酒店增层改造设计毕业论文.doc

酒店增层改造设计毕业论文酒店增层改造设计毕业论文 目目 录录 第第 1 1 章章 毕业设计毕业设计说说明明 1 1 1 毕业设计的目的和要求 1 1 2 毕业设计的内容 1 第第 2 2 章章 项目概况项目概况 3 2 1 工程概况 3 2 2 主要设计规范 3 第第 3 3 章章 建筑设计方案建筑设计方案 4 3 1 平面设计 4 3 2 立面设计 7 3 3 剖面设计 9 3 4 单间布置详图 10 3 5 楼梯详图 10 第第 4 4 章章 结构设计结构设计 12 4 1 主要材料指标及设计指标 12 4 2 结构计算书 13 第第 5 5 章章 第五层钢结构加层设计第五层钢结构加层设计 24 5 1 钢结构夹层 PKPM 软件设计 27 5 2 钢结构夹层手算框架校核 33 5 3 钢结构设计 53 第第 6 6 章章 原结构加固部位及方法原结构加固部位及方法 58 6 1 梁加固 58 6 2 柱加固 63 6 3 基础梁加固 64 第第 7 7 章章 施工和加固细则施工和加固细则 68 7 1 土建施工要求 68 7 2 主要施工方法 68 总总 结结 70 参考文献参考文献 72 致致 谢谢 71 土木建筑工程学院 1 第第 1 1 章章 毕业设计说明毕业设计说明 1 11 1 毕业设计的目的和要求毕业设计的目的和要求 1 1 11 1 1 目的目的 毕业设计的目的是培养学生综合运用所学的基本理论 专业知识和基本技 能分析以及解决工程实际问题的能力 让学生得到全面的工程师基本训练 使 学生初步具有从事一般工业与民用建筑的能力 并开发学生的创造力 1 1 21 1 2 要求要求 1 能综合运用学到的理论 知识和技能 分析和解决工程实际问题 2 熟悉使用土木工程设计的程序 方法和常用的技术规范 提高工程设计等 各方面的能力 3 掌握绘制施工图的技能和计算机绘图的方法 4 树立正确的设计概念 陪养严谨的工作态度 遵守纪律 善于与他人合作 具有敬业精神和团队精神 1 21 2 毕业设计的内容毕业设计的内容 1 2 11 2 1 建筑设计任务与要求建筑设计任务与要求 1 设计前的准备工作 1 熟悉设计任务书 2 收集必要的设计原始数据 3 设计前的调查研究 2 初步设计阶段 1 任务 提出设计方案 2 内容 根据旧建筑改造后结构形式进行建筑设计 达到美观实用的目的 3 图纸及设计文件 各层平面图及主要剖面图 立面图 A1 图纸 1 100 土木建筑工程学院 2 说明书 设计方案的主要意图 主要结构方案及构造特点等 3 施工图设计阶段 1 任务 满足施工要求 2 内容 原中庭部分用混凝土楼板封闭 新增钢楼梯两部 钢结构电梯井道一部 3 图纸及设计文件 各层建筑平面 各个立面及必要的剖面图 A1 图纸 1 100 建筑构造节点详图 A1 图纸 1 100 各工种相应配套的施工图 A1 图纸 1 100 建筑 结构等说明书 结构计算书 1 2 21 2 2 结构设计结构设计 1 设计要求 1 选定合理的改造方案 2 根据采用的改造方案对主要结构及构建进行设计计算和构造处理 2 结构设计内容 1 多层框架计算 2 基础设计及计算 3 梁设计及计算 4 楼板 楼梯的设计及计算 5 加固设计及计算 3 完成结构施工图 1 结构平面每层及屋顶布置图 2 加固设计图 3 框架施工图及节点详图 土木建筑工程学院 3 第第 2 2 章章 项目概况项目概况 2 12 1 工程概况工程概况 本工程为顺德均安原富华大酒店加层加固工程 原结构为框架结构四层 桩基础 青灰砖填充墙 现在顶层加一层钢结构 层高 3 4m 1 本工程已使用 20 余年 其原设计图无 以现地勘资料 现场检测资料 现及现场测量构件尺寸及相关设计经验值为设计依据 设计使用年限 30 年 2 原中庭部分用混凝土楼板封闭 其新增基础采用钻孔灌注桩基础与钢 管桩基础相结合方式 3 新增钢楼梯两部 钢结构电梯井道一部 4 部分基础 柱 梁采用加大截面法加固 部分梁采用粘碳纤维加固 5 除原外墙砌体 其余墙体必须全部拆除 新增墙体必须采用轻质砌块 或轻质龙骨隔墙 若地面需重新做石材地面 原楼面地坪必须铲除 严禁在现 有楼面地坪上直接铺设石材地面 2 22 2 主要设计规范主要设计规范 1 民用建筑设计通则 GB50352 2005 2 建筑设计防火规范 GBJ16 87 2001 年版 3 办公建筑设计规范 JGJ67 89 4 公共建筑节能设计标准 GB50189 2005 5 混凝土结构加固设计规范 GB50367 2006 6 钢结构设计规范 GB50017 2003 7 建筑结构设计荷载规范 GB50009 2001 8 混凝土结构设计规范 GB50010 2002 9 建筑地基基础设计规范 GB50007 2002 10 高层民用建筑钢结构技术规程 JGJ99 98 11 中南地区建筑配件图集合订本 98ZJ001 12 包头钢铁设计研究总院 中国钢结构协会房屋建筑钢结构协会合编 钢结构设计与计算 第 2 版 机械工业出版社 2006 13 严正庭 严立编著 钢与混凝土组合结构计算构造手册 中国建筑工 业出版社 1997 土木建筑工程学院 4 第第 3 3 章章 建筑设计方案建筑设计方案 本工程因为加层加固工程 其原有大体结构形式已经确定 除中部柱拆除 和新添外其余柱位不变 改造后希望供宾馆或洗浴中心使用 综合上述两点 本建筑方案按照底层商场 二至五层为宾馆的用途进行设计 其中宾馆标准层提供标准双人间 标准大床房和豪华双人间三种不同的房 间类型 以适应不同顾客的居住需求 设置钢楼梯两部 钢结构电梯井道一部 3 13 1 平面设计平面设计 3 1 13 1 1 改造前标准层平面图改造前标准层平面图 图 3 0 改造前一层平面图 土木建筑工程学院 5 3 1 23 1 2 一层平面图一层平面图 根据新建筑底层供商场使用的要求 设计平面图如下 图 3 1 一层平面图 土木建筑工程学院 6 3 1 33 1 3 二至三层平面图二至三层平面图 根据房间使用要求 2 3 层平面布置如下 图 3 2 标准层平面图一 土木建筑工程学院 7 5 3 1 43 1 4 顶层平面 即屋面组织排水 顶层平面 即屋面组织排水 图 3 3 顶层平面图 3 23 2 立面设计立面设计 3 2 13 2 1 正立面图正立面图 根据原有结构层高及平面布置 建筑正立面图如下所示 图 3 4 正立面图 土木建筑工程学院 8 3 2 23 2 2 背立面图背立面图 图 3 5 背立面图 3 2 23 2 2 左侧左侧立面图立面图 图 3 6 左侧立面图 土木建筑工程学院 9 3 2 33 2 3 右侧立面图右侧立面图 图 3 7 右侧立面图 3 33 3 剖面设计剖面设计 3 3 13 3 1 1 11 1 剖面图剖面图 图 3 8 1 1 剖面图 土木建筑工程学院 10 3 3 23 3 2 2 22 2 剖面图剖面图 图 3 9 2 2 剖面图 3 43 4 单间布置详图单间布置详图 图 3 10 房间一 二 三详图 土木建筑工程学院 11 3 53 5 电梯设计电梯设计 本旅馆属于小型旅馆 楼层数 10 层 采用全程服务 1 将运载人数 约 100 人 最大运载量 2 可能停靠站 4 层 3 电梯运载容量 13 人 4 停靠站数目 4 站 5 行程 28 4m 6 电梯最小运行速度 2 5m s 7 计算运行周期 RT 1 m28 4m 11 36s m s2 5m s 行程 电梯速度 2 加速度允许差 减速与限定时间 2 5m s 的电梯的标准值 加上 4s 为每站停 靠所需的加速度与减速 加上 6s 为每次向上与向下运行的限定时间同到底层 的加速度与自底层向上的减速 3 乘客进入轿厢时间 每人 1 2s 4 乘客离开轿厢的时间 每人 1 7s 5 每次停站开门与关门时间 5s 总运行时间 RT 上列量的总和 88s 8 电梯在 20min 内的运载人数 20 60s1200 h 13 195 88 运载容量 人 人 运行周期 9 计算所需电梯数量 100 0 51 h195 运载总人数 N 台 故可只设置一台电梯 轿厢额定荷载为 1000 13 15 kg 人 土木建筑工程学院 12 3 63 6 楼梯详图楼梯详图 图 3 11 楼梯平面图 建筑平面图 立面图 剖面图及楼梯 单间等各详图详见附建筑施工图纸 第第 4 4 章章 结构设计结构设计 4 14 1主要材料指标及设计指标主要材料指标及设计指标 1 钢结构加层及钢楼梯 电梯井道钢材选用Q235 强度设计值 f 215N mm fv 125N mm fce 320N mm 其性能应符合国家标准 碳素结构钢 GB700 88 的有关规定 承重结构采用的钢材应具有抗拉强度 伸长率 屈 服强度和硫 磷含量的合格保证 钢材的抗拉强度实测值与屈服强度实测值的 比值不应小于1 2 钢材应有明显的屈服台阶 且伸长率应大于20 钢材应有 良好的可焊性和合格的冲击韧性 2 混凝土 新浇及加固基础 新增一层柱的混凝土为C30 其他部位均为C25 土木建筑工程学院 13 钢筋为HPB235级 HRB335级 3 焊条 E43系列用于焊接HPB235钢筋 Q235B钢板型钢 不同材质时 焊条应与 低强度等级材质匹配 手工焊接用焊条应符合国家标准 碳钢焊条 GB5117 或 低合金焊条 GB5118 的规定 4 植筋及粘碳纤维布结构胶选用A级胶 其各项指标应满足 混凝土结构加固设 计规范 要求 5 碳纤维布采用0 167mm厚 级布 其各项指标应满足 混凝土结构加固设计规 范 要求 6 锚栓 M14 M22均为普通型 7 楼面荷载要求 楼面活荷载2 0KN 喷淋活载0 3KN 吊顶恒载0 3KN 楼面 装修恒载1KN 未经设计单位许可 不得擅自增加楼面荷载 4 24 2 结构计算书结构计算书 工程为多层框架结构 除第五层为新加钢结构外 其余均为混凝土结构 结构计算除基础部分和加固措施外 其余均采用PKPM软件进行计算 4 2 14 2 1 结构材料信息结构材料信息 混凝土容重 kN m3 Gc 25 00 钢材容重 kN m3 Gs 78 00 水平力的夹角 Rad ARF 0 00 竖向荷载计算信息 按模拟施工加荷计算方式 风荷载计算信息 计算X Y两个方向的风荷载 地震力计算信息 计算X Y两个方向的地震力 特殊荷载计算信息 不计算 结构类别 框架结构 裙房层数 MANNEX 0 墙元细分最大控制长度 m DMAX 2 00 墙元侧向节点信息 内部节点 是否对全楼强制采用刚性楼板假定 否 土木建筑工程学院 14 采用的楼层刚度算法 层间剪力比层间位移算法 4 2 24 2 2 风荷载信息风荷载信息 修正后的基本风压 kN m2 WO 0 70 地面粗糙程度 C 类 结构基本周期 秒 T1 0 00 体形变化分段数 MPART 1 各段最高层号 NSTi 5 各段体形系数 USi 1 30 4 2 34 2 3 地震信息地震信息 振型组合方法 CQC耦联 SRSS非耦联 CQC 计算振型数 NMODE 15 地震烈度 NAF 7 00 场地类别 KD 1 设计地震分组 一组 特征周期 TG 0 25 多遇地震影响系数最大值 Rmax1 0 08 罕遇地震影响系数最大值 Rmax2 0 50 框架的抗震等级 NF 3 活荷质量折减系数 RMC 0 50 周期折减系数 TC 1 00 结构的阻尼比 DAMP 5 00 是否考虑偶然偏心 否 斜交抗侧力构件方向的附加地震数 0 4 2 44 2 4活荷载信息活荷载信息 考虑活荷不利布置的层数 从第1到5层 柱 墙活荷载是否折减 不折算 土木建筑工程学院 15 传到基础的活荷载是否折减 折算 柱 墙 基础活荷载折减系数 计算截面以上的层数 折减系数 1 1 00 2 3 0 85 4 5 0 70 4 2 54 2 5调整信息调整信息 中梁刚度增大系数 BK 1 00 梁端弯矩调幅系数 BT 0 85 梁设计弯矩增大系数 BM 1 00 连梁刚度折减系数 BLZ 0 70 梁扭矩折减系数 TB 0 40 全楼地震力放大系数 RSF 1 00 0 2Qo 调整起始层号 KQ1 0 0 2Qo 调整终止层号 KQ2 0 顶塔楼内力放大起算层号 NTL 0 顶塔楼内力放大 RTL 1 00 九度结构及一级框架梁柱超配筋系数 CPCOEF91 1 15 是否按抗震规范5 2 5调整楼层地震力IAUTO525 1 是否调整与框支柱相连的梁内力 IREGU KZZB 0 强制指定的薄弱层个数 NWEAK 0 4 2 64 2 6 配筋信息配筋信息 梁主筋强度 N mm2 IB 300 柱主筋强度 N mm2 IC 300 墙主筋强度 N mm2 IW 300 梁箍筋强度 N mm2 JB 210 柱箍筋强度 N mm2 JC 210 土木建筑工程学院 16 墙分布筋强度 N mm2 JWH 210 梁箍筋最大间距 mm SB 100 00 柱箍筋最大间距 mm SC 100 00 墙水平分布筋最大间距 mm SWH 150 00 墙竖向筋分布最小配筋率 RWV 0 30 4 2 74 2 7 设计信息设计信息 结构重要性系数 RWO 1 00 柱计算长度计算原则 有侧移 梁柱重叠部分简化 不作为刚域 是否考虑 P Delt 效应 否 柱配筋计算原则 按单偏压计算 钢构件截面净毛面积比 RN 0 85 梁保护层厚度 mm BCB 30 00 柱保护层厚度 mm ACA 30 00 是否按砼规范 7 3 11 3 计算砼柱计算长度系数 否 4 2 84 2 8 荷载组合信息荷载组合信息 恒载分项系数 CDEAD 1 20 活载分项系数 CLIVE 1 40 风荷载分项系数 CWIND 1 40 水平地震力分项系数 CEA H 1 30 竖向地震力分项系数 CEA V 0 50 特殊荷载分项系数 CSPY 0 00 活荷载的组合系数 CD L 0 70 风荷载的组合系数 CD W 0 60 活荷载的重力荷载代表值系数 CEA L 0 50 4 2 94 2 9荷载分析荷载分析 土木建筑工程学院 17 4 2 9 14 2 9 1 楼面荷载楼面荷载 活荷载 LL 2 0 0 3 2 3 2 KN M 恒荷载 DL 1 0 3 1 3 2 KN M 原有墙体荷载 QL 0 2 3 6 7 965 73 KN m 新增墙体荷载 XQL 2 0 2 0 3 3 60 216 KN m 4 2 9 24 2 9 2 风荷载相关参数风荷载相关参数 图 4 1 风荷载相关信息 4 2 9 24 2 9 2 地震荷载相关参数地震荷载相关参数 图 4 2 地震荷载相关信息 4 2 9 34 2 9 3 梁板柱设定梁板柱设定 根据建筑施工图布置梁板 原梁尺寸不变 为200 450 新增梁尺寸预设为 200 500 土木建筑工程学院 18 考虑中庭部分封板 原中庭周围一圈柱需要提高承载力 适当加大截面为 540 540 新增柱截面为 400 450 其他柱不变 为 400 400 标准层信息如下图 图 4 3 标准层信息图 标准层平面布置如下图 注 除图中注明外 其余梁 柱均为原建筑物原有结 构构件 截面尺寸 梁 柱 mmmm 200450mmmm 400400 土木建筑工程学院 19 图 4 4 标准层布置图 将原有墙体作为梁上荷载 新增墙体荷载较小 可均布于板面 得到 标准层板面恒荷载下所示 单位 2 KN m 图 4 5 标准层板面恒荷载图 标准层板面活荷载图如下图所示 单位 2 KN m 土木建筑工程学院 20 图 4 6 标准层板面活荷载图 标准层梁间荷载图如下 图 4 7 标准层梁间荷载图 经 SATWE 软件分析计算 标准层恒载简图如下 土木建筑工程学院 21 图 4 8 标准层恒载简图 标准层活载简图如下 图 4 9 标准层活载简图 在荷载最不利组合作用下 标准层梁内力包络图如下 土木建筑工程学院 22 图 4 10 梁内力包络图 梁设计配筋包络图如下 图 4 11 梁设计配筋包络图 标准层梁弹性挠度图如下 土木建筑工程学院 23 图 4 12 标准层梁弹性挠度图 底层柱最大组合内力图如下 图 4 13 底层柱最大组合内力图 风荷载作用下 各层位移见下图 土木建筑工程学院 24 图 4 14 风荷载作用下各层位移图 地震荷载作用下 各层位移见下图 图 4 15 地震荷载作用下各层位移图 4 34 3 钢楼梯设计钢楼梯设计 图 4 16 楼梯详图 4 3 14 3 1 几何参数几何参数 楼梯净跨 3600mm 楼梯高度 H 1800mm 踢步数 n 10 阶 n l 楼梯宽 b 1480mm 下平台宽 1170mm 上平台 原混凝土板 土木建筑工程学院 25 4 3 24 3 2 荷载标准值荷载标准值 4 3 2 14 3 2 1 踏步部分踏步部分 恒荷载 横板 30mm 混凝土 2 25 0 030 75 kN m 4mm 钢板 取 2 78 0 0040 312 kN m 2 0 35 kN m 合计 2 1 1 kN m 竖板 22 18 27 1 1 0 73 kN mkN m 踏步合计 2 1 83 kN m 折算为斜梯板 22 1 83 27 32 451 52 kN mkN m 防火层按斜梯板取为 2 0 5 kN m 总计 222 1 52 0 5 2 02 kN mkN mkN m 折算至梯梁 2 02 1 48 21 5 kN m 栏杆荷载 0 20 f qkN m 梯梁自重 0 358 kN m 故斜梯梁总恒载为 取1 50 20 3582 058 kN m 2 5 kN m 活荷载 2 5 qkN m 斜梁总活载为 取2 5 1 48 2 27 32 451 54 kN m 1 6 kN m 4 3 2 14 3 2 1 休息平台部分 休息平台部分 恒荷载 30mm 混凝土 2 25 0 030 75 kN m 4mm 钢板 取 2 78 0 0040 312 kN m 2 0 35 kN m 加劲板取 2 0 2 kN m 防火层取 2 0 5 kN m 小计 2 1 8 kN m 土木建筑工程学院 26 折算至梯梁上 1 8 1 48 21 31 kN m 梯梁自重 0 358 kN m 梯梁总恒载为 取1 31 0 3581 668 kN m 2 kN m 梯梁总活载为 2 5 1 48 21 75 kN m 4 3 34 3 3 材料材料 235Q钢 2 215 fN mm 2 125 v fkN mm 4 3 44 3 4 结构计算结构计算 4 3 4 14 3 4 1 梯梁 梯梁 荷载设计值 踏步部分 取 1 2 2 5 1 4 1 65 24 kN m 5 5 kN m 平台部分 取 1 2 2 0 1 4 1 754 85 kN m 5 0 kN m 应用结构力学求解器计算结构内力 结果如下图 a 轴力图 b 剪力图 C 弯矩图 图 4 17 楼梯内力图 土木建筑工程学院 27 max 8 72MkN m max 9 41VkN max 5 84NkN 梯梁选用 腹板面积 25b 3 289600 x Wmm 2 2250Amm max 289600 21562 38 72MkN mMkN m max 2250 125281 39 41VkNVkN 满足要求 4 3 4 24 3 4 2 踏步板 踏步板 取 1m 板计算 2 1 2 2 5 1 4 2 56 5 qkN m 2 max 1 8 6 5 0 270 059MkN m 4mm 钢板抗弯 22 max 61000 4 6 2150 570 059MbhfkN mMkN m 满足要求 4 3 4 34 3 4 3 休息平台休息平台 平台板 2 max 1 8 6 5 0 50 200 57MkN mMkN m 满足要求 加劲板 选用 2 0 5 6 53 25 qkN m 2 max 1 8 3 25 1 481 89215 227004 9MkN mMkN m 满足要求 第第 5 5 章章 第五层钢结构加层设计第五层钢结构加层设计 5 15 1钢结构夹层钢结构夹层PKPMPKPM软件设计软件设计 5 1 15 1 1 柱网布置柱网布置 依据已完成的 4 层的柱网布置情况及相关层的建筑图进行布置 土木建筑工程学院 28 5 1 25 1 2 结构形式选择结构形式选择 建筑物的结构形式应满足传力可靠 受力合理的要求 对多层钢结构建筑 可使用纯框架形式 框架应双向刚接 由于本工程位于 7 度抗震设防地区 加 建部分只有一层 加建部分高也只有 3 4 米 含檐口 结构形式又比较规则 结构刚度要求不太高 纯框架形式很容易满足 经济性能优于框架支撑体系 故采用刚框架结构形式 5 1 35 1 3 楼板形式选择楼板形式选择 楼板的方案选择首先要满足建筑设计要求自重小和便于施工的原则 还要 保证楼盖有足够的刚度 常见形式有钢筋混凝土现浇楼板 预制楼板等 目前 多高层钢结构楼板多采用压型钢板组合楼板 具有结构性能好 施工方便等特 点 根据压型钢板对组合楼板承载能力的贡献 楼板可分为组合型和非组合型 两种 前者压型钢板兼起配筋作用 可部分或全部代替楼板的受拉钢筋 后者 在受拉区应配置能承受全部拉力的受拉钢筋 除此之外 在楼板支座处 应根 据计算配置负弯矩钢筋 同时 板中还要按构造配置分布钢筋以满足抗裂要求 本设计楼板采用组合型 组合楼板要进行施工阶段和使用阶段的计算 施 工阶段 设置临时支撑体系 可不进行压型板受力验算 在使用阶段 按压型 钢板和混凝土板共同受力计算 此外 对组合型楼板 必须进行防火处理 喷 涂防火漆 5 1 45 1 4 梁柱选择梁柱选择 考虑屋面自重和上人荷载 暂定梁尺寸为 HN350 175 HN250 125 HN198 99 三种 柱尺寸为 HW250 250 钢梁结构找坡 2 5 1 55 1 5 钢结构加层平面图钢结构加层平面图 土木建筑工程学院 29 图 5 1 钢结构加层平面图 5 1 65 1 6 新加层恒载简图新加层恒载简图 图 5 2 新加层恒载简图 5 1 75 1 7 新加层活载简图新加层活载简图 土木建筑工程学院 30 图 5 3 新加层活载简图 5 1 85 1 8 新加层最不利组合内力包络图新加层最不利组合内力包络图 土木建筑工程学院 31 图 5 4 新加层最不利组合内力包络图 5 1 95 1 9 新加层验算图新加层验算图 土木建筑工程学院 32 图 5 5 新加层验算图 验算表明 新加钢结构层梁柱配置合理 满足承载力要求 选择一榀框架进行分析演算 此处取B轴线对应框架 5 1 105 1 10 弯矩包络图如下弯矩包络图如下 图5 6弯矩包络图 5 1 115 1 11配筋包络图配筋包络图 土木建筑工程学院 33 图5 7配筋包络图 由此看出 配筋包络图可将内力包络图完全包住 保证承载力 满足要求 5 25 2 钢结构夹层手算框架校核 钢结构夹层手算框架校核 5 2 15 2 1 横向框架计算横向框架计算 以 E 轴线对应框架为代表 取计算单元如下图所示 土木建筑工程学院 34 图 5 8 框架计算单元图 上图底部四层为现有混凝土结构 下面只分析加建钢结构层对应框架 5 2 1 15 2 1 1 荷载计算 荷载计算 考虑屋面恒荷载 恒载分项系数为 1 2 活载分项系数为 1 4 楼面标准值 4kN m2时 取 1 3 结构重要性系数 o 1 0 1 屋面恒载 80 厚压型钢板 面材厚度 0 6mm mkNmkN 50 0 2 18 3 109 0 2 钢梁自重 mkNmkN 50 0 2 1 4 0 现浇混凝土板重 mkNmkN 50 128 32 111 0 25 3 20mm 厚 1 2 水泥砂浆抹面压光 m kN88 22 1602 0 m kN20 3 合计 mkN 38 16 考虑到屋面为倾斜 若用简化为水平计算 将其略微增大 取 17 00kN m 2 屋面活载 屋面雪荷载 mkNmkN 66 2 4 18 3 5 0 2 屋面活荷载 上人屋面 mkNmkN 23 124 18 3 3 2 2 活荷载与雪荷载不同时考虑 取两者较大值 因为相等 则取 12 23kN m 3 各层框架节点集中荷载 1 A 列 纵向主梁 kNmkN37 1 2 18 3 3 0 2 B 列 纵向主梁 kNmkN37 1 2 18 3 3 0 3 C 列 纵向主梁 kNmkN37 1 2 18 3 3 0 4 D 列 纵向主梁 kNmkN37 1 2 18 3 3 0 土木建筑工程学院 35 4 风荷载 基本风压 0 6 kN m2 B 类场地 屋顶标高 20 800m z 0 818 h h B 20 80 24 1 5 故 z取 1 0 1 外墙迎风面 mkNq 09 2 4 18 3 6 0818 0 8 00 1 1 2 外墙背风面 mkNq 31 14 18 3 6 0818 0 5 00 1 2 3 屋面迎风面 mkNq 56 1 4 18 3 6 0818 0 6 00 1 3 4 屋面背风面 mkNq 30 14 18 3 6 0818 05 00 1 4 计算按左风和右风考虑 风荷载对屋面的作用力为向上 且小于屋顶自重 可将其视为有利荷载 为方便进行内力计算 可将其忽略 且对计算简图进行 进一步简化 简化后的荷载图 见 图 5 9 图 5 9 简化荷载图 注 右风作用下受力效果与左风呈镜像 故未画出 5 2 1 25 2 1 2 截面初选截面初选 1 框架梁 工字形梁的截面高而窄 在主轴平面内模量大 楼板可视为刚性铺板 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 次梁截面可考虑工字形钢 此处选用窄翼 H 型钢 HN 系列 其经济性好 若考虑横梁的组合效应 计算时对边梁刚度放大 1 2 倍 中梁放大 1 5 倍 土木建筑工程学院 36 这里偏于安全的不考虑横梁的组合效应 按钢梁计算 本工程横向主梁的跨度分别为 6200mm 5250mm 5250mm 6200mm 主梁在和柱连接部位 柱腹板应设加劲肋 以满足传力的要求 且加劲肋间距 应大于 150mm 否则难以施工 因此 同一梁柱节点处 梁的梁面高度若不一 致 其差别最好在 150mm 以上 跨度为 6200mm 时 高跨比为 1 15 1 20 则 梁高可取 310 410mm 取梁高为 350mm 查 热轧 H 型钢和部分 T 型钢 本 层的横向主梁可选用 HN350 175 跨度为 5250mm 时 横向主梁梁高可取 250mm 选用 HN250 125 次梁可以选用 HN298 99 2 框架柱 柱的截面通常采用 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 本设计采用 HW250 250 此处 初选由工程经验得出 也可以通过计算选取 5 2 1 35 2 1 3 内力计算内力计算 恒载作用下的内力计算 图 5 10 线刚度图 单位 mkN 在竖向荷载作用下 多层框架的侧移较小 且各层荷载对其他层的水平构 件的内力影响不大 可忽略侧移的影响 把每层按无侧移框架用弯矩分配法进 行计算 水平构件的内力即为计算值 垂直构件为相邻层的同一垂直构件内力 叠加 根据分层法分析结果可知 多层框架中某节点的不平衡弯矩对与其相邻 的节点影响较大 对其他节点影响较小 因此 可假定某一节点的不平衡弯矩 只对与该节点相交的各杆件的远端有影响 这样可将弯矩分配法的循环次数化 简到弯矩二次分配和其间的一次传递 框架构件刚度为 EI 其中 E 206 106 土木建筑工程学院 37 kN m2 各构件线刚度 i EI l l 为构件计算长度 则框架各构件线刚度 见 图 3 6 然后按照力矩分配法进行计算 也可直接采用计算软件进行计算 本设计计算采用结构力学求解器进行计算 1 恒载弯矩图见 图 5 11 图 5 11 恒载弯矩图 2 恒载轴力图见 图 5 12 图 5 12 恒载轴力图 3 恒载剪力图见 图 5 13 土木建筑工程学院 38 图 5 13 恒载剪力图 4 活载作用下的内力计算 计算方法同恒载作用下的内力计算 活载弯矩图见 图 5 14 图 5 14 活载弯矩图 活载轴力图见 图 5 15 土木建筑工程学院 39 图 5 15 活载轴力图 活载剪力图见 图 5 16 图 5 16 活载剪力图 5 风荷载作用下的内力计算计算结果 左风弯矩图见 图 5 17 图 5 17 左风弯矩图 左风轴力图见 图 5 18 图 5 18 左风轴力图 土木建筑工程学院 40 左风剪力图见 图 5 19 图 5 19 左风剪力图 右风弯矩图见 图 5 20 图 5 20 右风弯矩图 右风轴力图见 图 5 21 图 5 21 右风轴力图 土木建筑工程学院 41 右风剪力图见 图 5 22 图 5 22 右风剪力图 以上各内力图中杆件内力正负号规定与结构力学中规定相同 弯矩 轴力 剪力单位分别为 kN m kN kN 5 2 1 45 2 1 4 内力组合内力组合 当内力组合中考虑有风荷载与活荷载共同作用时 所有活荷载考虑组合系数为 0 9 荷载基本组合的框架内力 见 表 5 1 5 2 1 55 2 1 5 杆件截面验算杆件截面验算 1 基本组合时的杆件截面验算 1 柱 以 1 柱为例 柱及横向主梁截面 见 图 5 23 截面特性 边柱截面特性 HW250 250 9 14 图 5 23 柱及梁截面图 A 91 43cm2 Ix 10800cm4 Iy 3650cm4 ix 10 8cm iy 6 28cm Wx 867cm3 Wy 292cm3 横向主梁截面特性 HN350 175 7 11 A 62 91cm2 Ix 13700cm4 Wx 3650cm3 计算长度 696 0 6200 3400 10800 13700 0 K 查 钢结构设计规范 GB50017 2003 表 D 2 并用插值法计算得 0 670 则计算长度 lo l 0 670 3400 2278mm 土木建筑工程学院 42 内力组合 kNN mkNM 89 108 35 62 强度 2 3 6 2 3 4 80 5 6891 11 1086705 1 1035 62 1043 91 1089 108 mmN W M A N nxx x n 满足条件 2 mm N295f 土木建筑工程学院 43 表 5 1 荷载基本组合的框架内力 内 力 1234 内力组 合 恒载活载左风右风 MAX KN m MAX KN m Nmax KN 截面 组合内力组合内力组合内力 Z1 上端 M 29 1 22 640 87 0 87 62 203 62 3502 N 50 77 38 390 32 0 32 106 43 108 892 V 13 06 9 99 0 910 91 1 35Sgk 1 4 0 7Slk 0 6 1 4Sw 2k 26 657 1 2Sgk 0 9 1 4Slk 1 4Sw1k 29 406 下端 M 14 8111 32 3 563 5634 0775 27 5496 N 50 77 38 390 32 0 32 106 43 108 892 V 13 06 9 993 51 3 51 1 35Sgk 1 4 0 7Slk 0 6 1 4 Sw2k 30 37 1 2Sgk 0 9 1 4Slk 1 4Sw1k 23 8368 Z2 上端 M 13 1510 061 62 1 6230 4968 26 2505 N 104 279 96 0 130 13 24 394 62 1325 V 5 84 441 08 1 08 1 2Sgk 1 4Slk 0 6 1 4Sw1k 13 9152 1 35Sgk 1 4 0 7Slk 0 6 1 4Sw2k 11 274 下端 M 6 57 5 03 2 062 06 16 817 15 5293 N 104 279 96 0 130 13 24 394 62 3509 V 5 84 441 08 1 08 1 2Sgk 1 4Slk 0 6 1 4Sw2k 13 9152 1 35Sgk 1 4 0 7Slk 0 6 1 4Sw1k 13 0884 Z3 上端 M 001 62 1 122 0412 2 0412 N 88 31 67 5800 191 12 191 123 V 000 86 0 86 1 2Sgk 1 4Slk 0 6 1 4Sw2k 1 0836 1 2Sgk 1 4Slk 0 6 1 4Sw2k 1 0836 下端 M 00 2 061 81 2 5956 2 5956 N 88 31 67 5800 191 12 191 123 V 000 86 0 86 1 2Sgk 1 4Slk 0 6 1 4Sw2k 1 0836 1 2Sgk 1 4Slk 0 6 1 4Sw2k 1 0836 土木建筑工程学院 44 Z4 上端 M 13 15 10 061 53 1 53 28 897 28 8965 N 104 279 9600 62 242 62 2417 V 5 8 4 441 04 1 04 1 35Sgk 1 4 0 7Slk 0 6 1 4Sw 2k 13 055 1 35Sgk 1 4 0 7Slk 0 6 1 4Sw2k 13 0548 下端 M 6 575 03 2 012 0115 4873 15 4873 N 104 279 9600 62 242 62 2417 V 5 8 4 441 04 1 04 1 35Sgk 1 4 0 7Slk 0 6 1 4 Sw2k 13 055 1 35Sgk 1 4 0 7Slk 0 6 1 4Sw2k 13 0548 Z5 上端 M 29 6122 640 50 564 6884 64 6884 N 49 77 38 39 0 250 25 108 41 108 41 V 13 069 99 2 082 08 1 2Sgk 1 4Slk 0 6 1 4Sw2k 25 6386 1 2Sgk 1 4Slk 0 6 1 4Sw2k 25 6386 下端 M 14 81 11 32 4 524 52 37 73 37 7304 N 49 77 38 39 0 250 25 108 41 108 41 V 13 069 995 03 5 03 1 2Sgk 1 4Slk 0 6 1 4Sw2k 34 5972 1 2Sgk 1 4Slk 0 6 1 4Sw2k 34 5972 L9 左端 M 29 6122 64 0 870 8762 9622 62 9622 N 13 16 9 99 0 910 91 29 526 29 526 V 48 437 02 0 320 32 1 2Sgk 0 9 1 4Slk 1 4Sw1k 104 322 1 2Sgk 0 9 1 4Slk 1 4Sw1k 104 322 右端 M 56 2443 011 14 1 14123 117 123 117 N 13 16 9 99 0 910 91 29 526 29 526 V 57 43 58 0 320 32 1 2Sgk 0 9 1 4Slk 1 4Sw1k 123 71 123 714 L8 左端 M 43 0932 95 0 480 4892 6202 92 6202 N 7 26 5 550 17 15 491 15 4908 V 45 7835 01 0 20 2 1 2Sgk 0 9 1 4Slk 1 4Sw1k 98 7966 1 2Sgk 0 9 1 4Slk 1 4Sw1k 98 7966 土木建筑工程学院 45 右端 M 37 0228 310 56 0 5680 8002 80 8002 N 7 26 5 550 17 15 491 15 4908 V 43 47 33 24 0 20 2 1 2Sgk 0 9 1 4Slk 1 4Sw1k 94 298 1 2Sgk 0 9 1 4Slk 1 4Sw1k 94 2984 L7 左端 M 37 0228 31 0 570 5779 3764 78 1996 N 7 26 5 551 04 14 395 15 24 V 43 4733 24 0 20 2 1 2Sgk 0 9 1 4Slk 1 4Sw1k 93 7944 1 35Sgk 1 4 0 7Slk 0 6 1 4Sw2k 91 4277 右端 M43 0932 950 51 0 5193 8676 90 0341 N 7 26 5 551 04 14 395 15 24 V 45 78 35 01 0 20 2 1 2Sgk 0 9 1 4Slk 1 4Sw1k 99 301 1 35Sgk 1 4 0 7 Slk 0 6 1 4Sw2k 95 9448 L6 左端 M56 2443 01 1 031 03120 383 118 939 N 13 16 9 992 08 25 759 27 5562 V5743 58 0 250 25 1 2Sgk 0 9 1 4Slk 1 4Sw1k 122 996 1 35Sgk 1 4 0 7 Slk 0 6 1 4Sw2k 119 8684 右端 M29 6122 640 5 0 564 6884 61 7407 N 13 16 9 992 08 25 759 27 5562 V 48 4 37 02 0 250 25 1 2Sgk 0 9 1 4Slk 1 4Sw1k 105 04 1 35Sgk 1 4 0 7 Slk 0 6 1 4Sw2k 101 41 土木建筑工程学院 46 平面内稳定 150 1 21 108 2278 0 x x i l 查 钢结构设计规范 GB50017 2003 表 C 6 得 x 0 967 b 类截面 kN EA N x EX 3795810 1 211 1 1043 9110206 1 1 3 2 232 2 2 mx 1 0 N N 8 01 W M A N EX x1x xmx x 65 6832 12 37958 89 108 8 011086705 1 1035 620 1 1043 91967 0 1089 108 3 6 2 3 满足条件 22 295 97 80mmNfmmN 平面外稳定 15014 54 8 62 3400 y y i l 查 钢结构设计规范 GB50017 2003 表 C 6 得 y 0 838 b 类截面 则取 b 0 972 0 1972 0 235 345 44000 1 54 07 1 23544000 07 1 2 2 yy b f tx 1 0 1 0 3 6 2 3 1y 108670 1 1035 620 1 0 1 1043 91838 0 109 108 xb xtx W M A N 满足条件 22 295 13 86mmNfmmN 局部稳定 翼缘 翼缘满足要求 4 12345 235152 9 21 5 193 21 2 13400 t b 腹板 3 0 x 3713 2 8 35 13700 2 h I Wcm 土木建筑工程学院 47 2 3 6 2 3 max 3 86 9 59 4 26 103713 10 3 222 1069 218 10 4 577 mmN W M A N x 2 3 6 2 3 x min mm N 5 33 9 594 26 103713 103 222 1069 218 10 4 577 W M A N 6 139 1 0 53 0 19 0 53 max minmax 0 腹板高厚比限值为 6 45345 23525 0 165 036 1 16345 235255 016 0 则 腹板也满足要求 6 455 27 13 358 t h w 0 5 2 25 2 2 横向主梁计算横向主梁计算 本工程采用组合楼板 框架梁与楼板有可靠连接 能阻止梁上翼缘的侧向 失稳 在支座负弯矩处 一般可在受压下翼缘设侧向支承 另外 对 6 度及非 抗震地区 轧制 H 型钢的局部失稳能够保证 不必进行验算 因此 框架梁只 需进行强度和挠度验算 另外 主梁一般不考虑组合效应 按钢梁计算 按梁端负弯矩校核 截面特性 HN350 175 7 11 截面图见 图 5 23 A 63 66cm2 Ix 13700cm4 Iy 985cm4 ix 14 7cm iy 3 93cm Wx 782m3 Wy 113cm3 内力组合 因截面相同 可选择最不利内力组合 现选取 L9 梁右端内力组合验算 取 Mmax组合 其也可作为最大剪应力组合 kNV kNN mkNM 7 123 5 29 18 123 max 梁端截面验算 正应力 5 1576 4 10782 1018 123 1066 63 10 5 29M A N 3 6 2 3 x n nx W 满足要求 2 2 2 2 N310 310 1 162 9 152 mmf mmNf mmN mmN 土木建筑工程学院 48 剪应力 2 4 23 6 31 121013700 27164 5 16911175 10 7 123V mmN It S w x 满足要求 2 v mm N180f 梁跨中截面验算 由内力计算结果知梁跨中弯矩最大为 Mx 105 09 94 74 199 8kN m 与支 座弯矩相比 Mx小许多 故不再计算 挠度验算 有求解器求得 L9 梁中 截面在恒载作用下的挠度为 4 1mm 在活载作用 下的挠度为 3 1mm 故 mm l VmmV TT 5 15 400 6200 400 2 71 31 4 均满足要求 mm l VmmV QQ 4 12 500 6200 500 1 3 5 2 35 2 3 次梁计算次梁计算 次梁截面为 HN198 99 4 5 7 钢材为 Q345B 压型钢板厚度为 0 8mm 型号为 YX51 200 600 压型钢板顶面上钢筋混凝土厚度为 100mm 混凝土等级为 C20 以 轴 AB 跨上的次梁为研究对象 组合次梁截面 见 图 5 24 图 5 24 组合次梁截面 截面特征计算 a 钢梁截面特征计算 钢梁截面 A 23 59cm2 截面惯性矩 I 1610cm4 土木建筑工程学院 49 钢梁上翼缘的弹性抵抗矩 W1 162 6cm3 钢梁下翼缘的弹性抵抗矩 W2 162 6cm3 b 组合截面特征计算 钢与混凝土弹性模量比 查表得 08 8 E E C E 混凝土板的计算宽度为 mmb l hb ae 120099600600 6 6 0 mmb ll be136699 6 3800 6 3800 66 0 取 be 1200mmmm3000200 2 2003000 2 2003000 b 2 S 2 S b 0 00 e 混凝土板的截面面积为 2 120