鋼結(jié)構(gòu)計(jì)算書(shū)范例

1、I / 78 文檔可自由編輯 摘要 本工程為三層鋼框架超市設(shè)計(jì)，長(zhǎng) 64.00m，寬 30.00m，層高為 4.5m， 建筑高度為 14.4，建筑面積 5760.00m2，綜合運(yùn)用所學(xué)專(zhuān)業(yè)知識(shí)，進(jìn)行了m 鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 主體采用鋼框架結(jié)構(gòu)，鋼筋混凝土現(xiàn)澆樓板。首先確定結(jié)構(gòu)方案并進(jìn)行 荷載統(tǒng)計(jì)、梁柱截面選擇及剛度驗(yàn)算，計(jì)算恒載、活載作用下的框架內(nèi)力， 然后計(jì)算風(fēng)載、地震作用下的框架內(nèi)力，經(jīng)內(nèi)力組合后得出構(gòu)件的最不利組 合內(nèi)力，最后進(jìn)行梁、柱截面驗(yàn)算、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)、樓板、樓板配筋計(jì)算，繪制 施工圖。計(jì)算豎向荷載效應(yīng)時(shí)采用分層法，計(jì)算水平荷載效應(yīng)時(shí)采用 D 值法； 在荷載組合時(shí)。考慮以可變荷

2、載效應(yīng)控制的組合和以永久荷載效應(yīng)控制的組 合方式；在活荷載計(jì)算過(guò)程中，采用滿(mǎn)布荷載法；框架節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)采用栓焊混 合的連接方式。 關(guān)鍵詞：建筑設(shè)計(jì)；鋼框架；內(nèi)力分析；節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì) II / 78 文檔可自由編輯 ABSTRACTABSTRACT Based on the professional knowledge for learned，the building was designed. The works include two parts: architecture design and structure design. This project is commercial building

3、 of 3-floors，steel structure，which is located in Xi An. It is 64.00m long, 30.00m wide. The height of story are 4.5m and5m. The height of the whole building is 14.4m.The total area is 5760.00m2. Architecture design tries hard for simple and clear，which has the ages feels and assort with surroundings

4、 environment. Steel frame and reinforce concrete floor were used in the structure. Firstly，the size of the beam and column was determined by the type of the structure and the calculation of the loads. Secondly，the inner forces of the frame under the wind load and earthquake load，the dead load，and th

5、e living loads were analyzed separately. By the combination of the inner forces，the most dangerous forces can be got，and then the steel beam，steel column，the frame connections and reinforce concrete floor can be designed. After these，the drawing can be made. In the progress of inter force analysis，t

6、he vertical forces are calculated by the layer-wise method，and the horizontal forces are calculated by the D method. In the process of the live load calculation，full load III / 78 文檔可自由編輯 is used. Mixed connection with welding and bolts was used in steel frame，and independent foundation under column

7、 was adopted. Key Words: architecture design; steel frame; internal force analysis; connection design IV / 78 文檔可自由編輯 目 錄 前言 .1 第章 建筑設(shè)計(jì) .2 1.1 設(shè)計(jì)任務(wù)和設(shè)計(jì)要求.2 1.1.1 設(shè)計(jì)任務(wù) .2 1.1.2 設(shè)計(jì)要求 .2 1.2 建筑物所處的自然條件.2 1.2.1 氣象條件 .2 1.2.2 地形、地質(zhì)及地震烈度 .2 1.2.3 水文 .3 1.3 建筑物功能與特點(diǎn).3 1.3.1 平面設(shè)計(jì) .3 1.3.2 立面設(shè)計(jì) .3 1.3.3 防火 .3

8、 第 2 章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .4 2.1 結(jié)構(gòu)方案選型及布置.4 2.1.1 柱網(wǎng)布置 .4 2.1.2 結(jié)構(gòu)形式選擇 .4 2.1.3 樓板形式選擇 .4 2.2 荷載計(jì)算.4 2.2.1 恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值 .5 V / 78 文檔可自由編輯 2.2.2 活荷載標(biāo)準(zhǔn)值 .5 2.2.3 風(fēng)壓標(biāo)準(zhǔn)值 .5 2.2.4 雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值 .6 2.2.5 地震作用 .6 2.3 豎向荷載計(jì)算.6 2.3.1 屋面恒荷載 .6 2.3.2 樓面恒荷載 .6 2.3.3 屋面活荷載 .7 2.3.4 樓面活荷載 .7 2.4 風(fēng)荷載計(jì)算.8 2.5 內(nèi)力分析.9 2.5.1 截面初選 .9 2.6 內(nèi)力計(jì)算.1

9、2 2.6.1 豎向荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下 .12 2.6.2 風(fēng)荷載作用下的內(nèi)力計(jì)算 .18 2.7 水平地震作用下結(jié)構(gòu)各層的總重力荷載代表值計(jì)算.20 2.7.1 墻自重 .20 2.7.2 梁，柱重力荷載標(biāo)準(zhǔn)值匯總 .21 2.7.3 集中于各樓層標(biāo)高處的重力荷載代表值 Gi.22 2.7.4 水平地震作用下框架內(nèi)力合側(cè)移的計(jì)算 .22 2.7.5 水平地震作用下框架內(nèi)力計(jì)算 .25 2.8 內(nèi)力組合.28 VI / 78 文檔可自由編輯 2.9 結(jié)構(gòu)構(gòu)件驗(yàn)算.33 2.9.1 框架柱的驗(yàn)算 .33 2.9.2 框架梁的驗(yàn)算 .37 2.10 框架連接設(shè)計(jì).39 2.10.1 主梁與中柱 Z-

10、1 的連接： .39 2.10.2 次梁與主梁的鉸接連接 .40 2.11 柱腳設(shè)計(jì).42 2.11.1 中柱柱腳的設(shè)計(jì) .42 2.11.2 邊柱柱腳的設(shè)計(jì) .44 2.12 樓板計(jì)算.47 總結(jié) .49 參 考 文 獻(xiàn) .50 致 謝 詞 .52 1 / 78 文檔可自由編輯 前言前言 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)教育培養(yǎng)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的重要步驟，是畢業(yè)前的綜合學(xué) 習(xí)階段，是深化、拓寬、綜合教學(xué)成果的重要過(guò)程，是對(duì)大學(xué)期間所學(xué)專(zhuān)業(yè) 知識(shí)的全面總結(jié)。本次設(shè)計(jì)使理論和實(shí)際很好的結(jié)合起來(lái)，提高了分析、解 決工程實(shí)際問(wèn)題的能力。培養(yǎng)了學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)、求實(shí)、細(xì)致、認(rèn)真和吃苦耐勞的 工作作風(fēng)。為以后更好的學(xué)習(xí)和工作奠定了堅(jiān)

11、實(shí)的基礎(chǔ)。 在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，我重新復(fù)習(xí)了房屋建筑學(xué) 、 鋼結(jié)構(gòu) 、 結(jié)構(gòu)力學(xué) 、 建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)等課本知識(shí)，并查閱了抗震規(guī)范 、 鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范 、 荷載規(guī)范等相關(guān)規(guī)范。在畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們通過(guò)所學(xué)的基本理論、 專(zhuān)業(yè)知識(shí)和基本技能進(jìn)行了建筑、結(jié)構(gòu)的具體設(shè)計(jì)?，F(xiàn)在畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)已圓 滿(mǎn)完成。在此，對(duì)校領(lǐng)導(dǎo)、老師及在此期間關(guān)心我?guī)椭业乃型瑢W(xué)們表示 衷心的感謝。 本設(shè)計(jì)包括建筑設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)兩大部分，敘述內(nèi)容包括設(shè)計(jì)原理、方法、 規(guī)范、規(guī)章、設(shè)計(jì)技術(shù)要求和計(jì)算表格。其中，建筑設(shè)計(jì)部分由平面設(shè)計(jì)、 立面設(shè)計(jì)、功能分區(qū)、采光和防火安全的要求等部分組成；結(jié)構(gòu)部分由荷載 計(jì)算、內(nèi)力分析、內(nèi)力組合、節(jié)點(diǎn)和柱

12、腳設(shè)計(jì)等部分組成。畢業(yè)設(shè)計(jì)的三個(gè) 月里，在指導(dǎo)老師的幫助下，經(jīng)過(guò)資料查閱、設(shè)計(jì)計(jì)算、論文撰寫(xiě)以及外文 的翻譯，加深了對(duì)新規(guī)范、規(guī)程、手冊(cè)等相關(guān)內(nèi)容的理解。鞏固了專(zhuān)業(yè)知識(shí)、 提高了綜合分析、解決問(wèn)題的能力。在繪圖時(shí)熟練掌握了天正建筑、 AutoCAD、PKPM 等建筑軟件，這些都從不同方面達(dá)到了畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的與要 求，鞏固了所學(xué)知識(shí)。 2 / 78 文檔可自由編輯 第章第章 建筑設(shè)計(jì)建筑設(shè)計(jì) 建筑設(shè)計(jì)是在總體規(guī)劃的前提下，根據(jù)任務(wù)書(shū)的要求綜合考慮基地環(huán)境， 使用功能，材料設(shè)備，建筑經(jīng)濟(jì)及建筑藝術(shù)等問(wèn)題。著重解決建筑物內(nèi)部各 種使用功能和使用空間的合理安排，建筑與周?chē)h(huán)境，與各種外部條件的協(xié) 調(diào)配

13、合，內(nèi)部和外表的藝術(shù)效果，各個(gè)細(xì)部的構(gòu)造方式等。創(chuàng)造出既符合科 學(xué)性又具有藝術(shù)的生產(chǎn)和生活環(huán)境。 建筑設(shè)計(jì)在整個(gè)工程設(shè)計(jì)中起著主導(dǎo)和先行的作用，除考慮上述各種要 求以外，還應(yīng)考慮建筑與結(jié)構(gòu)，建筑與各種設(shè)備等相關(guān)技術(shù)的綜合協(xié)調(diào)，以 及如何以更少的材料，勞動(dòng)力，投資和時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)各種要求，使建筑物做到 安全，適用，經(jīng)濟(jì)，美觀。 1.11.1 設(shè)計(jì)任務(wù)和設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)任務(wù)和設(shè)計(jì)要求 1.1.11.1.1 設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)任務(wù) 本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是建材超市的設(shè)計(jì)，作為一個(gè)購(gòu)物的空間設(shè)計(jì)，要在 平面規(guī)劃中自始至終遵循實(shí)用、功能需求和人性化管理充分結(jié)合的原則。在 設(shè)計(jì)中，既結(jié)合顧客購(gòu)物需求和員工工作流程，科學(xué)合理的

14、劃分功能區(qū)域， 也要考慮顧客流線(xiàn)和送貨流線(xiàn)相互干擾。材料運(yùn)用簡(jiǎn)潔，大方，耐磨，環(huán)保 的現(xiàn)代材料，在照明采光上使用輔助照明，采用輔助通風(fēng)和空調(diào)系統(tǒng)。經(jīng)過(guò) 精心設(shè)計(jì)，建筑在滿(mǎn)足功能需要的同時(shí)，又簡(jiǎn)潔，大方，美觀。 1.1.21.1.2 設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)要求 建筑法規(guī)、規(guī)范和一些相應(yīng)的建筑標(biāo)準(zhǔn)是對(duì)該行業(yè)行為和經(jīng)驗(yàn)的不斷總 結(jié)，具有指導(dǎo)意義，尤其是一些強(qiáng)制性規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，具有法定意義。建筑設(shè) 3 / 78 文檔可自由編輯 計(jì)除了應(yīng)滿(mǎn)足相關(guān)的建筑標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范等要求之外，原則上還應(yīng)符合以下要求： （1）滿(mǎn)足建筑功能要求； （2）符合所在地規(guī)劃發(fā)展的要求并具有良好的視覺(jué)效果； （3）采用合理的技術(shù)措施； （4）提供

15、在投資計(jì)劃所允許的經(jīng)濟(jì)范疇內(nèi)運(yùn)作的可能性。 1.21.2 建筑物所處的自然條件建筑物所處的自然條件 1.2.11.2.1 氣象條件氣象條件 建設(shè)地區(qū)的溫度、濕度、日照、雨雪、風(fēng)向、風(fēng)速等是建筑設(shè)計(jì)的重要 依據(jù)，例如：炎熱地區(qū)的建筑應(yīng)考慮隔熱、通風(fēng)、遮陽(yáng)、建筑處理較為開(kāi)敞； 在確定建筑物間距及朝向時(shí)，應(yīng)考慮當(dāng)?shù)厝照涨闆r及主要風(fēng)向等因素。 1.2.21.2.2 地形、地質(zhì)及地震烈度地形、地質(zhì)及地震烈度 基地的地形，地質(zhì)及地震烈度直接影響到房屋的平面組織結(jié)構(gòu)選型、建 筑構(gòu)造處理及建筑體型設(shè)計(jì)等。 地震烈度，表示當(dāng)?shù)匕l(fā)生地震時(shí)，地面及建筑物遭受破壞的程度。烈度在 6 度以下時(shí)，地震對(duì)建筑物影響較小，一

16、般可不做抗震計(jì)算，9 度以上地區(qū)， 地震破壞力很大，一般應(yīng)盡量避免在該地區(qū)建筑房屋，建筑物抗震設(shè)防的重 點(diǎn)是 7、8、9 度地震烈度的地區(qū)。本工程為 8 度，在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)考慮抗震 設(shè)防各方面的要求。 1.2.31.2.3 水文水文 水文條件是指地下水位的高低及地下水的性質(zhì)，直接影響到建筑物基礎(chǔ) 及地下室。一般應(yīng)根據(jù)地下水位的高低及地下水位性質(zhì)確定是否在該地區(qū)建 4 / 78 文檔可自由編輯 筑房屋或采用相應(yīng)的防水和防腐措施。本工程地下水位埋深為 8.49.6，m 對(duì)建筑物的影響很小，可不考慮水質(zhì)對(duì)基礎(chǔ)混凝土的侵蝕。 1.31.3 建筑物功能與特點(diǎn)建筑物功能與特點(diǎn) 設(shè)計(jì)內(nèi)容：此建筑為建材市場(chǎng)，

17、以顧客購(gòu)物為主，此建筑總建筑面積為 5760.00m2。 1.3.11.3.1 平面設(shè)計(jì)平面設(shè)計(jì) 建筑朝向?yàn)槟媳毕?，平面布置滿(mǎn)足長(zhǎng)寬比小于 5，I 型平面布置，東西、 南北方向分別采用 8.0及 10.0柱距，滿(mǎn)足建筑開(kāi)間模數(shù)和進(jìn)深的要求。mm 1.3.21.3.2 立面設(shè)計(jì)立面設(shè)計(jì) 該建筑立面為了滿(mǎn)足采光和美觀需求，采用較大尺寸窗戶(hù)和雙層彩色壓 型鋼板作為維護(hù)結(jié)構(gòu)。 1.3.31.3.3 防火防火 防火等級(jí)為二級(jí)，安全疏散距離滿(mǎn)足建筑物內(nèi)任意一點(diǎn)至外部出口或封 閉樓梯間最大距離小于 35m，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。 5 / 78 文檔可自由編輯 第第 2 2 章章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.12.1 結(jié)構(gòu)

18、方案選型及布置結(jié)構(gòu)方案選型及布置 2.1.12.1.1 柱網(wǎng)布置柱網(wǎng)布置 柱網(wǎng)尺寸首先應(yīng)最大限度的滿(mǎn)足建筑使用功能的要求，然后根據(jù)造價(jià)最 省的原則，充分考慮加工、安裝條件等因素綜合確定。由于鋼結(jié)構(gòu)承載能力 高而質(zhì)量輕，與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比，鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)采用較大柱網(wǎng)尺寸，在節(jié)約 造價(jià)的同時(shí)，提高房屋的利用率。綜合以上條件，橫、縱柱網(wǎng)尺寸均取為 8.0及 10.00。mm 2.1.22.1.2 結(jié)構(gòu)形式選擇結(jié)構(gòu)形式選擇 建筑物的結(jié)構(gòu)形式應(yīng)滿(mǎn)足傳力可靠，受力合理的要求。多層鋼結(jié)構(gòu)建筑， 可采用純鋼結(jié)構(gòu)形式，框架應(yīng)雙向剛接。如果結(jié)構(gòu)剛度要求較高，純框架難 以滿(mǎn)足要求，可采用支撐框架形式。由于本工程位于 8

19、 度抗震設(shè)防，但結(jié)構(gòu) 只有 3 層，高度只有 14.4（含女兒墻） ，結(jié)構(gòu)形式比較規(guī)則，結(jié)構(gòu)剛度要m 求不太高，純框架形式很容易滿(mǎn)足，經(jīng)濟(jì)性能優(yōu)于框架支撐體系，故采用框 架結(jié)構(gòu)形式 2.1.32.1.3 樓板形式選擇樓板形式選擇 樓板的方案選擇首先要滿(mǎn)足建筑設(shè)計(jì)的要求，其自重要小，而且應(yīng)保證 樓蓋有足夠的剛度。常見(jiàn)形式有鋼筋混凝土現(xiàn)澆樓板、預(yù)制樓板、壓型鋼板 組合樓板?？紤]本工程為超市的整體性該設(shè)計(jì)采用現(xiàn)澆樓板。 2.22.2 荷載荷載計(jì)算計(jì)算 6 / 78 文檔可自由編輯 根據(jù)結(jié)構(gòu)方案的特點(diǎn)，可取一榀典型框架作為計(jì)算單元。這里取 5 軸框 架進(jìn)行計(jì)算，柱底標(biāo)高取-1.45。圖中結(jié)構(gòu)層標(biāo)高為板

20、頂標(biāo)高。建筑層高m 為 4.5，一層高度為 4.5+0.454.95。(基礎(chǔ)埋深為 1)計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖mmm 所示。 圖 2.2-1 結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖 2.2.12.2.1 恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值 (1)屋面 現(xiàn)澆 20 厚 C20 細(xì)石混凝土 0.02 25 0.5/kn m 50 厚聚苯乙烯泡沫塑料板 2 0.05 0.50/.025kN m SBS 防水卷材(二氈三油) 2 0.3/kN m 20 厚 1:3 水泥砂漿 2 0.02 200/.4kN m 20 厚 1:3 細(xì)石混凝土 2 0.02 200/.4kN m 80 厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土 2 0.08 25/2kN m 頂棚及吊掛荷載

21、2 0.3/kN m 合計(jì) 2 m (2)樓面 樓面地轉(zhuǎn) 2 m 5 厚 1:1 水泥砂漿粘結(jié)層 2 0.005 200/.1kN m 15 厚 1:3 水泥砂漿打底 2 0.015 200.3/kN m 80 厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土 2 0.08 25/2kN m 頂棚及吊掛荷載 2 0.3/kN m 合計(jì) 2 m 7 / 78 文檔可自由編輯 (3)內(nèi)墻 噴內(nèi)墻涂料 2 / 0.01kN m 5 厚 1:0.3:3 水泥石灰混合砂漿面層 2 0.005 200/.1kN m 15 厚 1:1:6 水泥石灰砂漿打底 2 0.015 200.3/kN m 200 厚加氣混凝土砌塊 2 0.2 5.5

22、1/.1kN m 15 厚 1:1:6 水泥石灰砂漿打底 2 0.015 200.3/kN m 5 厚 1:0.3:3 水泥石灰混合砂漿面層 2 0.005 200/.1kN m 噴內(nèi)墻涂料 2 / 0.01kN m 合計(jì) 2 1.92/kN m 內(nèi)墻自重為(偏于安全地取 5高) m1.92 59 6/. kN m (4)外墻 彩色鋼板夾聚苯乙烯保溫板 2 /0.15kN m 墻面單位面積的功力荷載為 2 m (外墻自重為(取 5) m0.25 5=1/.25kN m 女兒墻:高度為 0.9，自重為 m0.15 0.9=0.135/kN m 2.2.22.2.2 活荷載標(biāo)準(zhǔn)值活荷載標(biāo)準(zhǔn)值 樓面

23、 2 3.5/kN m 消防樓梯 2 3.5/kN m 不上人屋面 2 0.5/kN m 2.2.32.2.3 風(fēng)壓標(biāo)準(zhǔn)值風(fēng)壓標(biāo)準(zhǔn)值 風(fēng)壓標(biāo)準(zhǔn)值(按 50 年一遇西安地區(qū)值) 2 /0.35kN m 地面粗糙度類(lèi)別 C 類(lèi) 風(fēng)載體形系數(shù) 按荷載規(guī)范 2.2.42.2.4 雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值 雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值(按 50 年一遇西安地區(qū)值) 2 /0.25kN m 準(zhǔn)永久分區(qū) 雪荷載不與活荷載同時(shí)組合，取其中的最不利組合。由于 本工程雪荷載較小荷載組合時(shí)直接取活荷載進(jìn)行組合，而不考慮與雪荷載的 組合。 2.2.52.2.5 地震作用地震作用 8 / 78 文檔可自由編輯 本工程抗震設(shè)防烈度為 8

24、 度(0.20g)，設(shè)計(jì)地震分組為第一組，在計(jì)算中 要考慮地震作用。 2.32.3 豎向荷載計(jì)算豎向荷載計(jì)算 根據(jù)以上荷載情況和荷載布置圖，荷載按下面原則取值：樓板的恒荷載 和活荷載按照單向板的導(dǎo)荷方式(轉(zhuǎn)化為均布荷載)傳給次梁，再由次梁傳給 主梁，內(nèi)墻上的荷載以均布荷載的形式傳給主梁，主梁再把該荷載及其自重 導(dǎo)在框架柱上；外墻的荷載以均布荷載的形式傳給墻梁，墻梁及其自重以集 中力的形式導(dǎo)在節(jié)點(diǎn)上；荷載以集中力的形式導(dǎo)在節(jié)點(diǎn)上。5 軸框架計(jì)算簡(jiǎn) 圖如圖: 圖 2.3-1 5 軸框架計(jì)算簡(jiǎn) 2.3.12.3.1 屋面恒荷載屋面恒荷載 (1)集中荷載: 1、13 點(diǎn)集中力: 0.108 10 3.

25、625 102.5/ 246.39KN 其余點(diǎn)集中力: 3.625 10 2.5 90.63KN 9 / 78 文檔可自由編輯 2.3.22.3.2 樓面恒荷載樓面恒荷載 (1).集中荷載: 1、13 點(diǎn)集中力: 4.95 10 2.92 10/ 286KN 其余點(diǎn)集中力: 2.92 10 2.5 73KN (2).均布荷載: 內(nèi)墻荷載: 8.64 /KN m 樓面恒荷載作用下的計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖所示: 偏心距：e=邊柱翼緣/2=0.6/2=0.3 力矩：0.3 46.39 13.92KNm 0.3 8625.8KNm 圖 2.3-2 樓面恒荷載作用下的計(jì)算簡(jiǎn)圖 2.3.32.3.3 屋面活荷載屋面

26、活荷載 1、13 點(diǎn)集中力: 0.5 10 2.5/ 2 6.25KN 其余點(diǎn)集中力: 0.5 10 2.5 12.5KN 2.3.42.3.4 樓面活荷載樓面活荷載 1、13 點(diǎn)集中力: 3.5 10 2.5/ 2 43.75KN 其余點(diǎn)集中力: 3.5 10 2.5 87.5KN 偏心距: e=0.3m 力矩: 0.3 6.25 1.875KNm 0.3 43.75 13.125KNm 10 / 78 文檔可自由編輯 樓面活荷載作用下的計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖所示: 圖 2.3-3 樓面活荷載作用下的計(jì)算簡(jiǎn)圖 2.42.4 風(fēng)荷載計(jì)算風(fēng)荷載計(jì)算 風(fēng)壓標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算公式 0z zs 因結(jié)構(gòu)高度所以，H=4.

27、55.459.95 30mm0 . 1 z ：迎風(fēng)面，背風(fēng)面。所以風(fēng)荷載體型系數(shù)。 s 0.8 s 0.5 s 30 . 1 s 查荷載規(guī)范，將風(fēng)荷載換算成作用于框架每層節(jié)點(diǎn)上的集中力，如表所示。 z 其中 Z 為框架節(jié)點(diǎn)至室外地面的高度，A 為一榀框架各層節(jié)點(diǎn)的受風(fēng)面積， 結(jié)果如圖表所示。 表 2.4-1 風(fēng)荷載計(jì)算 層數(shù) z s Z z 0 APW 11.01.313.950.740.3525.58.48 21.01.39.450.740.353612.12 31.01.34.950.740.3537.812.73 11 / 78 文檔可自由編輯 圖 2.4-1 左風(fēng)荷載作用下的計(jì)算簡(jiǎn)圖

28、2.52.5 內(nèi)力分析內(nèi)力分析 框架梁柱承受的荷載都比較大，故在材料選用時(shí)應(yīng)優(yōu)先考慮強(qiáng)度較高的 鋼材，本工程的內(nèi)力比較大，可相應(yīng)的取強(qiáng)度高的鋼材。主梁和柱子采用 Q345 鋼材材料性能應(yīng)能滿(mǎn)足低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼(GB/T1591)的要求。焊 接材料應(yīng)于鋼材相適用。手工焊采用 E50 系列焊條，滿(mǎn)足低合金鋼焊條 (GB/T5118)的要求，自動(dòng)焊和半自動(dòng)焊的焊絲應(yīng)滿(mǎn)足熔化焊用鋼絲 (GB/T14957)的要求。 2.5.12.5.1 截面初選截面初選 2.5.1.12.5.1.1 主梁主梁 工字型梁的截面高而窄，在主軸平面內(nèi)截面模量較大，樓板可以視為剛 性鋪板，沒(méi)有整體穩(wěn)定性問(wèn)題，截面只需滿(mǎn)足強(qiáng)

29、度，剛度和局部穩(wěn)定的要求。 故本工程的主次梁截面均采用工字型截面，并優(yōu)先采用窄翼緣 H 型鋼(HN 系 列)，其經(jīng)濟(jì)性好。本工程梁的跨度均為 810000，高跨比取mm 1/121/20，即為 500833mmmm 12 / 78 文檔可自由編輯 標(biāo)準(zhǔn)層 L-1 的內(nèi)力計(jì)算如圖所示： 圖 2.5-1 標(biāo)準(zhǔn)層 L-1 的內(nèi)力計(jì)算圖 圖 2.5-2 標(biāo)準(zhǔn)層 L-1 彎矩圖 2 x x M 310/ nx fN mm W x 1.05 2 nx w1757cm 選用 HN 5002001016 2 nx w1827cm 頂層 L-2 的內(nèi)力計(jì)算如圖所示： 13 / 78 文檔可自由編輯 圖 2.5-

30、3 頂層 L-2 的內(nèi)力計(jì)算圖 圖 2.5-4 頂層 L-2 的彎矩圖 2 x x M 310/ nx fN mm W x 1.05 2 nx w1078.6cm 選用 HN450200914 2 nx w=1421cm 標(biāo)準(zhǔn)層 L-1 選用 HN 5002001016 頂層 L-2 選用 HN450200914 2.5.1.2 框架柱 柱截面可以通過(guò)預(yù)先假定柱子的長(zhǎng)細(xì)比來(lái)實(shí)現(xiàn)。設(shè)計(jì)時(shí)可以先估算柱在 豎向荷載作用下的軸力 N，以 1.2N 作為設(shè)計(jì)軸力按照軸心受壓構(gòu)件來(lái)確定框 架柱的初始截面。計(jì)算得從屬單元如圖所示: 14 / 78 文檔可自由編輯 圖 2.5-5 計(jì)算得從屬單元 計(jì)算柱的從屬

31、單元 (1)中柱 Z-1 中柱 Z-1 的從屬面積為 A=10*8=80M2 取 g=1.22.92+1.43.5=8.4kn/m n=2 G=1.23.624+1.40.5=5.04kn/m n=1 N=(8.42+5.04)80=1837.6KN 以 1.2N 作為設(shè)計(jì)軸力，按照軸心受壓構(gòu)件來(lái)確定框架柱的初始截面 1.2N=2248.32KN 可取，l0=0.655950=3867.5mm70 0 i=l /=55.25mm 截面 x、y 均為 b 類(lèi)，查表 =0.832 N 9 A 0. f 2 2248.32*1000/(0.832*0.9*310)9685.69mmA 選用 HW40

32、04082121 A=250.69cm2 對(duì) x、y 均為 b 類(lèi)截面 y x i =16.80cm i =9.74cm 15 / 78 文檔可自由編輯 x=23.02 , x=0.960 y=39.74 , y=0.898 故 =0.898 22 =/99.87/ mmf=310/ mmNANN (2)邊柱 Z-2 邊柱 Z-2 的從屬面積為 A=8*5=40m2 取 g=1.22.92+1.43.5=8.4kn/m2 n=2 G=1.23.625+1.40.5=5.04kn/m2 n=1 以 1.2N 作為設(shè)計(jì)軸力，按照軸心受壓構(gòu)件來(lái)確定框架柱的初始截面 1.2N=1102.56KN 可取

33、 90 ， 00 l =0.65*5950=3867mmi=l /42.97mm， 截面 x、y 均為 b 類(lèi)，查表 =0.533 N 9 A 0. f A=1102.561000/(0.5330.09310)=7414.31mm 選用 HW4004001321 A=218.69cm2 ix=17.43cm iy=10.12cm xx =22.2=0.955， yx =38.2=0.906， =0.906 22 =/51.76/ mm310/ mmNANN 中柱選用 HW 4004082121 邊柱選用 HW 4001001321 2.62.6 內(nèi)力計(jì)算內(nèi)力計(jì)算 2.6.12.6.1 豎向荷載

34、標(biāo)準(zhǔn)值作用下豎向荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下 (1)恒荷載作用下的內(nèi)力計(jì)算 16 / 78 文檔可自由編輯 豎向荷載下內(nèi)力計(jì)算采用分層法。在豎向荷載作用下，多層框架的側(cè)移 較小且各層荷載對(duì)其他各層的水平構(gòu)件的內(nèi)力影響不大，可忽略側(cè)移的影響， 把每層按無(wú)側(cè)移框架用分層法進(jìn)行計(jì)算。非底層的柱，其實(shí)際的約束條件并 非完全固定，而是彈性約束，故對(duì)非底層的柱，其線(xiàn)剛度乘以 0.9 的修正系 數(shù)，同時(shí)其傳遞系數(shù)為 1/3。 底層中柱 Z1 的線(xiàn)剛度為 i=EI/h1=206100000070722/(5.92100000000)=24485.26KNm 標(biāo)準(zhǔn)層中柱 Z1 的線(xiàn)剛度為 i=EI/h1=206100000

35、070722/(4.500000000)=32374.96KNm 底層邊柱 Z2 的線(xiàn)剛度為 i=EI/h1=2061000000*66455/(5.95100000000)=23006.22KNm 標(biāo)準(zhǔn)層中柱 Z2 的線(xiàn)剛度為 i=EI/h1=2061000000*66455/(4.5100000000)=30419.3KNm 標(biāo)準(zhǔn)層 L-1 梁的線(xiàn)剛度為 i=EI/h1=206100000045685/(10100000000)=9411.11KNm 頂層 L-2 梁的線(xiàn)剛度為 i=EI/h1=206100000039628/(10100000000)=8163.37KNm 框架線(xiàn)剛度如圖

36、所示： 17 / 78 文檔可自由編輯 圖 2.6-1 框架線(xiàn)剛度圖 頂層:計(jì)算簡(jiǎn)圖、力矩分配過(guò)程力矩圖如圖所示： 圖 2.6-2 頂層計(jì)算簡(jiǎn)圖 18 / 78 文檔可自由編輯 圖2.6-3 頂層單跨彎矩圖 圖 2.6-4 頂層力矩分配圖 圖 2.6-5 頂層力矩分配后彎矩圖 19 / 78 文檔可自由編輯 標(biāo)準(zhǔn)層:計(jì)算簡(jiǎn)圖、同樣根據(jù)力矩分配求出矩圖 圖 2.6-6 標(biāo)準(zhǔn)層計(jì)算簡(jiǎn)圖 圖 2.6-7 標(biāo)準(zhǔn)層單跨彎矩圖 20 / 78 文檔可自由編輯 圖 2.6-8 標(biāo)準(zhǔn)層力矩分配后彎矩圖 底層：計(jì)算簡(jiǎn)圖和力矩圖如下 3 圖 2.6-9 底層計(jì)算簡(jiǎn)圖 21 / 78 文檔可自由編輯 圖 2.6-1

37、0 底層力矩分配圖 (2)樓面活荷載作用下的內(nèi)力計(jì)算： 同樣可以做出活載作用下的內(nèi)力計(jì)算可得到活載作用下各層的力矩圖 A.頂層： 圖 2.6-11 活載作用下頂層力矩圖 B：標(biāo)準(zhǔn)層 22 / 78 文檔可自由編輯 圖 2.6-12 活載作用下標(biāo)準(zhǔn)層力矩圖 C:底層 圖 2.6-13 活載作用下底層力矩圖 2.6.22.6.2 風(fēng)荷載作用下的內(nèi)力計(jì)算風(fēng)荷載作用下的內(nèi)力計(jì)算 標(biāo)準(zhǔn)值： zsz0 =* 因?yàn)楦叨?H=4.52=4.95=13.9530m H/131.5 所以 z=1.0 s=0.8 迎風(fēng) s= 0.5背風(fēng) 風(fēng)載體型系數(shù) s=1.3 ， 0=0.35 表 2.6-1 風(fēng)荷載作用下的內(nèi)力

38、計(jì)算 層數(shù) z s Z z 0 APW 11.01.313.950.740.3525.58.48 23 / 78 文檔可自由編輯 21.01.39.450.740.353612.12 31.01.34.950.740.3537.812.73 左風(fēng)荷載作用下的計(jì)算簡(jiǎn)圖及線(xiàn)剛度如圖所示： 圖 2.6- 左風(fēng)荷載作用下的計(jì)算簡(jiǎn)圖 因?yàn)榱褐木€(xiàn)剛度比，所以風(fēng)荷載的計(jì)算方法宜用 D 值法。3 計(jì)算各柱剪力: 首先計(jì)算 D 值， 2 12 c jkc j i D h 底層： ： 9411.11/ 23006.220.41K 1 D 邊 (0.50.41)/(20.41)0.38 C 62 1 =0.38*

39、12*24485.26*10 /5950 =2963.3kn/mD 邊 ： K=9411.112/24485.26=0.77 1 D中 (0.50.77)/(20.77)0.46 C 62 1 =0.46*12*24485.26*10 /5950 =3817.78kn/mD中 二層： ：K=9411.112/(30419.32)=0.31D2邊 0.31/(20.31)0.13 C 62 2 =0.13*12*30419.3*10 / 45002343.39/DKN M 邊 ： K=9411.114/(32374.9692)=0.58D2中 c=0.58/ +=（0. 58 2）0. 22 2

40、4 / 78 文檔可自由編輯 62 2 =0.22*12*32374.96*10 / 45004220.74/DKN M 中 三層： D3 邊:K=8163.37*2/(30419.3*2)=0.27 c=0.27/ +=（0. 27 2）0. 12 62 3 =0.12*12*30419.3*10 / 4500 =2163.15kn/mD 邊 3 D 中：K=8163.37*4/(32374.96*2)=0.5 c=0.5/ +=（0. 5 2）0. 2 62 3 =0.2*12*32374.96*10 / 45003837.03/DKN M 中 計(jì)算剪力: j jk j F D V D V

41、1 邊=2963.3/（2963.3*2+3817.78*2）*33.33=7.28kn V1 中=3817.78/（2963.3*2+3817378*2）*33.33=9.38kn V2 邊=2343.39/（2343.39*2+42220.74*2）*20.6=3.68kn V2 中=4220.74/（2343.39*2+4220.7*2）*20.6=6.63kn V3 邊=2163.15/（2163.15*2+3837.03*2）*8.48=1.52kn V3 中=3837.03/(2163.15*2+3837.03*2)*8.48=2.69kn 計(jì)算反彎點(diǎn)高度： 表 2.6-2 反彎點(diǎn)

42、高度計(jì)算 反彎點(diǎn)高度 層次層高 Y 邊Y 中 邊中 345000.20.39001350 245000.50.462270.252047.16 159500.790.684710.424049.31 風(fēng)荷載作用下的位移驗(yàn)算： 表 2.6-3 風(fēng)荷載作用下位移驗(yàn)算 風(fēng)荷載作用下位移驗(yàn)算 25 / 78 文檔可自由編輯 層 次 / i V kN/ i DN mm/ i u mm/ i u mm/ i h mm i e i u h 3 8.48 12000 .36 0.6 17 3.003 450 0 0.000137 182 2 12.1 2 13128 .26 2.3 86 2.3 86 595

43、 0 0.000400 959 1 12.7 3 13562 .16 由表可見(jiàn)，最大的層間位移角發(fā)生在第 1 層，其值為 0.0004009591/3000.0033，滿(mǎn)足要求。 經(jīng)計(jì)算由于風(fēng)荷載造成的彎矩剪力和軸向力相對(duì)其他荷載過(guò)于小所以在 內(nèi)力組合是不講風(fēng)載計(jì)算在內(nèi)。 2.72.7 水平地震作用下結(jié)構(gòu)各層的總重力荷載代表值計(jì)算水平地震作用下結(jié)構(gòu)各層的總重力荷載代表值計(jì)算 2.7.12.7.1 墻自重墻自重 一、 外墻:彩色鋼板夾聚苯乙烯保溫板 240 厚，則墻面單位面積的重力荷載 為:1.92kn/m2 1. 底層： (1).A、D 軸線(xiàn)上的墻面積： 84.9582=633.6M2 (2)

44、.1、9 軸線(xiàn)上墻的面積： 104.9532=297M2 26 / 78 文檔可自由編輯 合計(jì)：633.6+297=930.6M2 則底層外墻自重為：930.61.92=1734.9KN 2.標(biāo)準(zhǔn)層和頂層： (1).A、D 軸線(xiàn)上的墻面積： 84.5*82=576M2 (2).1、9 軸線(xiàn)上墻的面積： 104.532=270M2 合計(jì)： 576+270=846M2 則標(biāo)準(zhǔn)層外墻自重為：1.92846=1624.32KN 3.女兒墻： 80.982=115.2M2 100.932=54M2 合計(jì) 115.2+54=169.2M2 自重：1.92169.2=324.9kn 二. 內(nèi)隔墻 采用 20

45、0 厚蒸壓加氣砼砌塊（） ，兩側(cè)均為 20厚抹灰，噴內(nèi) 3 5.5/kN mmm 墻涂料，墻面單位面積荷載為： 3322 5.5/0.220/0.0220.01/21.92/kN mmkN mmkN mkN m 104.55+84.55=405m2 4051.92=777.6kn 2.7.22.7.2 梁，柱重力荷載標(biāo)準(zhǔn)值匯總梁，柱重力荷載標(biāo)準(zhǔn)值匯總 表 2.7-1 梁、柱重力荷載標(biāo)準(zhǔn)值匯總 27 / 78 文檔可自由編輯 類(lèi)別層次H 型鋼規(guī)格 GlGi*LinGi 3 層 HN4502009140.74 8 10 5.95 7.4 32 27 189.4 199.8 主梁 1,2 層 HN5

46、0020010160.74 8 10 5.92 7.4 32 27 189.4 199.8 3 層 HN4501508130.5584.472316.8 次梁 1,2 層 HN4001508130.5584.472316.8 2，3 層 HW40040013211.714.57.6918 138.42 邊柱 1,層 HW40040013211.714.58.6418 152.28 ,2，3 層 HW40040821211.964.58.8218 158.76 中柱 1,層 HW40040821211.964.955 9.7018174.6 2.7.32.7.3 集中于各樓層標(biāo)高處的重力荷載代表

47、值集中于各樓層標(biāo)高處的重力荷載代表值 GiGi 根據(jù)抗震規(guī)范 （GB500112001）第 5.1.3 條：頂層的荷載代表值包 括：屋面荷載、50%的屋面雪荷載、頂層縱墻框架自重、頂層半層墻柱自重。 其它層重力荷載代表值包括：樓面恒載、50%樓面均布荷載、該層縱墻 框架橫梁自重、該層上下各半層柱及墻體自重。 各樓層重力荷載代表值 Gi 確定如下： 頂層： 梁：G主梁次梁189.4+199.8+316.8=706kn 28 / 78 文檔可自由編輯 柱：G（頂層邊柱+頂層中柱）/2(138.42+158.76)/2=148.59kn 墻：G女兒墻+（頂層外墻+頂層內(nèi)墻）/2 324.9+(162

48、4.32+777.6)/2=1525.86kn 板：G3.6253064=6958.08kn 雪荷載：G0.253064=480kn 雪荷載組合系數(shù)為 0.5，則頂層重力荷載代表值為： 706+148.59+1525.86+6958.08+0.5480=9578.53kn 底層: 梁：G主梁次梁189.4+199.8+316.8=706 柱：G（底層邊柱+底層中柱）/2+（2 層邊柱+2 層中柱）/2 (138.42+158.76)/2+(152.28+174.6)/2=311.95KN 墻：G（底層外墻+底層內(nèi)墻）/2+（2 層外墻+2 層內(nèi)墻）/2 (1734.9+777.6)/2+(16

49、24.32+777.6)_/2=2457.21KN 板：G2.923064=5606.4KN 均布荷載：G3.53064=6720KN 均布荷載組合系數(shù)為 0.5，則底層重力荷載代表值為： 合計(jì)：706+311.95+2457.2+5606.4+67200.5=12441.56KN 2.7.42.7.4 水平地震作用下框架內(nèi)力合側(cè)移的計(jì)算水平地震作用下框架內(nèi)力合側(cè)移的計(jì)算 2.7.4.12.7.4.1 橫向自振周期橫向自振周期 1.質(zhì)點(diǎn)重力荷載見(jiàn)圖 2.7-1： 29 / 78 文檔可自由編輯 圖 2.7-1 結(jié)構(gòu)質(zhì)點(diǎn)重力荷載（單位：KN） 2. 水平地震力作用下框架的側(cè)移驗(yàn)算 按頂點(diǎn)位移法計(jì)算框架的自振周期 頂點(diǎn)位移法是求結(jié)構(gòu)基本頻率的一種近似方法。將結(jié)構(gòu)按質(zhì)量分布情況 簡(jiǎn)化為無(wú)限質(zhì)點(diǎn)的懸臂直桿，導(dǎo)出以直桿頂點(diǎn)位移表示的基頻公式。這樣， 只要求出結(jié)構(gòu)的頂點(diǎn)水平位移，就可以按下式求得結(jié)構(gòu)的基本周期： 結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)假想位移可以由下列公式計(jì)算，計(jì)算過(guò)程， T U 如表 2-5： n Gik VG 1 ()/ n i j u iVcDij 1( ) n T k Vu i 1.7 T TT 式中：基本周期調(diào)整系數(shù)?？紤]填充墻對(duì)框架自振周期影響的折減系數(shù)， T 框架結(jié)構(gòu)取 0.60.7，該框架取 0.56，：框架結(jié)構(gòu)的頂點(diǎn)假想位移。在T 未求出框架的周期前，