1、石家 庄铁 道大 学毕 业设 计1摘要随着我国经济的快速发展，钢结构在建筑结构中的应用也日益广泛。高层钢结构 房屋由于具有诸多优点，正被越来越多的人所认可和肯定。本论文设计研究的是一栋 商务时尚快捷酒店，文中主要从建筑和结构两个方面对钢结构建筑的应用进行了研究， 该建筑采用钢框架结构，框架之间加入混凝土砌块填充，楼板采用压型钢板组合楼板， 并采用了铰接和焊接的方式对各个构件进行连接。建筑设计方面主要介绍了该建筑的相关构件的设计和做法， 对建筑图的设计提供了 信息，并最终完成了建筑图。结构设计则主要包括了节点的设计，柱脚的设计，楼梯、 平台的设计， 组合楼板的设计。 荷载计算的方式采用了近似手工
2、计算。 水平荷载包括风荷载和地震荷载， 采用 D 值法进行计算 。 竖向荷载包括恒荷载 、 活荷载和重力荷载代表值。 使用弯矩二次分配法进行计算。 对计算的结构进行内力组合， 选出危险的截面进行 相应截面和构件的验算。 在对截面和构件进行验算的时候， 主要对钢结构的强度， 刚度和稳定性进行验算，最终对于计算的结果用 pkpm 进行校核对比。关键词： 钢框架 弯矩二次分配法 D 值法石家 庄铁 道大 学毕 业设 计2AbstractWith the rapid development of our economy,steel has been widely used in constructio
3、n. Because of having a number of advantages,small high and high building of steel is being recognized and affirmed by a growing number of people and technical staff begin to the study of technical theory. In this paper, a Business fashion Fast hotel was designed, The research was made of both archit
4、ectural and structural aspects.between the frame Join the concrete block,The floors of composite slabs with profiled steel sheet,The main type of connection was bolting and welding.Architectural design mainly introduces the design and practice of the construction of the relevant components.Provides
5、information on the construction drawing design,and finally completed the building plans,And the structural design includes the design of members of steel frame,connection design,staircase design,floor design and the design of column foot.The horizontal load includes wind load and seismic load which
6、are calculated in D value method.The vertical load includes the dead loads of structure, live load, respective value of gravity and they should be calculated in The moment two methods of distribution,then combines the internal forces and check the members of the frame so as to test and verify the co
7、nnection,staircase,floor and column foot . And draw structural map of building by computer on by hand. At last, aiding method was used to check the result with the software of PKPM. Keywords: steel frame The moment two methods of distribution “D“ method石家 庄铁 道大 学毕 业设 计3目录摘要. 1Abstract. 2第 1 章 绪 论. 6
8、1.1 国内钢结构建筑的发展现状. 61.2 钢结构建筑的优越性 .61.3 钢结构建筑发展存在的问题. 71.4 钢结构的设计过程 .8第 2 章 建筑设计 .92.1 建筑设计概况 .92.2 建筑立面设计 .92.3 建筑平面设计 .92.4 建筑剖面设计 .102.5 建筑构造设计 .102.6 建筑装修做法 . 112.6.2 内墙做法. 112.6.3 楼面做法. 122.6.4 屋面做法 .122.6.5 散水做法. 132.6.6 地面做法. 132.6.7 踢脚做法 .13第 3 章 结构设计. 153.1 结构设计 .153.1.1 柱网布置 .153.1.2 结构形式选择
9、. 153.1.3 楼板形式选择. 153.1.4 结构平面布置 .153.2 线刚度计算 .173.2.1 截面初选. 173.2.2 确定框架计算简图 .17石家 庄铁 道大 学毕 业设 计43.2.3 框架梁柱线刚度计算. 183.3 荷载取值 .193.3.1 可变荷载取值. 193.3.2 永久荷载取值. 203.4 荷载统计 .213.4.1 竖向荷载统计. 223.4.2 风荷载统计. 253.4.3 地震荷载统计 .263.5 水平荷载作用下侧移验算. 303.5.1 水平地震作用下框架的侧移验算. 313.5.2 风荷载作用下框架的侧移验算 .313.6 内力分析计算 .32
10、3.6.1 水平地震作用下框架内力计算. 323.6.2 竖向荷载作用下框架内力计算 .363.6.3 荷载作用下的弯矩图，剪力图，轴力图. 423.7 框架的内力组合 .483.8 截面验算 .573.8.1 梁截面验算. 573.8.2 柱截面验算. 603.9 节点设计 .733.9.1 梁柱节点域验算. 733.9.2 框架节点设计. 743.9.3 柱脚设计 .763.10 楼梯设计. 813.10.1 梯段板的计算. 813.10.2 平台板的计算 .823.10.3 平台梁的计算. 833.11 压型钢板组合楼板设计. 853.11.1 外荷载与内力计算 .853.11.2 组合
11、楼板的验算. 86第 4 章 PKPM 设计信息. 894.1 建筑结构的总信息 .894.2 内力分析 .100石家 庄铁 道大 学毕 业设 计54.2.1 恒载作用下的内力图. 1004.2.2 活载作用下的内力图 .1034.2.3 地震荷载作用下的内力图. 1064.2.4 风荷载作用下的内力图. 1094.3 手算和电算结构分析比较 . 112第 5 章 结论与展望. 1135.1 结论. 1135.2 展望 . 1135.3 致谢 . 114 参考文献. 115 附录 外文翻译. 116石家 庄铁 道大 学毕 业设 计6第 1 章 绪 论1. 1 国内 钢结构 建筑 的发 展现状中
12、国轻钢结构建筑起步很晚， 只是改革开放后， 从国外引进了一些低层和多层钢结 构建筑， 才使我们有了学习与借鉴的机会。 1986 年意大利钢铁公司和冶金部建筑研究总 院合作 ，介绍了 一种低层 轻钢结构建 筑体系 Bsis，并在 冶金部建 筑研究总 院院内建造 一栋二层轻钢结构建筑样板房； 1988 年日本积水株式会社赠送上海同济大学两栋轻钢结 构 建 筑 (二 层 )， 建 在 同 济 新 村 中 ； 20 世 纪 90 年 代 个 别 国 外 公 司 为 推 广 其 产 品 在 北 京 、 上海等地建立多层轻钢结构办公、建筑楼。大规模研究开发、设计制造、施工安装钢结构建筑还是近几年才发展起来
13、。目前， 在北京、 天津、 山东莱芜、 安徽马鞍山、 上海、 广州和深圳等地开展低层、 多层和高层 钢结构建筑试点工程， 目前已经建成几十万平方米 ， 这说明了钢结构建筑的发展势头良 好。近年来， 随着城市建设的发展和高层建筑的增多， 中国钢结构发展十分迅速， 轻钢 结构建筑作为一种绿色环保建筑， 已被建设部列为重点推广项目。 特别是在中国大中城 市中，人多、土地资源少，而人们对建筑密度、环境绿地等要求越来越高的情况下， 较大范围应用钢结构建筑， 这是中国生产力发展到一定阶段的必然产物， 它是符合国家产业政策的推广项目。1. 2 钢结 构建筑 的优 越性（1）能合理布置功能区间 利用钢材强度高
14、的特点， 设计可采用大开间布置， 使建筑平面能够合理分隔、 灵活方便 ，创造 开放 式建筑 。而 传统结 构( 砖混 结构、 砼结 构) 由于 材料性 质限 制了空 间布置 的自由， 如果开间过大， 就会造成板厚、 梁高、 柱大， 出现 “肥梁胖柱” 现象， 不但影响美观， 而且自重增大， 增加造价， 购房者在二次装饰时， 经常由于自行改变墙体位置， 增加隐患。（2）轻钢结构建筑空间利用率高在空间使 用率上。钢结构的 断面小，与钢筋 混凝土结构相比 可增加建筑有效面 积 8左右。 在建筑风格上， 钢结构建筑也更显灵活丰富， 户内空间可多方案分割， 可以满 足不同用户的需求。石家 庄铁 道大 学
15、毕 业设 计7（3）自重轻、抗震性能好相同建筑面积的建筑楼层， 轻钢结构自重轻， 根据比较， 6 层轻钢结构建筑的重量， 仅相当于 4 层砖混结构建筑的重量。 而且钢材具有延性， 能比较好地消耗地震带来的能量，所以抗震性能好，结构安全度高。（4）施工方便、工期短 钢结构构件， 可以实行工广化生产， 现场安装。 由于现场作业量小， 对周围环境污染少， 同时， 施工机械化程度高， 加快了施工速度。 根据统计， 同样面积建筑物， 钢结 构比砼结构工期可缩短 1/3，而且可节省支模材料。（5）综合造价低由于自重轻， 基础费用降低 ， 总体用料减少， 直接成本降低， 建设工期短， 间接费 又可减少，所以
16、综合造价低。（6）符合建筑产业化和可持续发展的要求轻钢结构适宜工厂大批量生产， 工业化程度高， 并且能将节能、 防水、 隔热、 门窗 等先进成品集合于一体， 成套应用 ， 将设计、 生产、 施工体化， 提高建筑产业化的水平。另外，钢 材报废后可实现 100废品再 回收利用，所以 称“钢结构建 筑”为“绿色 建筑”毫不为过，它是适应我们人类可持续发展战略的新型建筑形式。1. 3 钢结 构建筑 发展 存在的 问题近年来， 我国钢结构已有很大的进步,但是与美国日本等钢结构技术比较成熟的国家 比，无论在使用量还是应用范围上，还是在成套技术标准上，都存在着较大的差距。 我 国 建 筑 用 钢 大 都 用
17、 于 混 凝 土 结 构 和 准 混 结 构 ， 真 正 钢 结 构 的 用 钢 量 只 占 建 筑 用 钢 的15%左右 。 钢结构体系在我国的应用也仅限于高层、 超高层建筑 、 厂房和试点建筑小区。 在商业建筑方面，真正实现大规模生产应用的钢结构体系还是空白。制 约 钢 结 构 建 筑的 焦 点 是 围护 结 构 材 料 ， 必 须 解 决 与钢 结 构 商 业 建 筑 相 配 套 的 体 系材料问题，打破产品种类单一，价格昂贵的现状。造价也是制约钢结构发展的因素，从理论上分析， 钢结构占有一定有事， 但由于配套体系不完善， 会使钢结构建筑的造价高于 混凝土 结构的 10%20%左右 ，使
18、钢 结构在中 低层、 中低挡 建筑方面 缺乏竞 争力。 钢结构建筑的技术要求高， 涉及的材料、 部品种类特别多， 防火性能、 防腐性能都是其中的技术难点。规范对于钢结构房屋而言，虽然目前单一的技术规程规范比较齐全， 但是对于作为建筑房屋的钢结构的技术规程目前还没有建立。石家 庄铁 道大 学毕 业设 计81. 4 钢结 构的设 计过程本论文将主要研究小高层钢结构商住楼的建筑设计和结构设计，在建筑设计方面， 主要包括建筑方案的选择、 建筑设计以及建筑施工图的绘制。 在结构设计方面主要包括 结构选型、结构方案的确定、结构构件的内力计算、截面验算和节点的设计。总之， 此 钢结构房屋的设计过程大致为：
19、建筑设计建筑施工图绘制结构设计结构施工图绘 制 。 然后 ， 根 据 计算 结 果 ， 看 结构 是 否 需 要计 算 设 计 支 。 因 钢 结构 本 身 刚 度较 柔 ， 很 难在不配置支撑的情况下能够满足侧移的要求，故计算满足要求也应配置构造支撑。 最 后绘制结构施工图纸和整理计算书。石家 庄铁 道大 学毕 业设 计9第 2 章 建筑设计2. 1 建筑 设计概 况(1)建筑地点：秦皇岛。 (2)场地情况：秦皇岛闹市区近邻高速公路，两边为生活小区，一边为商业区。 (3)建筑规模： 该建筑为十层钢结构纯框架结构 体系， 总占地面积 3500 m2 ， 建筑面积 6480 m2 ，地上四层。一
20、层层高 4.5m，标准层 3.0m。室内外高差 0.6m。(4)建筑等级：1 级。抗震烈度为 8 度。(5)土壤情况及气象条件： 基本风压 0.6kN/ m2 ， 基本雪压 0.4kN/ m2 ， 主导风向： 西 北，主导风速：2.5/ sec，室外计算温度，冬季为- 10 度，夏季为 30 度。2. 2 建筑 立面设 计建筑立面有许多部件组成， 如门窗、 墙柱、 阳台等， 建筑立面设计就是恰当的确定 这些部件的尺寸大小、比例关系、材料质感和色彩等。(1)立面的比例尺度的确立立面面的比例尺度主要根据建筑的使用功能确定， 本设计一层作为商场， 人流量大， 因此设计层高为 4.5m。二 四层为建筑
21、设计层高为 3m。(2)立面的线条处理本工程采用以水平线条为主的立面，能给人以轻快、舒展、宁静的感觉。(3)立面的色彩和材料的处理 本工程商场两层立面装饰主要采用赭红面砖， 建筑主要采用白色涂料。 赭红暖色调使人感到热烈、 兴奋， 白色的冷色调给人以清新， 宁静的感觉。 面砖的质感比涂料厚重 些，使建筑感觉上更稳定，给人以安全感。2. 3 建筑 平面设 计建筑平面有许多的部件， 并且在布置过程中， 加入了相应的家具， 使得平面图看起 来更为充实和准确。在标注方面对墙体的厚度，门窗的嵌入位置给出了准确的数据， 对 施工人员在施工时提供了依据。石家 庄铁 道大 学毕 业设 计102. 4 建筑 剖
22、面 设计剖面设计主要依据建筑的平面图、立面图确定和结本工程的剖构、构造要求确定。 剖面组合采用分层组合， 这样能有效的控制每层的高度， 不会因为层间个别空间的突出 高 度 而 影 响 到 该 层 的 高 度 ， 这 样 做 还 有 利 于 总 体 结 构 布 置 和 楼 梯 等 垂 直 交 通 部 分 的 处 理。但是本工程将不同功能和层高的空间进行归类分层组合时，有空间大小不一矛盾， 商场部分需要开敞的大空间， 而建筑部分却有许多隔墙和垂直的管道需要下落， 这时应 当冲分调整建筑平面组合和剖面设计的相关关系， 做到既能满足使用功能要求， 又令结 构布置合理。2. 5 建筑 构造设 计建筑构造
23、设计是建筑设计的重要组成部分， 是建筑平、 立、 剖面设计的继续和深入， 也 是 结 构 设 计 和 建 筑 施 工 的 重 要 依 据 。 建 筑 设 计 内 容 包 括 正 确 选 择 围 护 构 件 (外 墙 、 内 墙 、 屋 顶 、 楼 地 面 等 )的 材 料 、 材 料 的 搭 配 ， 处 理 构 件 的 连 接 方 式 ， 以 及 与 承 重 构 件 的 关系等。(1)墙体构造本工程为纯框架结构，由梁柱来承重。墙主要起围护作用，根据 GB11968-2006 选用蒸压加气混凝土砌块， 轻质砌块的主要特点就是质轻、 保温、 隔热。 同时还需满足 隔 声 和 防 火 要 求 ， 考
24、 虑 保 温 要 求 ， 外 墙 比 内 墙 稍 厚 ， 选 取 厚 度 为 300mm， 内 墙 厚 度 为200mm。(2)楼板构造楼板采用压型钢板组合楼板，主要有面层 、组合板和钢梁三部分组成 ， 该楼板整体性、耐久性好，并可利用压型肋间的空隙敷设室内电力管线。(3)屋顶构造屋顶形式采用平屋顶， 节约材料， 构造简单， 扩大建筑空间， 屋顶上也可以作为固 定的活动场所。 屋面板采用压型钢板 ， 轻质高强、 保温隔热性能好， 构造简单、 施工方便。 施工时要注意压型钢板的安装、 板缝搭接和防水。 同时设置有女儿墙， 墙高设置为1.2m，以及天沟等。排水方式采用有组织排水。(4)楼梯构造 楼梯形式采用双跑楼梯。 楼梯的坡度的确定主要依据建筑物内主要使用人群的体征状况以及通行的状况。 商厂部分楼梯的坡度较大， 以满足层高的要求。 建筑部分的楼梯 较缓一些，因为行走的人流量不大而且建筑层高不高。楼梯的结构形式采用整体现浇式钢筋混凝土板式楼梯。
