A44+学校教学楼结构设计(论文+DWG图纸)
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贵州大学本科毕业论文（设计） 第 1 页第一章 工程概况一、设计概况：建设项目名称：贵阳市 XX 中小型教学楼建设地点：贵阳市 XX 中学工程为四层现浇钢筋混凝土框架结构。屋面板顶面标高为 18.6m(含塔楼)。该教学楼属一般建筑物，安全等级为二级，设计使用年限为 50 年，结构重要性系数 为 1.0。设计资料：0r地质水文资料：根据工程地质勘测报告，拟建场地地势平坦，表面为平均厚度 0.5m 左右的杂填土，以下为风化灰岩，承载力的特征值为 2500 kPa，作为地基持力层，地下水位对建筑物基础无影响。基础埋入持力层大于 0.5m。气象资料：根据贵阳市气象局提供的历年资料为准，基本风压为：0.30kN/2m（B 类场地）抗震设防要求：工程所在地抗震设防烈度为 6 度，设计基本地震加速度为0.05g，设计地震分组为第一组，场地类别为类。底层室内主要地坪标高为0.000，室内外高差 0.450m。二、设计依据：贵州大学土木建筑工程学院建筑工程专业毕业设计任务书屋面做法：20mm 石灰砂浆抹底，100mm 钢筋混凝土现浇板， 40120 厚（1%找坡）膨胀珍珠岩保温层，20mm 水泥砂浆找平层，四层作法防水层（一毡二油上铺小石子） ，20mm 水泥砂浆找保护层。楼面做法：20mm 石灰砂浆抹底，100mm 钢筋混凝土现浇板， 20mm 水泥砂浆找平层，20mm 水泥砂浆结合层，10mm 瓷砖地面。墙身做法：普通砖，普通砖自重 18kN/m3，厚度 240mm。门窗做法：门为木门，自重 0.2 kN/m2，窗为钢窗玻璃窗，自重 0.4 kN/m2。活荷载：上人屋面均布活荷载标准值 2.0kN/m2，楼面活荷载标准值 2.0kN/m2,走廊活荷载标准值 2.5kN/m.本设计计算书包括框架主体结构、楼梯、基础等部分的计算和设计。 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 2 页第二章 建筑设计一、 建筑体型选择1设计原则建筑是供人使用的有功能作用的空间，同一功能要求和使用目的的建筑可以有多种空间形式，建筑体型一般综合反映内部空间，又在一定程度上反映建筑的性格、历史时期和民族地域特点。多层建筑体型还常常是街道、广场或城市某一个区域的构成。鉴于此，多层建筑体型设计应根据现有经济技术水平处理好功能、空间与形式的辨证统一关系，还要处理好与环境的关系，以便在满足功能要求的同时，生根于特定的环境，给人以良好的感觉。同样，对于建筑造型与平面布置的选择，必须考虑结构因素，以有利于结构受力。平面形状应简单、对称、规则，以减少地震灾害的影响。2建筑造型根据设计原则，本设计采用“”字型结构体系。这种结构体系符合简单、对称、规则的原则。3平面布置本设计在平面上力求平面对称，对称平面易于保证质量中心与刚度中心重合，避免结构在水平力作用下扭转。为使常用房间采光、通风效果好，本设计将营业区布置在南向，而且此方向面对主要街道，交通方便。二、 立面设计立面设计时首先应推敲各部分总的比例关系，考虑建筑物整体的几个方面的统一，相邻立面的连接与协调，然后着重分析各立面上墙面的处理、门窗的调整和安排，最后对入口、门廊等进一步进行处理。立面的节奏感在门窗的排列组合、墙面的构件划分中表现得比较突出。三、 剖面设计剖面设计主要分析建筑物各部分应有的高度，建筑层数、建筑空间的组合利用，以及建筑剖面中的结构、构造关系，建筑物的平面和剖面是紧密联系的。 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 3 页在本设计中，学校底层部分的层高为 3.9m，标准层部分层高为 3.9m。楼梯间均出屋面。四、 垂直交通设计本工程主要垂直交通工具是双跑楼梯.五、 防火设计（一）耐火等级：本工程属二类建筑（1018 层普通住宅和高度不超过 50m 的公共建筑） ，其耐火等级为一级。（二）防火设计要点：1总平面布局中的消防问题选址应在交通便捷处，根据城市规划确定的场地位置应有方便的道路通过，要求既靠近干道，便于高层建筑中人群的集散，又便于消防时交通组织和疏散。2疏散设计发生火灾时，购物者往往还在远离地面的高层，将他们全部迅速地疏散到安全地带是防火的重要环节，疏散设计的原则是路线简单明了，便于人们在紧急时进行判断，同时供以室内任何位置向两个方向疏散的可能性。（1） 疏散所需时间从火灾现场退出的时间不应超过 2 分 30 秒为宜。通道宽度：按通过人数每100 人不少于 1m 计算。（2） 疏散楼、电梯的位置疏散楼梯是发生火灾时电梯停用的情况下最主要的竖向交通途径，其位置应首先符合安全疏散距离的规定，也应符合人在火灾发生后可能的疏导方向。本设计中楼梯设置于建筑的后面，可往楼顶疏散。3疏散楼梯间的防火防烟设计疏散楼梯若只防火不排烟，遇烟气袭人，容易使人窒息。疏散楼梯的避难前室是疏散路线中从水平到竖向的交通枢纽，可缓冲人们的混乱聚集，疏散楼梯的排烟设施要布置于此，面积不应小于 6 2m，如与消防电梯合用则不应小于 10 2m。 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 4 页第三章 结构设计一结构设计概况本工程共四层。每层层高均为 3.9m， ，局部楼梯间出屋面部分层高为 3.0 m，建筑总高为 15.6 m（不包括出屋面部分） ，总长 79.3 m，总宽 60 m。本工程结构方案经过分析比较，采用纯框架结构体系，因为建筑物上部结构荷载对称，平面布局简单，受力比较均匀，且房屋总高度不超过 6 度抗震设防时的 55m 高度的限值；采用框架结构体系的优点可以使结构布置灵活，使用方便，不足的是抗震能力较低刚度较小。本工程建于 6 度抗震设防区类场地土。根据规范查得，框架的抗震等级为四级。本工程框架材料选用如下：柱均采用 C30 混凝土；框架梁采用 C30 混凝土。结构平面布置图 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 5 页二截面尺寸估算1 梁板截面尺寸估算框架梁截面高度 h，按梁跨度的 1/101/18 确定，则横向框架梁高为9000（1/101/18）=500900，取 h=700mm，梁宽为 700（1/21/3）=300。取 b=300mm；横向次梁高为 3000（1/81/15）=200375，取h=500mm，梁宽 b=200mm；板的最小厚度为 3000（1/451/50）=6067，考虑到板的挠度及裂缝宽度的限制及在板中铺设管线等因素，取板厚为 100mm。2 柱截面尺寸估算根据柱支撑的楼板面积计算由竖向荷载作用下产生的轴力，并按轴压比控制估算柱截面面积，估算柱截面时，楼层荷载一般按 1114KN/ 计，本工程边柱2m按 13KN/ 计，中柱按 11KN/ 计。负荷面为 99/2 的边柱轴力：2m2m=（99/2）1351.05=2764.1KN，vN负荷面为 99/2 的中柱轴力：=（99/2）1191.05=4209KN，v各柱的轴力虽然不同，但为了施工方便，对柱截面进行合并归类。本工程将柱截面归并为一种，取轴力最大的柱估算截面面积。本工程框架为四级抗震，取N=0.9 =0.94209=3789 KN，柱轴压比控制值 查规范得 =0.9。 =N/vNNNNcAf0.9=3789/14.3 , =194400 ，设柱为正方形，柱边长 b=h= =443mm，cA2mcA故本工程-14 层柱截面取为 500500mm。 柱高度：每层柱高均等于该层层高,3.9m。 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 6 页第四章 风荷载计算一.水平风荷载查荷载规范中全国基本风压分布图可知贵阳市基本风压值为 0.3 KN/ m2,即 0=0.3KN/ m2。垂直于建筑物表面上的风荷载标准值 k按下式计算：k0zs风荷载体型系数 s ，矩形平面建筑如下图:迎风面 s1=0.8,背风面 风压2 23.90.4830.480.517s HB本工程建在有密集建筑的城市市区，地面粗糙度类别为 C 类，查荷载规范中高度变化系数 z 之值，按内插法计算。 风振系数 Z ，因为 H=23.9mV=31.8k截面满足要求 ct0.7f.2.c A故需作配箍筋计算:由: /65/32.14whb得At00V=.7fsvyAfhS3(.8).641.25215SCyvf选用双肢（n=2） 8 =50.3SA2m取 s=150mm10.37.64SVnAs则实配箍筋 8150，加密区 8100 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 63 页(2)B 支座左边的配箍计算c0V=.25fbh.2514.3065714kN36.7BVk左截面满足要求 ct0.7f.2.c B左故需作配箍筋计算:由: /65/302.14whb得t 0BV=.7fsvyAfhS左 3(.).781.252165CSyvAf左选用双肢（n=2） 10 =78.5SA2m取 s=200mm178.00.64SVns则实配箍筋 10200，加密区 10100(3)B 支座右边的配箍计算c0V=.25fbh.2514.3065714kN5BVk右截面满足要求 ct0.7f.2c B右则只需进行构造配箍 6200，加密区 6100(4)由于结构是对称的.所以支座 C 左的截面配箍与支座 B 右的截面配箍一样.所以支座 C 右的截面配箍与支座 B 左的截面配箍一样所以支座 D 的截面配箍与支座 A 的截面配箍一样二：柱的配筋计算1. 柱的正截面配筋计算1 层柱轴力最大,所以以 1 层柱计算为例.其他层类似计算 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 64 页(1):柱 A 的正截面配筋计算剪跨比宜大于 2，四级框架轴压比应小于 0.9563014.892795MVh已知条件混凝土为 C30 级，fc= 14.3N/ 2，ft= 1.43 N/ 2。纵筋为 HRB335 级， fy =300 N/ 2，箍筋为 HPB235 级，fy = 210 N/ 2。通过验算，框架柱各层轴压比均满足要求。横向框架柱轴压比演算柱 层次 b(mm) h0(mm) fc(N/mm2) N(KN) N/fcbh0 RE4 500 465 14.3 575 0.17 0.953 500 465 14.3 1192 0.36 0.952 500 465 14.3 1808 0.55 0.95A柱1 500 465 14.3 2419 0.73 0.954 500 465 14.3 674 0.20 0.953 50 465 14.3 1509 0.45 0.952 500 465 14.3 2305 0.69 0.95B柱1 500 465 14.3 3147 0.94 0.95设 ， ，35am0465h；0192MeN取573h20ae初始偏心矩： ；597i m；取 ；049.815lh2.1 3.50.1450.7929cfAN偏心增大系数：2 201 .174465ileh=1.51=0.338 =ibmn(e)0h.386517 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 65 页，故属于小偏心受压情况。min1.57920i bee求 及 （按照对称配筋）将已知数据代入以下公式求得 ：sA，.1532ihea，021110.43bcbNfh33 29.54.0650.5.672 1.34.86将算得的 代入下式可算得配筋，2100.5cSyNefbhAfa3 22419.67.56714.35064S 291m框架柱单边配筋率； 2min0.20SAm选用 4 18， 17(2) ：柱 B 的正截面配筋计算从内力组合表中得 05MkN3148kN设 ， ，35am46h；018eN取573h20ae初始偏心矩： ；35i m；取 ；049.8155lh2.1 3.0.51405.688cfAN偏心增大系数：2 201 9.14465ileh=1.34 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 66 页=0.338 =ibmn(e)0h.3846517，故属于小偏心受压情况。min1.457i be求 及 （按照对称配筋）将已知数据代入以下公式求得 ：sA，.32503862ihea，12001.4bcbNfh33 28.514.650.5.78926.340.将算得的 代入下式可算得配筋，2100.5cSyNefbhAfa3 21486.789.578914.350646S 2154m框架柱单边配筋率； 2min0.20SAm选用 4 20， 1562：柱的斜截面配筋计算(1) 柱 A 的计算89VkN29k反弯点在柱高以内,则 取04.5236nHh柱的净高nHc0 AV=.25fbh.2514.3506831.2kNV=89截面满足要求 t0c1.7f.7c N 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 67 页31.7543065.7241904.79()8()kN故不需作配箍筋计算,按构造配筋 选用双肢（n=2） 6 200(2) 柱 B 的计算63VkN418k反弯点在柱高以内,则 取024.536nHh柱的净高nHc0 BV=.25fbh.2514.3506831.2kNV=63截面满足要求 t0c1.7f.7c N3.54365.014865.2()3()kN故不需作配箍筋计算,按构造配筋 选用双肢（n=2） 6 200第八章 楼梯设计楼梯间开间为 3.6m，进深为 8.0m。采用板式楼梯，均为等跑楼梯，共 26 级踏步，踏步宽 0.3 米，其踏步的水平投影长度为 120.3=3.6m。楼梯的踢面和踏面均做地砖，底面为水泥砂浆粉刷。混凝土强度等级 C25。板采用 HPB235 钢筋，梁纵筋采用 HRB335 钢筋。 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 68 页楼梯结构平面图一梯段板 TB1 设计板倾斜角 tan=150/300=0.5，cos=0.894, 板斜长为 3.6/0.894=4.03m板厚 h 取板斜长的 1/30, h=4030/30=134 取 h=150取 1m 宽板带计算。1：荷载计算梯段板的荷载计算列于下表梯段板荷载计算表荷载种类 荷载标准值 (kN/m)地砖 (0.3+0.15)250.01/0.3=0.38水泥砂浆找平 (0.3+0.15) 0.0220/0.3=0.6三角形踏步 0.50.30.1525/0.3=1.88混凝土斜板 0.1525/0.894=4.2板底抹灰 0.0217/0.894=0.38恒荷载小计 7.44活荷载 2.5荷载设计值 P=1.27.5+1.42.5=12.5kN/m2：截面设计板水平计算跨度 ln=3.6m，弯矩设计值 。222n1MPl0.53.61.kNm板的有效高度 =150-20=130mm。0h6s2 21c01.0.8fb.43 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 69 页s 62sy0.512=.958,M10A9mfh.3S选 12150， 实际 As=678mm2分布筋为 8300（每级踏步 1 根）二.平台板 PTB1 设计设平台板厚 100mm，取 1m 宽带板计算。1：荷载计算荷载种类 荷载标准值 (kN/m)地砖 250.01=0.25水泥砂浆结合 0.0220=0.4水泥砂浆找平 0.0220=0.4混凝土斜板 0.125=2.5板底抹灰 0.0217=0.34恒荷载小计 3.89 活荷载 2.5取 4.0/gkNmP=1.24.0+1.42.5=8.3kN/m2：截面设计平台板的计算跨度 =2000+120=2120mmnl弯矩设计值 221MP0.83.1.73kNm板的有效高度 =100-20=80mm0hM=71.9 .7(0.1)45.kNmk属第一类 T 形截面。 6s2 21cf04.3bh.13s.5().5(0.).985S62sy0M40A4mfh.983%=200min52S2选用 2 18，实际 50SA配置 10200箍筋，则斜截面受剪承载力为svcst0y0 10V.7fbh1.fh.71432065.24655kN满足要求。五：平台梁 TL2 设计 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 72 页取平台梁截面尺寸为 200mm500mm1：荷载计算平台梁的荷载计算见下表平台梁荷载计算表荷载类型 荷载标准值(kN/m)梁自重 0.20.525=2.5梁侧粉刷 0.02(0.5-0.1) 217=0.272平台板传来 42.4/2=4.8梯段板传来 7.53.6/2=13.5恒荷载小计 21.07活荷载 2.5(3.6/2+2.4/2)=7.5总荷载设计值 P=1.221.07+1.47.5=35.78kN/m2：截面设计计算跨度: =1.05ln=1.05(3.9-0.30)=3.78m0l弯矩设计值： 2201MPl.53.786.98kNm8剪力设计值： Vp截面按倒 L 形计算， ，梁的有效高度2010ffbh；050346sham 1(.5)fCffMhM=66.98 .7(0.1)45.kNmk经判别属第一类 T 形截面。 6s2 21c0.98.3fbh.143s.5().5(10.).985S62sy0M980A48mfh.3 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 73 页选用 2 18，实际 2509SAm配置 10200箍筋，则斜截面受剪承载力为svcst0y0 10V.7fbh1.fh.7143065.24655kN满足要求。第九章 地基基础设计根据建筑物地基设计等级及长期荷载作用下的地基变形对上部结构的影响程度，地基基础设计应符合规范。由规范可知场地和地基条件简单，荷载分布均匀的七层或七层以下的民用建筑及一般工业建筑，次要的轻型建筑物，为丙级建筑物。故该建筑为丙级建筑物。对框架结构，地基承载力特征值 fak130Kpa,且6 层的建筑，可不进行地基承载力的验算，该建筑为 4 层,持力层地基承载力特征值 fak=1000Kpa,故可不进行地基承载力的验算 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 74 页基础计算简图1.基础顶部荷载：由柱传来的荷载设计值：Mmax115.4kN.m ； N6064KN ； V43.4KN2地基承载力设计值和基础设计根据地质资料可知基础须埋在厚度为 1.0m 以下的风化岩中，室内外高差为0.45m，按轴心受压估算，初选基础埋深为 1.15m,基础高 600mm 。根据土的性质可以查得土的两个系数， ，持力层承载力特征值 (先不考虑对0.3,.6bdaf基础宽度进行修正)B 柱：柱下独立阶梯形基础，基础埋深 d 为 1.15m，基础用 C25 混凝土，垫层采用 C10，厚度为 100，钢筋选用 HRB335 级， kN/m230yf(0.5)1.623(1.5).9akdmf kPa3. 初步选择基底截面尺寸，按中心受荷作用下计算基底面积：计算基础和回填土重 时的埋深：kG.61.375dm，基础底面积按 20%增大，即：230643.07512.9.aGFAmfdA=1.23.075=3.69,初选底面尺寸为 A= = =3.69,且lb21.不需再对 进行修正。3.691.7532bmaf取 b=1.8m. ,取.21.826lbm2.l4.地基承载力验算：基础和回填土重: 201.3754=110kN.KGdA偏心距: = =0.045m （ =0.37）即 0 满kkMeF15.430.66lminkp足。 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 75 页基底最大压力: =maxkp61KFGeAl= 3040.45()89.2akP20 0.55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 = 1.000.2Qo 调整起始层号： KQ1 = 00.2Qo 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剪力墙加强区起算层号 LEV_JLQJQ = 1强制指定的薄弱层个数 NWEAK = 0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 = 210梁箍筋强度 (N/mm2): JB = 210柱箍筋强度 (N/mm2): JC = 210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 = 200.00墙竖向筋分布最小配筋率 (%): RWV = 0.30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 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 80 页柱保护层厚度 (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 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剪力墙底部加强区信息剪力墙底部加强区层数 IWF= 2剪力墙底部加强区高度(m) Z_STRENGTHEN= 7.80* 各层的质量、质心坐标信息 *层号 塔号 质心 X 质心 Y 质心 Z 恒载质量 活载质量(m) (m) (t) (t)5 1 32.097 2.324 18.600 85.8 3.14 1 32.097 5.842 15.600 2548.9 266.13 1 32.097 5.687 11.700 3268.4 278.62 1 32.097 5.687 7.800 3268.4 278.61 1 32.065 5.692 3.900 3296.0 279.1活载产生的总质量 (t): 1105.475恒载产生的总质量 (t): 12467.435结构的总质量 (t): 13572.910恒载产生的总质量包括结构自重和外加恒载结构的总质量包括恒载产生的质量和活载产生的质量活载产生的总质量和结构的总质量是活载折减后的结果 (1t = 1000kg)* 各层构件数量、构件材料和层高 *层号 塔号 梁数 柱数 墙数 层高 累计高度(混凝土) (混凝土) (混凝土) (m) (m) 1 1 912(25) 84(25) 0(25) 3.900 3.900 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 81 页2 1 898(25) 84(25) 0(25) 3.900 7.8003 1 898(25) 84(25) 0(25) 3.900 11.7004 1 904(25) 84(25) 0(25) 3.900 15.6005 1 16(25) 16(25) 0(25) 3.000 18.600* 风荷载信息 *层号 塔号 风荷载 X 剪力 X 倾覆弯矩 X 风荷载 Y 剪力 Y 倾覆弯矩Y5 1 59.92 59.9 179.8 113.60 113.6 340.84 1 105.22 165.1 823.8 139.58 253.2 1328.23 1 95.96 261.1 1842.1 127.30 380.5 2812.12 1 91.26 352.4 3216.3 121.08 501.6 4768.21 1 91.26 443.6 4946.4 121.08 622.6 7196.5=计算信息 =Project File Name : 1 计算日期 : 2007. 6.20 开始时间 : 7: 8:42 可用内存 : 392.00MB 第一步: 计算每层刚度中心、自由度等信息 开始时间 : 7: 8:42 第二步: 组装刚度矩阵并分解 开始时间 : 7: 8:46 FALE 自由度优化排序 Beginning Time : 7: 8:47.81 End Time : 7: 8:48.85 Total Time (s) : 1.04 FALE 总刚阵组装 Beginning Time : 7: 8:48.85 End Time : 7: 8:49.65 Total Time (s) : 0.80 VSS 总刚阵 LDLT 分解 Beginning Time : 7: 8:49.65 End Time : 7: 8:49.70 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 82 页Total Time (s) : 0.05 VSS 模态分析 Beginning Time : 7: 8:49.71 End Time : 7: 8:49.81 Total Time (s) : 0.10 形成地震荷载向量 形成风荷载向量 形成垂直荷载向量 VSS LDLT 回代求解 Beginning Time : 7: 8:52.54 End Time : 7: 8:52.59 Total Time (s) : 0.05 第五步: 计算杆件内力 开始时间 : 7: 8:53 活载随机加载计算 计算杆件内力 结束日期 : 2007. 6.20时间 : 7: 9:10总用时 : 0: 0:28=各层刚心、偏心率、相邻层侧移刚度比等计算信息Floor No : 层号Tower No : 塔号Xstif，Ystif : 刚心的 X，Y 坐标值Alf : 层刚性主轴的方向Xmass，Ymass : 质心的 X，Y 坐标值Gmass : 总质量Eex，Eey : X，Y 方向的偏心率Ratx，Raty : X，Y 方向本层塔侧移刚度与下一层相应塔侧移刚度的比值Ratx1，Raty1 : X，Y 方向本层塔侧移刚度与上一层相应塔侧移刚度 70%的比值或上三层平均侧移刚度 80%的比值中之较小者RJX，RJY，RJZ: 结构总体坐标系中塔的侧移刚度和扭转刚度=Floor No. 1 Tower No. 1Xstif= 32.0970(m) Ystif= 4.7887(m) Alf = 45.0000(Degree)Xmass= 32.0648(m) Ymass= 5.6924(m) Gmass= 3854.2126(t)Eex = 0.0009 Eey = 0.0257Ratx = 1.0000 Raty = 1.0000Ratx1= 1.8630 Raty1= 1.8904 薄弱层地震剪力放大系数= 1.00RJX = 1.4764E+06(kN/m) RJY = 1.4624E+06(kN/m) RJZ = 0.0000E+00(kN/m) 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 83 页-Floor No. 2 Tower No. 1Xstif= 32.0970(m) Ystif= 4.7887(m) Alf = 45.0000(Degree)Xmass= 32.0969(m) Ymass= 5.6871(m) Gmass= 3825.5461(t)Eex = 0.0000 Eey = 0.0255Ratx = 0.7161 Raty = 0.6989Ratx1= 1.4928 Raty1= 1.4864 薄弱层地震剪力放大系数= 1.00RJX = 1.0572E+06(kN/m) RJY = 1.0221E+06(kN/m) RJZ = 0.0000E+00(kN/m)-Floor No. 3 Tower No. 1Xstif= 32.0970(m) Ystif= 4.7887(m) Alf = 45.0000(Degree)Xmass= 32.0969(m) Ymass= 5.6871(m) Gmass= 3825.5461(t)Eex = 0.0000 Eey = 0.0255Ratx = 0.9569 Raty = 0.9611Ratx1= 1.6007 Raty1= 1.5649 薄弱层地震剪力放大系数= 1.00RJX = 1.0117E+06(kN/m) RJY = 9.8227E+05(kN/m) RJZ = 0.0000E+00(kN/m)-Floor No. 4 Tower No. 1Xstif= 32.0970(m) Ystif= 4.7887(m) Alf = 45.0000(Degree)Xmass= 32.0969(m) Ymass= 5.8418(m) Gmass= 3081.1514(t)Eex = 0.0000 Eey = 0.0299Ratx = 0.8925 Raty = 0.9129Ratx1= 20.1753 Raty1= 18.8160 薄弱层地震剪力放大系数= 1.00RJX = 9.0290E+05(kN/m) RJY = 8.9667E+05(kN/m) RJZ = 0.0000E+00(kN/m)-Floor No. 5 Tower No. 1Xstif= 32.0970(m) Ystif= 2.0220(m) Alf = 45.0000(Degree)Xmass= 32.0970(m) Ymass= 2.3237(m) Gmass= 91.9280(t)Eex = 0.0000 Eey = 0.0088Ratx = 0.0620 Raty = 0.0664Ratx1= 1.2500 Raty1= 1.2500 薄弱层地震剪力放大系数= 1.00RJX = 5.5941E+04(kN/m) RJY = 5.9569E+04(kN/m) RJZ = 0.0000E+00(kN/m)-=抗倾覆验算结果=抗倾覆弯矩 Mr 倾覆弯矩 Mov 比值 Mr/Mov 零应力区(%)X 风荷载 5402018.5 5500.9 982.03 0.00Y 风荷载 4071872.8 7720.7 527.39 0.00X 地 震 5402018.5 30668.6 176.14 0.00Y 地 震 4071872.8 31680.6 128.53 0.00 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 84 页=结构整体稳定验算结果=层号 X 向刚度 Y 向刚度 层高 上部重量 X 刚重比 Y 刚重比1 0.148E+07 0.146E+07 3.90 135729. 42.42 42.022 0.106E+07 0.102E+07 3.90 99978. 41.24 39.873 0.101E+07 0.982E+06 3.90 64509. 61.16 59.394 0.903E+06 0.897E+06 3.90 29039. 121.26 120.435 梯形屋架课程设计书目 录第一章：设计资料 .2第二章：结构形式与布置 .22.1 柱网布置 .22.2 屋架形式及几何尺寸 .22.3 支撑布置 .3第三章：荷载计算及杆件内力计算 .43.1 屋架荷载计算 .43.2 屋架杆件内力系数 .43.3 杆件内力组合 .5第四章：屋架杆件截面选型 .64.1 杆件截面选型 .6第五章：屋架杆件焊缝计算 .85.1 腹杆焊缝计算 .85.2 下弦杆焊缝计算 .85.3 上弦杆角钢尖焊缝计算 .8第六章：屋架节点设计 .96.1 下弦拼接节点 k .96.2 上弦拼接节点 K .96.3 下弦一般节点 c .96.4 上弦一般节点 B .106.5 支座节点 a .10第七章：角钢杆件填板间距与形心距计算 .12第一章：设计资料某单跨单层厂房，跨度 L24m，长度 54m，柱距 6m，厂房内无吊车、无振动设备，屋架铰接于混凝土柱上，屋面采用 1.5*6.0m 太空轻质大型屋面板。钢材采用 Q235BF，焊条采用 E43 型，手工焊。柱网布置如图 2.1 所示，杆件容许长度比：屋架压杆【 】150屋架拉杆【 】350。第二章：结构形式与布置2.1 柱网布置图 2.1 柱网布置图2.2 屋架形式及几何尺寸由于采用大型屋面板和油毡防水屋面，故选用平坡梯形钢屋架，未考虑起拱时的上弦坡度 i1/10 。屋架跨度 l24m，每端支座缩进 0.15m，计算跨度 l0l2*0.15m23.7m；端部高度取 H02m，中部高度H3.2m；起拱按 fl 0/500，取 50mm，起拱后的上弦坡度为 1/9.6。配合大型屋面板尺寸（1.5*6m ） ，采用钢屋架间距 B6m，上弦节间尺寸 1.5m。选用屋架的杆件布置和尺寸如施工图所示。图 2.2 屋架的杆件尺寸2.3 支撑布置由于房屋较短，仅在房屋两端 5.5m 开间内布置上、下弦横向水平支撑以及两端和中央垂直支撑，不设纵向水平支撑。中间各屋架用系杆联系，上下弦各在两端和中央设 3 道系杆，其中上弦屋脊处与下弦支座共三道为刚性系杆。所有屋架采用统一规格，但因支撑孔和支撑连接板的不同分为三个编号：中部 6 榀为 WJ1a ,设 6 道系杆的连接板，端部第 2 榀为 WJ1b，需另加横向水平支撑的的连接螺栓孔和支撑横杆连接板；端部榀（共两榀）为 WJ1c。图 2.3 上弦平面12WJcJ1bWaJ1aWJ1aJ1aWJ1aJb1WJ1c2J1a1-2-图 2.3 下弦平面与剖面第三章：荷载计算及杆件内力计算3.1 屋架荷载计算表 3.1 屋架荷载计算表分类 荷载项目名称荷载大小（KN/m 2-）组合系数（KN/m 2-） 组合值（KN/m2）1 太空轻质大型屋面板 0.85 1.1482 防水层 0.10 0.1353 屋架及支撑自重 0.15 0.2034 悬挂管道 0.05 0.068恒载和 1.151.351.553活载 屋面活荷载 0.5 1.4 0.70总荷载 2.253.2 屋架杆件内力系数屋架上弦左半跨单位节点荷载作用下的杆件内力系数经计算如图所示。屋架上弦左半跨单位节点荷载、右半跨单位节点荷载、全跨单位节点荷载作用下的屋架左半跨杆件的内力系数 kL、k R、k（k Lk R）按图 3.1 所示，并已抄入表 3.2 中。图 3.1 屋架内力系数图3.3 杆件内力组合组合一全部恒、活荷载 1全部恒、活荷载：q=2.25KN/m 2，F=2.25*1.5*6=20.25KN,杆件组合内力 N 1=20.25k（KN）组合二全跨恒荷载、半跨活荷载（相应于全垮恒、活荷载减去半跨活荷载）活荷载： 2q=0.7KN/m2，F=0.7*1.5*6=6.3KN, 杆件组合内力 N 2= N16.3k L,R （KN）组合三全跨屋架和支撑重、半跨屋面板重和活荷载： 3屋架和支撑重：q=0.15*1.350.20KN/m 2，F=0.2*1.5*6=1.8KN,活荷载：q=1.0*1.35+0.72.05KN/m 2，F=2.05*1.5*6=18.45KN,杆件组合内力 N3= 1.8k+18.45 kL,R （KN）杆件内力组合见表 3.2，其中第二、三组合对个别 kL 、 kR 正负号的杆件计算，因为这种情况下第二、三组合的弦杆左右节间内力差 N（设计弦杆焊缝用）将大于第一组合的 N。表 3.2 屋架杆件内力组合表组合一 组合二 组合三内力系数全恒活 全恒半活 全垮屋架和支撑重半跨屋面板重和活荷载内力设计值杆件K kL、 kRN1=20.25k(1)6.3kL(kR)(2)N2(1)-(2)1.8k(3)18.45 kL(kR)(4)N3(3)+(4)NAB 0 00 0BD -8.729 -6.253-2.476 -176.762 -176.762DF -13.522 -9.036-4.486 -273.821 -273.821FH -15.227 -9.152-6.075 -308.347 -57.658-38.273 -250.68-27.074 -27.409 -168.854-112.084 -196.26-139.49 -308.347上弦杆HK -14.724 -7.362-7.362 -298.161 -46.381-46.381-251.78-251.78-26.503 -135.829-135.829 -162.33-162.33 -298.161ac 4.739 3.4891.250 95.965 95.965下弦杆 ce 11.5247.9993.525 233.361 233.361eg 14.621 9.3245.297 296.075 58.74133.371 237.33260.70 26.318 172.02897.730 198.346124.047 296.075gk 15.132 8.4166.716 306.423 53.02142.311 253.40264.11 27.238 155.275123.91 182.513151.148 306.423aB -8.872 -6.532-2.340 -179.658 -179.658Bc 6.779 4.6672.112 137.275 137.275cD -5.424 -3.395-2.029 -109.836 -109.836De 3.683 1.8921.791 74.581 74.581eF -2.486 -0.697-1.789 -50.342 -50.342Fg 1.101 -0.4561.557 22.295 -2.8739.809 25.16812.486 1.982 -8.41328.727 -6.43130.708 -6.43130.708gH 0.038 1.560-1.522 0.7695 9.828-9.589 -9.05910.358 0.068 28.782-28.081 280.850-28.013 28.850-28.013斜杆Hk -1.096 -2.4741.378 -22.194 -15.5868.681 -6.608-30.875 -1.973 -45.64525.424 -47.61823.451 -47.61823.451Aa -0.5 -0.50 -10.125 -10.125CcGgEe -1.0 -1.00 -20.25 -20.25竖杆Kk 1.966 0.9830.983 39.812 39.812支座反力 R 8 6.0251.975 162.00 162.00第四章：屋架杆件截面选型由表 3.2 知，腹杆最大内力 N-179.658KN，查得采用节点板厚 t8mm，但支座节点板加厚为12mm。4.1 杆件截面选型上弦杆 AK 为受压杆，先假设 ，b 类截面 0.714，f 215N/mm 2， max90AN/ f308347N/0.714*215N/ mm22008.644mm 2，=1508/90=16.75mm, =3016/90=33.51mm0max/xil0ax/yil查课本上册附表四，选用 L100*80*6，短肢相并双角钢。各杆件选型均按此法，计算数据如表4.1、4.2，选型见表 4.3。表 4.1 受拉杆件截面选型及强度验算表杆类杆号内力 所需截面积 l0x l0y ix iy 截面选型 截面积 ix iy xmax*A应力215满足要求压 a B -179.658 -1694.887 2539 2539 23.082 23.082 L75*6 1760 23.1 34.6 109.913 73.382 109.913 0.493 867.680 -207.056c D -109.836 -1036.189 2298 2873 20.891 26.118 L63*5 1228 19.4 28.9 118.454 99.412 118.454 0.447 548.916 -200.096e F -50.342 -474.925 2506 3132 22.782 28.473 L63*5 1228 19.4 28.9 129.175 108.374 129.175 0.392 481.376 -104.579H k -47.618 -449.226 2179 3399 19.809 30.900 L63*5 1228 19.4 28.9 112.320 117.612 117.612 0.453 556.284 -85.600A a -10.125 -95.519 2015 2015 18.318 18.318 L56*5 1082 17.2 26.2 117.151 76.908 117.151 0.453 490.146 -20.657C c -20.250 -191.038 1840 2300 16.727 20.909 L56*5 1082 17.2 26.2 106.977 87.786 106.977 0.511 552.902 -36.625E e -20.250 -191.038 2080 2600 18.909 23.636 L56*5 1082 17.2 26.2 120.930 99.237 120.930 0.432 467.424 -43.323杆等肢G g -20.250 -191.038 2320 2900 21.091 26.364 L56*5 1082 17.2 26.2 134.884 110.687 134.884 0.365 394.930 -51.275表 4.2 受压杆件截面选型及强度验算表杆类杆号内力 所需截面积 截面选型 截面积 ix iy x应力215满足要求B c 137.275 638.488 L45*4 698 13.8 21.6 152.029 121.389 196.669D e 74.581 346.888 L45*4 698 13.8 21.6 166.522 133.009 106.850F g 30.708 142.828 L45*4 698 13.8 21.6 181.594 145.000 43.994g H 28.850 134.186 L45*4 698 13.8 21.6 197.029 157.361 41.332拉杆等肢K k 39.812 185.172 L45*4 698 13.8 21.6 208.696 133.333 57.037表 4.3 屋架杆件截面选型表计算长度（mm）回转半径mm 长细比 稳定系数杆件内力设计值（KN）几何长度l(mm l0x l0y截面形式及规格 A ix iy xyxy应力设计值AK -308.347 1508 1508 3016 L100*80*6 2120 24.0 46.1 62.83 65.42 0.780 186.47弦杆 ak 306.423 3000 3000 11850L90*56*5 1442 15.9 44.7 188.68 265.1 212.50aB -179.658 2539 2539 2539 L90*56*7 1966 15.7 23.2 23.4 109.44 0.499 -207.05Bc 137.275 2622 2098 2622 L45*4 698 13.8 21.6 21.6 121.389 196.669cD -109.836 2873 2298 2873 L63*5 1228 19.4 28.9 118.454 99.41 0.447 -200.09De 74.581 2873 2298 2873 L45*4 698 13.8 21.6 166.522 133.009 106.850eF -50.342 3132 2506 3132 L63*5 1228 19.4 28.9 129.175 108.374 0.392 -104.579Fg -6.43130.7083132 2506 3132 L45*4 698 13.8 21.6 181.594 145.00 43.994gH 28.850-28.0133399 2716 3399 L45*4 698 13.8 21.6 197.029 157.361 41.332斜杆Hk -47.61823.4513399 2719 3399 L63*5 1228 19.4 28.9 112.32 117.612 0.453 -85.6Aa -10.125 2015 2015 2015 L56*5 1082 17.2 26.2 117.151 76.91 0.453 -20.657Cc -20.25 2300 1840 2300 L56*5 1082 17.2 26.2 106.977 87.786 0.511 -36.625Ee -20.25 2600 2080 2600 L56*5 1082 17.2 26.2 120.930 99.237 0.432 -43.323Gg -20.25 2900 2320 2900 L56*5 1082 17.2 26.2 134.884 110.687 0.365 -51.275竖杆Kk 39.812 3200 2880 L45*4 698 13.8 21.6 208.696 133.33 57.037注： 节点板 t 8mm， （腹杆最大内力 Nmax-179.658KN ） ； 1f 215N/mm2；压杆【 】150，拉杆【 】350； 2 第五章：屋架杆件焊缝计算5.1 腹杆焊缝计算表 5.1 腹杆焊缝计算表需要焊缝（mm 2） 双角钢焊缝计算公式（f fw=160N/mm2）采用焊缝（mm）计算时 lw 按表值10mm杆件内力设计值N(KN)hf1lw1=N/320(N/344.6)hf2lw2hf2lw2=N/746.7(N/640) hf1-lw1 hf2-lw2aB -179.658 561.431 240.603 6105 550Bc 137.275 428.984 183.842 680 580cD -109.336 343.238 147.095 580 580斜杆其他 112 580 580竖杆 112 580 5805.2 下弦杆焊缝计算表 5.2 下弦杆焊缝计算表需要焊缝（mm 2） N 组合和说明采用焊缝（mm）计算时 lw 按表值10mm节点N1(KN)N2(KN)N(KN) hf1lw1=N/298.7hf2lw2=N/896 hf1-lw1 hf2-lw2“”表示hflw 500mm2，用角焊缝5100 或695a 0 95.965 95.965 321.276 107.104 5110 5110 第一组合c 95.965 233.361 137.396 459.980 153.344 5110 5110 第一组合e 233.361 296.075 62.714 209.956 69.993 5110 5110 第一组合g 124.047 151.148 27.101 90.73 30.247 5110 5110 第三组合k 306.423 306.423 45.96 153.867 51.295 595 595每侧焊缝按0.15Nmax（ 第三组合 N）5.3 上弦杆角钢尖焊缝计算表 5.3 上弦杆角钢尖焊缝计算表需要焊缝（mm 2） N 组合和说明节点N1(KN)N2(KN)N(KN) l lw=l-10采用焊缝 hf2（mm）= 214()wwNell采用焊缝hf2（mm）“”表示hflw 500mm2，用角焊缝5100 或695B 0-176.762176.762245235 5.65 6 第一组合D-176.762-273.82197.059235225 3.34 5 第一组合F-273.821-308.34734.526220210 1.33 5 第一组合H-196.263-162.33233.931205195 1.49 5 第三组合K-298.161298.16144.724 每侧焊缝按 0.15Nmax（ 第三组合 N）注： 上弦杆 L100*80*6，b=80mm, z 0=21.2mm, e=b-z0=60.3mm,取用 65mm； 1焊缝长度 l 按画节点图时为满足腹杆焊缝长度所确定得节点板实际宽度（中节点 K 的 l 略经放大 2使求得的 hf2 较为合理） 。第六章：屋架节点设计6.1 下弦拼接节点 k下弦杆为 L90*56*5，拼接角钢用相同规格。角钢 t5mm ，拼接角钢焊缝位于角钢尖，用 hf 5mm，焊缝为：l w=N/4*0.7hf* ffw=491060 N/4*0.7*5mm*160N/mm2=219.22mm,取 220mm，采用拼接角钢半长L=2(lw+2hf)+b=2*(220+2*5)+20=480mm,扣除半缝宽 5mm 和正反面焊口各 10mm 后，焊缝计算长度为纵向470mm220mm，满足要求。拼接角钢水平肢宽 90mm，故采用斜切，安装螺栓位置考虑以后连横向水平支撑时可以应用，其与斜切边的边距经检查足够。拼接角钢竖肢原宽 56mm，为焊缝需切肢： t+hf+5=5+5+5=15mm,切后余高 h 56-15 41mm， 端部直切。因高度已较小，竖肢上不再用安装螺栓。6.2 上弦拼接节点 K上弦杆起拱后坡度 1/9.6，端部取直切，截面为 L100*80*6，拼接角钢用相同规格，热弯成型，角钢t5mm，拼接角钢焊缝位于角钢尖，用 hf 5mm， 焊缝为：l w=N/4*0.7hf* ffw=308347 N/4*0.7*5mm*160N/mm2=137.655mm,取 300mm，焊缝计算长度为 300mm2*137.655275.31mm，满足要求。拼接角钢竖肢原宽 80mm，为焊缝需切肢： t+hf+5=6+5+5=16mm,实用 20mm，切后余高 h 80-15 65m， 端部直切。6.3 下弦一般节点 cBc 杆： hf1=6mm, hf2=6mm焊缝长度：肢背：l w1=0.7N/2heffw=0.7*137.275*103/(2*0.7*6*160)=71.50mm,取 80mm；肢尖：l w2=0.3N/2heffw=0.3*137.275*103/(2*0.7*6*160)=30.64mm,取 80mm；cD 杆： hf1=5mm, hf2=5mm焊缝长度：肢背：l w1=0.7N/2heffw=0.7*109.836*103/(2*0.7*5*160)=68.64mm,取 80mm；肢尖：l w2=0.3N/2heffw=0.3*109.83
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