多层钢结构商场建筑结构设计毕业论文.doc

青岛理工大学毕业设计（论文）多层钢结构商场建筑结构设计毕业论文第一章 建筑设计1.1 工程概况1.1.1 建筑概况多层钢结构青岛百幸商场建筑结构设计，本工程为中型百货商场，拟建场地总平面如图1所示。总建筑面积4860平方米，纵向长度54米，10排柱子，柱距6 米；横向长度22.5米，4跨，跨度7.5米。本商场采用钢结构框架结构形式，外墙采用蒸压轻质加气混凝土（ALC）板，楼板采用压型钢板混凝土组合楼板。要求垂直流线应能迅速地运送和疏散顾客人流、交通工具分布应均匀，主要楼梯、自动扶梯或电梯应设在靠近入口处的明显位置。建筑设计使用年限为50年，建筑物等级级，耐火等级级，采光等级为级。地形平坦，自然地表标高46.0m。1.1.2 工程地质条件(1) 地形平坦，自然地表标高46.0m.(2) 根据勘察报告，场区土层按自上而下顺序表述如下： 含沙粘土，土层平均厚度0.5m，可塑，标准地基承载力特征值，不宜作为天然地基持力层； 残积土，土层平均厚度0.6m，可塑，标准地基承载力特征值，不宜作为天然地基持力层； 全风化角砾岩，土层平均厚度2.8m，遇水软化，地基承载力特征值，可作为天然地基持力层； 强风化角砾岩，土层平均厚度2.1m，遇水不易软化，地基承载力特征值，良好的地基持力层和下卧层； 中风化角砾岩，土层厚度大，遇水不软化，地基承载力特征值，良好的地基持力层和下卧层。(3) 拟建场地地下水为基岩裂隙水，勘查期间在勘探深度内各孔均未见地下水。(4) 地基基础方案分析：宜采用天然地基，全风化角砾岩、强风化角砾岩或中风化角砾岩为地基持力层，建议采用柱下独立基础。(5) 抗震设防烈度为6度，拟建场地土类型为中硬场地土，场地类别为II类。(6) 最大冻土深0.5m。1.1.3 气象条件(1) 气温拟建场地位于温带季风大陆性气候区。多年平均气温12.30C，其中8月份最高，月平均气温为250C，1月最低，月平均气温为-0.40C。 (2) 降水年平均降水量：714mm年最大降水量：1225.2mm雨量集中期：7月中旬至8月中旬基本雪压：(3) 主导风向：夏季为东南风；冬季为西北风。基本风压：1.1.4 其他技术条件现场场地平整，道路畅通，足以满足施工运输和交通使用。见图1-1.4m城市主干道已建建筑已建建筑已建建筑已建建筑拟建场地70m50m4mN 图1 拟建场地总平面图图1-1 拟建场地总平面图1.2 建筑平面设计1.2.1 结构平面布置原则结构平面设计坚持“适用、安全、经济、美观”的设计原则，结构的平面分割是非常重要的，根据结构设计的要求布置本结构。有建筑设计资料集5知多层厂房的平面布置原则为：(1) 厂房的平面布置应根据生产工艺流程、工段组合、交通运输、采光通风以及生产上的各种技术要求，经过综合研究后加以确定；(2) 厂房的柱网尺寸除应满足生产使用的需要外，还应具有最大限度的灵活性，以适应生产工艺发展和变更的需要；(3) 各工段间由于生产性质、生产环境的要求等的不同，组合时应将具有共性的工段做水平和垂直的集中分区布置；(4) 组合使用管理要求，合理布置楼电梯间、生活间、门厅和辅助用房等的位置。图1-2 柱网布置图（不清）1.2.2 建筑平面设计 1.2.2.1 首层平面布置考虑到本结构为中型规模商业建筑，对于首层平面布置首先要满足顾客人流量和营业部分充足的特点。由于结构的纵向较长，考虑安全疏散和人们进出的方便，南面设置一个主门，建筑的东侧和西侧各布置一道大门，三道门均设置台阶，并且两侧设置无障碍设施（坡道）。并在东西两侧大门的北侧设置两部防火逃生楼梯。首层的使用功能用作超市，顾客可以从南侧主门或者东西两侧的侧门进入商场内部，并通过中间的走道来进入超市，超市占用首层的大部分面积，所以将超时设置在商场的北侧，超市的对面（南侧）则用作销售商品的专柜展示区。在首层的西北角上设置商场库房，并在库房的一侧设置一部货运电梯，靠近西侧出入口的大门，以方便货物商品的运输。首层的东北角（即超市的出口处）设置一个卫生间，卫生间和防火逃生楼梯间设置员工更衣室。一层不设置办公区，只在超市的入口处设置顾客总服务台。根据以上的布置绘制建筑平面图如下：图1-3 首层平面图（不清）1.2.2.2 标准层以及顶层的平面布置建筑的二三层是标准层，四层为该建筑的顶层。布置情况与首层有些许不同，主要是建筑的二层用作女装区，三层用作男装区，四层用作家电、家纺区。这些层的南北两侧为商品销售区，商品销售区的中间为客流走道。在标准层以及顶层的西北角上和首层同样设置商场库房，并在库房的一侧设置一步货运电梯，靠近西侧出入口的大门，以方便货物商品的运输。标准层和顶层的防火逃生楼梯、员工休息室、卫生间的布置也和首层相同。些许不同的是要在标准层以及顶层的南侧两端设置办公区（办公室及会议室等等）。详见图1-4：图1-4 标准层平面图（不清）1.2.2.3 货梯设计(1) 货梯设计的重要性多层钢结构商场的电梯间和消防逃生楼梯布置在一起形成交通枢纽。在具体设计中交通枢纽有常和生活、辅助用房组合在一起，这样既方便使用，又有利于节约建筑空间。它的具体位置是平面设计中的一个重要问题。它不仅与货物运输组织直接有关，而且对建筑物的平面布置、体型组合与里面处理以及防火、抗震等要求均有关系。(2) 货梯的布置原则及平面组合形式 楼电梯间及辅助用房的位置应该设置在商场的合适位置，使之方便运输，有利于工作人员上下班的活动，其路线应该做到直接、通顺、短截的要求。要避免人流、货流的交叉。 货梯间的门要直接通向走道，并应设有一定宽度的过厅或过道。过厅及过道的宽度应能满足楼面运输工具的外形尺寸急性实施各项技术要求。一般满足一辆车等候一辆车通过的的宽度。 货梯坚应结合商场主要出入口统一考虑，位置要明显，要注意与建筑参数、柱网、层高、层数及结构形式等的相互配合；更应该与建筑空间组合和立面造型的要求。(3) 货梯的设计根据结构的设计要求，我们选用的货梯为额定载重量为1000Kg，速度为,载客量为13人，货梯的轿厢尺寸为，井道尺寸为，井房尺寸为。设置此类货梯一部即可满足商场垂直运输的要求。机房面积14平方米，宽3.1m,深3.8m，高2.2m。机房楼面荷载。门宽。1.2.2.4 楼梯设计(1) 规范要求楼梯间开间尺寸和楼梯梯段宽度条例建筑楼梯模数协调标准及防火规范的有关规定，作为主要交通用的楼梯梯段净宽根据使用过程中人流股数确定。楼梯梯段宽度是按照流股人数宽度确定的，流股人数宽度为0.55+（00.15）米，并且不少于两股人流。室内楼梯扶手高度自踏步前缘线量起不宜小于0.90m。靠楼梯井一侧水平扶手长度超过0.50m时，其高度不应小于1.05m。(2) 实际设计楼梯的宽度：一般按人流宽度每股为0.55+（00.15）米计算，计算后要大于3.05米，并不应少于两股人流，故确定楼梯梯间宽度为3750mm,地段宽度1750mm。楼梯踏步数：为了适使和安全，每个梯段踏步数不超过18步，不少于3步，故该商场首层踏步设为15步，踏步高度确定为143.33mm,宽度为280mm;其它层均为14步，踏步高度确定为142.86mm,宽度为280mm。楼梯平台:采用矩形休息平台,宽度为1800mm且不小于梯间宽度1750mm，满足要求。楼梯的净空高度：楼梯平台部位的净高不小于2000mm，楼梯梯段部位的净高不小于2200mm，楼梯梯段最低、最高踏步的前缘线与顶部凸出物的内边缘线的水平距离不应小于300mm。楼梯梯段的最大坡度不超过38，均满足建筑楼梯模数协调标准。扶梯选采用并列的双梯方式设置。具体信息参看电梯生产厂家生产的电梯产品规格参数。1.2.2.5 卫生间设计规范要求：(1) 男厕所应按每50人设大便位1个、小便斗1个或小便槽0.60m长；(2) 女厕所应按每30人设大便位1个，总数内至少有坐便位12个；(3) 盥洗室应设污水池1个，并按每35人设一个洗脸盆。1.3 立面造型及设计多层商场的立面设计应贯穿在整个设计的全过程中。从方案设计开始就应该重视这方面的有关问题，它是整个设计的有机组成部分。只有这样才能使多层商场具有完整的艺术造型和完美的立面观瞻。立面设计是为了满足使用功能和美化环境的需要而进行的。同时，还可起到改善环境条件、保护结构和装饰美化建筑物的作用。并且要考虑它的耐久性、经济性；正确处理与施工技术的关系。建筑立面由许多构部件所组成：它们有墙体、梁柱等构成房屋的结构构件，有门窗和内部使用空间直接连通的部件，以及台基、勒脚、女儿墙等主要起到保护外墙作用的组成部分。恰当地确定立面中这些组成部分和构部件的比例和尺度，运用节奏韵律、虚实对比等规律，设计出体型完整、形式与内容统一的建筑立面。1.3.1 结构立面布置 建筑造型在空间变化和体形上均有灵活而宜人的处理，造型设计不得在采光、通风、视线干扰、节能等方面严重影响或损害建筑使用功能，不过多地采用无功能意义的多余构件和装饰。由于该建筑主要用做商场，立面布置以美观、简洁、大方为主。室外设施的位置合适，保持建筑环境的整体效果。对暴露在外墙的各种管道及设备均有必要的细部处理，不影响外立面造型效果。对外装空调的位置及洞口、支架形式均进行了有效的造型处理，合理设置给排水管道位置，开窗位置整体统一。1.3.2 体型组合多层钢结构商场的体型组合是设计中的重要环节。人流量，周围环境以及商场各楼层功能是影响体型组合的主要因素。建筑的体型组合尽可能地协调建筑物的内在因素，充分反映其使用功能，又应与外界环境相协调。多层厂房由于生产设备的外形不大，生产空间大小变化不显著，因而他的体型就比较齐整划一。这样不但有利于结构的统一和工业化施工，亦有利于内部布置及建筑艺术的处理。1.3.3 实际立面设计 本栋建筑结构采用最简单的“一”字形构造。整个立面无外伸，大门上方设悬挑钢结构玻璃雨篷，按照采光通风等要求立面设有窗子，并通过计算设有雨水管、散水等排水构造。本厂房设置平屋顶，屋顶四面无外挑，屋面排水坡度为2%，并设置女儿墙天沟外排水。1.4 采光通风设计1.4.1 采光设计(1) 采光设计采光设计应做到技术先进、经济合理，有利于生产、工作、学习、生活和保护视力。采光设计除应符合建筑采光设计标准（GB/T 500332001）外，尚应符合国家现行有关强制性标准、规范的规定。(2) 自然采光采光系数（Daylight Factor）的定义:在室内给定平面上的一点，由直接或间接地接收来自假定和已知天空亮度分布的天空漫射光而产生的照度与同一时刻该天空半球在室外无遮挡水平面上产生的天空漫射光照度之比。本标准应以采光系数C作为采光设计的数量指标。当采用侧面采光时，取采光系数的最低值Cmin作为计算依据。由于采光系数C不易计算，通常在工程中我们常采用窗地比作为更简单的依据。(3) 采光计算据以上采光规定和要求，查建筑采光设计标准（GB/T 50033-2001）知本商场的采光等级要求为级，民用建筑采光的窗地面积比为1:5。首层在建筑的正立面采用展示橱窗（不可开启），窗高2000mm，窗宽4000mm。标准层及顶层由于在正立面的外侧悬挂广告信息牌，兼考虑保温效果，故仅在建筑的两侧办公区域开窗，采用由亮子的推拉窗，窗高1800mm，窗宽1800mm。楼梯间的窗户窗高1800mm，窗宽1200mm。经计算，采光符合规范的设计要求。1.4.2 通风设计厕所宜采用自然通风。合理的选用通风方式及通风排气设备，以增加厕所的换气量。应优先考虑自然通风，当利用自然通风不能满足室内卫生要求时，应采用加设排风设备。夏季自然通风应采用阻力系数小、易于操作和维修的进排风口和窗扇。大便器应采用具有水封功能的冲式蹲便器，小便器宜采用半挂式便斗。有条件时可采用单坑排风的空气交换方式，以满足卫生间的通风要求及空气质量。1.5 防火安全疏散设计1.5.1 建筑防火的必要性为了防止和减少建筑火灾危害，保护人身和财产安全，公共民用建筑要满足建筑设计防火规范GB J16-87 （2001年版）。建筑防火设计应遵循国家的有关方针政策，从全局出发，统筹兼顾，做到安全适用、技术先进、经济合理。建筑防火设计除应符合本规范的规定外，尚应符合国家现行有关标准的规定。 通廊式非住宅类居住建筑可设置一个安全出口的条件 表1-1耐火等级最多层数每层最大建筑面积(m2)人 数一、二级3层500第二层和第三层的人数之和不超过100人三级3层200第二层和第三层的人数之和不超过50人四级2层200第二层人数不超过30人直接通向疏散走道的房间疏散门至最近安全出口的最大距离（m） 表1-2名 称位于两个安全出口之间的疏散门位于袋形走道两侧或尽端的疏散门耐火等级耐火等级一、二级三级四级一、二级三级四级托儿所、幼儿园25.020.020.015.0医院、疗养院35.030.020.015.0学校35.030.022.020.0其它民用建筑40.035.025.022.020.015.0疏散走道、安全出口、疏散楼梯和房间疏散门每100人的净宽度（m） 表1-3楼 层 位 置耐 火 等 级一、二级三级四级地上一、二层0.650.751.00地上三层0.751.00地上四层及四层以上各层1.001.25与地面出入口地面的高差不超过10m的地下建筑0.75与地面出入口地面的高差超过10m的地下建筑1.00 商店营业厅内的疏散人数换算系数（人/m2） 表1-4楼层位置地下二层地下一层、地上第一、二层地上第三层地上第四层及四层以上各层换算系数0.800.850.770.60查阅建筑设计防火规范（GBJ16-87）可知，每层最大建筑面积，故需要设置2个防火逃生楼梯，位于带型过道两侧的房间的安全疏散距离为22m；防火分区的最大允许长度为150m，每层最大允许建筑面积。剧院、电影院、礼堂等场所每100人所需最小疏散净宽度（m） 表1-5观众厅座位数（座）25001200耐火等级一、二级三级疏散部位门和走道平坡地面阶梯地面0.650.750.851.00楼 梯0.751.00通过计算，安全疏散楼梯的楼梯间宽度应该大于3.05m，设置楼梯间宽度为3650mm。1.6 其它专用的特殊要求的构造设计1.6.1 地面设计1.6.1.1 地面类型底层地面的基本构造层宜为面层、垫层和地基；楼层地面的基本构造层宜为面层和楼板。当底层地面和楼层地面的基本构造层不能满足使用或构造要求时，可增设结合层、隔离层、填充层、找平层等其它构造层。1.6.1.2 季节性冰冻地面处理(1) 季节性冰冻地区非采暖房间的地面以及散水、明沟、踏步、台阶和坡道等，当土壤标准冻深大于600mm，且在冻深范围内为冻胀土或强冻胀土时，宜采用碎石、矿渣地面或预制混凝土板面层。当必须采用混凝土垫层时，应在垫层下加设防冻胀层。(2) 位于上述地区并符合以上土壤条件的采暖房间，混凝土垫层竣工后尚未采暖时，应采取适当的越冬措施。1.6.1.3 地面设计本结构地基持力层在强风化角砾岩，地面采用素土夯实，其上为60mm厚C20混凝土垫层，20mm厚1:3干硬性水泥砂浆结合层，表面撒水泥粉，最上面为10厚彩色釉面砖面层。对于厕所因为考虑到防水问题，故在20厚1:3干硬性水泥砂浆之上设1.5厚聚氨酯防水层两道，35厚细石混凝土找平层，10厚彩色釉面砖面层。本结构冻土深度小于600mm，且在冻深范围内无冻胀土或强冻胀土，故不须加防冻胀层。对于厕所的地面面由于受到水的侵蚀作用，故应加一层防水层。1.6.2 屋面排水1.6.2.1 规范要求屋面排水系统应迅速、及时地将屋面与水至室外雨水灌渠或地面。设计降雨强度应按当地或相邻地区暴雨强度公式计算确定。1.6.2.2 屋面排水设计屋面排水作为结构排水的一个重要方面，设计时必须给予重视。本栋结构设有平屋顶， 屋顶设置女儿墙天沟外排水。屋面用保温材料找坡，排水坡度2%。基层与突出屋面结构(电梯机房)的连接处，以及基层转角处(水落口、檐口、天沟、檐沟等)做成圆弧，落水口周围做成凹坑。布置雨水管排水，立管直径为75mm的立管最大允许汇水面积为。本结构屋顶平面积为1215平方米，则所需的落水管个数为：1215/316=3.8（个）,由于考虑到结构纵向长为54米，落水管间距应在18m-24m之间，故在屋顶前后均匀布置4个落水管，间距18m。1.6.3 屋面、楼面防水1.6.3.1 屋面防水屋面构造设计：结构层膨胀珍珠岩保温层找平层高分子卷材层混凝土防水层屋面局部小面积采用阻燃和防紫外线聚氨酯防水涂料，涂膜厚度2mm,由专业防水施工队，按规程施工。所有防水层，四周均粘贴之泛水高度；屋面竖井及女儿墙阴阳转角处，应增加涂层厚度，作纤维布加强层；穿板面管道或泛水以下外墙穿管，安装后严格用细石混凝土封严，管根四周加嵌防水胶，与防水层闭合。1.6.3.2 楼面防水卫生间加设聚氨酯防水涂层，涂膜厚度3mm，分两次涂刷，管根嵌防水胶，底沟内侧作防水涂层。此类房间标高均比相应的楼面低20mm，凡有水湿的房间，楼地面找坡，坡向地漏或排水口，坡度0.5%1.0%，以不积水为原则，凡管道穿过此类房间，均须与埋套管，高处地面30mm;地面预留风洞，洞边做混凝土坎边，高100mm或通踢脚高。1.7 材料选择(1) 屋面材料厂房采用YX70-200-600压型钢板混凝土组合屋面板。(2) 楼面材料本结构楼板采用蒸压轻质加气混凝土(ALC)板，此楼板因其具有良好的使用性能而广泛的应用于钢结构中。楼梯采用钢筋混凝土预制楼板。(3) 墙面材料围护结构采用蒸压轻质加气混凝土(ALC)板，墙厚均为100mm。 (4) 梁柱材料梁柱均采用热轧H型钢，实际截面由计算得。1.8 技术经济分析(1) 强度高、质量轻钢材与其他建筑材料诸如混凝土、砖石和木材相比，强度高得多，弹性模量也高，因此结构构件质量轻且截面小，特别适用于跨度大荷载大的构件和结构。结构自重的降低，可以减小地震作用，进而减小结构内力，从而降低了基础的造价。此外，构件轻巧也便于运输和安装。(2) 构建截面小，有效空间大由于钢材的强度高，构件截面小，所占空间就小能跟好的满足建筑上大开间、灵活分割的要求。在楼层净空要求相同的条件下，其楼层高度要比混凝土的小，可以减小墙体高度，节约了室内空调所需的能源，减小了房屋维护和使用费用。同时，钢结构与混凝土相比，增加了室内有效使用面积，提高了投资方的经济效益。(3) 抗震性能优越钢材组织均匀，材料接近各向同性，钢结构的实际工作性能比较符合目前采用的理论计算模型，因此可靠性高。同时，钢材塑性、韧性好，耗能能力强，抗震性能非常优越。(4) 制造简单，施工周期短钢结构所用材料单纯，且多是成品或半成品材料，加工简单，工业化程度高，劳动强度低。钢结构构件在工地安装时，采用简单方便的焊接和螺栓连接，缩短了施工工期，结构施工周期短，使整个建筑更早投入使用，不但可以缩短贷款建设的还贷时间，减少贷款利息，而且提前受到投资回报。(5) 节能、环保与传统的砌体结构和混凝土结构相比，钢结构属于绿色建筑结构体系。钢结构房屋的墙体多采用新型轻质复合墙板或轻质砌块。本工程中外墙板采用ALC板，其导热系数为0.11W/(m,K)，仅为混凝土的1/11，为砖砌体的1/7，是一种高效保温热维护结构材料。楼、屋面采用压型钢板-混凝土组合板，符合建筑节能的要求，可以达到节能50%的目标。钢结构的施工方式为干式施工，可避免混凝土实施施工所造成的环境污染。钢结构材料可利用夜间交通流畅期间运送，不影响城市闹市区建筑物周围的日间 交通，噪声也小。另外，建筑根据需要拆迁时，用螺栓连接的钢结构可以拆迁再利用，有利于环境保护。第2章 结构设计2.1 工程概况及设计参数青岛某地拟建一栋四层钢结构框架的商场，建筑面积，拟建房屋所在地设计参数，抗震设防烈度6度（只需进行构造抗震，不进行地震作用计算），基本雪压，基本风压，地面粗糙类别为B类。该多层钢结构建筑，采用纯框架形式（框架应双向刚接），框架柱梁均采用热轧H型钢，选用Q235钢；梁与柱的节点连接采用刚接连接（栓焊混合连接），柱梁与次梁的节点连接用铰接连接，柱脚采用刚接（外露是平板柱脚）；楼（屋）面采用压型钢板组合楼板；外墙体采用蒸压轻质加气混凝土板（ALC板），内隔墙采用蒸压粉煤灰加气混凝土轻质隔墙。2.2 结构布置及计算简图2.2.1 荷载计算恒荷载标准值楼面：1.6mm厚压型钢板 101mm厚C30钢筋混凝土 20mm厚水泥砂浆找平层 10厚彩色釉面砖 V形轻钢龙骨吊顶 合计： 屋面：1.6mm厚压型钢板 101mm厚C30钢筋混凝土 40mm厚泡沫混凝土找2%坡 50mm厚硬质聚氨酯泡沫塑料保温板 20mm厚水泥砂浆找平层 SBS改性沥青防水层 20mm厚水泥砂浆保护层 V形轻钢龙骨吊顶 合计： 内墙： 100mm厚ALC板 8mm厚水泥砂浆找平层 8mm厚1：:6水泥石膏砂浆 5mm厚1:0.3:3水泥石膏砂浆 合计 内墙自重（偏于安全的取4000mm高） 外墙：100mm厚ALC板 外墙面做法：丙乳密封液一层 5mm厚聚合物防水砂浆打底 3mm厚T920瓷砖 内墙面做法：丙乳密封液一层批腻子涂料合计 外墙自重 女儿墙（高度600mm）自重 构件自重：横向框架梁自重（边跨/中跨） 纵向框架梁自重 次梁自重 框架柱自重 活荷载标准值楼面 不上人屋面 雨棚 风荷载标准值 基本风压 雪荷载标准值 基本雪压 准永久分区为，准永久系数为0.2,。雪荷载不与活荷载同时组合，取其中最不利组合。本工程由于雪荷载较小，荷载组合是直接取活荷载进行组合，而不考虑与雪荷载的组合。地震作用本工程抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度值为0.05g，设计地震分组为第三组，在计算中不考虑地震作用，仅从构造上予以考虑。2.2.2 组合板设计组合楼盖选用国产YX-70-200-600开 口型压型钢板，其截面特征为：板厚，全截面惯性矩，截面模量；有效截面惯性矩，截面有效模量，一个波矩宽度内截面面积，形心到其板底的距离，自重，强度设计值。其上浇C20混凝土80厚： 图2-1 组合楼板，。钢筋采用HPB235，。组合板总厚度150。施工荷载1.5，框架板跨为2.5m的三跨连续板，板端支承长度87.5mm。2.2.2.1 荷载及内力计算 (1) 施工阶段恒载：钢筋和混凝土自重、压型钢板自重。压型钢板 钢筋混凝土（折算后101mm） 活载：施工荷载，取。 施工阶段的内力按弹性计算，不考虑活荷载的不利布置，以1m宽板带为计算单元：跨中正弯矩：支座负弯矩：支座剪力：(2) 使用阶段恒载：混凝土板重、压型钢板自重、屋（楼）面做法及吊顶。楼面：1.6mm厚压型钢板 80mm厚C20钢筋混凝土板（折算后101mm) 20mm厚1:2水泥砂浆找平层 10mm厚彩色釉面砖 V型轻钢龙骨吊顶 合计 屋面：1.6mm厚压型钢板 80mm厚C20钢筋混凝土板（折算后101mm） 40mm厚泡沫混凝土找坡 50mm厚硬质聚氨酯泡沫塑料 20mm厚水泥砂浆找平层 4mm厚SBS改性沥青防水层 20mm厚1:3水泥砂浆保护层 V型轻钢龙骨吊顶 合计 活载： 楼面：屋面：屋面总荷载=，楼面总荷载=，显然屋面的总荷载小于楼面总荷载，以下按楼面计算。使用阶段的内力按塑性计算。由于压型钢板顶面混凝土厚度80mm100mm，以1m宽板带为计算单元：跨中弯矩按简支梁计算：支座负弯矩按固结计算：支座剪力：换算为一个波矩宽度时的内力：跨中弯矩：支座负弯矩：支座剪力：2.2.2.2 压型钢板验算（施工阶段）抗弯验算：，满足。挠度验算：，满足。2.2.2.3 组合板验算（使用阶段）组合板的有效高度：正截面抗弯计算：由于，满足。2.2.2.4 斜截面抗剪验算，满足。2.2.2.5 支座负弯矩配筋计算，满足。实配，。2.2.2.6 挠度计算由变形相等原则，将混凝土材料等效为钢材：荷载标准组合下换算全钢截面后的截面特征：组合板截面中和轴到板顶的距离： 组合截面惯性矩：荷载准永久组合下换算全钢截面后的截面特征：组合板截面中和轴到板顶的距离： 组合截面惯性矩：荷载标准组合下的挠度计算：，满足。荷载准永久组合下的挠度计算：，满足。2.2.2.7 自振频率计算仅考虑恒载作用下组合板的挠度： 自振频率Hz15Hz，满足。2.2.2.8 构造措施和要求当采用光面开口式压型钢板时，为提高组合楼板的组合作用，可通过在板两端各1/4板跨范围内，配置的横向钢筋，并将其焊在压型钢板的上翼缘处，方向与压型钢板的肋垂直，每个纵肋翼缘板上的焊缝长度不应小于50mm。当组合楼板上作用有较大局部集中荷载活线荷载时，应在板的有效宽度内设置横向钢筋，其界面面积不应小于压型钢板顶面以上混凝土板截面面积的0.2%。当板上开有洞口且尺寸较大时，应在洞口周围配置附加钢筋。本设计确定的板内钢筋配置为：横向钢筋：，布置在板两端各1/4板跨范围内支座负弯矩处配筋：分布钢筋：，通长布置组合楼板保护层厚度为15mm。在钢梁上，组合楼板的支撑长度不应小于75mm，其中压型钢板在钢梁上的搁置长度不应小于50mm。连续板或搭接板在钢梁上的支撑长度应不小于75mm。组合楼板端部应设置栓钉锚固件，栓钉应设置在端支座的压型钢板凹肋处，穿透压型钢板并焊牢于钢梁上，这对于抵抗组合板与梁之间的纵向剪力起着重要的作用。1 跨度小于3m的组合板，一般宜配置直径为13mm或16mm的栓钉；跨度 在36m 的组合板，一般应配置直径为16mm或19mm的栓钉。2 栓钉的长度应能满足其高出板面35mm，且应在端支座压型钢板的凹肋处 穿透压型钢板牢固地与钢板连接。 栓钉的间距S应满足：沿梁轴线方向，垂直于梁轴线方向，距钢梁翼缘边缘的距离，（其中d为栓钉直径）本设计选用M16的焊钉。2.2.3 构件截面初选2.2.3.1 结构布置及计算简图本工程平面为矩形，且水平和竖向均为规则布置，没有大的刚度突变，采用横向框架承重方案，主梁沿横向布置。查阅建筑结构荷载规范（GB50009-2012），楼面均布荷载标准值为3.5，不上人屋面为，雨棚为。根据结构方案的特点（采用横向框架承重），我们可以取一榀典型横向框架作为计算单元，这里取轴线框架进行计算，取两个柱距的1/2宽度作为计算单元，如图2-2所示（图中打阴影部分）：图2-2 平面结构布置及结构计算单元的选取本工程的梁和柱子均采用Q235钢，焊接材料与之相适应，手工焊采用E43系列焊条，满足低合金钢焊条（GB/T5118）的要求。2.2.3.2 次梁（纵向主梁）截面初选荷载标准值荷载设计值次梁单位长度上的荷载图2-3 次梁计算简图跨中最大弯矩（单位） 支座处最大剪力： 梁所需要的净截面地抗拒为： 查型钢表，选用窄翼缘H型钢：，单位长度质量为，次梁的自重为，。验算： 梁自重产生的弯矩为：总弯矩为：弯矩正应力为： 2.2.3.3 横向主梁截面初选主梁的计算简图如下图所示图2-4 主梁计算简图（是简支？）两侧次梁对主梁产生的压力为：主梁的支座反力（未计入主梁自重）梁跨中最大弯矩为：梁所需净截面抵抗矩为：查表后，选用，截面的几何性质：，单位长度的质量为。验算：主梁自重：梁自重产生的跨中弯矩：跨中最大总弯矩为：正应力为： 支座处的最大剪力为：剪应力为： 说明剪力的影响很小，跨中弯矩最大处的截面剪应力无须再进行计算。次梁作用处应设置支撑加劲肋，所以不需要验算腹板的局部压应力。2.2.3.4 柱截面的初选柱受到的最大轴力考虑到柱受到的轴力较大，取，查表得。 柱优先选用宽翼缘H型钢，查表后选用型钢。 结构构件初选截面参数 表2-1构件类型截面尺寸 截面面积单位长度重量 柱187.61.4456400286017.31890095110横向框架梁 101.30.7841900169020.318401854.27纵向框架梁 47.530.37735049012.450867.73.27次梁 47.530.37735049012.450867.73.272.2.4 框架计算简图框架在竖向荷载作用下，可忽略节点侧移，按刚性方案设计，在水平荷载作用下，不能忽略节点侧移。按弹性方案设计，相对线刚度计算如下：（钢梁两侧有板时取1.5I）。底层线刚度： 其它层柱线刚度： 梁线刚度： 设，则一榀框架计算简图如下图2-5 一榀框架计算简图2.3 荷载内力分析2.3.1 荷载作用分布图2.3.1.1 一榀框架恒载计算简图根据荷载情况和结构布置，荷载按下面原则取值：次梁承担由屋面板、楼面板传来的荷载形式为矩形，横向框架主梁承担由次梁传来的荷载为集中荷载，梁的自重荷载按均布荷载加在梁上，外墙荷载按集中荷载加在梁柱节点处。框架中各层恒荷载作用分布图如图2-6所示图2-6 恒载作用分布图2.3.1.2 一榀框架活载计算简图框架各层活载作用分布图如图2-7所示图2-7 活载作用分布图2.3.1.3 一榀框风架荷载计算简图基本风压值：；值：由于建筑物总高H不超过30m，所以。查荷载规范得值，迎风面，被风面，所以取。查表，数值见下表2-2： 表2-2层数离地高度 四层16.61.311.1620.60.915.4641.214.2三层12.61.311.0680.60.834.984419.92二层8.61.3110.60.784.684418.72一层4.61.3110.60.784.684.6420.12表中的， ，分别为上下柱得柱高，为风荷载的线荷载标准值。框架各层风荷载作用分布图如图2-8所示图2-8 风载作用简图2.3.2 荷载内力分析2.3.2.1 节点分配系数的计算: 节点分配系数表 表2-3层数节点A各杆端分配系数顶层 0.375 0.273 0.625 0.273 0.454标准层 0.23 0.188 0.385 0.188 0.385 0，312 0.312底层 0.254 0.203 0.424 0.203 0.322 0.338 0.2562.3.2.2 恒载作用下的内力分析：(1) 恒载作用下的固端弯矩计算：顶层梁固端弯矩计算如下：图2-9 顶层梁固端弯矩计算简图第 118 页 底层及标准层框架梁固端弯矩计算如下：图2-10 标准层固端弯矩计算简图 (2) 恒载作用下内力计算及内力图恒载作用下内力计算采用力矩二次分配法，由结构和荷载的对称性，可取对称进行计算，计算过程如下： 恒载作用下内力计算过程 表2-4上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁00.6250.3750.27300.4540.273-118.11118.11-118.1173.8244.2900019.3722.1500-12.11-7.26-6.05-10.06-6.0581.08-81.08134.21-10.06-124.160.3850.3850.230.1880.3120.3120.188-100.61100.61100.6138.7338.7323.14000036.9119.37011.57000-21.67-21.67-12.94-2.18-3.61-3.61-102.7953.9736.43-90.41110-3.61-3.61-102.790.3850.3850.230.1880.3120.3120.188-100.61100.61100.6138.7338.7323.14000019.7319.73011.57000-14.91-14.91-3.43-2.18-3.61-3.61-2.1843.1943.19-80.9110-3.61-3.61-102.790.3850.3850.230.1880.3120.3120.188-100.61100.61100.6138.7338.7323.14000019.370011.57000-7.46-7.46-4.46110-3.61-3.61-102.7950.6431.27-81.93110-3.61-3.61-102.79恒载作用下力矩图的叠加以梁为例：图2-11 梁恒载计算简图根据恒载弯矩图，利用杆件和节点的平衡，可以画出相应的恒载作用下的剪力图和轴力图。节点平衡时应注意恒载作用在节点处的集中荷载以及剪力和轴力的正负。其中正负号规定为，剪力以绕杆件顺时针为正逆时针为负，轴力以拉力为正压力为负。图2-12 恒载作用下的弯矩图图2-13 恒载作用下的剪力图图2-14 恒载作用下的轴力图2.3.2.3 活载作用下的内力分析：(1) 活载作用下的固端弯矩计算：顶层梁固端弯矩计算如下：图2-15 顶层梁固端弯矩计算简图 底层及标准