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钢结构毕业设计计算书


毕业设计(论文)
题目:某五层钢框架公寓楼结构设计 Tittle: Steel Frame of A Five-story Apartment Building Structural Design

学生姓名 专业名称 指导教师

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本次毕业设计是大学教

育培养目标实现的重要步骤, 是毕业前的综合学习阶 段,是深化、拓宽、综合教学成果的重要过程,是对大学期间所学专业知识的全 面总结。本次设计使理论和实际很好的结合起来,提高了分析、解决工程实际问 题的能力。培养了学生严谨、求实、细致、认真和吃苦耐劳的工作作风。为以后 更好的学习和工作奠定了坚实的基础。 在毕业设计期间,我重新复习了《房屋建筑学》《钢结构》《结构力学》《建 、 、 、 筑结构抗震设计》等课本知识,并查阅了《抗震规范》《钢结构规范》《荷载规 、 、 范》等相关规范。在毕业设计过程中,我们通过所学的基本理论、专业知识和基 本技能进行了建筑、结构的具体设计。现在毕业设计任务已圆满完成。在此,对 校领导、老师及在此期间关心我帮助我的所有同学们表示衷心的感谢。 本设计包括建筑设计和结构设计两大部分,叙述内容包括设计原理、方法、 规范、规章、设计技术要求和计算表格。其中,建筑设计部分由平面设计、立面 设计、功能分区、采光和防火安全的要求等部分组成;结构部分由荷载计算、内 力分析、内力组合、节点和柱脚设计等部分组成。毕业设计的三个月里,在指导 老师的帮助下,经过资料查阅、设计计算、论文撰写以及外文的翻译,加深了对 新规范、规程、手册等相关内容的理解。巩固了专业知识、提高了综合分析、解 决问题的能力。在绘图时熟练掌握了天正建筑、AutoCAD、PKPM 等建筑软件, 这些都从不同方面达到了毕业设计的目的与要求,巩固了所学知识。

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摘要................................................................................................................................ 1 Abstract .......................................................................................................................... 2 第 1 章 建筑设计........................................................................................................ 3 1.1 工程概况............................................................................................................... 3
1.1.1 建筑概况....................................................................................................................... 3 1.1.2 工程地质条件 ............................................................................................................... 3 1.1.3 气象条件....................................................................................................................... 4

1.2 平面设计............................................................................................................... 5 1.3 立面设计............................................................................................................... 5 1.4 细部做法............................................................................................................... 6
1.4.1 楼面做法(楼面详图如图 1.8.1) ................................................................................ 6 1.4.2 屋面做法(屋面详图如图 1.8.2) .............................................................................. 6

1.5 材料选择............................................................................................................... 7
1.5.1 1.5.2 1.5.3 1.5.4 梁柱材料....................................................................................................................... 7 墙体材料....................................................................................................................... 7 楼梯材料....................................................................................................................... 7 楼(屋)板材料 ........................................................................................................... 7

第 2 章 结构设计........................................................................................................ 8 2.1 工程概况及设计参数........................................................................................... 8 2.2 结构布置及计算简图........................................................................................... 8
2.2.1 计算单元....................................................................................................................... 8 2.2.2 构件截面尺寸初选 ....................................................................................................... 8 2.2.3 框架计算简图 ............................................................................................................. 10

2.3 荷载计算及其内力分析..................................................................................... 11
2.3.1 荷载计算..................................................................................................................... 11 2.3.2 荷载作用分布图 ......................................................................................................... 13 2.3.3 荷载内力分析 ............................................................................................................. 17

2.4 内力组合............................................................................................................... 29
2.4.1 框架梁内力组合 ......................................................................................................... 29 2.4.2 框架柱内力组合 ......................................................................................................... 34

2.5 结构、构件验算................................................................................................ 34
2.5.1 框架柱验算 ............................................................................................................... 34 2.5.2 框架横梁验算 ............................................................................................................. 43 2.5.3 次梁验算..................................................................................................................... 46

2.6 组合楼盖设计..................................................................................................... 49
2.6.1 楼板设计..................................................................................................................... 49 2.6.2 屋面板设计 ................................................................................................................. 53

2.7 框架连接设计..................................................................................................... 57
2.7.1 主梁与柱的连接设计 ................................................................................................. 57 2.7.2 次梁与主梁的连接设计 ............................................................................................. 68
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2.7.3 柱脚设计..................................................................................................................... 71

2.8 基础设计............................................................................................................. 78
2.8.1 A 柱基础设计 ............................................................................................................. 78 2.8.2 B 柱基础设计 ............................................................................................................. 83

总 结............................................................................................................................ 87 致 谢.......................................................................................................................... 88 参考文献...................................................................................................................... 89

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摘要:本文的毕业设计主要讲述了办公楼设计。设计的内容包括建筑设计、结构 设计两部分。毕业设计是土木工程专业的必修课程,我的设计是公寓楼设计,设 计采用钢框架结构,建筑主体层数为五层。根据设计要求,设防烈度为 6 度,抗 震等级为三级, 设计中无须考虑抗震设计。 设计包括建筑部分、 结构部分、 楼梯、 基础等。根据任务书定出各层平面图及平面布置。 本方案主体结构为双向承重框架。在进行荷载计算和构件截面估算后,选取 了一榀框架进行计算,计算内容包括框架梁柱截面尺寸的选取及线刚度的计算; 恒载、活载、风作用下梁端、柱端弯矩、剪力的计算;框架内力组合;框架梁柱 强度验算;楼梯配筋计算及基础配筋计算等。楼梯采用钢筋混凝土板式楼梯;由 于柱网的限制,基础采用钢筋混凝土柱下独立基础。整个方案设计基本符合设计 和结构要求,具有一定的合理性。 通过对办公楼楼层平面图、剖面图、构造图的绘制和结构的设计,熟悉了设 计的全过程,掌握了结构设计计算的基本方法,创造性地完成了毕业设计任务。 同时,对所学的专业知识和基本概念有了更深的理解,从而提高了分析和解决实 际问题的能力。 关键词:办公楼设计,钢框架,结构设计,柱下独立基础

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Abstract: This article focuses on office design. The design are two parts, including architectural design, structural design. The graduation project is a required course in civil engineering. My office design uses a five-story steel frame structure. According to design requirements, fortification intensity of 6 degrees, seismic rating of three, designed without regard to seismic design. The design includes parts of the building structural elements, stair, foundation. The main structure of the program is two-way load-bearing framework. During the estimate of the load calculation and components section, select one specimens of the framework to calculate, calculation includes the selection of the frame beam and column dimensions and stiffness calculation; dead loads, live loads, wind on the force combinations; stairs reinforcement calculation and foundation reinforcement calculation. The staircase of reinforced concrete slabs stairs; due to the limitations of column grids, basic reinforced concrete columns under an independent basis. The entire design is in line with the design and construction requirement, has a certain rationality. By drawing on the office floor plans, sections, construction drawings and structural design, familiar with the whole process of design, to master the basic methods of structural design calculations, completed graduation design task. At the same time, a deeper understanding on the professional knowledge and basic concepts, thereby increasing the ability to analyze and solve practical problems. Key words: office building design, steel frame, structural design, single foundation under column

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第1章
1.1 工程概况
1.1.1 建筑概况

建筑设计

青年公寓是在青岛的一栋五层的钢结构框架民用建筑, 建筑物的具体位置在 开发区黄河路以北。在拟建的青年公寓以北有已建的青年服务中心,以东有供青 年运动锻炼身体的运动场,此公寓是专门为工作不久的青年设计的,此地段交通 方便(黄河路是开发区的交通主干道) ,有利于青年们的生活和工作。建筑的立 面时尚、简洁、美观,平面布置能满足大学生们的基本生活和娱乐要求,力求做 到“适用、安全、经济、美观” 。该建筑等级:耐久等级为 II 级,耐火等级 II 级, 采光等级为 III 级。建筑面积约 4000 平方米,土建总投资约 600 万元。 根据拟建建筑物选址的纵向长度与横向宽度、建筑面积、建筑中使用部分和 交通部分的关系,建筑的使用功能确定柱网。通过查阅《民用建筑设计通则》 (JGJ37-87)和现行国家标准《建筑模数协调统一标准》(GBJ2),另外又考虑到 建筑体型整齐, 平面组合应尽量符合柱网尺寸的规格、 模数以及经济跨度的要求, 建筑的柱网布置如图 1.1.1:

图 1.1.1

柱网布置图

1.1.2 工程地质条件 (1) (2) 地形平坦,自然地表标高 36.0m; 根据勘察报告,场区土层按自上而下顺序见表 1.1.1:

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表 1.1.1

场区土层性质 标准地基承载力特征值 是否宜作天然持 力层 不宜 不宜 可作 良好的

土层类别

土层描述

土层平均厚度(m)

f ak (kPa )
黏土(含沙) 残积土 全风化角砾岩 强风化角砾岩 可塑 可塑 遇水软化 遇水不宜软化 0.4 0.5 2.1 2.2 150 180 220 400

持力层 良好的 中风化角砾岩 遇水不软化 厚度大 1000 持力层

(3) 下水; (4) (5) 类; (6)

拟建场地地下水为基岩裂隙水,勘查期间在勘探深度内各孔均未见地 地基基础方案分析:宜采用天然地基,全风化角砾岩、强风化角砾岩 抗震设防烈度为 6 度,拟建场地土类型为中硬场地土,场地类别为 II 最大冻土深 0.5m。

或中风化角砾岩为地基持力层,建议采用-1.0m~-3.0m 柱下独立基础;

1.1.3 气象条件 (1)
月 份

气温(见表 1.1.2) :
表 1.1.2 1 -5 2 -2 3 4 4 13 5 18 气温表 6 20 7 24 8 28 9 24 10 20 11 13 12 -3

平均气温/℃ 平均最低气

-8 温/℃

-5.5

-1

-1

-5

(2)

降水

平均年降雨量:550mm 雨量集中期:7 月中旬至 8 月中旬 基本雪压:0.20kN/m2 (3) 风向 主导风向:夏季为东南风;冬季为西北风。 基本风压:0.6kN/m

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1.2 平面设计
该公寓是专供在半岛工作不久的青年租用, 考虑到工作不久青年的实际情况 (收入微薄) ,故不采用住宅式公寓设计(造价高,租金贵) ,而采用宾馆式公寓 设计, 建筑的平面组合采用内廊式组合, 这种形式的组合能使各个房间不被穿越, 较好的满足各个房间单独使用的要求,平面紧凑,走廊所占面积较小,房间进深 大,节省用地。此公寓的建筑平面布置有两种,首层为一种,其余同标准层。房 间均是统一的(使用面积 29.97 平方米,卫生间 6.2 平方米) ,房间里都带有单 独的卫生间,卫生间里设有淋浴器、坐便器、洗手盆。首层在建筑物南面正中一 个柱距 (即 5-6 轴线之间) 设了门厅, 并将门厅右边的房间设置为公寓管理中心, 这样便于管理,有利于公寓的安全;将正对门厅的房间设为娱乐活动中心(考虑 到此房间正对门厅,私隐不好,不便于作为宿舍) ,是青年们下班之余和周末休 闲娱乐组织活动交流工作经验、思想,增进友谊的地点;首层还设置了配电室, 便于电的统一管理;设置的储藏室由于存放一些清洁用具和杂物。另外还考虑到 青年们的洗衣服问题(卫生间的盥洗室太小不便用于洗大件衣,洗衣容易把房间 弄潮) ,标准层都设置了一个公用水房。总之,我们的设计力求为青年们提供一 个方便和舒适的居住环境。

1.3 立面设计
建筑物的体型和立面,即房屋的外部形象,并不等于房屋内部空间组合的直 接表现,建筑的体型和立面设计,必须符合建筑造型和立面构图方面的规律性, 如均衡、韵律、对比、统一等等。 建筑体形的选择,体形的选择必然要受到结构形式、基地环境、气候条件以 及环保等因素的制约, 还要考虑整体规划,本工程为五层公寓楼,采用钢结构 框架组合楼板结构形式,根据拟建场地形状,道路方向及大门布置等要求,把建 筑设计成“矩形” ,更能充分利用场地,也使得交通更加方便,同时也利于满足 建筑和结构的要求。在体形选择上力求做到简捷、美观、实用,以满足适用性、 安全性、舒适性的要求。 建筑体型的组合, 建筑物体型组合的要求, 主要有以下几点: (1) 完整均衡、 比例恰当,而该建筑采用“矩形” ,满足这一要求; (2)主次分明、交接明确, 在建筑南侧二层以上的中间柱距设过厅,并都外挑 1.20 米,突出入口; (3)体 型简洁,环境协调,该建筑位于一小区里面,拟建建筑物的附近有已建建筑物、 已有的绿化,与环境相协调。以外挑的阳台和过厅,达到建筑体型简洁明了的效 果。

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1.4 细部做法
1.4.1 楼面做法(楼面详图如图 1.8.1)

图 1.4.1 组合楼面详图

本工程的楼面结构层采用组合楼板(配一定量的钢筋) ,结构层上做 20 厚的 砂浆找平层,再在找平层上做面层。 1.4.2 屋面做法(屋面详图如图 1.8.2)

图 1.4.2 屋面详图

屋面保温层采用 100 厚膨胀珍珠岩,防水层采用三毡四油改性沥青柔性防 水,在防水层上铺小石子作为防护层, ,防护层上再做 20 厚细石混凝土保护层。

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1.5 材料选择
1.5.1 梁柱材料 梁柱均为热轧 H 型钢,具体截面通过计算得出。 1.5.2 墙体材料 外墙选用 ALC 板,厚 200mm;内墙选用轻质隔墙,厚 200mm(考虑各房间之间 的隔声,所以取 200 厚),蒸压加气混凝土(ALC)板的导热系数(含水率 5%) 为 0 .1 5W /( m ? K ), 仅为混凝土的 1/11,为砖砌体的 1/7,是一种高效保温隔热围护 结构材料,在确保必要的隔热保温性能的前提下,ALC 墙可比其它材料做成的墙 体薄得多,通常可提高使用面积 6%~10%。 1.5.3 楼梯材料 楼梯选用混凝土(考虑到该建筑为公寓,若采用钢楼梯,人上下走动时,产 生的噪音较大,不利于人休息) 。 1.5.4 楼(屋)板材料 屋面、楼板均采用组合楼板,厚为 100mm(压型钢板选用 YX-51-250-750,板 厚取 0.8mm,展开宽度 0.96m,荷载 0 . 12 KN / m 2 ),保温层采用 100 厚膨胀珍珠岩, 导热系数为 0.052W / m ? k (很小) ,对屋面保温很有利。

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第2章
2.1 工程概况及设计参数

结构设计

青岛开发区拟建一幢五层钢结构青年公寓,建筑面积 4000m2,拟建房屋所在 地设计参数,抗震设防烈度为 6 度(只需进行构造抗震,不进行地震作用计算) , 基本雪压 S0=0.20kN/m2,基本风压 ? 0 ? 0 .6 kN / m 2 ,地面粗糙度为 B 类。 该多层钢结构建筑,采用纯框架形式(框架应双向刚接) ,框架柱梁均采用 热轧 H 型钢,选用 Q235 钢;梁与柱的节点连接采用刚接连接(栓焊混合连接) , 主梁与次梁的节点连接采用铰接连接, 柱脚采用刚接 (外露式平板柱脚) 楼 ; (屋) 面采用压型钢板组合楼板;外墙体采用蒸压轻质加气混凝土(ALC)板,内隔墙 采用蒸压粉煤灰加气混凝土砌块。

2.2 结构布置及计算简图
本工程平面为狭长形,且水平和竖向均为规则布置,没有大的刚度突变,采 用横向框架承重方案, 主梁沿横向布置。 《建筑结构荷载规范》 查 (GB50009-2001), 楼面均布活载标准值为 2.0kN/m2,阳台为 2.5 kN/m2,上人屋面为 2.0kN/m2,雨篷为 0.7kN/m2。 2.2.1 计算单元 根据结构方案的特点(横向框架承重) ,可取一榀典型横向框架作为计算单 元,这里取②轴线框架进行计算,取两个柱距的 1/2 宽作为计算单元,如图 2.2.1:

图 2.2.1

平面结构布置及计算单元选取

2.2.2 构件截面尺寸初选 本工程的梁和柱子均采用 Q235 钢, 材料性能应满足 《低合金高强度结构钢》 (GB/T1591)的要求。焊接材料与之相适应,手工焊采用 E43 系列焊条,满足
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《低合金钢焊条》 (GB/T5118)的要求。自动焊和半自动焊的焊丝应满足《熔化 焊用钢丝》 (GB/T14957)的要求。 2.2.2.1 梁截面初选 本工程主次梁均优先选用窄翼缘热轧 H 型钢(HN 系列) ,初选截面可参考 简支梁的要求进行调整,将截面高度减小些;框架柱优先选用宽翼缘热轧 H 型 钢(HW 系列) ,以保证弱轴方向的抗弯能力。 (1) 横向框架梁
h?( b?( 1 20 1 3 .3 ~ ~ 1 15 1 2 )h ? ( )l ? ( 1 20 1 3 .3 ~ ~ 1 15 1 2 ) ? 400 ? 121 ~ 200m m , 取 b ? 200m m ) ? 6600 ? 330 ~ 440 m m, 取 h ? 400 m m

查 《热轧 H 型钢和部分 T 型钢》 (GB/T11263) ,则选用 HN396×199×7×11。 (2) 纵向框架梁
h?( b?( 1 15 1 3 .3 ~ ~ 1 20 1 2 )h ? ( )l ? ( 1 15 1 3 .3 ~ ~ 1 20 1 2 ) ? 360 ? 109 ~ 180 m m, 取 b ? 180 m m ) ? 5400 ? 270 ~ 360 m m , 取 h ? 360 m m

查《热轧 H 型钢和部分 T 型钢》 (GB/T11263),则选用 HN346×174×6×9。 (3)
h?( b?(

次梁
1 18 1 3 .3 ~ ~ 1 12 1 2 )l ? ( )h ? ( 1 18 1 3 .3 ~ ~ 1 12 1 2 ) ? 300 ? 91 ~ 150m m , 取 b ? 150m m ) ? 5400 ? 300 ~ 450m m , 取 h ? 300m m

查《热轧 H 型钢和部分 T 型钢》 (GB/T11263),则选用 HN298×149×5.5 ×8。 2.2.2.2 框架柱截面初选

? ? 6 0 ~ 1 ,0 0 但因轴力 N 较大,取 ? = 60 ;查表可得截面回转半径近似值
? 1 ? 0.43, ? 2 ? 0.24 。
ix ? lox ? 2? 4 3 0 0 ?1 4 3 .3 m m3 60

?

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iy ? h ?

loy

?
ix

? ?

4300 60

? 7 1 .6 7 m m ? 334m m

1 4 3 .3 3 0 .4 3

?1
iy

b ?

?2

?

7 1 .6 7 0 .2 4

? 299m m

查《热轧 H 型钢和部分 T 型钢》 (GB/T11263),则选用 HW344×348×10 ×16。 2.2.2.3 组合楼盖的初选 根据组合楼板的构造要求, 压型钢板顶面以上的混凝土厚度不应小于 50mm, 总厚度不应小于 90mm,取楼板厚度为 100mm。 各构件截面尺寸和特性见表 2.2.1:
表 2.2.1 截面尺寸 构件 h×b×tw× 类型 tf(mm) 344×348×10× 柱 16 横向 框架 梁 纵向 框架 346×174×6×9 梁 298×149×5.5 次梁 ×8 40.8 0.3203 5911 396.7 12.04 442 59.30 3.29 52.45 0.4117 10456 604.4 14.12 791 90.9 3.88 396×199×7× 11 71.41 0.5606 19023 960.8 16.32 1446 145.30 4.5 144.01 1.1305 32545 1892.2 15.03 11242 646.1 8.84 截面积 A(cm ) (kN/m) (cm )
4 2

构件截面尺寸及特性 Wx ix
3

单位长度 Wy Iy (cm) (cm )
4

ix (cm)

重量 m

Ix

(cm )

(cm )

3

2.2.2.4

梁、柱的计算跨(高)度

梁的跨度:取轴线间距,即边跨梁为 6.6m,中跨为 2.4m; 底层柱高:设基础底标高 -2.100m,基础高度 1.100m,则底层柱高 3.3+2.1-1.1=4.3m; 其它层柱高:取层高,即为 3.3m。 2.2.3 框架计算简图 框架在竖向荷载作用下,可忽略节点侧移,按刚性方案设计。在水平荷载作 用下,不能忽略节点侧移,按弹性方案设计。相对线刚度计算如下(考虑组合效 应,钢梁两侧有楼板时取 1.5Ib,一侧有楼板时取 1.2Ib):
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底层柱线刚度: ic 1 ?

E I cx lc1

?

2 .0 6 ? 1 0 ? 3 2 5 4 5 ? 1 0
11

?8

? 1 .5 1 4 ? 1 0 N ? m
7

4 .3 E I cx lc 2 ? 2 .0 6 ? 1 0 ? 3 2 5 4 5 ? 1 0
11 ?8

其它层柱线刚度: ic 2 ? 5 ?

?

? 1 .9 7 2 ? 1 0 N ? m
7

3 .3 1 .5 ? 2 .0 6 ? 1 0 ? 1 9 0 2 3 ? 1 0
11 ?8

边跨梁线刚度: ib 1 ?

1 .5 E I b x lb1

? 5 .7 6 5 ? 1 0 N ? m
6

6 .6 1 .5 ? 2 .0 6 ? 1 0 ? 1 9 0 2 3 ? 1 0
11 ?8

中跨梁线刚度: ib 2 ?

1 .5 E I b x lb 2

?

? 1 .5 8 5 ? 1 0 N ? m
7

2 .4
1 .5 1 4 ? 1 0 1 .9 7 2 ? 1 0
7 7

设 ic 2 ? 5 ? 1 .9 7 2 ? 1 0 7 N ? m ? 1 ,则 ic 1 ?
1 .5 8 5 ? 1 0 1 .9 7 2 ? 1 0
7 7

? 0 .7 7 , ib 1 ?

5 .7 6 5 ? 1 0 1 .9 7 2 ? 1 0

6 7

? 0 .2 9,

ib 2 ?

? 0 .8 0

。计算简图如图 2.2.2:

图 2.2.2

框架计算简图

2.3 荷载计算及其内力分析
2.3.1 荷载计算 2.3.1.1 恒荷载标准值 楼面: 0.8mm 厚压型钢板 100mm 厚 C20 钢筋混凝土板 20mm 厚 1:2 水泥砂浆找平层
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0.12kN/m2 0.10×25=2.50kN/m2 0.02×20=0.40kN/m2

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3mm 厚 T910 地砖 吊顶及吊挂荷载 合计 屋面: 0.8mm 厚压型钢板 100mm 厚 C25 钢筋混凝土板 40mm 厚 C20 防水细石混凝土 20mm 厚 1:3 水泥砂浆找平层 100mm 厚膨胀珍珠岩保温层 30mm 厚水泥砂浆 4mm 厚改性沥青防水(三毡四油) 20mm1:3 水泥砂浆(上人屋面的保护层) 吊顶及吊挂荷载 合计 内墙: 200mm 厚蒸压粉煤灰加气混凝土砌块 8mm 厚水泥砂浆找平层 8mm 厚 1:1:6 水泥石膏砂浆 5mm 厚 1:0.3:3 水泥石膏砂浆 合计

19.80×0.003=0.06kN/m2 0.30kN/m2 3.38kN/m2 0.12kN/m2 0.10×25=2.50kN/m2 0.04×25=1.00 kN/m2 0.02×20=0.40kN/m2 0.10×2.5=0.25kN/m2 0.03×20=0.60kN/m2 0.05kN/m2 0.02×20=0.40kN/m2 0.30kN/m2 5.62kN/m2 0.2×5.5=1.10kN/m2 0.08×20×2=0.32kN/m2 0.08×14×2=0.22kN/m2 0.05×14×2=0.14kN/m2 1.78kN/m2 1.78×3.3=5.88kN/m 0.2×6.5=1.30kN/m2

内墙自重(偏于安全的取 3300mm 高) 外墙: 200mm 厚蒸压轻质加气混凝土(ALC)板 外墙面做法: 丙乳密封液一层 5mm 厚聚合物防水砂浆打底 3mm 厚 T920 瓷砖 内墙面做法: 丙乳密封液一层 批腻子 涂料

0.005×20=0.10kN/m2 0.003×19.8=0.06kN/m2

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合计 外墙自重 女儿墙:高度 1000mm,自重 构件自重: 横向框架梁自重(边跨) (中跨) 纵向框架梁自重 次梁自重 框架柱自重 2.3.1.2 楼面 阳台 上人屋面 雨篷 2.3.1.3 基本风压 2.3.1.4 基本雪压 雪荷载标准值 风压标准值(按 50 年一遇取青岛地区值) 活载标准值

1.46kN/m2 1.46×3.3=4.82kN/m 1.46×1=1.46kN/m 0.56kN/m 0.56kN/m 0.42kN/m 0.32kN/m 1.13kN/m 2.0kN/m2 2.5kN/m2 2.0kN/m2 0.7kN/m2 0.6kN/m2

风载体型系数查《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001),表 7.3.1 项 5 取。 0.20kN/m2

准永久分区为Ⅱ,准永久系数为 0.2。雪荷载不与活荷载同时组合,取其中 最不利组合。本工程雪荷载较小,荷载组合时直接取活荷载进行组合,而不考虑 与雪荷载的组合。 2.3.1.5 地震作用 本工程抗震设防烈度为 6 度(0.05g),设计地震分组为第二组,在计算中不 考虑地震作用,仅从构造上予以考虑。 2.3.2 荷载作用分布图 根据以上荷载情况和结构布置,荷载按下面原则取值:次梁承担由屋面板、 楼面板传来的荷载形式为矩形,横向框架主梁承担由次梁传来的荷载为集中荷 载,梁的自重和梁上的墙体荷载按均布荷载加在梁上,外墙荷载按集中荷载加在 梁柱节点处。 2.3.2.1 一榀框架恒载计算简图

13

毕业设计计算书

G 6 ? 1 .4 6 ? 5 .4 ? 3 .3 8 ? 1 .2 ? 1 .8 ? 2 ? 0 .4 2 ? 5 .4 ? 5 .6 2 ? 1 .1 ? 2 .7 ? 2 ? 5 8 .0 8 kN
1

G 6 ? G 6 ? 5 .6 2 ? 1 .1 ? 2 .7 ? 4 ? 0 .3 2 ? 5 .4 ? 6 8 .4 9 kN
2 3

G 6 ? 5 .6 2 ? (1 .1 ? 1 .2 ) ? 2 .7 ? 2 ? 0 .4 2 ? 5 .4 ? 7 2 .0 1 kN
4

G 2 ? 5 ? 1 .4 6 ? 3 .3 ? 5 .4 ? 3 .3 8 ? 1 .2 ? 1 .8 ? 2 ? 3 .3 8 ? 1 .1 ? 2 .7 ? 2 ? 0 .4 2 ? 5 .4 ? 6 2 . 9 1 kN
1

G 2 ? 5 ? 3 .3 8 ? 1 .1 ? 2 .7 ? 4 ? 0 .3 2 ? 5 .4 ? 4 1 .8 8 kN
2

CL01 上有卫生间隔墙,次梁搭在主梁两端,将次梁视为简支梁,模型如图 2.3.1:

图 2.3.1

次梁(CL01)计算简图

?M
3 4

B

? 0 ? R A ? 5 .4 ? 5 .8 8 ? 3 .3 ? (2 .1 ? 1 .6 5) ? R A ? 1 3 .4 8 kN
2

G 2 ? 5 ? G 2 ? 5 ? 2 R A ? 4 1 .8 8 ? 2 ? 1 3 .4 8 ? 6 8 .8 0 kN G 2 ? 5 ? 3 .3 8 ? (1 .1 ? 1 .2 ) ? 2 .7 ? 2 ? 0 .4 2 ? 5 .4 ? 5 .8 8 ? 5 .4 ? 7 5 .9 1 kN
q 6 ? 0 .5 6 kN / m q 2 ? 5 ? 5 .8 8 ? 0 .5 6 ? 6 .4 4 kN / m

框架中各层恒荷载作用分布图如图 2.3.2:

14

毕业设计计算书

图 2.3.2

恒载作用分布图(kN)

2.3.2.2
1 2 3

一榀框架活载计算简图

Q 6 ? 0 .7 ? 1 .2 ? 1 .8 ? 2 ? 2 ? 1 .1 ? 5 .4 ? 1 4 .9 0 kN Q 6 ? Q 6 ? 2 ? 1 .1 ? 2 .7 ? 4 ? 2 3 .7 6 kN Q 6 ? 2 ? (1 .1 ? 1 .2 ) ? 2 .7 ? 2 ? 2 4 .8 4 kN
4

Q 2 ? 5 ? 2 .5 ? 1 .2 ? 1 .8 ? 2 ? 2 ? 1 .1 ? 5 .4 ? 2 2 .6 8 kN
1

Q 2 ? 5 ? Q 2 ? 5 ? 2 ? 1 .1 ? 2 .7 ? 4 ? 2 3 .7 6 kN
2 3

Q 2 ? 5 ? 2 ? (1 .1 ? 1 .2 ) ? 2 .7 ? 2 ? 2 4 .8 4 kN
4

框架各层活载作用分布图如图 2.3.3:

15

毕业设计计算书

图 2.3.3

活载作用分布图(kN)

2.3.2.3 一榀框架风载计算简图 基本风压值: ? 0 ? 0.60 kN / m 2
? z 值:由于建筑物总高 H 不超过 30m,所以取 ? z =1.0。

查《荷载规范》得 ? s 值:迎风面 ? s ? 0 .8, 背风面 ? s ? ? 0 .5, 所以取 ? s ? 1 .3 。
? z 查表,具体值见表 2.3.1。为简化计算,将矩形分布的风荷载折算成节点

集中力 Fik 。 表中的 ? i k ? ? z ? s ? z ?0 , q ik ? ? ik ? 5.4 , Fik ? q ik ( hi ? h j ) / 2 , hi、 h j 分别为下 柱、上柱的高度(顶层取女儿墙高的两倍) q ik 为风荷载的线荷载标准值。 ,

16

毕业设计计算书

表 2.3.1

风荷载计算表

层 数 五 四 三 二 一

离地 高度 z/m 16.95 13.65 10.35 7.05 3.75

?s
1.3 1.3 1.3 1.3 1.3

?z
1 1 1 1 1

?z
1.183 1.102 1.01 1.00 1.00

?0

?ik
0.92 0.86 0.79 0.78 0.78

qik
4.98 4.64 4.25 4.21 4.21

hi ( m)

hj ( m)

Fik (kN )

(kN / m 2 ) (kN / m 2 ) (kN / m)

0.6 0.6 0.6 0.6 0.6

3.3 2.0 3.3 3.3 3.3 3.3 3.3 3.3 3.75 3.3

13.20 15.32 14.04 13.90 14.85

框架各层风荷载作用分布图如图 2.3.4:

图 2.3.4

风荷载作用下荷载分布图(kN)

2.3.3 荷载内力分析 2.3.3.1 节点分配系数 ? 的计算

顶层分配系数计算过程如下(其他层计算方法相同,见表 2.3.2) 节点 A: ? A B ?
5 5

4 ? 0 .2 9

节点 B: ? B
5

5

A5

?

4 ? 0 .2 9 ? 4 ? 1 4 ? 0 .2 9

? 0 .2 2, ? A

5

A4

?

4 ?1 4 ? 0 .2 9 ? 4 ? 1

? 0 .7 8

?B C ?
5

4 ? 0 .2 9 ? 4 ? 1 ? 4 ? 0 .8 4 ? 0 .8
4 ? 0 .2 9 ? 4 ? 1 ? 4 ? 0 .8 4 ?1 4 ? 0 .2 9 ? 4 ? 1 ? 4 ? 0 .8

? 0 .1 4
? 0 .3 8 ? 0 .4 8

?B

5 B4

?

17

毕业设计计算书 节点分配系数 ? 计算表 节点 B 各杆端分配系数 ? B5A5 B5C5 B5B4 A4B4 A4A3 标准层 A4A5 0.44 B4B5 B4C4 A1B1 A1A2 底层 A1A0 0.37 B1B0 B1B2 0.27 0.35 0.14 0.49 B1A1 B1C1 0.32 0.26 0.10 0.28 0.12 0.44 B4A4 B4B3 0.14 0.38 0.48 0.10 0.32

表 2.3.2

节点 A 各杆端分配系数 ? A5B5 顶层 A5A4 0.22 0.78

2.3.3.2 (1)

恒载作用下内力分析

恒载下固端弯矩计算

顶层梁 A5B5 固端弯矩计算如下(计算简图如图 2.3.5) :

图 2.3.5

梁 A5B5 固端弯矩计算简图

M

1 A5 B 5

?? ?

6 8 .4 9 ? 2 .2 ? 4 .4 6 .6
2 2 2

2

? ? 6 6 .9 6 8 kN ? m ? 3 3 .4 8 4 kN ? m

M

1 B 5 A5

6 8 .4 9 ? 2 .2 ? 4 .4 6 .6

18

毕业设计计算书

M M M

2 A5 B 5 2 B 5 A5

? ?M ? ?M ? ? ?

1 B 5 A5 1 A5 B 5

? ? 3 3 .4 8 4 kN ? m ? 6 6 .9 6 8 kN ? m
2

3 A5 B 5

0 .5 6 ? 6 .6 12
2

? ? 2 .0 3 3 kN ? m ? 2 .0 3 3 kN ? m

M M M

3 B 5 A5

0 .5 6 ? 6 .6 12
1 A5 B 5

A5 B 5 B 5 A5

? M

?M

2 A5 B 5

?M

3 A5 B 5

? ? (6 6 .9 6 8 ? 3 3 .4 8 4 ? 2 .0 3 3) ? ? 1 0 2 .4 8 kN ? m

? 1 0 2 .4 8 kN ? m
0 .5 6 ? 2 .4 12
2

B5C5: M B C ? ?
5 5

? ? 0 .2 7 kN ? m

MC

5 B5

? 0 .2 7 kN ? m

底层及标准层边跨框架梁固端弯矩计算如下(计算简图如图 2.3.6) :

图 2.3.6

梁 A4B4 固端弯矩计算简图

M

2 A4 B 4

? ? ?

6 8 .8 0 ? 2 .2 ? 4 .4
2

6 .6
2

2 2

? ? 3 3 .6 3 6 kN ? m

M

2 B 4 A4

6 8 .8 0 ? 2 .2 ? 4 .4 6 .6 6 .4 4 ? 6 .6 12
2 2

? 6 7 .2 7 1 kN ? m

M

3 A4 B 4

? ? ?

? ? 2 3 .3 7 7 kN ? m ? 2 3 .3 7 7 kN ? m

M
M M

3 B 4 A4

6 .4 4 ? 6 .6 12
1 A4 B 4 1 B 4 A4

A4 B 4 B 4 A4

? M ? M

?M ?M

2 A4 B 4 2 B 4 A4

?M ?M

3 A4 B 4 3 B 4 A4

? ? (4 0 .9 4 9 ? 3 3 .6 3 6 ? 2 3 .3 7 7 ) ? ? 9 7 .9 7 kN ? m ? 20.475 ? 67.271 ? 23.377 ? 111.12 kN ? m

底层及标准层中跨框架梁固端弯矩计算如下:
M
B4C 4

? ?

0 .5 6 ? 2 .4 12

2

? ? 0 .2 7 kN ? m

MC

4 B4

? 0 .2 7 kN ? m

(2)

恒载作用下内力计算及内力图
19

毕业设计计算书

恒载作用下内力计算采用力矩二次分配法,由结构和恒荷载的对称性,可取 对称进行计算,计算过程如图 2.3.7: 恒载弯矩、剪力、轴力图分别如图 2.3.8(a)、图 2.3.8(b)、图 2.3.8(c): 2.3.3.3 (1) 2.3.3:
表 2.3.3 活载固端弯矩计算表 中跨框架梁
2 2

活载作用下内力分析

框架在楼、屋面活载作用下采用满布荷载法,其内力计算方法与恒载相同。 活载作用下固端弯矩计算 活载作用下固端弯矩计算方法与恒载相同,采用叠加法。固端弯矩计算见表

边跨框架梁

顶层

?

Fp ab ? Fpa b
2 2

l
2

2

? ?

2 3 .7 6 ? 2 .2 ? 4 .4 ? 2 3 .7 6 ? 2 .2 ? 4 .4 6 .6
2

0

? ? 3 4 .8 5 kN ? m
底层 及标 准层

?

Fp ab ? Fpa b
2

l

2

? ?

2 3 .7 6 ? 2 .2 ? 4 .4 ? 2 3 .7 6 ? 2 .2 ? 4 .4
2 2

6 .6 ? ? 3 4 .8 5 kN ? m

2

0

(2)

活载作用下内力计算及内力图

其内力计算也采用二次分配法, 内力计算过程如图 2.3.9, 弯矩图、剪力图、 轴力图分别如图 2.3.10(a)、图 2.3.10(b)、图 2.3.10(c):
上柱 0.00 下柱 0.78 右梁 0.22 -102.48 0.00 79.93 21.55 -11.23 90.26 22.55 -7.15 -3.17 -90.26 左梁 0.14 102.48 -14.31 11.27 -1.81 97.63 0.00 -49.06 -17.74 -6.22 -73.02 上柱 0.00 下柱 0.48 右梁 0.38 -0.27 -38.84 19.42 -4.92 -24.61

0.44

0.44

0.12 -97.97

0.10 111.12 -11.09 5.88 2.20 108.11

0.32

0.32

0.26 -0.27

43.11 39.97 -24.63 58.44

43.11 21.55 -24.63 40.03

11.76 -5.54 -6.72 -98.47

-35.47 -24.53 7.03 -52.97

-35.47 -17.74 7.03 -46.18

-28.82 14.41 5.71 -8.97

20

毕业设计计算书

0.44

0.44

0.12 -97.97

0.10 111.12 -11.09 5.88 1.52 107.43

0.32

0.32

0.26 -0.27

43.11 21.55 -16.53 48.13

43.11 21.55 -16.53 48.13

11.76 -5.54 -4.51 -96.26

-35.47 -17.74 4.86 -48.35

-35.47 -17.74 4.86 -48.35

-28.82 14.41 3.95 -10.73

0.44

0.44

0.12 -97.97

0.10 111.12 -11.09 5.88 1.68 107.60

0.32

0.32

0.26 -0.27

43.11 21.55 -17.61 47.05

43.11 24.00 -17.61 49.50

11.76 -5.54 -4.80 -96.56

-35.47 -17.74 5.39 -47.82

-35.47 -19.40 5.39 -49.48

-28.82 14.41 4.38 -10.30

0.49

0.37

0.14 -97.97

0.10 111.12 -11.09 6.86 -0.46 106.43

0.35

0.27

0.28 -0.27

48.01 21.55 -7.85 61.71

36.25

13.72 -5.54

-38.80 -17.74 -1.62 -58.16

-29.93

-31.04 15.52

-5.92 30.32

-2.24 -92.04

-1.25 -31.18

-1.30 -17.09

18.12

-14.96

图 2.3.7

恒载作用下内力计算过程

上柱 0.00

下柱 0.78

右梁 0.22 -34.85

左梁 0.14 34.85 -4.88 3.83 -0.68 33.12

上柱 0.00

下柱 0.48

右梁 0.38 0.00

0.00

27.18 7.67 -4.08 30.77

7.67 -2.44 -1.15 -30.77

0.00

-16.73 -5.58 -2.34 -24.65

-13.24 6.62 -1.85 -8.48

21

毕业设计计算书

0.44

0.44

0.12 -34.85

0.10 34.85 -3.49 2.09 0.73 34.19

0.32

0.32

0.26 0.00

15.33 13.59 -8.59 20.34

15.33 7.67 -8.59 14.41

4.18 -1.74 -2.34 -34.75

-11.15 -8.36 2.34 -17.17

-11.15 -5.58 2.34 -14.39

-9.06 4.53 1.90 -2.63

0.44

0.44

0.12 -34.85

0.10 34.85 -3.49 2.09 0.45 33.91

0.32

0.32

0.26 0.00

15.33 7.67 -5.98 17.02

15.33 7.67 -5.98 17.02

4.18 -1.74 -1.63 -34.04

-11.15 -5.58 1.45 -15.28

-11.15 -5.58 1.45 -15.28

-9.06 4.53 1.18 -3.35

0.44

0.44

0.12 -34.85

0.10 34.85 -3.49 2.09 0.51 33.96

0.32

0.32

0.26 0.00

15.33 7.67 -6.36 16.64

15.33 8.54 -6.36 17.51

4.18 -1.74 -1.74 -34.15

-11.15 -5.58 1.62 -15.11

-11.15 -6.10 1.62 -15.63

-9.06 4.53 1.31 -3.22

0.49

0.37

0.14 -34.85

0.10 34.85 -3.49 2.44 -0.17 33.63

0.35

0.27

0.28 0.00

17.08 7.67 -2.90 21.84

12.89

4.88 -1.74

-12.20 -5.58 -0.61 -18.38

-9.41

-9.76 4.88

-2.19 10.70

-0.83 -32.54

-0.47 -9.88

-0.49 -5.37

6.45

-4.70

图 2.3.9

活载作用下内力计算过程 22

毕业设计计算书

图 2.3.8(a)

恒载弯矩图( kN ? m )

图 2.3.8(b)

恒载剪力图(kN)

23

毕业设计计算书

图 2.3.8(c)

恒载轴力图(kN)

图 2.3.10(a)

活载弯矩图( kN ? m )

24

毕业设计计算书

图 2.3.10(b)

活载剪力图(kN)

图 2.3.10(c)

活载轴力图(kN)

25

毕业设计计算书

2.3.3.4 风载作用下内力分析 (1) 各柱的 D 值及剪力分配系数? 计算 风荷载作用下需考虑框架节点的侧移,采用“D”值法。各柱的 D 值及剪力 分配系数? 见表 2.3.4:
表 2.3.4 各柱 D 值及剪力分配系数

层位及层高 柱号 A 五层 (3.3m) B C D A B C D A 一层 (4.3m) B C D

K

?c
K 0.29 ? ? 0.127 2 ? K 2 ? 0.29 K 1.09 ? ? 0.353 2 ? K 2 ? 1.09
0.353 0.127 0.127 0.353 0.353 0.127 0.5 ? K 0.5 ? 0.38 ? ? 0.370 2 ? K 2 ? 0.38

D ? ?c

0.29 ? 0.29 ? 0.29 2 ?1 0.8 ? 0.8 ? 0.29 ? 0.29 ? 1.09 2 ?1
1.090 0.290 0.290 1.090 1.090 0.290 0.29 ? 0.38 0.77 0.8 ? 0.29 ? 1.42 0.77 1.420 0.380

12ic (kN / m) h2

? D(kN / m)
20860.826

??

D ?D

2759.713 7670.700 7670.700 2759.713 2759.713 7670.700 7670.700 2759.713 3635.565 5512.303 5512.303 3635.565 18295.736

0.132 0.368 0.368 0.132 0.132 0.368 0.368 0.132 0.199 0.301 0.301 0.199

二至 四层 (3.3m)

20860.826

0.5 ? K 0.5 ? 1.42 ? ? 0.561 2 ? K 2 ? 1.42
0.561 0.370

(2) (3)

各柱的反弯点位置、剪力、柱端弯矩计算 梁端弯矩的计算

框架各柱反弯点位置、剪力、柱端弯矩计算见表 2.3.5: 梁端弯矩的计算根据节点平衡理论,按各节点上梁的线刚度大小进行分配。 以五、四层为例: 第五层:A 节点:已知 M A A ? 4.97 kN ? m , 则 M A B ? 4 .9 7 kN ? m 。
5 4 5 5

B 节点:已知 M B B ? 1 0 .3 4 kN ? m , 则 M B
5 4

5

A5

?

0 .2 9 0 .2 9 ? 0 .8

? 1 0 .3 4 ? 2 .7 5 kN ? m ,

M

B5 C 5

?

0 .8 0 .8 ? 0 .2 9
4

? 1 0 .3 4 ? 7 .5 9 kN ? m



第四层:A 节点:已知 M A A ? 0 .7 8 kN ? m , M A A ? 9 .3 8 kN ? m
5 4 3

则 M A B ? 0.78 ? 9.38 ? 10.16 kN ? m
4 4

B 节点:已知 M B B ? 5 .6 9 kN ? m , M B B ? 2 0 .6 1kN ? m ,
4 5 4 3

26

毕业设计计算书

则M B
M

4

A4

?
?

0 .2 9 0 .8 ? 0 .2 9 0 .8
0 .8 ? 0 .2 9

? (5 .6 9 ? 2 0 .6 1) ? 7 .0 0 kN ? m ,
? (5 .6 9 ? 2 0 .6 1) ? 1 9 .3 0 kN ? m

B4C 4



表 2.3.5

各柱的反弯点位置、剪力、柱端弯矩

层 号

柱 号

?i
0.132

?D
(kN / m)

?P
i i

n

Vi ( kN )

y1

( kN )

y0

y2 y3

y
0.135 0.355 0.245

?i Mt Mb ( kN ? m) (kN ? m) ( mm )
0.78 5.69 3.04 4.97 10.34 9.38 1.37 0.63

A (D) 五 B (C) A (D) 四 B (C) A (D) 三 B (C)

1.74 0.135 20860.826 13.20 4.86 0.355 3.76 0.245 20860.826 28.52 10.50 0.405 5.62 0.400 20860.826 42.56 15.66 0.455 7.45 0.505 20860.826 56.46 20.78 0.500 14.19 0.760 18295.736 71.31

0 0 0 0 0 0
0

0.368 0.132 0.368 0.132 0.368

0.405 14.03 20.61 0.400 7.42 11.12 2.04

0.455 23.52 28.17 11.19 13.40 2.71



A 0.132 (D) B 0.368 (C) A 0.199 (D)

0 0.455 ?0.05

0

0.500 34.28 34.28 46.31 14.71 3.90



0 ?0.009 0.759 ?

B 0.301 21.46 0.610 0 0.610 56.30 36.00 (C) 由此表可得层间相对最大位移 ? m ax ? ? 1 ? 3 .9 m m ? ? ? ? ? h / 4 0 0 ? 8 .2 5 m m ,满

足要求;框架柱柱顶水平 ? ? ? 1 ? ? 2 ? ? 3 ? ? 4 ? ? 5 ? 3.90 ? 2.71 ? 2.04 ? 1.37 ? 0.63
? 1 0 .6 4 m m ? ? ? ? ? H / 5 0 0 ? 3 5 m m

,满足要求。

(4)

风载作用下内力图

风载弯矩、 剪力、 轴力图分别如图 2.3.11(a)、 2.3.11(b)、 2.3.11(c): 图 图

27

毕业设计计算书

图 2.3.11(a)

风载弯矩图( kN ? m )

图 2.3.11(b)

风载剪力图(kN)

28

毕业设计计算书

图 2.3.11(c)

风载轴力图(kN)

2.4 内力组合
在进行荷载组合时,应该考虑活载的最不利布置。对多层框架,如果考虑地 震组合,可以不考虑活载的不利布置;如果不考虑地震组合,可将活载下的内力 乘以 1.1 ~ 1.2 的放大系数。由于本工程位于 6 度抗震设防区,在设计时不考虑 地震作用,因此组合时将活载乘以 1.15 的放大系数。 对多层框架,根据《建筑结构荷载规范》 (GB50009)的规定,对梁和柱的计 算都要考虑活载的折减。本建筑在设计楼面梁时,主梁的从属面积超过 25m2,活 载乘以 0.9 的折减系数;设计柱时,按《建筑结构荷载规范》 (GB50009)中表 4.1.2 进行活载折减。 本建筑的荷载组合采用 《建筑结构荷载规范》 (GB50009) 3.2.4 的一般排架、 框架结构的基本组合简化规则,由可变荷载效应控制的组合:① 1 .2 S G k ? 1 .4 S W ; ② 1 .2 S G k ? 1 .4 S Q ;③ 1 .2 S G k ? 0 .9 ? 1 .4 ? ( S W ? S Q ) ;由永久荷载效应控制的组合:
1 .3 5 S G k ? 1 .4 ? 0 .7 ? S Q ? 1 .4 ? 0 .6 ? S W



2.4.1 框架梁内力组合 因为各层梁截面均相同,而顶层荷载较标准层大,故只取首层、顶层的边跨 梁和中间梁组合。框架梁内力组合见表 2.4.1:

29

毕业设计计算书 表 2.4.1 框架梁内力组合表



截 面

内力

恒荷载 ①

活荷载 ②

左风荷载 ③

右风荷载 ④

1.2恒+1.4活 1.2×①+1.4 ×② -157.60 -38.41 118.10 -176.45 -38.41 -134.59 -152.90 76.52 117.57 -165.15 76.52 -120.70 -28.29 -2.11 0.80 -28.29 -2.11 -0.80 -41.82 12.34 0.80 -41.82 12.34 -0.80

1.2恒+1.4风 1.2×①+1.4×③或④ → -74.19 -15.56 74.45 -153.90 -15.56 -109.38 -101.35 70.12 82.03 -121.01 70.12 -87.39 51.70 9.74 -59.37 -92.72 9.74 -60.98 -18.91 17.50 -8.06 -40.16 17.50 -9.67 30 ← -146.71 -17.48 93.38 -101.54 -17.48 -90.45 -115.27 56.51 85.30 -113.31 56.51 -84.11 -92.72 9.74 60.98 51.70 9.74 59.37 -40.16 17.50 9.67 -18.91 17.50 8.06

A1B1
A1B1
B1 A1

A5 B5
A5 B5
B5 A5

B1C1 B1C1 C1B1

B5C5

B5C5

C5 B5

M / kN ? m N / kN V / kN M / kN ? m N / kN V / kN M / kN ? m N / kN V / kN M / kN ? m N / kN V / kN M / kN ? m N / kN V / kN M / kN ? m N / kN V / kN M / kN ? m N / kN V / kN M / kN ? m N / kN V / kN

-92.04 -22.43 69.93 -106.43 -22.43 -83.26 -90.26 45.06 69.72 -97.63 45.06 -71.46 -17.09 -0.54 0.67 -17.09 -0.54 -0.67 -24.61 6.88 0.67 -24.61 6.88 -0.67

-32.54 -7.93 23.59 -33.63 -7.93 -23.93 -30.77 15.49 23.40 -33.12 15.49 -24.12 -5.37 -1.01 0.00 -5.37 -1.01 0.00 -8.48 2.82 0.00 -8.48 2.82 0.00

25.90 8.11 -6.76 -18.70 8.11 -6.76 4.97 11.46 -1.17 -2.75 11.46 -1.17 51.58 7.42 -42.98 -51.58 7.42 -42.98 7.59 6.60 -6.33 -7.59 6.60 -6.33

-25.90 6.74 6.76 18.70 6.74 6.76 -4.97 1.74 1.17 2.75 1.74 1.17 -51.58 7.42 42.98 51.58 7.42 42.98 -7.59 6.60 6.33 7.59 6.60 6.33

1.35恒+0.7×1.4活+0.6 1.2恒+0.9×1.4(活+风) ×1.4风 1.2×①+0.9×1.4×(②+ 1.35×①+0.7×1.4×② ③或④) +0.6×1.4×③或④ → ← → ← -120.25 -185.52 -135.50 -179.02 -27.04 106.16 -195.13 -27.04 -139.64 -142.18 88.71 112.71 -163.81 88.71 -118.68 37.48 7.38 -53.35 -92.50 7.38 -54.96 -31.03 20.25 -7.17 -50.15 20.25 -8.78 -28.77 123.20 -148.01 -28.77 -122.60 -154.70 76.46 115.65 -156.88 76.46 -115.73 -92.50 7.38 54.96 37.48 7.38 53.35 -50.15 20.25 8.78 -31.03 20.25 7.17 -31.51 112.65 -193.50 -31.51 -142.35 -148.89 86.17 116.87 -167.70 86.17 -121.92 14.81 4.48 -35.20 -71.85 4.48 -37.01 -35.45 17.69 -4.41 -48.20 17.69 -6.22 -32.66 124.01 -162.08 -32.66 -130.99 -157.24 78.00 118.84 -163.08 78.00 -119.95 -71.85 4.48 37.01 14.81 4.48 35.20 -48.20 17.69 6.22 -35.45 17.69 4.41

M max
-185.52 -28.77 123.20 -195.13 -27.04 -139.64 -157.24 78.00 118.84 -167.70 86.17 -121.92 -92.72 9.74 60.98 -92.72 9.74 -60.98 -50.15 20.25 8.78 -50.15 20.25 -8.78

Vmax
-179.02 -32.66 124.01 -193.50 -31.51 -142.35 -157.24 78.00 118.84 -167.70 86.17 -121.92 -92.72 9.74 60.98 -92.72 9.74 -60.98 -40.16 17.50 9.67 -40.16 17.50 -9.67

毕业设计计算书

31

毕业设计计算书 表 2.4.2 框架柱内力组合表

32

毕业设计计算书



截 面

内力

恒荷载 ①

活荷载 ②

左风荷载 ③

右风荷载 ④

1.2恒+1.4活 1.2×①+1.4 ×② 48.44 -18.02 1063.39 29.01 -18.02 1069.23 81.05 -67.16 662.21 79.23 -67.16 666.69 -48.55 16.70 1230.35 -23.25 16.70 1236.18 -78.93 47.57 763.97 -74.41 45.35 768.44

1.2恒+1.4风 1.2×①+1.4×③或④ → ← 56.22 -33.39 838.73 86.58 -33.39 844.56 73.32 -42.48 493.22 66.85 -42.48 497.70 12.98 -17.18 1105.41 60.87 -17.18 1111.24 -18.58 13.04 620.92 -24.46 13.04 625.40

1.35恒+0.7×1.4活+0.6 1.2恒+0.9×1.4(活+风) ×1.4风 1.2×①+0.9×1.4×(②+ 1.35×①+0.7×1.4×② ③或④) +0.6×1.4×③或④ → ← → ← 28.70 0.31 1013.12 -30.06 0.31 1018.96 64.71 -56.83 634.65 67.61 -56.83 639.12 -92.80 43.37 1068.49 -93.66 43.37 1074.32 -112.33 66.04 692.82 -105.63 66.04 697.30 65.09 -35.45 1063.17 86.64 -35.45 1069.00 92.73 -70.99 653.85 86.30 -70.99 658.32 -2.08 -10.74 1337.35 48.22 -10.74 1343.18 -41.35 26.58 795.13 -46.36 26.58 799.61 37.02 -6.44 1072.34 -9.35 -6.44 1078.90 71.94 -57.00 662.23 73.22 -57.00 667.27 -80.13 35.19 1177.94 -71.20 35.19 1184.50 -103.57 61.32 740.41 -98.79 61.32 745.44 61.28 -30.28 1105.70 68.45 -30.28 1112.26 90.62 -66.44 675.04 85.69 -66.44 680.07 -19.65 -0.87 1357.18 23.39 -0.87 1363.74 -56.25 35.01 808.62 -59.27 35.01 813.65

M max
65.09 -35.45 1063.17 86.64 -35.45 1069.00 92.73 -70.99 653.80 86.30 -70.99 658.32 -92.80 43.37 1068.49 -96.77 42.93 812.51 -112.33 66.04 692.82 -105.63 66.04 697.30

Nmax
61.28 -30.28 1105.70 68.45 -30.28 1112.26 90.62 -66.44 675.04 85.69 -66.44 680.07 -19.65 -0.87 1357.18 23.39 -0.87 1363.74 -56.25 35.01 808.62 -59.27 35.01 813.65



A1 A0




A3 A2




B1B0




B3 B2


M / kN ? m V / kN N / kN M / kN ? m V / kN N / kN M / kN ? m V / kN N / kN M / kN ? m V / kN N / kN M / kN ? m V / kN N / kN M / kN ? m V / kN N / kN M / kN ? m V / kN N / kN M / kN ? m V / kN N / kN

30.32 -11.27 675.77 18.12 -11.27 680.63 48.13 -28.84 402.13 47.05 -28.84 405.86 -31.18 10.73 796.70 -14.96 10.73 801.56 -48.35 29.14 470.07 -47.82 29.14 473.80

10.70 -3.99 224.02 6.45 -3.99 224.02 17.02 -23.79 131.28 16.64 -23.79 131.28 -9.88 3.39 243.40 -4.70 3.39 243.40 -15.28 9.21 146.06 -15.11 9.21 146.06

-14.71 14.19 -19.86 -46.31 14.19 -19.86 -11.12 5.62 -7.62 -7.42 5.62 -7.62 -36.00 21.47 -106.69 -56.30 21.47 -106.69 -28.17 15.66 -40.60 -23.52 15.66 -40.60

14.17 -14.19 19.86 46.31 -14.19 19.86 11.12 -5.62 7.62 7.42 -5.62 7.62 36.00 -21.47 106.69 56.30 -21.47 106.69 28.17 -15.66 40.60 23.52 -15.66 40.60

15.79 6.34 783.12 -43.09 6.34 788.95 42.19 -26.74 471.89 46.07 -26.74 476.36 -87.82 42.93 806.67 -96.77 42.93 812.51 -97.46 56.89 507.24 -90.31 56.89 511.72

33

毕业设计计算书

2.4.2 框架柱内力组合 因为各层柱子的截面相同, 故只取首层、中间标准层的边柱和中柱进行内力 组合。框架柱的内力组合见表 2.4.2: 对表 2.4.1 的注释:弯矩 M 以梁上部受拉为正,下部受拉为负;剪力 V 以使 梁顺时针转为正,逆时针转为负;轴力 N 以压力为正,拉力为负。 对表 2.4.2 的注释:弯矩 M 以柱外侧受拉为正,内侧受拉为负;剪力 V 以使 柱顺时针转为正,逆时针为负;轴力 N 以压力为正,拉力为负。

2.5

结构、构件验算
框架柱验算

2.5.1

框架柱的验算包括强度、整体稳定和局部稳定验算 。计算时不考虑抗震设 防要求,按照《钢结构设计规范》GB50017 计算。 2.5.1.1 柱 A1A0 (1) 截面特性 柱 A1A0 的截面为 HW 344 ? 348 ? 10 ? 16 ,其截面特性
A ? 1 4 4 . 0 1c m ,I x ? 3 2 5 4 5c m ,I y ? 1 1 2 4 2c m ,i x ? 1 5 . 0 3c m ,i y ? 8 . 8 4c m , W X ? 1 8 9 2 . 2 0c m , W y ? 6 4 6 . 1 0c m 。
3 3 2 2 2

此压

弯构件受压翼缘自由外伸宽度 b1 与其厚度 t 之比( b1 / t ) , 即 b1 / t ? (2)
0 .5 ? (3 4 8 ? 1 0 ) 16 ? 1 0 .5 6 ? 1 3 235 fy ? 13 235 235 ? 1 3,

所以查表得 ? x ? 1 .0 5 。

控制内力
? M u ? 6 1 .2 8 kN ? m , M d ? 6 8 .4 5 kN ? m ? ? N u ? 1 1 0 5 .7 0 kN , N d ? 1 1 1 2 .2 6 kN ?V ? ? 3 0 .2 8 kN , V ? ? 3 0 .2 8 kN d ? u

根据内力组合表,强度验算可能由以下组合控制
? M u ? 65.09kN ? m, M d ? 86.64kN ? m ? ? N u ? 1063.17 kN , N d ? 1069kN ?V ? ?35.45kN , V ? ?35.45kN d ? u

(3) 强度验算 截面无削弱,对第一组内力:
Nd An ? M
d

? xW x

?

1069 ? 10

3 2

1 4 4 .0 1 ? 1 0

?

8 6 .6 4 ? 1 0

6 3

1 .0 5 ? 1 8 9 2 .2 0 ? 1 0

? 1 1 7 .8 4 N m m ? f ? 2 1 5 N m m
2

2

满足要求。 对第二组内力:

34

毕业设计计算书

Nd An

?

M

d

? xW x

?

1 1 1 2 .2 6 ? 1 0 1 4 4 .0 1 ? 1 0
2

3

?

6 8 .4 5 ? 1 0

6 3

1 .0 5 ? 1 8 9 2 .2 0 ? 1 0

? 1 1 1 .6 9 N m m ? f ? 2 1 5 N m m
2

2

满足要求。 (4) 弯矩作用平面内的稳定验算 根据《钢结构设计规范》GB50017,按有侧移框架柱计算。由于横梁 A1B1 的轴力很小,在计算柱长度系数时不考虑其影响。柱脚在横向为刚接,不考虑梁 的组合效应,按纯钢梁计。 梁 A1B1 的截面为 HN 396 ? 199 ? 7 ? 11, 其惯性矩为 I x ? 1 9 0 2 3 .0 0 cm 4 。
K1 ?

?I ?I

b c

lb lc

?

19023 660 32545 430 ? 32545 330
lox ix 1.5 8 ? 4 3 0 1 5 .0 3

? 0 .1 6 4

,K 2 ? 10, 由《钢结构设计规范》附

表 D-2 ? x ? 1 .5 8, 则 ? x ? 由
b h

?

? 4 5 .2 0 ? 1 2 0 2 3 5 f y ? 1 2 0 2 3 5 2 3 5 ? 1 2 0,

? 3 4 8 / 3 4 4 ? 1 .0 1 ? 0 .8, 查

《钢结构设计规范》附录 C 此柱截面为 b 类截面,

查得 ? x ? 0 .8 7 7 ,框架为有侧移纯框架, ? mx ? 1.0 。
N Ex ?
'

? EA
2

1 .1? x

2

?

3 .1 4 ? 2 .0 6 ? 1 0 ? 1 4 4 .0 1 ? 1 0
2 5

2

1 .1 ? 4 5 .2

2

? 1 3 0 1 5 .1 6 kN



对于第一组内力:
Nd

?xA

?

? mx M d ? xW x (1 ? 0 .8
2

Nd N Ex
'

? )

1069 ? 10

3 2

0 .8 7 7 ? 1 4 4 .0 1 ? 1 0
2

?

1 .0 ? 8 6 .6 4 ? 1 0
3

6

1 .0 5 ? 1 8 9 2 .2 0 ? 1 0 ? 1- 0.8 ? (

1069 1 3 0 1 5 .1 6



? 1 3 1 .3 2 N m m ? f ? 2 1 5 N m m

对于第二组内力:
Nd

?xA

?

? mx M d ? xW x (1 ? 0 .8
2

Nd N Ex
'

? )

1 1 1 2 .2 6 ? 1 0

3 2

0 .8 7 7 ? 1 4 4 .0 1 ? 1 0
2

?

1 .0 ? 6 8 .4 5 ? 1 0
3

6

1 .0 5 ? 1 8 9 2 .2 0 ? 1 0 ? (1 ? 0 .8 ?

1 1 1 2 .2 6 1 3 0 1 5 .1 6

)

? 1 2 5 .0 5 N m m ? f ? 2 1 5 N m m , 满 足 要 求 。

(5) 弯矩作用平面外稳定验算 纵向框架梁截面为 HN 346 ? 174 ? 6 ? 9, 其惯性矩为 I x ? 1 0 4 5 6 cm 4 , 与柱刚接。 柱脚在纵向也取刚接。K 1 ?

?I ?I

b

lb lc

?

2 ? 10456 540 11242 430 ? 11242 330
35

? 0 .6 4 3 ,K 2 ? 10, 由

cy

毕业设计计算书

《钢结构设计规范》附表 D-2 ? y ? 1 .2 6, 则 ? y ?
1.2 6 ? 4 3 0 8 .8 4 ? 6 1 .2 9 ? 1 2 0 2 3 5 f y ? 1 2 0 2 3 5 2 3 5 ? 1 2 0,

由《钢结构设计规范》附录 C 按 b 类截面查得 ? y ? 0.800 ,
? b ? 1 .0 7 ? ?y
2

?

fy

? 1 .0 7 ?

6 1 .2 9

2

?

235 235

? 0 .9 8 5,

框架为有侧移纯框架,

44000 235

44000

? tx ? 1.0 。截面影响系数 ? ? 1 .0。

对于第一组内力:
Nd

?yA

??

? tx M d ? bW x

?

1069 ? 10

3 2

0 .8 ? 1 4 4 .0 1 ? 1 0
2

? 1 .0 ?

1 .0 ? 8 6 .6 4 ? 1 0

6 3

0 .9 8 5 ? 1 8 9 2 .2 0 ? 1 0

? 1 3 9 .2 7 N m m

2

? f ? 215 N m m , 满 足 要 求 。

对于第二组内力:
Nd

?yA

??

? tx M d ? bW x

?
2

1 1 1 2 .2 6 ? 1 0

3 2

0 .8 ? 1 4 4 .0 1 ? 1 0

? 1 .0 ?

1 .0 ? 6 8 .4 5 ? 1 0

6 3

0 .9 8 5 ? 1 8 9 2 .2 ? 1 0

? 1 3 3 .2 7 N m m

2

? f ? 215 N m m , 满 足 要 求 。

(6) 局部稳定 1)
b1 t ?

翼缘板的宽厚比
169 16 ? 1 0 .5 6 ? 1 3 235 235 ? 1 3, 满足要求。

2)

腹板的高厚比
1069 ? 10
3 2

对于第一组内力:
? m ax ? ? m in ?
Nd A Nd A ? ? M d y1 Ix M d y1 Ix ? ? 1 4 4 .0 1 ? 1 0 1069 ? 10
3 2

?

8 6 .6 4 ? 1 0 ? 1 5 6
6

32545 ? 10
6

4

? 1 1 5 .7 6 N m m

2

1 4 4 .0 1 ? 1 0

?

8 6 .6 4 ? 1 0 ? 1 5 6 32545 ?10
4

? 3 2 .7 0 N m m

2

应 力 梯 度 : ? 0 ? ? m ax ? ? m in ) / ? m ax ? (115.76 ? 32.7 ) / 115.76 ? 0.72 ? 1.6 (

腹板的允许高厚比:
? h0 ? ? ? ? (1 6 ? 0 ? 0 .5 ? x ? 2 5) ? tw ? 235 fy ? (1 6 ? 0 .7 2 ? 0 .5 ? 4 5 .2 ? 2 5) 235 235 ? 5 9 .1 2

高厚比

h0 tw

?

312 10

? 3 1 .2 ? 5 9 .1 2 ,满足要求。
36

毕业设计计算书

对于第二组内力:
? m ax ? ? m in ?
Nd A Nd A ? ? M d y1 Ix M d y1 Ix ? ? 1 1 1 2 .6 ? 1 0 1 4 4 .0 1 ? 1 0 1 1 1 2 .6 ? 1 0 1 4 4 .0 1 ? 1 0
3 2

?

6 8 .4 5 ? 1 0 ? 1 5 6
6

32545 ? 10
6

4

? 1 1 0 .0 5 N m m

2

3 2

?

6 8 .4 5 ? 1 0 ? 1 5 6 32545 ? 10
4

? 3 8 .4 3 N m m

2

应 力 梯 度 : ? 0 ? ? m ax ? ? m in ) / ? m ax ? (110.05 ? 38.43) / 110.05 ? 0.65 ? 1.6 (

板的允许高厚比:
? h0 ? ? ? ? (1 6 ? 0 ? 0 .5 ? x ? 2 5) ? tw ? 235 fy ? (1 6 ? 0 .6 5 ? 0 .5 ? 4 5 .2 ? 2 5) 235 235 ? 58

高厚比

h0 tw

?

312 10

? 3 1 .2 ? 5 8 ,满足要求。因柱均采用同一截面形式,其它柱段的

局稳可不用再计算。 2.5.1.2 (1) (2) 柱 B1B0 与柱 A1A0 相同。 截面特性 控制内力

根据内力组合表,强度验算可能由以下组合控制
? M u ? ?92.80kN ? m, M d ? ?93.66kN ? m ? ? N u ? 1068.49kN , N d ? 1074.32kN ?V ? 43.37 kN , V ? 43.37 kN d ? u

(3) 强度验算 截面无削弱,对第一组内力:
Nd An ? M
d

? M u ? ? 8 0 .1 3 kN ? m , M d ? ? 7 1 .2 0 kN ? m ? ? N u ? 1 1 7 7 .9 4 kN , N d ? 1 1 8 4 .5 0 kN ?V ? 3 5 .1 9 kN , V ? 3 5 .1 9 kN d ? u

? xW x

?

1 0 7 4 .3 2 ? 1 0 1 4 4 .0 1 ? 1 0
2

3

?

9 3 .6 6 ? 1 0

6 3

1 .0 5 ? 1 8 9 2 .2 0 ? 1 0

? 1 2 1 .7 4 N m m ? f ? 2 1 5 N m m ,
2 2

满足要求。 对第二组内力:
Nu An ? Mu

? xW x

?

1 1 7 7 .9 4 ? 1 0 1 4 4 .0 1 ? 1 0
2

3

?

8 0 .1 3 ? 1 0

6 3

1 .0 5 ? 1 8 9 2 .2 0 ? 1 0

? 1 2 2 .1 3 N m m ? f ? 2 1 5 N m m ,
2 2

满足要求。 (4) 弯矩作用平面内的稳定验算 根据《钢结构设计规范》GB50017,按有侧移框架柱计算。由于横梁 A1B1 的轴力很小,在计算柱长度系数时不考虑其影响。柱脚在横向为刚接,不考虑梁 的组合效应,按纯钢梁计。 梁 B1C1 的截面为 HN 396 ? 199 ? 7 ? 11, 其惯性矩为 I x ? 1 9 0 2 3 .0 0 cm 4
37

毕业设计计算书

K1 ?

?I ?I

b c

lb lc

?

19023 660 ? 19023 / 240 32545 430 ? 32545 330
lox ix 1.2 7 ? 4 3 0 1 5 .0 3

? 0 .6 2 0

, K 2 ? 10, 由《钢结构设计规范》

附表 D-2 ? x ? 1.27, 由
b h

则 ?x ?

?

? 3 6 .3 3 ? 1 2 0 2 3 5 f y ? 1 2 0 2 3 5 2 3 5 ? 1 2 0,

? 3 4 8 / 3 4 4 ? 1 .0 1 ? 0 .8, 查

《钢结构设计规范》附录 C 此柱截面为 b 类截面,

查得 ? x ? 0 .9 1 3 ,框架为有侧移纯框架, ? mx ? 1.0 。
N Ex ?
'

? EA
2

1 .1? x

2

?

3 .1 4 ? 2 .0 6 ? 1 0 ? 1 4 4 .0 1 ? 1 0
2 5

2

1 .1 ? 3 6 .3 3

2

? 2 0 1 4 6 .3 2 kN



对于第一组内力:
Nd

?xA

?

? mx M d ? xW x (1 ? 0 .8
2

Nd N Ex
'

? )

1 0 7 4 .3 2 ? 1 0

3 2

0 .9 1 3 ? 1 4 4 .0 1 ? 1 0
2

?

1 .0 ? 9 3 .6 6 ? 1 0
3

6

1 .0 5 ? 1 8 9 2 .2 0 ? 1 0 ? 1- 0.8 ? (

1 0 7 4 .3 2 2 0 1 4 6 .3 2



? 1 3 0 .9 5 N m m ? f ? 2 1 5 N m m

对于第二组内力:
Nu

?xA

?

? mx M u ? xW x (1 ? 0 .8
2

Nd N Ex
'

? )

1 1 8 4 .5 0 ? 1 0

3 2

0 .9 1 3 ? 1 4 4 .0 1 ? 1 0
2

?

1 .0 ? 7 1 .2 0 ? 1 0
3

6

1 .0 5 ? 1 8 9 2 .2 0 ? 1 0 ? (1 ? 0 .8 ?

1 1 8 4 .5 0 2 0 1 4 6 .3 2

)

? 1 2 7 .6 9 N m m ? f ? 2 1 5 N m m , 满 足 要 求 。

(5) 弯矩作用平面外稳定验算 纵向框架梁截面为 HN 346 ? 174 ? 6 ? 9, 其惯性矩为 I x ? 1 0 4 5 6 cm 4 , 与柱刚接。 柱脚在纵向也取刚接。 K 1 ?

?I ?I

b

lb lc

?

2 ? 10456 540 11242 430 ? 11242 330

? 0 .6 4 3 , K 2 ? 10,

cy

由《钢结构设计规范》附表 D-2
? y ? 1.26, 则 ? y ?
1.26 ? 430 8.84 ? 61.29 ? 120 235 f y ? 120 235 235 ? 120,

由《钢结构设计规范》附录 C 按 b 类截面查得 ? y ? 0.800 ,
? b ? 1 .0 7 ? ?y
2

?

fy

? 1 .0 7 ?

6 1 .2 9

2

?

235 235

? 0 .9 8 5,

44000 235

44000

框架为有侧移纯框架, ?tx ? 1.0

截面影响系数? ? 1 .0。
38

毕业设计计算书

对于第一组内力:
Nd

?yA

??

? tx M d ? bW x

?

1 0 7 4 .3 2 ? 1 0

3 2

0 .8 ? 1 4 4 .0 1 ? 1 0
2

? 1 .0 ?

1 .0 ? 9 3 .6 6 ? 1 0

6 3

0 .9 8 5 ? 1 8 9 2 .2 0 ? 1 0

? 1 4 3 .5 0 N m m

2

? f ? 215 N m m , 满 足 要 求 。

对于第二组内力:
Nu

?yA

??

? tx M u ? bW x

?

1 1 7 7 .9 4 ? 1 0

3 2

0 .8 ? 1 4 4 .0 1 ? 1 0
2

? 1 .0 ?

1 .0 ? 8 0 .1 3 ? 1 0

6 3

0 .9 8 5 ? 1 8 9 2 .2 ? 1 0

? 1 4 5 .2 4 N m m

2

? f ? 215 N m m , 满 足 要 求 。

2.5.1.3 (1) (2)

柱 A2A3 与柱 A1A0 相同。

截面特性 控制内力

根据内力组合表,强度验算可能由以下组合控制
? M u ? 92.73kN ? m, M d ? 86.30kN ? m ? ? N u ? 653.85kN , N d ? 658.32kN ?V ? ?70.99kN , V ? ?70.99kN d ? u

? M u ? 9 0 .6 2 kN ? m , M d ? 8 5 .6 9 kN ? m ? ? N u ? 6 7 5 .0 4 kN , N d ? 6 8 0 .0 7 kN ?V ? ? 6 6 .4 4 kN , V ? ? 6 6 .4 4 kN d ? u

(3) 强度验算 截面无削弱,对第一组内力:
Nu An ? Mu

? xW x

?

6 5 3 .8 5 ? 1 0 1 4 4 .0 1 ? 1 0

3 2

?

9 2 .7 3 ? 1 0

6 3

1 .0 5 ? 1 8 9 2 .2 0 ? 1 0

? 9 2 .0 7 N m m ? f ? 2 1 5 N m m
2

2



满足要求。 对第二组内力:
Nu An ? Mu

? xW x

?

6 7 5 .0 4 ? 1 0 1 4 4 .0 1 ? 1 0

3 2

?

9 0 .6 2 ? 1 0

6 3

1 .0 5 ? 1 8 9 2 .2 0 ? 1 0

? 9 2 .4 8 N m m ? f ? 2 1 5 N m m
2

2



满足要求。 (4) 弯矩作用平面内的稳定验算 根据《钢结构设计规范》GB50017,按有侧移框架柱计算。由于横梁 A1B1 的轴力很小,在计算柱长度系数时不考虑其影响。柱脚在横向为刚接,不考虑梁 的组合效应,按纯钢梁计。 梁 A3B3 的 截 面 为 HN 3 9 6 ? 1 9 9 ? 7 ? 1 1, 其 惯 性 矩 为 I x ? 1 9 0 2 3 .0 0 cm 4 。
K1 ?

?I ?I

b c

lb lc

?

19023 660 2 ? 32545 330

? 0 .1 5

, K 2 ? 0 .1 5, 《 钢 结 构 设 计 规 范 》 附 表
39

毕业设计计算书

D-2 ? x ? 2 .5 9, 则 ? x ? 由
b h

lox ix

?

2 .5 9 ? 3 3 0 1 5 .0 3

? 5 6 .8 7 ? 1 2 0 2 3 5 f y ? 1 2 0 2 3 5 2 3 5 ? 1 2 0,

? 3 4 8 / 3 4 4 ? 1 .0 1 ? 0 .8, 查

《钢结构设计规范》附录 C 此柱截面为 b 类截面,

查得 ? x ? 0 .8 2 4 ,框架为有侧移纯框架, ? mx ? 1.0 。
N Ex ?
'

? EA
2

1 .1? x

2

?

3 .1 4 ? 2 .0 6 ? 1 0 ? 1 4 4 .0 1 ? 1 0
2 5

2

1 .1 ? 5 6 .8 7

2

? 8 2 2 1 .6 7 kN



对于第一组内力:
Nd

?xA

?

? mx M d ? xW x (1 ? 0 .8
2

Nd N Ex
'

? )

6 5 3 .8 5 ? 1 0

3 2

0 .8 2 4 ? 1 4 4 .0 1 ? 1 0
2

?

1 .0 ? 9 2 .7 3 ? 1 0
3

6

1 .0 5 ? 1 8 9 2 .2 0 ? 1 0 ? 1- 0.8 ? (

6 5 3 .8 5 8 2 2 1 .6 7



? 1 0 4 .9 4 N m m ? f ? 2 1 5 N m m

对于第二组内力:
Nu

?xA

?

? mx M u ? xW x (1 ? 0 .8
2

Nd N Ex
'

? )

6 7 5 .0 4 ? 1 0

3 2

0 .9 1 3 ? 1 4 4 .0 1 ? 1 0
2

?

1 .0 ? 9 0 .6 2 ? 1 0
3

6

1 .0 5 ? 1 8 9 2 .2 0 ? 1 0 ? (1 ? 0 .8 ?

6 7 5 .0 4 8 2 2 1 .6 7

)

? 1 0 5 .7 0 N m m ? f ? 2 1 5 N m m , 满 足 要 求 。

(5) 弯矩作用平面外稳定验算 纵向框架梁截面为 HN 346 ? 174 ? 6 ? 9, 其惯性矩为 I x ? 1 0 4 5 6 cm 4 , 与柱刚接。
K1 ?

?I ?I

b

lb lc

?

2 ? 10456 540 2 ? 11242 330
1.5 5 ? 3 3 0 8 .8 4

? 0 .5 6 8

, K 2 ? 0.568, 由《钢结构设计规范》附表

cy

D-2 ? y ? 1 .5 5, 则 ? y ?

? 5 7 .8 6 ? 1 2 0 2 3 5 f y ? 1 2 0 2 3 5 2 3 5 ? 1 2 0,

由《钢结构设计规范》附录 C 按 b 类截面查得
? b ? 1 .0 7 ? ?y
2

? y ? 0.819 ,

?

fy

? 1 .0 7 ?

5 7 .8 6

2

?

235 235

? 0 .9 9 4,

框架为有侧移纯框架,

44000 235

44000

? tx ? 1.0 。截面影响系数 ? ? 1 .0。

对于第一组内力:

40

毕业设计计算书

Nu

?yA

??

? tx M u ? bW x

?

6 5 3 .8 5 ? 1 0

3 2

0 .8 1 9 ? 1 4 4 .0 1 ? 1 0
2

? 1 .0 ?

1 .0 ? 9 2 .7 3 ? 1 0

6 3

0 .9 9 4 ? 1 8 9 2 .2 0 ? 1 0

? 1 0 4 .7 4 N m m

2

? f ? 215 N m m , 满 足 要 求 。

对于第二组内力:
Nu

?yA

??

? tx M u ? bW x

?

6 7 5 .0 4 ? 1 0

3 2

0 .8 1 9 ? 1 4 4 .0 1 ? 1 0
2

? 1 .0 ?

1 .0 ? 9 0 .6 2 ? 1 0

6 3

0 .9 9 4 ? 1 8 9 2 .2 ? 1 0

? 1 0 5 .4 1 N m m

2

? f ? 215 N m m , 满 足 要 求 。

2.5.1.4 (1) (2)

柱 B2B3

截面特性:与柱 A1A0 相同。 控制内力

根据内力组合表,强度验算可能由以下组合控制
? M u ? ?112.33kN ? m, M d ? ?105.63kN ? m ? ? N u ? 692.82kN , N d ? 697.30kN ?V ? 66.04kN , V ? 66.04kN d ? u

? M u ? ? 1 0 3 .5 7 kN ? m , M d ? ? 9 8 .7 9 kN ? m ? ? N u ? 7 4 0 .4 1 kN , N d ? 7 4 5 .4 4 kN ?V ? 6 1 .3 2 kN , V ? 6 1 .3 2 kN d ? u

(3) 强度验算 截面无削弱,对第一组内力:
Nu An ? Mu

? xW x

?

6 9 2 .8 2 ? 1 0 1 4 4 .0 1 ? 1 0

3 2

?

1 1 2 .3 3 ? 1 0

6 3

1 .0 5 ? 1 8 9 2 .2 0 ? 1 0

? 1 0 4 .6 5 N m m ? f ? 2 1 5 N m m
2

2



满足要求。 对第二组内力:
Nu An ? Mu

? xW x

?

7 4 0 .4 1 ? 1 0 1 4 4 .0 1 ? 1 0

3 2

?

1 0 3 .5 7 ? 1 0

6 3

1 .0 5 ? 1 8 9 2 .2 0 ? 1 0

? 1 0 3 .5 4 N m m ? f ? 2 1 5 N m m
2

2



满足要求。 (4) 弯矩作用平面内的稳定验算 根据《钢结构设计规范》GB50017,按有侧移框架柱计算。由于横梁 A1B1 的轴力很小,在计算柱长度系数时不考虑其影响。柱脚在横向为刚接,不考虑梁 的组合效应,按纯钢梁计。 梁 A3B3 的 截 面 为 HN 3 9 6 ? 1 9 9 ? 7 ? 1 1, 其 惯 性 矩 为 I x ? 1 9 0 2 3 .0 0 cm 4 。
K1 ?

?I ?I

b c

lb lc

?

19023 660 ? 19023 / 240 2 ? 32545 330

? 0 .5 5 , K 2 ? 0 .5 5, 《钢结构设计规范》表

41

毕业设计计算书

D-2 ? x ? 1.56, 则 ? x ? 由
b h

lox ix

?

1 .5 6 ? 3 3 0 1 5 .0 3

? 3 4 .2 5 ? 1 2 0 2 3 5 f y ? 1 2 0 2 3 5 2 3 5 ? 1 2 0,

? 3 4 8 / 3 4 4 ? 1 .0 1 ? 0 .8, 查

《钢结构设计规范》附录 C 此柱截面为 b 类截面,

查得 ? x ? 0 .9 2 1 ,框架为有侧移纯框架, ? mx ? 1.0 。
N Ex ?
'

? EA
2

1 .1? x

2

?

3 .1 4 ? 2 .0 6 ? 1 0 ? 1 4 4 .0 1 ? 1 0
2 5

2

1 .1 ? 3 4 .2 5

2

? 2 2 6 6 7 .6 kN



对于第一组内力:
Nu

?xA

?

? mx M u ? xW x (1 ? 0 .8
2

Nd N Ex
'

? )

6 9 2 .8 2 ? 1 0

3 2

0 .9 2 1 ? 1 4 4 .0 1 ? 1 0
2

?

1 .0 ? 1 1 2 .3 3 ? 1 0
3

6

1 .0 5 ? 1 8 9 2 .2 0 ? 1 0 ? 1- 0.8 ? (

6 9 2 .8 2 2 2 6 6 7 .6



? 1 1 0 .2 N m m ? f ? 2 1 5 N m m

对于第二组内力:
Nu

?xA

?

? mx M u ? xW x (1 ? 0 .8
2

Nd N Ex
'

? )

7 4 0 .4 1 ? 1 0

3 2

0 .9 2 1 ? 1 4 4 .0 1 ? 1 0
2

?

1 .0 ? 1 0 3 .5 7 ? 1 0
3

6

1 .0 5 ? 1 8 9 2 .2 0 ? 1 0 ? (1 ? 0 .8 ?

7 4 0 .4 1 2 2 6 6 7 .6

)

? 1 0 5 .7 0 N m m ? f ? 2 1 5 N m m , 满 足 要 求 。

(5) 弯矩作用平面外稳定验算 纵向框架梁截面为 HN 346 ? 174 ? 6 ? 9, 其惯性矩为 I x ? 1 0 4 5 6 cm 4 , 与柱刚接。
K1 ?

?I ?I

b

lb lc

?

2 ? 10456 540 2 ? 11242 330
1.5 5 ? 3 3 0 8 .8 4

? 0 .5 6 8

, K 2 ? 0.568, 由《钢结构设计规范》附表

cy

D-2 ? y ? 1 .5 5, 则 ? y ?

? 5 7 .8 6 ? 1 2 0 2 3 5 f y ? 1 2 0 2 3 5 2 3 5 ? 1 2 0,

由《钢结构设计规范》附录 C 按 b 类截面查得 ? y ? 0.819 ,
? b ? 1 .0 7 ? ?y
2

?

fy

? 1 .0 7 ?

5 7 .8 6

2

?

235 235

? 0 .9 9 4,

框架为有侧移纯框架,

44000 235

44000

? tx ? 1.0 。截面影响系数 ? ? 1 .0。

对于第一组内力:

42

毕业设计计算书

Nu

?yA

??

? tx M u ? bW x

?

6 9 2 .8 2 ? 1 0

3 2

0 .8 1 9 ? 1 4 4 .0 1 ? 1 0
2

? 1 .0 ?

1 .0 ? 1 1 2 .3 3 ? 1 0

6 3

0 .9 9 4 ? 1 8 9 2 .2 0 ? 1 0

? 1 1 8 .4 6 N m m

2

? f ? 215 N m m , 满 足 要 求 。

对于第二组内力:
Nu

?yA

??

? tx M u ? bW x

?

7 4 0 .4 1 ? 1 0

3 2

0 .8 1 9 ? 1 4 4 .0 1 ? 1 0
2

? 1 .0 ?

1 .0 ? 1 0 3 .5 7 ? 1 0

6 3

0 .9 9 4 ? 1 8 9 2 .2 ? 1 0

? 1 1 7 .8 4 N m m

2

? f ? 215 N m m , 满 足 要 求 。

2.5.2 框架横梁验算 采用组合楼板时,框架梁与楼板有可靠连接,能阻止梁上翼缘的侧向失稳; 在支座负弯矩处,受压下翼缘处设侧向支撑。另外,本工程抗震设防烈度为 6 度,热轧 H 型钢的局部稳定能够保证,不必进行验算。因此框架梁只需进行强度 和挠度验算。另外,主梁一般不考虑组合效应,按钢梁计算。 2.5.2.1 (1) 梁 A5B5 截面特性
4 4 3

梁 A5B5 截 面 为 HN 396 ? 199 ? 7 ? 11 , 其 截 面 特 性 为 : A=71.41 cm 2 ,
I x ? 19023 cm , I y ? 1446 cm , W x ? 960.80 cm 。

(2)

控制内力 由内力组合表,强度验算由以下组合控制
? M ? ? 1 6 5 .1 5 kN ? m ? ? N ? 7 6 .5 2 kN ? V ? ? 1 2 0 .7 0 kN ? N ? M ? ?1 6 7 . 7k 0 ? m ? ? N ? 8 6 . 1 k7 N ? V ? ? 1 2 1 . 9k 2 N ?

(3)

强度验算 截面无削弱,按压弯构件验算正应力。另外,在次梁与主梁的连接处主梁腹 板设置加劲肋,不必验算局部压应力。 梁翼缘承受的正应力验算 第一组内力:
N An ? M

? xW x

? ?(

7 6 .5 2 ? 1 0 7 1 .4 1 ? 1 0

3 2

?

1 6 5 .1 5 ? 1 0

6 3

1 .0 5 ? 9 6 0 .8 0 ? 1 0

) ? ? 1 7 4 .4 2 N m m ? f ? ? 2 1 5 N m m
2

2

第二组内力:
N An ? M

? xW x

? ?(

8 6 .1 7 ? 1 0 9 5 .4 3 ? 1 0

3 2

?

1 6 7 .7 ? 1 0

6 3

1 .0 5 ? 1 4 2 1 ? 1 0

) ? ? 1 7 8 .3 0 N m m ? f ? ? 2 1 5 N m m
2

2

满足要求。
43

毕业设计计算书

梁腹板承受的剪力
Sx ? bftf h ? tf 2 ? (h ? 2t f ) 2
2

tw ? 199 ? 11 ?

396 ? 11 2

?

(3 9 6 ? 2 ? 1 1) 8

2

? 7 ? 543774m m

3

第一组内力:
? ?
VS x I xtw ? 1 2 0 .7 0 ? 1 0 ? 5 4 3 7 7 4
3

19023 ? 10 ? 7
4

? 4 9 .2 8 N m m ? f v ? 1 2 5 N m m
2

2

满足要求。

第二组内力:
? ?
VS x I xtw ? 1 2 1 .9 2 ? 5 4 3 7 7 4 19023 ? 10 ? 7
4

? 4 9 .7 9 N / m m ? f v ? 1 2 5 N / m m
2

2

,满足要求。

(4) 挠度验算(荷载的标准组合) 梁的最大挠度包括两部分,一部分由恒载产生,另一部分由活载产生,将两 部分叠加即为总挠度。 1) 计算恒载挠度 计算过程如下(计算简图如图 2.5.1) :

图 2.5.1

梁 A5B5 恒载挠度计算简图

从上图可得由集中恒载产生的挠度,用结构力学中的图乘法计算,均布恒载 产生的挠度可用公式求得。
?集 ?
1

1 EI

?M

1 p

M ds ?

1 2 .0 6 ? 1 9 0 2 3 ? 1 2

?(

1 6

? 2 .2 ? ( 2 ? 1 .1 ? 5 7 .9 6 ? 1 .1 ? 9 0 .2 6 ) ? 5 6 .7 4 ? 1 .1 ? 1 .3 7 5 1 6 ? 2 .2 ? ( 2 ? 1 .1 ? 5 5 .5 1 ? 9 7 .6 3 ? 1 .1) ?

? 1 .1 ? 1 .2 2 ? (1 .1 ? 0 .1 8 3) ?

5 5 .5 1 ? 1 .1 ? 1 .3 7 5 ? 1 .2 3 ? 1 .1 ? 0 .5 ? (1 .1 ? 0 .3 6 7 )) ? 4 .7 8 m m

44

毕业设计计算书

?q ?
2

5ql
1

4

?
2

5 ? 0 .5 6 ? 6 .6

4

384 EI

3 8 4 ? 2 .0 6 ? 1 9 0 2 3

? 0 .3 5 5 m m

? G ? ? 集 ? ? q ? 4 .7 8 ? 0 .3 5 5 ? 5 .1 4 m m

2) 计算活载挠度
1 EI

计算过程如下 (简图如图 2.5.2) :
1 2 .0 6 ? 1 9 0 2 3 1 6 1 6

用结构力学图乘法:
?Q ?

?M

p

M ds ?

?(

? 2 .2 ? ( 2 ? 1 .1 ? 2 0 .7 2

? 1 .1 ? 3 0 .7 7 ) ?

? 1 .1 ? ( 2 ? 1 .1 ? 2 0 .7 2 ? 2 ? 1 .6 5 ? 2 0 .3 3 1 6 ? 2 .2 ? ( 2 ? 1 .1 ? 1 9 .9 3

? 2 0 .3 3 ? 1 ? 1 .6 5 ? 2 0 .7 2 ) ? ? 3 3 .1 2 ? 1 .1) ? 1 6

? 1 .1 ? ( 2 ? 1 9 .9 3 ? 1 .1 ? 2 0 .3 3 ? 1 .6 5 ? 2

? 2 0 . 3 3 ? 1 .1 ? 1 9 .9 3 ? 1 .6 5)) ? 1 .7 5 m m ? ?? Q ? ? l / 5 0 0 ? 1 3 .2 m m ? ?
图 2.5.2 梁 A5B5 活载挠度计算简图

满足要求。
? T ? ? G ? ? Q ? 5.14 ? 1.75 ? 6.89 m m ? ?? T ? ? l / 400 ? 16.5 m m

,满足要求。 2.5.2.2 (1) (2) 梁 A1B1 梁 A1B1 截面特性同梁 A5B5 截面特性 控制内力
? M ? ? 1 9 3 .5 0 kN ? m ? ? N ? ? 3 1 .5 1 kN ? V ? ? 1 4 2 .3 5 kN ?

由内力组合表,强度验算由以下组合控制
? M ? ? 1 9 5 .1 3 kN ? m ? ? N ? ? 2 7 .0 4 kN ? V ? ? 1 3 9 .6 4 kN ?

(3)

强度验算

截面无削弱,按压弯构件验算正应力。另外,在次梁与主梁的连接处主梁腹 板设置加劲肋,不必验算局部压应力。 梁翼缘承受的正应力验算 第一组内力:
N An ? M

? xW x

?

2 7 .0 4 ? 1 0 7 1 .4 1 ? 1 0

3 2

?

1 9 5 .1 3 ? 1 0

6 3

1 .0 5 ? 9 6 0 .8 ? 1 0

? 1 9 7 .2 1 N m m ? f ? 2 1 5 N m m
2

2

第一组内力:
N An ? M

? xW x

?

3 1 .5 1 ? 1 0 7 1 .4 1 ? 1 0

3 2

?

1 9 3 .5 0 ? 1 0

6 3

1 .0 5 ? 9 6 0 .8 ? 1 0
45

? 1 9 6 .2 2 N m m ? f ? 2 1 5 N m m
2

2

毕业设计计算书

满足要求。 梁腹板承受的剪力
? ?
VS x I xtw ? 1 4 2 .3 5 ? 1 0 ? 5 4 3 7 7 4
3

19023 ? 10 ? 7
4

? 5 8 .1 3 N m m ? f V ? 1 2 5 N m m
2

2

,满足要求。

(4)
?q ?
2

挠度验算
5ql
4

方法同 A5B5,梁在恒载和活载下的挠度分别为
5 ? 6 .4 4 ? 6 .6
4

?

384 EI
1 2

3 8 4 ? 2 .0 6 ? 1 9 0 2 3

? 4 .0 6 m m

? G ? ? 集 ? ? q ? 0 .6 2 2 ? 4 .0 6 ? 4 .6 8 m m
? Q ? 1 .7 5 m m ? ?? Q ? ? l / 5 0 0 ? 1 3 .2 m m ,满足要求。 ? ?

? T ? ? G ? ? Q ? 4.68 ? 1.75 ? 6.43 m m ? ?? T ? ? l / 400 ? 16.5 m m ,满足要求。

2.5.2.3

梁 B1C1、B5C5

梁 B1C1、B5C5 的截面与梁 A1B1、A5B5 的截面尺寸相同,跨度为 2.4m 较梁 A1B1、A5B5 的跨度 6.6m 小多了,所承担荷载较梁 A1B1、A5B5 的荷载小,而梁 A1B1、A5B5 的强度、挠度均满足要求,所以梁 B1C1、B5C5 的强度和挠度不用验 算。 2.5.3 次梁验算 次梁与主梁加劲肋采用铰接连接,按简支梁计算。 2.5.3.1 标准层次梁 CL01 验算 因为标准层次梁有 CL01、 CL02, 它们的截面相同, CL01 上有卫生间隔墙, 但 荷载较 CL01 大,所以选取 CL01 验算。 (1) 次梁截面特性

次 梁 截 面 为 HN 2 9 8 ? 1 4 9 ? 5 .5 ? 8 , 其 截 面 特 性 为 : A=40.800 cm 2 ,
I x ? 5911.00 cm , I y ? 442 cm , W x ? 396.70 cm
4 4 3

(2)

荷载标准值计算

计算简图如图 2.5.3:

46

毕业设计计算书

图 2.5.3
1

次梁(CL01)恒载计算简图
2

恒 荷 载 标 准 值 为 : q G k ? 5 .8 8 kN m , q G k ? 3 .3 8 ? 2 .2 ? 0 .3 2 ? 7 .7 6 kN / m 活 荷 载 标 准 值 为 : Q k ? 4 .4 kN m q

恒载跨中最大弯矩:M

G

m a k , x G

?1 4 . 9? 2
a k , x

2 8 .? 9 2

k N . ?2 1 4 3 m

恒 载 支 座 A处 最 大 剪 力 : Vm

? 3 4 . 4 k0 N

活载跨中最大弯矩:M

Q m ax , k

? 1 6 .0 4 kN ? m

活 载 支 座 A处 最 大 剪 力 : V m ax, k ? 11.88 kN
Q

(3) 次梁 CL01 的控制内力(用荷载的基本组合) : 跨中最大弯矩设计值:
Mm
a x

?1 . 2 M
G

G

mk a x ,

?

1 M4 .
Q

Q

k m a x ,

?

? .2 1

4 3 .2 1 ? ?

1 .?4

1 6 kN ?4 .0 m

7 4 .3 0

支座 A 最大剪力设计值:
Vm
a x

?1 .V 2

mk a x ,

?

1V 4 .

k m a x ,

?

? .2 1

3 4 .4 0 ? ?

1 .?4

1 1kN 8 .8

5 7 .9 1

(4)

强度验算
M 7 4 .3 0 ? 1 0
6 3

翼缘承受的正应力验算
? ? ? xW x
? 1 .0 5 ? 3 9 6 .7 0 ? 1 0 ? 1 7 8 .3 8 N m m ? f ? 2 1 5 N m m , 满 足 要 求 。
2 2

腹板承受的剪应力验算 Sx ? bftf h ? tf 2
3

?

(h ? 2t f ) 4
4

2

tw ? 149 ? 8 ?

298 ? 8 2

?
2

( 2 9 8 ? 2 ? 8) 8

2

? 5 .5 ? 2 2 7 5 1 2 .7 5 m m
2

3

?=

VS x I xtw

?

5 7 .9 1 ? 1 0 ? 2 2 7 5 1 2 .7 5 5 9 1 1 ? 1 0 ? 5 .5

? 4 0 .6 5 N m m ? f v ? 1 2 5 N m m , 满 足 要 求 。

2.5.3.2 顶层次梁 CL01 因为顶层屋面荷载较楼面大得多,截面和标准层次梁相同,所以要验算顶层 的次梁。 (1) 次梁截面特性 次梁截面为 HN 298 ? 149 ? 5.5 ? 8 ,其截面特性为:A=40.800 cm 2 ,
I x ? 5911.00 cm , I y ? 442 cm , W x ? 396.70 cm
4 4 3

(2)

荷载标准值计算
47

毕业设计计算书

恒荷载标准值为:qGk ? 5.62 ? 2.2 ? 0.32 ? 12.68kN / m 活荷载标准值为: Qk ? 4.4 kN m q 恒载跨中最大弯矩:M max, k ?
G G

1 8

? 12.68 ? 5.4 ? 46.22kN ? m
2

恒载支座A处最大剪力:Vmax, k ? 34.24kN 活载跨中最大弯矩:M max, k ?
Q Q

1 8

? 4.4 ? 5.4 ? 16.04kN ? m
2

活载支座A处最大剪力:Vmax, k ? 11.88kN

(3)

次梁 CL2 的控制内力(用荷载的基本组合) :

跨中最大弯矩设计值:
Mm
a x

?1 . 2 M

G

mk a x ,

?

1 M4 .

Q

k m a x ,

?

? .2 1

4 6 .2 2 ? ?

1 .?4

1 6 kN ?4 .0 m

7 7 .9 2

支座 A 最大剪力设计值:
Vm
a x

?1 .V 2

G

mk a x ,

?

1V 4 .

Q

k m a x ,

?

? .2 1

3 4 .2 4 ? ?

1 .?4

1 1 kN 8 .8

5 7 .7 2

(4)

强度验算

翼缘承受的正应力验算
? ?
M

? xW x

?

7 7 .9 2 ? 1 0

6 3

1 .0 5 ? 3 9 6 .7 0 ? 1 0

? 1 8 7 .0 7 N m m ? f ? 2 1 5 N m m , 满 足 要 求 。
2 2

腹板承受的剪应力验算
h ? tf 2
3

Sx ? bftf

?

(h ? 2t f ) 4

2

tw ? 149 ? 8 ?

298 ? 8 2

?

( 2 9 8 ? 2 ? 8) 8

2

? 5 .5 ? 2 2 7 5 1 2 .7 5 m m

3

?=

VS x I xtw

?

5 7 .7 2 ? 1 0 ? 2 2 7 5 1 2 .7 5 5 9 1 1 ? 1 0 ? 5 .5
4

? 4 0 .4 8 N m m ? f v ? 1 2 5 N m m , 满 足 要 求 。
2 2

(5)

挠度验算(荷载的标准组合)
5ql
4

由梁自重及楼板荷载引起的挠度: ? G = 活载引起的挠度:
?Q ?
5ql
4

=

5 ? 1 2 .6 8 ? 5 .4

4

384 EI

3 8 4 ? 2 .0 6 ? 5 9 1 1

= 1 1 .5 3 m m

?

5 ? 4 .4 ? 5 .4

4

384 EI

3 8 4 ? 2 .0 6 ? 5 9 1 1

? 4 .0 0 m m ? ?? Q ? ? l / 3 5 0 ? 1 5 .4 3 m m , 满足要 ? ?

求。
? 恒、 活引起的挠度: T ? ? G ? ? Q ? 1 1 .5 3 ? 4 ? 1 5 .5 3 m m ? ?? T ? ? l / 2 5 0 ? 2 1 .6 m m

满足要求。
48

毕业设计计算书

2.6 组合楼盖设计
本工程的楼、 屋面均采用压型钢板组合楼板,它的设计和验算都应分施工阶 段和使用阶段考虑, 两阶段都应满足强度和刚度的要求。因为楼面与屋面的荷载 相差较大,所以下面对楼板和屋面板分别进行设计和验算。 2.6.1 楼板设计 组合楼板板跨为 2.2m,为三跨连续板。组合楼板在钢梁上的支承长度为 75mm。选用 Q235 钢的 YX-51-250-750 开口型槽口压型钢板,其构件特性为:板 厚 t=0.8mm,一个波距宽度内截面面积 As=256mm2,截面惯性矩 I s ? 3 9 .4 5 cm 4 / m ,
W s ? 1 1 .9 6 cm / m ,
3

m , 形 心 到 压 型 钢 板 板 底 的 距 离 ht ? 2 6 . 5 m 压 型 钢 板 自 重

2 0.0908kN/m ,强度设计值 205N/mm 。 压型钢板顶面上混凝土厚 hc ? 7 9 m m , 采用 C20

2

混凝土,? 1 ? 1.0, f c ? 9.6 N / m m 2 , f t ? 1.1 N / m m 2 , E c ? 2 5 5 0 0 N / m m 2 。钢筋采用 I 级钢 HPB235, f y ? 2 1 0 N / m m 2 。组合板总高为 130mm。施工阶段活载 1.5N/mm2, 使用阶段活载 2.0N/mm2。组合楼板示意图如图 2.6.1: 压型钢板上翼缘必须焊横向短钢筋来保证压型钢板与混凝土共同作用。 圆柱 头焊钉穿过压型钢板焊于钢梁上,对混凝土板和梁之间的叠合面抗剪起重要作 用。在组合板中,圆柱头焊钉只作为压型钢板与 混凝土叠合面之间抗剪能力储备,按构造取。本 结构板跨为 2.2m,选用 M16 焊钉。 2.6.1.1 (1) 重。 活载包括:施工荷载。 恒载:
g k ? 2 .6 2 kN / m
2

荷载内力计算

施工阶段

恒载包括:钢筋和混凝土自重、压型钢板自

g 1 ? ? g g k ? 1 .2 ? 2 .6 2 ? 3 .1 4 kN / m
2

2

图 2.6.1

组合楼板图

活载:

q k ? 1 .5 kN / m

q 1 ? ? q q k ? 1 .4 ? 1 .5 ? 2 .1 kN / m

2

施工阶段内力按弹性计算:三跨连续板(不需考虑荷载不利布置) 。 以 1m 宽板条为计算单元: 跨中正弯矩
M 1 ? 0 .0 8( g 1 ? q1 ) l 0 ? 0 .0 8 ? (3 .1 4 ? 2 .1) ? 2 .2 ? 2 .0 3 kN ? m
2 2

支座负弯矩
M 1 ? 0 .1( g 1 ? q1 ) l 0 ? 0 .1 ? (3 .1 4 ? 2 .1) ? 2 .2 ? 2 .5 4 kN ? m
2 2 ?

49

毕业设计计算书

支座剪力
V1 ? 0 .6 ( g 1 ? q1 ) l 0 ? 0 .6 ? (3 .1 4 ? 2 .1) ? 2 .2 ? 6 .9 2 kN

(2)

使用阶段
g k ? 3 .3 8 kN / m

恒载包括:混凝土板自重、楼面做法、吊顶自重、压型钢板自重。
2

恒载:

g 2 ? ? g g k ? 1 .2 ? 3 .3 8 ? 4 .0 6 kN / m q k ? 2 kN / m
2

2

活载:

q 2 ? ? q q k ? 1 .4 ? 2 ? 2 .8 kN / m

2

使用阶段内力按塑性计算:压型钢板顶面上混凝土厚 hc ? 7 9 m m ? 1 0 0 m m 。 以 1m 宽板条为计算单元: 跨中正弯矩:按简支单向板计算
M
2

?

1 8

( g 2 ? q 2 )ln ?
2

1 8

? ( 4 .0 6 ? 2 .8) ? 2 .0 5 ? 3 .6 0 kN ? m
2

支座负弯矩:按固端板计算
M
? 2

?

1 12

( g 2 ? q 2 )ln ?
2

1 12

? ( 4 .0 6 ? 2 .8) ? 2 .0 5 ? 2 .4 0 kN ? m
2

支座剪力
V 2 ? 0.6( g 2 ? q 2 ) l n ? 0.6 ? (4.06 ? 2.8) ? 2.05 ? 8.44 kN

取计算单元宽度为波距:b=250mm 时的内力: 正截面跨中弯矩: M ? 3.60 ? 250 / 1000 ? 0.9 kN ? m 支座负弯矩: 支座剪力: 2.6.1.2
W s1 ? Ws2 ? Is ht Is h s ? ht ?
M ? 2.4 ? 250 / 1000 ? 0.6 kN ? m V ? 8.44 ? 250 / 1000 ? 2.11 kN

压型钢板验算(施工阶段)
3 9 .4 5 2 .6 5 ? 3 9 .4 8 2 .4 5 ? 1 6 .1 1cm
3

? 1 4 .8 9 cm

3

抗弯验算
M u ? W s 1 f ? 1 4 .8 9 ? 1 0 ? 2 0 5 ? 3 .0 5 kN ? m ? M 1 ? 2 .5 4 kN ? m
3 ?

,满足要求。

挠度验算
? ?
1 p k l0
4

?

1 140

?

( 2 .6 2 ? 1 .5) ? 2 .2 ? 1 0
4

12 4

140 E s I s

2 .0 6 ? 1 0 ? 3 9 .4 5 ? 1 0
5

? 8 .4 8 m m ? ? ? ? ? m in (

2200 180

, 2 0 ) ? 1 2 .2 2 m m

满足要求。
50

毕业设计计算书

2.6.1.3

组合板验算(使用阶段)

(1) 正截面抗弯验算 组合板的有效高度: h0 ? h ? ht ? 5 1 ? 7 9 ? 2 6 .5 ? 1 0 3 .5 m m 正截面抗弯验算
A s f ? 2 5 6 ? 2 0 5 ? 0 .8 ? 4 1 .9 8 kN

? 1 f c b h c ? 1 .0 ? 9 .6 ? 0 .8 ? 2 5 0 ? 7 9 ? 1 5 1 .6 8 kN

由于 A s f ? ? 1 f c b hc , 因此组合板的塑性中和轴在混凝土中:
x ? As f ? 4 1 .9 8 1 .0 ? 9 .6 ? 0 .8 ? 2 5 0 ? 2 1 .8 7 m m ? 0 .5 5 h 0 ? 0 .5 5 ? 1 0 3 .5 ? 5 6 .9 3 m m

? 1 fcb

取 x ? 21.87 m m
M
u

? 0 .8? 1 f c b x ( h 0 ?

x 2

) ? 0 .8 ? 1 .0 ? 0 .8 ? 9 .6 ? 2 1 .8 7 ? 2 5 0 ? (1 0 3 .5 ?

2 1 .8 7 2

) ? 3 .8 9 kN ? m

? M ? 0 .9 kN ? m

满足要求。 (2) 斜截面抗剪验算 ,满足要求。

V u ? 0.7 f t bh 0 ? 0.7 ? 1.1 ? 250 ? 103.5 ? 19.92 kN ? V ? 2.11 kN

(3)

支座负弯矩配筋计算

h0? ? hc ? a s ? 7 9 ? 2 5 ? 5 4 m m

?s ?

M

? 1 f c b h0?
1?

?
2

0 .6 ? 1 0

6 2

1 .0 ? 9 .6 ? 2 5 0 ? 5 4 ? 1?

? 0 .0 8 6

?s ?

1 ? 2? s 2 M

1 ? 2 ? 0 .0 8 6 2
6

? 0 .9 5 5
2

As? ?

? s f y h0?

?

0 .6 ? 1 0

0 .9 5 5 ? 2 1 0 ? 5 4

? 5 5 .4 0 m m

选用 8@125,As=100mm2>55.40mm2。
? ?
As b hc ? 100 250 ? 79 ? 1 0 0 % ? 0 .5 1 % ? ? m in ? m ax (0 .4 5 ft fy ? 1 0 0 % , 0 .2 % ) ? 0 .2 4 %

(4)

挠度验算(荷载的标准组合)

根据变形相等的原则,将混凝土材料转化为等效的钢材。
?E ?
Es Ec ? 2 .0 6 ? 1 0 2 .5 5 ? 1 0
5 4

? 8 .0 8

荷载标准组合下换算成钢截面后的组合截面特征值:
51

毕业设计计算书

组合板截面中和轴到板顶的距离
x? 1 b /? E 1 2 5 0 / 8 .0 8 ( ? As ? As ? 2
2

b

?E
2

As h0 ) 250 8 .0 8

?

(?256 ?

256 ? 2 ?

? 2 5 6 ? 1 0 3 .5 ) ? 3 3 .9 3 m m

组合截面惯性矩
I0 ? ? 1 3 1 b 3 ?E 250 8 .0 8 x ? I s ? As ( h0 ? x )
3 3 2

?

? 3 3 .9 3 ? 9 .8 6 ? 1 0 ? 2 5 6 ? (1 0 3 .5 ? 3 3 .9 3) ? 1 .7 4 ? 1 0 m m
4 2 6

4

荷载准永久组合下换算成钢截面后的组合截面特征值: 组合截面中和轴到板顶的距离
x? 1 b /( 2 ? E ) 1 2 5 0 /( 2 ? 8 .0 8) ( ? As ? As ? 2
2

b 2? E
2

As h0 ) 250 2 ? 8 .0 8

?

(?256 ?

256 ? 2 ?

? 2 5 6 ? 1 0 3 .5 ) ? 4 4 .2 7 m m

截面惯性矩
I0q ? ? 1 3 ? 1 b 3 2? E 250 2 ? 8 .0 8 x ? I s ? As ( h0 ? x )
3 3 2

? 4 4 .2 7 ? 9 .8 6 ? 1 0 ? 2 5 6 ? (1 0 3 .5 ? 4 4 .2 7 ) ? 1 .4 4 ? 1 0 m m
4 2 6

4

荷载标准组合下挠度
?k ?
1 qk l
4

?

1 140

?

(3 .3 8 ? 2 .0 ) ? 2 .0 5 ? 0 .2 5 ? 1 0
4

12

140 E s I0

2 .0 6 ? 1 0 ? 1 .7 4 ? 1 0
5

6

? 0 .4 7 m m

荷载准永久组合下的挠度
?q ?
1 qql
4

?

1 140

?

(3 .3 8 ? 0 .4 ? 2 .0 ) ? 2 .0 5 ? 0 .2 5 ? 1 0
4

12

140 E s I0q

2 .0 6 ? 1 0 ? 1 .4 4 ? 1 0
5

6

? 0 .4 4 m m

容许挠度

?? ? ?
(5)

ln 360

?

2050 360

? 5 .6 9 m m

自振频率验算

仅考虑恒载作用时组合板的挠度

52

毕业设计计算书

g k ? ? 3 .3 8 ? 1 ?

250 1000 ? 1 140

? 0 .8 4 5 kN / m 0 .8 4 5 ? 2 .0 5 ? 1 0
4 5 12 6

? ?

1

g k ?l n

4

?

140 Es I0q

2 .0 6 ? 1 0 ? 1 .4 4 ? 1 0

? 0 .3 6 m m ? 0 .0 3 6 cm

自振频率
f ? 1 0 .1 7 8 ? ? 1 0 .1 7 8 0 .0 3 6 ? 2 9 .6 H z ? 1 5 H z

满足要求。

2.6.2 屋面板设计 组合楼板板跨为 2.2m,为三跨连续板。组合楼板在钢梁上的支承长度为 75mm。选用 Q235 钢的 YX-51-250-750 开口型槽口压型钢板,其构件特性为:板 厚 t=0.8mm,一个波距宽度内截面面积 As=256mm2,截面惯性矩 I s ? 3 9 .4 5 cm 4 / m ,
W s ? 11.96 cm / m ,
3

m , 形 心 到 压 型 钢 板 板 底 的 距 离 ht ? 2 6 . 5 m 压 型 钢 板 自 重

0.0908kN/m2,强度设计值 205N/mm2。 压型钢板顶面上混凝土厚 hc ? 7 9 m m , 采用 C25 混凝土,? 1 ? 1.0, f c ? 11.9 N / m m 2 , f t ? 1.27 N / m m 2 , E c ? 2 8 0 0 0 N / m m 2 。钢筋采用 I 级钢 HPB235, f y ? 2 1 0 N / m m 2 。组合板总高为 130mm。施工阶段活载 1.5N/mm2, 使用阶段活载 2.0N/mm2。 压型钢板上翼缘必须焊横向短钢筋来保证压型钢板与混凝土共同作用。 圆柱 头焊钉穿过压型钢板焊于钢梁上,对混凝土板和梁之间的叠合面抗剪起重要作 用。 在组合板中, 圆柱头焊钉只作为压型钢板与混凝土叠合面之间抗剪能力储备, 按构造取。本结构板跨为 2.2m,选用 M16 焊钉。 2.6.2.1 (1) 荷载和内力计算 施工阶段

恒载包括:钢筋和混凝土自重、压型钢板自重。 活载包括:施工荷载。 恒载:
g k ? 2 .6 2 kN / m
2

g 1 ? ? g g k ? 1 .2 ? 2 .6 2 ? 3 .1 4 kN / m q k ? 1 .5 kN / m
2

2

活载:

q 1 ? ? q q k ? 1 .4 ? 1 .5 ? 2 .1 kN / m

2

施工阶段内力按弹性计算:三跨连续板(不需考虑荷载不利布置) 。 以 1m 宽板条为计算单元: 跨中正弯矩
53

毕业设计计算书

M 1 ? 0.08( g 1 ? q1 ) l 0 ? 0.08 ? (3.14 ? 2.1) ? 2.2 ? 2.03 kN ? m
2 2

支座负弯矩
M 1 ? 0 .1( g 1 ? q1 ) l 0 ? 0 .1 ? (3 .1 4 ? 2 .1) ? 2 .2 ? 2 .5 4 kN ? m
2 2 ?

支座剪力
V1 ? 0 .6 ( g 1 ? q1 ) l 0 ? 0 .6 ? (3 .1 4 ? 2 .1) ? 2 .2 ? 6 .9 2 kN

(2)

使用阶段
g k ? 5 .6 2 kN / m

恒载包括:混凝土板自重、楼面做法、吊顶自重、压型钢板自重。
2

恒载:

g 2 ? ? g g k ? 1 .2 ? 5 .6 2 ? 6 .7 4 kN / m q k ? 2 kN / m
2

2

活载:

q 2 ? ? q q k ? 1 .4 ? 2 ? 2 .8 kN / m

2

使用阶段内力按塑性计算:压型钢板顶面上混凝土厚 hc ? 7 9 m m ? 1 0 0 m m 。 以 1m 宽板条为计算单元: 跨中正弯矩:按简支单向板计算
M
2

?

1 8

( g 2 ? q 2 )ln ?
2

1 8

? (6 .7 4 ? 2 .8) ? 2 .0 5 ? 5 .0 1 kN ? m
2

支座负弯矩:按固端板计算
M
? 2

?

1 12

( g 2 ? q 2 )ln ?
2

1 12

? (6 .7 4 ? 2 .8) ? 2 .0 5 ? 3 .3 4 kN ? m
2

支座剪力
V 2 ? 0.6( g 2 ? q 2 ) l n ? 0.6 ? (6.74 ? 2.8) ? 2.05 ? 11.73 kN

取计算单元宽度为波距:b=250mm 时的内力: 正截面跨中弯矩: M ? 5.01 ? 250 / 1000 ? 1.25 kN ? m 支座负弯矩: 支座剪力:
M ? 3.34 ? 250 / 1000 ? 0.84 kN ? m V ? 11.73 ? 250 / 1000 ? 2.11 kN

2.6.2.2 压型钢板验算(施工阶段)
W s1 ? Ws2 ? Is ht Is h s ? ht ? 3 9 .4 5 2 .6 5 ? 3 9 .4 8 2 .4 5 ? 1 6 .1 1cm
3

? 1 4 .8 9 cm

3

抗弯验算
M u ? W s 1 f ? 14.89 ? 10 ? 205 ? 3.05 kN ? m ? M 1 ? 2.54 kN ? m
3 ?

,满足要求。

54

毕业设计计算书

挠度验算
? ?
1 p k l0
4

?

1 140

?

( 2 .6 2 ? 1 .5) ? 2 .2 ? 1 0
4

12 4

140 E s I s

2 .0 6 ? 1 0 ? 3 9 .4 5 ? 1 0
5

? 8 .4 8 m m ? ? ? ? ? m in (

2200 180

, 2 0 ) ? 1 2 .2 2 m m

满足要求。 2.6.2.3 (1) 组合板验算(使用阶段) 正截面抗弯验算

组合板的有效高度: h0 ? h ? ht ? 5 1 ? 7 9 ? 2 6 .5 ? 1 0 3 .5 m m 正截面抗弯验算
A s f ? 2 5 6 ? 2 0 5 ? 0 .8 ? 4 1 .9 8 kN

? 1 f c b h c ? 1 .0 ? 1 1 .9 ? 0 .8 ? 2 5 0 ? 7 9 ? 1 8 8 .0 2 kN

由于 A s f ? ? 1 f c b hc , 因此组合板的塑性中和轴在混凝土中:
x ? As f ? 4 1 .9 8 1 .0 ? 1 1 .9 ? 0 .8 ? 2 5 0 ? 1 7 .6 4 m m ? 0 .5 5 h 0 ? 0 .5 5 ? 1 0 3 .5 ? 5 6 .9 3 m m

? 1 fcb

取 x ? 17.64 m m
M
u

? 0 .8? 1 f c b x ( h 0 ?

x 2

) ? 0 .8 ? 1 .0 ? 0 .8 ? 1 1 .9 ? 1 7 .6 4 ? 2 5 0 ? (1 0 3 .5 ?

1 7 .6 4 2

) ? 3 .9 7 kN ? m

? M ? 1 .2 5 kN ? m

满足要求。 (2) 斜截面抗剪验算 ,满足要求。

V u ? 0.7 f t bh 0 ? 0.7 ? 1.27 ? 250 ? 103.5 ? 23 kN ? V ? 2.93 kN

(4)

支座负弯矩配筋计算
h0? ? hc ? a s ? 7 9 ? 2 5 ? 5 4 m m

?s ?

M

? 1 f c b h0?

?
2

0 .8 4 ? 1 0

6 2

1 .0 ? 1 1 .9 ? 2 5 0 ? 5 4

? 0 .0 9 7

?s ?

1?

1 ? 2? s 2 M

?

1?

1 ? 2 ? 0 .0 8 6 2
6

? 0 .9 4 9
2

As ? ?

? s f y h0?

?

0 .8 4 ? 1 0

0 .9 4 9 ? 2 1 0 ? 5 4

? 7 8 .1 m m

选用 8@125,As=100mm2>55.40mm2。
? ?
As b hc ? 100 250 ? 79 ? 1 0 0 % ? 0 .5 1 % ? ? m in ? m ax (0 .4 5 ft fy ? 1 0 0 % , 0 .2 % ) ? 0 .2 4 %

(4)

挠度验算(荷载的标准组合)
55

毕业设计计算书

根据变形相等的原则,将混凝土材料转化为等效的钢材。
?E ?
Es Ec ? 2 .0 6 ? 1 0 2 .8 ? 1 0
4 5

? 7 .3 6

荷载标准组合下换算成钢截面后的组合截面特征值: 组合板截面中和轴到板顶的距离
x? 1 b /?E 1 2 5 0 / 7 .3 6 ( ? As ? As ? 2
2

b

?E
2

As h0 ) 250 7 .3 6

?

(?256 ?

256 ? 2 ?

? 2 5 6 ? 1 0 3 .5 ) ? 3 2 .6 7 m m

组合截面惯性矩
I0 ? ? 1 3 1 b 3 ?E 250 7.36 x ? I s ? As ( h0 ? x )
3 3 2

?

? 32.67 ? 9.86 ? 10 ? 256 ? (103.5 ? 32.67 ) ? 1.78 ? 10 m m
4 2 6

4

荷载准永久组合下换算成钢截面后的组合截面特征值: 组合截面中和轴到板顶的距离
x? 1 b /( 2 ? E ) 1 2 5 0 /( 2 ? 7 .3 6 ) ( ? As ? As ? 2
2

b 2? E
2

As h0 ) 250 2 ? 7 .3 6

?

(?256 ?

256 ? 2 ?

? 2 5 6 ? 1 0 3 .5 ) ? 4 2 .7 8 m m

截面惯性矩
I0q ? ? 1 3 ? 1 b 3 2? E 250 2 ? 7 .3 6 x ? I s ? As ( h0 ? x )
3 3 2

? 4 2 .7 8 ? 9 .8 6 ? 1 0 ? 2 5 6 ? (1 0 3 .5 ? 4 2 .7 8) ? 1 .4 9 ? 1 0 m m
4 2 6

4

荷载标准组合下挠度
?k ?
1 qk l
4

?

1 140

?

(5 .6 2 ? 2 .0 ) ? 2 .0 5 ? 0 .2 5 ? 1 0
4

12

140 E s I0

2 .0 6 ? 1 0 ? 1 .7 8 ? 1 0
5

6

? 0 .6 6 m m

荷载准永久组合下的挠度
?q ?
1 qql
4

?

1 140

?

(5 .6 2 ? 0 .4 ? 2 .0 ) ? 2 .0 5 ? 0 .2 5 ? 1 0
4

12

140 E s I0q

2 .0 6 ? 1 0 ? 1 .4 9 ? 1 0
5

6

? 0 .6 6 m m

容许挠度

?? ? ?
(5)

ln 360

?

2050 360

? 5 .6 9 m m

自振频率验算
56

毕业设计计算书

仅考虑恒载作用时组合板的挠度
g k ? ? 5 .6 2 ? 1 ? 250 1000 ? 1 140 ? 1 .4 0 5 ? 2 .0 5 ? 1 0
4 5 12 6

? 1 .4 0 5 kN / m

? ?

1

g k ?l n

4

140 Es I0q

2 .0 6 ? 1 0 ? 1 .4 9 ? 1 0

? 0 .5 8 m m ? 0 .0 5 8 cm

自振频率
f ? 1 0 .1 7 8 ? ? 1 0 .1 7 8 0 .0 5 8 ? 2 3 .3 H z ? 1 5 H z

满足要求。

2.7 框架连接设计
框架连接设计包括主梁与柱、次梁与主梁的连接及柱脚设计。连接设计必须 满足强度和刚度的要求,同时还需与计算简图一致。另外,还要尽量简化构造, 方便施工。本设计中,主梁与柱为刚接方案,次梁与主梁为铰接连接,次梁通过 主梁腹板加劲肋与主梁相连, 为方便压型钢板铺设, 次梁和主梁上表面齐平放置。 框架的柱脚为双向刚接,本工程只有 5 层,又处于 6 度抗震设防区,侧向刚度要 求不高,采用外露式平板柱脚。 2.7.1 主梁与柱的连接设计 主梁与柱采用刚接方案, 由于抗震设防烈度为 6 度,栓焊连接方式完全能满 足要求,且加工、安装方便,因此采用这种方式。采用《高层民用钢结构技术规 程》 (JGJ99)推荐的“精确设计法” ,即腹板要承担全部剪力和按惯性矩比例分 配的弯矩。由于翼缘采用对接焊缝连接为等强设计,翼缘焊缝不必计算。在计算 腹板承担的弯矩时惯性矩为扣除焊缝通过孔后的截面(梁上、下翼缘焊缝通过孔 的尺寸取相同) 。 2.7.1.1 主梁 A1B1 与柱栓焊连接设计 主梁 A1B1 与柱 A0A1、柱 B0B1 的连接节点采用同一节点设计,因为主梁 A1 B1 左 右截面的控制内力相差不大, 且右截面控制内力较大, 选取梁右截面的控制内力。
? M ? ? 1 9 3 .5 0 kN ? m ? 控制内力 ? N ? ? 3 1 .5 1 kN ? V ? ? 1 4 2 .3 5 kN ?

(1)

计算指标

高强螺栓采用 8.8 级 M20, 连接为摩擦型, 孔径 d0=22mm,摩擦面做喷砂处理, 摩擦面抗滑移系数 ? ? 0.45, 螺栓预拉应力为 P ? 125 kN ; 翼缘钢材
t ? 1 1m m : f ? 2 1 5 N / m m , f V ? 1 2 5 N / m m , f y ? 2 3 5 N / m m ,
2 2 2

fu ? 375 N / m m ;
2

57

毕业设计计算书

腹板钢材 t ? 7 m m : f ? 2 1 5 N / m m 2 , f v ? 1 2 5 N / m m 2 , f y ? 2 3 5 N / m m 2 ; 焊缝: 焊条为 E43 系列,手工焊,对接焊缝 f cw ? f t w ? 2 1 5 N / m m 2 , 角焊缝 f fw ? 1 6 0 N / m m 2 ; (2) 螺栓布置及计算 1) 按螺栓布置要求:
螺 栓 至 连 接 板 端 部 b ? 2d0 ? 2 ? 2 2 ? 4 4 m m , 取 4 5 m m, c 至 少 取 t f ? 2 0 ? 3 1m m

( 2 0 m m为 安 装 缝 隙 ) , 取 8 3 m m ; h1 ? 3 7 4 m m ; h 2 ? h ? 8 3 ? 2 ? 230m m; 螺 栓 间 距 a ? 3d 0 ? 3 ? 22 ? 66m m , 且 a ? 8d 0 ? 176m m
图 2.7.1 梁柱刚接计算图示

2) 判断是否需要双排螺栓 翼缘的塑性截面模量:
W p f ? b f t f ( h ? t f ) ? 199 ? 11 ? (396 ? 11) ? 842765 m m
3

梁全截面塑性截面模量:
W p b ? b f t f ( h ? t f ) ? t w h1 / 4 ? 8 4 2 7 6 5 ? 7 ? (3 9 6 ? 2 2 ) / 4 ? 1 0 8 7 5 4 8 m m
2 2 3

W p f ? 8 4 2 7 6 5 m m ? 0 .7 W p b ? 0 .7 ? 1 0 8 7 5 4 8 ? 7 6 1 2 8 4 m m
3

3

,梁腹板与柱的连接

可采用单排。 3) 一个高强螺栓的抗剪承载力设计值
N V ? 0 .9 n f ? P ? 0 .9 ? 1 ? 0 .4 5 ? 1 2 5 ? 5 0 .6 3 kN
b

根据剪力确定螺栓数目

n ?

V NV
b

? 1 4 2 .3 5 / 5 0 .6 3 ? 2 .8

,据设计经验,设每排螺栓 2 个,应设 2 排,共 4 个。

螺栓栓距 a=70mm,线距 a1=140mm。节点示意图如图 2.7.1: (3) 节点弹性设计计算 梁腹板净惯性矩(扣除焊蜂通过孔高上下各 35mm)为:
Iw0 ? 7 ? 304 12 7 ? 374 12
7 7

3

? 1 .6 4 ? 1 0 m m
7

4

梁翼缘惯性矩为:
3

I f ? I ? (I w0 ? Ib0 ) ? 19023 ? 10 ?
4

? 1 .6 0 ? 1 0 m m
8

4

式中 Ib0 为焊缝通过孔惯性矩。则腹板分担的弯矩:
M
w0

?

Iw0 I f ? Iw0

M ?

1 .6 4 ? 1 0
8

1 .6 ? 1 0 ? 1 .6 4 ? 1 0

? 1 9 3 .5 0 ? 1 7 .9 9 kN ? m

单个螺栓承受的剪力为:
N1y ?
V

V n

? 1 4 2 .3 5 / 4 ? 3 5 .5 9 kN
58

毕业设计计算书

螺栓承受的扭矩为:
T ? M
w0

? V e ? 1 7 .9 9 ? 1 4 2 .3 5 ? 0 .0 9 5 ? 4 .4 7 kN ? m

在 T 作用下受力最大螺栓承受的剪力:
N 1x ?
T

T y1

? (x ? (x
T

2 i

? yi )
2

?

4 .4 7 ? 7 0 ? 1 0
2

3 2

4 ? 35 ? 4 ? 70 4 .4 7 ? 3 5 ? 1 0
2 3

? 1 2 .7 7 kN

N1y ?
T

T x1
2 i

? yi )
2

?

4 ? 35 ? 4 ? 70

2

? 6 .3 9 kN


N1 ? ( N 1x ) ? ( N 1 y ? N 1 y ) ?
2 V T 2

1 2 .7 7 ? (3 5 .5 9 ? 6 .3 9 ) ? 4 3 .8 8 kN ? N V ? 5 0 .6 3 kN
2 2 b

满足要求。 (4) 连接板厚度的确定及强度验算(采用单侧连接板) 1) 连接板厚度的确定: 连接板净截面与梁腹板净截面相等计算 t:
t ? t w ( h1 ? n w d 0 ) h2 ? n w d 0 ? 7 ? (3 7 4 ? 2 ? 2 2 ) 230 ? 2 ? 22 ? 1 2 .4 2 m m

式中 h1、h2 分别为腹

板、连接板的高度;nw 为单排螺栓数。 根据螺栓间距最大要求确定连接板厚度 t:
t? a 12 ? 1 4 0 / 1 2 ? 1 1 .6 7 m m

根据支承板的宽度 bs,求连接板的厚度 t:
t? bs 15 ? (1 5 ? 4 5 ? 4 5 ? 7 0 ) / 1 5 ? 1 1 .6 7 m m

综合以上数值,并考虑腹板弯矩去连接板的厚度 t=14mm,则 2 2 f ? 215 N / m m , fv ? 125 N / m m 。 2) 验算连接板的强度: 验算连接板的抗剪强度: 螺栓连接处的连接板净截面面积:
An ? ( h 2 ? n w d 0 ) t ? ( 2 3 0 ? 2 ? 2 2 ) ? 1 4 ? 2 6 0 4 m m
2

? ?

V An

? 1 4 2 .3 5 ? 1 0 / 2 6 0 4 ? 5 4 .6 7 N / m m ? f v ? 1 2 5 N / m m
3 2

2

,满足要求。

验算连接板在 Mw0 作用下的抗弯强度: 螺栓连接处的连接板净截面模量(近似) :
Wn ? th 2 / 1 2 ? 2 td(0 .5 a) 0
3 2

?
6

14 ? 230 /12 ? 2 ? 14 ? 22 ? 70
3

2

? 9 7 1 8 6 .3 m m
2

3

h2 / 2

230 / 2
2

? ? M w 0 / W n ? 1 7 .9 9 ? 1 0 / 9 7 1 8 6 .3 ? 1 8 5 .1 1 N / m m ? f ? 2 1 5 N / m m ,

满足要求。 连接板在 ? 、 ? 作用下的折算应力:
59

毕业设计计算书

?折 ?

? ? 3?
2

2

?

1 8 5 .1 1 ? 3 ? 5 4 .6 7
2

2

? 1 9 3 .0 1 N / m m ? 1 .1 f ? 1 .1 ? 2 1 5 ? 2 3 6 .5 N / m m
2

2

满足要求。 (5) 连接板与柱翼缘相连的双面角焊缝强度验算: 1) 焊脚尺寸的确定 按构造要求,求 hf:
1

h m in ? 1 .5 t m ax ? 1 .5 m ax (1 4,1 6 ) 2 ? 6 m m

h m ax ? 1.2 t m in ? 1.2 m in(14,16) ? 16.8 m m

焊脚尺寸 hf 取 h f ? 1 0 m m 。 2) 焊缝强度验算(按弯剪计算)
? ?
M f

?

6M

w0 2

?

6 ? 1 7 .9 9 ? 1 0

6 2

2 he l w ? V

2 ? 0 .7 ? 1 0 ? 2 3 0 1 4 2 .3 5 ? 1 0
3

? 1 4 5 .7 5 N / m m

2

V f

he ? l w
(?
M f

?

0 .7 ? 1 0 ? 4 6 0
2 V 2

? 4 4 .2 1 N / m m

2

/ ? f ) ? (? f ) ?

(1 4 5 .7 5 / 1 .2 2 ) ? 4 4 .2 1 ? 1 2 7 .3 9 N / m m ? f f
2 2 2

W

? 160 N / m m

2

满足要求。 (6) 节点域验算: 1) 节点域的柱腹板厚度验算:
hb ? h 梁 ? 2 t f ? 3 9 6 ? 2 ? 1 1 ? 3 7 4 m m h c ? h 柱 ? 2 t cf ? 3 4 4 ? 2 ? 1 6 ? 3 1 2 m m t w ? 1 0 m m ? ( h b ? h c ) / 9 0 ? (3 7 4 ? 3 1 2 ) / 9 0 ? 7 .6 2 m m

满足要求。 2) 节点域的抗剪强度验算:
? ?
M b1 ? M b 2 VP ? (1 9 3 .5 0 ? 9 2 .7 2 ) ? 1 0 374 ? 312 ? 10
6

? 8 6 .3 7 N / m m ?
2

4 3

f v ? 4 ? 1 2 5 / 3 ? 1 6 6 .6 7 N / m m

2

满足要求,式中 VP 为节点域腹板体积(VP=hbhctw)。 2.7.1.2 主梁 A5B5 与柱栓焊连接设计 主梁 A5B5 左右截面最大控制内力相差不大,此梁的最大控制内力 M=-167.70KN,N=86.17KN,V=-121.91KN,与主梁 A1B1 的控制内力 M=-193.50KN, N=-31.51,V=-142.35KN 相比较可得,梁 A1B1 的内力较 A5B5 的内力大(N 不起控制 作用),且起控制作用的 M、V 相差很小(轴力 N 不予考虑)分析如下:

60

毕业设计计算书

? M ? 1 9 3 .5 ? 1 6 7 .7 ? 2 5 .8 kN ? m , ? V ? 1 4 2 .3 5 ? 1 2 1 .9 2 ? 2 0 .4 3 kN

综上,且考虑方便施工, 主梁 A5B5 与柱的节点连接设计采用与 主梁 A1B1 与柱连接设计相同的方案。 此节点示意图如图 2.7.2: 2.7.1.3 主梁 B1C1 与柱栓焊连接设计 主梁 B1C1 与柱 B0B1、柱 C0C1 的连接节点 采用同一节点设计, 因为主梁 B1C1 左右截面 的控制内力相差不大,选取左截面的控制内力。
? M ? ? 9 2 .7 2 k N ? m ? 控制内力 ? N ? 9 .7 4 k N ? V ? 6 0 .9 8 k N ?
图 2.7.2 梁柱刚接计算图示

(1)

计算指标

高强螺栓采用 8.8 级 M20, 连接为摩擦型, 孔径 d0=22mm,摩擦面做喷砂处理, 摩擦面抗滑移系数 ? ? 0.45, 螺栓预拉应力为 P ? 125 kN ; 翼缘钢材
t ? 1 1m m : f ? 2 1 5 N / m m , f V ? 1 2 5 N / m m , f y ? 2 3 5 N / m m ,
2 2 2

fu ? 375 N / m m ;
2

腹板钢材 t ? 7 m m : f ? 2 1 5 N / m m 2 , f v ? 1 2 5 N / m m 2 , f y ? 2 3 5 N / m m 2 ; 焊缝:焊条为 E43 系列,手工焊,对接焊缝 f cw ? f t w ? 2 1 5 N / m m 2 , 角焊缝 f fw ? 1 6 0 N / m m 2 ; (2) 螺栓布置及计算

1) 按螺栓布置要求:
螺 栓 至 连 接 板 端 部 b ? 2 d 0 ? 2 ? 2 2 ? 4 4 m m , 取 4 5 m m, c 至 少 取 t f ? 2 0 ? 3 1 m m ( 2 0 m m 为 安 装 缝 隙 ) , 取 7 8 m m ; h1 ? 3 7 4 m m ; h 2 ? h ? 7 8 ? 2 ? 240m m; 螺 栓 间 距 a ? 3d 0 ? 3 ? 22 ? 66m m , 且 a ? 8d 0 ? 176m m

2) 判断是否需要双排螺栓 翼缘的塑性截面模量:
W p f ? b f t f ( h ? t f ) ? 199 ? 11 ? (396 ? 11) ? 842765 m m
3

梁全截面塑性截面模量:
W p b ? b f t f ( h ? t f ) ? t w h1 / 4 ? 8 4 2 7 6 5 ? 7 ? (3 9 6 ? 2 2 ) / 4 ? 1 0 8 7 5 4 8 m m
2 2 3

61

毕业设计计算书

W p f ? 8 4 2 7 6 5 m m ? 0 .7 W p b ? 0 .7 ? 1 0 8 7 5 4 8 ? 7 6 1 2 8 4 m m
3

3

,梁腹板与柱的连接

可采用单排。 3) 一个高强螺栓的抗剪承载力设计值
N V ? 0 .9 n f ? P ? 0 .9 ? 1 ? 0 .4 5 ? 1 2 5 ? 5 0 .6 3 kN
b

根据剪力确定螺栓数目 n ?

V NV
b

? 6 0 .9 8 / 5 0 .6 3 ? 1 .2

,据设计经验,设螺栓 3

个,单排。螺栓间距 a=75mm<8d0=176mm,满足。节点示意图如图 2.7.3:

图 2.7.3

梁柱刚接计算图示

(3)

节点弹性设计计算
3

梁腹板净惯性矩(扣除焊蜂通过孔高上下各 35mm)为:
Iw0 ? 7 ? 304 12 7 ? 374 12
7 7

? 1 .6 4 ? 1 0 m m
7

4

梁翼缘惯性矩为:
3

I f ? I ? (I w0 ? Ib0 ) ? 19023 ? 10 ?
4

? 1 .6 0 ? 1 0 m m
8

4

式中 Ib0 为焊缝通过孔惯性矩。则腹板分担的弯矩:
M
w0

?

Iw0 I f ? Iw0

M ?

1 .6 4 ? 1 0
8

1 .6 ? 1 0 ? 1 .6 4 ? 1 0

? 9 2 .7 2 ? 8 .6 2 kN ? m

单个螺栓承受的剪力为:
N1y ?
V

V n

? 6 0 .9 8 / 3 ? 2 0 .3 3 kN

螺栓承受的扭矩为:
T ? M
w0

? V e ? 8.62 ? 60.98 ? 0.060 ? 4.96 kN ? m

在 T 作用下受力最大螺栓承受的剪力:

62

毕业设计计算书

N 1x ?
T

T y1

? (x

2 i

? yi )
2

?

4 .9 6 ? 7 5 ? 1 0 2 ? 75
2

3

? 3 3 .0 7 kN


N1 ? ( N 1x ) ? ( N 1 y ) ?
T 2 V 2

3 3 .0 7 ? 2 0 .3 3 ? 3 8 .8 2 kN ? N V ? 5 0 .6 3 kN
2 2 b

满 足 要

求。 (4)

连接板厚度的确定及强度验算(采用单侧连接板)

1) 连接板厚度的确定: 连接板净截面与梁腹板净截面相等计算 t:
t ? t w ( h1 ? n w d 0 ) h2 ? n w d 0 ? 7 ? (3 7 4 ? 3 ? 2 2 ) 240 ? 3 ? 22 ? 1 2 .3 9 m m

式中 h1、h2 分别为腹

板、连接板的高度;nw 为单排螺栓数。 根据螺栓间距最大要求确定连接板厚度 t:
t? a 12 ? 7 5 / 1 2 ? 6 .2 5 m m

根据支承板的宽度 bs,求连接板的厚度 t:
t? bs 15 ? (1 5 ? 4 5 ? 4 5) / 1 5 ? 7 m m

综合以上数值,并考虑腹板弯矩去连接板的厚度 t=14mm, 则 f ? 215 N / m m 2 , fv ? 125 N / m m 2 。 2) 验算连接板的强度: 验算连接板的抗剪强度: 螺栓连接处的连接板净截面面积:
An ? ( h 2 ? n w d 0 ) t ? (240 ? 3 ? 22) ? 14 ? 2436 m m
2

? ?

V An

? 6 0 .9 8 ? 1 0 / 2 4 3 6 ? 2 5 .0 3 N / m m ? f v ? 1 2 5 N / m m
3 2

2

,满足要求。

验算连接板在 Mw0 作用下的抗弯强度: 螺栓连接处的连接板净截面模量(近似) :
Wn ? th 2 / 1 2 ? 2 td 0 a
3 2

?

14 ? 240 /12 ? 2 ? 14 ? 22 ? 75
3

2

? 105525m m

3

h2 / 2
6

240 / 2
2 2

? ? M w 0 / W n ? 8 .6 2 ? 1 0 / 1 0 5 5 2 5 ? 8 1 .6 9 N / m m ? f ? 2 1 5 N / m m ,满足要

求。 连接板在 ? 、 ? 作用下的折算应力:
63

毕业设计计算书

?折 ?

? ? 3?
2

2

?

8 1 .6 9 ? 3 ? 2 5 .0 3 ? 9 2 .4 8 N / m m ? 1 .1 f ? 1 .1 ? 2 1 5 ? 2 3 6 .5 N / m m
2 2 2

2

满足要求。 (5) 连接板与柱翼缘相连的双面角焊缝强度验算: 1) 焊脚尺寸的确定 按构造要求,求 hf:
1

h m in ? 1 .5 t m ax ? 1 .5 m ax (1 4,1 6 ) 2 ? 6 m m

h m ax ? 1.2 t m in ? 1.2 m in(14,16) ? 16.8 m m

焊脚尺寸 hf 取 h f ? 8 m m 。 2) 焊缝强度验算(按弯剪计算)
? ?
M f

?

6M

w0 2

?

6 ? 8 .6 2 ? 1 0

6 2

2 he l w ? V he ? l w
M f W 2

2 ? 0 .7 ? 8 ? 2 4 0 6 0 .9 8 ? 1 0
3

? 8 0 .1 7 N / m m

2

V f

?

0 .7 ? 8 ? 4 8 0
V 2

? 2 2 .6 9 N / m m
2

2

(? ? ff

/ ? f ) ? (? f ) ? ? 160 N / m m
2

(8 0 .1 7 / 1 .2 2 ) ? 2 2 .6 9

2

? 6 9 .5 2 N / m m

2

满足要求。 (6) 节点域验算:
hb ? h 梁 ? 2 t f ? 3 9 6 ? 2 ? 1 1 ? 3 7 4 m m h 1) 节点域的柱腹板厚度验算: c ? h 柱 ? 2 t cf ? 3 4 4 ? 2 ? 1 6 ? 3 1 2 m m t w ? 1 0 m m ? ( h b ? h c ) / 9 0 ? (3 7 4 ? 3 1 2 ) / 9 0 ? 7 .6 2 m m

满足要求。 2) 节点域的抗剪强度验算:
? ?
M b1 ? M b 2 VP ? (1 9 3 .5 0 ? 9 2 .7 2 ) ? 1 0 374 ? 312 ? 10
6

? 8 6 .3 7 N / m m ?
2

4 3

f v ? 4 ? 1 2 5 / 3 ? 1 6 6 .6 7 N / m m

2

满足要求,式中 VP 为节点域腹板体积(VP=hbhctw)。 2.7.1.4 主梁 B5C5 与柱栓焊连接设计

主梁 B5C5 与柱 B4B5、柱 C4C5 的连接节点采用同一节点设计,因为主梁 B1 C 1 左 右截面的控制内力相差不大,选取左截面的控制内力。
? M ? ? 5 0 .1 5 k N ? m ? 控制内力 ? N ? 2 0 .2 5 k N ? V ? 8 .7 8 k N ?
64

毕业设计计算书

(1)

计算指标

高强螺栓采用 8.8 级 M16, 连接为摩擦型, 孔径 d0=18mm,摩擦面做喷砂处理, 摩擦面抗滑移系数 ? ? 0.45, 螺栓预拉应力为 P ? 80 kN ; 翼缘钢材
t ? 1 1m m : f ? 2 1 5 N / m m , f V ? 1 2 5 N / m m , f y ? 2 3 5 N / m m ,
2 2 2

fu ? 375 N / m m ;
2

腹板钢材 t ? 7 m m : f ? 2 1 5 N / m m 2 , f v ? 1 2 5 N / m m 2 , f y ? 2 3 5 N / m m 2 ; 焊缝:焊条为 E43 系列,手工焊,对接焊缝 f cw ? f t w ? 2 1 5 N / m m 2 , 角焊缝 f fw ? 1 6 0 N / m m 2 ; (2) 1) 螺栓布置及计算 按螺栓布置要求:

螺 栓 至 连 接 板 端 部 b ? 2 d 0 ? 2 ? 1 8 ? 3 6 m m , 取 4 0 m m, c 至 少 取 t f ? 2 0 ? 3 1 m m ( 2 0 m m 为 安 装 缝 隙 ) , 取 8 8 m m ; h1 ? 3 7 4 m m ; h 2 ? h ? 8 3 ? 2 ? 2 2 0 m m ; 螺 栓 间 距 a ? 3d 0 ? 3 ? 18 ? 54m m , 且 a ? 8d 0 ? 144m m

2)

判断是否需要双排螺栓

翼缘的塑性截面模量:
W p f ? b f t f ( h ? t f ) ? 199 ? 11 ? (396 ? 11) ? 842765 m m
3

梁全截面塑性截面模量:
W p b ? b f t f ( h ? t f ) ? t w h1 / 4 ? 8 4 2 7 6 5 ? 7 ? (3 9 6 ? 2 2 ) / 4 ? 1 0 8 7 5 4 8 m m
2 2 3

W p f ? 8 4 2 7 6 5 m m ? 0 .7 W p b ? 0 .7 ? 1 0 8 7 5 4 8 ? 7 6 1 2 8 4 m m
3

3

,梁腹板与柱的连接

可采用单排。 3) 一个高强螺栓的抗剪承载力设计值
N V ? 0 .9 n f ? P ? 0 .9 ? 1 ? 0 .4 5 ? 8 0 ? 3 2 .4 0 kN
b

根据剪力确定螺栓数目 n ?

V NV
b

? 8 .7 8 / 3 2 .4 0 ? 0 .3 , 据设计经验, 设螺栓

2 个。

螺栓间距 a=140mm<8d0=144mm,满足。节点示意图如图 2.7.4:

65

毕业设计计算书

图 2.7.4

梁柱刚接计算图示

(3)

节点弹性设计计算

梁腹板净惯性矩(扣除焊蜂通过孔高上下各 35mm)为:
Iw0 ? 7 ? 304 12
3

? 1 .6 4 ? 1 0 m m
7

4

梁翼缘惯性矩为:
I f ? I ? (I w0 ? Ib0 ) ? 19023 ? 10 ?
4

7 ? 374 12

3

? 1 .6 0 ? 1 0 m m
8

4

式中 Ib0 为焊缝通过孔惯性矩。则腹板分担的弯矩:
M
w0

?

Iw0 I f ? Iw0

M ?

1 .6 4 ? 1 0
8

7 7

1 .6 ? 1 0 ? 1 .6 4 ? 1 0

? 5 0 .1 5 ? 4 .6 6 kN ? m

单个螺栓承受的剪力为:
N1y ?
V

V n

? 8 .7 8 / 2 ? 4 .3 9 kN

螺栓承受的扭矩为:
T ? M
w0

? V e ? 4 .6 6 ? 8 .7 8 ? 0 .0 5 5 ? 4 .1 8 kN ? m

在 T 作用下受力最大螺栓承受的剪力:
N 1x ?
T

T y1

? (x
T

2 i

? yi )
2

?

4 .1 8 ? 7 0 ? 1 0 2 ? 70
2

3

? 2 9 .8 6 kN


N1 ? ( N 1 x ) ? N 1 y) ? (
2 V 2

2 9 .8 6 ? 4 .3 9
2

2

? 3 0 .1 8 kN ? N V ? 3 2 .4 0 kN
b

,满足要

求。
66

毕业设计计算书

(4)

连接板厚度的确定及强度验算(采用单侧连接板)

1) 连接板厚度的确定: 连接板净截面与梁腹板净截面相等计算 t:
t ? t w ( h1 ? n w d 0 ) h2 ? n w d 0 ? 7 ? (3 7 4 ? 2 ? 1 8) 220 ? 2 ? 18 ? 1 2 .8 6 m m

式中 h1、h2 分别为腹板、连接板

的高度;nw 为单排螺栓数。 根据螺栓间距最大要求确定连接板厚度 t:
t? a 12 ? 1 4 0 / 1 2 ? 1 1 .6 7 m m

根据支承板的宽度 bs,求连接板的厚度 t:
t? bs 15 ? (1 5 ? 4 0 ? 4 0 ) / 1 5 ? 6 .3 3 m m

综合以上数值,并考虑腹板弯矩去连接板的厚度 t=14mm, 则 f ? 215 N / m m 2 , fv ? 125 N / m m 2 。 2) 验算连接板的强度: 验算连接板的抗剪强度: 螺栓连接处的连接板净截面面积:
An ? ( h 2 ? n w d 0 ) t ? (220 ? 2 ? 18) ? 14 ? 2576 m m
2

? ?

V An

? 8 .7 8 ? 1 0 / 2 5 7 6 ? 3 .4 1 N / m m ? f v ? 1 2 5 N / m m
3 2

2

,满足要求。

验算连接板在 Mw0 作用下的抗弯强度: 螺栓连接处的连接板净截面模量(近似) :
Wn ? th 2 / 1 2 ? 2 td( 0.5 a) 0
3 2

?

14 ? 220 /12 ? 2 ? 14 ? 18 ? 70
3

2

? 9 0 4 8 2 .4 m m

3

h2 / 2
6

220 / 2
2 2

? ? M w 0 / W n ? 4.66 ? 10 / 90482.4 ? 51.50 N / m m ? f ? 215 N / m m , 满 足 要

求。 连接板在 ? 、 ? 作用下的折算应力:
?折 ? ? ? 3?
2 2

?

5 1 .5 0 ? 3 ? 3 .4 1 ? 5 1 .8 4 N / m m ? 1 .1 f ? 1 .1 ? 2 1 5 ? 2 3 6 .5 N / m m
2 2 2

2

满足要求。 (5) 连接板与柱翼缘相连的双面角焊缝强度验算: 1) 焊脚尺寸的确定 按构造要求,求 hf:
67

毕业设计计算书

1

h m in ? 1 .5 t m ax ? 1 .5 m ax (1 4,1 6 ) 2 ? 6 m m

h m ax ? 1.2 t m in ? 1.2 m in(14,16) ? 16.8 m m

焊脚尺寸 hf 取 h f ? 8 m m 。 2) 焊缝强度验算(按弯剪计算)
? ?
M f

?

6M

w0 2

?

6 ? 4 .6 6 ? 1 0

6 2

2 he l w ? V he ? l w
M f 2

2 ? 0 .7 ? 8 ? 2 2 0 8 .7 8 ? 1 0
3

? 5 1 .5 8 N / m m

2

V f

?

0 .7 ? 8 ? 4 4 0
V 2

? 3 .5 6 N / m m

2

(?

/ ? f ) ? (? f ) ?

(5 1 .5 8 / 1 .2 2 ) ? 3 .5 6
2

2

? 4 2 .4 3 N / m m ? f f
2

W

? 160 N / m m

2

满足要求。 (6) 节点域验算: 1) 节点域的柱腹板厚度验算:
hb ? h 梁 ? 2 t f ? 3 9 6 ? 2 ? 1 1 ? 3 7 4 m m h c ? h 柱 ? 2 t cf ? 3 4 4 ? 2 ? 1 6 ? 3 1 2 m m t w ? 1 0 m m ? ( h b ? h c ) / 9 0 ? (3 7 4 ? 3 1 2 ) / 9 0 ? 7 .6 2 m m

满足要求。 2) 节点域的抗剪强度验算:
? ?
M b1 ? M b 2 VP ? (1 6 7 .7 0 ? 5 0 .1 5) ? 1 0 374 ? 312 ? 10
6

? 1 0 0 .7 4 N / m m ?
2

4 3

f v ? 4 ? 1 2 5 / 3 ? 1 6 6 .6 7 N / m m

2

满足要求,式中 VP 为节点域腹板体积(VP=hbhctw), 167.7 kN ? m 为梁 A5B5 右截面的 弯矩,即为 Mb1。 2.7.2 次梁与主梁的连接设计 次梁与主梁的连接采用铰接,在计算连接螺栓或焊缝时,偏于安全的,除了 考虑作用在次梁端部的剪力外, 尚应考虑由于偏心产生的附加扭矩,但是在铰接 设计中,剪力起绝对的控制作用。本工程的次梁选取的截面相同,按承受的荷载 不同可分为 3 种,分别记为 CL1、CL2、CL3。现将 3 种梁承受的剪力分析如下:
C L 1 : V ? 1 .2 ? 2 0 .9 5 2 ? 1 .4 ? 1 1 .8 8 ? 4 1 .7 7 kN C L 2 大 : V ? 1 .2 ? 3 4 .4 0 2 ? 1 .4 ? 1 1 .8 8 ? 5 7 .9 1 kN C L 2 小 : V ? 1 .2 ? 2 6 .8 7 2 ? 1 .4 ? 1 1 .8 8 ? 4 8 .8 8 kN C L 3 : V ? 1 .2 ? 3 4 .2 4 ? 1 .4 ? 1 1 .8 8 ? 5 7 .7 2 kN
5 7 .9 1 ? 4 1 .7 7 5 1 .9 1

由上数据可知

? 1 0 0 % ? 2 7 .8 % , 所 以 可 依 据 C L 2 大 的 剪 力

V=57.91KN

来设计次梁与主梁的连接。
68

毕业设计计算书

(1)

计算指标

设高强螺栓采用 8.8 级 M16,承压型连接,孔径 d0=17mm,
ft ? 400 N / m m , fv ? 250 N / m m , fc ? 470 N / m m ;
b 2 b 2 b 2

次 梁 腹 板 t w ? 5.5 m m : f ? 215 N / m m , f v ? 125 N / m m ;
2 2

焊缝:角焊缝,采用 E43 型焊条,手工焊, f fW ? 1 6 0 N / m m 2 ; (2) 设计假定

次梁为简支连接,故可不考虑地震作用,次梁支点在主梁的中心线上,连接 螺栓和连接板除承受次梁剪力外,尚应考虑由于连接偏心所产生的偏心扭矩 T=Ve 的作用。 (3) 螺栓布置、主梁加劲肋板厚度的确定及计算 1) 螺栓布置要求:按螺栓布置构造要求, 安装缝隙 f≥15mm,切角 b=25mm;螺栓至连接板端部
c ? 2 d 0 ? 2 ? 17 ? 34 m m , 取 45 m m ;

螺栓间距 a ? 3 d 0 ? 3 ? 1 7 ? 5 1m m , 且 a ? 8 d 0 ? 8 ? 1 7 ? 136 m m ; 设螺 栓 2 个,单排。a=100mm≥51mm, 且≤136mm,满足要求。 h1 ? 282 m m ;
h 2 ? 2 c ? ( n ? 1) a ? 2 ? 4 5 ? 1 0 0 ? 1 9 0 m m
图 2.7.5 主、次梁铰接图示

(其中 h1 为次梁腹板的高度,h2 为次梁腹

板外伸部分高度) 取 43mm。 ,f 2) 加劲肋板厚度的确定:按构造要求:
t c ? t w ? 5 .5 m m , 取 8 m m ? b s / 1 5 ? (1 9 9 ? 7 ) ? 0 .5 15 ? 6 .4 m m ,

t c ? 8 m m ? a / 1 2 ? 1 0 0 / 1 2 ? 8 .3 3 m m

满足要求。 3) 一个螺栓的抗剪承载力设计值:
N V ? nv
b

? d fV
2

b

? 1?

3 .1 4 1 6 ? 1 6 ? 2 5 0
2

? 10

?3

? 5 0 .2 7 kN

4
b

4
?3

N c ? d ? tf c ? 1 6 ? 8 ? 4 7 0 ? 1 0
b

? 6 0 .1 6 kN

69

毕业设计计算书
b 故 N m in ? N cb ? 5 0 .2 7 N / m m 2 。根据剪力确定螺栓数目

n ?

V N m in
b

? 5 7 .9 1 / 5 0 .2 7 ? 1 .2

,据设计经验,设螺栓 2 个,单排。螺栓间距

3d0=51mm<a=100mm<8d0=136mm,满足。主梁与次梁节点示意图如图 2.7.5: (4) 螺栓抗剪验算 单个螺栓承受的剪力为:
N1y ?
V

V n

? 5 7 .9 1 / 2 ? 2 8 .9 6 kN

螺栓承受的扭矩为:
T ? V e ? 57.91 ? 0.0635 ? 3.68 kN ? m

在 T 作用下受力最大螺栓承受的剪力:
N 1x ?
T

T y1

? (x
T

2 i

? yi )
2

?

3 .6 8 ? 5 0 ? 1 0 2 ? 50
2

3

? 3 6 .8 kN


N1 ? ( N 1 x ) ? N 1 y) ? (
2 V 2

3 6 .8 ? 2 8 .9 6
2

2

? 4 6 .8 3 kN ? N m in ? 5 0 .2 7 kN
b

,满足要

求。 (5) 主梁加劲肋的连接焊缝设计 按构造求 hf:
1

h m in ? 1 .5 t m ax ? 1 .5 m ax (7 , 8) 2 ? 4 .2 m m

h m ax ? 1.2 t m in ? 1.2 m in(7, 8) ? 8.4 m m

焊脚尺寸 hf,取 h f ? 6 m m 。 焊缝强度验算(计算时偏于安全地只计算与腹板链接的竖向焊缝) : 焊缝的计算长度: l w ? h ? 2 t f ? 2 b ? 2 h f ? 3 9 6 ? 2 ? 1 1 ? 2 ? 2 5 ? 2 ? 6 ? 3 1 2 m m
? ?
M f

?

6M 2 he l w
2

?

6 ? 3 .6 8 ? 1 0

6 2

2 ? 0 .7 ? 6 ? 3 1 2 5 7 .9 1 ? 1 0
3

? 27 N / m m

2

V f

?

V he ? l w
M f 2

?

0 .7 ? 6 ? 6 2 4
V 2

? 2 2 .1 0 N / m m
2

2

(?

/ ? f ) ? (? f ) ?

( 2 7 / 1 .2 2 ) ? 2 2 .1 0

2

? 3 1 .2 8 N / m m ? f f
2

W

? 160 N / m m

2

满足要求。 (6) 验算次梁腹板外伸处的强度
An ? t w ( h 2 ? n d 0 ) ? 5 .5 ? (1 9 0 ? 2 ? 1 7 ) ? 8 5 8 m m In ? t w h2 12
3 2

?(

n 12

tw d 0 ? tw d 0 ? yi ) ?
3 2 4

5 .5 ? 1 9 0 12

3

?(

2 12

? 5 .5 ? 1 7 ? 5 .5 ? 1 7 ? 5 0 0 0 )
3

? 2671705m m

70

毕业设计计算书

Wn ?

In 0 .5 h 2

?

2671705 0 .5 ? 1 9 0
3

? 28123m m

3

? ? V / A n ? 5 7 .9 1 ? 1 0 / 8 5 8 ? 6 7 .5 0 N / m m ? f v ? 1 2 5 N / m m
2 6 2

2

? ? M / W n ? 3 .6 8 ? 1 0 / 2 8 1 2 3 ? 1 3 0 .8 5 N / m m ? f ? 2 1 5 N / m m ?折 ? ? ? 3?
2 2

2

?

1 3 0 .8 5 ? 3 ? 6 7 .5 0
2

2

? 1 7 5 .4 7 N / m m ? 1 .1 f ? 2 3 6 .5 N / m m
2

2

满足要求。 (7) 验算次梁腹板外伸板件的拉剪撕裂
V

据公式:

? (?
?i ?

? f
i

Ai ) 1 1 ? 2 co s ? i
2

第 i 段破坏面的截面积 Ai=lit,当有孔时取净截面积; 第 i 段的拉剪折算系数; 第 i 段破坏线与剪力轴线的夹角。
? 2 ? 0 , l2 ? h2 ? 1 9 0 m m
o

?i ?

1 1 ? 2 co s ? i
2

?

1 1 ? 2 ?1
2

? 0 .5 7 7
2

Ai ? l i t ? (1 9 0 ? 2 ? 1 7 ) ? 5 .5 ? 8 5 8 m m V

? (?
满足要求。

?
i

5 7 .9 1 ? 1 0

3

Ai )

0 .5 7 7 ? 8 5 8

? 1 1 6 .9 7 N / m m ? f ? 2 1 5 N / m m
2

2

2.7.3 柱脚设计 压弯构件与基础的连接有铰接和刚接柱脚两种类型。铰接柱脚不受弯矩,刚 接柱脚因同时承受压力和弯矩, 构造上要保证传力明确,柱脚与基础之间的连接 要兼顾强度和刚度,并要便于制造和安装。无论铰接还是刚接,柱脚都要传递剪 力。 由于作用于 B 柱脚的压力和弯矩都比较大且要求较高的连接刚性,本柱脚设 计采用外露式刚性柱脚,外露式柱脚的轴力、弯矩直接传给下部混凝土,此时应 验算基础混凝土的抗压强度及锚栓的抗拉强度。 柱底板的尺寸由底板反力和底板 区格边界条件计算确定,当底板压力出现负值时,应有锚栓承受拉力。为使传到 基础上的力分布开来,提高柱脚底板的刚度和减小底板的厚度,本设计通过设置 加劲肋达到这一要求。 2.7.3.1 (1) B 柱柱脚设计 设计资料

钢柱为 H W 344 ? 348 ? 10 ? 16 , 柱翼缘与柱脚底板采用完全焊透的对接焊缝 ,
71

毕业设计计算书

腹板采用角焊缝与柱脚底板连接;柱脚落在混凝土强度等级 C30 的 800×1000 基础短柱上。计算示意图如图 2.7.6:

图 2.7.6

刚接柱脚示意图

1) 柱脚底板处控制内力
M ? ? 93.66 kN ? m , N ? 1074.32 kN , V ? 43.37 kN ;

2) 计算指标 锚栓采用 Q 2 3 5, f t a ? 1 4 0 N m m 2 ; 底板厚度:据刚接柱脚构造要求,取 t p b ? 3 0 m m , Q 235, f ? 205 N / m m 2 ,
E s ? 2 .0 6 ? 1 0 N / m m ;
5 2

fc

混凝土:采用 C30 级,轴心抗压强度设计值 2 4 2 ? 1 4 .3 N m m , E c ? 3 .0 ? 1 0 N m m , 混凝土强度影响系数 ? c ? 1 .0 。 柱与柱脚的连接角焊缝:焊条为 E43 型系列,手工焊, f fw ? 1 6 0 N m m 2 。 (2) 柱脚底板尺寸的确定 初定锚栓为 4M24mm,
a ? (2 ? 3.5) d ? 48 ~ 84 m m , 取 a ? 7 3 m m , a a ? 5 7 m m
l t ? bt ? 2 d ? 48 m m , 取 l t ? bt ? 50 m m

取 F=16mm,加劲肋板厚 t R ? 1 6 m m , 支承加劲肋个数 n s ? 3 个, 则c ?
b ? 2 F ? nstR 2 ( n s ? 1) ? 348 ? 2 ? 16 ? 3 ? 16 2 ? (3 ? 1)
72

? 6 7 m m ? 2 .5 d ? 6 0 m m 满足要

毕业设计计算书

求。 取 l 2 ? b 2 ? 15 m m 则
l1 ? a ? l t ? l 2 ? 7 3 ? 5 0 ? 1 5 ? 1 0 8 m m b1 ? a a ? b t ? b 2 ? F ? 5 7 ? 5 0 ? 1 5 ? 1 6 ? 7 6 m m

底板尺寸:
L ? h ? 2 l1 ? 2 l 2 ? 3 4 4 ? 2 ? 1 0 8 ? 2 ? 1 5 ? 5 9 0 m m B ? b ? 2 b1 ? 2 b 2 ? 3 4 8 ? 2 ? 7 6 ? 2 ? 1 5 ? 5 3 0 m m

(3) 算

锚栓计算、底板下混凝土局部受压计算、底板下后浇层抗剪承载力计

1) 锚栓受拉强度验算 锚栓总有效面积:
Ae ? 4 ? 3 .5 3 ? 1 4 .1 2 cm ? 1 4 1 2 m m
a 2
3

2

L / 6 ? 590 / 6 ? 98.33mm, L / 6 ? lt / 3 ? 590 / 6 ? 50 / 3 ? 115mm
e ? M / N ? 93.66 ? 10 / 1074.32 ? 87.2 m m ? L / 6 ? 98.33 m m ,则柱脚板底

全截面受压。 故
? ?
N BL T? ? 0 ? 6M BL
2

?

1074.32 ? 10 530 ? 590

3

?

6 ? 93.66 ? 10 530 ? 590
2

6

? 6.48 N mm

2

锚栓不受拉力作用,满足要求。 2) 混凝土局部受压计算 混凝土局部受压时的强度提高系数:
?l ?
Ab Al ? A基 B 基 BL ? 800 ? 1200 530 ? 590 ? 1 .7 5
2



Fl ? 1 .3 5 ? c ? l f c ? 1 .3 5 ? 1 ? 1 .7 5 ? 1 4 .3 ? 3 3 .7 8 N / m m

? ? 6 .4 8 N / m m ? Fl ? 3 3 .7 8 N / m m
2

2

满足要求。 3) 底板下后浇层抗剪承载力计算
V fb ? 0 .4 N ? 0 .4 ? 1 0 7 4 .3 2 ? 4 2 9 .7 3 kN

V ? 4 3 .3 7 kN ? V fb ? 4 2 9 .7 3 kN ,满足要求。

(4) 柱脚底板厚度计算 1)板段弯矩 在底板的三边支承部分因为基础所受压应力最大,边界条件较不利,因此这 部分板承受的弯矩最大。取 q=6.48N/mm2。 b1 ? l1 ? 1 0 8 m m ; a1 ? 2 c ? 2 ? 6 7 ? 1 3 4 m m , b1 / a1 ? 108 / 134 ? 0.81, 查表,弯矩 系数 ? ? 0.093 ,其板段弯矩
M 3 ? ? q a1 ? 0 .0 9 3 ? 6 .4 8 ? 1 3 4 ? 1 0 8 2 1 N ? m m 。
2 2

2) 柱脚底板板厚度
73

毕业设计计算书

t p b1 ?

6M 3 f

?

6 ? 10821 205

? 1 7 .8 0 m m ,

根据构造要求,柱脚底板厚度不应小于柱中较厚板件的厚度( t f ? 1 6 m m ) , 且不宜小于 30mm,故底板厚度确定为 t p b ? 3 0 m m 。 (5) 柱与底板的连接焊缝计算 1) 柱腹板与底板焊脚尺寸 按构造要求:
hf hf
m in

? 1 .5 t m ax ? 1 .5 3 0 ? 8 .2 2 m m , ? 1 .2 t m in ? 1 .2 ? 1 0 ? 1 2 m m ,

m ax

则取焊脚尺寸 h f ? 1 0 m m 2) 柱腹板与底板焊缝有效截面积
Aef ? 2 ? 0 .7 h f ( l f ? 2 h f ) ? 2 ? 0 .7 ? 1 0 ? (3 4 4 ? 2 ? 1 6 ? 2 ? 1 0 ) ? 4 0 8 8 m m
2

3)柱腹板于底板的连接焊缝计算
?N ? ? M1 ?
N 2 A f ? Aef M y1 I ? ? 1 0 7 4 .3 2 ? 1 0
3

2 ? 348 ? 16 ? 4088
6

? 7 0 .5 7 N m m

2

9 3 .6 6 ? 1 0 ? (3 4 4 ? 2 ? 1 6 ? 2 ? 1 0 ) 32545 ? 10
4

? 8 4 .0 3 N m m

2

? N ? ? M 1 ? 7 0 .5 7 ? 8 4 .0 3 ? 1 5 4 .6 N m m ? ? f f f ? 1 .2 2 ? 1 6 0 N m m ? 1 9 5 .2 N m m
2 w 2

2

?V ? ? ?

V Aef (

?

4 3 .3 7 ? 1 0 4088
2

3

? 1 0 .6 1 N m m ? f f ? 1 6 0 N m m
2 w

2

? N ? ? M1 ?f

) ? (? V ) ?
2

(

1 5 4 .6 1 .2 2

) ? (1 0 .6 1) ? 1 2 7 .1 6 N m m ? f f ? 1 6 0 N m m
2 2 2 w

2

综上,柱腹板与底板的角焊缝满足要求。 (6) 支承加劲肋的计算 1) 加劲肋参数 加劲肋采用 Q235 钢,据构造要求 hR ? 300mm, l1 ? 108mm, d ? 58mm, 切角
e ? 15 m m ,加劲肋厚度 t R ? 1 6 m m ; f v ? 1 2 5 N m m ;
2

tan ? ? hR / l1 ? 300 /108 ? 2.778,sin ? ? 0.941, cos ? ? 0.339 (计算简图如图

2.7.7)

74

毕业设计计算书

图 2.7.7

支承加劲肋计算宽度 bR

2) 验算 b R
b R ? b R 1 ? b R 2 ? b R 0 ? l1 sin ? ? d sin ? ? e co s ? ? 1 0 8 ? 0 .9 4 1 ? 5 8 ? 0 .9 4 1 ? 1 5 ? 0 .3 3 9 ? 1 5 1 .1 2 m m
b R / t R ? 1 5 1 .1 2 / 1 6 ? 9 .4 5 ? 1 8 235 fy ? 18 235 235 ? 1 8, 满足宽厚比要求。

3) 支承加劲肋抗剪计算
a R ? 2 c ? t R ? 2 ? 6 7 ? 1 6 ? 1 5 0 m m , l R ? l1 ? 1 0 8 m m ; V R ? a R l R ? ? 1 5 0 ? 1 0 8 ? 6 .4 8 ? 1 0
?3

? 1 0 4 .9 8 kN ; ? 3 4 .5 3 N m m ? f v ? 1 2 5 N m m
2 2

?R ?

1 .5V R ( hR ? e )t R

?

1 .5 ? 1 0 4 .9 8 ? 1 0 285 ? 16

3

满足要求,上式中 1.5 为剪力扩大系数。 4) 支承加劲肋焊缝强度计算
hf hf
m in

? 1 .5 t m ax ? 1 .5 1 6 ? 6 m m , ? 1 .2 t m in ? 1 .2 ? 1 6 ? 1 9 .2 m m ,

m ax

则取焊脚尺寸 h f ? 6 m m
lw ? hR ? e ? 2h f ? 300 ? 15 ? 2 ? 6 ? 273mm

?f ?

VR 2helw

?

104.98 ? 10

3

2 ? 0.7 ? 6 ? 273

? 45.78 N mm ? f f ? 160 N mm ,
2 w 2

满足要求。 2.7.3.2 A 柱柱脚设计 A 柱柱脚底板内力设计值为 M ? 86.64 kN ? m , N ? 1069 kN , V ? ? 35.45 kN , 比较 B 柱柱脚底板内力设计值 M ? ? 93.66 kN ? m , N ? 1074.32 kN , V ? 43.37 kN , 可得 A 柱 柱脚底板内力设计值均略小于 B 柱柱脚底板内力设计值,分析如下:

75

毕业设计计算书

M

B

?M
B

A

? 100% ?

9 3 .6 6 ? 8 6 .6 4 9 3 .6 6

? 1 0 0 % ? 7 .5 % ? 1 0 0 % ? 0 .5 %

M

NB ? NA NB VB ? VA VB

? 100% ?

1 0 7 4 .3 2 ? 1 0 6 9 1 0 7 4 .3 2

? 100% ?

4 3 .3 7 ? 3 5 .4 5 4 3 .3 7

? 100% ? 18%

所以 A 柱柱脚设计可与 B 柱柱脚设计采用同一柱脚。 2.7.3.3 B 柱柱脚设计方案二 下面对 B 柱柱脚设计采用另一种形式的外露式柱脚,即靴梁式平板柱脚,此 设计假定柱脚全部弯矩有靴梁传递。 k ; B 柱脚底板处设计内力 M ? ? 9 3 .6 6k N ? m , N ? 1 0 7 4 .3 2k N ,V ? 4 3 .3 7 N 混凝土为 2 C20, 考虑局部承压强度的提高后混凝土的抗压强度取 f cc ? 1 1 N / m m 。所有板件 均为 Q235B,焊条为 E43 型,手工焊。为了提高柱脚的刚度,在外侧焊两根 18a 的短槽钢。计算简图如图 2.7.8:

图 2.7.8

靴梁柱脚计算简图

(1)

确定底板的尺寸

先确定底板的宽度 B,因为有两个槽钢,每个槽钢的宽度查表可知为 73mm, 每侧底板悬出 23mm,这样板宽 B=2 ? 23+2 ? 73+348=540mm。 根据基础的最大受压应力确定底板的长度 L, ? m ax ? f cc ?
1 0 7 4 .3 2 ? 1 0 540 ? L
3

N BL

?

6M BL
2



?

6 ? 9 3 .6 6 ? 1 0 540 ? L
2

6

? 1 1 得 L ? 420 m m , 取 550 m m 。

先计算一下底板是否全截面受压

76

毕业设计计算书

? m ax ?

1 0 7 4 .3 2 ? 1 0 540 ? 550
2

3

?

6 ? 9 3 .6 6 ? 1 0 540 ? 550
2 2

6

? 3 .6 1 7 ? 3 .4 4 0

? 7 .0 6 N / m m ? f cc ? 1 1 N / m m

? m in ? 3 .6 1 7 ? 3 .4 4 0 ? 0 .1 8 N / m m

2

因此全截面受压,柱脚按构造取 4 根直径为 24mm 的锚栓。 (2) 确定底板厚度 在底板的三边支承部分因为基础所受压应力最大,边界条件较不利。因此这 部分板所承受的弯矩最大。取 q=7.06N/mm2。由 b1 ? 1 0 3 m m , a1 ? 3 4 8 m m ,查表得 到弯矩系数 ? ? 0.026 。
M 3 ? ? qa1 ? 0.026 ? 7.06 ? 348 ? 22229.85 N ? m m
2 2

钢板的强度设计值取 f ? 2 0 5 N / m m 2 , 钢 板 厚 度 t ? 6 M3 / f ? t=30mm。 (3) 靴梁强度验算 靴梁的截面由两个槽钢 18a 和底板组成,先确定截面形心轴 x 的位置,
a ? 5 4 0 ? 3 0 ? (1 0 0 ? 1 5) 540 ? 30 ? 2 ? 2880 ? 8 9 .7 4 m m

6 ? 2 2 2 2 9 . 8 5 / 2 0 5 m2 5 . 5 据 ? m <30mm,

构造要求取

截面的惯性矩
I x ? 2 ? 1 7 8 0 ? 1 0 ? 2 ? 2 8 8 0 ? 8 9 .7 4 ? 5 4 0 ? 3 0 ? (1 0 0 ? 3 0 ? 8 9 .7 4 ? 1 5)
4 2 2

? 9 .2 3 2 4 ? 1 0 m m
7

4

靴梁承受的剪力偏于安全的取
V ? 7.06 ? 540 ? 103 ? 392.68 kN

靴梁承受的弯矩偏于安全地取
M ?V b1 2 ? 3 9 2 .6 8 ? 0 .0 5 1 5 ? 2 0 .2 2 kN ? m

靴梁的最大弯曲应力发生在截面上边缘
? ?
2 0 .2 2 ? 1 0 ? (1 0 0 ? 8 9 .7 4 )
6

9 .2 3 2 4 ? 1 0

7

? 4 1 .5 6 N / m m ? f ? 2 1 5 N / m m
2

2

(4) 焊缝计算 计算肢件与靴梁的连接焊缝,肢件承受的最大压力:
N 1 ? N / 2 ? M / h ? 1 0 7 4 .3 2 / 2 ? 9 3 .6 6 ? 1 0 / 3 4 4 ? 8 0 9 .4 3 kN
3

竖向焊缝的总长度为 ? l f ? 4 ? 2 0 0 ? 2 0 ? ? 7 2 0 m m 连接焊缝所需焊脚尺寸为 h f ?
N1 0 .7 ? l f f f
w

?

8 0 9 .4 3 ? 1 0

3

0 .7 ? 7 2 0 ? 1 6 0

? 1 0 .0 4 m m

, hf=11mm。 取

剪力由槽钢与底板水平连接焊缝承受,按构造要求取焊脚尺寸为 10mm,由于 该焊缝很长,应力很小,不必计算。 (5) 柱底剪力
77

毕业设计计算书

柱底剪力由底板与混凝土之间的摩擦力承受,摩擦系数可取 0.4,因 V=43.37kN<0.4×1074.32=429.73kN,满足要求,故不必设抗剪键。 综合 B 柱柱脚设计的两种方案,并结合毕业实习时所见的实际工程,本工程 柱脚设计选择方案一,采用外露式平板柱脚。

2.8 基础设计
2.8.1 A 柱基础设计 基础梁设计

2.8.1.1

基础梁主要承受其上部 1900mm 高的混凝土砌块的重量,墙厚 200mm,采用 蒸压粉煤灰加气混凝土砌块, 其容重为 5.5kN/m3, 基础梁尺寸初选为 b×h=250mm × 300mm, 基 础 梁 钢 筋 采 用 Ⅱ 级 筋 HRB335(fy=300N/mm2) , 混 凝 土 等 级 采 用 C30(fc=14.3N/mm2,ft=1.43 N/mm2)。 砌体传给基础的荷载:
G q ? 1.9 ? 0.2 ? 5.5 ? 2.09 kN / m

基础梁自重:
G自 重 ? 2 5 ? 0 .2 5 ? 0 .3 ? 1 .8 7 5 kN / m

则 G ? G q ? G自 重 ? 2 .0 9 ? 1 .8 7 5 ? 3 .9 6 5 kN / m 基础梁计算简图(视为简支梁) :

图 2.8.1

基础梁计算简图
2

M

m ax

?

1 8

ql ?
2

1 8

? 3 .9 6 5 ? 5 .4 ? 1 4 .4 5 kN ? m

基础梁的保护层厚度 a s ? 3 5 m m , 有效高度 h0 ? h ? a s ? 265 m m 。 计算基础梁的配筋: (1) 正截面抗弯配筋计算
?s ?
M

? 1 f c b h0

2

?

1 4 .4 5 ? 1 0

6 2

1 .0 ? 1 4 .3 ? 2 5 0 ? 2 6 5

? 0 .0 5 8

? ? 1?

1? ? s ? ? 2 1

?1 ? 2

0 . ? 5 8 ? ? b. ? 6 0 0 0

0 .5 5 (满足) 0

?s ?
As ?

1?

1? ? s 2 2

?

1?

1? 2 ? 2
6

0 .0 5 8 ?0 .9 7 0 ? 1 8 7 .4 m m
2

M f y ? s h0

?

1 4 .4 5 ? 1 0

3 0 0 ? 0 .9 7 0 ? 2 6 5

选用 3 10, As ? 2 3 6 m m 2 。

78

毕业设计计算书

? ?

As b?h

?

236 250 ? 300

? 1 0 0 % ? 0 .3 1 % % ) ? m ax (0 .2 % , 0 .2 1 % ) ? 0 .2 1 %

? m in ? m ax (0 .2 % ,

0 .4 5 f t fy

? ? 0 .3 1 % ? ? m in ? 0 .2 1 %

满足要求。 (2) 斜截面抗剪配箍计算 剪力设计值
V m ax ? 1 2 hw b 265 250
2

q l ? 0 .5 ? 3 .9 6 5 ? 5 .4 ? 1 0 .7 1 kN

验算截面尺寸
h w ? h0 ? 2 6 5 m m ,
2

?

? 1 .0 6 ? 4

,属于厚腹梁,混凝土强度等级 C30,

f cu , k ? 3 0 N / m m ? 5 0 N / m m , 故 ? c ? 1 .0 。

则 0.25 ? c f c bh0 ? 0.25 ? 14.3 ? 250 ? 265 ? 236844 N ? V m ax ? 10710 N , 故截面符 合要求。 验算是否需要计算配置箍筋
0.7 f t bh0 ? 0.7 ? 1.43 ? 250 ? 265 ? 66316 N ? V m ax ? 10710 N

, 故可不进行斜截面受剪

承载力计算,但应按构造配置箍筋。箍筋钢筋选用Ⅰ级筋 HPB235, 8@200。 2.8.1.2 柱下独立基础设计(采用阶梯形柔性基础) 基础顶部尺寸为 1000×800mm,总高 h=1100mm;垫层混凝土采用 C15,厚度取 100mm;基础混凝土等级采用 C30,钢筋采用Ⅱ级筋 HRB335,保护层厚度 ? s ? 40m m , 基础有效高度 h0=1060mm,基础埋深 d=1.65m,基础底面处的地基承载 力特征值 fak=220kpa。 (1) 荷载计算 1) 由柱传至基础顶面的荷载(按标准组合取) Mk,max=64.47kN·m,Nk=860.81kN,Vk=-26.93kN; 2) 由基础梁传至基础顶面的荷载
G ? =3.965×5.4=21.41kN G ? 相对于基础底面中心的偏心矩 e ? ? 0.272 m G ?e ? ? 21.41 ? 0.272 ? 5.82 kN ? m

,相应的偏心弯矩标准值为:

3) 作用于基底的弯矩和相应基顶的轴向力标准值分别为
M bot ? M k , m ax ? V k h ? G ?e ? ? 64.47 ? 26.93 ? 1.1 ? 5.82 ? 99.91 kN ? m
N ? N k ? G ? ? 860.81 ? 21.41 ? 882.22 kN

(2) 基底尺寸的确定 1) 求修正后的地基承载力 fa: 基底位于全风化角砾岩上,查表可得,? b ? 3.0, ? d ? 4.4
f a ? f a k ? ? b ? ( b ? 3) ? ? d ? m ( d ? 0 .5) ? 2 2 0 ? 4 .4 ? 2 0 ? (1 .6 5 ? 0 .5) ? 3 2 1 .2 kp a ? 1 .1 f a k ? 1 .1 ? 2 2 0 ? 2 4 2 kp a , 取 f a ? 3 2 1 .2 kp a

79

毕业设计计算书

2) 初步确定基底尺寸
A ? (1 .1 ~ 1 .4 ) Fk fa ? ? G d ? (1 .1 ~ 1 .4 ) ? 8 8 2 .2 2 3 2 1 .2 ? 2 0 ? 1 .6 5 ? 3 .3 8 ~ 4 .2 9 m
2





l b

? 1 .5

,由 A ? bl ? 1.5 b 2 ? 3.38 ? 4.29 m 2 ,解得 b=1.6m,l=2.4m,A=3.84m。 验算荷载偏心矩
M
k

(3)
e0 ?

Fk ? G K

?

M bot N ? ? G Ad

?

9 9 .9 1 8 8 2 .2 2 ? 2 0 ? 3 .8 4 ? 1 .6 5

? 0 .1 0 m ?

l 6

? 0 .4 m

满足要求。 (4) 验算基底边缘最大压力
p k , m ax ? N bot A ? M bot W ? N A ? ?Gd ? M bot W
2

?

8 8 2 .2 2 3 .8 4

? 2 0 ? 1 .6 5 ?

9 9 .9 1 1 .6 ? 2 .4 / 6
2 2

? 2 2 9 .7 4 ? 3 3 ? 6 5 .0 5 ? 3 2 7 .7 9 kN / m ? 1 .2 f a ? 3 8 5 .4 4 kN / m p k , m in ? 2 2 9 .7 4 ? 3 3 ? 6 5 .0 5 ? 1 9 7 .6 9 kN / m ? 0
2

p m ? 2 2 9 .7 4 ? 3 3 ? 2 6 2 .7 4 kN / m ? f a ? 3 2 1 .2 kN / m
2

2

满足要求。查《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002,表 3.0.2 得本建筑为可 不作地基变形计算的丙级建筑物,最后确定基底尺寸为 l ? b ? 1.7 m ? 2.6 m 。 (5) 确定基础高度(荷载效应的基本组合) 根据构造要求,初步确定基础的剖面尺寸如图 2.8.2,由于两变阶处的破坏 锥体均落在柱脚底板边的破坏锥体之内, 但因为柱脚底板边的破坏锥体的底面在
l

和 b 方向均落在基础地面以外,所以只需进行两个变阶处的抗冲切力验算。验

算混凝土的抗冲切强度和确定配筋时应用荷载效应的基本组合。

图 2.8.2

基础抗冲切验算计算简图 80

毕业设计计算书

1) 计算按荷载效应的基本组合确定的基底弯矩和相应基顶的轴向力设计值 为:
M
s ,b o t

? 9 3 .6 2 ? 3 5 .4 5 ? 1 .1 ? 1 3 2 .6 2 kN ? m

N s ? 1 0 9 4 .7 0 kN

2) 求最大地基净反力:
p s , m ax ? Ns A ? M
s ,b o t

?
2

1 0 9 4 .7 0 3 .8 4

?

1 3 2 .6 2 1 .6 ? 2 .4 / 6
2

? 3 7 1 .4 2 kN / m

2

W

p s , m in ? 1 9 8 .7 4 kN / m ? 0

故 p j ? p s , m ax ? 3 7 1 .4 2 kN / m 2 3) 基础变阶处抗冲切验算: a.第一变阶处抗冲切验算: 荷载作用下的冲切力计算
a t ? 0 .8 m , a b ? 0 .8 ? 2 ? 0 .6 6 ? 2 .1 2 m ? b ? 1 .6 m , 取 a b ? b ? 1 .6 m 故 A ? (1 .2 ? 0 .5 ? 0 .6 6 ) ? 1 .6 ? 0 .0 6 4 m
2

Fl ? p j ?A ? 371.42 ? 0.064 ? 23.77 kN

抗冲切力计算 查表,有线性内插法得 ? h p ? 0 .9 8
a m ? ( a t ? a b ) / 2 ? (0 .8 ? 1 .6 ) / 2 ? 1 .2 m

? Fl ? ? 0 .7 ? h p f t a m h 0
满足要求。

? 0 .7 ? 0 .9 8 ? 1 .4 3 ? 1 2 0 0 ? 6 6 0 ? 7 7 6 .9 4 kN ? Fl ? 2 5 .2 5 kN

b.第二变阶处抗冲切验算: 荷载作用下的冲切力计算
a t ? 1 .2 m , a b ? 1 .2 ? 2 ? 0 .3 1 ? 1 .8 2 m ? b ? 1 .6 m , 取 a b ? b ? 1 .6 m 故 A ? (1 .2 ? 0 .8 5 ? 0 .3 1) ? 1 .6 ? 0 .0 6 4 m
2

Fl ? p j ?A ? 371.42 ? 0.064 ? 23.77 kN

抗冲切力计算 查表,有线性内插法得 ? h p ? 1 .0
a m ? ( a t ? a b ) / 2 ? (1 .2 ? 1 .6 ) / 2 ? 1 .4 m

? Fl ? ? 0 .7 ? h p f t a m h 0
满足要求。

? 0 .7 ? 1 ? 1 .4 3 ? 1 4 0 0 ? 3 1 0 ? 4 3 4 .4 3 kN ? Fl ? 2 5 .2 5 kN

81

毕业设计计算书

(6)

基底配筋计算(荷载效应的基本组合)

1) 长边方向配筋计算: 长边方向台阶的宽高比为 1 小于 2.5,且偏心矩 e=0.1m 小于 l/6=0.43m。则 可用下列公式: 相应于柱脚底板边及变阶处的净反力:
1 .2 0 .5 2 ? ? ? 3 2 0 .4 3 kN / m ps,Ⅱ ? 3 .8 4 1 .5 3 6 1 .2 1 0 9 4 .7 0 1 3 2 .6 2 0 .8 5 2 ? ? ? 3 4 5 .1 8 kN / m ps,Ⅲ ? 3 .8 4 1 .5 3 6 1 .2 p s ,? ? 1 0 9 4 .7 0 3 .8 4 1 0 9 4 .7 0 ? 1 3 2 .6 2 1 .5 3 6 1 3 2 .6 2 ? 0 .2 9 5 ? 3 0 6 .3 0 kN / m
2


M 1 48
As , I ? M ? 1 7 3 .0 3 ? 1 0
6

I

?

1 48

( p s , m ax ? p s , ? )( l ? h c ) (2 b ? b c ) ? G ?( e ? ?
2 2

hc 2

)?

? (3 7 1 .4 2 ? 3 0 6 .3 0 ) ? (2 .4 ? 0 .5 9 ) (2 ? 1 .6 ? 0 .5 3) ? 2 1 .4 1 ? (0 .2 7 2 ? 0 .2 9 5) ? 1 7 3 .0 3 kN ? m

I

0 .9 f y h 0 I

0 .9 ? 3 0 0 ? 1 0 6 0

? 6 0 4 .5 8 m m

2

M ?? ? A s , II ?

1 48

? (3 7 1 .4 2 ? 3 2 0 .4 3) ? ( 2 .4 ? 1) ( 2 ? 1 .6 ? 0 .8) ? 2 1 .4 1 ? 0 .2 2 8 ? 1 1 7 .8 8 kN ? m
2

M

II

?

1 1 7 .8 8 ? 1 0

6

0 .9 f y h 0 II
1 48

0 .9 ? 3 0 0 ? 6 6 0

? 6 6 1 .5 2 m m

2

M

III

?

? (3 7 1 .4 2 ? 3 4 5 .1 8) ? ( 2 .4 ? 1 .7 ) ( 2 ? 1 .6 ? 1 .2 ) ? 2 1 .4 1 ? 0 .5 7 8
2

? 4 4 .5 6 kN ? m A s , III ? M
III

?

4 4 .5 6 ? 1 0

6

0 .9 f y h 0 III

0 .9 ? 3 0 0 ? 3 1 0

? 5 3 2 .4 0 m m

2

选用 9 10( 10@200),As=707mm2>661.52 mm2,满足计算和构造要求。 2) 短边方向配筋计算: 短边方向台阶的宽高比为 0.57 小于 2.5,且为轴心受压,承受均布的地基 净反力。则可用下列公式:
p sm ? 1 0 9 4 .7 0 3 .8 4 ? 2 8 5 .0 8 kN / m
2


M
sm , I ?

?

1 24

p sm ( b ? b c ) ( 2 l ? h c ) ?
2

1 24

? 2 8 5 .0 8 ? (1 .6 ? 0 .5 3) ? ( 2 ? 2 .4 ? 0 .5 9 ) ? 7 3 .3 0 kN ? m
2

82

毕业设计计算书

A sm , I ? ?

M

sm , I ?

0 .9 f y ( h 0 I ? d ) ? 1 24 M
sm , II ?

?

7 3 .3 0 ? 1 0

6

0 .9 ? 3 0 0 ? 1 0 5 0
2

? 2 5 8 .5 5 m m

2

M

sm , II ?

? 2 8 5 .0 8 ? (1 .6 ? 0 .8) ? ( 2 ? 2 .4 ? 1) ? 4 4 .1 0 kN ? m ? 4 4 .1 0 ? 1 0
6

A sm , II ? ?

0 .9 f y ( h 0 II ? d ) ? 1 24 M
sm , III ?

0 .9 ? 3 0 0 ? 6 5 0
2

? 2 5 1 .2 8 m m

2

M

sm , III ?

? 2 8 5 .0 8 ? (1 .6 ? 1 .2 ) ? ( 2 ? 2 .4 ? 1 .7 ) ? 1 2 .3 5 kN ? m ? 1 2 .3 5 ? 1 0
6

A sm , III ? ?

0 .9 f y ( h 0 III ? d )

0 .9 ? 3 0 0 ? 3 0 0

? 1 5 2 .4 7 m m

2

按构造配筋,选用 13 10( 10@200) s=1020.5mm2>258.55mm2,满足要求。 ,A 2.8.2 B 柱基础设计

基础顶部尺寸为 1000×800mm,总高 h=1100mm;垫层混凝土采用 C15,厚度取 80mm; 基 础 混 凝 土 等 级 采 用 C30, 钢 筋 采 用 Ⅱ 级 筋 HRB335 , 保 护 层 厚 度
? s ? 40m m , 基础有效高度 h0=1060mm,基础埋深 d=1.65m,基础底面处的地基承载

力特征值 fak=220kpa。 (1) 荷载计算 1) 由柱传至基础顶面的荷载(按标准组合取) Mk,max= ? 69.04kN·m,Nk=881.88kN,Vk=32.51kN; 2) 由基础梁传至基础顶面的荷载
G ? =3.965×5.4=21.41kN G ? 相对于基础底面中心的偏心矩 e ? ? 0.272 m G ?e ? ? 21.41 ? 0.272 ? 5.82 kN ? m

,相应的偏心弯矩标准值为:

3) 作用于基底的弯矩和相应基顶的轴向力标准值分别为
M b o t ? M k , m ax ? V k h ? 69.04 ? 32.51 ? 1.1 ? 104.80 kN ? m
N ? N k ? 8 8 1 .8 8 kN

(2)

基底尺寸的确定

1) 求修正后的地基承载力 fa: 基底位于全风化角砾岩上,查表可得,? b ? 3.0, ? d ? 4.4
f a ? f a k ? ? b ? ( b ? 3) ? ? d ? m ( d ? 0 .5) ? 2 2 0 ? 4 .4 ? 2 0 ? (1 .6 5 ? 0 .5) ? 3 2 1 .2 kp a ? 1 .1 f a k ? 1 .1 ? 2 2 0 ? 2 4 2 kp a , 取 f a ? 3 2 1 .2 kp a

2) 初步确定基底尺寸
83

毕业设计计算书

A ? (1 .1 ~ 1 .4 )

Fk fa ? ? G d

? (1 .1 ~ 1 .4 ) ?

8 8 1 .8 8 3 2 1 .2 ? 2 0 ? 1 .6 5

? 3 .3 6 ~ 4 .2 8 m

2





l b

? 1 .5

,由 A ? bl ? 1.5 b 2 ? 3.38 ? 4.29 m 2 ,解得 b=1.6m,l=2.4m,A=3.84m。 验算荷载偏心矩
M
k

(3)
e0 ?

Fk ? G K

?

M bot N ? ? G Ad

?

1 0 4 .8 0 8 8 1 .8 8 ? 2 0 ? 3 .8 4 ? 1 .6 5

? 0 .1 0 m ?

l 6

? 0 .4 m

满足要求。 (4) 验算基底边缘最大压力
N bot A ? M bot W ? N A ? ?Gd ? M bot W
2

p k , m ax ?

?

8 8 1 .8 8 3 .8 4

? 2 0 ? 1 .6 5 ?

1 0 4 .8 0 1 .6 ? 2 .4 / 6
2 2

? 2 2 9 .6 6 ? 3 3 ? 6 8 .2 3 ? 3 3 0 .8 9 kN / m ? 1 .2 f a ? 3 8 5 .4 4 kN / m p k , m in ? 2 2 9 .6 6 ? 3 3 ? 6 8 .2 3 ? 1 9 4 .4 3 kN / m ? 0
2

p m ? 2 2 9 .6 6 ? 3 3 ? 2 6 2 .6 6 kN / m ? f a ? 3 2 1 .2 kN / m
2

2

满足要求。查《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002,表 3.0.2 得本建筑为可 不作地基变形计算的丙级建筑物,最后确定基底尺寸为 l ? b ? 1.7 m ? 2.6 m 。 (5) 确定基础高度(荷载效应基本组合) 根据构造要求, 初步确定基础的剖面尺寸如图,由于两变阶处的破坏锥体均 落在柱脚底板边的破坏锥体之内,但因为柱脚底板边的破坏锥体的底面在 l 和 b 方向均落在基础地面以外, 所以只需进行两个变阶处的抗冲切力验算。验算混凝 土的抗冲切强度和确定配筋时应用荷载效应的基本组合。 1) 计算按荷载效应的基本组合确定的基底弯矩和相应基顶的轴向力设计值 为:
M
s ,b o t

? 9 3 .6 6 ? 4 3 .3 7 ? 1 .1 ? 1 4 1 .3 7 kN ? m

N s ? 1 0 7 4 .3 2 kN

2) 求最大地基净反力:
p s , m ax ? Ns A ? M
s ,b o t

?
2

1 0 7 4 .3 2 3 .8 4

?

1 4 1 .3 7 1 .6 ? 2 .4 / 6
2

? 3 7 1 .8 1 kN / m

2

W

p s , m in ? 1 8 7 .7 3 kN / m ? 0

故 p j ? p s , m ax ? 3 7 1 .8 1kN / m 2 3) 基础变阶处抗冲切验算: a.第一变阶处抗冲切验算: 荷载作用下的冲切力计算

84

毕业设计计算书

a t ? 0 .8 m , a b ? 0 .8 ? 2 ? 0 .6 6 ? 2 .1 2 m ? b ? 1 .6 m , 取 a b ? b ? 1 .6 m 故 A ? (1 .2 ? 0 .5 ? 0 .6 6 ) ? 1 .6 ? 0 .0 6 4 m
2

Fl ? p j ?A ? 3 7 1 .8 1 ? 0 .0 6 4 ? 2 3 .8 0 kN

抗冲切力计算 查表,有线性内插法得 ? h p ? 0 .9 8
a m ? ( a t ? a b ) / 2 ? (0 .8 ? 1 .6 ) / 2 ? 1 .2 m

? Fl ? ? 0 .7 ? h p f t a m h 0
满足要求。

? 0 .7 ? 0 .9 8 ? 1 .4 3 ? 1 2 0 0 ? 6 6 0 ? 7 7 6 .9 4 kN ? Fl ? 2 5 .2 5 kN

b.第二变阶处抗冲切验算: 荷载作用下的冲切力计算
a t ? 1 .2 m , a b ? 1 .2 ? 2 ? 0 .3 1 ? 1 .8 2 m ? b ? 1 .6 m , 取 a b ? b ? 1 .6 m 故 A ? (1 .2 ? 0 .8 5 ? 0 .3 1) ? 1 .6 ? 0 .0 6 4 m
2

Fl ? p j ?A ? 3 7 1 .8 1 ? 0 .0 6 4 ? 2 3 .8 0 kN

抗冲切力计算 查表,有线性内插法得 ? h p ? 1 .0
a m ? ( a t ? a b ) / 2 ? (1 .2 ? 1 .6 ) / 2 ? 1 .4 m

? Fl ? ? 0 .7 ? h p f t a m h 0
满足要求。 (6)

? 0 .7 ? 1 ? 1 .4 3 ? 1 4 0 0 ? 3 1 0 ? 4 3 4 .4 3 kN ? Fl ? 2 5 .2 5 kN

基底配筋计算(荷载效应基本组合)

1) 长边方向配筋计算: 长边方向台阶的宽高比为 1 小于 2.5,且偏心矩 e=0.1m 小于 l/6=0.43m。则 可用下列公式: 相应于柱脚底板边及变阶处的净反力:
? 3 0 2 .4 0 kN / m 1 .2 0 .5 2 ? ? ? 3 1 8 .1 2 kN / m ps,Ⅱ ? 3 .8 4 1 .5 3 6 1 .2 1 0 7 4 .3 2 1 4 1 .3 7 0 .8 5 2 ? ? ? 3 4 4 .9 6 kN / m ps,Ⅲ ? 3 .8 4 1 .5 3 6 1 .2 3 .8 4 1 0 7 4 .3 2 1 .5 3 6 1 4 1 .3 7 p s ,? ? 1 0 7 4 .3 2 ? 1 4 1 .3 7 ? 0 .2 9 5
2



85

毕业设计计算书

M 1

I

?

1 48

( p s , m ax ? p s , ? )( l ? h c ) ( 2 b ? b c ) ? G ? ( e ? ?
2 2

hc 2

)?

? (3 7 1 .8 1 ? 3 0 2 .4 ) ? ( 2 .4 ? 0 .5 9 ) ( 2 ? 1 .6 ? 0 .5 3) ? 1 7 1 .6 4 kN ? m

48
As , I ? M ? 1 7 1 .6 4 ? 1 0
6

I

0 .9 f y h 0 I

0 .9 ? 3 0 0 ? 1 0 6 0

? 5 9 9 .7 2 m m

2

M ?? ? A s , II ?

1 48

? (3 7 1 .8 1 ? 3 1 8 .1 2 ) ? ( 2 .4 ? 1) ( 2 ? 1 .6 ? 0 .8) ? 1 1 2 .6 9 kN ? m
2

M

II

?

1 1 2 .6 9 ? 1 0

6

0 .9 f y h 0 II 1 48 M
III

0 .9 ? 3 0 0 ? 6 6 0

? 6 3 2 .3 8 m m

2

M

III

?

? (3 7 1 .8 1 ? 3 4 4 .9 6 ) ? ( 2 .4 ? 1 .7 ) ( 2 ? 1 .6 ? 1 .2 ) ? 3 2 .1 9 kN ? m
2

A s , III ?

?

3 2 .1 9 ? 1 0

6

0 .9 f y h 0 III

0 .9 ? 3 0 0 ? 3 1 0

? 3 8 4 .6 5 m m

2

选用 9 10( 10@200),As=707mm2>632.38 mm2,满足计算和构造要求。 2) 短边方向配筋计算: 短边方向台阶的宽高比为 0.57 小于 2.5,且为轴心受压,承受均布的地基 净反力。则可用下列公式:
p sm ? 1 0 7 4 .3 2 3 .8 4 ? 2 7 9 .7 7 kN / m
2


M
sm , I ?

?

1 24

p sm ( b ? b c ) ( 2 l ? h c ) ?
2

1 24

? 2 7 9 .7 7 ? (1 .6 ? 0 .5 3) ? ( 2 ? 2 .4 ? 0 .5 9 ) ? 7 1 .9 4 kN ? m
2

A sm , I ? ?

M

sm , I ?

0 .9 f y ( h 0 I ? d ) ? 1 24
M

?

7 1 .9 4 ? 1 0

6

0 .9 ? 3 0 0 ? 1 0 5 0
2

? 2 5 3 .7 4 m m

2

M

sm , II ?

? 2 7 9 .7 7 ? (1 .6 ? 0 .8) ? ( 2 ? 2 .4 ? 1) ? 4 3 .2 7 kN ? m
4 3 .2 7 ? 1 0
6

A sm , II ? ?

sm , II ?

0 .9 f y ( h 0 II ? d )

?

0 .9 ? 3 0 0 ? 6 5 0
2

? 2 4 6 .5 6 m m

2

M

sm , III ?

?

1 24

? 2 7 9 .7 7 ? (1 .6 ? 1 .2 ) ? ( 2 ? 2 .4 ? 1 .7 ) ? 1 2 .1 2 kN ? m
M 1 2 .1 2 ? 1 0
6

A sm , III ? ?

sm , III ?

0 .9 f y ( h 0 III ? d )

?

0 .9 ? 3 0 0 ? 3 0 0

? 1 4 9 .6 7 m m

2

按构造配筋,选用 13 10( 10@200) s=1020.5mm2>253.74mm2,满足要求。 ,A
86

总结

总 结
本次毕业设计我所做的是青岛市某公寓楼设计,主要涉及了内力计算,构件 验算等设计。 一开始拿到这个题目的时候, 真不知道从哪下手, 在老师的指导下, 自己找资料、看书,并在总结相关文献资料以现行国家规范的基础上,结合设计 实例,总算达到了预期的目的。通过这次的毕业设计,使我对建筑结构设计有了 更深刻的认识,从理论和实践上都得到了很大的提高,丰富了自己的知识面,学 到了以前没能学通的东西, 具体了解了怎样去完成一个建筑物的结构设计,并学 会了计算书的内容、格式,为今后的工作增强了信心,这也是这次毕业设计的最 大收获。 这次的毕业设计总的来说还是使自己从中学到很多, 也发现了不少问题, 总之,收获很大。

87

致谢





首先,我要感谢大学里给予我帮助和教导的每一位老师,感谢老师们对 我的培养,感谢你们辛勤地耕耘、无私的付出,是你们四年如一日孜孜不倦 地教诲,让我在专业知识的积累、人生阅历等各个方面都有了显著的提高。 其次,我特别要感谢在这次毕业设计中给予我关心、指导和帮助的指导 老师,正是指导老师耐心、细致的指导,才有了我毕业设计的圆满完成。 再次,在这次毕业设计中,我得到我们组各位同学的关心和帮助,在这 里我也要对他们表示最诚挚的谢意。 最重要的是我还要深深地感谢我的父母,他们为我默默操劳支持我读完 了大学,他们不辞劳苦的精神,成为我永远前进的动力!我将倍加努力,在 新的工作岗位上,用优异的成绩来感谢帮助过我的人。 大学生活马上结束了,作为踏入社会的前站,大学是我人生最重要的阶 段。在各位老师的悉心教导下,我在这里做了大量的知识储备,并具备了一 定的专业知识, 为以后更好地学习和工作打下了良好的基础。 在此离别之际, 再次向教导我、关心我的学校、老师们和同学们表示我最衷心的感谢!

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参考文献

参考文献
[1] 同济大学,西安建筑科技大学,东南大学, 重庆大学合编.房屋建筑学.北京: 中国建 筑工业出版社. 2006 [2] 赵风华.钢结构设计原理. 北京:高等教育出版社,2005 [3] 李国强,李杰,苏小卒.建筑结构抗震设计.北京:中国建筑工业出版社,2008 [4] 洪范文. 结构力学.北京:高等教育出版社,2005 [5] 梁兴文, 史庆轩.混凝土结构设计原理.北京:中国建筑工业出版社.2008 年 2 月.第 一版 [6] 张宇鑫,张燕.建筑结构 CAD 应用教程. 上海:同济大学出版社,2006 [7] 陈志华. 建筑钢结构设计.天津:天津大学出版社,2004 [8] 方鄂华. 多层及高层建筑结构设计. 北京:地震出版社,1992 [9] 陈章洪. 建筑结构选型手册. 北京:中国建筑工业出版社,2000 [10] 建筑设计资料集. 北京:中国建筑工业出版社,1997 [11] 龚思礼. 建筑抗震设计手册. 北京:中国建筑工业出版社,2002 [12] 中华人民共和国国家标准. 建筑设计防火规范 (GB J16-87). 北京:中国建筑工 业出版社,2001 [13] 中华人民共和国国家标准. 建筑结构荷载规范 (GB 50009-2001). 北京:中国建 筑工业出版社,2002 [14] 中华人民共和国国家标准. 建筑抗震设计规范 (GB 50011-2001). 北京:中国建 筑工业出版社,2002 [15]中华人民共和国国家标准. 混凝土结构设计规范 (GB50010-2002). 北京:中国 建筑工业出版社,2002

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