连云港康达学院图书馆结构设计

论文总字数：203636字

摘 要

此次设计是完成连云港康达学院图书馆结构设计。楼为混凝土框架结构，地上5层，无地下室，总高度22.95m（指室内地坪至屋面高度），室内外高差0.45m。其中KJ-2作为手算的一榀框架。该房屋基础形式为桩基础。

本设计的主要内容有：设计资料；结构平面选型及截面估算；楼（屋）面设计；结构竖向荷载计算，包括楼（屋）面恒荷载、楼（屋）面活荷载并采用弯矩二次分配法计算竖向荷载下的内力；风荷载计算，采用D值法计算风荷载作用下的内力，水平地震作用计算，采用底部剪力法计算地震作用下的内力；内力组合，包括非抗震及抗震内力组合；根据内力组合值进行梁柱截面设计；基础设计；楼梯设计；基于PKPM电算的结果进行比较。

关键词：框架结构；结构设计；抗震设计

Abstract

The project is the structural design of the library of Kangda College in Lianyungang. The structure system is a reinforced concrete frame. This building, a five-storey frame (without cellar), is 22.95m in all (from the outdoor ground to cornice). The frame is designed manually, and its foundation is pile foundation.

The design mainly contains: data of the construction; structural selection and cross-section estimation; section design of the floors and secondary beams; vertical load calculation; wind load and seismic action calculation; internal force combination; section design of primary beams and columns; foundation design; stair design; comparison of manual and computer aided calculation.

Keywords: frame structure, structural design, seismic design

目录

第一部分 设计资料 1

1.1工程概况 1

1.1.1 工程名称 1

1.1.2建设地点 1

1.2 建筑设计资料 1

1.3 基本数据 1

1.4 岩土工程勘察土层报告 1

第二部分 结构方案的选型及框架布置 3

2.1结构选型 3

2.2 结构布置 3

2.3 初估截面尺寸 3

2.3.1梁 3

2.3.2 框架柱 4

第三部分 荷载标准值计算 5

3.1 竖向荷载计算 5

3.1.1 永久荷载计算 5

3.1.2 可变荷载计算 6

3.2 水平荷载计算 6

3.2.1 风荷载计算 6

第四部分 楼盖设计 8

4.1 楼面（屋面）资料 8

4.2 楼面板设计 8

4.2.1 楼面板计算简图 8

4.2.2弯距计算 8

4.2.3配筋计算 12

4.3屋面板设计 14

4.3.1 屋面板计算简图 14

4.3.2屋面板弯矩计算 14

4.3.3屋面板配筋 16

4.4 楼面次梁设计 16

4.3.1 CL-1 17

4.3.2 CL-2 18

4.3.3 CL-3 19

4.3.4 CL-4 19

4.5屋面次梁设计 21

4.5. 1计算资料 21

4.5.2内力计算 21

4.5.3正截面受弯承载力验算 22

4.5.4斜截面受剪承载力验算 22

第五部分 框架内力计算 23

5.1框架计算简图 23

5.1.1 计算简图说明 23

5.1.2 框架梁柱截面特征值 23

5.2 竖向荷载计算 24

5.2.1恒荷载计算 24

5.2.2楼（屋）面可变荷载计算 27

5.3竖向荷载作用下的内力计算 29

5.3.1永久荷载作用下 29

5.3.2可变荷载作用下 38

5.4 风荷载作用下的内力计算 57

5.4.1柱的修正抗侧刚度表 57

5.4.2 修正反弯点高度计算 58

5.4.3 内力计算表格 58

5.5 地震作用下的内力计算 62

5.5.1重力荷载代表值计算 62

5.5 2地震作用下内力计算 63

第六部分 框架梁柱内力组合 72

6.1荷载效应组合方式 72

6.2内力修正 72

6.3框架梁内力组合 72

6.4框架柱内力组合 81

第七部分　梁、柱截面设计 92

7.1 框架梁截面设计 92

7.1.1 设计条件 92

7.1.2 构造要求 92

7.1.3 正截面受弯承载力计算 92

7.1.4 斜截面受剪承载力及剪压比验算 94

7.1.5框架梁裂缝宽度验算 98

7.2框架柱截面设计 101

7.2.1框架柱正截面受弯承载力计算 101

7.2.2框架柱斜截面受剪承载力计算 110

第八部分 基础设计 112

8.1基础设计资料 112

8.2 基础设计 112

8.2.1 基础选型 112

8.2.2 桩顶作用效应计算 112

8.2.3 单桩承载力计算 113

8.2.4 柱基础设计 113

8.3 基础连梁设计 119

8.3.1梁高的估算 119

8.3.2基础连梁正截面计算 119

第九部分 楼梯设计 121

9.1设计资料 121

9.2楼梯的结构设计 121

9.2.1梯段板设计 121

9.2.2 平台板设计 122

9.2.3平台梁计算 123

第十部分 手算与电算的比较 125

10.1 结构基本周期 125

10.２ 位移 125

10.3底层柱轴力设计值 126

10.4 框架梁配筋面积 126

10.5 梁挠度验算 127

【参考文献】 128

致谢 129

附件： 130

第一部分 设计资料

1.1工程概况

1.1.1 工程名称

连云港康达学院图书馆

1.1.2建设地点

江苏省连云港市新海新区

1.2 建筑设计资料

连云港康达学院图书馆，总共五层，房屋高度为4.500×5=22.500m。室内外高差为0.450m。占地面积约2268m²，建筑面积约11340m²，基本柱网为7500mm×8400mm。

拟采用现浇混凝土框架结构，柱下独立基础。设计使用年限50年；结构安全等级为二级；建筑抗震设防类别为丙类；框架抗震等级为三级；地基基础设计等级为丙级；建筑物耐火等级为二级。

1.3 基本数据

抗震设防烈度：7度（0.1g）属于第三组；建筑场地类别为：Ⅱ类。

建设地点基本风压=0.55kN/m²（50年一遇）；地面粗糙程度：B类。

基本雪压：=0.40kN/m²（50年一遇），Ⅱ类地区，组合值系数0.7，准永久系数0.2。

1.4 岩土工程勘察土层报告

第二部分 结构方案的选型及框架布置

2.1结构选型

根据建筑功能的要求，为使建筑平面布置灵活，获得较大的使用空间，本结构设计采用钢筋混凝土框架结构体系。

2.2 结构布置

根据建筑功能要求及建筑物可用的占地平面地形，柱网布置呈长方形,采用纵横向框架双向承重方案。这种方案具有较好的整体工作性能。具体布置详见图2.1。施工方案采用梁、板、柱整体现浇方案，楼梯采用整体现浇板式楼梯，基础采用预应力管桩基础，以②-5层为持力层。

图2.1结构平面布置图

2.3 初估截面尺寸

根据本项目房屋的结构类型、抗震设防烈度和房屋的高度查抗震规范，得本建筑的抗震等级为三级。楼盖、屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构。各层梁柱板混凝土等级均为C30，纵向受力钢筋采用HRB400级钢筋，板构造钢筋采用HRB400级钢筋，其余钢筋采用HRB335级钢筋。

2.3.1梁

2.3.1.1 框架主梁

框架梁的高度可按照高跨比来确定，即梁高h=(1/8-1/12)L，宽度b=(1/3-1/2)h。

主梁跨度2种，分别为L=8.4m,7.5 m；截面尺寸可均取300mm×800mm, 满足地震区b≥200mm的要求。

2.3.1.2次梁

截面高度和宽度分别按h= (1/18-1/12)L，b= (1/3-1/2)h来选取；

次梁跨度为8400mm、7500mm、4800mm,取250mm×600mm 250mm×500mm;

平台梁h=(1/12~1/8)L=400～600mm，取400mm；b=(1/3~1/2)h=(1/3~1/2)×400＝133～200mm，取200mm；即平台梁尺寸为200mm400mm

综上： 框架主梁： b×h=300mm×800mm ；

次梁： b×h=250mm×500mm ；

楼梯间次梁： b×h=200mm×400mm。

2.3.2 框架柱

本工程为现浇钢筋混凝土结构，建筑总高度为22.500m（小于30m），抗震设防烈度为7度（0.1g），地震分组为第三组，框架为三级抗震，最大轴压比[μ]≤0.85，采用C30混凝土，查得f_c=14.3N/mm²，根据经验取估算荷载为14kN/m²的楼面荷载。

考虑到角柱虽然承受面荷载较小，但由于角柱承受双向偏心荷载作用，受力复杂，截面尺寸取与中柱相同；另外，结构柱网尺寸较大，柱子承担荷载大，不同层柱子尺寸不一，1-2层，3-5层分别统一尺寸。

⑴ 1-2层按底层中柱估算，其最大轴压力为：N=1.25×14×8.4×7.5×5=5512.5kN.

由轴压比限值得：

453517mm²

取柱截面为正方形，则柱截面边长为673mm，取柱截面尺寸为700mm×700mm。

⑵ 3-5层按3层中柱估算，其最大轴压力为：N=1.25×14×8.5×8.1×3=3307.5kN。

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