土木工程毕业设计-某综合楼—钢框架结构设计
华南理工大学 毕业设计（论文）第一章 建筑设计论述1.1工程概况(1) 工程名称：某综合楼钢框架结构设计(2) 建筑面积：7203平方米(3) 材料：钢材采用Q235B，混凝土采用C20(4) 工程地质情况：广州城区，场地地形平坦，地下稳定水位距地坪-9.0m以下(5) 抗震设防烈度为7度，设计基本加速度为0.10g，第一组(新规范)(6) 建筑场地类，基本风压地面粗糙程度为B 类(7) 建筑高度：20m，首层6.7m，标准层4.6m 1.2 设计依据(1) 依据土木工程专业毕业设计任务书及相关设计资料(2) 建筑结构荷载规范（GB50009-2001）(3) 混凝土结构设计规范（GB50010-2010）(4) 钢结构设计规范（GB50017-2003）(5) 建筑抗震设计规范（GB50011-2010）(6) 建筑结构制图规范（GB/T50105-2010）(7) 组合楼板设计与施工规范(CECS 273:2010)(8) 建筑钢结构设计手册（下）赵熙元主编，冶金工业出版社(9) 高层民用建筑钢结构技术规程（JGJ99-98）(10) 工程结构抗震与防灾李爱群等编著，东南大学出版社(11) 多层民用钢结构房屋设计郭兵等编著，中国建筑工业出版社1.3 设计资料1、 建筑设计已完成建筑平面、立面、剖面、大样图等，详建施图。2、 结构类型钢框架结构3、 工程地点：广州基本风压：0.50 kN/m2，地面粗糙度：B类根据建筑抗震设计规范（GB50011-2001），广州地区的基本烈度为7度，抗震设防烈度为7度，设计基本加速度为0.10g，第一组(新规范)工程地质情况：拟建场地地形平坦，地下稳定水位距地坪-9.0m以下，土质分布具体情况见表1，类场地。建筑地层一览表 表1.1序号岩土分类土层深度(m)厚度范围(m)地基土承载力(kPa)桩端阻力(kPa)桩周摩擦力(kPa)1杂填土0.00.50.52粉土0.51.51.0120103中砂1.52.51.0200254砾砂2.5-6.54.03002400305圆砾6.5-12.56.0500350060注：地下稳定水位距地表-9m，表中给定土层深度由自然地坪算起。4、 材料：钢材：Q235B、Q345钢筋：HPB235(I)、HRB335(II)级、HRB400(III)级混凝土：C15C35砌体：加气混凝土砌块或轻质砖焊条依据设计规范根据所选用的钢材选取。第二章 结构布置方案及截面初选2.1结构平面布置柱网布置可根据建筑图纸布置。本工程只有4层，结构形式比较规则，没有大的刚度突变，可采用横向承重方案，主梁沿横向布置。结合建筑使用功能的要求进行次梁布置，本工程采用纵向布置次梁，次梁间距3m，结构平面布置图见图2.1图2.12.2梁截面初选工字型梁的截面高而窄，在主轴平面内截面模量较大，本工程主次梁均优先选用经济效应好的窄翼缘热轧H型钢（HN系列）(1) 横向框架梁h=(115-120)l=(115-120)×9000=450600mm,取550mmb=(13.3-12)h=(13.3-12)×550=167275mm，取200mm查热轧H型钢和部分T型钢（GB/T11263）,选用HN600×200×11×17。(2) 纵向框架梁h=(115-120)l=(115-120)×8400=420560,mm，取550mmb=(13.3-12)h=(13.3-12)×550=167275mm，取200mm查热轧H型钢和部分T型钢（GB/T11263）,选用HN450×200×9×14。(3) 次梁h=(118-112)l=(118-112)l=8400=467700mm，取500mmb=(13.3-12)h=(13.3-12)×500=152250mm，取200mm查热轧H型钢和部分T型钢（GB/T11263）,由后面的验算可知，选用HN450×200×9×14。2.3框架柱截面初选框架柱优先选用宽翼缘热轧H型钢（HW系列），以保证弱轴方向的抗弯能力。本工程抗震设防烈度为7度，查表得长细比限制为120，（1）首层柱lo=6.7m，根据经验偏安全考虑，取；查表可得截面回转半径近似值，=0.751，。 查规范（GB/T11263）,选用HW400×400×13×21。（2）标准层柱 查规范GB/T11263）, 选用HW400×400×13×21。 各构件截面尺寸和特性见表1.1：表2.1 构件截面尺寸及特性构件类型截面尺寸h×b×tw×tf(mm)截面积A(cm2)单位长度重量m（kg/m）IxIyixiyWxWy首层柱HW400×400×13×21218.69171.7664552241017.4310.1233231120标准层柱HW400×400×13×21218.69171.70664552241017.43 10.12 33231120横向框架 梁HN600×200×11×17131.71103.473749227323.664.152458227.3纵向框架 梁HN450×200×9×1495.4374.931973187018.34.431421187次梁HN450×200×9×1495.4374.931973187018.34.431421187第三章 组合楼盖设计3.1 组合板截面特性用于组合楼板的压型钢板净厚度(不包括涂层)不应小于0.75，也不得超过1.6。波槽平均宽度(对闭口式压型钢板为上口槽宽)不应小于50；当在槽内设置栓钉时，压型钢板的总高度不应大于80。根据上述构造要求，选用型号为的压型钢板，厚度1.2 图3.1 组合楼板图组合板总厚度不应小于90，压型钢板顶面以上的混凝土厚度不应小于50。此外，对于简支组合板的跨高比不宜大于25，连续组合板的跨高比不宜大于35。根据以上构造要求，压型钢板上混凝土厚度取=70，在一个波宽内的截面面积为：压型钢板的厚度较薄且各板段厚度相等，因此可用其板厚的中线来计算截面的特性“线性元件计算法”，以中线计算得的截面A与I乘以板厚t。图3-2 压型钢板截面模量的计算简图即单槽口对于上边（用s代表）及下边（用x代表）的截面模量为： 11452.12 8171.15压型钢板的截面抵抗矩取和的较小值，故：=8171.15压型钢板的截面面积压型钢板的惯性模量：由公式得，3.2标准层楼板设计3.2.1荷载内力计算（1）荷载标准值1.2mm厚压型钢板 0.16kN/m275+70厚C20钢筋混凝土板 5×(58+88)×75/2+70×200 ×25=2.43kN/m2水磨石地面(水泥砂浆打底20厚面层10厚) 0.70 kN/m2楼面板(底面12厚白灰泥批挡) 0.20 kN/m2合计 3.49kN/m2（2) 施工阶段恒载包括：钢筋和混凝土自重、压型钢板自重。活载包括：施工活荷载。恒载：活载：施工阶段内力按弹性计算：三跨连续板（不需考虑荷载不利布置）。以1m宽板条为计算单元：跨中正弯矩 支座负弯矩支座剪力(3) 使用阶段恒载包括：混凝土板自重、楼面做法、吊顶自重、压型钢板自重。恒载：活载：以1m宽板条为计算单元：跨中正弯矩：按简支单向板计算 支座负弯矩：按固端板计算 支座剪力 取一个波距b=200mm为计算单元时的内力：正截面跨中弯矩：支座负弯矩： 支座剪力： 3.2.2施工阶段验算（1）正截面承载力验算，满足要求。（2）挠度验算 满足要求。3.2.3使用阶段验算组合板在跨中正弯矩作用下的横截面抗弯强度计算一般采用塑性设计法。(1) 正截面抗弯验算组合板的有效高度:正截面抗弯验算 由于因此组合板的塑性中和轴在混凝土中：满足要求。(2) 斜截面抗剪验算，满足要求。(3) 支座负弯矩配筋计算选用8150，一个波距内As=335/6=67mm2>50.82mm2。 (4) 挠度验算根据变形相等的原则，将混凝土材料转化为等效的钢材。 荷载标准组合下组合板截面中和轴到受压区边缘的距离组合截面惯性矩 荷载准永久组合下组合截面中和轴到受压区边缘的距离截面惯性矩 荷载标准组合下挠度荷载准永久组合下的挠度容许挠度，满足要求(5) 自振频率验算仅考虑恒载作用时组合板的挠度自振频率 满足要求。（6）裂缝宽度验算 验算组合楼板负弯矩部位混凝土的裂缝宽度时，可近似地忽略压型钢板的作用，即按混凝土板及其负钢筋计算板的最大裂缝宽度。取一个波宽b=200mm作为计算单元，其中C20混凝土的 (满足要求)3.3顶层楼板设计组合楼板板跨为3m,为三跨连续板。选用Q235钢的YX-75-200-600开口型槽口压型钢板，其构件特性为：板厚t=1.2mm,一个波距宽度内截面面积As=400mm2板厚t=1.2mm,一个波距内的截面惯性矩组合板总高为145mm。形心到压型钢板板顶的距离压型钢板自重0.157kN/m2,强度设计值205N/mm2。压型钢板顶面上混凝土厚采用C20混凝土，钢筋采用I级钢HPB235,。组合板总高为145mm。施工阶段活载1.5N/mm2,使用阶段活载2.0N/mm2。组合楼板示意图如下图3.2 组合楼板图3.3.1荷载内力计算（1）荷载标准值1.2mm厚压型钢板 0.16kN/m275+70厚C20钢筋混凝土板 5×(58+88)×75/2+70×200 ×25=2.43kN/m2天面25厚防水砂浆 0.50 kN/m2天面隔热层
