土木工程毕业设计论文-图书馆设计

西北工业大学本科毕业设计论文102/103西北工业大学本科毕业设计论文79/102目录[摘要] 3第一章 建筑设计 51.1设计说明 51.2设计要求 51.2.1功能分区 51.2.2建筑造型设计 51.2.3建筑平面设计 61.2.4建筑立面设计 81.2.5建筑剖面设计 91.2.6地下车库设计 10第二章 结构设计 102.1结构布置及计算简图的确定 102.2主要材料及梁柱截面尺寸的确定 122.2.1混凝土强度等级 122.2.2梁、柱截面尺寸 13第三章荷载（作用）计算 143.1单项荷载（作用）计算 143.1.1屋面荷载 143.1.2楼面荷载 153.1.3框架柱（考虑粉刷层） 153.1.4主梁（考虑粉刷层） 153.1.5次梁（考虑粉刷层） 153.1.6240mm厚水泥空心砖填充墙（9.6KN/m3） 153.1.7240mm厚水泥空心砖女儿墙（9.6KN/m3） 163.1.8门窗 163.2荷载统计 163.2.1单层梁、柱重力荷载汇总 163.2.2各层楼板重力荷载汇总 163.2.3屋面重力荷载汇总 163.2.4各层楼面重力荷载汇总 173.2.5各层填充墙重力荷载汇总 173.3单榀框架荷载计算 183.3.1恒载 183.3.2活载 213.3.3风荷载 233.3.4水平地震作用 25第四章内力计算 284.1框架侧移刚度计算 284.1.1横梁线刚度 294.1.2柱线刚度 294.1.3 D值法框架计算线刚度 304.1.4分层法框架计算线刚度 304.1.5柱的侧移刚度 314.1.6 结构自振周期计算 324.2恒荷载作用下的框架内力 334.2.1恒载作用下框架弯矩图（调幅后） 344.2.2恒载作用下框架剪力 354.2.3恒荷载作用下框架轴力 364.2 竖向活载作用下框架内力计算 374.3.1竖向活载作用下框架弯矩图（调幅后） 374.3.2竖向活载作用下框架剪力 384.3.3竖向活载作用下框架轴力 394.4水平风荷载作用下的框架内力 404.4.1水平风荷载作用下的框架弯矩图 424.4.2水平风荷载作用下的框架剪力图 434.4.3水平风荷载作用下的框架轴力图 444.5水平地震作用下的框架内力 444.5.1地震作用下横向框架的弯矩图 464.5.2地震作用下横向框架的剪力图 484.5.3地震作用下横向框架柱轴力图 49第五章荷载组合 505.1梁的内力组合 505.2柱的内力组合 54第六章结构主要控制指标验算 586.1轴压比 586.2剪重比 586.3弹性层间位移角 59第七章梁柱截面配筋设计 597.1框架梁配筋设计 597.1.1梁正截面受弯承载力计算 597.1.2梁的斜截面受剪承载力计算 667.2框架柱正截面配筋计算 707.3框架柱斜截面配筋计算 79第八章楼板设计及配筋计算 818.1荷载计算简图 818.2板配筋计算 828.2.1单向板B2配筋计算 828.2.2双向板B1、B3、B4配筋计算 838.3次梁的配筋计算 86第九章楼梯设计及配筋计算 879.1楼梯示意图 879.2梯段板配筋计算 889.3楼梯平台板计算 899.4楼梯平台梁计算 90第十章基础设计 9110.1设计基本资料 9110.2基础截面尺寸选择 9210.3条基内力计算 9310.3.1.倒梁法计算假定 9310.3.2计算基础沿纵向的地基净反力 9310.3.3用弯矩分配法计算梁的初始内力和支座反力 9410.3.4计算调整荷载 9510.3.5计算连续梁的最终内力 9610.3.6条形基础配筋计算 97参考文献 99写在最后 100[摘要]一个好的图书馆设计，从一开始就试图使功能完整体现。而图书馆的功能则折射出高等学校教育思想和理念。研究图书馆建筑设计，首先要研究其服务的对象以及其需要的变化。图书馆建筑一直在变化中。随着近些年图书馆建筑步伐的加快，尤其是近年来高等学校扩招带来的对图书馆建筑面积的更大需求，几乎所有的高校都面临着新建图书馆或者在原有馆舍基础上的进一步扩建的问题。进入21世纪以来，困扰着图书馆界和建筑领域的问题是：建立一个怎样的图书馆才能在相当长的时期满足图书馆服务于高等教育的使命？怎么样的图书馆建筑设计才是最合适的或者说是相对合理？如何才能尽可能的降低新馆建成以后的遗憾？笔者认为：图书馆建筑设计首先必须与当前和未来的图书馆功能相适应，或者说能在相当长的时期内满足图书馆将采用的新型服务和变化。本项目为西安某高校新型图书馆工程，工程主体采用钢筋混凝土框架结构。该设计包含建筑设计和结构设计两部分。建筑设计部分包括：建筑功能分区、建筑造型设计、建筑平面设计、建筑立面设计、建筑剖面设计。建筑功能分区是建筑平面设计和建筑布局的基础，建筑造型和建筑立面设计解决图书馆外观问题，建筑平面设计解决了图书馆布局设置，建筑剖面设计主要解决楼层层高、层数和建筑空间组合利用问题。建筑结构设计包括荷载、内力、位移计算，主要解决了框架柱和框架梁的配筋、楼板及次梁的配筋等问题。在计算方法选择上，尽量采用多种计算方法，同时考虑手算与电算的结合。框架侧移采用D值法计算，水平地震作用计算采用底部剪力法，竖向作用下框架内力计算结合结构力学求解器。关键词：新型图书馆钢筋混凝土框架结构建筑设计结构设计ABSTEACTAgoodlibrarydesign,fromthebeginning,trytosayit'smultifunction.Andthelibraryfunctionreflectsthehighereducationthoughtandidea.Beforedesignoflibrary,weshouldfirstexamineitsserviceobjectandthechangeofneed.Thelibrarybuildinghasbeeninchange.Alongwiththelibraryconstructionpaceacceleratinginrecentyears,especiallyaftertheexpansionofhighereducationinstitutions，thereisagraterdemandforthelibraryconstruction,andalmostallcollegesanduniversitiesarefacedwithnewproblemsoffurtherexpansionofthelibraryonthebasisoftheoriginalbuilding.AfterenteringintoCentury21,theproblemplaguedis:howtobuildalibraryforalongtimeinthelibraryservicetomeetthemissionofhighereducation?Whatisthemostappropriateorisrelativelyreasonableforthelibrarybuildingdesign?Howtodecreasetheregretaftertheconstruction?Theauthorthinks:thelibrarybuildingdesignmustbeinaccordancewithcurrentandfuturelibraryfunction,orthatcanmeetthenewserviceandchangeinafairlylongperiodoftime.ThisprojectisanewlibraryworksofauniversityinXi’an.Thereinforcedconcreteframestructureisadoptedinthisproject.Thetwomainpartsofthisdesignarearchitecturedesignandstructuredesign.Architecturecomponentsinclude:buildingfunctionzoning,buildingstyle,architecturegraphicdesign,facadedesignandprofiledesign.Functionpartitionisthefoundationofarchitecturebuildingdesignandconstructionlayout.Buildingshapeanddesignofthefacadesolvetheproblemoftheappearanceoflibrary.Buildinggraphicdesignistosolvethelibrary'slayout,buildingdesignismainlytosolvethelibrarystoreysection,thenumberoflayersandacombinationofbuildingspaceutilization.Designofbuildingstructureincludesloading,internalforcesanddisplacementscalculation,ithassolvedthereinforcedcolumnsandbeamsintheframe,aswellasthereinforcementoffloorsandsub-beamandsoon.Asforchoosingthecalculationmethod,IhaveconsideredseveraldifferentkindsofmethodsalongwiththecombinationofhandcountandICC.D-valuemethodischosentocalculatetheframerigidityandthewindloads,baseshearmethodisusedtocalculatethehorizontalseismiceffects.Whencalculatingtheinternalforceoftheframeundertheverticalloads,IturntoSMsolver.KEYWORDS：ModelLibrary,Reinforcedconcretestructure,Architecturaldesign,Structuredesign建筑设计1.1设计说明该建筑为西安某高校新型图书馆项目，该校有在校生10000人，藏书100余万册，总建筑面积14000m2,该图书馆朝向为东南方向，避开了西安主导风向（冬季西北风）。根据学校的整体规划，将新馆建在旧馆与南北主干道之间，东西主轴线东部。一方面邻近旧馆，可充分利用旧馆的基本书库；一方面靠近学生区、家属区，而且新馆南北为教学区主干道，周围为学生主要上课地点，交通便利，有利于老师和学生查阅资料。高等学校图书馆是服务于高等学校教学和科研的学术性机构，其设计应当严格遵守国家相关法律法规，在满足实用性的前提下力求经济、美观。1.2设计要求1.2.1功能分区根据图书馆的功能要求，该馆的功能区分为：密集书库、开架书库、普通阅览室、电子阅览室、目录出纳、行政服务区、学术活动区、公共服务区以及技术设备用房等几大区域。其中，密集书库位于图书馆底层两侧区域，电子阅览室位于首层和二层门厅左侧，开架书库位于二层两侧，普通阅览室位于标准层两侧，目录出纳位于首层门厅处，行政服务区位于图书馆顶层，学术报告厅位于各层左右两侧首间，其中底层为大型学术报告厅，其他各层为小型学术报告厅，图书馆中部区域设为开放式休闲阅览区域，其内部格局可以根据需要划分，公共服务区域及技术设备区详见建筑设计平面图。该设计最大限度的考虑了高等学校图书馆服务于教学和科研的要求，功能分区相对独立，导向明确，交通线路简洁明了，避免了各个功能区的相互干扰。1.2.2建筑造型设计该建筑在结构上总体分为三栋独立的单体建筑，三栋单体建筑的平面形状均为矩形且对称分布，不仅有利于图书馆内平面布置，而且结构简明，传力明确。各栋的质量中心与刚度中心基本重合，属于平面规则结构利于抗震。在建筑外形设计上，气势宏伟且学术氛围浓厚，营造出静谧、深沉之氛围。图表SEQ图表\*ARABIC1图书馆平面轮廓图1.2.3建筑平面设计轴线和柱网布置轴线与柱网布置见Figure2，柱网的基本尺寸为（中部）和（左右两侧），内廊两侧柱间距为2400，单体建筑之间留有抗震缝，间距为100。图表SEQ图表\*ARABIC2柱网布置图主要房间设计考虑图书馆功能，主要的功能房间为包括电子阅览室，密集书库，开架书库，以及普通阅览室等。根据规范，这些房间宜采用统一的柱网尺寸。房间的面积、形状和尺寸要满足室内实用活动和家具、设备合理布置的要求；门窗的大小和位置，考虑房间的出入方便，疏散安全，采光通风良好；房间的构成应使结构构造布置合理，施工简便，也要有利于房间之间的组合，所用材料要符合相应的建筑标准，室内空间以及地面、墙面和构件细部，要考虑人们的使用和审美要求。辅助房间设计辅助用房包括男女厕所，储物间，技术设备用房、开水间等。其中男女厕所面积根据大小便器的数量及尺寸，而大小便具的数量可根据图书馆设计规范确定，其中男厕小便为每30人一个，大便器具为每60人一个，女厕大便器具为每30人一个。储物间根据房间组合设计布置于建筑整体中。交通联系设计交通联系部分包水平联系部分，垂直联系等；其中，水平联系包括门厅和走廊；垂直联系包括楼梯和电梯。走廊宽度为2.4m（内走廊），并与中部休闲阅览大厅相连。交通大厅位于休闲阅览大厅的中部。楼梯是多层建筑中最常用的垂直交通联系手段，应根据使用要求选择合适的形式、布置恰当的位置，根据使用性质、人流通行情况及防火规范综合确定楼梯的宽度及数量，并根据使用对象和使用场合选择最舒适的坡度。规范规定房间门到楼梯的最远距离不超过40m，在休闲阅览大厅中间及东北以及西南两侧房间布置楼梯可以满足最远距离要求。东北以及西南两侧楼梯均采用双跑楼梯。大厅中部楼梯为双分平行楼梯，考虑到大厅人流量集中，大厅楼梯中梯梯段宽3300，边梯梯段宽2100，休息平台宽2100，能满足较大人流量通行。由于在四楼和五楼均布置有阅览室，根据规范，应布置客运电梯，考虑图书官管理这正常运行书籍垂直运输的要求，应该布置货运电梯。根据以上，在中部大厅布置客运电梯3部，货运电梯1部。4部电梯载重均为1000KG。门窗设计房间门的最小宽度应根据人体工程学中人的宽度，人流数以及家具设备的要求综合确定。房间门的开向还应考虑消防以及通风组织方面的要求。当房间面积较大时，使用人数较多时，应适当增加门的宽度。按照《建筑设计防火规范》的要求，当房间使用人数超过50人，面积超过60㎡时，至少需设两个门。本项目中，各主要房间（普通阅览室、电子阅览室书库）均采用900的平开门（向内开）。报告厅和会议室采用宽度为1500的双开门（向外开）。普通房间设一前一后两扇门，考虑到人流集中问题，底层大型学术报告厅设4扇门（双开）。窗的面积取决于房间用途对环境明亮程度的要求，设计时应根据房间的用途由有关建筑设计规范查得采光等级及相应的窗地比采光指标，计算出窗的面积。窗的位置应考虑采光、通风、室内家具布置和建筑平面效果等要求。阅览室采光面积比为1/4—1/6，行政办公用房为1/6—1/8，走廊为1/10以下。因此，阅览室窗户按统一宽度标准取值为3000。考虑到改善阅览室内部通风，靠走廊一侧设有高窗，宽度为900高度为600其它窗户宽度详见图书馆平面图。1.2.4建筑立面设计该校新建图书馆位于学校中心地带，属于学校的标志性建筑之一。图书馆的立面效果会直接影响到校园文化和校园形象的定位。图书馆的大部分房间是阅览室和书库，这决定了图书馆房间的形状。由于该图书馆处于震区，有抗震的要求，在抗震概念要求图书馆平面形状规则、简单。因此把图书馆布置为三栋独立分布的矩形单体建筑。图书馆的西南和东北侧主要是书库和阅览室，其立面布置整齐，规则，给人严谨的感觉，这符合校园文化的定位。为了使图书馆立面不至于太单调，在图书馆的正门一侧布置整体的玻璃幕墙，在赋予图书馆立面变化的同时也是整个图书馆显得雄伟、大气。1.2.5建筑剖面设计建筑剖面设计主要是确定建筑物在垂直方向的空间组合关系，重点解决各部分应有的高度、建筑层数，建筑空间的组合和利用，以及建筑剖面中结构和构造的关系等问题。新图书馆作为一座现代化图书馆投入使用，应满足学校的发展要求，设计时要求有一定的发展空间。同时考虑使用的灵活性和建筑的经济性，将新图书馆中部单体建筑设计为六层框架结构（地下一层），左右单体建筑设计为五层框架结构。2.5.1层数、层高、净高的确定新图书馆作为学校未来发展的一个重要部分，其功能和空间应该同时满足学校的当前需求和未来发展的需要。在设计中，应为学校以后的发展预留足够的空间。鉴于图书馆使用灵活性和建筑的经济性，将新图书馆中部单体建筑设计为六层框架结构（地下一层），左右单体建筑设计为五层框架结构。房间的高度的确定主要考虑一下几个方面：1）房间的使用性质及家具设备的要求；采光、2）通风的要求；3）结构层高度和构造方式的要求；4）室内空间比例的要求；5）建筑经济的要求。在房间使用空间有保证的前提下适当降低层高，对于减轻结构自重、改善结构性能，节约投资等具有重要意义。图书馆的层高一般为3.9m—4.2m，本项目考虑图书馆未来发展，去层高为4.2m。这个层高既能满足现在和以后的使用需求，也能节省投资。净高的取值主要取决于两个方面：结构高度和房屋使用功能要求。图书馆的主要房间是阅览室和书库，其净高应满足使用功能的要求，保证通风采光以及感官要求，同时还应预留足够的设备空间和结构空间。本项目中，取主梁最大高度为650，设备预留空间为150，因此得到房间的净高为3.4m。2.5.2室内外高差为了防止室外雨水流入室内，并防止墙身受潮，底层室内地面应高于室外地面，一般取300mm或300mm以上。新图书馆的室内外地面高差为600mm，既满足防潮要求，又满足造型要求。2.5.3窗台高度的确定窗高2400mm，房间净高3400mm，取窗台高度1000mm。规范要求自然采光，单侧采光时，窗上沿高度大于进深长度的1/2。阅览室进深6.6m,窗上沿距地3.4m﹥6.6/2=3.3m.满足采光要求，另外在阅览室靠走廊一侧设有高窗，以改善阅览室内部通风。1.2.6地下车库设计考虑到未来发展趋势，由于该馆处于学校中心地带，交通便利的同时也带来了人流拥挤的隐患，特别是在人流较为集中的图书馆地带。当前学校的停车服务区基础建设尚未成熟，车辆较多且违规停靠的现象屡见不鲜，这给校内交通带来极大的不便，特别是在上下班人流高峰时期，交通堵塞现象依然严峻，安全隐患犹存。为了营造便捷、舒适、安全的交通环境，根据相关的设计规范，该馆中部单体结构设地下一层车库，内设标准停车位若干，同时设有电梯和楼梯垂直连接首层平台结构设计2.1结构布置及计算简图的确定本项目为中间六层（包含地下室），左右五层的钢筋混凝土框架结构，其结构布置应主要考虑一下几个方面：1）结构布置应尽量规则，对称。为了防止在水平力地震作用下建筑物产生扭转,应使建筑物的质量中心与刚度中心尽量重合。因此，要求建筑物的长宽比和高宽比满足规范要求，图书馆的三栋单体均采用规则的矩形平面,根据校园规划和抗震要求,西南和东北侧楼建筑平面总长为46.8米,平面宽15.6米,则长宽比L/B=46.8/15.6=3.满足抗震要求(JJ11-78)L/B≤5，图书馆高度为25.8米，其高宽比为25.8÷15.6=1.654≤3，同样也满足规范要求，因此，该图书馆可按规则建筑计算。2）竖向布置应尽量满足刚度连续均匀避免因刚度减小过大形成危险截面。综合以上因素，该图书馆的柱网布置如图3（为西南侧阅览室，其它柱网布置相同）所示：图表SEQ图表\*ARABIC3柱网及轴线平面布置详图取一榀框架为计算模型，底层柱高为4.2m，室内外高差为0.6m，基础顶面到地面高度为0.5m，底层框架柱高为4.2+0.6+0.5=5.3m，其余各层柱高均为4.2m，因此得到框架计算模型如图四所示：图表SEQ图表\*ARABIC4框架计算模型2.2主要材料及梁柱截面尺寸的确定2.2.1混凝土强度等级为方便施工同时考虑到结构竖向刚度分布均匀的要求，各层框架柱统一尺寸，因此，各层框架柱均采用C30混凝土。表格SEQ表格\*ARABIC1选用材料及强度单位：N/mm2项目强度值C30混凝土（柱、梁）轴心抗压强度值14.3轴心抗拉强度值1.43HRB400钢筋C（梁、柱受力筋）强度设计值360HRB335钢筋B（板受力筋、梁柱箍筋）强度设计值3002.2.2梁、柱截面尺寸框架柱框架柱截面一般采用圆形或者方形柱，这里取为方形截面。框架柱截面尺寸，可根据柱支承的楼层面积计算由竖向荷载产生的轴力设计值，估算柱截面积，然后再确定柱长。本建筑位于西安8度抗震区，总高≤30m，查表可知该框架结构的抗震等级为二级，其轴压比限值为。该设计为图书馆，楼板荷载较大，查阅相关规范确定取为12KN/mm2。根据《GB50011-2010建筑抗震设计规范》，有地震作用组合时，柱所需截面面积为：其中为混凝土轴心抗压强度设计值，为柱轴压比限值。当不能满足公式时，应增大柱截面或提高混凝土强度等级。根据规范，有水平地震作用组合时柱的组合轴压力设计值：为增大系数，根据《GB50011-2010建筑抗震设计规范》中规定该设计可取1.25；为荷载分项系数取1.25。A为按简支状态计算时框架柱的负载面积；G为折算在单位面积上的重力荷载代表值；n为验算层以上楼层层数。因此，对于底层初步估算如下：中柱：,考虑到图书馆建筑的重要性，各层中柱截面尺寸均取边柱：考虑到图书馆建筑的重要性，各层边柱截面尺寸均取框架梁框架梁应具有足够的抗剪承载力。其截面高度一般取梁跨度的1/12－1/8，通常取值为1/10，只有在梁的负载面积较大或者荷载较大时取上值。梁的净跨和截面高度之比不宜小于4。梁截面宽度可以取梁高度的1/2－1/3，但不应小于250。因此，对于该设计估算如下：主梁：截面高度h=（1/12～1/8）L=(650～975)mm,取650mm截面宽度b=(1/3～1/2)h=(216～325)mm,取250mm次梁：截面高度h=（1/12～1/8）L=（550～825）mm，取550mm截面宽度b=(1/3～1/2)h=(183.33～275)mm,取200mm第三章荷载（作用）计算建筑物所受竖向荷载主要是结构自重（恒载）和使用荷载（活载）；水平作用包括风荷载和地震作用。3.1单项荷载（作用）计算3.1.1屋面荷载恒载：15mm厚矿棉吸声板轻钢龙骨吊顶0.12KN/m2120mm厚混凝土承重层25×0.12=3.00KN/m230mm厚水泥砂浆找平层20×0.03=0.60KN/m2100～140厚（2%找坡）膨胀珍珠岩(0.10+0.14)/2×7=0.84KN/m2三毡四油防水层（含绿豆砂）0.40KN/m24.96KN/m2活载：雪载不上人屋面均布荷载0.5KN/m20.75KN/m23.1.2楼面荷载恒载：30mm厚水磨石地面0.65KN/m2120mm厚混凝土承重层25×0.12=3.00KN/m215mm厚矿棉吸声板轻钢龙骨吊顶0.12KN/m23.77KN/m2活载：书库5.0KN/m2阅览室、会议室2.0KN/m23.1.3框架柱（考虑粉刷层）底层：边柱0.5×0.5×5.3×25×1.05=34.7KN/根中柱0.6×0.6×5.3×25×1.10=52.5KN/根其余层：边柱0.5×0.5×4.2×25×1.05=27.6KN/根中柱0.6×0.6×4.2×25×1.10=41.6KN/根3.1.4主梁（考虑粉刷层）主梁0.25×(0.65-0.12)×25×1.05=3.339KN/m3.1.5次梁（考虑粉刷层）次梁0.2×(0.55-0.12)×25×1.05=2.258KN/m3.1.6240mm厚水泥空心砖填充墙（9.6KN/m3）内墙(石灰粗砂粉刷)(0.24×9.6+0.34×2)×(4.2-0.65)=10.58KN/m外墙(石灰粗砂粉刷+瓷砖)(0.5+0.24×9.6+0.34)×(4.2-0.65)=11.15KN/m3.1.7240mm厚水泥空心砖女儿墙（9.6KN/m3）女儿墙0.24×1.5×18=3.46KN/m3.1.8门窗铝合金玻璃门窗0.45KN/m2防火卷帘门0.45KN/m2木门0.20KN/m23.2荷载统计为了计算各层重力荷载代表值，基于偏安全考虑和手算的简便，现做如下处理：计算填充墙重力代表值时不考虑门窗洞口的影响；楼梯间按无量楼盖计算重力代表值。3.2.1单层梁、柱重力荷载汇总表格SEQ表格\*ARABIC2单层梁、柱重力荷载汇总类型编号规b×h×l/(mm3)单层根数/根重力荷载/(KN)横梁L1250×650×60501515×6.050×3.339=303.01L2250×650×180077×1.800×3.339=42.07纵梁L3250×650×73001212×7.300×3.3393=292.50L4250×650×72001212×7.200×3.339=288.49次梁L5200×550×64801212×6.480×2.258=175.58边柱（2-5层）C1500×500×42001919×27.6=524.4中柱（2-5层）C2600×600×42001111×41.6=457.6边柱（底层）C3500×500×53001919×34.7=659.3中柱（底层）C4600×600×53001111×52.5=5各层楼板重力荷载汇总3.2.3屋面重力荷载汇总表格SEQ表格\*ARABIC3屋面重力荷载汇总编号规格b×l/(m2)数量/块恒载/KN活载/KNB13.9×6.6=25.742025.74×20×4.96=2553.4125.74×20×0.7=360.36B22.4×7.8=18.72718.72×7×4.96=649.9618.72×7×0.7=91.73B34.2×6.6=27.72127.72×1×4.96=137.5127.72×1×0.7=19.40B45.4×6.6=35.64135.64×1×4.96=176.7835.64×1×0.7=24.95B53.6×6.6=23.76123.76×1×4.96=117.8223.76×1×0.7=16.63总和/KN3635.48513.073.2.4各层楼面重力荷载汇总表格SEQ表格\*ARABIC4各层楼面重力荷载汇总编号规格b×l/(m2)数量/块恒载/KNB13.9×6.6=25.742025.74×20×3.77=1940.81B22.4×7.8=18.72718.72×7×3.77=494.05B34.2×6.6=27.72127.72×1×3.77=104.50B45.4×6.6=35.64135.64×1×3.77=134.36B53.6×6.6=23.76123.76×1×3.77=87.58总和/KN27各层填充墙重力荷载汇总表格SEQ表格\*ARABIC5各层填充墙重力荷载汇总层次类型规格/m线重度/KN/m荷载代表值/KN总和/KN首层内墙176.0510.581862.612508.20外墙57.9011.15645.592-5层内墙190.5510.582016.022661.61外墙57.9011.15645.59屋面女儿墙115.83.46400.67400.673.3单榀框架荷载计算3.3.1恒载对于单榀框架，其框架梁上的恒荷载应包括楼（屋）面恒荷载、梁上填充墙重量以及梁的自重。柱上恒荷载集中应力应包括柱上纵向框架梁承担的恒荷载以及本层柱的自重。荷载传递方式和恒荷载计算简图如下所示：图表SEQ图表\*ARABIC5荷载传递方式（直接传递给框架的楼面荷载，如图阴影）下面计算各层框架受力简图，为了简化计算，将板作用于梁的梯形荷载转换成均布荷载，转换方式为：分析FigureSEQFigure\*ARABIC1的荷载传递图单榀框架梁（左右对称）恒载计算过程如下：2-5层横向框架梁恒载左（右）跨均布荷载计算：1）、通过双向板传递过来的梯形荷载转化为均布荷载：2）、梁自重（考虑粉刷层）：3.339KN/m3）、墙体荷载（内墙、考虑粉刷层）：10.58KN/m4）、小计：中跨均布荷载计算：中跨部分只有梁自重及抹灰（单向板），故左右跨梁端集中力计算：1）、纵框架梁传递自重：3.339×(7.8-0.5)=24.37KN2）、纵墙传递自重：11.15×(7.8--0.5)=81.40KN3）、框架柱自重：27.6KN4）、板-纵梁-柱传递荷载：3.77×(1.95×1.414)2=28.66KN5）、次梁传递自重：2.258×6.6/2=7.45KN6）、板-次梁-主梁-柱传递荷载：3.77×(1.952+(6.6-2×1.95)×1.95)=34.18KN7）、小计：中跨梁端集中力计算：1）、纵框架梁传递自重：3.339×(7.8-0.6)=24.05KN2）、纵墙传递自重：11.15×(7.8--0.6)=80.28KN3）、框架柱自重：41.6KN4）、板-纵梁-柱传递荷载：3.77×(1.95×1.414)2+3.77×1.2×7.8=63.94KN5）、次梁传递自重：2.258×6.6/2=7.45KN6）、板-次梁-主梁传递荷载：3.77×(1.952+(6.6-2×1.95)×1.95)=34.18KN7）、小计：顶层横向框架梁恒载左（右）跨均布荷载计算：1）、通过双向板传递过来的梯形荷载转化为均布荷载：2）、梁自重（考虑粉刷层）：3.339KN/m3）、小计：中跨均布荷载计算：中跨部分只有梁自重及抹灰（单向板），故左右跨梁端集中力计算：1）、纵框架梁传递自重：3.339×7.8=26.04KN2）、女儿墙传递自重：3.46×7.8=26.99KN3）、板-纵梁-柱传递荷载：4.96×(1.95×1.414)2=37.71KN4）、次梁传递自重：2.258×6.6/2=7.45KN5）、板-次梁-主梁-柱传递荷载：4.96×(1.952+(6.6-2×1.95)×1.95)=44.96KN6）、小计：中跨梁端集中力计算：1）、纵框架梁传递自重：3.339×(7.8-0.6)=24.05KN2）、板-次梁-主梁传递荷载：4.96×(1.952+(6.6-2×1.95)×1.95)=44.97KN3）、板-纵梁-柱传递荷载：4.96×(1.95×1.414)2+4.96×1.2×7.8=84.14KN4）、次梁传递自重：2.258×6.6/2=7.45KN4）、小计：恒载作用下单品框架的受力简图（梯形荷载已转化为均布荷载）图表SEQ图表\*ARABIC6恒载作用下单品框架的受力简图（梯形荷载已转化）3.3.2活载查《荷载规范》楼面活荷载：书库；走廊；不上人屋面（大于屋面雪载取大者）；该建筑在非工业区，故不考虑积灰荷载。楼、屋面活荷载按FigureSEQFigure\*ARABIC2所示专递方式传递到相应的框架梁上。计算方法同上，得出活荷载作用下单品框架的受力简图（梯形荷载已转化为均布荷载）：2-5层横向单品框架活载计算1、 左（右）跨横向梁均布荷载计算：该垮内房间为密集书库，通过双向板传递过来的梯形荷载转化为均布荷载：2、 走廊为单向板，楼、屋面活载在本设计中传递至纵向框架梁，所以中跨横梁均布荷载为0。3、左（右）侧（按密集书库）梁端活载集中力计算：1）、板-纵梁-柱传递荷载：5.0×(1.95×1.414)2=38.01KN2）、板-次梁-主梁-柱传递荷载：5.0×(1.952+(6.6-2×1.95)×1.95)=45.32KN3）、小计：4、中跨左柱活载集中力计算：1）、板-纵梁-柱传递荷载：5.0×(1.95×1.414)2+3.5×1.2×7.8=70.77KN2）、板-次梁-主梁-柱传递荷载：5.0×(1.952+(6.6-2×1.95)×1.95)=45.32KN3）、小计：顶层横向单品框架活载计算1、 左（右）跨横向梁均布荷载计算：该垮内房间为密集书库，通过双向板传递过来的梯形荷载转化为均布荷载：2、 走廊为单向板，楼、屋面活载在本设计中传递至纵向框架梁，所以中跨横梁均布荷载为0。3、左（右）侧（按密集书库）梁端活载集中力计算：1）、板-纵梁-柱传递荷载：0.5×(1.95×1.414)2=3.80KN2）、板-次梁-主梁-柱传递荷载：0.5×(1.952+(6.6-2×1.95)×1.95)=4.53KN3）、小计：4、中跨左柱活载集中力计算：1）、板-纵梁-柱传递荷载：0.5×(1.95×1.414)2+0.5×1.2×7.8=8.48KN2）、板-次梁-主梁-柱传递荷载：0.5×(1.952+(6.6-2×1.95)×1.95)=4.53KN3）、小计：活载作用下单品框架的受力简图（梯形荷载已转化为均布荷载）图表SEQ图表\*ARABIC7活载作用下单品框架的受力简图（梯形荷载已转化为均布荷载）3.3.3风荷载基本参数垂直于建筑物表面的风荷载的标准值：。本设计建筑高度，风振系数取1.0。地面粗糙度类别C，基本风压=0.35。风荷载体型系数见下图：图表SEQ图表\*ARABIC8风荷载体型系数查风压高度系数在5m、10m、15m、20m、30m处分别为0.74、0.74、0.74、0.84、1.00。风作用方向共有7榀框架，每榀横向框架的侧移刚度相同，每榀框架承受风荷载的范围在水平方向是7.8m。为安全考虑，可直接取计算单元的该榀框架的受荷范围7.8m。风荷载计算（左风），A为相应高度范围的受荷面积，A=开间×作用高度,按计算图中各楼、屋面高度处取，用线性内插法。表格SEQ表格\*ARABIC6风荷载计算层数层高离地高/m()开间/m作用高度/m（KN）14.24.990.6501.31.00.350.29587.84.610.6501.31.00.350.295934.213.390.6501.31.00.350.295944.217.590.7001.31.00.350.318354.221.790.7651.31.00.350.3480女儿墙1.523.390.7871.31.00.350.3589顶层女儿墙所受风荷载与五层墙体所受风荷载叠加在一起为，受力示意图如下：图表SEQ图表\*ARABIC9风荷载作用下单品框架集中荷载示意图（KN3.3.4水平地震作用3.4.1计算假定对高度不超过40m，以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构，可采用底部剪力法。本设计建筑高度23.39m，且结构规则，可不考虑扭转的影响，且只需进行水平地震作用的计算，满足底部剪力法的计算假定。3.4.2楼层重力荷载代表值计算建筑的重力荷载代表值应取结构、构配件自重标准值与各可变荷载组合值之和。1）、顶层屋面G5半框架柱：(524.4+457.6)/2=491.0KN框架梁：303.01+42.07+292.50+288.49=926.07KN次梁：175.58KN楼板：3635.48KN半填充墙：2661.61/2=1330.81KN女儿墙：400.67KN恒载小计：6959.21KN雪载：0.25×(25.74×20+18.72×7+27.72×1+35.64×1+23.76×1)=183.24KNG5=恒载+0.5雪载=6959.21+0.5×183.24=7050.82KN2)、3-5层楼面G2/G3/G4框架柱：524.4+457.6=982.0KN框架梁：303.01+42.07+292.50+288.49=926.07KN次梁：175.58KN楼板：3635.48KN填充墙：2661.61KN恒载小计：8380.66KN楼面活载：5.0×(25.74×18+27.72×1+35.64×1)+3.5×(18.72×7+23.76×1)+2.5×2×25.74=3303.90KNG2/G3/G4=恒载+0.8楼面活载=8380.66+0.8×3303.90=11023.78KN3）、二层楼面G1框架柱：(659.3+577.5+524.4+457.6)/2=1109.4KN框架梁：303.01+42.07+292.50+288.49=926.07KN次梁：175.58KN楼板：3635.48KN填充墙：2661.61/2+2508.20/2=2584.91KN恒载小计：8431.44KN楼面活载：5.0×(25.74×18+27.72×1+35.64×1)+3.5×(18.72×7+23.76×1)+2.5×2×25.74=3303.90KNG1=恒载+0.8楼面活载=8431.44+0.8×3303.90=11074.56KN--*3.4.3底部剪力法计算水平地震作用本设计中式中n—房屋层数。，则水平地震影响系数为：结构等效总重力荷载：水平地震作用标准值：因为，并且，所以考虑顶部附加地震作用的影响。顶部附加影响系数：顶部附加地震作用：各质点横向水平地震作用按式计算，顶层。各层水平地震作用计算如下：表格SEQ表格\*ARABIC7水平地震作用计算层数层高（m）高度（m）(KN)()(KN)(KN)层间剪力（KN）54.20022.1007050.82155823.120.2331062.951592.471592.4744.20017.90011023.78197325.660.2961350.351350.352942.8234.20013.70011023.78151025.790.2261031.011031.013973.8324.2009.50011023.78104725.910.157716.23716.234690.0615.3005.30011074.5658695.170.088401.46401.465091.52整理得水平地震作用计算简图：图表SEQ图表\*ARABIC10水平地震作用计算简图(KN)第四章内力计算4.1框架侧移刚度计算根据规范可知，对于现浇楼板其梁的线刚度应进行修正：中框架梁。取结构图中的一榀框架进行计算，见图表4。本工程梁柱均采用C30混凝土，4.1.1横梁线刚度表格SEQ表格\*ARABIC81.1 横梁线刚度类别层数EC×104(N/mm2)b×h(mm2)I0×109(mm4)L(mm)ECI0/L×1010(N.mm)2ECI0/L×1010(N.mm)边跨1-53.0250×6505.7266002.605.20中跨5.7224007.1514.304.1.2柱线刚度表格SEQ表格\*ARABIC91.2 柱线刚度层数类别b×h(mm2)高度hc(mm)EC×104(N/mm2)Ic×109(mm4)ECIc/hc×1010(N.mm)首层边柱500×50053003.05.212.95中柱600×60010.86.112-5层边柱500×50042005.213.72中柱600×60010.87.71D值法框架计算线刚度图表SEQ图表\*ARABIC11框架计算线刚度（D值法计算）×107N.m4.1.4分层法框架计算线刚度分层法计算时，考虑计算简图与实际的误差，除底层外，其他各层的柱线刚度乘以0.9的折减系数，且弯矩传递系数取1/3，远端为嵌固端时取1/2。图表SEQ图表\*ARABIC12分层法框架计算线刚度（修正后）×107N.m4.1.5柱的侧移刚度表格SEQ表格\*ARABIC10中柱的侧移刚度层数截面(m×m)层高h(m)线刚度ic(KN.m)k50.6×0.64.2771002.2570.53027798.044.2771002.2570.53027798.034.2771002.2570.53027798.024.2771002.2570.53027798.015.3611002.8590.69118036.4注：底层，；一般层，表格SEQ表格\*ARABIC11边柱的侧移刚度层数截面(m×m)层高h(m)线刚度ic(KN.m)k50.5×0.54.2372001.0050.3348452.244.2372001.0050.3348452.234.2372001.0050.3348452.224.2372001.0050.3348452.215.3295001.2680.5416817.9注：底层，；一般层，表格SEQ表格\*ARABIC12层间横向侧移刚度统计层数12345(KN/m)372814.1543753.0543753.0543753.0543753.0结构自振周期计算表格SEQ表格\*ARABIC131.6 结构自振周期层数各层重量(KN)总重量(KN)层间刚度(KN/m)(m)(m)57050.827050.82543753.00.012970.31092411023.7818074.60543753.00.033240.29795311023.7829098.38543753.00.053510.26471211023.7840122.16543753.00.073870.21120111074.5651196.72372814.10.137330.13733注：，结构自振周期：4.2恒荷载作用下的框架内力竖向荷载作用下用分层法，计算假定如下：1）、在竖向荷载作用下，多跨多层框架的侧移忽略不计；2）、每层的影梁上的荷载只对本层的梁、柱产生弯矩，忽略对其他层响。计算修正：1）、对除底层柱外的其余层各柱的线刚度乘以折减系数0.9；2）、除底层柱外的上部各层柱的传递系数由1/2改为1/3。FigureSEQFigure\*ARABIC3恒载示意图4.2.1恒载作用下框架弯矩图（调幅后）图表14恒载作用下框架弯矩图（KN/m）4.2.2恒载作用下框架剪力图表14恒载作用下框架剪力图（KN）4.2.3恒荷载作用下框架轴力图表15恒荷载作用下框架轴力图（KN）竖向活载作用下框架内力计算4.3.1竖向活载作用下框架弯矩图（调幅后）图表16竖向活载作用下框架弯矩（KN/m）4.3.2竖向活载作用下框架剪力梁端剪力：图表17竖向活载作用下框架剪力图（KN）4.3.3竖向活载作用下框架轴力柱轴力：图表17竖向活载作用下框架轴力（KN）4.4水平风荷载作用下的框架内力（1）框架柱的剪力表格SEQ表格\*ARABIC14各柱分配的水平剪力层数（KN）（KN）各柱D值各柱水平剪力（KN）边柱中柱边柱中柱515.5915.598452.227798.072500.41.825.98410.4326.028452.227798.072500.43.049.9839.6935.718452.227798.072500.44.1813.6829.6945.408452.227798.072500.45.3117.39110.6156.016817.918036.449708.66.5521.45（2）框架柱的反弯点高度及柱端弯矩计算，表中Mu=V(1-y)h表示柱顶弯矩，Md=Vyh表示柱底弯矩。表格SEQ表格\*ARABIC15框架柱的反弯点高度及柱端弯矩计算层数第五层（n=5,j=5,h=4.2）类型KI（m）Mu(KN.m)Md(KN.m)边柱1.0050.351.0001.001.474.922.31中柱2.2570.4131.0001.001.7314.7710.35层数第四层（n=5,j=4,h=4.2）类型KI（m）Mu(KN.m)Md(KN.m)边柱1.0050.41.001.001.001.687.665.11中柱2.2570.451.001.001.001.8923.0518.86层数第三层（n=5,j=3,h=4.2）类型KI（m）Mu(KN.m)Md(KN.m)边柱1.0050.451.001.001.001.899.667.90中柱2.2570.501.001.001.002.1028.7328.73层数第二层（n=5,j=2,h=4.2）类型KI（m）Mu(KN.m)Md(KN.m)边柱1.0050.501.001.001.2602.1011.1511.15中柱2.2570.501.001.001.2602.1036.5236.52层数第一层（n=5,j=1,h=5.3）类型KI（m）Mu(KN.m)Md(KN.m)边柱1.2680.62500.79003.3113.0321.68中柱2.8590.5500.79002.9251.0562.63（3）根据剪力和反弯点高度可以计算得到柱端弯矩，然后按照梁的线刚度分配给与之相连的梁得到梁端弯矩。梁端弯矩、剪力及柱轴力分别按以下公式计算：梁端弯矩、剪力及柱轴力计算结果如下表：表格SEQ表格\*ARABIC16风荷载作用下梁端弯矩、剪力及柱轴力层次边跨梁中跨梁柱轴力KN/KN·m/KN·ml/m/KN/KN·m/KN·ml/m/KN左边柱/KN左中柱/KN右中柱/KN右边柱/KN54.924.426.61.4210.8110.812.49.011.427.59-1.42-7.59410.029.386.62.9424.0324.032.420.024.3524.68-4.35-24.68315.0313.996.64.4035.6935.692.429.718.7549.98-8.75-49.98219.6318.416.65.7647.2847.282.439.4014.5183.62-14.51-83.62125.2423.056.67.3257.3957.392.447.7921.83124.10-21.83-水平风荷载作用下的框架弯矩图图表18风荷载作用下的框架弯矩（KN.m反对称）4.4.2水平风荷载作用下的框架剪力图图表19风荷载作用下的框架剪力图（KN）4.4.3水平风荷载作用下的框架轴力图图表20风荷载作用下的框架轴力图（KN）4.5水平地震作用下的框架内力由底部剪力法计算出来的每层的地震剪力（表格7），按照每榀框架的刚度比值分配到每榀框架上，而每榀框架的地震剪力按柱的刚度比值分配到每一根柱上，最后以D值法求结构的内力。地震剪力的分配表格SEQ表格\*ARABIC17地震剪力的分配层数层总刚度单榀各柱刚度单榀总刚度分配系数总层剪力（KN）单榀层剪力该榀各柱剪力（KN）边柱中柱边柱中柱5543753.08452.227798.072500.40.13331592.47212.27624.73081.3024543753.08452.227798.072500.40.13332942.82392.27845.700150.2423543753.08452.227798.072500.40.13333973.83529.71261.711202.8802543753.08452.227798.072500.40.13334690.06625.19872.836239.4511372814.16817.918036.449708.60.13335091.52678.70079.069259.942（2）框架柱的反弯点高度及柱端弯矩计算，表中Mu=V(1-y)h表示柱顶弯矩，Md=Vyh表示柱底弯矩。表格SEQ表格\*ARABIC18反弯点高度及柱端弯矩计算层数第五层（n=5,j=5,h=4.2）类型KI（m）Mu(KN.m)Md(KN.m)边柱1.0050.351.0001.001.4767.5136.35中柱2.2570.4131.0001.001.73200.82140.65层数第四层（n=5,j=4,h=4.2）类型KI（m）Mu(KN.m)Md(KN.m)边柱1.0050.451.001.001.001.89105.5786.37中柱2.2570.4631.001.001.001.94339.55291.47层数第三层（n=5,j=3,h=4.2）类型KI（m）Mu(KN.m)Md(KN.m)边柱1.0050.451.001.001.001.89142.55116.63中柱2.2570.501.001.001.002.10426.05426.05层数第二层（n=5,j=2,h=4.2）类型KI（m）Mu(KN.m)Md(KN.m)边柱1.0050.501.001.001.2602.10152.96152.96中柱2.2570.501.001.001.2602.10502.85502.85层数第一层（n=5,j=1,h=5.3）类型KI（m）Mu(KN.m)Md(KN.m)边柱1.2680.6500.79003.45146.28272.79中柱2.8590.63600.79003.37501.69876.00注：查表方法与水平风荷载作用下反弯点计算类似。（3）根据剪力和反弯点高度可以计算得到柱端弯矩，然后按照梁的线刚度分配给与之相连的梁得到梁端弯矩。梁端弯矩、剪力及柱轴力分别按以下公式计算：梁端弯矩、剪力及柱轴力计算结果如下表：表格SEQ表格\*ARABIC19地震作用下梁端弯矩、剪力及柱轴力层次边跨梁中跨梁柱轴力KN/KN·m/KN·ml/m/KN/KN·m/KN·ml/m/KN左边柱/KN左中柱/KN右中柱/KN右边柱/KN567.5142.176.616.62158.65158.652.4132.2116.62115.59-115.59-16.624141.72100.846.636.75379.36379.362.4316.1353.37395.97-395.97-53.373228.92150.686.657.52456.32456.322.4380.23110.89810.82-810.82-110.892269.59195.076.670.40532.25532.252.4443.54181.291351.95-1351.95-181.291299.24210.856.677.29610.12610.122.4508.43258.581934.99-1934.99-258.584.5.1地震作用下横向框架的弯矩图图表21地震作用下横向框架的弯矩图（KN/m反对称）4.5.2地震作用下横向框架的剪力图图表22地震作用下横向框架的剪力图（KN）4.5.3地震作用下横向框架柱轴力图图表23地震作用下横向框架柱的剪轴力图（KN）第五章荷载组合结构抗震等级：根据《抗震规范》，本设计为二级抗震等级。考虑到钢筋混凝土结构具有塑性内力重分布的性质，在恒荷载作用下，采用调幅后的内力值（调幅系数取0.85），竖向活载效应相对于恒载较小故，不进行梁端弯矩调幅。荷载效应基本组合考虑如下表所示：表格SEQ表格\*ARABIC20荷载效应基本组合设计类型组合类型组合编号组合公式(考虑调整系数)非抗震组合可变荷载控制=1\*GB3①永久荷载控制=2\*GB3②（1-4层）或（顶层）抗震组合考虑地震作用=3\*GB3③（1-4层）或（顶层）5.1梁的内力组合在进行梁的内力组合时，由于对称，每层的框架梁均取边跨左支座、边跨跨中、边跨右支座、中跨支座和中跨跨中五个截面来进行。在组合时，梁的弯矩以梁下部受拉为正，上部受拉为负；梁的剪力以使梁产生顺时针转动为正，反之为负。由于柱截面尺寸（0.6m）与柱距（6.6m）相比，可以忽略不计，所以内力不再折算至柱边，以轴线处的内力近似代替柱边内力进行组合，并进行截面设计。由对称性，取半榀框架计算，计算AB梁和BC梁。抗震设计，有，称承载力抗震调整系数。对钢筋混凝土梁受弯时，取0.75；对轴压比不小于0.15的柱受偏压时，取0.80。为地震作用效应和其他荷载效应的基本组合值。表格SEQ表格\*ARABIC21梁的荷载效应组合层数截面内力=1\*GB3①=2\*GB3②=3\*GB3③Mmax及相应VMmin及相应VVmax及相M左右左右左右左右左右5AB左M-44.24-6.43+4.92-4.92+67.51-67.51-57.96-66.22-61.89-70.1623.11-108.5323.11-108.53-70.16V+62.49+5.70-1.42+1.42-16.62+16.6281.7884.1688.7591.1442.6075.0142.6075.0191.14AB中M+55.32+3.2470.9270.9277.8677.8651.2551.2577.86AB右M-61.50-5.61-4.42+4.42-42.17+42.17-85.37-77.94-92.24-84.81-98.99-16.76-16.76-98.99-92.24V-68.65-5.25-1.42+1.42-16.62+16.62-90.92-88.54-99.02-96.63-80.35-47.94-47.94-80.35-99.02BC左M-16.65-1.28+10.81-10.81+158.65-158.65-12.69-30.85-14.65-32.81139.12-170.24139.12-170.24139.12V+4.010-9.01+9.01+132.21-132.21-2.7612.38-2.1512.98132.51-125.30132.51-125.30132.51BC中M-14.25-1.28-18.89-18.89-20.49-20.49-13.40-13.40-20.494AB左M-70.86-42.05+10.02-10.02+141.72-141.72-135.49-152.32-140.23-157.0644.13-232.2344.13-232.23-157.06V+85.27+53.13-2.94+2.94-36.75+36.75174.24179.18179.59184.5379.17150.8379.17150.83184.53AB中M+