腾讯仪表厂二号楼厂房C方案设计毕业论文.doc

文天学院2012届本科生毕业设计（论文）腾讯仪表厂二号楼厂房C方案设计毕业论文1.1工程概况：、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，基本雪压 S0=0.65 ， 、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值、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。2.1.2建筑及结构布置图 建筑平面图1 结构布置图 22.1.3荷载计算.屋面荷载计算恒载： SBS改性沥青高分子防水卷材一层（三毡四油） 1：3水泥砂浆找平层 20mm 40厚细石混凝土面层（每两米设一分仓缝） 保温层 200mm 20厚1：3水泥砂浆找平层 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 活载：(按照不上人屋面设计取荷载标准值) .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 10厚素水泥浆结合层一道 20厚1：3水泥砂浆找平层 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 活载： 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 250.015=0.3KN/m210厚素水泥浆结合层一道 200.010=0.2KN/m220厚1：3水泥砂浆找平层 200.02=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） 250.10=2.50 KN/m2压型钢板 0.18 KN/m2总计 3.58 KN/m2活载： 2.0 KN/m2ii：卫生间 恒载：瓷面砖1501508 19.80.008=0.1584 KN/m210厚素水泥浆结合层一道 200.010=0.2KN/m2高分子卷材一层（三毡四油） 0.4 KN/m220厚1：3水泥砂浆找平层 200.02=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） 250.10=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（390mm190mm190mm） 8.0 kN/ 内墙做法： 5厚1:0.3:3水泥石灰膏砂浆粉面 200.005 =0.1KN/m2 12厚1:1:6水泥石灰膏砂浆打底 200.012 =0.24KN/m2外墙做法：（聚苯板保温层）聚合物砂浆 10mm 200.01= 0.2 KN/m2挤塑聚苯板保温层 0.4 KN/m220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/m2.1.4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hmin,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h8000/15=533mm,初步取主梁高为600mm。次梁高h7500/24=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。 按次梁为简支梁计算 次梁所受荷载标准值为:活载qQ=4.04.0=16.0KN/m 恒载qg=250.104.0=10.0KN/m 次梁所受荷载设计值为: q=1.2qg+1.4qQ =1.216.0+1.410.0 KN/m =33.2 KN/m次梁所受最大弯矩次梁所受剪力另外,假设梁自重引起的弯矩为0.02M 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:HN400200813 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=4.04.0=16.0KN/m 恒载qg=250.104.0=10.0KN/m次梁所受荷载设计值为: q=1.2qg+1.4qQ =1.216.0+1.410.0 KN/m =33.2 KN/m主梁所受集中力为：p=ql1=33.27.5=249KN主梁所受最大弯矩次梁所受剪力V=p=249KN另外,假设梁自重引起的弯矩为0.02M 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:HN6002001117 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=7.58.0（1.23.5+1.44.0） =588KN底层柱所受轴向荷载设计值为：3G=3588=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 取lo=(1.21.5)H=1.354.5=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：4004001828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：为柱的塑性截面抵抗矩 为主梁的塑性截面抵抗矩 N为柱计算处所受轴力 为柱的截面面积主梁的塑性截面抵抗矩为：柱的塑性截面抵抗矩为：验算强柱弱梁： 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4.5m2.2.1.1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 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。求次梁传到主梁上的集中力： 外墙重： = 94.80KN求 次梁传到主梁上的集中力： = 112.4KN求次梁传到主梁上的集中力： 外墙重： (4.57.5-42.5 )0.198.0= 36.1KN = 94.80KN求= = 112.4KN求次梁传到主梁上的集中力： = 102KN求次梁传到主梁上的集中力： （46.44+0.66）7.5=198.2KN = 198.2KN主梁自重：1.034 KN/mI：恒载作用下的简图如下： 恒载作用下的简图 2-2II：作活载计算简图 活载作用下的简图2-3方法同恒载计算，主梁只有次梁传递的活载集中力。P1=40.54.07.5=60KNP1=447.5=120KNP2=40.54.07.5=60KNP2=447.5=120KNP3=40.50.57.5=7.5KNP3=40.57.5=15KN活载简图如下: 2.2.1.2 框架水平地震作用简图1).计算各层重力荷载代表值。i：底层.墙和门窗重计算:外墙高为h=4.5m外墙长=52.52+242=153m外墙宽=0.190m外墙毛体积:1534.50.19=130.82内墙毛体积：54.50.19+94.50.19=11.97门洞口面积计算:3722.5=185窗洞口面积计算1832.4=129.6门重（选用木门）0.2KN/窗重（选用钢框玻璃窗）0.5KN/重G=（130.82+11.97）8-1850.5-129.60.2=1024KN.楼板重:.车间楼板、仓库、更衣间、门厅及辅助用房楼板楼板总宽为：24m楼板总长为：52.5m重G=(7.58990+7.5165.58）=8174KN.卫生间楼板重:87.55.84=350.4KN.楼梯间重: 263.94=127.88KN.主、次梁重和柱重主梁: 8241.034=198.5KN次梁: 752.50.654=240.34KN柱: 326.482.2834=473.5KN此层重力荷载代表值: G1 =1024+8174+350.4+127.88+198.5+240.34+473.5 =10562KNii：第二层.墙和门窗重计算:外墙高为h=4.5m外墙长=52.52+242=153m外墙宽=0.190m外墙毛体积:1534.50.19=130.82内墙毛体积：54.50.19+94.50.19=11.97门洞口面积计算:3722.5=185窗洞口面积计算1832.4=129.6门重（选用木门）0.2KN/窗重（选用钢框玻璃窗）0.5KN/重G=（130.82+11.97）8-1850.5-129.60.2=1024KN.楼板重:.车间楼板、仓库、更衣间、门厅及辅助用房楼板楼板总宽为：24m楼板总长为：52.5m重G=(7.58990+7.5165.58）=8174KN.卫生间楼板重:87.55.84=350.4KN.楼梯间重: 263.94=127.88KN.主、次梁重和柱重主梁: 8241.034=198.5KN次梁: 752.50.654=240.34KN柱: 324.52.2834=328.8KN此层重力荷载代表值: G2=1024+8174+350.4+127.88+198.5+240.34+328.8 =10417.3KNiii：第三层.墙和门窗重计算:外墙高为h=4.5m外墙长=52.52+242=153m外墙宽=0.190m外墙毛体积:1534.50.19=130.82内墙毛体积：54.50.19+94.50.19=11.97门洞口面积计算:3722.5=185窗洞口面积计算1832.4=129.6 2.2.3各层重力荷载代表值（KN）门重（选用木门）0.2KN/窗重（选用钢框玻璃窗）0.5KN/重G=（130.82+11.97）8-1850.5-129.60.2=1024KN.屋面板重楼板总宽为:24m楼板总长为：52.5m重G= 6.440 KN/m22452.5=8114.4KN主、次梁重和柱重主梁: 8241.034=198.5KN次梁: 752.50.654=240.34KN柱: 0.5324.52.2834=164.4KN重G3=1024+8114.4+198.5+240.34+164.4=9741.64KN重力荷载代表值简图如下：2）. 计算结构自振周期采用顶点位移法计算.计算框架的抗剪刚度Cf采用非组合楼盖，楼板对梁截面无加强作用，不考虑板的影响。钢的弹性模量为206103N/mm2 主梁的线刚度类别材料 截面跨度（m） 截面惯性矩 （10-4m4）线刚度 框架梁Q235BHN6002001117 8.0 7.37 1.89柱的线刚度层号材料 截面层高截面惯性矩I （10-4m4） 线刚度23Q235B 40040018284.50 9.3 4.391Q235B 40040018286.48 9.3 2.96求各柱的抗侧刚度D值：首先求梁柱的线刚度比， D值修正系数一般层 底层 各柱刚度计算边柱底层0.640.430.36523层0.430.1770.460中柱 底层1.280.540.45723层0.860.300.780底层柱：2、3层柱：框架自振周期计算： 基本周期的计算 层位11056213152030720.90.2330.2332355.3548.8210417.319840020158.90.1020.3353489.81169.139741.641984009741.640.0490.3843740.81436.5取 3）.采用底部剪力法求地震作用由设计资料知：场地设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0.10g，设计地震分组为第二组，场地类别为类场地。依据以上条件查表：多遇地震时水平地震影响系数最大值为,特征周期值Tg=0.4s,钢结构阻尼比为：所以 其中：为曲线下降段衰减指数， 为直线下降段的下降斜率调整系数， 为阻尼调整系数，因为 Tg T 5Tg ，查图得：结构等效总重力荷为：结构底部总剪力为：F EK= =0.07726112.8=1998.8KN所以不考虑顶部附加地震作用 其中： -各层重力荷载代表值 -第i层离计算最低点的距离楼层水平地震作用 层号 3 9741.6 15.48 150799.97 903.5 2 10417.3 10.98 114381.95 685.3 1 10562 6.48 68441.76 410.0 3072.1 333623.684） .计算框架的水平地震作用质点i水平地震作用标准值、楼层地震剪力及；楼层层间位移的计算过程参见下表: 图2.2.5水平地震作用下剪力图2.2.4水平地震作用计算简图 层图2.2.4水平地震作用下计算简图 39741.615.48150800333624903.5903.51984000.005 210417.310.98114382685.315891984000.008 1105626.48684424101999 1315200.015横向水平地震作用下内力可由手算求出，通过底部剪力法计算求得 水平地震作用下计算简图2.26柱层h(m) 边 柱34.5903.519840046000.02320.780.430.328.0565.4624.51588.819840046000.02336.540.430.582.2282.2216.481998.813152036500.02855.970.640.7253.88108.81 中 柱34.5903.519840078000.03935.240.860.3860.2698.3224.51588.819840078000.03961.960.860.45125.47153.3516.481998.813152045700.03561.961.280.61276.53176.80 层 AB跨梁端剪力 BC跨梁端剪力 柱轴力 38.065.4649.1614.338.049.1649.1612.2914.332.04 28.0110.27106.8127.148.0106.8106.826.741.472.48 18.0191.03125.4739.568.0151.1151.137.881.034.24 水平地震作用柱端剪力和柱弯矩标准值水平地震作用下框架梁剪力和柱端轴力标准值 验算框架层间弹性位移：首层： （满足要求）二层： （满足要求）三层： （满足要求）验算框架柱顶侧移： （满足要求） 横向水平地震作用下N/V图 横向水平地震作用下M图2.2.1.3 框架风载作用简图风荷载工况有左、右风之分，一般作出左风风载简图。风载对于钢框架-支撑结构和地震一样也要考虑协同工作。风载体形系数 迎风面和背风面力的方向相同，因此，可以把两者合算。 风振系数 基本风压 B类粗糙度=0.47s , 查规范,B类地区 , 知脉动增大系数， 结构总高度为：15.48m , 查规范知 脉动影响系数， 风压单位高度上的对于质量和刚度沿着高度均匀分布的房屋，结构振型系数可以取各分段高度处风荷载值列表计算层数离地面高度z（m）（）16.480.421.00.261.2615.72210.980.711.030.441.4718.35315.4811.150.6171.76722.05风荷载作用下计算简图风荷载水平作用下内力可由力学求解器算出 风载作用下计算简图 风载作用下M图 风载作用下V图 风载作用下N图 风载作用下内力计算 杆端内力值 ( 乘子 = 1)- 杆端 1 杆端 2 - - 单元码 轴力 剪力 弯矩 轴力 剪力 弯矩 1 18.2891732 12.8240678 -50.9519544 18.2891732 12.8240678 32.1480052 2 8.45003449 6.46034309 -9.32089692 8.45003449 6.46034309 19.7506469 3 2.13515195 4.43340920 -6.45350416 2.13515195 4.43340920 13.4968372 4 -17.4843750 -3.03401643 13.4968372 -17.4843750 -3.03401643 -10.8071494 5 -10.7397460 -2.73928438 9.64005038 -10.7397460 -2.73928438 -1.33217707 6 -10.9682617 -1.59961342 -1.33217707 -10.9682617 -1.59961342 -7.73944254 7 -4.63818359 -3.14012375 11.4723715 -4.63818359 -3.14012375 -13.6815878 8 -3.37338962 4.47123900 -13.6815878 -3.37338962 4.47123900 6.43898770 9 -9.66329490 6.45040314 -19.7119420 -9.66329490 6.45040314 9.31487207 10 -19.5066761 12.8269244 -32.1603456 -19.5066761 12.8269244 50.9581245 11 -16.3229980 -6.31488254 26.2041511 -16.3229980 -6.31488254 -24.3149091 12 -9.36389160 -5.57642028 22.3456764 -9.36389160 -5.57642028 -22.2656857 13 -1.97924805 -6.28990527 24.1683124 -1.97924805 -6.28990527 -26.1509297 14 -9.35632324 -9.83913878 41.4689022 -9.35632324 -9.83913878 -37.2442080 15 -7.82385254 -8.26099517 33.0358250 -7.82385254 -8.26099517 -33.0521362 16 -6.37658691 -9.84338129 37.2718325 -6.37658691 -9.84338129 -41.4752177 17 0.03731625 6.74730473 -20.4471998 0.03731625 6.74730473 12.6820663 18 -0.70114601 13.7064896 -33.9785192 -0.70114601 13.7064896 27.7006841 19 -2.27928962 15.2387307 -42.5793489 -2.27928962 15.2387307 56.1676262 20 1.20095766 6.39753140 -19.2118140 1.20095766 6.39753140 12.2000651 21 1.91444266 13.7819616 -34.2339330 1.91444266 13.7819616 27.7848945 22 3.49682878 15.2294079 -42.5390743 3.49682878 15.2294079 56.14748892.3.内力计算2.3.1 框架在竖向力作用下的内力计算首先进行弯矩计算，然后在通过杆件和节点平衡计算剪力和轴力。弯矩分配采用弯矩二次分配法计算,2.3.1.1框架在竖向力恒载作用下的内力计算求各杆件的弯矩分配系数kb=1.89104KN m kc底=2.96104KN m kc标准=4.39104KNm 公式如下：梁端弯矩分配系数：, 柱端弯矩分配系数：其中：n节点处梁总数 m节点处柱总数； 恒载作用下计算简图恒载作用下由结构力学求解器得出内力图 恒载作用下N图 恒载作用下 V图 恒载作用下M图 97 钢框架结构分配系数简图恒载作用下内力计算杆端内力值 ( 乘子 = 1)- 杆端 1 杆端 2 - - 单元码 轴力 剪力 弯矩 轴力 剪力 弯矩- 1 -501.688446 -8.24538278 17.8100251 -501.688446 -8.24538278 -35.6200552 2 -351.304297 -19.7002954 55.1968840 -351.304297 -19.7002954 -33.4544455 3 -197.288777 -48.6521215 79.2762723 -197.288777 -48.6521215 -139.658274 4 -53.4654998 92.6737290 -139.658274 -53.4654998 -113.809127 -224.310821 5 -59.9327621 100.231704 -205.8