某商业楼多层钢框架结构设计

某商业楼多层钢框架结构设计摘要本设计是某商业楼钢框架结构设计，结构形式为多层钢框架结构。设计过程中采用顶点位移法计算结构的自振周期；采用底部剪力法计算水平地震作用；采用D值法计算地震作用下的结构内力；采用弯矩二次分配法计算竖向荷载作用下的结构内力。内力计算过程中，横向取一榀标准框架进行手工计算，并验算横向框架计算结果。此外，还有梁柱在最不利内力组合下的截面验算，以及重要节点的设计验算和楼板、楼梯、基础等的设计验算。关键词钢框架结构;地震作用;内力计算;截面验算1工程概况1.1工程名称商业钢框架结构设计1.2自然条件地面粗糙度B类，属甲类建筑。抗震设防烈度8度，建筑场地ΙΙ类。1.3结构选型四层商场，采用钢框架结构。1.4建筑结构布置建筑面积约6540,标准层建筑平面图如图1所示。外墙厚度取240mm，主体结构共4层，首层层高为4.2米，2~4层层高为3.6米。本商场横向柱距为9m,纵向柱距为8m，主次梁结构体系。结构平面布置图如图2所示。横向框架的设计取第九轴线一榀，见图3。图1标准层建筑平面图久图笛2磨印结构平面布置房图踩图猫3同第牛9成轴线横向框架扰计算简图种1.5销还设计资料梢缩示屋面做法：恭恒荷载：游5mm追厚希SB学S用防水卷症材叶侄女杀20mm场厚飞1醒：为3煌水泥砂浆找平颠层近叔200mm广厚平铺加全砼且保温倘层卷鸭文100mm纳厚混凝土楼掉板蔬楼面做法：误恒荷载：思100mm能厚大理石地侨面快访弟余揪批100mm崇厚压型钢板聚捷苯夹心板楼拆盖么墙面：难吩巧100mm盟厚岩棉夹心恋板争拉2堵抗梁、柱截面尺鞠寸初步估算怖职结构布置结束猛后，对构件截咏面尺寸作初步慢估算。本设计东为纯框架结构突，所以只需估面算梁柱截面。麻2.1址穴梁截面估算法梁截面高度按菌梁跨度磁的隔1/8~1/加1盼2秋估算。沿纵向爬布置次梁，间阀距为排3m可，梁由挠度良和高跨比来确捕定。商横向主即梁惜L猫1稼截面哥为屋H588*甘300*12桨*2终0稠（见界图径4谨）念幅画纵向主钻梁骂L顺2挽截面墙为垃H488*堡300*11丝*18展次摄梁祖L思3顽截面悼为牲H488*诉300*11象*18链图帐4澡冈横向主梁截面虫2.2盼燃柱截面估算俭能长柱子由轴压比诊和长细比控制舞，估算时，取寻轴压比限值码为漆0.殖8浪，长细比控制侨在部10扭0辣左右，柱截面雨为茄：激I闯形。脆估算柱截面煤为关400*40咱0*13*2王1喂（见耻图枪5悬）姿图耗5死虚柱子截面图君3些汇结构内力及变鲜形计算观穿葡丛结构室内地坪台为浮0.000m律，基础顶面为茧-0.40m树。简图见口图途6匠饮妖构件截面尺寸耻：横向主嫩梁着L1H58婆8*300*悄12*20嫩毙见伍摄柱稼Z400*采400*13捞*21裙图来巾6含白辰横向框架图剧结构的恒载、拿活载如下：寨助恒载距研各层楼自重（推含次梁、楼板妈及面层自重和仓吊载）贡5K切N/孙墙体重量僻键歼1.5KN壁/榜活载棍FL慰4浴走0.蹈5KN/甜碧FL1~3怪张乔3.5KN袖/勉3.1工罪竖向荷载计算荒根据计算，得平到截面抗震验兵算的重力荷载岩代表值的分布碧图如图扒7寺所示，其中活傲荷载已按组合德值系数予以折济减。境图袋7预重力荷载代表讨值分布图辨3.2犁跌重力荷载代表壮值的计算上各层重力荷载崭值集中于楼层巴标高处，各层肚的重力荷载分旺布如为图穴8仆。浆慕蛾康图眼8桐燕各层重力荷载穷代表值示意图绳4屈习结构刚度的计沫算连场地类别为验ΙΙ亮类，设计地震莫分组：第二组蝴，查得特征周舰期没为煎0.40s借4.1场里梁的线刚度计聪算徐中跨处框架梁某线刚度增大系牙数劝取泥2.随0营，边跨处框架妄梁线刚度增大标系数煌取愉1.庸5尽。乓4.2胜擦柱的线刚度计颠算阁(响略椅)密4.3由霉横向层间侧移凭刚度计算削框架侧移刚度命按谋D斯值法计算册。哗豆5犯女横向水平地震雁作用下框架结恋构的内力和侧引移计算壳5.库1锋横向自震周期淘计算私周期计算采用滑顶点位移法，些周期计算课得拌0.4s舌5.2中景水平地震作用茎及楼层地震剪壮力计算典该结构高度不定超过兄40m酒，质量和刚度时沿高度分布比时较均匀，变形额以剪切型为主商，故可用底部膛剪力法计算水妥平地震作用。宴各质点水平地净震作用及楼层寸地震剪力沿房寨屋高度的分布佩见寨图油9妖（俩a员）水平地震作哨用分布跃港灿悬血敬（足b掠）层间剪力分贿布乎图欢9花偶水平地震作用膨及楼层地震剪斑力分布图搞5.3散御水平地震作用煌下的位移验算奶象水平地震作用将下框架结构的蓬层间位移曾Δ治和顶点位移牢分别按式胀（傅1裳）和忽（宵2桃）计算顿尼配单Δ凉=染/列茶伸汇的殖(1)案粪道u=遍皇嘉商吸坑(2线)垫5.4览棕水平地震作用握下框架内力计幼算魂以平面图馒第碍9内轴线横向框架雅内力计算为例症，说明计算方话法，其余框架字内力计算从略宗。序水平地震作用丙下框架的弯矩闭图、梁端剪力抄图及柱轴力图旱如推图挤1滑0冬所示。光框架弯矩图似（肺KN·m拌）昨（茂b何）场闲满梁端剪力及柱娘轴力图固（裳KN难）拍图醋10擦茧左地震作用下刑框架弯矩图、菊梁端剪力及柱壁轴力图疾6君宋竖向荷载作用班下横向框架结绒构的内力分析伍6.1忆北计算单元冷央横向框架选取柿第种9今轴线的一榀框咽架计算，如笔图翅11桂图轨11圣第库9促轴线饺框架荷载计算犹单元博6.2套链荷载值计算替考鞭恒荷载计砍算忠牛粥照根据屋面、楼循面自重及构件趋自重，确定恒黎荷载值。如扛图阴12愧图拒12粉冤恒荷载作用下纯第哀9阿轴线框架受荷属简图泽漠已活荷载计算钞戴该根据各层活载纪，顶层雪载，陶确定活荷载值贱，如漂图嫂13冶图魂13背全活荷载作用下原第悠9督轴线框架受荷啄简图萍6.3洗管框架内力计算合梁端、柱端弯邪距采用弯距二服次分配法计算惰。恒载作用下顷框架弯矩图如谜图挥1梨4童，活载作用下迎框架弯矩图如莫图素1矿5敲。梁端剪力可彼根据梁上竖向伐荷载引起的剪慕力与梁端弯距曾引起的剪力相晓叠加而得。柱赞轴力可由梁端浮剪力和节点集贵中力叠加得到妹，计算柱底轴法力还需考虑柱皂的自重。桨图抱14附汽恒载作用下框岭架弯矩图储（窗KN软·铜m共）坡图披15世辱活载作用下框贿架弯矩图票（港KN咸·详m口）逗7五侨横向框架内力漏组合思振元本工程为二级设抗震等级也7.1姑奋框架梁内力组葱合捐遮根据《建筑结习构荷载规范》爹和《建筑抗震斥设计规范》，遇荷载组合分别乐按荷载基本组翼合及地震作用呜组合计算。由身于本设计总建总筑高度较低，纯故不考虑风荷没载影响。惊1锯.垂荷载基本组合搬：劳等允由可变荷载效提应控制的组合隆：吗S=量量烘由永久荷载效绳应控制的组合控：寄S=肉2厌.燥重力荷载和地弄震作用效应组辩合类：短S=杨浇嘴在组合各种荷鸭载内力时，地昆震作用分别考绍虑左震和右震阿。枕弓7.丛2昌框架柱内力组驴合卖拜耻取每层柱顶和散柱底两个控制归截面，按框架趴柱内力组合所踪述方法进行组宽合。注意：在速考虑地震作用胶效应的组合中猪，取屋面为雪据荷载时的内力烫进行组合。弟8亏张杆件截面验算恭抄盘选取手算的株第彩9长轴线一榀框架饥的杆件验算。伍8.1晴规柱的截面验算府8.酷1.1A耽、烂C喷列柱截面验算纳（淡1套）刚度验算旦（礼2夹）强度验算切（诵3备）整体稳定验塑算总①布平面内稳定验烫算每②碎平面外稳定验摊算扰（蔬4剃）局部稳定验屑算①翼缘②腹板值驶刮B规列柱截面验算止渐瞧所验算价同漠A姑、感C参列柱，但局部慌稳定验算按压治弯构件和轴压议构件分别考虑赴。巡（意1伙）刚度验算庆（烦2级）强度验算丹（贞3打）整体稳定验眉算滚①貌平面咸内稳定验算啦②胸霸平面外稳定验巩算菠（环4扭）局部稳定验旦算灌按压弯构件考救虑：①翼缘②腹板队按轴压构件考课虑：翼缘腹板贼8.2掀躺梁的截面验算吃摔婚强度验算块老鉴刚度验算渠席胖折算应力许8.3冤山整体稳定兽炸根据钢结构设墙计规范，有压醉型钢板铺在梁引上受压翼缘上尾，并与其牢固眉相连，可不验锤算整体稳定。柄8.4邻姓局部稳定艰绸迟翼缘塑鸦事腹板接9吓恨节点设计验算严9.1劲趟梁柱节点设计复验算贞驻比梁翼缘采用全泼焊透的坡口对戚接焊缝连接，舅腹板采用高强凯度螺栓摩擦型笑连接。如绢图销1唇6塞。经图岁16笼蜜梁与柱刚性连底接形式嫂栋看庆焊缝抗剪强度翠验算里熄选救用缴10.槐9级级粗，仆M2辞2营型高强度螺栓必。示共摸采用栓焊混合头节点连接时，帖翼缘焊缝的计竹算用全焊接连可接躁馅腰隐柱腹板处横向乳加劲肋计算吼设柱腹板处横瓣向加劲肋厚度猾与梁翼缘厚度踢相同，宽度与本柱腹板相同，如即，如图17。搁图傍17提娃柱水平加劲肋暑奶响节点板域的抗户剪承载力验算惑拉由上下水平加满劲肋和柱翼缘修所包围的柱腹柜板称为节点域始，如溉图排1舱8都。皮图傅18桂今节点板域处的贤剪力及弯矩桶9.2欣嘱次梁与主梁连聋接节点设计验讨算限合翼缘采用对接当焊缝，等强连凑接。腹板采用雷螺栓连接。如所图棚1薄9授。丑图镰19锣冬次梁与主梁连即接节点堂垮院确定螺栓数目俗夜歪次梁端部抗剪蜡强度验算众9.3淡张柱脚设计旋柱脚设计采用谊埋入式，如蔬图是20处图布20铜浴埋入式柱脚司定头抗剪栓钉计算改窜唤配筋计算是其埋入式柱脚的许钢柱四周应按副要求设置主筋额和箍筋。哄9.4据五基础设计位养火基础底面积缴贷1.葬沫基础底面积的通选取却2.斧阳校核基底面积酸碧笔冲切强度验算惹于却见笨图饼2沾1劝基础剖面图晓图槽21鞋热基础剖面图替题闹基础配筋计算道10伞红楼板设计蠢10.1咬售板的计算欣猜均板的厚度按构扣造要求取，板哨的尺寸及承载诊情况如图劲22辩（星a虫）数所示。风饲报荷载计算筝棕席内力计算厌剑除不取落1m麻宽板带作为计脾算单元，按照下连续板计算其轧内力，计算简奉图如挽图虾2桶2控（喝b蛋）所示。洋图遮22榨无板的构造和计墙算简图膀油板的配筋润按照连续板进放行配筋捉10.2坟易压型钢板设计喊选需用石YX-20国0话压型钢板，厚机0.8mm谨，见山图凭23福图价2起3衬压型钢板示意陆图瓜鄙冲塑性中和轴在农压型钢板顶面卖以上的混凝土督截面见冒图阿24非图疗24塌您组合板截面受不弯承载力计算哪简图需组合板端部应躁设置栓钉锚固虚件，栓钉应设剪在端支座的压国型钢板凹肋处寺，穿透压型钢仆板并将栓钉、沟钢板均焊牢在睬钢梁上。屑11鸣唉楼梯设计柜11.1根蚁初步设计逢搜垄贿钳采用梁式楼梯烂11.2药头荷载计算辛如图雪25斤，似26纽所示鸽选取楼梯最长北踏步的一半（蚕2m泻）来计算，如跟图养27址图诊25你勉楼梯荷载示意仓图役楼梯斜梁采用姻热轧普通槽忍钢欢28b详隆图沙26爽音楼梯剖面示意壁图烤图号27侄录楼梯荷载计算遣平面图婚11.3房围验算驴踢猜强度验算仅显该局部、整体稳片定验算奋就由于采用的是恰型钢，且斜梁祸跨中密布支撑顿，因而局部、量整体稳定均可那不验算。叔压纱挠度验算参考文献哪1水标钢结构设计规兼范差（怪50017-态200羞3苹）．北京：中身国建筑工业出滚版社跌，驾2003忙2丙狱建筑抗震设计渴规范棵（径GBJ500滩11-200枣1活）．北京：中惨国建筑工业出狼版社思，参2001竿3哀建筑结构荷挥载规范孝（毫GBJ500盯09-200奴1洞）．北京：中豪国建筑工业出情版社慧，管2001系4后建筑地基基纷础设计规程（伍GBJ500逗07-200蛮2慈）．北京：中爱国建筑工业出遵版社纷，废2002膝5料薪王肇民．建筑克结构设计．上潜海：同济大学筐出版社卡，叠2002喷6矿发方鄂华，包世逐华．高层建筑被结构设计（第卷二版）．北京偶：华大学出版光社农，昏2002锹7山催梁兴文，史庆窑轩．土木工程歉专业毕业设计巨指导．北京：灰科学出版社利，孕20牙0坛，寇7夕8吓假赵明华．土力摇学与基础工程窗．武汉：武汉冤工业大学出版续社遣，蔽2000陈9稼班刘声扬．钢结逐构疑难释义（钉附解题指导）陆第二版．北京芒：中国建筑工咳业出版社捆，维2003仍Abstra忍ct王疤附Thede晴signo连fthis朝proje暗ctis拨thetr羡ade慢ofbu焦ilding寒恢steel敏frame并struct虾ureof软Fengt沾aiin子Beij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