钢框架结构毕业设计计算书

'文天学院2012届本科生毕业设计（论文）目录1.1工程概况：12.1选型及结构布置22.1.1确定楼盖类型22.1.2建筑及结构布置图32.1.3荷载计算42.1.4初选确定杆件截面尺寸62.2结构计算简图92.2.1计算简图92.3.内力计算262.3.1框架在竖向力作用下的内力计算262.4.内力组合312.4.1框架梁内力组合322.4.2框架柱内力组合352.5结构、构件截面验算352.5.1框架柱截面验算352.5.2框架横梁验算502.5.3次梁验算532.6组合楼盖设计552.6.1楼板设计552.6.2屋面板设计602.7框架连接设计652.7.1主梁与柱的连接设计652.7.2次梁与主梁的连接设计742.7.3柱脚设计782.7.4柱与柱连接设计822.8基础设计822.8.1A柱基础设计822.8.2B柱基础设计882.9楼梯设计922.9.1梯段板的计算922.9.2平台板的计算932.9.3平台梁的计算94参考文献.........................................................................................................................................9898 文天学院2012届本科生毕业设计（论文）1.1工程概况：⑴、工程名称：腾讯仪表厂二号楼厂房（C方案）设计⑵、建筑面积：3240平方米⑶、结构型式：钢框架结构⑷、总层数为三层，无地下室⑸、抗震设防烈度7度，近震⑹、建筑场地Ⅱ类，基本风压W0=0.40，基本雪压S0=0.65，⑺、地面粗糙度B类⑻、层高：首层6.48米，标准层4.5米⑼、钢材等级：主次梁采用热轧H型钢梁（Q235型钢），柱子焊接工字型截面⑽、基础型式：柱下独立基础⑾、地质条件：天然地基，以粉质粘土为持力层，基础埋深1.5米。南京江宁地区地基承载力的特征值⑿、建筑物等级：二级⒀、耐火等级：二级2.1选型及结构布置2.1.1确定楼盖类型据《抗震规范》8.1.7条,宜采用压型钢板现浇钢筋砼组合楼板或非组合楼板,目前国内多采用非组合楼板(简支梁类构件楼盖除外)。非组合楼板中的压型钢板只起到施工阶段的模板作用,按施工阶段的两种极限状态要求确定压型钢板几何形状和厚度,可采用国内生产的无齿痕的压型板,不需作防火层(但需防锈,宜采用镀锌板),仅楼板的端部按构造设置圆头栓钉。采用非组合楼盖也给手算带来很大方便,又适应国内发展形势,因此选择采用非组合楼板。根据板的跨度和非组合板的厚度,选择国产压型钢板型号:YX-75-230-690(Ⅱ98 文天学院2012届本科生毕业设计（论文）)。另外,为方便手算,采用主次梁单向板肋形楼盖布置形式。计算时,框架梁在确定截面惯性矩时,对于非组合楼板,由于钢板上的现浇混凝土板和压型钢板结合不够紧密,板的约束很微弱,因此,直接取钢梁的截面惯性矩Ib,不考虑板的影响。2.1.2建筑及结构布置图建筑平面图1结构布置图298 文天学院2012届本科生毕业设计（论文）2.1.3荷载计算①.屋面荷载计算恒载：SBS改性沥青高分子防水卷材一层（三毡四油）1：3水泥砂浆找平层20mm40厚细石混凝土面层（每两米设一分仓缝）保温层200mm20厚1：3水泥砂浆找平层非组合楼盖（压型钢板-选用YX-75-230-690，上混凝土层厚80mm）压型钢板总计活载：(按照不上人屋面设计取荷载标准值)②.楼面荷载计算1）生产车间荷载计算恒载：15厚1:2白水泥白石子10厚素水泥浆结合层一道20厚1：3水泥砂浆找平层非组合楼盖（压型钢板-选用YX-75-230-690，上混凝土层厚80mm）压型钢板总计98 文天学院2012届本科生毕业设计（论文）活载：1）其它房间：i：更衣室、值班室、门厅荷载计算15厚1:2白水泥白石子25×0.015=0.3KN/m210厚素水泥浆结合层一道20×0.010=0.2KN/m220厚1：3水泥砂浆找平层20×0.02=0.4KN/m2非组合楼盖（压型钢板-选用YX-75-230-690，上混凝土层厚80折算厚度100mm）25×0.10=2.50KN/m2压型钢板0.18KN/m2总计3.58KN/m2活载：2.0KN/m2ii：卫生间恒载：瓷面砖150×150×819.8×0.008=0.1584KN/m210厚素水泥浆结合层一道20×0.010=0.2KN/m2高分子卷材一层（三毡四油）0.4KN/m220厚1：3水泥砂浆找平层20×0.02=0.4KN/m2非组合楼盖（压型钢板-选用YX-75-230-690，上混凝土层厚80折算厚度100mm）25×0.10=2.50KN/m2压型钢板0.18KN/m2总计3.84KN/m2活载：2.0KN/m2③.墙体荷载：内外墙采用粉煤灰轻渣空心砌块（390mm×190mm×190mm）8.0kN/内墙做法：98 文天学院2012届本科生毕业设计（论文）5厚1:0.3:3水泥石灰膏砂浆粉面20×0.005=0.1KN/m212厚1:1:6水泥石灰膏砂浆打底20×0.012=0.24KN/m2外墙做法：（聚苯板保温层）聚合物砂浆10mm20×0.01=0.2KN/m2挤塑聚苯板保温层0.4KN/m220厚1:3水泥砂浆找平层20×0.02=0.4KN/m2④.查表知：主梁自重：1.034KN/m次梁自重：0.654KN/m柱自重：2.283KN/m2.1.4初选确定杆件截面尺寸钢材宜采用碳素结构钢Q235,按照冲击韧性要求并且考虑到焊接,选择Q235C。梁截面形式选热轧H型钢，柱截面选焊接工字型钢。若选择H型钢,则应根据要求从H型钢产品表中确定高宽尺寸及壁厚。对于梁截面,首先应确定梁高hs,根据《钢结构规范》附录A表A.1.1挠度容许值,按表2.1.3确定出hmin,主梁的挠度容许值为[w]/l=1/400,采用Q235C钢,对应的hmin=1/15。次梁的挠度容许值为[w]/l=1/250,采用Q235C钢,对应的hmin为1/24。主梁的跨度为8000mm,次梁的跨度为7500mm,主梁高h≥8000/15=533mm,初步取主梁高为600mm。次梁高h≥7500/24=313mm,初步取次梁高为350mm。再根据简略的梁荷载、内力计算确定出截面抵抗矩WX和腹板宽度,然后查H型钢表确定型号。（1）.计算确定次梁型号。楼面活载为4.0KN/m2,假设楼板厚为100mm以及建筑层做法。次梁间距为4.0m。按次梁为简支梁计算次梁所受荷载标准值为:活载qQ=4.0×4.0=16.0KN/m恒载qg=25×0.10×4.0=10.0KN/m次梁所受荷载设计值为:q=1.2qg+1.4qQ=1.2×16.0+1.4×10.0KN/m98 文天学院2012届本科生毕业设计（论文）=33.2KN/m次梁所受最大弯矩次梁所受剪力另外,假设梁自重引起的弯矩为0.02M根据以上条件选择次梁型号,梁主要受弯,因此采用窄翼缘最优。型号为:HN400×200×8×13截面特征为:AS=83.37cm2，Ix=22775cm4，ix=16.53cm，Wx=1139cm3Iy=1735cm4，iy=4.56cm，Wy=173.5cm3(2).计算确定主梁型号。楼板设计成为单向板，因此，主梁主要承受次梁传来的集中荷载。次梁间距为7500mm。主梁间距为8000mm。先按主梁为简支梁计算次梁传来的集中荷载计算：次梁所受荷载标准值为:活载qQ=4.0×4.0=16.0KN/m恒载qg=25×0.10×4.0=10.0KN/m次梁所受荷载设计值为:q=1.2qg+1.4qQ=1.2×16.0+1.4×10.0KN/m=33.2KN/m主梁所受集中力为：p=ql1==33.2×7.5=249KN主梁所受最大弯矩次梁所受剪力V=p=249KN另外,假设梁自重引起的弯矩为0.02M98 文天学院2012届本科生毕业设计（论文）根据以上条件选择次梁型号,梁主要受弯,因此采用窄翼缘最优。型号为:HN600×200×11×17截面特征为:AS=131.71cm2，Ix=73749cm4，ix=23.66cm，Wx=2458cm3Iy=2273cm4，iy=4.151cm，Wy=227.3cm3（3）计算确定柱的型号估算柱所受的轴向荷载为：G=7.5×8.0×（1.2×3.5+1.4×4.0）=588KN底层柱所受轴向荷载设计值为：3G=3×588=1764KN按轴心受压计算，假设长细比λ=50根据此长细比查表可知：轴心受压柱的稳定系数ψ=0.856因此取lo=(1.2～1.5)H=1.35×4.5=6.08m有等强度原理，ix=iy=lox/λ=loy/λ=6080/50=121.6mm柱截面高h=ix/α1=121.6/0.43=282.8mm柱截面宽度b=iy/α2=121.6/0.24=506.7mm综合以上条件初步选择焊接工字型柱截面型号为：400×400×18×28截面特征值为：AS=285.92cm2Ix=93000cm4ix=17.7cmWx=4490cm3Iy=31000cm4iy=10.2cmWx=1530cm3按照《抗震规范》8.2.5-1式初步验算以满足强柱弱梁要求。验算式为：其中：为柱的塑性截面抵抗矩为主梁的塑性截面抵抗矩N为柱计算处所受轴力为柱的截面面积主梁的塑性截面抵抗矩为：柱的塑性截面抵抗矩为：验算强柱弱梁：98 文天学院2012届本科生毕业设计（论文）满足要求。（4）结构其它构件的确定从建筑节能、防火、抗震等因素出发确定墙体材料、厚度及构造式从防火方面考虑：二级防火要求非燃烧体最大耐火极限为4小时从节能方面考虑：要防晒、隔温保热、强度高而重量低从抗震方面考虑：要有多道防线，地震时能消耗能量，不对主体结构产生太大影响因此，墙体材料采用加气混凝土块体材料。细部构造祥图见墙体节点构造祥图。楼梯的设计也采用钢结构形式，加混凝土保护层防火。详细情况见楼梯设计部分。2.2结构计算简图2.2.1计算简图结构计算简图必须先确定底层柱高取值，取值大小与基础形式、厚度、埋深等因素有关。因此，根据地质报告和场地条件先确定基础形式和埋深，分析可采用柱下独立基础。地表以下2m处就是稍密卵石层，其承载力较大可把基础放于上面，再加上平整场地时室外回填土要高出天然地面0.3m，因此基础埋深为1.65m。此深度大于1.5m，所以柱脚的嵌固位置取在室外地面以下1.5m处。室内外高差为0.48m，标准层高为4.5m，因此，底层柱计算高度取1.5+0.48+4.5=6.48m,其它各层柱的计算高度取层高4.5m2.2.1.1框架恒载、活载简图首先选择一榀框架做计算，考虑到手算速度和精度都不如计算机，选择④轴框架最为快捷并且误差和计算机会最小。i：作恒载计算简图98 文天学院2012届本科生毕业设计（论文）恒载计算简图2-1主梁自重相对于其它荷载比较小，因此，把主梁自重简化为集中荷载对计算结果影响很小。求次梁传到主梁上的集中力：外墙重：=94.80KN求次梁传到主梁上的集中力：=112.4KN求次梁传到主梁上的集中力：外墙重：(4.5×7.5-4×2.5)×0.19×8.0=36.1KN=94.80KN求==112.4KN求98 文天学院2012届本科生毕业设计（论文）次梁传到主梁上的集中力：=102KN求次梁传到主梁上的集中力：（4×6.44+0.66）×7.5=198.2KN=198.2KN主梁自重：1.034KN/mI：恒载作用下的简图如下：恒载作用下的简图2-2II：作活载计算简图98 文天学院2012届本科生毕业设计（论文）活载作用下的简图2-3方法同恒载计算，主梁只有次梁传递的活载集中力。P1=4×0.5×4.0×7.5=60KNP1"=4×4×7.5=120KNP2=4×0.5×4.0×7.5=60KNP2"=4×4×7.5=120KNP3=4×0.5×0.5×7.5=7.5KNP3"=4×0.5×7.5=15KN活载简图如下:98 文天学院2012届本科生毕业设计（论文）2.2.1.2框架水平地震作用简图1).计算各层重力荷载代表值。i：底层①.墙和门窗重计算:外墙高为h=4.5m外墙长=52.5×2+24×2=153m外墙宽=0.190m外墙毛体积:153×4.5×0.19=130.82内墙毛体积：5×4.5×0.19+9×4.5×0.19=11.97门洞口面积计算:37×2×2.5=185㎡窗洞口面积计算18×3×2.4=129.6㎡门重（选用木门）0.2KN/㎡窗重（选用钢框玻璃窗）0.5KN/㎡重G=（130.82+11.97）×8-185×0.5-129.6×0.2=1024KN②.楼板重:⑴.车间楼板、仓库、更衣间、门厅及辅助用房楼板楼板总宽为：24m楼板总长为：52.5m重G=(7.58×990+7.5×16×5.58）=8174KN⑵.卫生间楼板重:8×7.5×5.84=350.4KN⑶.楼梯间重:2×63.94=127.88KN⑷.主、次梁重和柱重主梁:8×24×1.034=198.5KN次梁:7×52.5×0.654=240.34KN柱:32×6.48×2.2834=473.5KN此层重力荷载代表值:G1=1024+8174+350.4+127.88+198.5+240.34+473.598 文天学院2012届本科生毕业设计（论文）=10562KNii：第二层①.墙和门窗重计算:外墙高为h=4.5m外墙长=52.5×2+24×2=153m外墙宽=0.190m外墙毛体积:153×4.5×0.19=130.82内墙毛体积：5×4.5×0.19+9×4.5×0.19=11.97门洞口面积计算:37×2×2.5=185㎡窗洞口面积计算18×3×2.4=129.6㎡门重（选用木门）0.2KN/㎡窗重（选用钢框玻璃窗）0.5KN/㎡重G=（130.82+11.97）×8-185×0.5-129.6×0.2=1024KN②.楼板重:⑴.车间楼板、仓库、更衣间、门厅及辅助用房楼板楼板总宽为：24m楼板总长为：52.5m重G=(7.58×990+7.5×16×5.58）=8174KN⑵.卫生间楼板重:8×7.5×5.84=350.4KN⑶.楼梯间重:2×63.94=127.88KN⑷.主、次梁重和柱重主梁:8×24×1.034=198.5KN次梁:7×52.5×0.654=240.34KN柱:32×4.5×2.2834=328.8KN此层重力荷载代表值:G2=1024+8174+350.4+127.88+198.5+240.34+328.8=10417.3KNiii：第三层98 文天学院2012届本科生毕业设计（论文）①.墙和门窗重计算:外墙高为h=4.5m外墙长=52.5×2+24×2=153m外墙宽=0.190m外墙毛体积:153×4.5×0.19=130.82内墙毛体积：5×4.5×0.19+9×4.5×0.19=11.97门洞口面积计算:37×2×2.5=185㎡窗洞口面积计算18×3×2.4=129.6㎡2.2.3各层重力荷载代表值（KN）门重（选用木门）0.2KN/㎡窗重（选用钢框玻璃窗）0.5KN/㎡重G=（130.82+11.97）×8-185×0.5-129.6×0.2=1024KN②.屋面板重楼板总宽为:24m楼板总长为：52.5m重G=6.440KN/m2×24×52.5=8114.4KN主、次梁重和柱重主梁:8×24×1.034=198.5KN次梁:7×52.5×0.654=240.34KN柱:0.5×32×4.5×2.2834=164.4KN重G3=1024+8114.4+198.5+240.34+164.4=9741.64KN重力荷载代表值简图如下：2）.计算结构自振周期采用顶点位移法计算①.计算框架的抗剪刚度Cf采用非组合楼盖，楼板对梁截面无加强作用，不考虑板的影响。钢的弹性模量为206×103N/mm298 文天学院2012届本科生毕业设计（论文）主梁的线刚度类别材料截面跨度（m）截面惯性矩（×10-4m4）线刚度框架梁Q235BHN600×200×11×178.07.371.89柱的线刚度层号材料截面层高截面惯性矩I（×10-4m4）线刚度2～3Q235B400×400×18×284.509.34.391Q235B400×400×18×286.489.32.96求各柱的抗侧刚度D值：首先求梁柱的线刚度比，D值修正系数一般层98 文天学院2012届本科生毕业设计（论文）底层各柱刚度计算边柱底层0.640.430.3652～3层0.430.1770.460中柱底层1.280.540.4572～3层0.860.300.780底层柱：2、3层柱：框架自振周期计算：98 文天学院2012届本科生毕业设计（论文）基本周期的计算层位11056213152030720.90.2330.2332355.3548.8210417.319840020158.90.1020.3353489.81169.139741.641984009741.640.0490.3843740.81436.5取3）.采用底部剪力法求地震作用由设计资料知：场地设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0.10g，设计地震分组为第二组，场地类别为Ⅱ类场地。依据以上条件查表：多遇地震时水平地震影响系数最大值为,特征周期值Tg=0.4s,钢结构阻尼比为：所以98 文天学院2012届本科生毕业设计（论文）其中：为曲线下降段衰减指数，为直线下降段的下降斜率调整系数，为阻尼调整系数，因为Tg255.86mm2。(4)挠度验算(荷载的标准组合)根据变形相等的原则，将混凝土材料转化为等效的钢材。荷载标准组合下换算成钢截面后的组合截面特征值：组合板截面中和轴到板顶的距离组合截面惯性矩荷载准永久组合下换算成钢截面后的组合截面特征值：组合截面中和轴到板顶的距离98 文天学院2012届本科生毕业设计（论文）截面惯性矩荷载标准组合下挠度荷载准永久组合下的挠度容许挠度(5)自振频率验算仅考虑恒载作用时组合板的挠度自振频率满足要求。2.6.2屋面板设计组合楼板板跨为4.0m,为三跨连续板。组合楼板在钢梁上的支承长度为75mm。选用Q235钢的YX-75-230-690(Ⅱ)开口型槽口压型钢板，其构件特性为：板厚t=0.8,一个波距宽度内截面面积As=282.4,截面惯性矩形心到压型钢板板底的距离压型钢板自重0.18kN/,强度设计值205N/。压型钢板顶面上混凝土厚98 文天学院2012届本科生毕业设计（论文），采用C20混凝土，。钢筋采用I级钢HPB235,。组合板总高为130mm。施工阶段活载1.5N/,使用阶段活载2.0N/。压型钢板上翼缘必须焊横向短钢筋来保证压型钢板与混凝土共同作用。圆柱头焊钉穿过压型钢板焊于钢梁上，对混凝土板和梁之间的叠合面抗剪起重要作用。在组合板中，圆柱头焊钉只作为压型钢板与混凝土叠合面之间抗剪能力储备，按构造取。本结构板跨为4.0m,选用M16焊钉。2.6.2.1荷载和内力计算(1)施工阶段恒载包括：钢筋和混凝土自重、压型钢板自重。活载包括：施工荷载。恒载：活载：施工阶段内力按弹性计算：三跨连续板（不需考虑荷载不利布置）。以1m宽板条为计算单元：跨中正弯矩支座负弯矩支座剪力(2)使用阶段恒载包括：混凝土板自重、楼面做法、吊顶自重、压型钢板自重。98 文天学院2012届本科生毕业设计（论文）恒载：活载：使用阶段内力按塑性计算：压型钢板顶面上混凝土厚。以1m宽板条为计算单元：跨中正弯矩：按简支单向板计算支座负弯矩：按固端板计算支座剪力取计算单元宽度为波距：b=250mm时的内力：正截面跨中弯矩：支座负弯矩：支座剪力：2.6.2.2压型钢板验算（施工阶段）抗弯验算，满足要求。挠度验算98 文天学院2012届本科生毕业设计（论文）满足要求。2.6.2.3组合板验算（使用阶段）(1)正截面抗弯验算组合板的有效高度:正截面抗弯验算由于因此组合板的塑性中和轴在混凝土中：取满足要求。(2)斜截面抗剪验算，满足要求。(3)支座负弯矩配筋计算选用8/10@125，As=515>420。98 文天学院2012届本科生毕业设计（论文）(4)挠度验算(荷载的标准组合)根据变形相等的原则，将混凝土材料转化为等效的钢材。荷载标准组合下换算成钢截面后的组合截面特征值：组合板截面中和轴到板顶的距离组合截面惯性矩荷载准永久组合下换算成钢截面后的组合截面特征值：组合截面中和轴到板顶的距离截面惯性矩荷载标准组合下挠度荷载准永久组合下的挠度98 文天学院2012届本科生毕业设计（论文）容许挠度(5)自振频率验算仅考虑恒载作用时组合板的挠度自振频率满足要求。2.7框架连接设计框架连接设计包括主梁与柱、次梁与主梁的连接及柱脚设计。连接设计必须满足强度和刚度的要求，同时还需与计算简图一致。另外，还要尽量简化构造，方便施工。本设计中，主梁与柱为刚接方案，次梁与主梁为铰接连接，次梁通过主梁腹板加劲肋与主梁相连，为方便压型钢板铺设，次梁和主梁上表面齐平放置。框架的柱脚为双向刚接，本工程只有3层，又处于7度抗震设防区，侧向刚度要求不高，采用外露式平板柱脚。2.7.1主梁与柱的连接设计主梁与柱采用刚接方案，由于抗震设防烈度为7度，栓焊连接方式完全能满足要求，且加工、安装方便，因此采用这种方式。采用《高层民用钢结构技术规程》（JGJ99）推荐的“精确设计法”，即腹板要承担全部剪力和按惯性矩比例分配的弯矩。由于翼缘采用对接焊缝连接为等强设计，翼缘焊缝不必计算。在计算腹板承担的弯矩时惯性矩为扣除焊缝通过孔后的截面（梁上、下翼缘焊缝通过孔的尺寸取相同）。98 文天学院2012届本科生毕业设计（论文）2.7.1.1主梁与柱栓焊连接设计主梁与柱、柱的连接节点采用同一节点设计，因为主梁左右截面的控制内力相差不大，且右截面控制内力较大，选取梁右截面的控制内力。控制内力(1)计算指标高强螺栓采用8.8级M20，连接为摩擦型，孔径d0=22mm,摩擦面做喷砂处理，摩擦面抗滑移系数螺栓预拉应力为；翼缘钢材：腹板钢材：焊缝：焊条为E43系列，手工焊，图2.7.1梁柱刚接计算图示对接焊缝：角焊缝：(2)螺栓布置及计算1)按螺栓布置要求:98 文天学院2012届本科生毕业设计（论文）2)判断是否需要双排螺栓翼缘的塑性截面模量：梁全截面塑性截面模量：，梁腹板与柱的连接采用双排。3)一个高强螺栓的抗剪承载力设计值根据剪力确定螺栓数目，据设计经验，设每排螺栓4个，应设2排，共8个。螺栓栓距a=70mm，线距a1=110mm。节点示意图如图2.7.1(3)节点弹性设计计算梁腹板净惯性矩（扣除焊缝通过孔高上下各35mm）为：梁翼缘惯性矩为：式中为焊缝通过孔惯性矩。则腹板分担的弯矩：单个螺栓承受的剪力为：98 文天学院2012届本科生毕业设计（论文）螺栓承受的扭矩为：在T作用下受力最大螺栓承受的剪力：则不满足要求。(4)连接板厚度的确定及强度验算（采用单侧连接板）1)连接板厚度的确定：连接板净截面与梁腹板净截面相等计算t：式中h1、h2分别为腹板、连接板的高度；为单排螺栓数。根据螺栓间距最大要求确定连接板厚度t:根据支承板的宽度bs,求连接板的厚度t:综合以上数值，并考虑腹板弯矩去连接板的厚度t=14mm,则。2)验算连接板的强度：验算连接板的抗剪强度：螺栓连接处的连接板净截面面积：98 文天学院2012届本科生毕业设计（论文），满足要求。验算连接板在作用下的抗弯强度：螺栓连接处的连接板净截面模量（近似）：，满足要求。连接板在、作用下的折算应力：满足要求。(5)连接板与柱翼缘相连的双面角焊缝强度验算：1）焊脚尺寸的确定按构造要求，求，焊脚尺寸hf取。2）焊缝强度验算（按弯剪计算）满足要求。(6)节点域验算：98 文天学院2012届本科生毕业设计（论文）1）节点域的柱腹板厚度验算：满足要求。2）节点域的抗剪强度验算：满足要求,式中为节点域腹板体积()。2.7.1.2主梁与柱栓焊连接设计主梁左右截面最大控制内力相差不大，此梁的最大控制内力图2.7.2梁柱刚接计算图示相比较可得，梁的内力较的内力大(N不起控制作用)，且起控制作用的M、V相差很小（轴力N不予考虑）分析如下：综上，且考虑方便施工，主梁与柱的节点连接设计采用与98 文天学院2012届本科生毕业设计（论文）主梁与柱连接设计相同的方案。此节点示意图如图2.7.2：2.7.1.3主梁B1C1与柱栓焊连接设计主梁B1C1与柱B0B1、柱C0C1的连接节点采用同一节点设计，因为主梁B1C1左右截面的控制内力相差不大，选取左截面的控制内力。控制内力(1)计算指标高强螺栓采用8.8级M20，连接为摩擦型，孔径d0=22mm,摩擦面做喷砂处理，摩擦面抗滑移系数螺栓预拉应力为；翼缘钢材腹板钢材焊缝：焊条为E43系列，手工焊，对接焊缝角焊缝(2)螺栓布置及计算1)按螺栓布置要求:2)判断是否需要双排螺栓翼缘的塑性截面模量：梁全截面塑性截面模量：98 文天学院2012届本科生毕业设计（论文），梁腹板与柱的连接采用双排。3)一个高强螺栓的抗剪承载力设计值根据剪力确定螺栓数目，据设计经验，设螺栓4个，单排。螺栓间距a=110mm<8d0=176mm,满足。节点示意图如图2.7.3梁柱刚接计算图示(3)节点弹性设计计算梁腹板净惯性矩（扣除焊缝通过孔高上下各35mm）为：梁翼缘惯性矩为：式中为焊缝通过孔惯性矩。则腹板分担的弯矩：单个螺栓承受的剪力为：螺栓承受的扭矩为：在T作用下受力最大螺栓承受的剪力：98 文天学院2012届本科生毕业设计（论文）满足要求。(4)连接板厚度的确定及强度验算（采用单侧连接板）1)连接板厚度的确定：连接板净截面与梁腹板净截面相等计算t：式中h1、h2分别为腹板、连接板的高度；nw为单排螺栓数。根据螺栓间距最大要求确定连接板厚度t:根据支承板的宽度bs,求连接板的厚度t:综合以上数值，并考虑腹板弯矩去连接板的厚度t=14mm,则。2)验算连接板的强度：验算连接板的抗剪强度：螺栓连接处的连接板净截面面积：，满足要求。验算连接板在作用下的抗弯强度：螺栓连接处的连接板净截面模量（近似）：，满足要求。连接板在、作用下的折算应力：满足要求。98 文天学院2012届本科生毕业设计（论文）(5)连接板与柱翼缘相连的双面角焊缝强度验算：1)焊脚尺寸的确定按构造要求，求hf:焊脚尺寸hf取。2)焊缝强度验算（按弯剪计算）满足要求。(6)节点域验算：1）节点域的柱腹板厚度验算：满足要求。2）节点域的抗剪强度验算：满足要求,式中为节点域腹板体积()。其他节点内力均小于上述计算节点内力，计算设计方法同上，可采用上述相同节点构造设计方法。2.7.2次梁与主梁的连接设计98 文天学院2012届本科生毕业设计（论文）次梁与主梁的连接采用铰接，在计算连接螺栓或焊缝时，偏于安全的，除了考虑作用在次梁端部的剪力外，尚应考虑由于偏心产生的附加扭矩，但是在铰接设计中，剪力起绝对的控制作用。本工程的次梁选取的截面相同，按承受的荷载不同可分为3种，分别记为CL1、CL2、CL3。现将3种梁承受的剪力分析如下：由上数据可知V=198.2KN来设计次梁与主梁的连接。1)计算指标设高强螺栓采用8.8级M16,承压型连接，孔径d0=17mm,焊缝：角焊缝，采用E43型焊条，手工焊，；(2)设计假定次梁为简支连接，故可不考虑地震作用，次梁支点在主梁的中心线上，连接螺栓和连接板除承受次梁剪力外，尚应考虑由于连接偏心所产生的偏心扭矩T=Ve的作用。(3)螺栓布置、主梁加劲肋板厚度的确定及计算1)螺栓布置要求：按螺栓布置构造要求，安装缝隙f≥15mm,切角b=25mm；螺栓至连接板端部螺栓间距且设螺栓4个，单排。a=100mm≥51mm,且≤136mm,满足要求。98 文天学院2012届本科生毕业设计（论文）（其中h1为次梁腹板的高度，h2为次梁腹板外伸部分高度），2)加劲肋板厚度的确定：按构造要求：满足要求。3）一个螺栓的抗剪承载力设计值：故。根据剪力确定螺栓数目，据设计经验，设螺栓4个,单排。螺栓间距3d0=51mm986.7mm2,满足计算和构造要求。2）短边方向配筋计算：短边方向台阶的宽高比为0.57小于2.5，且为轴心受压，承受均布的地基净反力。则可用下列公式：按构造配筋，选用410（10@200），As=452mm2>251.34mm2,满足要求。2.8.2B柱基础设计基础顶部尺寸为1000×800mm,总高h=1100mm;垫层混凝土采用C15,厚度取80mm;基础混凝土等级采用C20,钢筋采用Ⅱ级筋HRB335，保护层厚度，基础有效高度h0=1060mm,基础埋深d=1.5m,基础底面处的地基承载力特征值fak=250kpa。(1)荷载计算98 文天学院2012届本科生毕业设计（论文）1)由柱传至基础顶面的荷载（按标准组合取）Mk,max=366.49kN·m,Nk=-1377.02kN,Vk=1.61kN;2)由基础梁传至基础顶面的荷载=5.95×7.5=44.62kN相对于基础底面中心的偏心矩，相应的偏心弯矩标准值为：3)作用于基底的弯矩和相应基顶的轴向力标准值分别为(2)基底尺寸的确定1)求修正后的地基承载力fa:基底位于全风化角砾岩上，查表可得，2)初步确定基底尺寸，取，由，解得b=1.8m,l=2.7m，A=4.86m。(3)验算荷载偏心矩满足要求。(4)验算基底边缘最大压力98 文天学院2012届本科生毕业设计（论文）满足要求。查《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002,表3.0.2得本建筑为可不作地基变形计算的丙级建筑物，最后确定基底尺寸为。(5)确定基础高度（荷载效应基本组合）根据构造要求，初步确定基础的剖面尺寸如图，由于两变阶处的破坏锥体均落在柱脚底板边的破坏锥体之内，但因为柱脚底板边的破坏锥体的底面在和b方向均落在基础地面以外，所以只需进行两个变阶处的抗冲切力验算。验算混凝土的抗冲切强度和确定配筋时应用荷载效应的基本组合。1)计算按荷载效应的基本组合确定的基底弯矩和相应基顶的轴向力设计值为：2)求最大地基净反力：故3)基础变阶处抗冲切验算：a.第一变阶处抗冲切验算：荷载作用下的冲切力计算抗冲切力计算查表，有线性内插法得满足要求。b.第二变阶处抗冲切验算：荷载作用下的冲切力计算98 文天学院2012届本科生毕业设计（论文）抗冲切力计算查表，有线性内插法得满足要求。(6)基底配筋计算（荷载效应基本组合）1)长边方向配筋计算：长边方向台阶的宽高比为1小于2.5，且偏心矩e=0.1m小于l/6=0.43m。则可用下列公式：相应于柱脚底板边及变阶处的净反力：ps,Ⅱps,Ⅲ则98 文天学院2012届本科生毕业设计（论文）选用914（10@200）,As=1387mm2>1365mm2,满足计算和构造要求。2）短边方向配筋计算：短边方向台阶的宽高比为0.57小于2.5，且为轴心受压，承受均布的地基净反力。则可用下列公式：则按构造配筋，选用412（10@200），As=452mm2>447mm2,满足要求。2.9楼梯设计本工程层高均为4.5m,采用两跑楼梯，每跑15步，踏步宽300mm,高150mm,休息平台宽1900mm,梯板宽1900mm。梯段板水平方向跨度为4.2m,所以采用板式楼梯。采用C20混凝土（fc=9.6N/mm2），梁中纵向受力钢筋选用HRB335，其余钢筋选用HPB235，活载标准值为qk=2kN/m2。98 文天学院2012届本科生毕业设计（论文）图2.9.1楼梯结构平面2.9.1梯段板的计算（1）确定板厚梯段板的厚度为，取h=150mm。（2）荷载计算（取1m宽的板作为计算单元）楼梯斜板的倾斜为恒荷载踏步重斜板重板底抹灰水磨石面层恒载标准值活载标准值荷载设计值（3）内力计算计算跨度跨中弯矩（4）配筋计算98 文天学院2012届本科生毕业设计（论文）受力钢筋选用10@100（As=785mm2），分布钢筋选用8@300。2.9.2平台板的计算（1）荷载计算（取1m宽板带计算）恒荷载：平台板自重（假定板厚70mm）板底抹灰水磨石面层恒载标准值活载标准值荷载设计值（2）内力计算计算跨度跨中弯矩（3）配筋计算98 文天学院2012届本科生毕业设计（论文）钢筋选用。2.9.3平台梁的计算设平台梁截面尺寸200mm×350mm。（1）荷载计算梯段板传来平台板传来梁自重梁侧粉刷恒载标准值活载标准值荷载设计值（2）内力计算取两者中较小者，（3）配筋计算1）纵向钢筋计算98 文天学院2012届本科生毕业设计（论文）截面按倒L形计算，。钢筋选用2）箍筋计算，需计算配箍，配置10@200的箍筋，则斜截面受剪承载力为，满足要求。98 文天学院2012届本科生毕业设计（论文）参考文献[1]中华人民共和国建设部.设计资料集(I、1I、III).北京：中国建筑工业出版社,2001[2]中华人民共和国建设部.建筑设计手册(1、2、3).北京：中国建筑工业出版社,2001[3]中华人民共和国国家标准.高层民用建筑钢结构技术规程（JGJ99-98）[4]中华人民共和国建设部.GB/T50001-2001.房屋建筑制图统一标准.北京：中国建筑工业出版社，2001[5]中华人民共和国建设部.GB50017-2003.钢结构设计规范.北京：中国计划出版社，2003[6]中华人民共和国建设部.GB50009-2001.建筑结构荷载规范.北京：中国建筑工业出版社,2001[7]中华人民共和国建设部.GB50007-2002.建筑地基基础设计规范.北京：中国建筑工业出版社,2002[8]中华人民共和国建设部.GB50011-2001.建筑抗震设计规范.北京：中国建筑工业出版社,2001[9]郭兵、纪伟东等编著《多层民用钢结构房屋设计》北京：中国建筑工业出版社，2003[10]陈绍番.房屋建筑钢结构设计.北京：中国建筑工业出版社，2004[11]严正亭.钢与混凝土组合结构计算构造手册.北京：中国建筑工业出版社，1997[12]夏建中编，土力学，电力出版社[13]金喜平、邓庆杨编等.基础工程.机械工业出版社[14]郑俊杰等编，地基处理技术.华中科技大学出版社[15]郭继武等.建筑抗震设计.北京：中国建筑工业出版社，[16]东南、同济、清华、天大合编，混凝土结构设计原理.北京：高等教育出版社，[17]《钢结构设计手册》编辑委员会.钢结构设计手册（下册）.北京：中国建筑工业出版社，2004[18]李国强.多高层建筑钢结构设计.北京：中国建筑工业出版社，98'