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文檔簡(jiǎn)介
1、<p> 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 書(shū)</p><p> 完成時(shí)間:2013年6月</p><p> 杭州某小區(qū)高層鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計(jì)</p><p> 摘 要:本設(shè)計(jì)為杭州某小區(qū)高層鋼結(jié)構(gòu)住宅。</p><p> 該住宅樓為八層結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)主體為鋼框架結(jié)構(gòu),采用鋼與混凝土組合樓蓋。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)考慮到了結(jié)構(gòu)的抗震性能,在有關(guān)地震效應(yīng)計(jì)
2、算時(shí),主要參考國(guó)家現(xiàn)行規(guī)范。結(jié)構(gòu)的計(jì)算的主要內(nèi)容如下:初步選取構(gòu)件尺寸,荷載的計(jì)算,內(nèi)力的計(jì)算,構(gòu)件的驗(yàn)算,構(gòu)件的連接設(shè)計(jì),基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)。其中內(nèi)力考慮了風(fēng)荷載、地震荷載、雪荷載等多種荷載。</p><p> 根據(jù)不同力的作用方式選擇計(jì)算方法,計(jì)算豎向荷載作用下時(shí)采用彎矩二次分配法,風(fēng)荷載作用下時(shí)采用D值法。</p><p> 計(jì)算中采用了一些合理的假定,如不考慮屋面結(jié)構(gòu)找坡,當(dāng)作平屋面假
3、定計(jì)算。計(jì)算中注意對(duì)手算結(jié)果和電算結(jié)果的比較,可以對(duì)軟件計(jì)算和手算各自的特點(diǎn)有更充分的認(rèn)識(shí)。在計(jì)算組合梁撓度時(shí),按簡(jiǎn)支梁簡(jiǎn)化計(jì)算。計(jì)算組合板負(fù)彎矩時(shí),按單跨兩端固支簡(jiǎn)化計(jì)算。</p><p> 在具體的結(jié)構(gòu)計(jì)算中以國(guó)家現(xiàn)行規(guī)范為依據(jù)。</p><p> 關(guān)鍵詞: 鋼結(jié)構(gòu);住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);內(nèi)力計(jì)算;彎矩二次分配法;D值法</p><p> A high-rise
4、 steel structure residential design</p><p> in Hangzhou</p><p> Abstract: The design object is high-rise steel structure residential design located in Hangzhou.</p><p> This bui
5、lding is eight-strory, and the main form of it’s structure is steel frame structure, while the floor is steel and concrete composite floor. The structural design bases on graduation project requests, such as the capacity
6、 of resisting the earthquake.in the calculation,the solutions about earthquake computing is according to the aseismic code, which is our national noruns. Specificly speaking, the process of the structural design are as f
7、ollows, judge the size of the member of structure, c</p><p> According to different modes of selection method: Seismic levels calculated using "Moment Distribution Method" under vertical load stra
8、tified, Wind Load Calculation of internal forces of “D” method.</p><p> In the calculation, I adopt some reasonable assumptions. For instance, ignore the slope made for draining the water, treat the roof as
9、 flat roof. I also compare the results between hand count and software, so that I can know better about the difference between them. When calculate the deformation of the steel-concrete combinated beam, the beam is simpl
10、ified as a simple supported beam. When calculate the moment of the combinated slab, the slab is simplified as a slab with both ends fixed.</p><p> In the specific structural caculations, the prevail codes a
11、re used as reference.</p><p> Keywords: Steel Structure; Residential sturcure design; internal force calculating; Moment Distribution Method; “D” method</p><p><b> 目 錄</b></p&g
12、t;<p> 1工程概況及結(jié)構(gòu)選型1</p><p> 1.1工程概況1</p><p> 1.2結(jié)構(gòu)選型1</p><p> 2結(jié)構(gòu)布置及構(gòu)件參數(shù)1</p><p> 2.1結(jié)構(gòu)布置及計(jì)算簡(jiǎn)圖1</p><p> 2.1.1梁柱布置1</p><p
13、> 2.1.2計(jì)算簡(jiǎn)圖2</p><p> 2.2截面選擇3</p><p> 2.2.1框架梁4</p><p> 2.2.2次梁4</p><p> 2.2.3框架柱4</p><p> 2.3框架梁柱線剛度計(jì)算5</p><p> 2.3.1梁
14、線剛度5</p><p> 2.3.2柱線剛度5</p><p> 3荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算5</p><p> 3.1恒載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算6</p><p> 3.1.1樓面荷載6</p><p> 3.1.2屋面荷載6</p><p> 3.1.3內(nèi)墻荷載7</
15、p><p> 3.1.4外墻荷載7</p><p> 3.1.5女兒墻荷載7</p><p> 3.2活載標(biāo)準(zhǔn)值7</p><p> 4橫向框架內(nèi)力計(jì)算8</p><p> 4.1風(fēng)荷載作用下橫向框架內(nèi)力計(jì)算8</p><p> 4.2豎向荷載作用下橫向框架內(nèi)力計(jì)算
16、14</p><p> 4.2.1計(jì)算單元14</p><p> 4.2.2荷載計(jì)算15</p><p> 4.2.3固端彎矩計(jì)算18</p><p> 4.2.4彎矩分配系數(shù)計(jì)算19</p><p> 4.2.5內(nèi)力計(jì)算20</p><p><b>
17、 致 謝26</b></p><p><b> 參考文獻(xiàn)27</b></p><p><b> 附 錄28</b></p><p><b> 工程概況及結(jié)構(gòu)選型</b></p><p><b> 工程概況</b></p&
18、gt;<p> 本工程為杭州某小區(qū)高層鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計(jì),層數(shù)為8層,1層為社區(qū)用房,2-8層為住宅用房。1層層高3.1米,其余各層層高2.9米。女兒墻高為1.4米,屋面層以上有電梯機(jī)房層。</p><p> 擬建房屋所在地的設(shè)計(jì)資料如下:</p><p> 抗震烈度為6度,設(shè)計(jì)分組第一組,場(chǎng)地類(lèi)別為三類(lèi),基本地震加速度0.05g。</p><p>
19、 基本雪壓,基本風(fēng)壓。</p><p> 耐火等級(jí)2級(jí),屋面防水等級(jí)2級(jí)。</p><p><b> 結(jié)構(gòu)選型</b></p><p> 結(jié)構(gòu)體系:鋼框架結(jié)構(gòu)</p><p> 屋面和樓面結(jié)構(gòu):壓型鋼板組合樓板</p><p> 樓梯結(jié)構(gòu):鋼結(jié)構(gòu)樓梯</p><p&
20、gt;<b> 電梯間:鋼框架</b></p><p><b> 柱截面:焊接H型鋼</b></p><p><b> 梁截面:焊接H型鋼</b></p><p><b> 結(jié)構(gòu)布置及構(gòu)件參數(shù)</b></p><p><b> 結(jié)構(gòu)布置
21、及計(jì)算簡(jiǎn)圖</b></p><p><b> 梁柱布置</b></p><p> 采用的柱網(wǎng)尺寸為縱向 ,橫向。柱、主梁及次梁布置、及尺寸如圖 2.1所示:</p><p> 圖 2.1 標(biāo)準(zhǔn)層梁柱布置簡(jiǎn)圖</p><p><b> 計(jì)算簡(jiǎn)圖</b></p><
22、;p> 選取一榀典型框架:⑤軸線橫向框架作為計(jì)算單元。由于頂層柱承受的荷載較小,為簡(jiǎn)化計(jì)算,可不考慮頂層柱因結(jié)構(gòu)找坡而引起的細(xì)微長(zhǎng)度差別。簡(jiǎn)化后的框架單元見(jiàn)圖 2.2。</p><p> 圖 2.2 橫向框架計(jì)算簡(jiǎn)圖</p><p><b> 截面選擇</b></p><p> 鋼梁的截面可根據(jù)跨度和荷載條件決定,同時(shí)受到建筑設(shè)計(jì)
23、和使用要求的限制,本設(shè)計(jì)中采用熱軋H型鋼,強(qiáng)度為Q345。初始梁高可以根據(jù)荷載條件取跨度的1/20~1/12。而梁的翼緣寬度可以取梁高的1/6~1/2。</p><p> 柱截面一般憑經(jīng)驗(yàn)來(lái)確定,也可以通過(guò)預(yù)先假定柱子長(zhǎng)細(xì)比的方法來(lái)實(shí)現(xiàn),設(shè)計(jì)時(shí)先估算柱在豎向荷載作用下的軸力,以作為設(shè)計(jì)軸力按軸心受壓構(gòu)件來(lái)確定框架柱的初始截面,即如果,??;如果1.2N的值為之間,可假定,同時(shí)還應(yīng)滿(mǎn)足相應(yīng)抗震設(shè)防烈度下的長(zhǎng)細(xì)比限制
24、的要求。</p><p><b> 框架梁</b></p><p><b> ,取</b></p><p><b> 取</b></p><p><b> 次梁</b></p><p><b> ,取</b
25、></p><p><b> 取</b></p><p><b> 框架柱</b></p><p> 初選邊柱為,中柱為。</p><p> 構(gòu)件截面尺寸匯總見(jiàn)表 2.1。</p><p> 表 2.1 構(gòu)件選用表</p><p>&l
26、t;b> 框架梁柱線剛度計(jì)算</b></p><p><b> 梁線剛度</b></p><p> 考慮現(xiàn)澆混凝土樓板與鋼梁的共同作用,對(duì)邊框架和中框架梁的截面慣性矩取1.2和1.5的放大系數(shù)。梁線剛度如表 2.2所示。</p><p> 表 2.2 梁線剛度計(jì)算表</p><p><b&
27、gt; 柱線剛度</b></p><p><b> 以邊柱為例:</b></p><p><b> 1層線剛度</b></p><p><b> 2~8層線剛度</b></p><p> 表 2.3 柱線剛度匯總表</p><p>
28、<b> 荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算</b></p><p><b> 恒載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算</b></p><p> 確定屋面及樓面施工做法后,依據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》確定樓面和屋面恒荷載及活荷載標(biāo)準(zhǔn)值。</p><p><b> 樓面荷載</b></p><p><b>
29、 屋面荷載</b></p><p><b> 內(nèi)墻荷載</b></p><p> 內(nèi)墻線荷載(偏安全取3100mm高) </p><p><b> 外墻荷載</b></p><p> 外墻線荷載(偏安全取高)</p><p><b> 女兒墻荷
30、載</b></p><p> 按外墻做法,高度,線荷載為 </p><p><b> 活載標(biāo)準(zhǔn)值</b></p><p> 根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》確定活荷載標(biāo)準(zhǔn)值:</p><p><b> 住宅樓面 </b></p><p><b> 上人
31、屋面 </b></p><p><b> 風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值 </b></p><p><b> 雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值 </b></p><p><b> 橫向框架內(nèi)力計(jì)算</b></p><p> 根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》,要考慮如下幾種受荷情況:1、恒載計(jì)算,2、活荷
32、載滿(mǎn)跨布置,3、風(fēng)荷載作用,4、橫向水平地震作用。根據(jù)《高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》,本結(jié)構(gòu)層高小于40m,可不考慮豎向地震作用。本計(jì)算書(shū)僅手算1、2、3三種情況。對(duì)于1、2兩種情況,框架在豎向荷載作用下,采用彎矩二次分配法計(jì)算;框架在風(fēng)荷載作用下,采用D值法計(jì)算。</p><p> 符號(hào)規(guī)定:內(nèi)力圖表示中,軸力取受壓為正(梁不考慮軸力),剪力取使構(gòu)件截面產(chǎn)生順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)趨勢(shì)為正,彎矩圖中不標(biāo)正負(fù),畫(huà)在受拉一側(cè)。
33、荷載組合時(shí),彎矩有正負(fù),梁彎矩取下拉為正,柱彎矩取左拉為正。</p><p> 風(fēng)荷載作用下橫向框架內(nèi)力計(jì)算</p><p> 橫向框架柱抗側(cè)剛度D值計(jì)算</p><p> D值即兩端固定的柱上下端產(chǎn)生相對(duì)水平位移時(shí)需要在柱頂施加的水平力。本例?、葺S線處(中框架)的梁柱進(jìn)行抗側(cè)剛度D值計(jì)算。以2~8層為例:</p><p><b&
34、gt; A柱</b></p><p><b> B柱</b></p><p><b> C柱</b></p><p><b> D柱</b></p><p> 其余柱的抗側(cè)剛度D值以此類(lèi)推,計(jì)算得出的抗側(cè)剛度D值見(jiàn)表 4.1</p><
35、p> 表 4.1 抗側(cè)剛度D值</p><p><b> 風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值</b></p><p> 風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值按計(jì)算,基本風(fēng)壓。由《荷載規(guī)范》查得(迎風(fēng)面)和(背風(fēng)面),B類(lèi)地區(qū)。由于,取。</p><p> ?、葺S線橫向框架,其負(fù)載寬度為,沿房屋高度的分布風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值:</p><p> 根據(jù)各樓層標(biāo)高
36、處的高度Hi可得各樓層標(biāo)高處,見(jiàn)表 4.2。</p><p> 表 4.2 沿房屋高度的分布風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值</p><p> 風(fēng)荷載作用下水平位移驗(yàn)算</p><p> 根據(jù)水平荷載,由式計(jì)算層間剪力,依據(jù)前面得到的抗側(cè)剛度計(jì)算⑤軸線框架的層間側(cè)移剛度,而后由計(jì)算各層相對(duì)側(cè)移。</p><p> 表 4.3 風(fēng)載作用下框架層間剪力及側(cè)移
37、計(jì)算</p><p> 由表 4.3可見(jiàn),風(fēng)荷載作用下框架的最大層間位移角為1/2661遠(yuǎn)小于1/800,滿(mǎn)足規(guī)范要求。</p><p> 風(fēng)荷載作用下框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算</p><p> 在水平荷載作用下,框架內(nèi)力及位移可采用D值法進(jìn)行簡(jiǎn)化計(jì)算。</p><p> 根據(jù)框架總層數(shù)及該層所在的層數(shù),梁柱線剛度比值且荷載近似倒三角形,查得
38、反彎點(diǎn)高度比,求得柱截面彎矩。以第8層為例:</p><p><b> 層間剪力 </b></p><p><b> A柱剪力 </b></p><p><b> 反彎點(diǎn)高度 </b></p><p><b> 柱頂截面處彎矩 </b></p
39、><p><b> 柱底截面處彎矩 </b></p><p> 其余柱的彎矩以此類(lèi)推,橫向框架柱彎矩見(jiàn)表 4.4、表 4.5、表 4.6。</p><p> 表 4.4 橫向框架柱端彎矩匯總(1)</p><p> 表 4.5 橫向框架柱端彎矩匯總(2)</p><p> 表 4.6 橫向框
40、架柱端彎矩匯總(3)</p><p> 框架梁端彎矩、剪力及柱軸力計(jì)算,以第8層AB跨梁為例:</p><p> 其余梁端彎矩、剪力及柱軸力以此類(lèi)推,橫向框架梁端彎矩、剪力及柱軸力見(jiàn)表 4.7。</p><p> 表 4.7 橫向框架梁端彎矩、剪力及柱軸力匯總</p><p><b> 風(fēng)荷載作用下彎矩圖</b>
41、</p><p> 圖 4.1 風(fēng)荷載作用下彎矩圖</p><p> 豎向荷載作用下橫向框架內(nèi)力計(jì)算</p><p><b> 計(jì)算單元</b></p><p> ?、葺S線橫向框架進(jìn)行計(jì)算,計(jì)算寬度為,如圖3-12所示:由于房間內(nèi)布置次梁,故直接傳給該框架的樓面荷載如圖中的水平陰影線所示,計(jì)算單元范圍內(nèi)的其余樓面
42、荷載則通過(guò)次梁和縱向框架梁以集中力的形式傳給橫向框架,作用于各節(jié)點(diǎn)上。由于縱向框架梁的中心線與柱的中心線不重合,因此在框架節(jié)點(diǎn)上還作用有集中力矩。橫向框架計(jì)算單元見(jiàn)圖 4.2。</p><p> 圖 4.2 橫向框架計(jì)算單元</p><p><b> 荷載計(jì)算</b></p><p><b> 恒載計(jì)算</b><
43、;/p><p> 圖 4.3 各層梁上作用的恒載</p><p> 在圖 4.3中,代表橫梁自重和橫墻線荷載,為均布荷載形式。以第8層為例:</p><p> 至為板直接傳遞給橫梁的線荷載,并折算為均布荷載。以為例:</p><p> 至為由縱梁和次梁直接傳給柱和橫梁的恒載,它包括梁自重、樓板重和女兒墻等重力荷載,以為例:</p&g
44、t;<p> 由于邊框架柱與軸線未對(duì)齊產(chǎn)生的集中力矩:</p><p> 其它各層計(jì)算以此類(lèi)推,各層梁上作用的恒荷載值見(jiàn)表 4.8、表 4.9。</p><p> 表 4.8 橫向框架恒荷匯總表(1)</p><p> 表 4.9 橫向框架恒荷匯總表(2)</p><p><b> 活載計(jì)算</b>
45、;</p><p> 活荷載作用下各層框架梁上的荷載分布如圖 4.4。</p><p> 圖 4.4 各層梁上作用的活載</p><p> 至為板直接傳遞給橫梁的線荷載,并折算為均布荷載。以第8層的為例:</p><p> 至為由縱梁和次梁直接傳給柱和橫梁的活載,以為例:</p><p> 由于邊框架柱與軸線
46、未對(duì)齊產(chǎn)生的集中力矩:</p><p> 其它各層計(jì)算以此類(lèi)推,各層梁上作用的活荷載值見(jiàn)表 4.10、表 4.11。</p><p> 表 4.10 橫向框架活荷匯總表(1)</p><p> 表 4.11 橫向框架活荷匯總表(2)</p><p><b> 固端彎矩計(jì)算</b></p><p
47、> 恒載作用下梁固端彎矩計(jì)算</p><p> 以8層AB跨的固端彎矩為例:</p><p> 其它層固端彎矩計(jì)算以此類(lèi)推,各層固端彎矩值見(jiàn)表 4.12。</p><p> 表 4.12 恒載作用下固端彎矩匯總表</p><p> 活載作用下梁固端彎矩計(jì)算</p><p> 以8層AB跨的固端彎矩為例
48、:</p><p> 其它層固端彎矩以此類(lèi)推,各層固端彎矩值見(jiàn)表 4.13。</p><p> 表 4.13 活載作用下固端彎矩匯總表</p><p><b> 彎矩分配系數(shù)計(jì)算</b></p><p><b> 以第8層為例</b></p><p> 其余各梁柱分
49、配系數(shù)以此類(lèi)推,見(jiàn)表 4.14、表 4.15。</p><p> 表 4.14 彎矩分配系數(shù)匯總表(1)</p><p> 表 4.15 彎矩分配系數(shù)匯總表(2)</p><p><b> 內(nèi)力計(jì)算</b></p><p><b> 恒載作用下內(nèi)力計(jì)算</b></p><
50、p> 用彎矩二次分配法計(jì)算梁、柱端的彎矩,見(jiàn)圖 4.5。以此為依據(jù)繪制彎矩圖,見(jiàn)圖 4.6。</p><p> 圖 4.5 恒載作用下彎矩二次分配計(jì)算</p><p> 注:柱的傳遞系數(shù)均為1/2,對(duì)于鋼結(jié)構(gòu),一般不需進(jìn)行彎矩調(diào)幅。 </p><p> 圖 4.6 恒載作用下梁柱彎矩圖</p><p> 由彎矩圖得到梁端剪力和
51、柱軸力,見(jiàn)表 4.16。</p><p> 表 4.16 恒載作用下的梁端剪力及柱軸力</p><p><b> 活載作用下內(nèi)力計(jì)算</b></p><p> 用彎矩二次分配法計(jì)算梁、柱端的彎矩,見(jiàn)圖 4.7。以此為依據(jù)繪制彎矩圖,見(jiàn)圖 4.8。</p><p> 圖 4.7 活載作用下彎矩二次分配計(jì)算</
52、p><p> 注:柱的傳遞系數(shù)均為1/2,對(duì)于鋼結(jié)構(gòu),一般不需進(jìn)行彎矩調(diào)幅。 </p><p> 圖 4.8 活載作用下梁柱彎矩圖</p><p> 由彎矩圖得到梁端剪力和柱軸力,見(jiàn)表 4.17。</p><p> 表 4.17 活載作用下的梁端剪力及柱軸力</p><p><b> 致 謝</
53、b></p><p> 本論文是在導(dǎo)師**老師的悉心指導(dǎo)下完成的,無(wú)論是在論文的選題、課題的研究,還是在論文的撰寫(xiě)中都凝聚著導(dǎo)師辛勤的汗水。導(dǎo)師淵博的學(xué)識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、積極進(jìn)取的精神和謙遜務(wù)實(shí)的工作作風(fēng)都使我受益匪淺。在學(xué)習(xí)中,導(dǎo)師悉心指導(dǎo),循循善誘,使我的學(xué)術(shù)水平和實(shí)踐能力都有了很大的提高;在工作中,導(dǎo)師不辭辛勞,以身作則,為我作出了極好的榜樣。在此謹(jǐn)向**老師表示我崇高的敬意和深深的感激之情!&l
54、t;/p><p> 同時(shí),還要感謝曾給予我關(guān)心和幫助的**城建學(xué)院的各位老師和同學(xué)。</p><p> 最后,對(duì)即將參加論文評(píng)議、評(píng)閱和對(duì)本論文提出寶貴意見(jiàn)的所有專(zhuān)家和老師表示誠(chéng)摯的感謝。</p><p><b> 參考文獻(xiàn)</b></p><p> 薛濤.大力推廣鋼結(jié)構(gòu)住宅的可行性研究[J].中小企業(yè)管理與科技,2
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