全钢结构设计计算书毕业设计

'全钢结构设计计算书毕业设计目录1.摘要··········································22.设计概况······································63.结构布置·······································64.荷载计算······································95.重力荷载标准值计算····························116-81- .水平地震作用下的内力计算·····················197.风荷载作用下框架内力计算······················278.竖向荷载作用下框架内力计算···················319.框架梁柱的内力组合····························5410.框架柱验算···································5411.框架梁验算··································6712.节点设计····································6913.压型钢板组合楼板计算························82-81- 14.组合次梁设计································9315.楼梯计算···································10316.基础计算···································108电算校核······································114参考文献······································120致谢··········································122摘要-81- 本工程为吉林省长春市新高办公楼新建工程，采用框架结构（全钢结构），主体五层，抗震设防烈度为7度，场地类别为II类。主导风向为西南风，基本风压0.65KN/m2，基本雪压0.35KN/m2。楼板、屋盖均采用压型钢板组合楼板。本设计选取4轴所在的横向框架作为结构计算单元，先后进行了横竖向荷载下的内力分析、内力组合、施工图绘制等工作，具体包括：荷载汇集，重力荷载代表值的计算，横向框架侧移刚度计算，水平地震荷载作用下的内力计算及位移验算。风荷载作用下的内力计算及位移验算，竖向荷载作用下框架内力计算，框架的内力组合，柱下独立基础、标准层楼板、框架梁、框架柱、楼梯的配筋计算。框架梁、框架柱、楼板、基础及楼梯的平法施工图绘制。整个结构在设计过程中，严格遵循相关的专业技术规范的要求，参考相关资料和有关最新的国家标准规范，对设计的各个环节进行综合全面的科学性考虑。认真贯彻了“安全、经济、适用、美观”的设计原则。关键词：全钢框架结构；办公楼；结构设计ThisengineerinisanewconstructionforXINGAOofficebuildinginthecityofchangchun,Usingframestructure(steelstructure),principalpartisfive–storey,seismicfortificationntensityis7-81- degrees,siteclassificationisⅡ.Thedominantwinddirectionissouth-west,referencewindpressure-0.65kN/㎡andthereferencesnowpressure-0.35KN/㎡.Thetypesoffloororroofstructureispressedsteelplatecombinesbuildingplank.Thisdesignerselectsthehorizontalaxisofthe4thasthecalculationunitforstructuralframework,hasconductedtheanalysisoftheforceinternal、combinationofinternalforces、preparationofconstructiondrawing.edcofhorizontal,verticalload.Thespecificisasfollows.Loadcombination,thecalculatingofgravityrepresentativevalues、horizontalframework’slateralmovementrigid、internalforceofearthquakeactionandthecheckingofdisplacement.Thecalculatingofinternalforceandthecheckingofdisplacementforwindload，thecalculationofframework‘sinternalforceforverticalload.Thecalculationofframework’sinernalforcecombination,Thereinforcecalculationofcolumn’sindependentfoundation、standardlayerfloor、frame-beam、frame-column、staircase.Thedrawingofconstructionforframe-beam、frame-column、staircase、foundation、floor.Duringthedesignprocess,theentirestructurehasstrictlyabidedbyrelatedprofessionaltechnicalspecificationrequest.Referencingtotherelevantinformationandthenewestnationalspecification,allaspectsofthedesignhasancomprehensivescientificconsiderationConscientiouslyimplementtheprinciplesof“safe、economic、applicable、beauty”.Keywords:steelframestructure;officebuilding;structuraldesign.符号-81- －混凝土弹性模量；N－轴向力设计值；M－弯矩设计值；V－剪力设计值；A－构件截面面积；I－截面惯性矩；－永久荷载标准值；－可变荷载标准值；－永久荷载分项系数；－可变荷载分项系数；－结构总水平地震作用标准值；－地震时结构的重力荷载代表值；－等效总重力荷载代表值；T－结构自振周期；－承载力抗震调整系数；－构件长细比；－地基承载力特征值；－基础高度；-81- d－基础埋置深度；－土的重力密度；－风荷载标准值；－结构顶部附加水平地震作用标准值；－楼层层间位移；e－偏心距；－箍筋面积；B－结构迎风面宽度；－截面有效高度；－受拉区、受压区纵筋面积。-81- 2.设计概况2.1建设项目名称：新高办公楼（全钢框架结构）2.2建设地点：长春市市区内2.3设计资料：2.3.1地质水文资料：根据工程地质勘测报告，拟建场地地势平坦，表面为平均厚度0.5m左右的杂填土，以下为1.0m左右的淤泥质粘土，承载力的特征值为80kN/m2，再下面为较厚的垂直及水平分布比较均匀的粉质粘土层，其承载力的特征值为230kN/m2，可作为天然地基持力层。2.3.2气象资料：全年主导风向：西南风基本风压为：0.65kN/m2地面粗糙度：C类基本雪压为：0.35kN/m2土壤标准冻深：-1.62米抗震设防烈度：7度3.结构方案布置3.1结构形式选择根据办公建筑功能的要求，建筑物的结构形式应满足传力可靠，受力合理的要求。对多层钢结构建筑，可采用纯框-81- 结构平面布置图-81- 架形式，框架应双向刚接，本工程位于7度抗震设防地区，结构只有5层，结构形式比较规则，纯框架形式很容易满足，经济性能优于框架支撑体系，为使建筑平面布置灵活，获得较大的使用空间，本结构设计采用钢框架结构形式。3.2结构布置根据建筑功能的要求，及建筑物可用的占地平面地形，具体布置见结构平面布置图，楼梯采用整体现浇板式楼梯，基础方案采用柱下独立基础。3.2.1梁板柱截面尺寸确定（1）梁截面：1）主梁梁高取l/15＝500㎜选热轧H型钢HN500×200×10×16，尺寸500×200×10×16㎜主梁ZL3取350×175×7×11mm（改主梁选用500*250*10*16）（2）次梁：梁高取l/18＝400㎜选用HN400×200×8×13mm梁净跨：主梁ZL1＝7.5－0.5＝7.0mZL2＝7.2－0.5＝6.7mZL3＝2.7－0.5＝2.2m柱高：首层3.6＋3×0.5＋0.05－0.15－0.05＝4.95m其他层3.6m（3）柱截面：采用箱形柱取500×500×20㎜-81- （4）压型钢板组合楼板：压型钢板为YX51-250-750厚度1.2mm,混凝土为C25梁柱汇集表编号截面长度（高度）ZL1500×200×10×167.0ZL2500×200×10×166.7ZL3350×175×7×112.2CL1400×200×8×137.0Z1500×500×204.95Z2500×500×203.64.荷载计算4.1恒载标准值计算屋面1.2㎜厚压型钢板0.17kN/m2100㎜厚C25钢筋混凝土板0.1×25＝2.5kN/m220㎜厚1：3水泥砂浆找平层0.02×20＝0.4kN/m22㎜厚SBS改性沥青隔气层0.025kN/m2100㎜厚聚苯乙烯泡沫塑料保温板0.1×0.5＝0.05kN/m2100㎜厚水泥珍珠岩找坡层0.1×4＝0.4kN/m2-81- 20㎜厚1：3水泥砂浆找平层0.02×20＝0.4kN/m24㎜厚SBSSBS改性沥青隔气层0.05kN/m2V型轻钢龙骨吊顶0.12kN/m2顶棚上铺焦渣锯末绝缘层0.2kN/m2合计：4.32kN/m2楼面1.2㎜厚压型钢板0.17kN/m2100㎜厚C25钢筋混凝土板0.1×25＝2.5kN/m230㎜厚1：3水泥砂浆找平层0.03×20＝0.6kN/m2瓷砖地面0.55kN/m2V型轻钢龙骨吊顶0.12kN/m2顶棚上铺焦渣锯末绝缘层0.2kN/m2合计：4.14kN/m2内墙200㎜厚NALC板0.2×8＝1.6kN/m240㎜厚混合砂浆抹面刮大白0.04×17＝0.68kN/m2合计：2.28kN/m2外墙20㎜厚混合砂浆抹面刮大白0.02×17＝0.34kN/m2-81- 200㎜厚NALC板0.2×8＝1.6kN/m220㎜厚1：2.5水泥砂浆找平层0.02×20＝0.4kN/m260㎜厚EPS板保温层0.06×0.5＝0.03kN/m2合计：2.37kN/m2女儿墙：同外墙做法2.37kN/m24.2.活荷载标准值计算办公室楼面2.0kN/m2（走廊、楼梯间取2.5kN/m2）不上人屋面0.5kN/m2雪荷载0.35kN/m25.重力荷载代表值计算5.1出屋面楼梯间恒荷载：屋面：4.32×7.2×7.5＝233.28kN女儿墙：（7.2＋7.5）×2×0.6×2.37＝41.81kN柱：78.5×（0.52－0.462）×3.0×4＝36.17kNZL1:89.6×10×7.0×2＝12.55kNZL2:89.6×10×6.7×2＝12.01kNCL1:66×10×7.0×2＝9.24kN外墙：3×（7.2＋7.5）×2×2.37＝209.03kN合计：554.09kN-81- 出屋面电梯间同楼梯间合计：554.09kN屋面雪荷载：0.35×36×17.7＝223.02kN女儿墙：2.37×0.9＝2.15kN/m屋面：4.32kN/m2楼面：4.14kN/m25.2顶层恒荷载屋面：（36×17.7－7.5×7.2×2）＝2286.14kN女儿墙：[(36＋17.7)×2－14.4]×0.9×2.37＝198.37kN柱：78.5×（0.52－0.462）×3.6×24/2＝130.22kNZL1:89.6×10×7.0×12＝75.26kNZL2:89.6×10×6.7×20＝120.06kNZL3:50×10×2.2×6＝6.6kNCL1:66×10×7.0×20＝92.4kN楼面：4.14×7.5×7.2×2＝447.12kN外墙：纵墙：36×3.6×2.37×2＝614.3kN横墙：17.7×3.6×2.37×2＝302.03kN内墙：纵墙：（36×2＋2.5×3＋7.2－4.7）×3.6×2.28＝673.06kN横墙：7.5×15×2.28×3.6＝923.4kN顶层恒荷载标准值：-81- Gk＝554.09×2＋2286.14＋198.37＋10.22＋75.26＋120.06＋6.6＋92.4＋447.12×1.05＋(614.3＋302.03＋673.06＋923.4)×0.5＋100＝5843.10kN顶层重力荷载代表值为：G5＝5843.10＋0.5×223.02＝5954.61kN5.3四层恒荷载屋面：7.2×17.7×2×4.32＝1101.08kN楼面：36×17.7×4.14＝2638.01kN女儿墙：(7.2×4＋17.7×2)×0.9×2.37＝136.94kN柱：78.5×（0.52－0.462）×3.6×32＝347.26kNZL1:89.6×10×7.0×16＝100.35kNZL2:89.6×10×6.7×28＝168.09kNZL3:50×10×2.2×8＝8.8kNCL1:66×10×7.0×28＝129.36kN外墙：纵墙：50.4×3.6×2.37×2－7.2×2.37×2＝825.9kN横墙：17.7×3.6×2.37×2＝302.03kN内墙：纵墙：（50.4×2＋2.5×3＋7.2－4.7）×3.6×2.28－7.2-81- ×2×2.28＝876.62kN横墙：7.5×17×2.28×3.6＝302.03kN水泥台阶：（2.3×1.5×0.15＋1.7×1.5×0.15）×20＝18kN四层恒荷载标准值：Gk＝1101.08＋2638.01×1.05＋347.26＋100.35＋168.09＋8.8＋129.36＋825.90＋302.03＋876.62＋1046.52＋136.94＋18＝7830.85kN活荷载：办公区：2.0×（7.5×36×2－7.5×7.2×4）＝648kN楼梯间、走廊、卫生间：2.5×（7.5×7.2×4＋36×2.7）＝783kN屋面：0.35×17.7×14.4＝89.21kN四层重力荷载代表值为：G4＝7830.85＋0.5×（648＋783＋89.21）＝8590.96kN5.4标准层：楼面：50.4×17.7×4.14＝3693.21kN外墙：纵墙：50.4×3.6×2.37×2＝860.03kN横墙：17.7×3.6×2.37×2＝302.03kN内墙：-81- 纵墙：（50.4×2－4.7＋7.2＋2.5×3）×3.6×2.28＝909.45kN横墙：7.5×19×2.28×3.6＝1169.64kN柱、梁同四层活荷载：办公区：2.0×（50.4×7.5×2－7.5×7.2×4）＝1080kN楼梯间、走廊、卫生间：2.5×（50.4×2.7＋7.5×7.2×4）＝880.2kNGk＝3693.21×1.05＋347.26＋100.35＋168.09＋8.8＋129.36＋860.03＋302.03＋909.45＋1169.64＝7872.88kN重力荷载代表值：G2～3＝7872.88＋0.5×（1080+880.2）＝8852.98kN底层：柱：78.5×（0.52－0.462）×（1.8＋4.95×0.5）＝412.37kNGk＝3693.21×1.05＋412.37＋100.35＋168.09＋8.8＋129.36＋860.03＋302.03＋909.45＋1169.64＝7937.99kN重力荷载代表值为：-81- G1＝7937.99＋0.5×（1080＋880.2）＝8918.09kN5.5梁、柱线刚度计算梁柱截面尺寸钢框架结构中，考虑现浇楼板与钢梁得共同作用，在计算梁线刚度时，对中框架梁ib＝1.5EIb/l0,对边框架梁取ib＝1.2EIb/l0取4轴一榀框架计算，框架梁与柱采用刚性连接，梁跨等于轴线之间得距离：AB、CD跨：ZL1:I＝4.78×104㎝4L＝7.5mE＝2.06×105BC跨：ZL3:I＝1.37×104㎝4L＝2.7mE＝2.06×105梁线刚度表梁号惯性矩I0×104/㎝4E(kN.m)ib×104/㎝4(kN.m)中框架柱边框架柱AB、CD跨4.78×104131291969415755BC跨1.37×104104531567912544-81- 柱的线刚度：Ic＝b14/12－b24/12＝5004/12－4604/12＝14.77×108㎜4一层柱线刚度：ic＝EIc/h＝2.06×105×14.77×108/4950＝61467kN.m2～5层柱线刚度：ic＝EIc/h＝2.06×105×14.77×108/3600＝84517kN.m框架梁柱相对线刚度计算令边柱i2～5＝1.0,则其余各杆件的相对线刚度为：框架梁相对线刚度：iAB＝iCD＝0.233iBC＝0.186一层框架柱相对线刚度：ic＝0.727框架相对线刚度图边框架柱的D值计算-81- 楼层柱位ic（kN.m）Σib（kN.m）k＝Σib/2ick＝Σib/ic(底层)α＝α＝(底层)层高h(m)D＝12αic/h2(kN/m)柱根数ΣD5边柱84517315100.1860.0853.66651中柱565980.3550.144112694边柱84517315100.1860.0853.66651426604中柱565980.3550.144112694450763边柱84517315100.1860.0853.66651426604中柱565980.3550.144112694450762边柱84517315100.1860.0853.66651426604中柱565980.3550.144112694450761边柱61467157550.2560.3554.9510085440340中柱282990.4600.39011740446960中框架柱的D值计算楼层柱位ic（kN.m）Σib（kN.m）k＝Σib/2ick＝Σib/ic(底层)α＝α＝(底层)层高h(m)D＝12αic/h2(kN/m)柱根数ΣD合计×1045边柱84517393880.2330.1043.68138129765626.011中柱707460.4180.17313538121624564边柱84517393880.2330.1043.68138129765633.179中柱707460.4180.17313538121624563边柱84517393880.2330.1043.68138129765633.179-81- 中柱707460.4180.17313538121624562边柱84517393880.2330.1043.68138129765633.179中柱707460.4180.17313538121624561边柱61467196940.3200.3534.95106261212751236.545中柱353730.5750.4171255312150636重力荷载代表值（kN）层数54321Gi5954.618590.968852.988852.988918.09横向框架结构自振周期：T＝1.7ξT框架顶点位移计算层数Gi（kN）ΣGi（kN）Di×104(kN/m)层间相对位移δi＝ΣGi/Di(m)ci(m)55954.615954.6126.0110.02280.346948590.9614545.5733.1790.04380.324138852.9823398.5533.1790.07050.280328852.9832251.5333.1790.09720.209818918.0941169.6236.5450.11260.1126自振周期：T1＝1.7×0.9×＝0.901s6.水平地震作用计算：-81- 6.1本建筑高度不超过40m，故可用底部剪力法进行计算，结构抗震设防烈度为7度，结构阻尼比为0.035，Tg＝0.35αmas＝0.08结构等效总重力荷载：Geq＝0.85ΣGi＝0.85×41169.62＝34994（kN）Tg＝0.35＜T1＝0.901s＜5Tg＝1.65r＝0.9＋＝0.9＋＝0.92当结构阻尼比不等于0.05时，αmas应乘以调整系数η2η2＝1＋＝1＋＝1.126α＝η2αmas＝()0.92×1.126×0.08＝0.038结构总水平地震作用等效的底部剪力标准值：FEK＝αGeq＝0.038×34994＝1330（kN）顶点附加水平地震作用系数Tg＝0.35sT1＝0.901s1.4Tg＝1.4×0.35＝0.49sδn＝0.08T1＋0.07＝0.08×0.901＋0.07＝0.142顶点附加水平地震作用：ΔFn＝FEK×δn＝1330×0.142＝188.86（kN）-81- 各层水平地震作用标准值计算：五层：Fi＝＝0.241×1330×(1－0.142)＝275.02（kN）加ΔFn后F5＝Fi＋ΔFn＝275.02＋188.86＝463.88（kN）层数hi(m)Hi(m)Gi（kN）GiHi（kN·m）Fi（kN）Vi（kN）53.6019.355954.611152220.241275.02463.8843.6015.758590.361352980.283322.94786.8233.6012.518852.981075640.225256.761043.5823.608.558852.98756930.158180.301223.8814.954.958918.09441450.092104.981328.86-81- 楼层地震作用地震作用楼层剪力图各楼层地震剪力最小取值验算，基本周期＜3.5s，7度区，λ＝0.016（剪力系数）满足Vi＞λ层数Vi（kN）Gi（kN）λ（kN）5463.885954.6195.274786.828590.96232.7331043.588852.98374.0221223.888852.98516.0211328.868918.09658.716.2横向框架侧移计算-81- 框架的水平位移分为两部分，由框架弯曲变形产生的位移um和柱子轴向变形产生的位移un,框架顶端位移为u＝um+un可由D值法求得层间位移计算层数层间剪力Vi（kN）层间刚度Di(kN/m)层间位移(m)层高hi(m)θe5463.882601100.001783.61/17734786.823317900.002373.61/139031043.583317900.003143.61/105321223.883317900.003693.61/90011328.863654500.003644.951/1338层间弹性转角均满足θe＜[θe]＝un＝0.00178（m）＜＝0.0387m满足要求6.3框架在水平地震作用下的内力计算6.3.1各层柱剪力计算选取4轴框架柱计算，各层柱剪力按Vji＝Vj分配层间剪力到各柱上层数层间剪力边柱AD值中柱BD值中柱CD值边柱DD值ΣD×104(kN/m)边柱A剪力中柱B剪力中柱C剪力边柱D剪力-81- 5463.8881381353813538813826.01114.5124.1424.1414.514786.8281381353813538813833.17919.3032.1032.1019.3031043.5881381353813538813833.17925.6042.5842.5825.6021223.8881381353813538813833.17930.0249.9449.9430.0211328.861062612553125531062636.54538.6445.6545.6538.64各层反弯点高度计算:层数H(mm)kη0η1η2η3ηηh5边柱36000.2330.1330.133478.8中柱36000.4180.2590.259932.44边柱36000.2330.2830.2831018.8中柱36000.4180.3590.3591292.43边柱36000.2330.4170.4171501.2中柱36000.4180.4500.45016202边柱36000.2330.5840.050.6342282.4中柱36000.4180.5410.0440.58521061边柱49500.3200.950-0.0450.9054479.75中柱49500.5750.791-0.0250.7663791.76.3.2框架柱弯矩计算楼层柱位每柱剪力ηh（m）柱弯矩（kN·m）柱顶柱底5边柱14.510.47945.297.43-81- 中柱24.140.93264.4122.504边柱19.301.01949.8119.67中柱32.101.29274.0941.473边柱25.601.50153.7338.43中柱42.581.62084.3168.982边柱30.022.28239.5768.51中柱49.942.10674.61105.171边柱38.644.48018.16173.11中柱45.653.79252.95173.116.3.3梁端弯矩、剪力及柱轴力位置AB、CD跨L＝7.5mBC跨L＝2.7m柱轴力M左（kN﹒m）M右（kN﹒m）Vb（kN）M左（kN﹒m）M右（kN﹒m）Vb（kN）NA（kN）NB（kN）545.2932.2110.3332.2132.2123.8610.3313.53457.2448.3014.0748.3048.3035.7824.4035.24373.4062.8918.1762.8962.8946.5942.5763.66278.0071.8019.9771.8071.8053.1962.5496.88186.6779.0622.1079.0679.0658.5684.64133.34-81- 左震作用框架弯矩图-81- 左震作用框架剪力图左震作用框架轴力图-81- 7.风荷载作用下的内力计算7.1风荷载计算本地区基本风压ω0＝0.65kN/m2迎风面μs＝0.8背风面μs＝－0.5H/B＝18.9/17.7＝1.07＜1.5H＝18.9m＜30m不考虑风振系数βz的影响地面粗糙度类别为C类风荷载计算层数高度Hi(m)μsμzω0ωkqkHuH1Fk女儿墙20.251.30.654.9901.2519.351.30.8270.650.6995.0331.23.615.099415.751.30.7550.650.6384.5943.63.616.538312.151.30.740.650.6254.53.63.616.228.551.30.740.650.6254.53.63.616.214.951.30.740.650.6254.53.64.9519.2387.2风荷载作用下的框架层间剪力及侧移计算层数Fi（kN）Vi（kN）Di(B、C)(kN/m)Di(A、D)(kN/m)ΣDi(kN/m)Δui（m）ΔuT（m）515.09915.099135388138433520.000350.00545416.53831.637135388138433520.000730.00510316.247.837135388138433520.001100.00437-81- 216.264.037135388138433520.001480.00327119.23883.2751255310626463580.001790.00179Um＝0.00545＜H/500＝0.0368m满足要求层数层间剪力边柱AD值中柱BD值中柱CD值边柱DD值ΣD(kN/m)边柱A剪力中柱B剪力中柱C剪力边柱D剪力515.099813813538135388138433522.834.7154.7152.83431.637813813538135388138433525.949.889.885.94347.837813813538135388138433528.9814.9414.948.98264.0378138135381353881384335212.0219.9919.9912.02183.275106261255312553106264635819.0922.5522.5519.09各层反弯点高度计算层数h(mm)kη0η1η2η3ηηh5边柱36000.2330.1330.133478.8中柱36000.4180.2590.259932.44边柱36000.2330.2830.2831018.8中柱36000.4180.3590.3591292.43边柱36000.2330.4170.4171501.2中柱36000.4180.4500.45016202边柱36000.2330.5840.050.6342282.4中柱36000.4180.5410.0440.58521061边柱49500.3200.950-0.0450.9054479.75中柱49500.5750.791-0.0250.7663791.77.3框架柱弯矩计算-81- 楼层柱位每柱剪力ηh（m）柱弯矩（kN·m）柱顶柱底5边柱2.830.4799.380.803中柱4.7150.93212.974.014边柱5.941.01916.195.20中柱9.881.29223.1212.453边柱8.981.50119.1713.16中柱14.941.62029.5824.202边柱12.022.28215.3127.96中柱19.992.10630.2241.741边柱19.094.48026.4668.04中柱22.553.79244.4267.207.4梁端弯矩、剪力及柱轴力位置AB、CD跨L＝7.5mBC跨L＝2.7m柱轴力M左（kN﹒m）M右（kN﹒m）Vb（kN）M左（kN﹒m）M右（kN﹒m）Vb（kN）NA（kN）NB（kN）59.386.492.126.496.494.812.122.69416.9913.574.0713.5713.5710.056.198.69324.3721.026.0521.0221.0215.5712.2418.21228.4727.217.4227.2127.2120.1619.6630.95154.4243.0813.0043.0843.0831.9032.6649.85-81- 风荷载作用框架弯矩图风荷载作用框架剪力图-81- 风荷载作用框架轴力图8.竖向荷载作用下的内力计算8.1恒载计算：取一榀框架为计算单元8.1.1屋盖：板传给次梁：4.32×7.2×2.5＝77.76kN板传给边框架梁：4.32×7.2×1.25＝38.88kNA、D轴女儿墙传给边框架梁：2.37×0.9×7.2＝15.36kN板传给B、C轴框架梁：-81- 4.32×7.2×2.6＝80.87kNZL1自重：89.6×10＝0.896kN/mZL2自重：89.6×10×7.2＝6.45kNCL1自重：66×10×7.2＝4.75kNZL3自重：50×10＝0.5kN/m8.1.2楼面：板传给次梁：4.14×7.2×2.5＝74.52kN板传给边框架梁：4.14×7.2×1.25＝37.26kNAB、CD轴上墙体自重：2.28×3.6＝8.21kN/m边框架梁上墙体自重：2.37×3.6×7.2＝61.43kN柱自重：3.6×78.5×（0.52－0.462）＝10.85kN板传给B、C轴框架梁：4.14×7.2×2.6＝77.5kN内墙：3.6×2.28×7.2＝59.10kNZL1自重：89.6×10＝0.896kN/mZL2自重：89.6×10×7.2＝6.45kNCL1自重：66×10×7.2＝4.75kNZL3自重：50×10＝0.5kN/m-81- 8.2活荷载计算：取一榀框架为计算单元-81- 8.2.1屋盖板传给次梁：0.5×7.2×2.5＝9kN板传给边框架梁：0.5×7.2×1.25＝4.5kN板传给B、C轴框架梁：0.5×7.2×2.6＝9.36kN8.2.2楼面板传给次梁：C－D轴2.0×3.6×2.5＋2.5×3.6×2.5＝40.5kNA－B轴2.0×7.2×2.5＝36kN板传给边框架梁：D轴（2.0＋2.5）×3.6×1.25＝20.25kNA轴2.0×7.2×1.25＝18kN板传给B、C轴框架梁：B轴2.0×7.2×1.25＋2.5×7.2×1.35＝42.3kNA轴2.0×3.6×1.25＋2.5×7.2×1.35＋2.5×3.6×1.25＝44.55kN分配系数计算：-81- 五层：μAB＝μDC＝＝0.21μA＝μD＝＝0.79μBA＝μCD＝＝0.18μB＝μC＝＝0.68μBC＝μCB＝＝0.14二～四层：-81- μAB＝μDC＝＝0.12μA上＝μA下＝μD上＝μD下＝＝0.44μBA＝μCD＝＝0.10μB上＝μB下＝μC上＝μC下＝＝0.41μBC=μCB＝＝0.08一层：μAB＝μDC＝＝0.13μD上＝μA上＝＝0.50μD下＝μA下＝＝0.37μBA＝μCD＝＝0.12μB上＝μC上＝＝0.46μBC＝μCB＝＝0.09μB下＝μC下＝＝0.33-81- 8.3恒荷载作用梁端固端弯矩计算：五层：MAB＝MCD＝－MDC＝－MBA＝－－－＝－141.72kN﹒mMBC＝－MCB＝－＝－＝－0.3kN﹒m标准层：MAB＝MCD＝－MDC＝－MBA＝－－－＝－174.82kN﹒mMBC＝－MCB＝－＝－＝－0.3kN﹒m7.3.1用弯矩二次分配计算梁柱弯矩（恒荷载）-81- 8.3.2梁端剪力计算五层：VBA＝＝86.24kNVAB＝82.51＋82.51＋0.896×7.5－86.24＝85.5kN-81- VCB＝＝0.68kNVBC＝0.5×2.7－0.68＝0.68kN四层：VBA＝＝113.42kNVAB＝79.27＋79.27＋9.11×7.5－113.42＝113.45kNVCB＝＝0.68kNVBC＝0.5×2.7－0.68＝0.68kN三层：VBA＝＝113.52kNVAB＝79.27＋79.27＋9.11×7.5－113.52＝113.35kN-81- VCB＝＝0.68kNVBC＝0.5×2.7－0.68＝0.68kN二层：VBA＝＝113.51kNVAB＝79.27＋79.27＋9.11×7.5－113.51＝113.36kNVCB＝＝0.68kNVBC＝0.5×2.7－0.68＝0.68kN一层：VBA＝＝113.19kNVAB＝79.27＋79.27＋9.11×7.5－113.19＝113.68kNVCB＝＝0.68kN-81- VBC＝0.5×2.7－0.68＝0.68kN8.3.3跨中最大弯矩计算：五层：AB、CD跨：Mmas＝－(×0.896×3.752＋82.51×1.25＋130.58)＋86.24×3.75＝83.38kN﹒mBC跨：Mmas＝－(×0.5×1.352＋10.26)＋0.68×1.35＝－9.80kN﹒m四层：AB、CD跨：Mmas＝－(×9.11×3.752＋79.27×1.25＋170.71)＋113.42×3.75＝91.48kN﹒mBC跨：Mmas＝－(×0.5×1.352＋4.12)＋0.68×1.35＝－3.66kN﹒m三层：AB、CD跨：-81- Mmas＝－(×9.11×3.752＋79.27×1.25＋169.89)＋113.52×3.75＝92.67kN﹒mBC跨：Mmas＝－(×0.5×1.352＋4.77)＋0.68×1.35＝－4.31kN﹒m二层：AB、CD跨：Mmas＝－(×9.11×3.752＋79.27×1.25＋170.18)＋113.51×3.75＝92.34kN﹒mBC跨：Mmas＝－(×0.5×1.352＋4.54)＋0.68×1.35＝－4.08kN﹒m一层：AB、CD跨：Mmas＝－(×9.11×3.752＋79.27×1.25＋164.74)＋113.19×3.75＝96.58kN﹒mBC跨：Mmas＝－(×0.5×1.352＋7.63)＋0.68×1.35＝－7.17kN﹒m-81- 8.3.4柱轴力计算：边柱A、D轴力：N5＝82.51＋×0.896×7.5＋60.69＋10.85＝156.41kNN2～4＝115.99＋×9.11×7.5＋79.27＋10.85＝240.27kNN1＝115.99＋×9.11×7.5＋79.27＋14.92＝244.34kN中柱B、C轴力：N5＝87.32＋×0.896×7.5＋×0.5×2.7＋82.51＋10.85＝184.72kNN2～4＝153.9＋×9.11×7.5＋×0.5×2.7＋79.27＋10.85＝278.86kNN1＝153.9＋×9.11×7.5＋×0.5×2.7＋79.27＋14.92＝282.93kN-81- 恒载作用下框架弯矩图恒载作用下框架剪力图-81- 恒载作用下框架轴力图8.4活荷载作用下的内力计算：8.4.1梁端固端弯矩计算五层：MAB＝MCD＝－MDC＝－MBA＝－＝－15kN﹒mMBC＝－MCB＝0kN﹒m一～四层：MAB＝－MBA＝－＝－60kN﹒m-81- MCD＝－MDC＝－＝－67.5kN﹒mMBC＝－MCB＝0kN﹒m8.4.2雪荷载作用下的内力计算：五层：MAB＝MCD＝－MDC＝－MBA＝－＝－10.5kN﹒mMBC＝－MCB＝0kN﹒m一～四层：MAB＝－MBA＝－＝－60kN﹒mMCD＝－MDC＝－＝－67.5kN﹒mMBC＝－MCB＝0kN﹒m用弯矩二次分配计算梁柱弯矩：（活荷载）-81- 8.4.3活荷载作用下的梁端剪力计算：五层：-81- VBA＝＝9.02kNVAB＝18－9.02＝8.98kNVCB＝＝－0.05kNVBC＝＝0.05kNVDC＝＝8.99kNVCD＝18－8.99＝9.01kN四层：VBA＝＝36.15kNVAB＝72－36.15＝35.85kNVCB＝＝0.31kNVBC＝＝－0.31kNVDC＝＝40.31kN-81- VCD＝81－40.31＝40.69kN三层：VBA＝＝36.14kNVAB＝72－36.14＝35.86kNVCB＝＝0.28kNVBC＝＝－0.28kNVDC＝＝40.33kNVCD＝81－40.33＝40.67kN二层：VBA＝＝36.13kNVAB＝72－36.13＝35.87kN-81- VCB＝＝0.27kNVBC＝＝－0.27kNVDC＝＝40.34kNVCD＝81－40.34＝40.66kN一层：VBA＝＝36.05kNVAB＝72－36.05＝35.95kNVCB＝＝0.34kNVBC＝＝－0.34kNVDC＝＝40.43kNVCD＝81－40.43＝40.57kN8.4.4跨中最大弯矩计算：五层：-81- AB跨：Mmas＝－(9×1.25＋14.88)＋8.93×3.75＝7.36kN﹒mBC跨：Mmas＝0.05×1.35－0.13＝－0.06kN﹒mCD跨：Mmas＝－(9×1.25＋15)＋8.99×3.75＝7.46kN﹒m四层;AB跨：Mmas＝－(36×1.25＋58.13)＋36.15×3.75＝32.43kN﹒mBC跨：Mmas＝0.31×1.35－2.51＝－2.09kN﹒mCD跨：Mmas＝－(40.5×1.25＋64.03)＋40.31×3.75＝36.5kN﹒m三层：AB跨：Mmas＝－(36×1.25＋58.61)＋36.14×3.75＝31.92kN﹒mBC跨：Mmas＝0.28×1.35－2.04＝－1.66kN﹒mCD跨：Mmas＝－(40.5×1.25＋64.75)＋40.33×3.75-81- ＝35.86kN﹒m二层：AB跨：Mmas＝－(36×1.25＋58.71)＋36.13×3.75＝31.78kN﹒mBC跨：Mmas＝0.27×1.35－1.95＝－1.59kN﹒mCD跨：Mmas＝－(40.5×1.25＋64.91)＋40.34×3.75＝35.74kN﹒m一层：AB跨：Mmas＝－(36×1.25＋56.85)＋36.05×3.75＝33.34kN﹒mBC跨：Mmas＝0.34×1.35－3.18＝－2.72kN﹒mCD跨：Mmas＝－(40.5×1.25＋63.54)＋40.43×3.75＝37.45kN﹒m8.4.5活荷载作用下柱轴力计算：边柱A：N5＝9＋4.5＝13.5kNN1～4＝36＋18＝54kN中柱B：N5＝9.36＋9＝18.36kNN1～4＝42.3＋36＝78.3kN中柱C：N5＝9.36＋9＝18.36kN-81- N1～4＝44.55＋40.5＝85.05kN边柱DN5＝9＋4.5＝13.5kNN1～4＝40.5＋20.25＝60.75kN雪荷载作用下的内力计算：用弯矩二次分配计算梁柱弯矩：（雪荷载）-81- 五层：VAB＝VBA＝＝6.3kNVCB＝＝－0.05kNVBC＝＝－0.05kNVCD＝VDC＝＝6.3kN8.4.6跨中最大弯矩计算：五层：AB跨：-81- Mmas＝－(6.3×1.25＋10.86)＋6.3×3.75＝4.89kN﹒mBC跨：Mmas＝0.05×1.35－0.3＝－0.23kN﹒mCD跨：Mmas＝－(6.3×1.25＋11.12)＋6.3×3.75＝4.63kN﹒m活荷载作用下框架弯矩图-81- 活荷载作用下框架剪力图活荷载作用下框架轴力图-81- 9.框架柱的内力组合：梁内力组合表：（见表）柱内力组合表：（见表）10.框架柱验算：10.1截面特性：柱截面为500×200×20×20㎜箱形柱，采用Q235钢。A＝5002－4602＝38400㎜2Ix＝Iy＝14.77×108㎜4-81- -81- -81- -81- -81- -81- ix＝iy＝＝196㎜Wx＝Wy＝＝5.91×106㎜310.2边柱：以底层柱为例l0＝4.95m上端梁线刚度之和Σkb＝1.969×104kN﹒m柱线刚度：Σkc＝(6.146+8.452)×104＝14.598×104kN﹒m则系数k1＝＝0.135柱下端与基础为刚接，则Σk2＝∞由k1、k2可查得：柱计算长度系数为μ＝1.64则此柱的计算长度为l＝μl0＝1.64×4.95＝8.12m边柱计算长度见下表楼层截面梁线刚度Σkb×104kN﹒m柱线刚度Σkc×104kN﹒mk1k2层高h长度系数μL＝μh5上端1.9698.4510.2333.62.438.75-81- 下端1.9690.1164上端1.9698.4510.1163.62.8710.33下端1.9690.1163上端1.9698.4510.1163.62.8710.33下端1.9690.1162上端1.9698.4510.1163.62.7910.04下端1.9690.1351上端1.9696.1460.1354.951.648.12下端∞10.3中柱：以底层柱计算为例：以底层柱为例l0＝4.95m上端梁线刚度之和Σkb＝（1.969＋1.568）×104＝3.537×104kN﹒m柱线刚度Σkc＝(6.146＋8.452)×104＝14.598×104kN﹒m则系数k1＝＝＝0.24柱下端与基础为刚接，则Σk2＝∞由k1、k2可查得：柱计算长度系数为μ＝1.48则此柱的计算长度为l＝μl0＝1.48×4.95＝7.33m-81- 中柱计算长度见下表楼层截面梁线刚度Σkb×104kN﹒m柱线刚度Σkc×104kN﹒mk1k2层高h长度系数μL＝μh5上端3.5378.4510.423.61.896.80下端3.5370.214上端3.5378.4510.213.62.197.88下端3.5370.213上端3.5378.4510.213.62.197.88下端3.5370.212上端3.5378.4510.213.62.127.63下端3.5370.241上端3.5376.1460.244.951.487.33下端∞10.4强柱弱梁计算：取轴力最大的底层中柱节点位计算对象柱塑性抵抗矩：ΣWpc＝(500×250×－460×230×)×2×2＝13.83×106mm3梁塑性抵抗矩：ΣWpb＝（200×16×234＋234×10×＋175×11×169.5-81- ＋164×7×）×2＝2.89×106mm3ΣWpc(fyc－)＝13.83×106×(235－)＝2489.21kN﹒mηΣWpbfyb＝1.05×2.89×106×235＝713.11kN﹒m满足要求10.5强度计算：底层中柱无震时：第一组内力:M＝134.31kN﹒mN＝2012.80kN＝70.93N/mm2＜f＝205N/mm2第二组内力:M＝49.8kN﹒mN＝2112.54kN＝61.88N/mm2＜f＝205N/mm2有震时：第一组内力:M＝282.04kN﹒mN＝1515.88kN＝78.35N/mm2＜f＝205N/mm2-81- 第二组内力:M＝266.29kN﹒mN＝1953.82kN＝87.58N/mm2＜f＝205N/mm2强度满足要求10.6框架柱平面内、平面外稳定计算10.6.1平面内稳定l0＝7.33mix＝iy＝＝196㎜λx＝＝37.38＜[λ]＝60刚度满足要求截面类型为b类，查得稳定系数为x=0.908＝16168等效弯矩系数＝1.0截面塑性发展系数＝1.05则：无震时：＝78.87N/mm2＜f＝205N/mm2有震时：-81- ＝96.96N/mm2＜f＝205N/mm210.6.2平面外稳定：中柱C：一层k1＝＝0.64k2＝查表得：＝1.26计算长度ly＝1.26×4.95＝6.24mλy＝＝31.82＜[λ]＝60刚度满足要求柱为闭口截面＝1.0面外等效弯曲系数：＝1.0查表b类截面＝0.930则箱形截面η＝0.7无震时：＋＝69.97N/mm2＜f＝205N/mm2有震时：-81- ＋＝81.69N/mm2＜f/0.75＝273N/mm2平面外稳定验算合格10.6.3柱板件宽厚比验算：＝23＜37宽厚比满足要求局部稳定验算：＝87.58N/mm2＝＝＝14.18N/mm2＝0.84＜1.6(160＋0.5λ＋25)×0.8＝(16×0.84＋0.5×31.82＋25)×0.8＝43.4823＜43.48局部稳定满足要求用及竖向活荷载作用下的弯矩图、剪力图、轴力图进行校核。结果如下：-81- 地震作用下M图地震作用下V图-81- 地震作用下N图风荷载作用下M图-81- 风荷载作用下V图风荷载作用下N图-81- 恒荷载作用下M图恒荷载作用下V图-81- 恒荷载作用下N图活荷载作用下M图-81- 活荷载作用下V图活荷载作用下N图-81- 参考文献```[1]《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ99—2001，中国建筑工业出版社，2001[2]《钢结构设计规范》GB550017—2003，北京：中国计划出版社，2004[3]《混凝土结构设计规范》GB50010—2002，中国建筑工业出版社，2002[4]《建筑地基基础设计规范》GB50007—2002，中国建筑工业出版社，2002[5]《建筑抗震设计规范》（2008版）GB50011—2001，北京：中国建筑工业出版社，2001[6]《建筑结构荷载规范》（2006版）GB50009—2001，北京：中国建筑工业出版社，2002[7]《建筑钢结构焊接与验收规程》JGJ81-2002[8]《冷弯薄壁型钢结构设计规范》GB50018-2002，北京：中国计划出版社，2002[9]《钢结构高强度螺栓的连接设计与施工、验收规程》JGJ82-91[10]《钢结构工程施工质量及验收规范》GB50205-2001-81- ，北京：中国计划出版社，2001[11]《钢结构防火涂料应用技术规范》中国建筑工业出版社2000[12]《建筑结构静力计算手册》编写组，中国建筑工业出版社，2003[13]罗邦富、沈祖炎主编.《钢结构设计手册》中国建筑工业出版社2004[14]《钢结构节点连接图集》机械工业出版社2007[15]《钢结构节点连接设计手册》中国建筑工业出版社[16]《建筑结构可靠度设计统一指标》GB50068-2001,北京：中国建筑工业出版社，2001[17]陈绍蕃主编.《钢结构》北京：中国建筑工业出版社，2006[18]国际标准ISO/DIS10721《钢结构设计与材料》，1999.北京-81- 致谢本设计从建筑部分的方案拟定，到结构部分的结构计算，再到施工组织设计部分的施工安排，每一个步骤都得到了我的辅导教师王若竹老师、刘伟老师、卞延彬老师的细心指导和耐心的讲解。老师们对本专业的热爱，严谨的治学态度和广博的学识更使我深受启迪，从尊敬的老师身上，我不仅学到了扎实、丰富的专业知识，也领悟到了做人的道理。我的整个毕业设计无不倾注着辅导教师们的辛勤的汗水和心血，在此，我要向我的老师们致以最衷心的感谢和深深的敬意。还要感谢学院领导和我的每一位授课恩师，他们在思想、学习、生活各方面给予了我热情的帮助和鼓励。同时感谢设计组的其他成员在毕业设计上的帮助。最后，衷心感谢在百忙之中评阅设计和参加答辩的各位老师！王晓莹2009年6月-81-'