土木工程毕业设计（论文）-长春市锦程综合楼结构、施工设计.doc

前 言全套图纸加扣3012250582 钢结构课程是一门综合性很强的专业课程。它涉及材料力学、结构力学、土木工程材料、钢结构设计理论、结构构件设计以及土木工程施工等方面的知识。在日常生活中，钢结构被广泛应用于房屋、港口、桥梁等建筑中，尤其是在高层建筑、高耸建筑以及大跨度结构中。钢结构具有材料强度高、质量轻、材质均匀、塑性韧性好、结构可靠性高、制作安装机械化程度高、抗震性能良好、工期短、工业化程度高、外形多样美观等优点。此外，钢材也是可持续发展的环保材料，钢结构中的钢材拆除之后可以用作他用也可回炉炼钢。钢结构是集环保、易于产业化和可再利用等优点于一身的结构。我的毕业设计的题目是长春市锦程综合楼结构、施工设计。其设计内容包括结构设计和施工设计。结构设计主要包括结构布置、一榀框架内力计算及梁、柱截面设计、基础设计、节点设计；施工设计包括工程量清单计算，工程投标报价、以及进行施工方案设计，绘制施工现场平面布置图，解决施工现场交通道路问题，编制施工进度计划，最后按设计项目与承包意向编制一份完整的投标书。毕业设计是我们对大学期间所学知识的一个系统的总结和综合应用。通过做毕业设计，使我对钢结构的学习和研究更为深入，深化了我对土木工程专业知识的认知和理解。在做毕业设计的过程中通过查阅各种文献资料、规范案例，不仅拓展了我的知识面，也培养了我独立思考、查阅资料的能力。这次设计是在赵庆明老师、孙洪伟老师的悉心指导下完成的，在此向你们表示衷心的感谢！在设计过程中，由于经验的匮乏和时间的仓促，不完善的地方在所难免，敬请各位老师和同学批评和指正。 2013年6月12日2长 春 工 程 学 院 毕 业 设 计结构设计部分1 设计资料 1.1 结构概况工程名称：长春市锦程综合楼结构、施工设计工程概况：建筑总高度33.6m，共9层，第一层层高4.2m，其余层高全为3.6m，室内外高差为300mm。按建筑抗震设防分类标准1，本建筑为丙类建筑；按建筑抗震设计规范2，本房屋的抗震等级为四级。 1.2 荷载设计相关取值 1.2.1 0.000为测量标高的208.61m。 1.2.2 结构使用年限为50年。 1.2.3 房间使用荷载标准值走廊3.5、办公室2.0。 1.2.4 风荷载标准值 0.65。 雪荷载标准值 0.45。 1.2.5 地震设防烈度. 7度。 设计地震基本加速度0.10g。 多遇地震阻尼比 0.04。 水平地震影响系数最大值取0.08。 1.2.6 工字型截面节点域7度时折减系数取0.6。 1.3 材料：墙体可采用轻骨料混凝土空心砌块，加气混凝土砌块。2 结构选型 2.1 结构体系选型：钢框架结构。 2.2 屋面和楼面结构：压型钢板组合楼板。 2.3 楼梯结构：钢梯。3 结构平面布置 3.1 梁截面设计，钢梁的强度等级为Q235B。图3-1 底层结构平面布置图 框架梁均按选取截面尺寸。 横向框架梁 GKL-1,，选用HM钢，型号为600300，截面尺寸为5823001217（以下简称HM5823001217）。 横向框架梁 GKL-2,，选用HN钢，型号为600200，截面尺寸为6002001117（以下简称HN6002001117）。 横向框架梁GKL-3，选用HM钢，型号为450300，截面尺寸为4403001118（以下简称HM4403001118）。 横向框架梁GKL-4，考虑到此处负弯矩较大，截面高度只减小100mm，偏于安全的选用HM钢，型号为500300，截面尺寸为4883001118（以下简称HM4883001118）。 横向框架梁GKL-5，考虑到此处负弯矩较大，截面高度只减小100mm，偏于安全的选用HN钢，型号为500200，截面尺寸为5002001016（以下简称HN5002001016）。 纵向框架梁GKL-6，GKL-7，GKL-9， 选用HM5823001217。 纵向框架梁GKL-8， 选用选用HN6002001117。 纵向框架梁GKL-10， 选用HM5823001217。 纵向框架梁GKL-11， 选用HN6002001117。 纵向框架梁GKL-12，GKL-14，GKL-15， 选用HM5823001217。 纵向框架梁GKL-13， 选用HN6002001117。 一级次梁CL-1 ，选用HN400200813。 二级次梁 CL-2 , ， 则，取，选用I45a普通工字钢。 CL-3， 则，取，选用I25a普通工字钢。 CL-4，同上，选用I25a普通工字钢。 3.2 柱截面设计 柱材料选用Q345C， 保证柱的轴压比0.60 根据经验公式估算柱子轴力 由得 同理可预估其它层柱截面，截面选择如表3-1所示。表3-1 柱截面层数4轴柱5轴柱A轴柱B轴柱一层6506501830650650183065065018306506501830二六层6006001628600600162860060016286006001628七九层55055016265505501626550550162655055016264 组合楼板计算 楼板选用1.2mm厚YX75-200-600(II)型压型钢板，压型钢板上混凝土厚100mm，混凝土强度等级为C25，钢材强度等级为Q235，。 4.1 楼板计算 4.1.1 楼板压型钢板截面特性见表4-1表4-1 压型钢板的截面特性截面尺寸/mm 截面积A/ 重量W/形心位置截面惯性矩截面抵抗矩全截面有效截面全截面有效截面7520058881.220.00.16439.416913738.735.9 4.1.2 标准层楼板计算简图见图4-1，图4-2 板按简支单向板计算 板按简支单向板计算 板按简支单向板计算 板按简支单向板计算 板按简支单向板计算(走廊) 板按简支单向板计算 图4-1 楼板计算简图（一） 板按简支单向板计算 板按简支单向板计算 板按简支单向板计算 板按简支单向板计算 板按简支单向板计算 板按简支单向板计算 板按简支单向板计算 图4-2 楼板计算简图（二） 4.1.3 板计算 1. 施工阶段荷载计算(1) 施工恒荷标准值 压型钢板自重 钢筋混凝土自重 合 计 (2)施工恒荷载设计值 (3)施工活荷载标准值 (4)施工活荷载设计值 2. 使用阶段荷载计算 (1)使用阶段恒荷载标准值 水磨石地面 钢筋混凝土自重 压型钢板自重 轻型龙骨吊顶 合 计 (2)使用阶段恒荷载设计值 (3)使用阶段活荷载标准值 (4)使用阶段活荷载设计值 3. 内力计算 1）施工阶段内力 1m宽度压型钢板上作用的弯矩设计值 1m宽度压型钢板上作用的剪力设计值 2）使用阶段内力 1m宽度压型钢板上作用的弯矩设计值 跨中： 支座： 1m宽度压型钢板上作用的剪力设计值 取一个波距进行计算，则 4. 施工阶段压型钢板计算 1）受压翼缘有效计算宽度 故承载力和变形计算应按有效截面计算。 2）受弯承载力 1m板宽上有效截面的抵抗矩，惯性矩。 压型钢板的受弯承载力为 3）挠度计算 故施工阶段强度和挠度均满足要求。 5. 使用阶段组合板计算 1）受弯承载力 一个波距上压型钢板的面积为 考虑折减：考虑作为受拉区的压型钢板没有混凝土保护以及中和轴附近材料强度发挥不充分等原因，压型钢板的强度设计值折减系数0.9和混凝土抗压强度折减系数0.8。 故塑性中和轴在混凝土翼缘板内，这时压型钢板全截面有效。 压型钢板的形心轴距混凝土板上翼缘的距离为 2)支座抗弯 选配，满足要求 实际配筋值与设计配筋值相差5%。 3) 斜截面受剪承载力 故斜截面受剪承载力满足要求。 6. 挠度验算 则换算截面惯性矩为考虑荷载长期影响时换算截面中和轴到受压区边缘距离为则换算截面惯性矩为 按荷载效应标准组合时计算的挠度为按荷载效应准永久组合时计算的挠度为，满足要求。7. 自振频率验算 由永久荷载产生的挠度组合板自振频率为，满足要求。因为板计算跨度为2600mm，2500mm，2500mm2700mm，且考虑以后可能更换使用功能，认为使用荷载与相同，因此板通过计算能够满足要求，所以同板采用相同配筋与构造要求，板也能满足要求，故在此对板不进行计算。 4.1.4 板计算 施工阶段荷载同上 使用阶段恒荷载标准值 瓷砖地面 4mm厚APP改性沥青防水卷材(上卷300) 20mm厚水泥砂浆找平层 钢筋混凝土自重 压型钢板自重 轻型龙骨吊顶 合 计 使用阶段恒荷载设计值 使用阶段活荷载标准值 使用阶段活荷载设计值 (1) 内力计算 1) 施工阶段内力 1m宽度压型钢板上作用的弯矩设计值 1m宽度压型钢板上作用的剪力设计值 2) 使用阶段内力 1m宽度压型钢板上作用的弯矩设计值 跨中： 支座： 1m宽度压型钢板上作用的剪力设计值 取一个波距进行计算，则 (2)施工阶段压型钢板计算 1)受压翼缘有效计算宽度 故承载力和变形计算应按有效截面计算。 2)受弯承载力 1m板宽上有效截面的抵抗矩，惯性矩。 压型钢板的受弯承载力为 3)挠度计算(板为两跨连续板) 故施工阶段强度和挠度满足要求。 (3)使用阶段组合板计算 1)受弯承载力 一个波距上压型钢板的面积为 考虑折减：考虑作为受拉区的压型钢板没有混凝土保护以及中和轴附近材料强度发挥不充分等原因，压型钢板的强度设计值折减系数0.9和混凝土抗压强度折减系数0.8。 故塑性中和轴在混凝土翼缘板内，这时压型钢板全截面有效 压型钢板的形心轴距混凝土板上翼缘的距离为 2)支座抗弯 选配，满足要求。 实际配筋值与设计配筋值相差5% 3）斜截面受剪承载力 故斜截面受剪承载力满足要求。 (4)挠度验算 则换算截面惯性矩为 考虑荷载长期影响时换算截面中和轴到受压区边缘距离为 则换算截面惯性矩为 按荷载效应标准组合时计算的挠度为 按荷载效应准永久组合时计算的挠度为 ，满足要求。 (5)自振频率验算 由永久荷载产生的挠度 组合板自振频率为 ，满足要求。 因板的计算跨度分别为2100mm，2100mm，3000mm3000mm，且荷载与板相同，因板通过计算能够满足要求，所以同板采用相同配筋与构造要求，板也能满足要求，故在此不对板进行计算。 4.1.5 板计算 板为走廊板，且长度最长，故只计算板，其它走廊板均按本板进行构造配筋。因电梯前室板计算跨度2500mm，2700mm2700mm，且荷载与走廊相同，故也可按本板进行构造配筋。 施工阶段荷载同上，。 使用阶段恒荷载同板，。 因板为走廊板，故使用阶段活荷载标准值为 使用阶段活荷载设计值为 （1）内力计算 1)施工阶段内力计算 1m宽度压型钢板上作用的弯矩设计值 1m宽度压型钢板上作用的剪力设计值 2)使用阶段内力 1m宽度压型钢板上作用的弯矩设计值 跨中： 支座： 1m宽度压型钢板上作用的剪力设计值 取一个波距进行计算，则 ， (2)施工阶段压型钢板计算 1)受压翼缘有效计算宽度 故承载力和变形计算应按有效截面计算。 2)受弯承载力 1m板宽上有效截面的抵抗矩，惯性矩。 压型钢板的受弯承载力为 3)挠度计算 故施工阶段强度和挠度满足要求。 (3)使用阶段组合板计算 1) 受弯承载力 一个波距上压型钢板的面积为 考虑折减：考虑作为受拉区的压型钢板没有混凝土保护以及中和轴附近材料强度发挥不充分等原因，压型钢板的强度设计值折减系数0.9和混凝土抗压强度折减系数0.8。 故塑性中和轴在混凝土翼缘板内，这时压型钢板全截面有效。 压型钢板的形心轴距混凝土板上翼缘的距离为 2)支座抗弯 选配，满足要求。 实际配筋值与设计配筋值相差5% 3)斜截面受剪承载力 故斜截面受剪承载力满足要求。 (4)挠度验算 则换算截面惯性矩为 考虑荷载长期影响时换算截面中和轴到受压区边缘距离为 则换算截面惯性矩为 按荷载效应标准组合时计算的挠度为 按荷载效应准永久组合时计算的挠度为 ，满足要求。 (5)自振频率验算 由永久荷载产生的挠度 组合板自振频率为 故自振频率满足要求 4.1.6 悬挑板计算 外墙荷载标准值 300厚NALC墙板除去窗洞 20厚混合砂浆两侧抹 10厚水泥砂浆找平 100厚保温苯板 钢材自重 窗自重 合计 支座处弯矩值 支座剪力值 因为计算各板块中最小支座弯矩，为计算各板块中最小支座剪力，因此，悬挑板支座配筋均采用相邻边的支座配筋即可满足要求，故支座处配筋。 4.2 屋盖设计 4.2.1 屋盖压型钢板及屋面板的布置与标准层楼板相同，仅施工阶段和使用阶段荷载不同。 屋盖压型钢板选用1.6mm厚YX75-200-600(II)型压型钢板，压型钢板上混凝土厚100mm，混凝土强度等级为C25，钢材强度等级为Q235， 压型钢板截面特性见表4-2，楼板计算简图见标准层楼板计算简图（图4-1，图4-2）。表4-2 压型钢板的截面特性截面尺寸/mm 截面积A/ 重量W/形心位置截面惯性矩截面抵抗矩全截面有效截面全截面有效截面7520058881.627.10.3639.422020050.748.9 4.2.2 施工阶段荷载收集 (1)施工恒荷载标准值 压型钢板自重 钢筋混凝土自重 合 计 (2)施工恒荷载设计值 (3)施工活荷载标准值 (4)施工活荷载设计值 4.2.3 使用阶段荷载计算 (1)使用阶段恒荷载标准值 30厚C20现浇抗渗细石混凝土 SBS改性沥青防水卷材(上卷300) 20厚水泥砂浆找平层 水泥珍珠岩找坡层 隔气层 20厚水泥砂浆找平层 钢筋混凝土自重 压型钢板自重 轻型龙骨吊顶 合 计 (2)使用阶段恒荷载设计值 (3)使用阶段活荷载标准值 (4)使用阶段活荷载设计值 4.2.4 板计算 由于板计算跨度为最大，且荷载大于其它板，故只对板进行计算，其他板与板采取相同的配筋。 (1)内力计算 1）施工阶段内力 1m宽度压型钢板上作用的弯矩设计值 1m宽度压型钢板上作用的剪力设计值 2）使用阶段内力 1m宽度压型钢板上作用的弯矩设计值 跨中： 支座： 1m宽度压型钢板上作用的剪力设计值 取一个波距进行计算，则 （2）施工阶段压型钢板计算 1）受压翼缘有效计算宽度 故承载力和变形计算应按有效截面计算。 2）受弯承载力 1m板宽上有效截面的抵抗矩，惯性矩。 压型钢板的受弯承载力为 3）挠度计算 故施工阶段强度和挠度满足要求。 （3）使用阶段组合板计算 1）受弯承载力 一个波距上压型钢板的面积为 考虑折减：考虑作为受拉区的压型钢板没有混凝土保护以及中和轴附近材料强度发挥不充分等原因，压型钢板的强度设计值折减系数0.9和混凝土抗压强度折减系数0.8。 故塑性中和轴在混凝土翼缘板内，这时压型钢板全截面有效 压型钢板的形心轴距混凝土板上翼缘的距离为 支座抗弯 选配，满足要求 2）斜截面受剪承载力 故斜截面受剪承载力满足要求。 （4）挠度验算 则换算截面惯性矩为 考虑荷载长期影响时换算截面中和轴到受压区边缘距离为 则换算截面惯性矩为 按荷载效应标准组合时计算的挠度为 按荷载效应准永久组合时计算的挠度为 ，满足要求。 （5）自振频率验算 由永久荷载产生的挠度 组合板自振频率为 满足要求5 荷载及侧移刚度计算 5.1 荷载收集 由于楼盖及屋盖均按顺肋方向的单向板设计，所以计算单元内的全部屋面、楼面荷载通过纵向钢框架梁传递到横向钢框架梁上，纵向钢框架梁上的荷载直接传递给钢柱，形成节点荷载，中间的钢框架梁上没有楼面传来的荷载，只有梁本身自重荷载。 对于刚架梁和刚架柱需要做防火涂层，近似将其自重放大1.1倍考虑。 1.屋盖板荷载标准值 2.楼面板荷载标准值 3.女儿墙荷载标准值 1500mm高300厚NALC墙板 20厚混合砂浆两侧抹灰 10厚水泥砂浆两侧找平 100厚保温苯板 合 计 4.内隔墙荷载标准值 200厚NALC墙板 20厚混合砂浆两侧抹灰 泥砂浆两侧找平 钢材自重 合 计 5.外墙荷载标准值 300厚NALC墙板除去窗洞 20厚混合砂浆两侧抹 10厚水泥砂浆找平 100厚保温苯板 钢材自重 窗自重 合 计 5.1.2 荷载计算 1.屋面框架梁 a.屋面板均布恒荷载标准值 GKL-2上板传来恒荷载标准值 GKL-2自重： 防水及装饰 合 计 GKL-5自重： 防水及装饰 合 计 CL-2自重：I45a工字钢 防水及装饰 合 计 GKL-12自重： 防水及装饰 合 计 b.作用于柱顶的恒荷载标准值 传至屋面A轴柱顶恒荷载标准值： 女儿墙自重 屋面恒荷载传来 纵向框架梁自重 CL-2自重 GKL-2自重 合 计 传至屋面B轴柱顶恒荷载标准值： 屋面恒荷载传来 纵向框架梁自重 CL-2自重 GKL-2自重 GKL-5自重 合 计 c.屋面活荷标准值 屋面活荷 屋面雪荷 活荷载取其中较大值计算 合 计 传至屋面A轴柱顶活荷载标准值 传至屋面B轴柱顶活荷载标准值 A轴纵向框架梁中心往外侧偏离柱轴线，应考虑50mm的偏心，以及由此产生的节点弯矩，则， 2.楼面框架梁 a.楼面板均布恒荷载标准值 GKL-2上板传来恒荷载标准值 GKL-2自重： 防水及装饰 GKL-2上部墙体重 合 计 GKL-5自重： 防水及装饰 合 计 B.作用于柱顶的恒荷载标准值 传至楼面A轴柱顶恒荷载标准值： 外纵墙自重 楼面恒荷载传来 纵向框架梁自重 CL-2自重 GKL-2自重 GKL-2上墙自重 合 计 传至楼面B轴柱顶恒荷载标准值： 内纵墙自重 楼面恒荷载传来 纵向框架梁自重 CL-2自重 GKL-2自重 GKL-2上墙自重 GKL-5自重 合 计 c.楼面活荷标准值 楼面活荷(教室) 楼面活荷(走廊) 传至楼面A轴柱顶活荷载标准值 传至楼面B轴柱顶活荷载标准值 A轴纵向框架梁中心往外侧偏离柱轴线，应考虑50mm、75mm、100mm的偏心，以及由此产生的节点弯矩， 则， ， ， 3)柱自重 底层柱自重 二-六层柱自重 七-九层柱自重 5.2 刚架结构分析 1.计算简图横向框架计算单元为8.1m宽；刚架梁的计算长度取轴线距离；刚架柱的计算高度：底层柱的计算高度偏安全地取为从基础顶面到一层楼盖顶面的高度，对其余各层柱为上下两层楼盖顶面之间的高度。假设基础顶面距室外地面0.7m，室内外高差300mm，首层层高4200mm,其余层层高为3600mm,则底层柱的计算高度为5200mm，其余层计算高度为3600mm。钢结构弹性分析时，可考虑现浇钢筋混凝土楼板与钢梁共同作用，梁的惯性矩可取(为钢梁本身的惯性矩)，在设计中应保证钢梁与楼板间有可靠的连接。梁柱线刚度见表5-1表5-1 框架梁柱线刚度构件名称截面惯性矩等效惯性矩构件长度线刚度相对线刚度刚架梁边跨75001.0中跨27002.135刚架柱底柱52005.2892-6层柱36005.5827-9层柱36004.010 图5-1 梁柱的相对线刚度 2.柱侧移刚度计算 表5-1 底层柱侧移刚度层号首层边柱（2根）中柱（2根）表5-2 其余层柱侧移刚度层号二六层边柱（2根）中柱（2根）七九层边柱（2根）中柱（2根）3.框架柱反弯点计算 表5-3 框架柱反弯点位置 A轴框架柱反弯点位置层数93.60.2490.0750000.270.9783.60.2490.250000.250.973.60.2490.3250000.3251.1763.60.1790.330000.331.1953.60.1790.390000.391.4043.60.1790.450000.451.6233.60.1790.520000.521.8723.60.1790.6800-0.070.612.2015.20.1891.040-0.0600.985.10B轴框架柱反弯点位置层数93.60.7820.340000.341.2283.60.7820.400000.401.4473.60.7820.450000.451.6263.60.5620.450000.451.6253.60.5620.450000.451.6243.60.5620.480000.481.7333.60.5620.500000.501.8023.60.5620.5500-0.050.501.8015.20.5930.700-0.0500.653.386 荷载作用下框架内力分析 6.1 水平地震作用下框架内力分析长春市抗震设防烈度为7度，设计分组为第一组，设计地震基本加速度为0.10g，设计特征周期为0.35s，建筑场地类别为类。 6.1.1 计算重力荷载代表值 1.顶层 女儿墙荷载 屋面荷载 梁自重 GKL-12 GKL-2 GKL-5 CL-2 半层高外墙荷载 半层高内墙荷载 半层高柱自重 合 计 2. 7-8层 楼面荷载 梁自重 外墙自重 内墙自重 柱自重 合 计 3. 2