某多高层钢结构住宅毕业设计(doc 90页).doc
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1、 I 雅居乐 多高层钢结构住宅方案设计 1 1. 工程概况 工程名称:雅居乐多高层钢结构住宅; 建设地点:东莞市区某地; 工程概况:场地大小为 30m30m,812 层,建筑总高度不超过 40m,室内外高差 为 0.3m,设计使用年限为 50 年; 基本风压: 0 =0.8kN/m2,地面粗糙程度为 C 类; 抗震要求:抗震设防类别为丙类,抗震设防烈度为 8 度,类场地土,设计地震分组 为第一组。 场地土层情况: 表 2-1 场地土层情况 层次 层厚 (m) 层底标高(m) (地面标高0.00) 土体类型 土体参数 1.00 -1.00 杂填土 2.50 -3.50 淤泥质土 3.00 -6.
2、50 粉质粘土 含水率 1 31% ,塑限 P 18% ,液限 L 37% 5.50 -12.00 粉土 孔隙比 0.7e - 中密的中砂 2. 建筑与结构布置 3.1. 建筑布置 3.1.1. 首层建筑平面图 如下图 3-1 所示,首层平面设计为大空间的形式,可以用此空间做为店面,即商住两 用住宅。中间设计为过道、楼梯和电梯。由过道和墙把首层建筑分开为四个大空间,作为 四爿店。由于商业的要求,首层平面将进行比较豪华的装修,例如钢柱将外包为方柱,而 墙也做成玻璃幕墙与装饰墙混合的形式。此外,门也将用比较好看的旋转门,以吸引顾客。 2 图 3-1 首层建筑平面图 3.1.2. 标准层平面图 如下
3、图 3-2 所示,标准层平面设计为商品房,以中间两墙为分隔墙,分为四户。朝北 两户面积较小,内设一个客厅,四个卧室,两个卫生间,一个厨房,一个阳台(左右侧阳 台以一墙分开) 。而朝南两户面积较大,内设一个客厅,五个卧室,一个书房,一个厨房, 两个卫生间,一个杂物间,一个独立阳台。此外,左右两户为于中间墙对称。 3 图 3-2 标准层平面图 计算书配套计算书配套 CAD 图纸在爱建筑网下载图纸在爱建筑网下载 全套毕业设计尽在爱建筑网全套毕业设计尽在爱建筑网 3.1.3. 顶层平面图 如下图 3-2 所示,顶层设计为空旷的天台,外围有 1.2m 的女儿墙,屋檐外挑 500mm。 4 图 3-3 顶
4、层平面图 3.1.4. 剖面图 5 图 3-4 剖面图 1 6 图 3-4 剖面图 2 7 3.1.5. 立面图 图 3-5 南立面图 8 3.2. 结构布置 如下图 3-4 所示,结构布置为纯框架结构,主梁与柱刚接,由于建筑设计中布置了许 多轻质 ALC 隔板,为满足结构需要,布置连续次梁。由于结构比较规则,且受力也比较 对称,次梁与主梁连接采用刚接方式。 图 3-4 标准层结构布置图 图 3-5 顶层结构布置图 9 3. 初步设计 4.1. 建筑做法 屋面做法:压型钢板混凝土组合楼板,20mm 石灰砂浆抹底,20mm 水泥砂浆找平, 100140 厚(2%找坡)膨胀珍珠岩保温层,八层作法防
5、水层(三毡四油上铺小石子) 。 墙身做法:外墙采用 150mm 厚 ALC 板,分户墙等要加支撑的墙选用混凝土空心小砌 块,内隔墙采用 100mm 厚 ALC 板,计算自重 3 /5 . 6mkN 楼盖做法:楼盖采用压型钢板混凝土组合楼板,压型钢板上的混凝土选取 100mm。 门窗做法:门为木门,自重 0.2 kN/m2,窗为钢窗玻璃窗,自重 0.4 kN/m2。 4.2. 屋盖做法 压型钢板采用国产压型钢板 YX70-200-600。下面查建筑结构荷载规范 (GB50009_2001)进行荷载计算。由于屋面为上人的屋面,取标准值为 2 /0 . 2mkN 。 恒荷载标准值 20 厚水泥混凝土
6、找平 2 /46. 02302. 0mkN 100140 厚(2%找坡)膨胀珍珠岩 2 /084. 072)16. 008. 0(mkN 八层作法防水层 2 /4 . 0mkN 100mm 厚钢筋混凝土楼板 2 /5 . 2251 . 0mkN 20mm 厚石灰砂浆抹底 2 /34. 01702. 0mkN 压型钢板自重 2 /136. 0mkN - 小计 2 /92. 3mkN 荷载设计值 2 /5 . 78 . 270. 40 . 24 . 192. 32 . 1mkNqg 4.3. 楼盖做法 根据建筑结构荷载规范 (GB50009-2001) ,民用建筑楼面均布活荷载标准值亦取 2 /0
7、 . 2mkN 。 恒荷载标准值 水磨石面层 2 /65. 0mkN 20 厚水泥混凝土找平 2 /46. 02302. 0mkN 100mm 厚钢筋混凝土楼板 2 /5 . 2251 . 0mkN 20mm 厚石灰砂浆抹底 2 /34. 01702. 0mkN 10 压型钢板自重 2 /136. 0mkN - 小计 2 /09. 4mkN 2 /71. 70 . 24 . 109. 42 . 1mkNqg 确定荷载设计值时考虑两种情况:活荷载效应控制和恒荷载效应控制,取大者。故, 在此取 2 /71. 7mkNqg 。 4.4. 材料验算 查压型钢板规格表,压型钢板强度 2 /205mmNf
8、 ,面积 2 1668mmAp ,压型钢板自 重 2 /136. 0mmkN , 4 64.100cmIef , 3 37.27cmWef ,混凝土选用 C20,面层自重为 2 /11. 1mkN ,重心距底板高度为 mm4 .41 。 平均板厚度为: mmmmmmmmmmmm1211000)702)5070(51000100( 计算简图: 由于施工阶段板块还未拼接完成,故分为一块一块,可视其为结构为简支单向板,而 在结构布置中, mml2100 max 。 图 4-1 计算简图 施工阶段: 恒载 mkNgg k /79. 3)136. 025121. 0(2 . 12 . 1 1 活载 mk
9、Nqq k /4 . 10 . 14 . 14 . 1 1 弯矩 mkNlqgM86. 21 . 24 . 179. 3 8 1 8 1 22 max111 使用阶段 恒载 2 /91. 409. 42 . 1mkNg 11 活载 2 /80. 20 . 24 . 1mkNq 弯矩 mkNlqgM25. 41 . 280. 291. 4 8 1 8 1 22 max 剪力 kNlqgV10. 81 . 280. 291. 4 2 1 2 1 max11 压型钢板验算(施工阶段) 抗弯强度 mkNmkNfWM ef 86. 216. 52051037.27 3 挠度计算 mm l mm IE l
10、qg efs kk 5 .10 200 2100 200 42. 9 1064.1001006. 2 1 . 280. 291. 4 384 5 384 5 min 85 4 4 组合板验算(使用阶段) 抗弯强度 0 1007041.4128.6()hmm 1668 205 35.62() 1000 9.6 p c c A f xmmh bf 组合截面塑性中和轴在压型钢板顶面以上 0 0.8()0.8 205 1668 (128.635.62/2) 2 30.3()6.23() p x MfA h kN mkN m 斜截面抗剪承载力 每个肋平均宽度 (50+70)/260(mm) 0 0.70
11、.7 1.10 (5 60) 128.629.7()9.92() t Vf bhkNkN 4.5. 板的设计 按弹性设计。 计算简图 由结构平面布置图知,楼板最长跨度为十四跨,而由于结构力学知识知,在中间跨部 分,弯矩基本相等,而图中中间跨的跨度没有很大的变化,故化为五跨的简图来计算。中 间跨取最大长度 mml1900 max 。 12 表 4-1 五跨计算表 VblBclVdlVel VbrBcrVdrVer -0.61 -0.47-0.5-0.526 0.5260.50.4740.606 -0.55 0.013-0.5-0.013 0.0130.5-0.013 0.553 0.447-0.
12、45 -0.105 0.3940.394 0.1-0.085 -0.053 -0.04-0.04 -0.053 Mf VaVf ? 0.078 0.033 0.046 -0.105 -0.079 -0.08 荷载图 跨内最大弯矩支座弯矩 剪力 M1M2M3MbMcMd 由表知,最大内力如下: 2 /91. 409. 42 . 1mkNg , 2 /8 . 20 . 24 . 1mkNq 弯矩 mkN qlglM 39. 29 . 18 . 21 . 09 . 191. 4078. 0 1 . 0078. 0 22 22 1 mkN qlglMb 40. 29 . 18 . 2053. 09 .
13、 191. 4105. 0 053. 0105. 0 22 22 剪力 kN qlglMb 05. 69 . 18 . 2447. 09 . 191. 4394. 0 447. 0394. 0 4.6. 次梁的设计 内隔墙采用 100mm 厚 ALC 板,计算自重 3 /5 . 6mkN ,即化为线性均布荷载为 mkN/95. 1100. 0000. 35 . 6 ,暂不考虑次梁自重。 4.6.1. 荷载设计值 恒荷载设计值: 板传来恒荷载 mkN/31.101 . 22 . 109. 4 ALC 板自重 mkN/95. 1100. 0000. 35 . 6 - 小计 mkN/26.12 活荷
14、载设计值 mkN/88. 51 . 28 . 2 13 4.6.2. 计算简图 由于跨度变化比较大,不应采用等跨度连续梁,但为方便手算,取最长跨度 3.3m 作 为等跨连续梁进行手算。 计算简图如下: 图 4-2 恒载标准值分布图 图 4-3 活载标准值分布图 弯矩 mkN lqgM 4 .153 . 3)88. 526.12(078. 0 )(078. 0 2 2 1 mkN lqgMb 7 .203 . 3)88. 526.12(105. 0 )(105. 0 2 2 剪力 kN lqgMb 6 .233 . 3)88. 526.12(394. 0 )(394. 0 4.6.3. 最不利荷
15、载 当考虑最不利荷载时,如下组合可得到最大正弯矩、最小负弯矩和最大剪力: 4.6.3.1. 最大正弯矩: 图 4-4 最大正弯矩分布图 mkNqlglM82.163 . 388. 5100. 03 . 326.12078. 0100. 0078. 0 2222 max正, 4.6.3.2. 最大支座负弯矩和最大剪力: 14 图 4-4 最大支座负弯矩和最大剪力分布图 mkNqlglM64.213 . 388. 5119. 03 . 326.12105. 0119. 0105. 0 2222 max负, kNqlglV55.363 . 388. 5620. 03 . 326.12606. 062
16、0. 0606. 0 max 考虑到内力组合时梁的最不利内力组合多是:恒荷载+活 荷载+风荷载,将计算弯矩乘上 1.2 的放大系数,可得 3 6 max 4 .120781 2150 . 1 1064.212 . 1 mm f M Wf W M x nx nxx x , 可选用 96100150HM , 333 4 .120781140000140Wmmmmcm nx ,理论重量为 mkg/4 .21 ,化为线性荷载为: mkN/21. 010008 . 94 .21 , 此时,恒荷载设计值为: mkN/47.1221. 026.12 。 验算最大负弯矩: mkNqlglM88.213 . 3
17、88. 5119. 03 . 347.12105. 0119. 0105. 0 2222 max负, 而 33 6 max 13600093.122120 2150 . 1 1088.212 . 1 mmmm f M W x nx 满足要求。 4.7. 主梁的设计 4.7.1. 材料选用 本结构选用 5 轴框架进行截面初步设计, 对于梁选用 Q235 钢材, 柱子选用 Q345 钢材。 4.7.2. 力的传递 由于次梁承受了板传来的荷载,主梁主要承受次梁的荷载,而次梁的荷载主要为集中 力。 4.7.2.1. 恒荷载标准值 次梁传来的恒载 kN56.403 . 326.12 次梁自重 kN76.
18、 03 . 323. 0 - 小计 kN32.4176. 056.40 图 4-5 次梁截面 15 4.7.2.2. 活荷载标准值 次梁传来的活载 kN40.193 . 388. 5 4.7.2.3. 计算简图及计算 1) 满载时: 图 4-6 恒载标准值分布图 图 4-7 活载标准值分布图 最大正弯矩: mkN lQGM 60.301 . 2)40.1932.41(240. 0 )(240. 0 正 最小负弯矩: mkN lQGM 83.351 . 2)40.1932.41(281. 0 )(281. 0 负 最大剪力: kN QGV 78.77)40.1932.41(281. 1 )(28
19、1. 1 max 2) 最大正弯矩计算简图: 图 4-8 恒载标准值分布图 图 4-9 活载标准值分布图 最大正弯矩: mkN QlGlM 52.321 . 240.19287. 01 . 232.41240. 0 287. 0240. 0 max正, 16 3) 最小负弯矩和最大剪力计算简图: 图 4-10 恒载标准值分布图 图 4-11 活载标准值分布图 最小负弯矩: mkN QlGlM 38.371 . 240.19319. 01 . 232.41281. 0 319. 0281. 0 max负, 最大剪力: kN QGV 5 .7840.19319. 132.41281. 1 319.
20、 1281. 1 max 4.7.2.4. 最不利组合及材料选型 考虑到内力组合时梁的最不利内力组合多是:恒荷载+活荷载+风荷载,将计算弯矩乘 上 1.2 的放大系数,可得 3 6 max 3 .345209 2150 . 1 1085.612 . 1 mm f M Wf W M x nx nxx x , 可选用 128200450HN , 333 3 .34520915000001500Wmmmmcm nx , 4 33700cmIx 。 4.8. 柱的设计 不考虑柱自重,当恒载与活载均满布时,各柱有最大轴力。由此估算,估算如下: 满载时: 图 4-13 恒载设计值分布图 图 4-12 主梁
21、截面 17 图 4-14 活载设计值分布图 支座剪力: kN QG l lQGlQGlQG V 48.153 )16.2758.49(2)(2 2 )( 3 2 )( 3 1 )( 两端支座反力: kN VQGN 22.230 48.15316.2758.49 )( 中间支座反力: kN VN 96.306 48.1532 2 与电算比较,如下图: 图 4-15 Sap2000 电算结果 由图知,最小的支座反力为 kN78.154 ,最大的支座反力为 kN11.310 ,与手算结果相差 不大。选手算的中间支座反力估算全栋楼每根柱的受力 kNF64.276211.3109 钢框架中,框架柱的长细
22、比控制在 30-70 之间,在这个范围内,柱的轴心受压稳定系 数大致在 0.7-0.8 之间,同时,考虑到柱是处于弯压状态,在没有计算弯矩作用时,把 柱所受轴力 N 乘以放大系数。 f A N 4 . 12 . 1 f N A 64. 05 . 0 18 2 3 45.21694 3105 . 0 1064.2762 5 . 0 mm f N A 柱选用截面 2121408400#HW , 2 5 .251 cmA , 4 71100cmIx , 4 23800cmIy 梁柱构件的线刚度计算后如图, 其中在求梁截面惯性 矩 时考虑到楼板的作用,取 b II5 . 1 。 b I 为钢梁的截面惯
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