[学士]某钢框架毕业设计计算书_secret

'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(Ⅱ)。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结构布置图要求板布置成单向板,对于其它所有构件布置祥见图纸。2.1.3初选确定杆件截面尺寸钢材宜采用碳素结构钢Q235及低合金钢Q345,按照冲击韧性要求并且考虑到焊接,选择Q235C。梁柱截面形式选H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8400mm,次梁的跨度为6600mm,主梁高h≥8400/15=560mm,初步取主梁高为600mm。次梁高h≥6600/24=275mm,初步取次梁高为300mm。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6KN/m2,假设楼板厚为120mm。次梁间距为2.8m。楼面活载为6KN/m2>4KN/m2,所以分项系数取1.3。按次梁为简支梁计算次梁所受荷载标准值为:活载qQ=6×2.8=16.8KN/m恒载qg=25×0.12×2.8=8.4KN/m次梁所受荷载设计值为:q=1.2qg+1.3qQ=1.2×8.4+1.3×16.8KN/m=31.92KN/m次梁所受最大弯矩M==×31.92×6.62=173.8KN·m次梁所受剪力V==×31.92×6.6=105.34KN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:HN400×150×8×13截面特征为:AS=71.12cm2Ix=18800cm4ix=16.3cmWx=942cm3Iy=734cm4iy=3.21cmWx=97.2cm3(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6600mm。主梁间距为8400mm。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=6×2.8=16.8KN/m恒载qg=25×0.12×2.8=8.4KN/m次梁所受荷载设计值为:q=1.2qg+1.3qQ=1.2×8.4+1.3×16.8KN/m=31.92KN/m主梁所受集中力为：p=ql1==31.92×6.6=210.672KN主梁所受最大弯矩M==×210.672×8.4=589.8816KN·m次梁所受剪力V=p=210.672KN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:HN600×200×11×17截面特征为:AS=135.2cm2Ix=78200cm4ix=24.1cmWx=2610cm3Iy=2280cm4iy=4.11cmWx=228cm3（3）计算确定柱的型号估算柱所受的轴向荷载为：G=6.6×8.4×（1.2×3+1.3×6）=632.016KN底层柱所受轴向荷载设计值为：3G=3×632.016KN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=1.35×4.8=6.48m有等强度原理，ix=iy=lox/λ=loy/λ=6480/50=129.6mm柱截面高h=ix/α1=129.6/0.43=301.4mm柱截面宽度b=iy/α2=129.6/0.24=540mm由于柱是压弯构件，因此要用宽翼缘的H型钢 综合以上条件初步选择柱截面型号为：HW400×400×18×28实际尺寸为HW414×405×18×28截面特征值为：AS=296.2cm2Ix=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：满足对于梁柱截面确定时还应注意板件的宽厚比尚应符合《抗震规范》8.3.2条的要求，因所选梁柱型号都是热扎H型钢，是批量生产的型号，所以此条件肯定满足。（4）支撑型号确定对于支撑杆件，不超过12层的钢结构，宜采用交叉型中心支撑选择H型钢，其长细比和板件宽厚比应符合《抗震规范》8.4.2条的要求，截面面积按下式估定：式中：K-拟定中心支撑承担结构底部总地震剪力系数，可取0.5～1.0；－水平地震影响系数最大值；－初估结构等效总重力荷载；－底层中心支撑杆件的总数；－钢材抗拉（压）强度设计值；（5）结构其它构件的确定 需从建筑节能、防火、抗震等因素出发确定墙体材料、厚度及构造方式从防火方面考虑：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荷载清理（1）.竖向荷载清理①.屋面荷载清理恒载：压型钢板（查表换算后）0.18KN/m2非组合楼盖（压型钢板上混凝土层厚80，折算厚度115）25×0.115=2.875KN/m21：8煤屑混凝土找坡（最薄处厚20，折合平均厚105.19）14×0.1052=1.47KN/m220厚1：3水泥砂浆找平层20×0.02=0.4KN/m2高分子卷材一层（三毡四油）0.4KN/m230厚细石混凝土面层（每两米设一分仓缝）24×0.03=0.72KN/m2总计6.045KN/m2活载：2.0KN/m2②.楼梯间、电梯间屋面恒载：压型钢板（查表换算后）0.18KN/m2非组合楼盖（压型钢板上混凝土层厚80，折算厚度115）25×0.115=2.875KN/m21：8煤屑混凝土找坡（最薄处厚20，双坡排水，折合平均厚62mm）14×0.062=0.868KN/m220厚1：3水泥砂浆找平层20×0.02=0.4KN/m2高分子卷材一层（三毡四油）0.4KN/m230厚细石混凝土面层（每两米设一分仓缝）24×0.03=0.72KN/m2总计5.443KN/m2活载：楼梯间0.5KN/m2电梯间7.0KN/m2③.楼地面荷载清理1.）：生产车间荷载清理恒载： 压型钢板0.18KN/m2非组合楼板（折合厚115）25×0.115=2.875KN/m220厚1：2水泥砂浆面层20×0.02=0.4KN/m2总计3.455KN/m2活载：6.0KN/m22.）：其它房间：i：更衣室和办公室：恒载：压型钢板0.18KN/m2非组合楼板（折合厚115）25×0.115=2.875KN/m220厚1：2水泥砂浆面层20×0.02=0.4KN/m2总计3.455KN/m2活载：2.0KN/m2ii：卫生间恒载：压型钢板（查表换算后）0.18KN/m2非组合楼盖（压型钢板上混凝土层厚40，折算厚度75）25×0.075=1.875KN/m21：3水泥砂浆找坡层（最薄处厚10，折合平均厚25）20×0.025=0.5KN/m2高分子卷材一层（三毡四油）0.4KN/m220厚1：3水泥砂浆保护层20×0.02=0.4KN/m2瓷面砖150×150×819.8×0.008=0.1584KN/m2总计3.5134KN/m2180厚蹲台处垫层重（煤屑混凝土）0.18×14=2.52KN/m2活载：2.0KN/m23）.楼梯间荷载清理承受踢步荷载的钢板梁重：（5.367+1.5+0.6）×0.3×0.015=0.034m3每块重：0.034×76.936=2.56KN踏步钢板重：踏步用5mm厚的钢板弯折成，踏步钢板体积：（0.15×16+0.3×15）×1.6×0.005=0.05175m3重量为：0.05175×76.936=3.98KN在钢板踏步上浇注50厚混凝土，用于防火。此重量为：（0.15×16+0.3×15）×1.6×0.05=0.5175m225×0.5175=12.94KN楼梯平台荷载： 钢板：1.5×3.3×0.005×76.936=1.9KN2.16×3.3×0.005×76.936=2.74KN细石混凝土：1.5×3.3×0.05×25=6.19KN2.16×3.3×0.05×25=8.19KN楼梯间恒载：2.59×4+（3.98+12.94）×2+1.9+2.74+6.19+8.19=63.94KN活载：3.5KN/m2④.墙体荷载：500×9.8=4.9KN/m3⑤.查表知：主梁自重：1.0388KN/m次梁自重：0.54684KN/m柱自重：2.283KN/m2.2.2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2.3m。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0.3m，标准层高为4.8m，因此，底层柱计算高度取1.5+0.3+4.8=6.6m其它各层柱的计算高度取层高4.8m1．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⑦轴框架最为快捷并且误差和计算机会最小。i：作恒载图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 主梁自重：1.04×1.4=1.456次梁传到主梁上的集中力：外墙重：P1=58.37求主梁自重：1.04×2.8=2.912次梁传到主梁上的集中力：=70.39求主梁自重：1.04×1.4=1.456次梁传到主梁上的集中力：外墙重：P2=56.93求==70.39求主梁自重：1.04×1.4=1.456次梁传到主梁上的集中力：（6.045×1.4+0.55）×6.6=59.49外墙重：=88.13求主梁自重：1.04×2.8=2.912次梁传到主梁上的集中力：（2.8×6.045+0.55）×6.6=115.34=118.25恒载作用下的简图如下图： 恒载图（KN）ii：作活载图方法同恒载计算，主梁只有次梁传递的活载集中力。= =======活载简图如下:活载图（KN）2.框架水平地震作用简图1).计算各层重力荷载代表值,屋面层活荷载组合值系数取0,楼面层活荷载组合值系数可取0.5,墙、柱重按楼层中分。i：底层①.墙和门窗重计算:外墙高为h=3.3+2.4=5.7m外墙长=59400+405+150+150=60105mm外墙宽=33600+414=34014mm外墙毛面积:(60105+34014)×2×5700×106=1072.96㎡门窗洞口面积计算:相对于楼板分为上半层和下半层下半层:M-10.85×2.4×2=4.08㎡C-11.65×4.2×11=76.23㎡C-21.65×2.7×12=53.46㎡ M-80.9×4.2×4=15.12㎡上半层:C-1(2.4-0.9)×4.2×16=100.8㎡C-2(2.4-0.9)×2.7×10=40.5㎡C-3(2.4-1.5)×1.5×2=2.7㎡C-4(2.4-0.9)×1.2×2=3.6㎡外墙净面积S=1072.96-133.77-15.12-100.8-40.5-2.7-3.6=776.47㎡外墙重:W=Vγ=776.47×0.15×4.9=570.71KN门重:4.08×0.1+15.12×0.4=6.46KN窗重:(76.23+53.46+100.8+40.5+2.7+3.6)×0.4=110.92KN内墙:下半层:(3.3-0.175-0.6)×[(8.4×3+6.6×2)×2+(8.4×5-0.414×5)+6.6×3]=2.525×136.53=344.7㎡上半层:2.4×[8.4-0.414+2.1+8.4+4.5+6.6+8.4-0.414+6.6×3+(8.4-0.414)×2+3.3×2+8.4-0.414+8.4-0.414+6.6]=246.04㎡门窗:下半层:M-6(3.3-4.8+2.4)×1.8×2=3.24㎡M-3(3.3-4.8+2.4)×1.5×2=2.7㎡6(3.3-4.8+2.1)×2.4×2=2.88㎡上半层:M-42.4×0.9×6=12.96㎡M-32.5×1.5=3.75㎡M-61.8×2.4×2=8.64㎡62.88㎡内墙净面积:S=344.74+246.04-3.24-2.7-2.88-12.96-3.75-8.64-2.88=554.45㎡重为:W=Vγ=554.45×0.15×4.9=407.52KN门重:(3.24+2.7+2.88+12.96+3.75+8.64+2.88)×0.1=3.63KN②.楼板重:⑴.车间楼板、更衣间、辅助用房楼板楼板总宽为33600+414=34014mm总长为59400+405=59805mm重G=(34.014×59.805-6.6×8.4-2.7×6.6-8.4×3.3×2)×3.455=6583.53KN⑵.卫生间楼板重:6.6×8.4×3.514+4.5×1.2×2.52=208.39KN⑶.楼梯间重:2×63.94=127.88KN⑷.主、次梁重和柱重 主梁:(8.4-0.414)×40×1.038=331.83KN次梁:(13×6+13+12×2)×0.54684=415.05KN柱:(3.3+2.4)×50×2.2834=650.77KN③.活载参与组合值活载组合值系数为0.5⑴.车间:(34.074×59.865-8.4×6.4×4-2.7×6.6)×6×0.5=5400.78KN⑵.更衣室和办公室:8.4×6.6×2×2×0.5=110.88KN⑶.卫生间:8.4×6.6×2×0.5=55.44KN⑷.楼梯间:8.4×6.6×3.5×0.5=97.02KN此层重力荷载代表值:G1=570.71+6.46+110.92+407.52+3.63+6583.53+208.39+127.88+331.83+415.05+650.77+5400.78+110.88+55.44+97.02=15080.81KNii：第二层①.墙和门窗重计算:外墙高为h=4.8m外墙长=59400+405+150+150=60105mm外墙宽=33600+414=34014mm外墙毛面积:(60105+34014)×2×4.8×106=903.54㎡门窗洞口面积计算:相对于楼板分为上半层和下半层下半层:C-1[2.4-(4.8-0.9-2.4)]×4.2×16=60.48㎡C-2(2.4-4.8+0.9+2.4)×2.7×10=24.3㎡C-3(2.4-4.8+1.5+1.5)×1.5×2=1.8㎡C-4(2.4-4.8+1.5+1.5)×1.2×2=0.72㎡上半层:C-1(2.4-0.9)×4.2×16=100.8㎡C-2(2.4-0.9)×2.7×10=40.5㎡C-3(2.4-1.5)×1.5×2=2.7㎡C-4(2.4-0.9)×1.2×2=3.6㎡外墙净面积S=903.54-60.8-24.3-1.8-0.72-100.8-40.5-2.7-3.6=668.64㎡外墙重:W=Vγ=668.64×0.15×4.9=491.45KN窗重:(60.48+24.3+1.8+0.72+100.8+40.5+2.7+3.6)×0.4=93.96KN内墙:下半层: (2.4-0.175-0.6)×(8.4×2+6.6×4-0.414×2+8.4×2+6.6×2+8.4×2-0.414×2+4.2+6.6+8.4-0.414+6.6+8.4)=2.525×122.13=198.46㎡上半层:2.4×122.13=293.112㎡门窗:下半层:M-30.1×1.5=0.15㎡M-40M-6060上半层:M-42.4×0.9×6=12.96㎡M-32.4×1.5×1=3.6㎡M-61.8×2.4×2=8.64㎡62.4×2.1×2=5.04㎡内墙净面积:S=198.46+293.112-0.15-12.96-8.64-3.6-5.04=461.18㎡重为:W=Vγ=461.18×0.15×4.9=338.97KN门重:(0.15+12.96+8.64+3.6+5.04)×0.1=3.04KN②.楼板重:⑸.车间楼板、更衣间、辅助用房楼板楼板总宽为33600+414=34014mm总长为59400+405=59805mm重G=(34.014×59.805-6.6×8.4-2.7×6.6-8.4×3.3×2)×3.455=6583.53KN⑹.卫生间楼板重:6.6×8.4×3.514+4.5×1.2×2.52=208.39KN⑺.楼梯间重:2×63.94=127.88KN⑻.主、次梁重和柱重主梁:(8.4-0.414)×40×1.038=331.83KN次梁:(13×6+13+12×2)×0.54684=415.05KN柱:4.8×50×2.2834=548.05KN③.活载参与组合值活载组合值系数为0.5⑼.车间:(34.074×59.865-8.4×6.4×4-2.7×6.6)×6×0.5=5400.78KN⑽.更衣室和办公室:8.4×6.6×2×2×0.5=110.88KN ⑾.卫生间:8.4×6.6×2×0.5=55.44KN⑿.楼梯间:8.4×6.6×3.5×0.5=97.02KN此层重力荷载代表值:G2=491.45+93.06+338.97+3.04+6583.53+208.39+127.88+331.83+415.05+548.02+5400.78+110.88+55.44+97.02=14806.24KNiii：第三层①.墙和门窗重计算:外墙高为h=2.4+1.5=3.9m外墙长=59400+405+150+150=60105mm外墙宽=33600+414=34014mm外墙毛面积:(60105+34014)×2×3.9×106=734.13㎡门窗洞口面积计算:相对于楼板分为上半层和下半层下半层:C-1[2.4-(4.8-0.9-2.4)]×4.2×16=60.48㎡C-2(2.4-4.8+0.9+2.4)×2.7×10=24.3㎡C-3(2.4-4.8+1.5+1.5)×1.5×2=1.8㎡外墙净面积S=734.13-60.8-24.3-1.8=647.55㎡外墙重:W=Vγ=647.55×0.15×4.9=475.95KN窗重:(60.48+24.3+1.8)×0.4=34.63KN上部楼梯间、电梯间墙也全归并到顶层计算[6.6×2+(8.4-0.414)×2]×3.6+6.6×(3.6-1.5)+8.4×(3.6-1.5)×2+6.6×2×3.6+8.4×2×3.6=262.16㎡门M-61.8×2.4×2=8.64㎡62.4×2.1×2=10.08㎡门重:(8.64+10.08)×0.1=1.87KN墙重:(262.16-8.64-10.08)×0.15×4.9=178.93KN内墙:下半层:同第二层(2.4-0.175-0.6)×(8.4×2+6.6×4-0.414×2+8.4×2+6.6×2+8.4×2-0.414×2+4.2+6.6+8.4-0.414+6.6+8.4)=2.525×122.13=198.46㎡门窗:下半层:M-30.1×1.5=0.15㎡ M-40M-6060内墙净面积:S=198.46-0.15=198.31㎡重为:W=Vγ=198.31×0.15×4.9=145.76KN②.楼板重:⒀.车间楼板、更衣间、辅助用房楼板楼板总宽为33600+414=34014mm总长为59400+405=59805mm重G=(34.014×59.805-2.7×6.6-8.4×3.3×2)×6.045=11887.98KN⒁.楼梯间和电梯间屋面板重:6.6×8.4×2×5.443=603.52KN⒂.楼梯间重:2×63.94=127.88KN⒃.主、次梁重和柱重主梁:(8.4-0.414)×46×1.038=381.61KN次梁:(13×6+13+12×2+8)×0.54684=4443.92KN柱:4.8×50×2.2834+3.6×12×2.834=548.05KN③.活载参与组合值活载组合值系数为0此层重力荷载代表值:G3=475.95+178.93+1.87+145.76+11887.98+603.52+381.61+443.92+372.65+127.88=14492.19KN重力荷载代表值简图如下：各层重力荷载代表值（KN） 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/mm2梁的线刚度类别材料截面跨度（m）截面惯性矩（×10-4m4）线刚度Kb=（×104KN·m）框架梁Q235CHN600×200×11×178.47.821.92柱的线刚度层号材料截面层高截面惯性矩I（×10-4m4）线刚度Kc=（×104KN·m）2～3Q235CHW414×405×18×284.89.33.991Q235CHW414×405×18×286.69.32.9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 底层：各柱刚度计算：边柱（×104KN/m）底层0.660.440.3522～3层0.480.1940.403中柱（×104KN/m）底层1.320.550.4392～3层0.960.320.665 框架总刚度层号D（×104KN/m）ΣD（×104KN/m）Cf=ΣDh（×104KN）Z1（边柱）Z2（中柱）2～320×0.403=8.0630×0.665=19.9528.01134.448120×0.352=7.0430×0.439=13.1720.21133.386框架平均总抗剪刚度②.总支撑的等效刚度钢框架-支撑结构在水平力作用下的协同工作类似于框架-剪力墙结构，总支撑可当作一根弯曲杆件，其等效刚度按下式计算：其中：--折减系数，对中心支撑，可取0.8～0.9；--钢材弹性模量，取206×103N/mm2；--第j榀竖向支撑第I根柱的截面面积；--第i根柱至第j榀竖向支撑各柱截面形心轴的距离；n--每榀竖向支撑的柱子数；m--水平荷载作用方向竖向支撑的榀数；此结构的总支撑等效刚度为：结构的刚度特征值为：计算结构在重力荷载代表值的水平作用下的顶点位移由于各层重力荷载代表值数值相差很小，也为了以后查图表计算方便，把重力荷载代表值转换为沿高度均匀分布的均布荷载，对结构计算结果影响不大。钢框架-支撑结构协同工作原理同框架-剪力墙结构，在纯剪力墙的情况下结构的顶点位移为：根据值和ξ=1查图表求 当=1.0时，=0.73当=0.5时，=0.92当=0.98时，利用内插法：结构顶点位移为：=0.7376×=0.7376×0.06445=0.04754m结构基本周期：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8度，设计基本地震加速度为0.2g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：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1又0.1Nmax因此，可以不验算此条件。验算10－15号柱压弯强度为：满足！稳定性验算：1）.弯矩作用平面内稳定：柱的计算长度系数：K1=K2=3.84/2.9=1.32查《钢规》附录D-1知：柱的计算长度为：lo=0.746×4.8=3.58m按b类截面查表：稳定系数为： 满足！2）.弯矩作用平面外稳定性：查表：>0.6满足！框架支撑斜杆承载力首选支撑斜杆为HN450×200×9×14底层支撑受力最大，只需验算底层支撑。钢材的屈服强度为：弹性模量为：E=206×103斜杆长度为：截面两端按铰接，因此计算长度为：10.683m截面特征：As=97.41cm2ix=18.6cmIx=33700cm4长细比 查表：稳定系数按《抗规》8.2.6.条验算：不满足！改大截面换为：HN500×200×10×16截面特征：A=114.2cm2ix=20.5cmIx=47800cm4长细比查表：稳定系数不满足！提高钢材强度用Q345钢查表：按63.13稳定系数满足！二层以上的斜杆：为防以后焊接不牢固，可以仍然用Q235钢。受拉斜杆： 按轴心受拉构件满足！支撑柱As=296.2cm2Ix=93000cm4ix=17.7cmIy=31000cm4iy=10.2cm按轴心受力构件计算：1.强度验算：满足！2.整体稳定性验算：计算长度为：长细比为：按b类截面查表得：按长细比最大的38.92查表满足！因为是工厂热扎H型钢，所以局部稳定肯定满足。2.5.5.梁柱连接承载力验算采用H型钢时，梁上下翼缘采用全熔透坡口对接焊缝连接，腹板采用10.9级扭剪型高强度螺栓M20连接，腹板连接板与柱按角焊缝连接。用E43XX型号焊条的手工焊，二级焊缝。翼缘采用对接焊角焊缝最大弯矩组合值仍然为：Mmax=442.43KN·m1.弹性设计承载力验算①.梁端上下翼缘对接焊缝连接梁柱翼缘间的连接按等强度设计原则进行：当时，翼缘即可承担全部弯矩。否则，由腹板承担。因此，腹板承担的弯矩为： ②．腹板螺栓摩擦型连接预拉力P=155KN螺栓作喷砂处理摩擦系数用双板连接，剪切面有两个。单个螺栓抗剪承载力：剪力组合值同样为：Vmax=235KN所需螺栓个数为：取n=4螺栓布置图如右图所示：腹板同时受V、Mw作用：满足！①.腹板连接板角焊缝连接采用双板连接，有三条焊缝，同时受到V、Mw作用有：焊角尺寸采用6mm满足！连接板的尺寸如右图所示2．极限承载力验算验算公式为： 其中：—梁上下翼缘全熔透坡口焊缝的极限受弯承载力；—梁的全塑性受弯承载力；—梁腹板连接的极限受剪承载力；Q235钢的对接焊缝极限抗拉强度最小值：梁上下翼缘全熔透坡口焊缝的极限受弯承载力为:梁的全塑性受弯承载力为:Q235钢的屈服强度为:235N/mm2满足!梁腹板连接的极限受剪承载力为:—螺栓螺纹处的有效截面面积；—螺栓钢材的抗拉强度最小值,10.9螺栓取1040MPa；—螺栓连接板的极限承压强度,取=1.5=1.5×375=562.5N/mm2；因此,满足!满足!框架节点承载力验算在风和地震作用下,框架节点两侧梁端平衡弯矩将使节点域的柱腹板承受较大的水平剪力时让节点区域首先屈服,其次是梁端出现塑性铰,最后是柱屈服。为了防节点区域局部失稳先于受剪屈服和节点区域受剪承载力过低,需做如下验算:1.节点域的稳定性其中:—节点域腹板的厚度,当时,可不验算节点域的稳定性； —分别为梁、柱截面高度；—分别为梁、柱腹板高度；不需验算!1.节点域抗剪强度弹性情况下:6号节点内力组合值为:Mb左=442.43KN·mMb右=-429.94KN·m满足!10号节点内力组合值为:Mb=-403.96KN·m满足!塑性情况下的验算:满足!其中:—分别为节点域两侧梁的全塑性受弯承载力,=533101965N·mm；—节点域体积,H型钢柱=；节点域体积包括次梁方向的加劲肋体积。结构侧移验算多遇地震作用下,楼层最大弹性层间位移应符合下式:计算结果见下表:层号(×10-3m)1/30033.181/1509满足23.321/1446满足12.071/3188满足 框架梁的挠度验算选择⑽-⑾号梁内力组合值为:最大挠度为:满足!选择⑸—⑹号梁内力组合值为: 最大挠度为:满足!基础和楼梯设计计算2.6.1.基础采用柱下阶梯形独立基础。1.地基基础的设计等级为丙级,根据《基础规范》3.0.2条和所给的地质资料判断知基础不需进行变形验算。2.根据《抗震规范》4.2.1条判断知,三层钢框架厂房不需进行抗震承载力验算。3.基顶荷载标准值为:边柱中柱支撑柱4.各种基础设计如下:1).中柱下独立基础设计①.基础底面积的确定未修正的地基承载力特征值为:300KPa 基础底面积初步为:由于偏心受压,底面积扩大20%A=1.2×AO=1.2×4.91=5.89m2因为结构可能受双向地震作用,所以地基设计成正方形以防某方向较弱。基础底边长为:基础高为:～～600mm取600mm基础埋深为:0.3+0.5+1.5+0.1=2.4m基底以上土和混凝土重为:基底总弯矩为:基底偏心距为:基底平均压应力为:基底边最大压应力为:修正地基承载力特征值:持力层的土容重为:基底以上土层的平均容重为:根据地质条件查表得:修正系数修正值为:满足! ②.抗冲切验算采用C20混凝土，Ⅰ级钢筋（1）.框架柱与基础交接处的验算取a=40mm，则，基础有效高度为：ho=600-40=560mm冲切锥体上截面宽：bt=800mm下部宽：bb=bt+2ho=800+2×560=1920mm基础宽b=2400mm>bb基底偏心距基底边压力：=冲切验算：混凝土抗拉强度为：bt=800mmbb=1920mmbm=（bt+bb）/2=1360mm故：满足！ （2）.变阶处冲切验算基础有效高度为：ho=300-40=260mm冲切锥体上截面宽：bt=2000mm下部宽：bb=bt+2ho=2000+2×260=2520mm基础宽b=2400mm故，按=1313mm2配筋，选择12@200As=1357mm2①.基础与钢柱的连接配筋采用外包式刚性柱脚构造。纵向钢筋：柱脚弯矩设计值为：Mmax=1.2×1.94+1.3×146.7=193.04KN·m柱脚混凝土柱尺寸为：b=h=800mm保护层取C20混凝土选择4As=1257mm2纵筋伸到距基底150mm处，弯折长度为：100mm箍筋：同样选取Ⅰ级钢筋，柱脚处剪力设计值为：Vmax=1.2×0.88+1.3×33.34=44.4KNC20混凝土斜截面受剪要满足下式：因此，只需按构造配筋即可。考虑到柱脚是上层结构和下层结构关键连接点和传力构件，在加上地震作用下柱脚处的力相对较大，因此，采用复合箍筋并且要满足抗震规范的要求。选取@100的复合箍筋。按抗震规范验算体积配箍率：轴压比为：二级抗震设计，查表知，最小含箍特征值为： 最小体积配箍率柱脚的体积配箍率为：满足！柱脚用两个的锚栓与基础相连，其长度为：500mm。柱脚混凝土和柱之间用栓钉使结合更牢固，栓钉行距、列距都是100mm。柱脚的其它构造祥见基础施工图。2).边柱下独立基础设计①.基础底面积的确定未修正的地基承载力特征值为:300KPa基础底面积初步为:由于偏心受压,底面积扩大20%A=1.2×AO=1.2×3.5=4.2m2因为结构可能受双向地震作用,所以地基设计成正方形以防某方向较弱。基础底边长为:基础高为:～～500mm为统一便于施工取600mm基础埋深为:0.3+0.5+1.5+0.1=2.4m基底以上土和混凝土重为:基底总弯矩为:基底偏心距为:基底平均压力为:基底边最大压力为:修正地基承载力特征值:持力层的土容重为:基底以上土层的平均容重为:根据地质条件查表得:修正系数 修正值为:满足!②.抗冲切验算采用C20混凝土，Ⅰ级钢筋（1）.框架柱与基础交接处的验算取a=40mm，则，基础有效高度为：ho=600-40=560mm冲切锥体上截面宽：bt=800mm下部宽：bb=bt+2ho=800+2×560=1920mm基础宽b=2000mm>bb基底在轴力作用下的平均压应力：基底偏心距基底边应力：=冲切验算： 混凝土抗拉强度为：bt=800mmbb=1920mmbm=（bt+bb）/2=1360mm故：满足！（2）.变阶处冲切验算基础有效高度为：ho=300-40=260mm冲切锥体上截面宽：bt=1600mm下部宽：bb=bt+2ho=1600+2×260=2120mm基础宽b=2000mm故，按=708mm2配筋，选择7@300As=791mm2④.基础与钢柱的连接配筋采用外包式刚性柱脚构造。纵向钢筋：柱脚弯矩设计值为：Mmax=1.2×17.26+1.3×117.44=173.384KN·m柱脚混凝土柱尺寸为：b=h=800mm保护层取C20混凝土选择4As=1257mm2纵筋伸到距基底150mm处，弯折长度为：100mm箍筋：同样选取Ⅰ级钢筋，柱脚处剪力设计值为：Vmax=1.2×7.85+1.3×26.69=44.12KNC20混凝土 斜截面受剪要满足下式：因此，只需按构造配筋即可。考虑到柱脚是上层结构和下层结构关键连接点和传力构件，在加上地震作用下柱脚处的力相对较大，因此，采用复合箍筋并且要满足抗震规范的要求。选取@100的复合箍筋。按抗震规范验算体积配箍率：轴压比为：二级抗震设计，查表知，最小含箍特征值为：最小体积配箍率柱脚的体积配箍率为：满足！柱脚用两个的锚栓与基础相连，其长度为：500mm。柱脚混凝土和柱之间用栓钉使结合更牢固，栓钉行距、列距都是100mm。柱脚的其它构造祥见基础施工图。3).支撑柱独立基础设计按轴心受压构件设计。①.基础底面积的确定未修正的地基承载力特征值为:300KPa基础底面积初步为:因为结构可能受双向地震作用,所以地基设计成正方形以防某方向较弱。基础底边长为:基础高为:～～1000mm取900mm基础埋深为:0.3+0.5+1.5+0.1=2.4m基底以上土和混凝土重为:基底平均压力为:修正地基承载力特征值:持力层的土容重为:基底以上土层的平均容重为: 根据地质条件查表得:修正系数修正值为:满足!②.冲切验算采用C20混凝土，Ⅰ级钢筋（1）.框架柱与基础交接处的验算取a=40mm，则，基础有效高度为：ho=900-40=860mm冲切锥体上截面宽：bt=800mm下部宽：bb=bt+2ho=800+2×860=2520mm基础宽b=4000mm>bb基底在轴力作用下的平均压应力：冲切验算： 混凝土抗拉强度为：bt=800mmbb=2520mmbm=（bt+bb）/2=1660mm故：满足！（2）.变阶处冲切验算基础有效高度为：ho=600-40=560mm冲切锥体上截面宽：bt=3200mm下部宽：bb=bt+2ho=3200+2×560=43200mm基础宽b=4000mm>故，按=6289.28mm2配筋，选择21@190As=6594mm2②基础与钢柱的连接配筋采用外包式刚性柱脚构造。纵向钢筋：柱脚弯矩设计值为：Mmax=1.2×1.94+1.3×146.7=193.04KN·m柱脚混凝土柱尺寸为：b=h=800mm保护层取C20混凝土 选择4As=1257mm2纵筋伸到距基底150mm处，弯折长度为：100mm箍筋：同样选取Ⅰ级钢筋，柱脚处剪力设计值为：Vmax=1.2×0.88+1.3×33.34=44.4KNC20混凝土斜截面受剪要满足下式：因此，只需按构造配筋即可。考虑到柱脚是上层结构和下层结构关键连接点和传力构件，在加上地震作用下柱脚处的力相对较大，因此，采用复合箍筋并且要满足抗震规范的要求。选取@100的复合箍筋。按抗震规范验算体积配箍率：轴压比为：二级抗震设计，查表知，最小含箍特征值为：最小体积配箍率柱脚的体积配箍率为：满足！柱脚用两个的锚栓与基础相连，其长度为：500mm。柱脚混凝土和柱之间用栓钉使结合更牢固，栓钉行距、列距都是100mm。柱脚的其它构造祥见基础施工图。①.支撑之间剪力墙设计因为钢框架-支撑结构主要抗侧力构件为支撑，在支撑底部受到很大的弯矩和剪力，弯矩有支撑柱直接传到基础上，但是剪力有基础承受不了，这样就破坏了结构上下的连续性。为了解决这个问题，在地基支撑之间浇注剪力墙结构，剪力有剪力墙来承受，这样即使结构有了连续性，又解决了钢结构在地面以下容易腐蚀的问题。 剪力墙约长8m，高2.6m。由于剪力较大，墙厚初步定位250mm，采用C35混凝土，Ⅰ级钢筋。进行截面尺寸的验算。满足！配筋计算，剪力墙有水平方向和竖向配筋，水平钢筋主要用来承担所受的弯矩，竖向钢筋主要用来承受剪力。又弯矩主要有支撑柱承受，因此，水平筋只要构造配筋即可，竖向钢筋要通过计算求得。考虑到剪力较大，初选竖向钢筋斜截面验算：满足！水平方向钢筋按构造配墙下布置条形基础来承受剪力墙的重量，由于只有相对很少的一部分剪力墙，重量很小，可以按构造设置。设单阶条形基础，高250mm，宽650mm，下设100厚垫层并且向外扩展50mm。配筋为：垂直墙方向：平行墙方向：其它细部构造见基础施工图。2.6.2.楼梯设计钢结构楼梯采用钢板受力，初步踏步梁采用15mm厚钢板作折形梁，梁高大约为：1/（20～30）跨长=1/（20～30）×（）=448.33～298.89mm取梁高为：h=350mm。踏步采用5mm厚钢板连弯形成，踏步板与折形梁采用角焊缝连接，并且分别在踏步宽、高范围内点焊，上面浇注50厚混凝土，这样做既增加了楼梯刚度，也有利于防火。但是混凝土和钢板接触面不能传递剪力，验算按非组合受力构件计算，即连弯的踏步板既作施工模板也作承力构件，混凝土面层仅作为恒载考虑。在底层最低一级踏步下面要设混凝土梁埋于地下以便低层踏步梁有传力构件。在休息平台和楼层平台上由于钢板面积较大又没有踏步的约束，挠度较大，因此，在此处要设置加劲肋。下面对受力构件进行验算。1.承载力极限状态验算1）.踏步承载力验算踏步可看作L形的简支受弯构件，支撑在踏步上。 取一级踏步验算，荷载标准值为：自重：混凝土：（0.15×0.05+0.05×0.3）×1.6×25=0.9KN0.9/1.6=0.5625KN/m钢板：（0.15×0.005+0.3×0.005）×76.936=0.173KN/m活载：3.5×0.3=1.05KN/m荷载设计值为：1.2×0.7356+1.4×1.05=2.35KN/m简支梁跨中弯矩最大求踏步的截面惯性矩：截面惯性矩为：抗弯强度：满足！抗剪强度：V=0.8×2.35=1.88KN截面的面积矩为：S=295×5×（147.5-123）+27×5×27/2=37960mm3 满足！取一踏步梁：自重：63.94/4×8.4=1.9KN/m活载：3.5×3.3/4=2.89KN/m荷载设计值为：1.2×1.9+1.4×2.89=6.326KN/m跨中最大弯矩支座处剪力为：截面惯性矩为：抗弯强度验算：满足！抗剪强度：满足！1.正常使用极限状态验算踏步粱的挠度计算。 楼板配筋计算楼板混凝土层厚80mm，不考虑压型钢板的有利作用。有效厚度为ho=80-20=60mm。采用C20混凝土Ⅰ级钢筋板配筋表截面1B2C弯矩设计值（KN·m）8.52-8.525.86-6.690.2470.2470.1690.1940.2880.2880.1870.217轴线1-10计算（mm2）790790512.9595.2实配As（mm2）As=754As=754As=639As=639另一方向配分布钢筋：具体布置图见楼板钢筋布置图。'