钢结构-框架-毕业设计-答辩PPT课件.ppt

华鑫钢框架结构综合楼设计 华鑫综合楼指导老师 金云 1 第一部分 建筑部分设计 2 第一章 钢结构房屋的优点 强度高 质量轻构件截面小 有效空间大材料均匀 塑性 韧性好 抗震性能优越制造简单 施工周期短节能 环保 3 第二章 办公建筑设计概述 办公建筑是现代社会生活中必不可少的组成部分 是现代城市建设中的具有代表性的建筑类型之一 创造人与人之间交流的空间形式和环境是未来建筑的重要任务 办公建筑的首要任务就是广泛的收集信息 因此集办公 商业为一体的多功能综合性的办公楼是办公建筑的发展趋势 办公建筑于其他建筑一样存在着建筑所共有的普遍共性 但由于其使用功能的特殊性 在设计的过程中还应遵守它的使用性 安全性和卫生要求 4 第三章 华鑫综合办公楼设计概况 设计宗旨 达到综合性建筑的一体感 优质的办公环境设计内容包括设计前准备 初步设计阶段 施工图设计阶段三部分建筑图设计有建筑设计说明 平面设计 立面设计 剖面设计 楼梯设计 墙体设计 5 第二部分 结构部分设计 6 第一章 工程概况 工程名称 华鑫综合办公楼工程地点 北京建筑用地面积 5000m2建筑面积 10372 32m2建筑总高 38 8m层数共9层 层高 一 二层商场层高为4 5m 三 九层办公用房层高为3 6m建筑物重要性类别 2建筑耐火等级 地上部分为二级 地下室为一级结构形式 钢框架抗震设防烈度 8度 设计基本地震加速度值为0 20g 设计地震分组为第一组 基本雪压 0 40基本风压 0 45 7 工程地质情况 拟建场地内地形平坦 地面绝对标高在48 20m 无陷坑及古墓 地基无滑坡等稳定问题 地下水概况 经丰水期钻探 最高地下水位为30 54m 无侵蚀性 冰冻深度 无冻土 各层土层见下图 8 场地类别 类 地基承载力特征值 180地基基础设计等级 乙级 9 第二章 结构选型 经济技术分析与钢筋混凝土结构作比较 钢结构具有以下优点 强度高 质量轻 构件截面小 有效空间大 材料均匀 塑性 韧性好 抗震性能优越 制造简单 施工周期短 节能 环保钢框架结构承重体系特点 建筑平面布置灵活 可为建筑提供较大的室内空间 需要时 可用隔断分隔成小房间 各部分刚度比较均匀 抗震性能好 抗侧刚度小 侧向位移大 梁柱节点腹板较薄 节点域将产生较大的剪切变形 也使框架侧移增大 10 第三章 结构布置 平面布置简单 规则 对称的原则 柱距尺寸为8 4m 8 4m 竖向布置规则 刚度均匀 无突变 柱采用箱型截面 11 楼盖结构钢结构的常用楼面做法有 压型钢板组合楼板 预制楼板 叠合楼板和普通现浇楼板 组合楼板中的压型钢板不仅用作永久性模板 而且代替混凝土板的下部受拉钢筋与混凝土一起共同工作 承受包括自重在内的楼面荷载 目前最常用的做法为压型钢板现浇钢筋混凝土组合楼盖 故 本设计中采用组合楼盖进行设计计算 基础形式采用梁板式筏形基础 12 第四章 材料的选用 主体钢结构用钢材 框架梁 柱 选用Q235B钢 压型钢板 选用Q235B钢 C25混凝土 钢筋为HPB235级焊条选用E4315型 底氢型 焊条 主梁翼缘与柱连接焊缝质量为一级 其余全熔透焊缝为二级 高强度螺栓采用10 9级扭剪型高强螺栓连接 按摩擦型设计 接触面喷砂处理 筏形基础选用C40混凝土 钢筋为HRB335级 13 第五章 初估构件截面尺寸 取楼面荷载设计值11进行截面估算初估构件截面尺寸包括柱尺寸 框架梁尺寸 纵向梁尺寸和次梁尺寸 14 第六章 屋面与楼面板设计 屋面与楼面板荷载计算 楼面做法 无防水要求的楼面 楼16D 厚度50 面载1 2 有防水要求的楼面 楼1F 厚度53 面载1 2 顶棚做法棚16A 厚度10 面载0 2 压型钢板选用YXB66 166 500 B 型压型钢板板厚 压型钢板重为 15 楼面均布恒荷载标准值 楼面均布活荷载标准值 楼面板荷载计算压型钢板组合楼盖设计分施工阶段和使用阶段两个阶段进行施工阶段验算在施工荷载荷载作用下 压型钢板的强度与变形使用阶段计算组合板在全部荷载作用下的强度与变形 16 第七章 水平地震力作用下的框架侧移验算 重力荷载代表值计算本结构地下一层 地上九层 因本建筑为商场和办公为一体的综合办公楼 故有两层的裙房 在以下的计算中将对主体结构与裙房进行分别计算 顶层重力荷载代表值 女儿墙自重 屋面恒载 纵 横梁自重 半层柱自重 半层墙 门窗自重 标准值 屋面活载 标准值其他层重力荷载代表值 楼面荷载 纵 横梁自重 上下各半层柱自重 上下各半层墙 门窗自重 标准值 楼面活载 标准值 17 梁 柱线刚度计算钢框架结构中 考虑现浇钢筋混凝土楼板与钢梁的共同作用 在计算梁线刚度时 对边框架梁取 对中框架梁取柱线刚度为横向框架柱抗侧刚度D值D即是使两端固定的柱上 下端产生相对水平位移时需要在柱顶施加的水平力 横向框架结构自振周期按顶点位移法计算框架基本自振周期 18 横向框架水平地震作用计算此建筑是高度不超过60m且平面和竖向较规则的以剪切变形为主的建筑 故地震作用计算采用底部剪力法 在多遇地震作用下 对不超过12层的建筑的阻尼比为0 035 经过计算主体结构部分有顶点附加水平地震作用裙房部分无顶点附加水平地震作用 19 20 横向框架变形验算框架水平位移可分为两部分 由框架梁弯曲变形产生的位移和由柱子轴向变形产生的位移 框架顶端位移为 式中可由D值法求得 第一阶段抗震设计 其层间侧移标准值不得超过结构层高的 21 抗震验算满足其中 22 第八章 框架在水平地震作用下的内力计算 框架柱剪力及反弯点高度比柱反弯点高度比即在各层等高 等跨相等 各梁和柱线刚度都不改变多层框架在水平荷载作用下求得的反弯点高度比 根据该框架总层数及该层所在层数 梁柱线刚度比值 且荷载近似倒三角形 查的反弯点高度比 框架柱剪力及弯矩计算 D值法 在水平荷载作用下 框架内力及位移可采用D值法进行简化计算 反弯点高度 柱顶截面处弯矩为柱底截面处弯矩为 23 框架梁端弯矩 剪力及柱轴力 水平地震作用下主体结构部分边框架弯矩图 水平地震作用下主体结构部分边框架梁端剪力及轴力计算简图 24 水平地震作用下主体结构部分中框架弯矩图 水平地震作用下主体结构部分中框架梁端剪力及轴力计算简图 25 水平地震作用下裙房部分边框架弯矩图 水平地震作用下裙房部分边框架梁端剪力及轴力计算简图 水平地震作用下裙房部分中框架弯矩图 水平地震作用下裙房部分框架梁端剪力及轴力计算简图 26 第九章 竖向荷载作用下横向框架的内力计算 荷载计算框架内力计算分配系数计算考虑对称框架在对称荷载作用下 取半框架进行计算传递系数远端固定 传递系数为 远端滑动铰接 传递系数为 1 27 弯矩图 恒载作用下主体结构部分的框架弯矩图 活载作用下主体结构部分的框架弯矩图 28 恒载作用下裙房部分的框架弯矩图 活载作用下裙房部分的框架弯矩图 29 梁端剪力及柱轴力计算梁端剪力式中 柱轴力式中 30 第十章 内力组合 有地震作用效应组合对高度小于60m的建筑 不计风载和竖向地震对于本设计 取梁端和跨中三分点作为梁承载力设计的控制截面 因此 梁的最不利组合内力是 梁端截面 梁跨中截面 有震时梁内力计算简图 31 无地震作用效应组合可变荷载效应控制永久荷载效应控制柱内力组合框架柱取每层柱顶和柱底两个控制界面 32 第十一章 构件设计 钢结构承载力抗震调整系数主梁取内力组合中的最不利内力组合验算控制截面 梁的抗弯强度梁的抗弯强度应满足 梁的抗剪强度梁的抗剪强度应满足 框架梁端部抗剪 33 梁板件宽厚比验算7度以上抗震设防的高层建筑 其抗侧力框架的梁中可能出现塑性铰的区段 板件宽厚比需加以验算 工字型梁翼缘悬伸部分工字型梁腹板部分 34 梁的整体稳定 使用阶段 施工阶段 在梁上加临时支撑 罕遇地震阶段 在罕遇地震作用下 在横梁的下翼缘可能出现塑性铰的截面处应设置侧向支撑 7度以上抗震设防的高层建筑 梁受压翼缘在支撑连接点间的长度与其宽度之比 应符合现行国家标准 钢结构设计规范 GB50017 2003 关于塑性设计时的长细比要求 取验算长度为塑性铰出现处到相邻支撑距离 挠度验算截面最小高度 35 框架柱每层取最不利组合计算 计算长度由 查表得柱长度系数 则柱的计算长度为 强度验算 框架柱平面内 平面外稳定验算 平面内稳定 平面外稳定 36 柱板件宽厚比验算 柱长细比验算要求柱长细比不宜大于强柱弱梁验算强柱弱梁应满足节点域的抗剪强度 屈服承载力和稳定性验算 节点域稳定性验算箱形截面柱的节点域的稳定性应满足 37 节点域抗剪强度验算由柱翼缘与水平加劲肋包围的节点域 在周边弯矩和剪力的作用下 抗剪强度按下式计算 屈服承载力验算抗震设防的结构还应满足屈服承载力抗剪强度不合格时 将柱腹板在节点域范围内更换为厚度满足要求的板件 加厚板件应伸出柱横向加紧肋之外各150mm 并采用对接焊缝与柱腹板相连 38 第十二章 节点连接设计 梁柱连接框架梁与柱刚性连接时 柱为带悬臂段的柱单元 纵向框架与柱连接时为铰接 框架梁与柱刚性连接时 在梁翼缘的对应位置设置柱的水平加劲肋 其厚度与翼缘等厚 梁拼接采用M24高强螺栓 摩擦面采用喷砂处理 螺栓强度等级10 9 梁翼缘板为坡口全熔透焊 39 柱工地拼接柱翼缘板为坡口全熔透焊 40 主次梁的连接主次梁连接为铰接连接 腹板采用M20高强螺栓 摩擦面采用喷砂处理 螺栓强度等级10 9 41 角隅撑为保证主梁下翼缘的整体稳定 框架横梁下翼缘在距柱轴线 1 8 1 10 梁跨处 应设置角隅撑隅撑长细比 42 钢柱脚设计受地震作用组合控制 采用埋入式 柱基础埋入深度 此时满足的要求 设筏基底板厚为 梁高为 宽 柱脚埋深 柱截面高 满足钢柱脚的混凝土保护层厚度 180 250 mm的要求 埋入式柱脚示意图 埋入式柱脚计算简图 43 第十三章 结构整体稳定验算 竖向荷载设计值作用下整稳验算 水平地震力作用下的整稳计算 44 第十四章 筏形基础设计 基础布置原则基础型心与上部重力荷载合力作用互相重合 以减少偏心 基础尺寸确定板厚取600mm 又因为筏板的高跨比要求 宽高比为基础梁高 取主梁高为1 6m 宽为0 6m地基承载力计算无震时基地反力平均值 45 有震时基地反力平均值