摘 要

本设计对综合楼进行建筑及结构设计，采用框架结构，主体为6层，这个工程的总面积已经达到了8904.46m²，而它的总高度则达到了24.000m。6度为该地区的抗震设防烈度，并且它的场地类别为Ⅲ类场地。用结构的各种语言来表达工程师要表达的想法，这就是我们常说的结构设计，结构语言它包括各种结构元素，例如基础、墙、柱、梁、板、楼梯、大样细部图等。建筑物的结构体系就是由这些结构元素来组成的，包括竖向和水平的承重以及它们形成的抗力体系，然后各种荷载会用最安全，最合理，最简洁的方式来传递给基础。对于结构设计阶段，我们往往可以把它粗略得分为三个阶段：

一、建筑设计阶段：建设单位会给我们提供设计委托书和建设场地条件，而我们则需要完成他们所要求的建筑平面图、剖面图及立面图设计。平面柱网尺寸需要被合理的确定；房间也应布置的完善；楼（电）梯数量、位置及形式都应该考虑清楚；满足室内采光、通风要求。层高亦是如此；楼（地）面、屋面、墙身工程做法应该要被给出。建筑风格以及造型应富有创造性，有引领时代的风采，有美感。

二、结构方案阶段：考虑这个建筑的重要程度，抗震设防烈度亦是如此，同样的，地质勘查报告应该着重重视，通过场地类别及高度和层数来确定建筑的结构形式，综合我们拿到的所有资料，我们决定采用框架结构。

三、结构计算阶段：包括荷载计算、内力计算和构件计算。

关键词：框架结构；建筑设计；结构设计；内力计算

Abstract

that the engineer wants to express, this is what we often call structural design. The structural language includes various structural elements such as foundations, walls, columns, beams, plates, stairs, large detail drawings, etc. . The structural system of a building is composed of these structural elements, including vertical and horizontal load-bearing and the resistance system they form, and then the various loads are transmitted to the foundation in the safest, most reasonable, and most succinct way. For the structural design phase, we can often roughly score it in three phases:

First, the architectural design stage: the construction unit will provide us with the design power of attorney and construction site conditions, and we need to complete the architectural plan, section and elevation design required by them. The size of the plane column network needs to be reasonably determined; the room should also be well-arranged; the number, location and form of the building (electricity) ladder should be considered clearly; meet the indoor lighting and ventilation requirements. The same is true for the floor height; the floor (floor), roof and wall engineering practices should be given. The architectural style and style should be creative, with a style that is leading the times and aesthetic.

Second, the structural plan stage: Considering the importance of the building, the seismic fortification intensity is also the same. Similarly, the geological survey report should focus on the structure, the height and the number of layers to determine the structural form of the building, and the comprehensive we get. For all the information, we decided to adopt the framework structure.

Third, the structural calculation phase: including load calculation, internal force calculation and component calculation.

Key Words:Frame structure; Architectural design; Structural design; Internal force calculation.

目录

第1章 绪论 1

1.1工程概况 1

1.2建筑安全等级和设计年限 1

1.3 自然条件 1

1.4工程地质 2

1.5 设计依据 2

第二章 主要构件选型及尺寸初步估算 3

2.1. 主要构件选型 3

2.2梁﹑柱截面尺寸估算 3

2.2.1主梁 3

2.2.2框架柱 3

2.3 确定结构计算简图 3

第3章 荷载统计及计算 5

3.1 荷载统计 5

3.1.1 恒载标准值 5

3.1.2 活载标准值 6

3.1.3 风压标准值 6

3.1.4 雪荷载标准值 6

3.1.5 地震作用 6

3.2 荷载计算 6

3.2.1 恒荷载标准值 6

3.2.2 活荷载标准值 7

3.2.3 风荷载标准值 8

3.2.4 地震作用标准值 10

第4章 荷载作用下框架的内力分析 16

4.1 恒载作用下框架的内力分析 16

4.1.1 恒载作用下框架弯矩计算 16

4.1.2 恒载作用下框架剪力计算 19

4.2 活载作用下框架的内力分析 27

4.2.1 活载作用下框架弯矩计算 27

4.2.2 活载作用下框架剪力计算 29

4.3 风荷载作用下框架的内力分析 36

4.4 地震作用下框架的内力分析（采用D值法） 40

第5章 荷载组合 44

5.1柱的内力 44

5.2 梁的内力 44

第6章 结构、构件验算 50

6.1 框架柱 50

6.1.1 边柱Z₁的验算 50

6.1.2 中柱Z₂的验算 53

6.2 框架梁 57

6.2.1 梁L₁的验算 57

6.2.2 梁L₂的验算 58

第7章 框架连接设计 60

7.1 主梁与柱栓焊连接设计 60

7.1.1 边柱与梁的连接 60

7.1.2 中柱与梁的连接 62

7.2 次梁与主梁的铰接设计 66

7.3 柱脚的设计 67

7.3.1 柱Z₁柱脚的设计 67

7.3.2 柱Z₂柱脚的设计 69

第8章 组合次梁设计 73

8.1 组合次梁截面特性 73

8.2 施工阶段组合梁设计 76

8.3 使用阶段组合梁计算 77

第9章 基础设计 81

9.1 A柱基础设计 81

9.2 B柱基础设计 84

第10章 楼板设计 89

第11章 梯梯设计 92

11.1 梯梁设计 92

11.2 栏杆设计 92

二、PKPM 计算 95

1.建立平面模型 95

2. SATWE 计算及分析 97

3. PK 计算及分析 111

4.全楼节点设计 124

5.绘制施工图 130

5.1 绘制框架图 130

5.2 绘制节点详图 132

5.3 绘制梁柱构件施工图 133

参考文献 135

致谢 136

第1章 绪论

作为土木工程本科培养计划中最后一环的结构设计是我们这个专业毕业设计的重要阶段，对于我们的实践教学是重中之重的，对于即将毕业的学生来说，这是一个难得的综合学习的过程,是对我们整个大学四年期间知识的全面总结。通过毕业设计这一个时间长达三四个月的环节，希望能够培养我们运用专业课知识和大学所学到的技能，致力于让我们尽量掌握工程设计问题中所需的综合能力和创新能力。

1.1工程概况

上虞绍兴研究院6层钢结构综合楼设计为本工程名称，总建筑面积达到约8900m²，建筑总高度则达到了24.0m，我采用钢结构框架来作为它的建筑结构，并且选择柱下独立基础来作为它的基础。

1.2建筑安全等级和设计年限

建筑结构安全等级 二级

设计使用年限 50年

建筑抗震设防类别 乙类

地基基础设计等级 丙级

1.3 自然条件

1.基本风压： 0.35KN/m2

2.基本雪压： 0.65KN/m2

3.场地类别：Ⅲ类

4.抗震设防烈度：6度

5.设计基本地震加速度：0.10g

6.设计地震分组：第一组

1.4工程地质

从详细的勘查报告中，我们得出了岩土层的分布如下：

①层杂填土由粉质粘土、建筑垃圾、煤渣等混杂组成，达到0.55~1.05m。

②--1层粉质粘土，达到1.05~2.55m；它承载力标准值为200kPa；

②--2层粉质粘土，达到为2.55~4.1m；承载力标准值为160kPa；

③层强风化泥质粉砂岩，层厚为4.1~11.0m；承载力标准值为320kPa；

从这再往下的土壤地市条件则是中风化泥质粉砂岩。

1.5 设计依据

《建筑工程抗震设防分类标准》（GB50223-2008）

《建筑结构制图标准》（GB/T50105-2010）

《建筑结构可靠度设计统一标准》（GB50068-2001）

《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）

《钢结构设计规范》（GB50017-2011）

《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）

《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）

《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）

《钢结构工程施工与验收规范》（GB50221-2001）

《钢结构工程质量检验评定标准》（GB50221-95）

第二章 主要构件选型及尺寸初步估算

2.1. 主要构件选型

本工程主梁和柱子采用Q235B钢材,焊接材料应与之相适应,手工焊采用E43系列焊条

（１）梁﹑板﹑柱结构形式：

H型钢主梁和组合次梁；

H型钢柱；

非组合楼板。

（２）墙体采用：加气混凝土砌块

（３）墙体厚度：外墙:240mm，内墙:200mm

（４）基础采用：柱下独立基础

2.2梁﹑柱截面尺寸估算

2.2.1主梁

因为我们没有工程经验，所以我们参照了简支梁的要求来进行它的调整，将它的截面高度进行适当的减小。对于简直简支梁，如果我们的容许挠度按L/4来确定，那么均布荷载由它承受时，它的最小高度可以按L/10.2来确定，L在这里表示为主梁得高度，而且主梁的组合效应我们还应该考虑到，这样的话我们计算时可以对边梁刚度放大1.2倍，对中梁放大1.5倍，因为这里偏于安全不考虑，可以按钢梁计。本工程的跨度有8500mm和3000mm两种，对于8500mm跨主梁，高跨比可放宽到1/15～1/20，即425mm～566mm,因此完全可以取梁的高度为450mm。查《热轧H型钢和部分T型钢》，我们可以采用HN450×200×9×14来适用于8500mm的主梁，选用HN300×150×6.5×9来适用于3000mm的主梁。

2.2.2框架柱

对于多层钢结构柱，我们可以采用H型钢截面，一般用宽翼缘HW系列，这样的话弱轴方向的抗弯刚能力可以保证。对于该综合楼我们初选边柱截面HW300×300×10×15，中柱HW350×350×12×19。而且柱截面我们考虑在2层以上改变一次截面，所以在截面调整时我们对此要有所考虑。

2.3 确定结构计算简图

因为结构设计的特点，我们完全可以取一榀典型横向框架来作为一个计算单元，在这里取⑤轴框架来进行计算，图3—1就是得出来的计算简图，柱底标高取—0.30m.。在确定计算简图时，柱截面高度按400mm考虑，梁截面高度按450mm。结构内力的影响可以忽略的原因是因为截面调整所引起的轴线偏差很小。

梁高度中心线标高由图中结构层标高来表示。如一层标高为3.90—0.05—0.10—0.05/2—0.450/2=3.500m。式中3.90代表的意思是楼面建筑标高，0.05代表的意思是50mm楼面装饰层，0.10代表的意思是平均厚度为100mm的钢筋混凝土楼板，0.051代表的意思是高度51mm的压型钢板（在这里需要计入一半的楼板平均厚度），0.45代表的意思是主梁高度450mm。

图2.1 框架计算简图

第3章 荷载统计及计算

3.1 荷载统计

3.1.1 恒载标准值

楼面：

0.8mm厚压型钢板： 0.12KN/m²

100mm厚C20钢筋混凝土板： 0.10×25=2.50KN/m²

20mm厚水泥砂浆找平层： 0.02×20=0.40KN/m²

3mm厚T910地砖： 19.8×0.003=0.06KN/m²

吊顶及吊挂荷载： 0.30KN/m²

钢结构自重： 0.50KN/m²

合计 3.88KN/m²

屋面：

0.8mm厚压型钢板： 0.12KN/m²

100mm厚C20钢筋混凝土板： 0.10×25=2.50KN/m²

40mm厚C20防水细石混凝土： 0.04×25=1.00KN/m²

20mm厚1：2水泥砂浆找平层： 0.02×20=0.40KN/m²

100mm厚膨胀珍珠岩保温层： 0.10×2.5=0.25KN/m²

30mm厚水泥砂浆： 0.03×20=0.60KN/m²

4mm厚改性沥青防水： 0.05KN/m²

吊顶及吊挂荷载： 0.30KN/m²

钢结构自重： 0.50KN/m²

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