钢框架结构办公楼楼设计说明

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1、毕业设计（论文）题目：钢框架结构办公楼楼设计 学生： 王 系 别： 土木工程 专业班级： 土木1103班 导师：提交日期： 2015.06 毕业设计（论文）任务书一、概述设计容：华诚贸易公司兴建办公楼，要求采用钢框架结构。根据所给建筑功能划分要求，通过调查与搜集有关技术资料，完成建筑设计；正确选择结构方案，完成结构设计；根据场地要求，完成地基基础设计。并提交出任务书规定的设计文件。设计目的：通过毕业设计，初步掌握建筑设计、结构设计与地基基础设计的一般原则、步骤和方法，能综合运用已学过的知识，提高综合分析问题、解决问题的能力，以与相应的设计技巧，同时还将培养设计工作中实事、严格、准确的科学态度和

2、工作作风。成果要求：（1）计算书的撰写应完整清晰地说明设计方案、设计依据、设计步骤与过程；计算容详尽，方确，计算分析无误；叙述准确，条理清晰，结构严谨。（2）图纸容要符合国家有关制图标准，做到图幅规，图面整洁，布图紧凑匀称，线条流畅，粗细分明，尺寸标注齐全，注字规。（3）英文翻译部分翻译准确，文理通顺。二、设计原始资料（一）工程概况：建筑物建于市南郊，主要功能为办公、会议和小型展览，建筑面积60008000m2左右。结构体系采用钢框架结构，总层数为810层，首层4.2米，标准层3.3米。屋面采用压型钢板保温屋面，外墙采用粒混凝土砌块或其他轻质墙体，墙采用轻质隔墙，屋面坡度5%。采用筏形基础，基

3、础埋深3.65m，基底位于第层黄土状粉土，天然地基承载力偏低，不能满足承载力和变形要求，设计要求对地基进行处理，要求处理后的地基承载力特征值不小于180kPa。（二）功能使用要求：廊式建筑。大会议室一个，面积约200m2；接待室一个，设在一层，面积约60m2；小会议室两个，每个面积60m2；办公室共约6000m2，其办公室（60m2）2025间，其余为小办公室（30m2）；其它部分包括门厅、走廊、楼梯、卫生间、开水间、配电室等；每层还设有洗手间、楼梯间。（三）抗震设防烈度：8度，抗震设计分组为第一组，类场地（四）耐火等级：级。（五）场地工程地质条件：（1）地形、地貌拟建场地地形平缓，场地平整。

4、（2）拟建场地岩土工程条件场地地层属第四系全新统晚更新统，依其岩性与物理力学性质分为3个工程地质层，其中第、层为新近堆积土，其余为第四系一般地层。第层：黄土状粉土，层厚1.106.00m。褐黄色黄褐色，土质不均匀，稍湿，中密，摇振反应中等，无光泽，干强度、韧性低，有湿陷性。此层顶部局部夹有黄土状粉质粘土薄层，黄褐色，可塑状态。层低埋深3.4010.60m。fak=110kPa。第层：黄土状粉质粘土，层厚1.403.90m。黄褐色，可塑，土质均匀，无摇振反应，有光泽反应，干强度、韧性中等，可见钙质条纹，有湿陷性。层低埋深7.3013.40m。fak =130kPa。第层：粉质粘土，层厚2.204

5、.20m。黄褐色红褐色，可塑，无摇振反应，有光泽反应，干强度、韧性中等，可见钙质条纹。层低埋深10.8012.20m。fak =140kPa。（3）水文地质条件场地地下水类型为潜水类型，潜水水位埋深大于35.00m。由于地下水埋藏较深，对基础与工程无不良影响。（六）自然气候条件：主导风向：南；基本风压值、基本雪压值按荷载规的规定取值。三、 建筑设计的要求和容（一）平面设计（1） 根据设计要求，确定建筑物的平面分区与各房间的平面形状面积大小与位置。（2） 根据承重作用与柱网等确定轴线位置。（二）剖面设计（1） 根据选定的结构体系，估算主要构件的尺寸，如梁、板、柱等。（2） 根据采光与通风与工艺构

6、造要求，确定建筑物部分剖面高度。（三） 立面设计（1）根据平面和剖面设计，绘制建筑立面轮廓图。（2）根据体型组合，调整各部分比例尺度，使其完整均衡，比例恰当，主次分明，并使体型简洁，与环境协调。四、 结构设计的要求和容（一）结构平立面设计：包括结构总体尺寸、标高，柱网布置，主次梁布置，楼板布置等，楼盖要求采用压型钢板组合楼盖。（二）编制结构设计中各种作用的计算原理（如风荷载、地震作用等），结构分析的简化计算方法。掌握简化计算方法的假定条件、原理、计算步骤以与荷载效应组合等容。（三）荷载计算：根据初定的建筑结构方案，以与荷载规、抗震规进行荷载的统计计算，计算各楼层重量（包括楼面恒载、活荷载，隔墙

7、重量等）。（四）运用建研院编制的PKPM软件进行结构刚度、效应分析、杆件力标准值的计算，基本掌握模型建立、荷载输入、参数确定、整体计算、结果分析等各重要环节。结合规理解输入参数的含义，并将自己的理解编制入计算书中。（五）进行结构设计：框架结构设计各荷载工况结构力（电算），荷载组合(手算)；主梁设计(手算)；柱设计(手算)；节点设计（手算）；次梁设计（手算）；组合楼板设计（手算）。五、 地基基础设计的要求和容（一）地基处理方案选定：由于天然地基承载力偏低，不能满足承载力和变形要求，需对地基进行加固处理，根据工程勘察资料、地质条件以与所设计的上部结构特点，进行地基基础方案（预应力混凝土管桩、灌注桩

8、和夯实水泥土桩）比较、论证，选择合适的基础类型，方案安全可靠合理，并具有较好的经济性。（二）地基处理设计：（1）桩体设计参数桩体材料：确定材料强度等级（水泥、水泥土料配合比）。桩径选择与桩身截面积计算。（2）桩地基处理设计计算单桩承载力特征值计算；桩体材料设计验算；复合地基承载力特征值与面积置换率的计算；复合地基特征值验算；复合地基变形验算；持力层与下卧层强度验算。（三）桩对环境的影响分析与防治措施六、设计完成后提交的文件和图表1.计算说明书部分：包括：目录，英文摘要（200-300词），前言，正文，参考文献，致等。其中正文包括：（一）建筑设计：设计依据、总平面设计、平面的设计、剖面的设计、立

9、面的设计、构造的设计。（二）结构设计：（1）楼盖体系的设计计算（2）框架结构体系的设计计算（3）在竖向荷载作用下框架各杆件的力（M、N、V）（4）在风荷载作用下框架各杆件的力（M、N、V）（5）在地震荷载作用下框架各杆件的力（M、N、V）（6）力组合（7）各杆件的截面设计和节点计算（三）地基基础设计：按所给场地地质资料，选择基础类型、并进行设计。（1）桩体设计参数（2）桩地基处理设计计算（3）桩对环境的影响分析与防治措施2.图纸部分：建筑部分1.建筑设计总说明2.首层平面图3.标准层平面图4.立面图5.剖面图结构部分1.结构设计总说明2.结构平面、立面、剖面图3.框架梁、柱详图，零件大样图；4

10、.主要节点构造详图；5.楼板配筋图6.材料表地基基础部分1.基础设计总说明2.基础结构平面布置图3.地基处理与基础配筋图3.翻译一篇与本专业有关的外文资料(5000字以上)七、毕业设计（论文）进程安排序号 设计各阶段名称 日期（教学周）1 计算书建筑设计部分 第1周2 建筑施工图绘制 第2周3 楼盖体系设计计算 第3周4 各种荷载作用下框架的计算 第4周5 力组合与构件、节点设计 第57周6 结构施工图绘制 第89周7 地基处理方案选定 第10周8 地基处理设计计算 第1112周9 地基基础施工图绘制 第13周10 桩对环境的影响分析与防治措施 第14周11 毕业设计文件的整理装订，教师审核

11、第15周12 整理资料，准备答辩 第16周八、主要参考资料1.房屋建筑制图统一标准（GB50001-2010）2.建筑结构制图标准（GB50105-2010）3.建筑结构可靠度设计统一标准（GB50068-2001）4.建筑结构荷载规（GB50009-2012）5.建筑抗震设计规（GB50011-2010）6.钢结构设计规（GB50017-2003）7.门式刚架轻型房屋钢结构技术规程（CECS 102-2002）8.高层民用建筑钢结构技术规程（JGJ99-98）9.冷弯薄壁型钢结构技术规（GB50018-2002）10.建筑地基基础设计规（GB50007-2011）11.建筑地基处理技术规（J

12、GJ79-2002）12.湿陷性黄土地区建筑规（GB50025-2004）13.建筑地基基础工程施工质量验收规（GB502022002）14.多高层建筑钢结构设计国强编著（）15.多层民用钢结构房屋设计郭兵等编著（）16.钢结构设计手册上、下册（）17.地基与基础（）目录 第一章 绪论41.1钢结构房屋概述41.1.1钢结构房屋的分类41.1.2钢结构房屋的优点41.1.3多层民用钢结构房屋的发展现51.2设计要求51.2.1 重点研究的问题有以下几点：51.2.3设计方案：6 第二章 建筑设计62.1方案比选62.1.1纯框架体系62.1.2支撑框架体系72.1.3结构形式选择72.2建筑设

13、计72.2.1平面设计72.2.2剖面设计82.3建筑设计说明102.3.1设计要求102.3.2工程概况112.3.3 防水做法112.3.4 墙体112.4 建筑施工图12第三章结构布置与荷载统计133.1 各层结构平面布置133.2 截面初选143.3 荷载统计163.3.1 屋面恒载标准值：173.3.2 活荷载标准值：183.3.3 屋面积灰荷载183.3.4 风荷载标准值：18第四章结构构件设计184.1.1 初步假设184.1.2 组合楼(屋面)板的构造要求：194.1.3 荷载计算：204.1.4 压型钢板在施工阶段的验算：204.1.4.1 施工阶段荷载：204.1.4.2

14、压型钢板的受弯承载力验算：204.1.5 压型钢板组合楼板在使用阶段的承载力验算：214.1.5.1 计算假定：214.1.5.2 受弯承载力计算：214.1.5.3 压型钢板楼板负弯矩配筋设计：224.1.6 组合楼板的挠度、裂缝与自振频率验算：234.1.6.1 组合楼板的挠度验算：234.1.6.2 组合楼板负弯矩部位混凝土裂缝宽度验算：244.1.6.3 组合楼板自振频率f的验算：25第五章框架结构分析255.1 设计思路265.2建模过程 275.2.2 结构楼面布置信息285.2.3 楼面荷载传导与计算295.3 SATWE 计算分析305.4 结果分析与截面调整325.4.1 结

15、果分析325.5 电算结果33第六章 荷载组合406.1 荷载组合原理416.1.1 荷载基本组合416.1.2 考虑地震作用的荷载组合436.2 荷载组合446.2.1 正负号规定：446.2.2 各层柱编号446.2 荷载组合446.2.1 正负号规定：456.2.2 各层柱编号456.2.3 荷载基本组合516.2.4 考虑地震作用的荷载组合53第七章结构、构件验算567.1 计算原理567.1.1 不考虑地震作用的基本组合的验算567.1.2 考虑地震作用的验算597.2 截面特性607.3 柱的验算617.3.1 柱 Z1 的验算617.3.2 柱 Z2 的验算627.3.3 柱 Z

16、3 的验算657.3.4 柱 Z4 的验算677.3.5 柱 Z5 的验算697.3.6 柱 Z6 的验算717.3.7 柱 Z7 的验算737.3.8 柱 Z8 的验算757.9 框架梁的验算777.9.1 L1 的验算77第八章框架节点设计808.1 主梁与柱的刚性连接节点设计808.1.1 设计原理80第九章 地基处理819.1 地基基础承载力校核819.2 地基基础方案选定819.3地基基础方案选定829.4 桩地基处理设计计算829.4.1单桩承载力特征值计算829.4.2桩体材料设计验算829.4.3复合地基承载力特征值与面积置换率的计算839.4.4复合地基特征值验算839.4.

17、5复合地基变形的验算849.4.6持力层与下卧层强度验算84结束语86参考文献87文献翻译88致9426 / 102中文摘要本文是对华诚贸易公司办公楼的钢结构设计，选用的结构形式是八层钢结构框架。 多层房屋钢结构技术是一项集轻钢结构、建筑节能保温、建筑防火、建筑隔声、新型建材、设计施工于一体的集成化技术，广泛应用于住宅、办公楼、厂房等建设项目中。钢结构多层房屋中最常用的结构体系为框架结构，框架结构布置灵活，各部分刚度比较均匀，构造简单易于施工。 本文详细地介绍了本工程的建筑设计和结构设计的全过程，主要侧重于结构的计算和设计工作。并根据计算结果进行了构件和节点验算与施工图设计，其中综合考虑了构造

18、措施。 设计采用极限状态设计法，考虑地震作用进行抗震设计。通过采用结构设计软件PKPM与手算相结合，本设计完成了以下主要容： 1、根据建筑功能要求，完成结构平、立面布置。 2、采用PKPM软件进行框架结构受力分析 3、提取电算结果，根据现行规验算构件承载力并完成节点设计。4、根据现行规手工完成组合次梁、基础设计。关键词：钢框架结构、荷载工况、构件验算、次梁设计ABSTRACT This thesis is concerned with the project that designs a steel structure of an office building of Huacheng tra

19、ding company in Taiyuan. Multi-layer steel structure is the integrative technology which consists of light weight steels tructure, energy saving, fire prevention, sound insulation, new building materials, design and construction, and it has been widely used in construction items such as residential

20、buildings,office buildings and workshops. The most commonly used system for Multi-layer steels tructure is the frame structure because of the uniform framework in stiffness and the simple construction. In this thesis, the total process of architectural design and structural design is described in de

21、tail, and this thesis mainly focuses on the calculation and design work of the structure. Then,according to the calculated results, the components and connections are checked, and the construction drawings are drawn, which takes the construction into account. The project adopted limited state design

22、 method, and contained seismic design. By using the results of structural design software PKPM and hand counts, this design includes the following elements:1. According to the function requirements, complete the structure arrangement, including the plane and vertical plane.2. Make stress analysis fo

23、r frame construction by using the PKPM software.3. Withdraw the results from PKPM, make the checking computations and complete the design for connections according to the criterion currently.4. Complete combination secondary girder and the foundation designKEY WORDS：steel frame structure, load case,

24、 structural member check, secondary beam design第一章 绪论1.1钢结构房屋概述1.1.1钢结构房屋的分类钢结构房屋是从承重骨架的材料角度定义的，即指结构体系中主要受力构件是由钢材做成的房屋建筑。除钢结构房屋之外，还有木结构房屋、砌体结构房屋、混凝土结构房屋以与组合结构房屋等多种。 按照使用性质的不同，钢结构房屋可分生产性建筑和非生产性建筑两大类。前者包括工业建筑和农业建筑，后者主要是指民用建筑。 民用建筑根据房屋使用功能又可分为居住建筑和公共建筑两类。 根据房屋层数和高度的不同，大致可分为单层建筑、多层建筑、高层建筑与超高层建筑，但它们之间并没有

25、严格的界限和统一划分标准，不同的规从不同的角度作了规定。1.1.2钢结构房屋的优点钢结构房屋的结构体系主要是由钢板、热轧型钢或冷加工成型的薄壁型钢通过连接制作组装而成，和其他材料的房屋结构相比，有以下几方面优点。（1）强度高，自重轻.（2）构件截面小，有效空间大.（3）材料均匀，塑性、韧性好，抗震性能优越.（4）制造简单，施工周期短.（5）节能、环保.1.1.3多层民用钢结构房屋的发展现状 我国钢结构主要集中应用于工业厂房、大跨度或高层民用建筑中，钢结构建筑在全部建筑中的应用比例非常低，还不到1%，而美国、瑞典、日本等国的钢结构房屋面积已达到总建筑面积的 40%以上。我国建筑用钢在钢材中总产量

26、中的比例也很低。而且我国绝大多数建筑用钢是用于钢筋混凝土结构和砌体结构中的钢筋，钢结构用钢还不到建筑用钢的2%。因此，我国钢结构还是一个很年轻的行业，特别是多层民用钢结构建筑，应用前景十分广阔，有待大力发展和支持。1.1.4发展多层民用钢结构房屋需要解决的问题（1）多层钢结构技术与配套体系有待于进一步开发、研究和完善（2）需要解决防腐、防火问题（3）进一步降低工程造价（4）专业技术人才匮乏，观念有待更新1.2设计要求 本次设计是华诚贸易公司兴建8层钢结构办公楼，办公楼采用钢框架结构，设计深度应能满足构件加工和现场施工要求。1.2.1 重点研究的问题有以下几点：（1) 根据功能要求，确定合理的建

27、筑方案（2）学习相关规程，掌握多层钢框架钢结构的结构组成与设计方法（3）通过使用和熟悉结构辅助设计软件，了解软件编制原理，掌握计算软件所采用的计算方法与现行规在计算机辅助设计中的体现（4）构件、节点和基础设计（5）钢结构施工图画法1.2.2 需要完成的工作有：（1）设计计算书（电算和手算）；（2）结构平面、立面和剖面图；（3）主要节点构造详图；（4）框架梁柱详图，零件大样图；（5）次梁图，零件大样图；（6）节点详图；（7）基础布置图；1.2.3设计方案： 运用建研院编制的PKPM软件中STS框架中第1项三维模型与荷载输入完成建模和荷载输入，并完成结构楼面布置信息与楼面荷载传导与计算后，可接着采

28、用SATWE等程序计算，进行结构刚度、效应分析、杆件力标准值的计算。 为了更好的掌握钢结构设计中的概念，手算部分包括：荷载组合(考虑地震作用)，框架构件的验算，节点设计；次梁设计；组合楼板设计；基础设计等。第二章 建筑设计2.1方案比选 随着层数和高度的增加，除承受较大的竖向荷载外，抗侧力要求成为多层框架的主要承载特点。2.1.1纯框架体系 多层框架在纵、横两个方向均为多层钢结框架，其承载能力与空间刚度均由钢结框架提供，适用于柱距较大而又无法设置支撑的建筑物，其特点为节点构造较复杂，结构用钢量较大，但使用空间较大。2.1.2支撑框架体系 支撑框架体系即多层框架在一个方向（多为纵向）为柱-支撑体

29、系，另一个方向（多为横向）为纯框架体系的混合体体系；其特点为一个方向无支撑便于生产或人流、物流等建筑功能的安排，又适当考虑了简化设计、施工与用钢量等要求，特别适用于平面纵向较长，横向较短的建筑物。2.1.3结构形式选择 本工程结构只有8层，高度只有27.3m（不包括女儿墙），结构形式比较简单，结构刚度要求不高，纯框架形式很容易满足，经济性能优于框架支撑体系，故采用纯框架结构形式。2.2建筑设计2.2.1平面设计（1）根据设计要求，确定建筑物的平面分区与各房间的平面形状面积大小与位置。 平面主体结构采用矩形形状，宽13.8m长72m。廊式结构；开间采用7.2m ；为满足采光要求，进深不超过6m，

30、上进深为5.4m，下进深6m。房间形状均为矩形，便于东西的摆放和使用。（2）根据防火要求，分析确定门厅、走廊、楼梯等位置和数量。 一层有大小门厅两个，大门厅面积为86.4，小门厅面积43.2，符合要求。 走廊宽2.4m，位于尽端的房间门距封闭楼梯间的最大距离为10.8m，满足防火要求。 每层设有两个楼梯，分别为双跑平行楼梯和平行双分楼梯。（3）根据承重作用与柱网等确定轴线位置。 柱网尺寸首先应最大限度地满足建筑使用功能的要求，然后根据造价最省的原则，充分考虑加工，安装条件等因素综合确定。由于钢结构承载能力高而质量轻，与钢筋混凝土结构相比，钢结构应采用较大柱网尺寸，在节约造价的同时提高房屋的利用

31、率。综合考虑上述条件，柱网尺寸取纵向7.2m，横向取5.4m+2.4m+6m。（4）建筑平面示意图如图2-12-2所示：图2-1首层平面图 图2-2 标准层平面图2.2.2剖面设计 层数8层：首层：4.2米；标准层3.3米，女儿墙高0.6米。 剖面图见图2-32-4。图2-4 建筑立面图图2-5 建筑剖面图2.3建筑设计说明2.3.1设计要求 华诚贸易公司兴建办公楼，要求采用钢框架结构，主要功能：办公、会议和小型展览，建筑面积60008000左右，层高8层：首层：4.2米；标准层3.3米，压型钢板保温屋面，外墙采用粒混凝土砌块或其他轻质墙体，墙采用轻质隔墙，屋面坡度5%。建筑物防火等级为二级。

32、 功能要求：廊式建筑。大会议室一个，面积约200m2；接待室一个，设在一层，面积约60m2；小会议室两个，每个面积60m2；办公室共约6000m2，其办公室（60m2）2025间，其余为小办公室（30m2）；其它部分包括门厅、走廊、楼梯、卫生间、开水间、配电室等；每层还设有洗手间、楼梯间。2.3.2工程概况 本工程为：华诚贸易公司办公楼，总建筑面积：7948.8。建筑控制高度27.9m，层数8层：首层：4.2米；标准层3.3米。主体结构改为钢框架结构；室0.000相当于绝对标高40.67。工程耐久年限为二级，抗震设防烈度为8度，耐火等级二级。2.3.3 防水做法（1）屋面防水 屋面采用三毡四油

33、改性沥青防水层，局部小面积屋面采用阻燃和防紫外线聚氨酯防水涂料，涂膜厚度2mm，由专业防水施工队，按规程施工。穿板面 管道或泛水以下外墙穿管，安装后严格用细石混凝土封严。（2）楼面防水卫生间加设聚氨酯防水涂层，涂膜厚度3mm，分两次涂刷，管根嵌防水 胶，地沟侧作防水涂层。除注明外，此类房间标高均比相对应的楼面低20mm，凡有水湿的房间，楼地面找坡，颇向地漏或排水口，以不积水为原则， 凡有管道穿过此类房间，均须预埋套管，高出地面30mm；地面预留风洞，洞 边做混凝土坎边，高100mm或同踢脚高。2.3.4 墙体（1）墙身防潮做法：采用30mm厚1：2水泥砂浆加5%防水剂；室地坪无高差只做水平防潮

34、。（2）墙身砌筑外墙：0.000以下采用240mm厚实心黄河泥砂砖，M5混合砂浆砌筑；0.000以上采用240mm厚加气混凝土砌块，M5 混合砂浆砌筑。 墙：楼梯间墙体采用200mm厚加气混凝土砌块；卫生间1.5m高度以下采用240mm厚实心黄河泥砂砖；其余墙体除注明外均采用C型轻钢龙骨隔墙。3）填充隔墙均砌至梁或板底，与结构框架柱与构造柱采用通长混凝土配筋带或拉结筋进行连接，板带设于门、窗洞口的上部与下部施工楼面时，应预留竖 向配筋，具体配筋施工楼面时，应预留竖向配筋。2.3.5 散水混凝土水泥散水，宽度1000mm。2.4 建筑施工图根据建筑设计绘制施工图 （1） 建筑设计说明书 （2）

35、首层平面图1：100 （3） 标准层平面图1：100 （4） 屋顶平面图1：100 （5） 正立面图1：100 （6） 剖面图，侧立面图1：100第三章结构布置与荷载统计3.1各层结构平面布置本工程平面为狭长形，而且水平和竖向均为规则布置，没有大的刚度突变， 可采用横向承重方案，主梁沿横向布置，结合建筑使用功能要求进行主梁布置： A和B轴间设置一道次梁，间距为27m；C轴和D 轴间设一道次梁，间距均3m。 各层结构平面图见图3-13-图3-1 结构平面图局部根据结构平面图绘制结构计算简图见图3-2：图3-2 结构计算简图3.2截面初选框架梁柱承受的荷载都比较大，故在材料选用时应优先考虑强度较高

36、的钢 材，本工程主梁和柱子采用Q235B钢材。材料性能应满足低合金高强度结 构钢（GB/T1591）的要求。焊接材料应予之相适应，手工焊采用E50 系列焊 条，满足低合金钢焊条（GB/T5118）的要求，自动焊和半自动焊的焊丝应 满足熔化焊用钢丝（GB/T14957）的要求。3.2.1 主梁工字形梁的截面高而窄，在主轴平面截面模量较大，楼板可以视为刚性 铺板，没有整体稳定问题，截面只需满足强度，刚度和局部稳定的要求。故本 工程的主次梁截面均采用工字形截面，并优先选用窄翼缘H 型钢（HN 系列）， 其经济性较好。本工程跨度为7200mm。本工程取一样 梁高，高度按7200mm 跨主梁确定，高跨比

37、可放宽到1/151/20，即为360480mm，取梁高为400mm。查热轧H 型钢和部分T 型钢（GB/T11263），对6600mm跨长的主梁选用H4002001216。3.2.2 框架柱多层框架柱的通常采用H型钢截面，不过一般应选择宽翼缘HW系列， 以保证弱轴方向的抗弯能力。本工程初选柱截面为：HW5004501620。3.2.3 组合次梁次梁选用Q235B钢，采用组合次梁可以减低次梁的高度，增大建筑使用 空间。选用H350175812。3.2.2 剖面设计层高8层：首层：4.2 米；标准层3.3 米，女儿墙高0.6 米。 剖面图见图3-4。图3-3 建筑立面图3.3荷载统计3.3.1 屋

38、面恒载标准值：（不上人屋面，采用带压型钢板的混凝土组合楼板，压型钢板只起模板作用，属于非组合楼板）20mm厚绿豆砂保护层：0.0230=0.6 kN/m2三毡四油改性沥青防水层：0.40 kN/m220mm厚1：3 水泥砂浆找平层：0.0220=0.40kN/m250mm厚膨胀蛭石保温层 0.052 =0.1kN/m21：8 水泥炉渣找坡层：（屋面坡度5%，材料找坡，最薄处20mm厚，最厚处360mm，取平均厚度计算）0.212=2.4kN/m2100mm厚C25钢筋混凝土板：0.125=2.50 KN/m20.8mm厚压型钢板：0.12 kN/m2吊顶与吊挂荷载：0.30 kN/m2合计：

39、6.82kN/m2楼面恒载标准值：小瓷砖地面：0.55kN/m220mm厚水泥砂浆找平层： 0.0220=0.40kN/m250mm厚膨胀蛭石保温层 0.052 =0.1 kN/m230mm厚干硬性焦渣 0.0310=0.3 kN/m230mm厚锯末白灰： 0.033.4=0.102 kN/m2100mm厚C25钢筋混凝土板：0.125=2.50kN/m20.8mm厚压型钢板：0.12 kN/m2吊顶与吊挂荷载： 0.60 kN/m2合计： 6.67 kN/m2墙恒载标准值：（三层12mm纸面石膏板，中填岩棉保温板50mm）8mm厚水泥砂浆找平层： 0.0840=0.32kN/m28mm厚1：

40、1：6 水泥石膏砂浆：0.08142=0.22kN/m25mm厚1：0.3：3 水泥石膏砂浆： 0.05202=0.14kN/m2合计：墙自重：（偏于安全的取3.3mm）外墙恒载标准值：240mm厚加气混凝土砌块：0.247.5=.1.80KN/m26mm厚1：3 水泥砂浆找平层： 0.06142=0.22kN/m29mm厚1：1：6 水泥石膏砂浆： 0.09142=0.2kN/m7mm厚水泥砂浆抹平：0.0720=0.14kN/m2合计 2.84KN/m2 女儿墙：按外墙做法，高度为600mm，自重为：2.840.6=1.70kN/m3.3.2 活荷载标准值：不上人屋面：0.50 kN/m2

41、办公室楼面： 2.0 kN/m2走廊、楼梯： 2.5 kN/m23.3.3 屋面积灰荷载：不考虑3.3.4 风荷载标准值：（按50 年一遇取地区值）0.40kN/m2，地面粗糙度类别：B类3.3.5 雪荷载标准值：0.35kN/m2；准永久分区。雪荷载不与屋面活载同时组合，取其中的最不利组合。本工程由于雪荷载较小，荷载组合时直接取活荷载进行组合，而不考虑与雪荷载的组合。3.3.6 地震作用：本工程为丙类建筑，抗震设防烈度为8度，设计基本加速度值0.20g，设计地震分组为第一组，类场地，设计特征周期0.4s。第四章组合楼板设计4.1.1 初步假设： 选用国产YX-75-200-600型普通镀锌压

42、型钢板，其厚度t=1.2mm，压型钢板上翼缘以上混凝土厚度为80mm（ 满足高层民用建筑钢结构技术规程JGJ 99-98 第7.4.6条规定）,混凝土强度等级为C30。如图4.1所示：故压型钢板现浇混凝土板总厚度为：75+80=155mm图4.1 压型钢板断面图4.1.2 组合楼(屋面)板的构造要求：4.1.2.1 此楼板全按简支组合楼板设计。4.1.2.2 根据高层民用建筑钢结构技术规程 JGJ 99-98第4节规定，栓钉的设置要求： 1. 在组合楼板的端部(包括简支板端部与连续板的各跨端部)均设置栓钉，在端支座的压型钢板的每一个凹肋处设置栓钉，且穿透压型钢板，并将栓钉和压型钢板均焊于钢梁翼

43、缘上。2. 栓钉的直径均选用d=16mm，栓钉间距沿梁轴线方向s=200mm，沿垂直与梁轴线方向s=70mm(64mm)，距钢梁翼缘边距s=40mm(35mm)，栓钉焊后高度为105mm。4.1.2.3 压型钢板在钢梁上的支承长度不应小于50mm，取为80mm；4.1.2.4 组合楼板混凝土的配筋(组合楼板按简支板设计)： 根据高层民用建筑钢结构技术规程 JGJ 99-98第7.4.9条，此板抗裂钢筋选用120，分布钢筋采用150，从支承边缘算起，长度为L/6,且与不少于5根分布钢筋相交，L为板跨长度 。4.1.2.5 压型钢板支承于钢梁上时，在其支承长度围应涂防锈漆，其厚度不宜超过50um。

44、压型钢板端部的栓钉部位宜进行适当的除锌处理，以提高栓钉的焊接质量，具体配筋如（图4.2）所示：图4.2 压型钢板配筋图4.1.3 荷载计算：4.1.4 压型钢板在施工阶段的验算：4.1.4.1 施工阶段荷载： 永久荷载标准值：湿混凝土自重 250.118=2.95钢筋自重 0.06压型钢板自重 0.16_合计： 3.17kN/m2 可变荷载标准值： 施工荷载取为：1.5kN/m2 荷载组合： 施工阶段1m宽板带所承受的线荷载： 标准值：（3.17+1.5）1.0=4.67 设计值：1.23.17+1.41.5=5.904.1.4.2 压型钢板的受弯承载力验算： 本工程的组合楼（屋）面板按3.6

45、m的最大跨度进行钢板施工阶段的承载力验算，在施工阶段，压型钢板作为浇注混凝土的模板，应采用弹性方法计算。强边（顺肋）方向的正、负弯矩和挠度应按单向板计算，弱边方向不计算。 1m宽板带所受到的最大正弯矩为： （4.1） 板的截面抵抗矩取WS=3.16,则=M/WS（4.2）=M/WS= 故施工满足要求。 4.1.4.3 压型钢板挠度验算：(按单向单跨简支板进行挠度验算)(4.3)=1.95mm =minL/180=10.83mm,20mm=10.83mm满足要求4.1.5 压型钢板组合楼板在使用阶段的承载力验算：4.1.5.1 计算假定：在使用阶段，由于此压型钢板上的混凝土厚度为80mm,可按以

46、下假定进行力计算：1.按简支单向板计算组合楼板强边(顺肋)方向正弯矩。2.强边方向的负弯矩按固端板取值。3.不考虑弱边(垂直于肋方向)方向的正负弯矩。4.1.5.2 受弯承载力计算： 组合楼板由栓钉保证压型钢板与混凝土之间的抗剪作用，正截面抗弯承载力按塑性法计算，此时假定截面受拉区和受压区的材料均达到强度设计值。压型钢板钢材强度设计值与混凝土的弯曲抗压强度设计值均应乘以折减系数0.8。故。塑性中和轴在压型钢板顶面以上的混凝土截面组合板的弯矩应符合下式要求：（4.4）其中，一个波宽板带所受的荷载：恒荷载标准值：=4.670.2=0.934kN/m 活荷载标准值：=2.00.2=0.4kN/m 荷

47、载标准组合： 荷载设计组合：则一个波宽板带跨度为2.7m的压型钢板组合楼板所受到的最大设计弯矩值为： 故，满足要求。其中，为组合楼板受压区高度，；为组合楼板有效高度，取111mm；yp为压型钢板截面应力合力至混凝土受压区截面应力合力的距离，。4.1.5.3 压型钢板楼板负弯矩配筋设计：对于压型钢板楼板的负弯筋，取一米宽板带按T形梁模型进行计算。 （1）负弯矩超限判断（4.5）压型钢板楼板负弯矩设计值为：=故，所以负弯矩不超限，可以进行负弯矩配筋。其中，b为单位长度压型钢板的下翼缘宽度；为压型钢板的高度；为压型钢板顶面以上混凝土计算厚度；为混凝土保护层厚度。 （2）负弯矩配筋计算： （4.6）

48、= =28.76故，中和轴位于压型钢板肋，= =21.8mm（4.7）=285.76故负弯矩钢筋选用=468。其中，为混凝土受压区高度；h0为压型钢板组合楼板的有效高度，h0=hp+hc-ac；fsy为钢筋的屈服强度；As单位长度压型钢板组合楼板的配筋面积。（3） 斜截面抗剪承载力计算：（4.8）一个波宽（200mm）板所承受的最大剪力为： 故，抗剪承载力满足要求。4.1.6 组合楼板的挠度、裂缝与自振频率验算：4.1.6.1 组合楼板的挠度验算：以下均按简支单向板计算沿强边（顺肋）方向的挠度。（1） 组合楼板在荷载短期效应组合下的挠度验算： （4.9） （4.10） 其中，混凝土截面面积；组

49、合楼板受压边缘至混凝土部分重心之间的距离；压型钢板的面积压型钢板与混凝土部分各自对自身形心的惯性矩：； （4.11）= （4.12）其中，为组合楼板全截面发挥作用时的等效截面惯性矩；短期荷载下的等效刚度。故在荷载短期效应组合下的挠度：，满足要求。（2）组合楼板在荷载长期效应组合下的挠度验算：长期荷载作用下的等效刚度 （4.13）=荷载组合：故在荷载短期效应组合下的挠度：，满足要求。4.1.6.2 组合楼板负弯矩部位混凝土裂缝宽度验算：对组合楼板负弯矩部位混凝土裂缝宽度的验算，近似地忽略压型钢板的作用，按混凝土板与其负弯筋计算板的最大裂缝宽度，板端负弯矩按两端固接的单跨单向板算的。=cr(1.9

50、c+0.08) (4.14)=cr(1.9c+0.08) =2.10.86(1.920+0.08) =0.07mm=0.4mm满足要求其中，Ate为有效受拉混凝土截面面积，取Ate=0.5bh+(bf-b)hf=0.573155+(200-73)75=15182.5mm2为混凝土强度标准值，取为2.01N/mm2；te为按有效受拉混凝土截面面积计算的纵向受拉钢筋配筋率：te=0.04 sk为裂缝截面处的钢筋应力： sk=（4.15）sk=135.66N/mm2为裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数： =1.1-0.65（4.16）=1.1-0.65=1.1-0.65=0.86Es=2.0610N/

51、mm2, c=20mmdeq=（4.17）deq=10mm4.1.6.3 组合楼板自振频率f的验算：屋面永久荷载作用产生的挠度： f=（4.18）f=7.35Hz15Hz 故不满足要求；但考虑其挠度很小，故此项可以不予考虑。4.1.6.4 抗剪件的计抗剪件采用圆柱头栓钉连接，其抗剪承载力设计值可按下式计算 (4.19) 故抗剪件承载力满足要求。 第五章框架结构分析5.1设计思路多层建筑钢结构的体形多样、受力复杂且杆件数量较多，因此在进行静力、 动力分析时一般都借助计算机采用有限元法完成，计算速度快且精度较高。结构分析中对掌握结构的近似计算方法具有重要意义。对于比较规则的结 构，可以简化成平面结

52、构，用近似方法计算，用此方法可以检验有限元结果的合理性；近似计算方法也可以使我们对结构的受力特点和传力路径有深刻的理 解。本设计是利用结构有限元原理对钢框架结构进行结构分析，主要是利用 PKPM软件中的SATWE 模块进行结构有限元分析，得到力和位移。然后再 根据实际情况对框架结构进行调整，按照结构安全可靠、受力明确、经济等因 素，最终得到适合的截面尺寸。然后再提取SATWE 中各工况下力标准值进 行力组合，再进行构件验算、节点设计、基础设计以与组合梁设计。每一步 都与结构分析的结果息息相关，可见结构分析是设计中重要的一个环节，有限 元分析的精确性也保证了后续工作的有效完成。本设计的结构分析原

53、则有以下几点：（1）本设计中对于多层钢框架体系，应根据钢结构设计规（GB50017） 的规定采用一阶弹性或二阶弹性进行计算。（2）在设计中，采用能保证楼面整体刚度的构造措施（如设梁板抗剪件等） 后，可假定楼面在其自身平面为绝对刚性。当不能保证楼板的整体刚性时， 应采用楼板平面的实际刚度计算。（3）多层框架的计算模型应视具体结构形式和计算容确定。平面布置较规 则、质量和刚度沿高度方向分布均匀、不计扭转效应时，可采用平面结构计算 模型；当不符合平面结构假定时，也可采用空间计算模型。（4）对多层民用建筑，框架顶点的总侧移、层间相对水平位移不宜超过规 限值。抗震设防的结构，在求得水平地震作用后，尚应按

54、标准荷载组合验算结构层间位移。（5）对于采用压型钢板组合楼板的结构，在进行框架弹性分析时，梁截面特性中应计入混凝土楼板的协同作用：钢梁两侧有楼板时1.5Ib，一侧有楼板时1.2Ib，Ib为钢梁的惯性矩。在弹性阶段，因混凝土可能开裂，不应再考虑共 同工作。结构分析方法：多层建筑钢结构的体形多样、受力复杂且杆件数量较多，因此在进行静力、动力分析时一般都借助计算机采用有限元法完成，计算速度 快且精度较高。本工程为纯钢框架结构，计算竖向荷载作用下框架力的简化方法有：力 矩分配法、分层法、迭代法等；计算水平荷载作用下力的简化方法有：反弯 点法、D 值法、迭代法、门架法以与无剪力分配法等。框架结构的近似计

55、算：力法、位移法、弯矩分配法、无剪力分配法均可以 用来计算框架结构力和位移，但是多层钢结构往往杆件多，超静定次数较高， 采用上述方法较为麻烦，因此实际计算一般用近似方法分别计算结构在竖向和 水平荷载作用下的力和位移。框架结构在竖向荷载作用下的近似计算有：分层法、迭代法、二次弯矩分配法等。框架结构在水平荷载作用下的近似计算有：反弯点法、D 值法、门架法等。 本工程采用结构分析采用PKPM中的SATWE完成，它是一种有限元法的结构分析软件。基本思路是将整个结构离散成由有限个、且按一定方式相互 连接在一起的单元的组合体。根据其形状和受力特点，这些单元可以归结为几 种标准单元。由于采用有限元法可以模拟

56、任何形式的结构，且对结构的简化近 似可以做到最少，因此有限元计算精度很高，能反映结构真是受力状态，能够 分析复杂结构在复杂受力状态下的效应。5.2建模过程 将建模过程的部分参数定义整理如下。5.2.1 TS交互式数据输入（1）轴网的输入、楼层的定义不再赘述。（2）荷载定义，见图5-1：图5-1 荷载定义将荷载统计过程得到的楼面和屋面恒活载输入，部分不同的将在楼面结构布置信息里修改。所输入的恒载里已包括了现浇楼板的自重，所以不用程序自动计算现浇楼板自重。（3）设计参数计参数的输入见图5-2： 图5-2 设计参数5.2.2 结构楼面布置信息在这一步中，将布置楼板，并修改部分板厚，即将楼梯部分的板厚改为0。本结构楼板采用的是组合楼盖中的非组合型楼板，在次梁上连续铺设压型钢板，压型钢板选用的是YX75-200-6