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1、-土木工程毕业设计（论文）-6层钢框架综合办公楼设计-第 89 页 燕山大学毕业设计(论文)任务书 学院： 里仁学院 专业(方向)： 学号学生姓名 吴庆博专 业班 级题目题目名称某2#钢框架办公楼设计题目性质1.理工类：工程设计 （）；工程技术实验研究型（ ）；理论研究型（ ）；计算机软件型（ ）；综合型（ ）。2.文管类（ ）；3.外语类（ ）；4.艺术类（ ）。题目类型1.毕业设计（） 2.论文（ ）题目来源科研课题（ ） 生产实际（ ）自选题目（） 主要内容1. 建筑方案设计与结构布置；2. 荷载统计与内力分析；3. 进行框架梁、柱控制截面的内力组合，并选择最不利内力；4. 构件设计和节
2、点设计；5. 楼板设计；6. 基础设计。基本要求 能够根据实际工程环境和需求，综合考虑经济、社会、安全、法律、文化以及环境等因素的影响，完成土木工程设计和施工方案。能够通过口头或书面方式表达自己的想法，具有文档展示、演讲发言、报告撰写等交流沟通能力。参考资料 建筑结构荷载规范GB50009-2012；建筑抗震设计规范GB50011-2010；钢结构设计规范GB50017-2003；冷弯薄壁型钢结构技术规范GB50018-2002；建筑地基基础设计规范GB50007-2011周 次 1 2 周 3 7 周 8 11 周 12 14 周 15 17 周应完成的内容准备毕业设计相关资料，初步建筑方案
3、设计。荷载统计、楼板设计；内力分析、组合。构件、节点、基础设计绘制建筑图、结构图。计算书与施工图修改、打印、装订，准备答辩。 指导教师：王兆强职 称： 讲 师 年 月 日注: 周次完成内容指导老师根据课题内容自主合理安排。摘 要本工程为河北省唐山市丰南区某2#钢框架综合办公楼，采用钢框架结构，主体为六层，建筑为18m42m的6层综合办公楼，建筑地点为河北省唐山市丰南区，建筑面积约为4536m2，首层层高4.5m,各层层高3.3m。楼屋盖采用组合结构楼板。本设计主要进行了结构方案中横向框架第5轴抗震设计。首先确定框架布局，其次对层间荷载值进行计算，最后按底部剪力法计算水平地震荷载作用下大小求出在
4、水平荷载作用下的结构内力（弯矩、剪力、轴力）。接着计算竖向荷载（恒载及活荷载）作用下的结构内力。是找出最不利的一组或几组内力组合。 选取最安全的结果计算配筋并绘图。此外还进行了结构方案中的室内楼梯的设计。完成了平台板，梯段板，平台梁等构件的内力和配筋计算及施工图绘制。对楼板进行了配筋计算，本设计采用独立基础。在对整个结构进行设计时，严格参照相关规范、相关资料和国家规范标准，对设计的各个环节进行综合全面的科学性考虑。设计合理可行的建筑结构方案是现场施工的重要依据。 关键词： 钢框架、办公楼、组合楼板、钢结构Abstract This project is the Hebei province T
5、angshan City Fengnan district office building of a 2# steel frame, steel frame structure, the main building is six layers, 18m * 42m 6 storey office building, the building site for the Hebei province Tangshan City Fengnan District, the construction area is about 4536m2, the height of the first floor
6、 of 4.5m, the layers of high buildings, 3.3m. the roof is a floor slab structure. The design of the main design framework of fifth horizontal axis seismic structure of the program. First determine the frame layout, followed by the load between the calculated values, and finally at the bottom of shea
7、r horizontal seismic load calculation under the size to calculate the internal force of the structure under the horizontal loads (bending moment, shear force and axial force). Then calculate vertical load (constant load and live load) under the internal forces. It is a group or several groups of int
8、ernal force combination. Select the most unfavorable safety results of the reinforcement and drawing. In addition to the design of the stairs. The completion of a platform board, board of the ladder, platform beam calculation and application other components of the internal force and reinforcement T
9、he reinforcement of floor is calculated, and the design is based on independent foundation In the design of the whole structure, strictly according to the relevant norms, standards and related materials, design of the various components of a comprehensive scientific considerations. Reasonable and fe
10、asible structural design plan is an important basis for the construction site.Key words: steel frame, office building, composite slab目 录摘 要IIAbstractIII目 录IV第1章 工程概况31.1设计题目：3某2#钢框架办公楼设计31.2设计相关资料：3第2章 结构方案设计42.1结构方案设计4第3章 荷载统计63.1工程做法63.2竖向荷载的统计8次梁： 42*4*76.5*9.8/1000=125.9KN9第4章 水平地震作用下的内力计算104.1水
11、平地震力的计算104.2层间侧移刚度的计算104.3汇总数据124.4水平地震作用下框架柱剪力：134.5地震作用下轴框架的内力计算14第5章 竖向荷载作用下框架结构内力计算185.1恒荷载与活荷载汇集：185.2恒荷载作用下内力计算：185.3活荷载作用下内力计算：24第6章 组合内力306.1组合说明306.2内力组合306.2起控制作用内力：38第7章 梁柱设计397.1主梁的设计：397.2次梁的设计397.3柱的设计41第8章 楼板458.1压型钢板：45第9章 节点设计479.1梁柱的连接节点:479.2中柱499.3主次梁的连接节点539.5柱脚连接节点：55第10章 独立基础设
12、计5910.1说明：5910.2荷载:5910.3基础设计59第11章 楼梯设计6311.1首层楼梯设计6311.2梯段板的设计6311.3平台板设计6411.4平台梁设计6511.5标准层的楼梯设计6611.6平台板设计67结 论70参考文献71附录 172附录276附录 384致 谢88一、毕业设计内容简介：钢结构是结构体系的一种重要形式，近年来得到了迅速发展和广泛应用，目前主要应用于仓库、办公室、工业厂房及体育设施。本毕业设计内容包括：建筑为18m42m的6层综合办公楼，建筑地点为河北省唐山市丰南区，建筑面积约为4536m2，各层层高3.3m。其它参数自定。要求进行方案选择和布置，初选截
13、面后进行竖向荷载和水平荷载作用下的力学分析，设计结构构件，并进行节点和基础设计。二、 选题的性质、依据和意义：本课题为毕业设计，即某2#办公楼钢框架设计，以实现大学4年专业知识的综合应用。主要依据是材料力学、结构力学、钢结构等专业知识，毕业设计任务书，以及各相关规范。通过本设计，熟悉建筑结构设计的步骤及过程，掌握常用结构设计规范和常用设计图集的应用，掌握钢框架结构设计的特点及优点，熟悉钢框架结构各构件的设计计算，掌握节点的设计和具体构造。三、 选题拟解决的基本内容： 建筑方案设计与结构布置； 荷载统计与内力分析； 楼板设计； 进行框架梁、柱控制截面的内力组合，并选择最不利内力； 构件设计和节点
14、设计； 基础设计。四、 选题研究的主要步骤和方法： 熟悉设计任务书和工程资料； 结构方案选择和结构布置； 查找荷载规范进行结构的荷载统计和内力分析； 进行框架梁、柱控制截面的内力组合，并选择最不利内力； 进行结构构件和节点的设计、计算； 楼板和基础的设计； 绘制施工图。五、工作进度：第一、二周：准备毕业设计相关资料，初步建筑方案设计第三至七周：荷载统计、楼板设计、内力分析、组合第八至十一周：构件、节点设计、基础设计。第十二、十四周：绘制建筑图、绘制结构图。第十五至十七周计算书与施工图修改、打印、装订，准备答辩。第1章 工程概况1.1设计题目：某2#钢框架办公楼设计1.2设计相关资料：(1) 建
15、筑部分：层数：六层、综合的办公楼： 层高：首层4.5M、二 六层3.3M；各层功能：第一层以管理室、展览厅、服务接待中心为主，设置少量办公室；二层至顶层以办公为主，包括办公室和会议室等；(2) 结构部分：结构形式：钢框架结构；楼盖板：组合楼板；基础：独立基础；墙体材料：外墙由250mm的加气混凝土砌块，内墙200mm的加气混凝土砌块；抗震设防烈度：7度；(3) 自然条件：建筑场地开阔，总体地势平坦没有明显凸凹地块；该地区冻深的标准深度为1.4m；场地土的性质属于中软场地，场地类别属于类；自上而下该建筑场地地层结构一共分为四层，分别是杂填土、粉土、粉质黏土、卵石构成。其中杂填土的厚度约0.5m、
16、粉土的厚度约0.71m、粉质粘土的厚度约1.1m、第四层为卵石地基，其中卵石的承载力特征值300kpa，冻土深度平均值为1.4m。(4) 设备条件：电力供水、排水、供热均由城市系统引入。第2章 结构方案设计2.1结构方案设计(1) 设计规模：总建筑面积：4536m2。结构共六层：首层层高 4.5m；其他均为3.3m； 室内外高差：0.45m。(2) 结构方案：由建筑设计方案和设计任务书确定。绘出标准层结构平面布置图本结构采用框架结构体系。（3）设计资料:设计基准期50年。抗震设防烈度为7度，设计基本加速度为0.10gm/s2，类场地。基本风压0.55kN/m2 ， 基本雪压为0.25kN/m2
17、。（4）材料选择：钢材：所有构件均采用Q345。混凝土：基础所用的混凝土的强度为C25，其余的混凝土强度等级均为C20，钢筋：HPB235、HRR335（5）初选构件几何尺寸梁：主梁588*300*12*20 A =192.5cm2 q=151kg/m次梁450*200*9*14 A=97.41 cm2 q=76.5 kg/m柱：柱388*402*15*15 A=179.2 cm2 q=141kg/m第3章 荷载统计3.1工程做法 (1)屋面及荷载计算 细沙保护层（质量较轻，不计） 高分子防水卷材一道（质量较轻，不计）20mm厚、采用比例1:3水泥砂浆找平层 0.02*20=0.4KN/20m
18、m的膨胀珍珠岩砂浆找坡 0.02*15=0.3KN/ 压型钢板 YX-70-200-600及混凝土板 0.113*25+0.135=2.96KN/吊顶采用V型轻钢龙骨 0.25KN/ 小计 3.91KN/屋面的活荷载不上人 0.5KN/楼面上的恒荷载统计3mm厚T910地砖 19.8*0.003=0.06KN/20mm厚水泥砂浆找平层 0.02*20=0.4KN/压型钢板 YX-70-200-600及混凝土板 0.113*25+0.135=2.96KN/小计 3.67KN/楼面活荷载 2.0KN/(2)外墙面做法240mm厚加气混凝土砌块 0.24*7.5=1.8KN/5mm厚水泥砂浆找平层
19、0.005*20*2=0.2KN/4mm厚、采用比例1：1：6水泥石膏砂浆 0.004*14*2=0.112KN/5mm厚水泥砂浆抹平 0.005*20*2=0.2KN/ 内墙200mm厚加气混凝土砌块 0.2*7.5=1.5KN/5mm厚水泥砂浆找平层 0.005*20*2=0.2KN/4mm厚、采用比例1：1：6水泥石膏砂浆 0.004*14*2=0.112KN/5mm厚水泥砂浆抹平 0.005*20*2=0.2KN/ 小计 2.3KN/女儿墙 按外墙做法（高900mm）(3)地面（卫生间）水磨石防水地面 素土夯实 合计 3.42 KN/m2 (4)水磨石地面素土夯实 合计 2.41 KN
20、/m2(5)顶棚采用铝合金T型龙骨，玻璃棉进行装饰的吸音板吊顶 35mm 13-15mm厚,龙骨翼缘上搁置 600*600玻璃棉装饰的吸引板 合计 0.03 KN/m2(6)水泥踢脚 6mm厚,采用比例1:2.5水泥砂浆压实抹光6mm厚,比例采用1:3水泥砂浆打底扫毛 合计 0.20KN/m2(7)台阶 水磨石台阶 12mm厚，比例采用1:2的水泥石子磨石面层 0.012*15=0.18 KN/m2素水泥浆结合层一道18mm厚,比例采用1:3的水泥砂浆找平 0.36 KN/m260mm厚、C15的混凝土、台阶高150mm、宽300 1.44 KN/m2300mm厚、比例为3:7灰土垫层 0.3
21、*17.5=5.25 KN/m2素土夯实 合计 7.23 KN/m2(8)散水 混凝土散水 合计 4.0KN/m23.2竖向荷载的统计(1)首层的层重：柱： 4.5*24*141*9.8/1000=119.4KN 梁：主梁： （18*8+42*3）*151*9.8/1000=399.5KN 次梁： 42*4*76.5*9.8/1000=125.9KN墙：外墙：2(18+42)*4.5-(3*3.6*2+1.5*1.8*2+2.7*0.6*2+3.6*3 +3*32.7*3*20+1.5*2.4*2 *0.25*(5.5+0.5+0.243)=500.6KN 内墙：752.13*0.2*(0.2
22、43*2+5.5)=863.9KN G=恒载+0.5活载 G1: 4608.38+0.52.0*（18*42-8*6.6）+2.5*8*6.6=4608.38+769.2=5377.6KN(2)二、三、四、五层自重：柱： 3.6*141*24*9.8/1000=119.39KN梁：主梁： （18*8+42*3）*151*9.8/1000=399.5KN 次梁： 42*4*76.5*9.8/1000=125.94KN 内墙： 689.94*0.2*(0.24*2+5.5)=792.1KN 楼层： （18*42-4*6.0*2）*(25*0.08+0.135+0.03+0.65）=1983.6KN
23、楼梯： 98.15*2=196.3KN门窗： 74.7KN G=恒载+0.5活载 G2-G5： 4131.38+769.2=4900.58KN(3)六层的自重：柱： 3.6*141*24*9.8/1000=119.39KN 梁：主梁： （18*8+42*3）*151*9.8/1000=399.5KN墙：外墙： 3.6*2（18+56）-150.12*0.25*(5.5+0.5+0.243)=439.94KNG=恒载+0.5活载 G6： 5469.46+0.5*0.70*（18*42-8*6.6）=5715.58KN(4)重力代表值Gi的统计（KN）G=G1+G2+G3+G4+G5+G6=306
24、95.48KN第4章 水平地震作用下的内力计算4.1水平地震力的计算(1)计算结构自震周期T1=0.33+0.00069H2/=0.45ST1=0.1N=0.1*6=0.60S取较小值0.45S(2)计算地震影响系数按照7度设防，类场地。查表得：水平地震影响系数 max=0.08，Tg=0.45sT1=0.45s则 =0.08T11.4 Tg,结构顶部附不需要加集中水平地震作用(3)计算总水平地震作用：Fek=*0.85Gi=0.08*0.85*39428.73=2681.2KN(4)计算各层水平地震力GjHj=6481.6*8.1+6132.95（11.7+15.3）+6712.5*4.5+
25、6991.86*18.9+6983.5*22.5 =536922.4KN Fi=GiHi* Fek /GjHjF1=5377.58*4.5*2681.15/536922.389=120.8KNF2=4900.58*7.8*2681.15/536922.389=190.88KNF3=4900.58*11.1*2681.15/536922.389=271.63KNF4=4900.58*14.4*2681.15/536922.389=352.39KNF5=4900.58*17.7.9*2681.15/536922.389=433.15KNF6=4900.58*21*2681.15/536922.38
26、9=599.30KN4.2层间侧移刚度的计算(1)梁线刚度的计算楼层部位跨度L(m)截面惯性矩I0=10-4m4边框架中框架I=1.5I0ib=EI/LI=2.0I0ib=EI/L一二层边跨梁911.817.74051323.654018中跨梁611.817.76070023.681027楼层部位跨度L(m)截面惯性矩I0=10-4m4边框架中框架I=1.2I0ib=EI/LI=1.5I0ib=EI/L三四层边跨梁911.814.163241117.740513中跨梁611.814.164861617.7 60770楼层部位跨度L(m)截面惯性矩I0=10-4m4边框架中框架I=I0ib=EI
27、/LI=I0ib=EI/L五六层边跨梁911.811.82700911.827009中跨梁611.811.84051311.8 40513(2)柱的线刚度计算位置层次惯性矩Ic10-4m4线刚度Kc=EIc/L104KNm4= =D=Kc*=(底层)=(底层)边柱14.8219731.80.6050.5937883.14 中柱4.8219734.80.7791.59327267.33 边柱24.8299631.4390.4181.10213802.04 中柱4.8299633.8370.6571.10221693.63 边柱34.8299631.30.3941.10213009.58 中柱4.
28、8299633.3560.6271.10220703.05 边柱44.8299631.1510.3651.10212052.02 中柱4.8299632.8780.591.10219481.34 边柱54.8299631.0550.5131.10216938.86 中柱4.8299632.40.5451.10217995.48 边柱64.8299630.9590.3251.10210731.25 中柱4.8299631.9190.491.10216179.42 4.3汇总数据层边端中段17883.1418141896.5227267.336163603.98305500.5213802.041
29、8248436.7221693.636130161.78378598.5313009.5818234172.4420703.056124218.3358390.74412052.0218216936.3619481.346116888.04333824.4516938.8618304899.4817995.486107972.88412872.36610731.2518193162.516179.42697076.52290239.02层hiHiGiFiViDiUi=14.54.55377.58120.841968.26305500.50.0064 0.00143 0.00695/211/30
30、023.37.84900.58190.881847.42378598.50.0049 0.00148 33.311.14900.58271.631656.54358390.740.0046 0.00140 43.314.34900.58352.391384.91333824.40.0041 0.00126 53.317.74900.58433.151032.52412872.360.0025 0.00076 63.3215715.58599.37599.37290239.020.0021 0.00063 按抗震规范要求，T0.453.5S,查得：0.016 满足要求 满足要求 满足要求 满足要
31、求 满足要求 满足要求4.4水平地震作用下框架柱剪力：取其中轴作为一榀典型框架 4.5地震作用下轴框架的内力计算(1）柱的反弯点位置y（丛柱下的端算起）层柱号KHy1A、C1.84.50.55B4.84.50.552A、C1.4393.50.5B3.8373.50.53A、C1.33.50.5B3.3563.50.54A、C1.1513.50.45B2.8783.50.495A、C1.0553.50.425B2.43.50.476A、C0.9593.50.35B1.9193.50.4柱柱1（层)2（层)3（层)上下上下上下AC110.7 90.5498.64 98.6489.5089.50B5
32、87.7480.9605.4605.4518.1518.1柱4（层)5（层)6（层)上下上下上下AC50.461.671.096.121.538.9B443.1461.1263.8297.5117.2175.8（2）柱端的弯矩： （3）根据节点平衡，由柱端弯矩求得梁轴线处的弯矩层AB跨BC跨左端M右端M左端V右端V左端M右端M左端V右端V1209.34596.57-89.58-89.58596.57209.34-89.58-89.582188.14561.75-83.32-83.32561.75188.14-83.32-83.323151.1489.6-71.19-71.19489.6151.
33、1-71.19-71.194146.5370.3-54.42-54.42370.3146.5-54.42-54.425109.9219.8-36.63-36.63219.8109.9-36.63-36.63621.558.6-8.9-8.958.621.5-8.9-8.9（4）柱轴力计算轴力图（KN*M）剪力图（KN*M）第5章 竖向荷载作用下框架结构内力计算5.1恒荷载与活荷载汇集：5.2恒荷载作用下内力计算：(1) 荷载计算主梁自重：1.4798KN/m 、次梁自重：0.7497KN/m、柱子自重：1.3818KN/m顶层：压型钢板(自重为2.815）均布荷载：荷载等效 1.4798+3.
34、46*6=22.2KN/m二、三、四、五层：压型钢板（自重2.815）B柱：1.4798*6+2.815*6*3+1.3818*3.6=64.52KNA.C柱：1.4798*6+2.815*6*3/2+1.3818*3.6+25.28=64.47KN均布荷载：1.4798KN/m集中荷载：=0.7497*6+2.815*6*3=55.17KN=0.7497*6+2.815*6*3+16.54=71.7KN一层：压型钢板（自重2.815） 均布荷载：1.4798KN/m集中荷载：=0.7497*6+3.18*6*3=61.74KN=0.7497*6+3.18*6*3+16.54=78.28KN(
35、2) 弯矩计算根据结构力学的公式直接查出梁和柱的固端弯矩(3) 分配系数计算计算结果见下表(4) 计算内力根据弯矩二次分配法计算框架的内力首先在各相应位置对各节点的非配系数进行标示，将固端弯矩写在横梁的相应位置上，同时进行分配各节点的不平衡弯矩。假定：远端固定进行传递；左（右）梁分配弯矩向右（左）梁传递；上（下）柱分配弯矩向下（上）柱分配弯矩（传递系数均为1/2）；第一次分配弯矩传递后，在进行第二次弯矩分配，然后不再传递。（如下弯矩分配与传递所示）最后将弯矩分配与传递的结果绘制成恒载弯矩图、剪力和轴力图。上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁左梁上柱下柱0.530.470.320.3560.320.47
36、0.53-150.12150.12-150.12150.1279.5670.56-70.56-79.5620.7635.28-35.28-21.72-11-9.76010.2111.5189.32-89.32185.4-185.489.77-89.770.3450.3450.310.2370.2630.2630.2370.310.3450.345-120.33120.33-146.75140.1137.3141.5137.316.266.956.596.26-43.43-48.34-48.3439.7817.933.3118.6602.81-21.723.1339.7820.88-20.99-20.99-18.860.060.070.070.06-19.78-22.01-22.0160.338.45-98.75145.317.029.83-162.1380.03-30.57-49.470.2980.2980.4040.2870.2130.2130.2870.4040.2980.298-120.33120.33-146.73140.1135.8635.8648.617.585.625.627.58-56.6-41.75-41.7520.7617.933.7924.31