC下µB1µB2M1/E1/CM1/E2/E547.7916.78147.7967.3836.280.50.533.6933.69487.1346.92193.91129.1486.100.50.582.7182.713101.1784.411147.09165.58135.560.50.5125.84125.842112.67112.671197.08180.96180.960.50.5158.41158.411107.87204.101220.54174.78262.180.50.5177.87177.87（7）水平地震作用下的梁端剪力和柱轴力标准值：层次9/B 10/B跨梁端剪力10/B 11/B跨梁端剪力柱轴力L(m)L(m)边柱（KN）中柱(KN)57.547.7933.6910.867.533.6947.7910.8610.86047.593.9182.7123.557.582.7193.9123.5534.41037.5147.09125.8436.397.5125.84147.0936.3970.80027.5197.08158.4647.407.5158.41197.0847.40118.2017.5220.54177.8753.127.5218.48270.5453.12171.320（8）水平地震作用下的框架内力图如下： 五.水平风载作用下的框架内力分析辽阳地区+基本风压 0.5 5KN/m ； 风载体形变化系数： 按C类地区查表：离地高度5101520z0.740.740.740.84风震系数：由于房屋高度未超过30m，所以z=1.0wk=zszwoFWki= wki×Ai翼缘部分层zszW0WkFWk51.00.8+0.50.840.5519.4711.6840.8425.7415.4430.7425.7413.6420.7425.7413.6410.7427.2314.431. 水平风载作用下的层间剪力图如下：2. 水平风载作用下框架柱剪力和柱弯矩：3.边柱（中框）层次H(m)Di(KN/m)D(KN/m)D/DiVi(KN)Vik(KN)M下（KNm）M上(KNm)53.9219280137900.062911.680.7350.260.752.2143.9219280137900.062927.121.7060.352.334.3233.9219280137900.062940.762.560.454.495.4923.9219280137900.062954.43.420.546.007.3415.4173390110500.063768.834.380.6916.327.33中柱（中框）层次H(m)Di(KN/m)D(KN/m)D/DiVi(KN)Vik(KN)M下（KNm）M上(KNm)53.9219280223200.10111.681.180.351.612.9943.9219280223200.10127.122.740.44.236.4133.9219280223200.10140.764.120.457.238.8423.9219280223200.10154.45.490.510.7110.7115.4173390138700.08068.835.510.6519.3410.41注：（1） ;（2）;（3）3.水平风载作用下梁端弯矩按下式计算：µB1= KB1/(KB1+KB2)MB1=(MC上+MC下)×µB1 µB2= KB2/(KB1+KB2)MB2=(MC上+MC下)×µB2层次9/B轴10/B轴MC上MC下µB1M1/C1/EMC上MC下µB1µB2M1/E1/CM1/E2/E52.120.7512.212.991.160.50.51.4951.49544. 322.3315.076.414.230.50.54.014.0135.494.4917.828.847.230.50.56.5356.53527.346.00111.8310.7110.710.50.58.928.9217.3316.32113.3310.4119.340.50.510.5610.563. 水平风载作用下的梁端剪力和柱轴力标准值：层次9/B 10/B跨梁端剪力10/B 11/B跨梁端剪力柱轴力L(m)L(m)边柱（KN）中柱(KN)57.52.121.4950.487.51.4952.120.480.48047.55.074.021.217.54.015.071.211.69037.57.826.5351.917.56.5357.821.192.6027.511.838.972.777.58.9711.832.776.37017.513.3310.563.197.510.5613.333.199.5604. 水平风载作用下的弯矩、剪力、轴力图：（见图）六.框架在竖向荷载作用下的内力分析1.框架计算简图：（1） 屋面板均布荷载传递路线：（2） 竖向荷载作用下梁的计算简图：（见第20页）2、竖向荷载计算：1）恒载：（1） 屋面梁上线荷载标准值：梁自重： 边跨梁（300×600）： 0. 6×0.3×26=4.68 KN/m屋面板荷载：屋面板边跨为3.75m×6.6m，属于双向板。对所计算的框架梁传递三角形荷载。折算系数：边跨：1=0.5 1-2×2+3=0.625屋面梁上线荷载标准值为：边跨：g1 =（5.73×0.625×1.875×2）×2 + 4.68 = 31.57 KN/m（2）楼面梁上线荷载标准值： 边跨：g3 =4.68+4.03×0.625×1.875×2×2=23.57 KN/m 2）活荷载：（1）屋面：q1=0.5×0.625×1.875×2×2=2.34 KN/m（2）楼面：边跨 q3=2.0×0.625×1.875×2×2=9.38 KN/m附：<一>次梁上的集中荷载：（1） 恒载：屋面： =1.875/6.6=0.284 1-2×2+3=0.86G1=0.86×5.73×1.875×6.6×2=121.96KN G2=3.25×6.6=21.45 KN G= G1+ G2=143.41 KN 楼面：=1.875/6.6=0.284 1-2×2+3=0.86G1=0.86×4.03×1.875×6.6×2=85.78 KN G2=3.25×6.6=21.45 KN G= G1+ G2=107.23 KN（2） 活载：屋面：=1.875/6.6=0.284 1-2×2+3=0.86Q=0.8×0.5×1.875×6.6×2=10.64 KN楼面：=1.875/6.6=0.284 1-2×2+3=0.86Q=0.86×2.0×1.875×6.6×2=42.57KN<二>边纵梁产生的集中荷载：（1）恒载：女儿墙：6.6×1×18×0.24=28.51KN 纵梁：4.68×6.6=30.89KN屋面：5.73×（6.6-1.875）×1.875=50.76KN 外墙：（6.6×3.3-2.1×2.4×2）×4.55=53.24KN 楼面：40.3×(6.6-1.875)×1.875=35.70KN（2）活载：屋面：0.5×(6.6-1.875)×1.875=4.43 KN楼面：2×(6.6-1.875)×1.875=17.72 KN<三>中纵梁产生的集中荷载：（1）恒载： 纵梁：4.68×6.6=30.89KN屋面：5.73×（6.6-1.875）×1.875×2=101.52KN 楼面：40.3×(6.6-1.875)×1.875×2=71.4KN（2）活载：屋面：0.5×(6.6-1.875)×1.875×2=8.86 KN楼面：2×(6.6-1.875)×1.875×2=34.44 KN3、梁固端弯矩：均布荷载Mab=-1/12QL2 Mba=1/12QL2 集中荷载Mab=-1/8FL Mab=1/8FL 荷载部位跨度m均布荷载KN/m固端弯矩KN.m集中荷载KN/m固端弯矩KN.m总弯矩KN.m左右左右左右恒载57.531.54-147.84147.84143.41-134.44134.44-282.28282.281-47.523.57-110.48110.48107.23-100.53100.53-211.01211.01活载57.52.34-10.9710.9710.64-9.989.98-20.9520.951-47.59.38-43.9743.9742.57-39.9139.91-86.5486.544、内力分配系数计算：由于除底层柱是固定端外，其他各层柱都是相互弹性连接，为减少误差，除