钢结构毕业设计计算书

1钢结构毕业设计工程概括本建筑为昆明某公司办公楼，位于昆明市区。共六层，全部为办公用房，总建筑面积：7160.42m，占地面积：34002m，每层层高4.2m。室内外高差0.600m。结构形式为钢结构框架支撑体系，设计基准期为50年，雪荷载为0.302mkN，抗震设防烈度为8度，设计基本加速度为0.2g。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，无冰冻深度，土质分布为沙砾分布均匀平坦，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。设计依据本设计依据以下现行国家规范及规程设计《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)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第一部分:结构布置采用钢框架-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：1.1、横向结构布置底层计算高度为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。1.2、竖向结构布置3第二部分:结构截面的选取2.1柱截面初估钢框架－支撑结构按每平米5～82mkN计算竖向荷载，此处取462mkN，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。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。2.2钢梁截面初估纵向框架梁高1512l＝9600/12～9600/15＝800mm～640mm；横向框架梁高1512l=6300/12～6300/15=525mm～440mm；2.3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。2.4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(mm)1b(mm)(mm)(mm)A(2mm)xI(4mm)xi(mm)yi(mm)重量Kn/m框架柱4924651520257951155590000211.7114202.54698000纵向框架梁7003001324231541641010000289.268.3181.85532000横向框架梁600200111713171737490000236.641.5103.42458000h5横向次梁4002008138337227750000165.345.665.41139000第三部分：刚度计算（抗侧刚度）3.1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）1～663007374900008849880002.81～6300073749000011062350007.5963.2柱线刚度计算柱的线刚度按式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）64.21.155595.671.155595.6754.21.155595.671.155595.6744.21.155595.671.155595.6734.21.155595.671.155595.6724.21.155595.671.155595.6716.01.155593.971.155593.973.3柱侧移刚度计算6112CC2341CC12一般层：K=cbKK2KK2212hKDc首层：K=cbKKKK25.0212hKDc柱的抗侧刚度层数柱编号×410kN·mkaD×410kN·m∑×410kN·m2--6A、D5.670.4940.1981260075260B、C5.671.8340.478261231A、D3.970.7050.445893369440B、C3.972.6190.67515829第四部分：荷载作用4.1、屋面均布荷载4.1.1．恒载保护层：涂料或颗粒防水层：4mm厚高聚物沥青防水卷材0.92kn/m²找平层：1:3水泥砂浆保温层：100mm厚聚苯乙烯泡沫塑料板0.1×20=2kn/m²找坡层：1:8水泥膨胀珍珠岩找坡2%结构：压型钢板—砼组合板（110mm厚）0.11×25=2.75kn/m²71mm厚压型钢板0.15kn/m²V型轻钢龙骨吊顶0.12kn/m²合计：5.92kn/m²4.1.2.活载屋面不上人0.5kn/m²雪荷载：0.3kn/m²活载取0.5kn/m²4.2、楼面均布荷载4.2.1.恒载20mm厚大理石板铺实拍平1.16kn/m²30mm厚1:4干硬性水泥砂浆压型钢板—砼组合板（110mm厚）0.11×25=2.75kn/m²1mm厚压型钢板0.15kn/m²V型轻钢龙骨吊顶0.12kn/m²合计：4.18kn/m²4.2.2.活载楼面2.0kn/m²走廊、门厅2.5kn/m²活载取2.5kn/m²内墙做法200mm厚陶粒空心砖砌块0.2×5=1kn/m²8刷建筑胶素水泥一遍，配合比为建筑胶15mm厚1:1：6水泥石灰砂浆，两次0.015×20×2=0.6kn/m5mm厚1:0.5:3水泥石灰砂浆0.1×2=0.2kn/m²合计：1.8kn/m²外墙做法：300mm厚陶粒空心砖砌块0.3×5=1.5kn/m²刷建筑胶素水泥一遍，配合比为建筑胶15mm厚2:1：8水泥石灰砂浆，两次0.015×20×2=0.6kn/m5mm厚1:2.5水泥石灰砂浆0.1×2=0.2kn/m²合计：2.3kn/m²柱：单个492×4651层：202.5×9.8/1000×4.8=9.53kn/m²2-6层：202.5×9.8/1000×4.2=8.33kn/m²梁：纵向框架梁：181.8×9.8/1000×9.6=17.11kn/m²横向框架梁：103.4.8×9.8/1000×6.3=11.22kn/m²横向框架次梁：65.4×9.8/1000×6.3=4.04kn/m²门：0.2kn/m²窗：0.3kn/m²4.3.重力荷载代表值柱：8.33×40=333.2kn/m²9.53×40=381.2kn/m²9梁：11.22×18+17.11×16+4.04×16=379.4kn/m²外墙：（15.76+76.8）×2×4.2×4.3=1785.2kn/m²内墙：（6.3×7.5×2+76.8×4）×4.2×18=3036.8kn/m²楼面：4.18×76.5×15.6=5008kn/m²屋面：5.94×76.5×15.6=7088.796kn/m²各层承重：1层恒载：5008+3036.8+1785.2+379.4+381.2=10590.6kn/m²2-5层恒载：5888+3036.8+333.2+379.4+1785.2=10542.6kn/m²6层恒载：7088.796+379.4+333.2/2+1785.2/2+3036./2=10073.6kn/m²总重：G1=10590.6+0.5×2.5×3×76.8=10878.6kn/m²G2=G3=G4=G5=10542.6+0.5×2.5×3×76.8=10830.6kn/mG6=10073.6+0.5×2.5×3×76.8=10361.6kn/m重力荷载代表值如下图;104.4.地震作用：4.4.1.结构自振周期1T计算将各层重力荷载代表值集中在相应楼层处作为假想水平荷载计算整体框架的顶点位移。考虑非结构构件的影响取9.0。结构自振周期1T表9.6层数iG(kN)iG(kN)iD(×104KN/m)iiiDG（m）jiiiu1（m）610361.610361.675.260.010.224510830.621192.275.260.0210.214410830.632022.875.260.0320.19311310830.642853.475.260.0420.161210830.65368475.260.0530.118110878.664562.669.730.0650.065224.09.07.17.11nuT=0.725s4.4.2.水平地震作用分析（1）采用底部剪力法计算水平地震作用设防烈度8度，设计基本加速度值为0.2g（第二组），则16.0max；Ⅱ类场地，sTg45.0，阻尼比04.0＝；gT＜1T=0.725s＜5gT＝5×0.45=2.25。008.104.07.106.004.005.017.106.005.01914.004.055.004.005.09.055.005.09.02＋－＋－max12TTg=16.0725.1045.0008.1922.0=0.1043（2）结构总水平地震作用:eqEKGF＝0.1043×0.85×64562.6＝5723.8kN1T=0.725s＞1.4gT=1.4×0.45=0.63s，需要考虑顶部附加水平地震作用。n=0.081T+0.07=0.08×0.725+0.07=0.128顶部附加地震作用8.57231280.EKnFF732.6kN（3）各层水平地震作用标准值及楼层地震剪力nEKnjjjiiiFHGHGF1112iH——结构所在层楼板的计算高度。楼层地震剪力：nijijFFV(1ij7)∑GHi=1062020.52kn/m2楼层地震剪力计算表9.7层ih(m)iH(m)iG(kN)(KN·m)njjjiiHGHG1)δ(1nEKF(kN)F(kN)iF(kN)iV(kN)64.22710361.6299763.20.26349917321