1、 文天学院 2012 届本科生毕业设计（论文） 1 目 录 1.1 工程概况： . 1 2.1 选型及结构布置 . 2 2.1.1 确定楼盖类型 . 2 2.1.2 建筑及结构布置图 . 3 2.1.3 荷载计算 . 3 2.1.4 初选确定杆件截面尺寸 . 6 2.2 结构计算简图 . 9 2.2.1 计算简图 . 9 2.3.内力计算 . 27 2.3.1 框架在竖向力作用下的内力计算 . 27 2.4.内力组合 . 32 2.4.1 框架梁内力组合 . 33 2.4.2 框架柱内力组合 . 36 2.5 结构、构件截面验算 . 36 2.5.1 框架柱截面验算 . 36 2.5.2 框架
2、横梁 验算 . 51 2.5.3 次梁验算 . 54 2.6 组合楼盖设计 . 56 2.6.1 楼板设计 . 56 2.6.2 屋面板设计 . 61 2.7 框架连接设计 . 66 2.7.1 主梁与柱的连接设计 . 66 2.7.2 次梁与主梁的连接设计 . 75 2.7.3 柱脚设计 . 79 2.7.4 柱与柱连接设计 . 83 2.8 基础设计 . 84 2.8.1 A 柱基础设计 . 84 2.8.2 B 柱基础设计 . 89 2.9 楼梯设计 . 93 2.9.1 梯段板的计算 . 94 2.9.2 平台板的计算 . 95 2.9.3 平台梁的计算 . 96 参考文献 .98 1
3、.1 工程概况： 文天学院 2012 届本科生毕业设计（论文） 2 、工程名称：腾讯仪表厂二号楼厂房（ C方案）设计 、建筑面积： 3240 平方米 、结构型式：钢框架结构 、总层数为三层，无地下室 、抗震设防烈度 7度，近 震 、建筑场地类，基本风压 W0=0.40 2/KN m ，基本雪压 S0=0.65 2/KN m ， 、地面粗糙度 B 类 、层高：首层 6.48 米，标准层 4.5 米 、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 、基础型式：柱下独立基础 、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
4、值 kpafak 250 、建筑物等级：二级 、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
5、板型号 :YX-75-230-690( )。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。 文天学院 2012 届本科生毕业设计（论文） 3 2.1.2 建筑及结构布置图 建筑平面图 1 截 面 表结构布置图 2 2.1.3 荷载计算 .屋面荷载计算 文天学院 2012 届本科生毕业设计（论文） 4 恒载： SBS改性沥青高分子防水卷材一层（三毡四油） 2KN/m .40 1： 3水泥砂浆找平层 20mm 2
6、0 .4 K N /m0 .0 220 40厚细石混凝土面层（每两米设一分仓缝） 2K N /m 96.00 .0 424 保温层 200mm 2K N /m 1 .60 .28 20厚 1： 3水泥砂浆找平层 20 .4 K N / m0 .0 220 非组合楼盖（压型钢板 -选用 YX-75-230-690，上混凝土层厚 80mm） 2K N /m 2 .5 00 .1 025 压型钢板 总计 2.440KN/m6 活载： (按照不上人屋面设计取荷载标准值 ) 20.50KN/m .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 20 .3 K N / m0 .0
7、 1 552 10厚素水泥浆结合层一道 20 .2 K N / m0 .0 1 002 20厚 1： 3水泥砂 浆找平层 20 .4 K N / m0 .0 202 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 23.58KN/m 活载： 24.0KN/m 20 .2 5 K N / m0 .0 152 20.18KN/m2.18KN/m0文天学院 2012 届本科生毕业设计（论文） 5 2） 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/m2 10厚素水泥浆结合层一道 20 0.0
8、10=0.2KN/m2 20厚 1： 3水泥砂浆找平层 20 0.02=0.4 KN/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=2.50 KN/m2 压型钢板 0.18 KN/m2 总计 3.58 KN/m2 活载： 2.0 KN/m2 ii：卫生间 恒载： 瓷面砖 150 150 8 19.8 0.008=0.1584 KN/m2 10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） 0.4 KN/m2 20厚 1： 3水泥砂浆找平层 20 0.02=0.4 KN/m2 非组合
9、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=2.50 KN/m2 压型钢板 0.18 KN/m2 总计 3.84KN/m2 活载： 2.0 KN/m2 .墙体荷载： 内外墙采用粉煤灰轻渣空心砌块（ 390mm 190mm 190mm） 8.0 kN/ 3m 内墙做法： 5厚 1:0.3:3水泥石灰膏砂浆粉面 20 0.005 =0.1KN/m2 12厚 1:1:6水 泥石灰膏砂浆打底 20 0.012 =0.24KN/m2 文天学院 2012 届本科生毕业设计（论文） 6 外墙做法：（聚苯板保温层） 聚合物砂浆 10mm 20
10、0.01= 0.2 KN/m2 挤塑聚苯板保温层 0.4 KN/m2 20厚 1:3水泥砂浆 找平层 20 0.02=0.4 KN/m2 .查表知： 主梁自重： 1.034 KN/m 次梁自重： 0.654 KN/m 柱自重 ： 2.283 KN/m 2.1.4 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 hm
11、in,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。
12、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 10.0 KN/m =33.2 KN/m 次梁所受最大弯矩 2211 3 3 . 2 7 . 5 2 3 3 . 488M q l K N M 文天学院 2012 届本科生毕业设计（论文） 7 次梁所受剪力 11 3 3 . 2 7 . 5 1 2 4 . 522V q l K N 另外 ,假设梁自重引起的弯矩为 0.02M 6 331 . 0 2 2 3 3 . 4
13、1 0 1 0 1 0 5 4 . 61 . 0 5 2 1 5xx x cmfMW r 31 2 4 . 5 1 0 2 . 8 51 2 5 3 5 0w vV mmht f 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=1139cm3 Iy=1735 cm4 ，iy=4.56cm ， Wy=173.5 cm3 (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
14、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 10.0 KN/m =33.2 KN/m 主梁所受集中力为： p=ql1=33.2 7.5=249KN 主梁所受最大弯矩 11 2 4 9 8 . 0 4 9 844M p l K N M 次梁所受剪力 V=p=249KN 另外 ,假设梁自重引起的弯矩为 0.02M 6 331 . 0 2 4 9 8 1 0 1 0 2 2 5
15、01 . 0 5 2 1 5xx x cmfMW r 32 4 9 1 0 3 . 7 41 2 5 5 3 3w vV mmht f 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 文天学院 2012 届本科生毕业设计（论文） 8 截面特征为 :AS=131.71cm2 ， Ix=73749cm4 ， ix=23.66cm ， Wx=2458cm3 Iy=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） =5
16、88KN 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 =50 根据此长细比查表可知：轴心受压柱的稳定系数 =0.856 因此 3 31 7 6 4 1 0 9 5 8 4 . 90 . 8 5 6 2 1 5c N cmfA 取 lo=(1.2 1.5)H=1.35 4.5=6.08m 有等强度原理， ix=iy=lox/ =loy/ =6080/50=121.6mm 柱截面高 h= ix/ 1=121.6/0.43=282.8mm 柱截面宽度 b= iy/ 2=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：
17、400 400 18 28 截面特征值为： AS=285.92cm2 Ix=93000cm4 ix=17.7cm Wx=4490cm3 Iy=31000 cm4 iy=10.2cm Wx=1530 cm3 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： pcW 为 柱的塑性截面抵抗矩 pbW 为 主梁的塑性截面抵抗矩 N为柱计算处所受轴力 CA 为柱的截面面积 主梁的塑性截面抵抗矩为： 322 2 8 6 3 1 7 9)1726 0 0(11)176 0 0(2 0 017)2()( mmthtthtbW wpb 柱的塑性截面抵抗矩为： 2 2 3400( )
18、 ( ) 2 8 4 0 0 ( 4 0 0 2 8 ) 1 8 ( 2 8 ) 4 6 9 8 9 1 222p c w hW t b h t t t m m 验算强柱弱梁： pbxCpc fWANfW )( 文天学院 2012 届本科生毕业设计（论文） 9 331 7 6 4 1 0( 2 1 0 ) 1 . 0 5 2 1 0 2 8 6 3 1 7 9285924257pcpcWW c m 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
19、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
20、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 4.5m 2.2.1.1 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 文天学院 2012 届本科生毕业设计（论文） 10 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 1P 次梁传到主梁上的集中力： 1( 4 3 . 5 8 0 . 6 6 ) 7 . 5 5
21、 8 . 72 KN 外墙重： = 94.80KN 求 1P 次梁传到主梁上的集中力： 1P = 112.4KN 求 2P 次梁传到主梁上的集中力： 1( 4 3 . 5 8 0 . 6 6 ) 7 . 5 5 8 . 72 KN 外墙重： (4.5 7.5-4 2.5 ) 0.19 8.0= 36.1KN 2P = 94.80KN 求 2P 2P = 1P = 112.4KN 求 3P 1P( 4 3 . 5 8 0 . 6 6 ) 7 . 5 1 1 2 . 4 KN 1( 4 6 . 4 4 0 . 6 6 ) 7 . 5 1 0 22 KN KN1.368.019.0)5.245.75.4(
