0钢结构毕业设计计算书

215钢结构设计实例要求：试设计沈阳某公司办公楼，已知工程概况如下：本建筑为沈阳某公司办公楼，位于沈阳市区。共七层，全部为办公用房，总建筑面积：71002m，占地面积：34002m，底层层高4.5m，顶层层高4.5m，其余层均为4.2m。室内外高差0.600m，室外绝对标高为+46.200m。满足防火要求设两个双跑楼梯和两部电梯。墙体采用聚氨酯PU夹芯墙板，室内地面采用大理石装饰。屋面为不上人屋面，采用改性沥青防水，苯板保温。结构形式为钢框架——支撑体系。设计基准期50年，雪荷载0.502mkN，基本风压：0.552mkN。抗震设防烈度为7度，设计基本加速度为0.1g。地质条件：拟建场地地形平坦，地下稳定水位距地坪-9.0m以下，冰冻深度-1.20m，土质分布具体情况见表9.1，Ⅱ类场地。建筑地层一览表表9.1序号岩土分类土层深度(m)厚度范围(m)地基土承载力(kPa)桩端阻力(kPa)桩周摩擦力(kPa)1杂填土0.0—0.50.5——2粉土0.5—1.51.0120—103中砂1.5—2.51.0200—254砾砂2.5-6.54.03002400305圆砾6.5-12.56.0500350060注：地下稳定水位距地表-9m，表中给定土层深度由自然地坪算起。第一部分方案设计概述一、建筑方案概述1.设计依据《总图制图标准》GB/T50103-2001《建筑制图标准》GB/T50104-2001《民用建筑设计通则》JGJ37-87（试行）《办公建筑设计规范》JGJ67-89《高层民用建筑设计防火规范》GB50045—95(2001年修订版）《建筑设计防火规范》GBJ16-87(2001版)2．设计说明（1）屋面（不上人屋面）防水层：改性沥青防水卷材；20mm厚1:3水泥沙浆找平层；100mm厚水泥珍珠岩保温层焦渣找坡（最薄处30mm厚，最厚处150mm）；压型钢板混凝土组合板（总厚度150mm，折算厚度100mm）；轻钢龙骨吊顶。（2）楼面：20mm大理石面层；20mm1：3干硬性水泥沙浆找平层；100mm厚压型钢板混凝土组合结构层；轻钢龙骨吊顶。216（3）门窗本工程采用实木门和塑钢玻璃窗。（4）墙体外墙为双层聚氨酯PU夹芯墙板300mm（内塞岩棉）；内墙为双层聚氨酯PU夹芯墙板180mm厚聚氨酯PU夹芯墙板；卫生间采用C型轻钢龙骨隔墙。二、结构方案概述1.设计依据本设计依据以下现行国家规范及规程设计。《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)《钢结构设计规范》（GBJ50017-2003）《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ99-982.结构形式及布置采用钢框架-支撑结构。纵向设置十字交叉柔性支撑两道，支撑杆件用双角钢截面，焊缝连接。框架梁、柱均采用焊接工字形截面。楼板采用压型钢板钢筋混凝土组合结构；楼梯为钢楼梯；基础采用柱下独立基础，结构布置如下：2200C24002100220022006600DB2200A22002200660072100660019800支撑卫生间84008400840065438400218400840050400图9.1结构布置图底层计算高度为4.5m+1.5m=6.0m，其中1.5m为初估室内地坪至柱脚底板的距离。3.材料选用所有构件及零件均采用Q235B；组合楼板混凝土强度等级C20，基础混凝土强度等级C25，钢筋为HRB335级及HPB235。4.主要参数及结构计算方法该建筑抗震设防类别为丙类，地震作用及抗震措施均按设防烈度考虑。具体计算方法如下：采用底部剪力法计算水平地震作用；采用修正反弯点法（D值法）计算水平地震作用下的框架内力；采用弯矩二次分配法，计算竖向荷载作用下框架内力。217600042004200420042004200450031500DCBA19800660066006600图9.2结构竖向布置图第二部分结构布置及截面初选一、计算简图及构件截面初选1.计算单元50400840084001284003456840084008400卫生间支撑19800660021007660022002200A2200BD66002200220021002400C2200图9.3结构计算单元2.结构构件截面初选（1）柱截面按中柱初估：钢框架－支撑结构按每平米5～82mkN计算竖向荷载，此处取62mkN，柱的长细比＝（60～120）yf235。轴压力设计值N（3.3+3）×8.4×6×1.3×7＝2889.4kN；1.3荷载分项系数平均值。218取长细比y＝80(按较小刚度y轴考虑)，计算长度系数=1（设有侧向支撑），按b类截面查得稳定系数＝0.688，则所需要面积：A≥2320486.4205688.0104.2889mmfN考虑弯矩及倾覆压力作用的影响取:（1.3～1.5）A＝（1.3～1.5）×20486.4=26632～30730mm2所需截面回转半径：iy＝6000/80＝75mm。（2）钢梁截面初估纵向框架梁高2015l＝8400/15～8400/20＝560mm～420mm；横向框架梁高2015l=6600/15～6600/20=440mm～330mm；（3）压型钢板：YX70－200－600（V200），板厚1mm，有效截面惯性矩efI＝100.64cm4/m,有效截面抵抗矩efW＝27.37cm3/m，一个波距宽度内截面面积sA=321.422mm，自重0.152mkN。柱、梁选用见下表：1ww图9.4构件截面参数结构构件初选截面参数表9.2项目截面尺寸构件截面特性重量（kN/m）h(mm)1b(mm)t(mm)wh(mm)wt(mm)A(2mm)xI(4mm)yI4mmxi(mm)yi(mm)框架柱5004502245614261841242416352334229272217.8113.02.042纵向框架梁5002601447281105650009832541030805212.760.90.862横向框架梁5002601447281105650009832541030805212.760.90.862纵向次梁450240104308824028536466723058347186.152.90.643横向次梁400240103808784021914133323056213167.254.20.612第三部分荷载汇集一、屋面均布荷载1．恒载APP改性防水0.352mkN20mm厚1：3水泥砂浆找平层20×0.02=0.402mkN100mm厚水泥珍珠岩保温层3.5×0.1=0.352mkN焦渣找坡（最薄处30，最厚150）10×0.14=1.402mkN219100mm厚现浇混凝土结构层（折算厚度）25×0.10=2.502mkN1mm厚压型钢板0.152mkN轻钢龙骨吊顶0.122mkN合计5.272mkN2.活载：不上人屋面0.52mkN雪载0.52mkN重力荷载代表值计算时取雪荷载。竖向荷载作用下结构分析时活荷载和雪荷载不同时考虑，取二者较大值考虑。二、楼面均布荷载：1．恒载：大理石面层28×0.02=0.562mkN20mm厚水泥砂浆找平层20×0.02=0.402mkN100mm厚现浇钢筋混凝土结构层25×0.1=2.502mkN1mm厚压型钢板0.152mkN轻钢龙骨吊顶0.122mkN合计3.732mkN2.活载：楼面活荷载2.02mkN走廊、楼梯的活荷载2.52mkN为简化计算，本设计偏于安全楼面均布荷载统一取2.52mkN计算。三、构件自重（单个）1.柱1层2.042×4.5=9.19kN2-6层2.042×4.2=8.58kN7层2.042×4.5=9.19kN2.梁横向框架梁0.862×6.6=5.69kN纵向框架梁0.862×8.4=7.24kN横向次梁0.612×6.6=4.04kN纵向次梁0.643×8.4=5.40kN3.墙体（1）外墙双层聚氨酯夹芯墙板（含龙骨）300厚0.652mkN合计0.652mkN（2）内墙双层聚氨酯夹芯墙板（含龙骨）180厚0.502mkN合计0.502mkN（3）隔墙C型轻钢龙骨隔墙0.432mkN2204.门窗木门0.22mkN塑钢窗0.32mkN四、重力荷载代表值计算各楼层重力荷载代表值的具体计算过程略，计算结果如下：7G6897.95kN6G574.73+5949.63=6564.80kN5G4G3G2G538.57+5990.07=6528.64kN1G538.57+6027.89=6566.47kN房屋总重力荷载代表值：iGG＝6897.95+6564.80+6528.64×4+6566.74=46143.78kNADBC7=6897.95kN42003150060004200420042004200450066001980066006600=6564.80kN6=6528.64kN5432=6566.47kN1=6528.64kN=6528.64kN=6528.64kN图9.5重力荷载分布图第四部分水平地震作用下结构分析（Ⅰ）横向框架地震作用分析一、地震作用计算1.层间侧移刚度计算（1）梁线刚度计算钢材的弹性模量310206EN/mm2框架梁线刚度表9.3层跨度L(mm)截面惯性矩xI(mm4)边框架中框架bI=1.2xI(mm4)LEIKbb（×410kN·m）bI=1.5xI(mm4)LEIKbb（×410kN·m）1～766005000983256001179901.87317501474882.3414（2）柱线刚度计算221柱的线刚度按式hEIKcc计算框架柱线刚度表9.4层柱高h(m)A,D轴柱惯性矩DAI,(×9104mm)A,D轴柱子线刚度DAK,（×410kN·m）B,C柱轴惯性矩CBI,(×9104mm)BB,C轴柱子线刚度CBK,（×410kN·m）74.51.24245.68751.24245.687564.21.24246.09381.24246.093854.21.24246.09381.24246.093844.21.24246.09381.24246.093834.21.24246.09381.24246.093824.21.24246.09381.24246.093816.01.24244.26561.24244.2656（3）柱侧移刚度计算112CC2341CC12一般层：K=cbKK2KK2212hKDc首层：K=cbKKKK25.0212hKDc框架柱的D值表9.5层柱子类别ih(m)bK(×104KN·m)cK(×104KN·m)KD(×104KN/m)D(×104KN/m)7中框架中柱(10根)4.59.375.690.82330.29160.982920.8279边柱(10根)4.54.685.690.41170.17070.5753边框架中柱(4根)4.57.495.690.65870.24770.8350边柱(4根)4.53.755.690.32930.14140.47652～6中框架中柱(10根)4.29.376.090.76840.27761.150724.2945边柱(10根)4.24.686.090.38420.16120.6680边框架中柱(4根)4.27.496.090.61480.23510.9746边柱(4根)4.23.756.090.30740.13320.55221中框架中柱(10根)6.04.684.271.09780.51580.733418.0982边柱(10根)6.02.344.270.54890.41150.5851边框架中柱(4根)6.03.754.270.87820.47880.6809边柱(4根)6.01.874.270.43910.38500.5475注：与楼梯相邻处的框架梁应按边框架梁计算，此处简化计算按中框架考虑。2.结构自振周期1T计算将