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摘 要

本毕业设计为“N21中天钢铁奔牛实验学校钢结构食堂结构设计”，设计主要包括两部分，该建筑上部结构采用钢结构框架结构，下部采用柱下独立基础。该工程建筑面积约 6000 平方米，建筑平面规则，共有四层，底层层高为 4.5 米，其余各层均为 4.2米。丙类建筑，设计基准期 50 年。抗震设防烈度为 7 度，设计基本地震加速度值为 0.10g，设计地震分组为一组，场地土类别为Ⅲ类。

“N21中天钢铁奔牛实验学校钢结构食堂结构设计”的设计内容包括：结构计算和施工图绘制。结构计算先电算再手算，最后把手算与电算做比较。手算内容：材料的选取、结构布置及确定梁柱截面尺寸；取一榀框架（③号轴）进行竖向荷载（恒载、活载、重力荷载）计算及内力分析（运用弯矩二次分配法），水平荷载（地震作用）计算及内力分析（运用D 值法）；考虑五种内力组合，选取最不利的组合进行梁、柱构件验算；根据内力组合结果进行节点设计；柱下独立基础设计；楼梯设计。

电算内容：用 PKPM 软件先建模，再进行 SATWE 分析计算，SATWE 结果查看，判断结构布置是否合理并进行调整，最后绘制钢结构施工图。

施工图共八张，包括：结构设计总说明，基础平面布置图及基础大样，柱平法施工图，标准层梁平法施工图及标准层板平法施工图，屋面梁平法施工图及屋面板平法施工图，楼梯剖面图及配筋图。

总之，结构设计按照适用、安全、经济的原则，严格按照相关专业规范和有关国家最新规范的要求及相关资料设计计算。

关键词：钢结构设计；框架结构；内力分析；节点设计

N21 Zhongtian Iron and Steel Running the Bulls Experimental School Steel Structure Canteen Structure Design

Abstract

This graduation project is "N21 Zhongtian Iron and Steel Running the Bulls Experimental School Steel Structure Canteen Structure Design", the design mainly includes two parts, the upper structure of the building using steel structure frame structure, the lower part of the column under the independent foundation. The construction area of the project is about 6000 square meters, the building plane rules, a total of four layers, the bottom layer is 4.5 meters high, the rest of the layers are 4.2 meters. Class C buildings with a design base period of 50 years. The seismic fortification intensity is 7 degrees, the design basic seismic acceleration value is 0.10g, the design earthquake is grouped into one group, and the site soil is classified as Ⅲ class. 

The design content of "N21 Zhongtian Iron and Steel Running the Bulls Experimental School Steel Canteen Structure Design" includes: structural calculation and construction drawing. Structural calculation is calculated first by hand and then by hand, and finally by hand compared with electric calculation. Hand calculation content: material selection, structural layout and determine the beam and column section size; Take a frame (③ axis) for vertical load (dead load, live load, gravity load) calculation and internal force analysis (using bending moment secondary distribution method), horizontal load (seismic action) calculation and internal force analysis (using D value method); Considering the combination of five kinds of internal forces, select the most unfavorable combination for beam, column member checking calculation; According to the results of internal force combination, the node design is carried out. Independent foundation design under column; Stair design. 

Computer content: modeling with PKPM software, and then SATWE analysis calculation, SATWE results to view, determine whether the structure layout is reasonable and adjust, and finally draw the concrete structure construction drawing. 

There are altogether eight construction drawings, including: general description of structural design, foundation layout drawing and foundation sample, column planing method construction drawing, standard beam planing method construction drawing and standard slab planing method construction drawing, roof beam planing method construction drawing and roof planing method construction drawing, stair section drawing and reinforcement drawing. In short, the structural design in accordance with the principles of application, safety and economy, in strict accordance with the relevant professional standards and the requirements of the latest national standards and relevant information design calculation. 

Key words: steel structure design; Frame structure; Internal force analysis

目录

第一章 引 言 1

1.1 选题背景和意义 1

1.2 课题设计方案 1

第二章 工程概况和设计资料 2

2.1 工程名称 2

2.2 工程概况 2

2.2.1气象地质水文（常州市区） 2

2.2.2工程概况 2

2.3 材料 3

第三章 结构平面布置 3

3.1 结构方案 3

3.2 主要构件的截面尺寸估算 3

3.2.1 框架柱截面尺寸估算 3

3.2.2 次梁截面尺寸估算 3

3.2.3 主梁截面尺寸估算 4

3.2.4 楼板截面尺寸估算 4

3.3 结构平面布置 4

第四章 荷载计算 5

4.1次梁承受的竖向荷载标准值 5

4.1.1屋面次梁竖向荷载标准值 5

4.1.2楼面次梁竖向荷载标准值 5

4.2横向框架承受的竖向荷载标准值 5

4.2.1屋面横粱竖向荷载标准值 5

4.2.2楼面横梁竖向荷载标准值 5

4.3纵向框架承受的竖向荷载标准值 5

4.3.1屋面边节点竖向荷载标准值 5

4.3.2屋面中间节点竖向荷载标准值 6

4.3.3楼面边节点竖向荷载标准值 6

4.3.4楼面中间节点竖向荷载标准值 6

4.3.5顶层次梁集中荷载 6

4.3.6楼层中间梁集中荷载 6

4.4墙体自重 6

4.4.1外墙面 6

4.4.2内墙面： 7

第五章 风荷载 8

第六章 横向框架在水平地震作用下的内力和位移计算 9

6.1 重力荷载代表值计算 9

6.1.1屋盖 9

6.1.2楼面重力 9

6.2水平地震作用下框架的侧移计算 10

6.2.1梁柱线刚度计算 10

6.2.2横向框架柱抗侧移刚度D值 11

6.2.3横向框架自振周期 11

6.3地震作用下框架的内力分析 14

6.3.1横向框架柱端弯矩计算 14

6.3.2梁端弯矩、剪力、柱轴力计算 14

6.4绘制内力图 15

第七章横向框架在竖向荷载作用下的内力分析 17

7.1竖向荷载下横向框架计算简图 17

7.1.1竖向荷载下横向框架计算简图 17

7.1.2竖向荷载作用下梁固端弯矩计算 17

7.2梁柱分配系数计算 18

7.3恒载作用下内力分析 19

7.3.1恒载的弯矩二次分配 19

7.3.2横向框架在恒载作用下的内力图绘制 20

7.4活载作用下内力分析 23

7.4.1活载的弯矩二次分配 23

7.4.2横向框架在活载作用下的内力图绘制 24

第八章 内力组合 26

8.1框架梁内力组合 26

8.2框架柱内力组合 29

第九章 梁柱构件设计 32

9.1非地震作用下框架梁截面验算 32

9.1.1最大弯矩取截面负弯矩和正弯矩的绝对值较大值 32

9.1.2抗弯强度验算 32

9.1.3抗剪强度验算 33

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