土木工程毕业设计（论文）-大庆市某休闲娱乐休闲中心网架设计.pdf

大庆石油学院本科生毕业设计（论文） i 摘 要 本建筑为拟建于大庆市开发区的夏宫休闲娱乐休闲中心，总建筑面积为 5184m2。主体高度 12.6m，由游泳池及洗浴办公区构成。场地类型为类场地，地 震分组为第二组，抗震烈度为 7 度。 设计内容主要包括：建筑设计和结构设计。 建筑设计部分包括总体布局、平面与竖向交通、建筑朝向与选型以及防火和 疏散要求。主要进行了建筑设计构思，平面布局、立面设计、剖面设计以及防火 和疏散设计。平面布局合理、立面简洁大方，满足功能要求。 结构设计部分包括：结构布置、荷载计算、内力组合、钢框架设计、网架设计 以及基础设计。 完成了该建筑的结构设计说明书及部分施工图。 本建筑上部结构采用钢结构体 系，下部采用独立基础。 关键词：钢结构；建筑设计；内力组合；钢框架；独立基础 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 大庆石油学院本科生毕业设计（论文） ii abstract this building is a tier steel frame structural recreation ground, which is to be built in the summer palace of daqing city. its total area is 5184 square meters. its overall height is 12.4 meters and constructed with the swimming pool and office area. the area is the second type area, and the second group in earthquake resistance intensity. this article includes two parts that are architecture design and structural design. architecture design includes the total layout, plane and the perpendicular transportation, the orientation of the building and chooses the size, and the design of fireproof and dispersion. the planes arrangement is reasonable,and its semblance is succinct and generous，which satisfies the functions requirement. the structure design includes what is following as the structure arrangement, the calculation of loads, the combination of the internal forces, the calculation of the frame; the calculation of the cranes beam and the calculation of column and foundation. the method of bottom shearing force is used to calculate the lateral seismic action. in according to the geologic condition, spread foundation is adopted. through the calculating and designing, the instruction of structure design of the building and some construction plans are finished. the structure system of all steel frames is adopted in the buildings top structure and the spread foundation is adopts in its foundation structure. key words: steel structures; architecture design; the combination of the internal forces; structure steel frame; spread foundation 大庆石油学院本科生毕业设计（论文） iii 目 录 第 1 章 建筑设计 . 1 1.1 夏宫休闲娱乐中心组成 1 1.2 平面设计 . 1 1.3 剖面设计 2 1.4 立面设计及内部空间处理 . 3 第 2 章 结构设计 . 4 2.1 荷载计算 4 2.2 钢框架设计 7 2.3 组合楼板设计 51 2.4 网架设计 55 2.5 檩条设计 63 2.6 基础设计 65 结 论 . 69 参考文献 . 70 致 谢 . 71 大庆石油学院本科生毕业设计（论文） 1 第 1 章 建筑设计 1.1 夏宫休闲娱乐中心的组成 1.1.1 夏宫休闲娱乐中心简介 夏宫休闲娱乐中心的组成体系由游泳区及洗浴办公区组成。游泳区是休闲娱 乐中心的基本休闲单位，洗浴办公区是其附属单位，洗浴办公区组成部分包括浴 池，休息区（包括休息大厅，游艺室，健身区等内容） ，休闲中心职工办公区，职 工休息区。 1.1.2 构件的组成 1.1.2.1 承重结构 本承重结构主要采用局部钢框架结构，这主要是因为泳池及办公区使用空间 不同、高度较低，这种结构受力合理，建筑设计灵活，施工方便，工业化程度较 高。它包括下列几部分承重构件： （1）横向框架：由基础、框架梁、柱组成。 （2）纵向框架：由基础、框架梁、柱组成。 （3）游泳池区：有柱，网架组成。 1.1.2.2 围护结构 本建筑物的外围护结构包括外墙、屋顶、地面、门窗等。 1.2 平面设计 本建筑物的平面设计主要研究以下几方面的问题： （1）总平面对平面设计的影响； （2）平面设计与不同功能分区的关系； （3）平面设计与人流的关系； （4）柱网选择； （5）生活间设计； 1.2.1 总平面对平面设计的影响 平面设计根据全建筑物的人流流程、交通运输、卫生、防火、气象、地形、 地质以及建筑群体艺术等条件，确定这些建筑物与构筑物之间的位置关系；合理 的组织人流、货流，避免交叉和迂回；布置各种工程管线；进行竖向设计及绿化、 美化布置等。 大庆石油学院本科生毕业设计（论文） 2 1.2.2 平面设计与不同功能分区的关系 民用建筑的平面及空间组合设计，主要是根据建筑物使用功能的要求进行的； 而休闲娱乐中心平面及空间组合设计，则是在泳池及其附属结构布置的基础上进 行的。 本设计，主要包括下面五个内容： （1）根据任务书要求的规模、性质等确定 的总建筑面积； （2）选择和布置泳池及其附属结构； （3）划分泳池及其附属结构 面积； （4）初步拟定柱网跨度和长度； （5）使用功能对建筑设计的要求，如采光、 通风、保温、防潮等。 1.2.3 平面设计与人流的关系 为了方便娱乐人员，客户，职工出入，并且不出现人流交叉而布置。 总之，平面设计时，必须考虑周围建筑物的影响及要求。 1.2.4 柱网布置 本设计柱距采用 6m6m。 1.2.5 休息空间布置 为保证游泳及洗浴人员休息而设置休息大厅、餐厅、健身区等。 1.3 剖面设计 剖面设计的具体任务是：确定建筑高度；选择承重结构及围护结构方案；游 泳池上空的采光、通风及屋面排水等问题。 在本设计中，建筑高度为 12.6m，承重结构为钢框架，维护结构为砌体结构， 游泳池上空为大空间网架。 1.3.1 高度的确定 确定建筑的高度必须根据使用要求以及建筑统一化的要求，同时，还应考虑 到空间的合理利用及功能的需求。建筑高度直接影响建筑的造价，在确定建筑高 度时，应不影响生产使用的前提下，充分发掘空间的潜力，节约建筑空间，降低 造价。 在本设计中，层高为 4.2m，游泳池层高为 12.8m， 1.3.2 天然采光 白天，室内利用天然光线进行照明的叫做天然采光。由于天然光线质量好， 又能节约能源，只有天然采光不能满足要求时才辅以人工照明。 在本设计中，办公区采用人工采光，游泳馆上空采用天然采光。 大庆石油学院本科生毕业设计（论文） 3 1.4 立面设计及内部空间处理 建筑物的体型与使用功能、平面形状、剖面形式和结构类型都有着密切的关 系，而立面处理又是在建筑体型的基础上进行的。建筑平面、立面、剖面三者是 一个有机体，设计虽然是首先从平面着手，但自始至终应将三者结合考虑和处理。 立面应根据使用功能要求、技术条件、经济等因素，运用建筑构图原理进行设计， 使建筑物具有更加简洁、大方、新颖的外观形象。 1.4.1 立面设计 由于泳池的大空间及洗浴办公区的小空间，因此在立面设计中墙面划分很关 键，墙面的大小、色彩与门窗的大小、位置、比例、组合形式等，直接关系到立 面效果。在工程实践中，墙面划分常采用三种方法：(1)垂直划分；(2)水平划分； (3)混合划分。 本设计中，正立面采用玻璃幕墙，上空采用大空间网架造型优美，活泼。 1.4.2 内部空间处理 影响内部空间处理的因素有以下几个方面： （1）使用功能 内部空间应满足功能要求，同时也应考虑空间的艺术处理。 （2）空间利用 设置在内部的职工生活空间使用方便，可用死角作为仓库，同时利用的空间 来布置生活设施，这样可充分利用空间，降低造价。利用距离泳池最近房间作为 急救室，方便区域作为广播室，大厅入口处设置前台，侧面设置存鞋处等。 （3）设备管道 有条不絮地组织排列设备管道，不但方便使用，而且便于管理和维修，其布 置和色彩处理得当，会增加室内艺术效果尤其是泳池处玻璃幕墙后面的柱及柱间 支撑。 （4）建筑色彩在内部的应用 建筑色彩受世界流行色的影响，虽然目前世界上趋向清淡或中和色，但鲜艳 夺目的色彩仍广泛使用。建筑中墙面、地面、天棚的色彩应根据性质、用途、气 候条件等因素确定。 大庆石油学院本科生毕业设计（论文） 4 第 2 章 结构设计 2.1 荷载计算 2.1.1 设计资料 大庆市开发区夏宫休闲娱乐中心，该厂房建筑物为局部三层，三层部分采用 钢框架结构，单层部分采用大空间网架结构；长 60m，宽度 48m；共有 4 榀钢框架， 柱距 6.0m,屋面彩板坡度 2%，网架部分屋面坡度为 2%；地震设防烈度为 7 级，设 计地震分组为第二组，设计地震基本加速度值 0.05g。另附平面布置图，见图 2-1； 框架形式及框架尺寸见图 2-2。钢框架屋顶为彩色钢板夹聚苯乙烯保温板，空间网 架上空为有机玻璃。 图 2-1 刚架平面布置图 2.1.2 荷载计算 2.1.2.1 荷载取值计算 1、楼面、屋面永久荷载标准值（对水平投影面） 压型钢板及保温层： 0 .12 kn/m 2 大庆石油学院本科生毕业设计（论文） 5 檩条： 0.10 kn/m 2 屋架及支撑自重： 0.384 kn/m 2 水磨石地面： 0.65 kn/m 2 74+46 厚现浇混凝土板： 2.5 kn/m 2 20 厚板底抹灰： 0.0217=0.34 kn/m 2 yx-70-200-600 压型钢板： 0.221 kn/m 2 外墙空心小砌块： 11.8 kn/m 3 内墙陶粒空心砌块： 5 kn/m 3 塑钢门： 0.4 kn/m 2 塑钢窗： 0.4 kn/m 2 外墙面荷载： 11.80.4+170.02+0.5=5.56kn/m 2 内墙面荷载： 50.4+170.02+0.5=2.84kn/m 2 轻质墙面及柱自重标准值（包括柱、墙骨架等）0.50 kn/m 2。 图 2-2 钢框架形式及尺寸 2、初选截面 选定梁柱截面尺寸及截面几何特性 钢材均为 q235 柱：h300x305x15x15：a=135.4cm 2;i x=21600cm 4; w 1x=1440cm 3;i x =12.6cm; iy=7100cm 4;i y=7.24cm;q=106kg/m。 一二层梁：h300x300x10x15:a=120.4cm 2;i x=20500cm 4;w 1x=1370cm 3;i x=13.1cm; iy=6760cm 4;w y=450cm 3;i y=7.49cm;q=94.5kg/m。 顶层梁：h125x125x6.5x9:a=30.31cm 2;i x=837cm 4;w 1x=44.01cm 3;i x=5.29cm; iy=3.11cm;q=23.8kg/m。 大庆石油学院本科生毕业设计（论文） 6 3、地震作用 具体计算见横向地震荷载计算。 图 2-3 梁柱截面尺寸示意图 2.1.2.2 作用在屋面及楼面的荷载标准值 屋面可变荷载标准值 屋面活荷载：按不上人屋面考虑，取为 0.50 kn/m 2 雪荷载：基本雪压 s0=0.35kn/m 2 。按雪荷载均匀分布，ur=1.0，雪荷 0kr sus= =1.00.35=0.35 kn/m 2。 风荷载标准值 基本风压 w0=0.55 kn/m 2,地面粗糙度类别为 b 类，风荷载高度变化系数按建 筑结构荷载规范 （gb500092001）的规定采用， 柱顶：h=12.6m， uz=1.07 楼面： 办公区活荷载取值 2.0 kn/m 2 宿舍区活荷载取值 2.0 kn/m 2 餐厅区活荷载取值 2.5 kn/m 2 休息大厅活荷载取值 3.0 kn/m 2 健身区活荷载取值 3.5 kn/m 2 走廊、楼梯活荷载取值 3.5 kn/m 2 大庆石油学院本科生毕业设计（论文） 7 2.2 钢框架设计 2.2.1 设计资料 钢框架柱距为 6.0mx6.0m，层高为 h=4.2m， ，无挡风板，间距 6.0m，屋面材料 为压型钢板，屋面坡度为 2%，钢材选用为 q235 型，焊条采用 e43 型，天窗架几何 尺寸、结构形式及杆件编号如图 2-6 所示。 图 2-4 钢框架左一半 2.2.2 荷载标准值汇集 2.2.2.1 永久荷载 2.2.2.1.1 屋面恒载 屋面板 （压型钢板） 0.12 kn/m 2 檩条 0.10 kn/m 2 屋架及支撑自重 0.384 kn/m 2 小计 0.604 kn/m 2 边跨框架梁自重 0.945 kn/m 小计 0.945 kn/m 中跨（bc 跨）框架梁自重： 0.945 kn/m 大庆石油学院本科生毕业设计（论文） 8 小计： 0.945 kn/m 边柱连系梁自重： 0.50.9456=5.67kn 连系梁传来屋架自重： 0.50.6046=3.624kn 顶层边节点集中荷载标准值： 9.29kn 顶层中节点集中荷载标准值： 18.58kn 2.2.2.1.1 标准层框架恒荷载 水磨石面层： 0.65 kn/m 2 74+46mm 厚现浇钢筋混凝土楼板： =2.5kn/m 2 20 厚板底抹灰： 0.0217=0.34 kn/m 2 yx-70-200-600 压型钢板： 0.221 kn/m 2 屋面吊顶 0.2 kn/m 2 楼面恒荷载： 3.88 kn/m 2 边跨框架梁： 0.945kn/m 中跨框架梁： 0.945kn/m 楼面板传给中跨（35）框架梁荷载： 3.882=6.98 kn/m 中跨（35）框架梁线荷载标准值： 6.98+0.945=7.925 kn/m 楼面板传给边跨（13）框架梁荷载： 30.1125=8.389kn/m 中跨（35）框架梁线荷载标准值： 11.25+2.5+0.945=14.695kn/m 边跨框架联系梁： 0.945kn/m 钢窗自重： 1.82.10.4=1.51kn 窗下墙体自重： 5.560.91.8=9.01kn 窗边墙体自重： 5.560.64.2=14kn 框架柱自重： 1.064.2=4.45kn 连系梁传来楼面自重： 11.253+3.4931=44.22kn 标准层边柱中荷载标准值： 78.86kn 中柱连系梁自重： 0.945kn 联系梁传来的集中荷载： 3.4932=20.94kn 小计 26.61kn 扣除门窗洞加上门窗重： 54.26-52.42.4+0.42.42.4=99.5kn 标准层中结点集中荷载标准值： 99.5+26.61=126.11kn 大庆石油学院本科生毕业设计（论文） 9 2.2.2.1.1 底层框架相关荷载计算 水磨石面层： 0.65 kn/m 2 74+46mm 厚现浇钢筋混凝土楼板： =2.5kn/m 2 20 厚板底抹灰： 0.0217=0.34 kn/m 2 yx-70-200-600 压型钢板： 0.221 kn/m 2 屋面吊顶 0.2 kn/m 2 楼面恒荷载： 3.88 kn/m 2 边跨框架梁： 0.945kn/m 中跨框架梁： 0.945kn/m 楼面板传给中跨（35）框架梁荷载： 3.882=6.98 kn/m 中跨（35）框架梁线荷载标准值： 6.98+0.945=7.925 kn/m 楼面板传给边跨 （13） 框架梁荷载： 30.1125=8.389kn/m 中跨（35）框架梁线荷载标准值： 11.25+2.5+0.945=14.695kn/m 边跨框架联系梁： 0.945kn/m 钢窗自重： 1.82.10.4=1.51kn 窗下墙体自重： 5.560.91.8=9.01kn 窗边墙体自重： 5.560.64.2=14kn 框架柱自重： 1.064.2=4.45kn 连系梁传来楼面自重： 11.253+3.4931=44.22kn 底层边柱中荷载标准值： 78.86kn 中柱连系梁自重： 0.945kn 联系梁传来的集中荷载： 3.4932=20.94kn 小计 26.61kn 扣除门窗洞加上门窗重： 54.26-52.42.4+0.42.42.4=99.5kn 底层中结点集中荷载标准值： 99.5+26.61=126.11kn 2.2.2.2 活荷载计算 2.2.2.2.1 屋面框架活荷载计算 中跨主梁由屋面传递的均布活荷载： 60.5=3kn/m 屋面传递给边跨连系梁活荷载： 630.5=9kn 屋面传递给中跨连系梁活荷载： 660.5=18kn 大庆石油学院本科生毕业设计（论文） 10 2.2.2.2.2 标准层活荷载计算 中跨主梁均布活载： 33+3.52.4+0.62=18.6kn/m 楼面传递给次梁的活荷载： 2.523+223=27kn 楼面传递给边跨系梁活荷载： 2.532=15kn 屋面传递给中跨连系梁活荷载： 2.516+216=27kn 2.2.2.2.3 底层活荷载计算 中跨主梁均布活载： 33+3.52.4+0.62=18.6kn/m 楼面传递给次梁的活荷载： 2.523+223=27kn 楼面传递给边跨系梁活荷载： 2.532=15kn 屋面传递给中跨连系梁活荷载： 2.516+216=27kn 2.2.3 屋盖、楼盖重力荷载代表值 gi的计算 2.2.3.1 屋盖重力荷载代表值 gn 的计算。 1）屋架自重： g1=0.6042448+0.30.548=1156.6kn 2）横纵梁恒载： g2=0.238637+0.23898=69.97kn 3)半层高外墙恒载： g3=5.562.1 (48+48)=1120.89kn 4)半层高内墙荷载： g4=(3.6+9)4+3.62+6122.82.1=772.93kn 5)半层柱高荷载： g5=1.062.153=117.96kn=1120.89kn g3=g=3623.61kn 2.2.3.2 二层楼盖重力荷载代表值 gi的计算 1） 楼面荷载： g1= （3.49+2.50.5）4824=5460.48kn 2） 横纵梁荷载： g2=0.945637+0.94598=277.83kn 3)上下层半高外墙荷载： g3=1120.892=2241.78kn 4)上下层半高内墙荷载： g4=772.932=1545.86kn 5)上下层半高柱自重荷载： g5=117.982=235.96kn g2=g=9761.91kn 2.2.3.3 底层楼盖重力荷载代表值 gi的计算 1） 楼面荷载： g1= （3.49+2.50.5） x48x24=5460.48kn 2） 横纵梁荷载: g2=0.945637+0.94598=277.83kn 3)上下层半高外墙荷载： g3=1120.892=2241.78kn 4)上下层半高内墙荷载： g4=772.932=1545.86kn 5)上下层半高柱自重荷载： g5=117.982=235.96kn g1=g=9761.91kn 合计 gi=g =2347.43kn 大庆石油学院本科生毕业设计（论文） 11 表 2-1 重力荷载代表值计算表 层数 3 2 1 gn、kn 3924.61 9761.91 9761.91 2.2.4 水平地震作用下框架的侧移计算 2.2.4.1 梁线刚度 钢框架结构中，考虑现浇钢筋混凝土楼板与钢梁的共同作用，在计算梁线刚 度时，对中框架梁取 kb=2.0eib/l;对边框架取 kb=1.5 eib/l。 底层框架为例： exib/l=2.0610 5 20500/6000=1.3710 9(knm) 表 2-2 梁线刚度表 梁号 惯性矩 i0x10 4/cm4 exib/l knm kbx10 4/( knm) 中框架梁 2.0kb 边框架梁 1.5kb 顶层框架梁 837 2.75x10 7 5.5x10 7 4.2x10 7 一、二层框架梁 20500 0.865x10 9 1.37x10 9 1.03x10 9 2.2.4.2 柱线刚度 一、二、三层柱线刚度 kc=exic/h=2.0610 5 21600/4200=1.03310 9(knm) 2.2.4.3 横向框架柱侧翼刚度 d 值 d 即是使两端固定的柱上、 下端产生相对水平位移时需要在柱顶施加的水平力。 以底层框架 3 柱为例 k = cb kk / =（1.37+1.03）/1.033=2.32(knm) c=（0.5+k ）/(k +2)=（0.5+2.32）/(2.32+2)=0.65 12/h 2=0.68 d=12k / h 2=1.0254kn/m d=0.338342+1.02548+1.1812=36.57 kn/m 2.2.4.4 横向框架自振周期 按顶点位移法计算框架基本自振周期 t1=1.7t n u 以顶层为例： 层间相对位移3= = 3 3 3 j j g g =7.14/3923.61=0.0549（m） n=i=0.1676(m) t1=1.7t n u =1.70.9 167 . 0 =0.626(s) 大庆石油学院本科生毕业设计（论文） 12 表 2-3 横向框架 1 柱抗侧移刚度 d 值计算 楼层 层高 m 线刚度 kc=eic/h (knm) k= cb kk / （底层） k= cb kk2/ （一般层） c=（0.5+k） /(k+2) (底层) c=k/(k+2) （一般层） d=12ck / h 2 3 4.2 1.033x10 9 0.518 0.206 0.0726 2 4.2 1.033x10 9 0.997 0.333 0.2258 1 4.2 1.033x10 9 0.997 0.499 0.3383 表 2-4 横向框架 3 柱抗侧移刚度 d 值计算 楼层 层高 m 线刚度 kc=eic/h (knm) k= cb kk / （底层） k= cb kk2/ （一般层） c=（0.5+k） /(k+2) (底层) c=k/(k+2) （一般层） d=12ck / h 2 3 4.2 1.033x10 9 1.21 0.38 0.3127 2 4.2 1.033x10 9 2.32 0.54 0.8519 1 4.2 1.033x10 9 2.32 0.65 1.0254 表 2-5 横向框架 5 柱抗侧移刚度 d 值计算 楼层 层高 m 线刚度 kc=eic/h (knm) k= cb kk / （底层） k= cb kk2/ （一般层） c=（0.5+k） /(k+2) (底层) c=k/(k+2) （一般层） d=12ck / h 2 3 4.2 1.033x10 9 1.38 0.41 0.3847 2 4.2 1.033x10 9 2.59 0.56 0.9862 1 4.2 1.033x10 9 2.59 0.67 1.1800 大庆石油学院本科生毕业设计（论文） 13 表 2-6 横向框架 6 柱抗侧移刚度 d 值计算 楼层 层高 m 线刚度 kc=eic/h (knm) k= cb kk / （底层） k= cb kk2/ （一般层） c=（0.5+k） /(k+2) (底层) c=k/(k+2) （一般层） d=12ck / h 2 3 4.2 1.033x10 9 1.38 0.41 0.3847 2 4.2 1.033x10 9 2.59 0.56 0.9862 1 4.2 1.033x10 9 2.59 0.67 1.1800 表 2-7 横向框架 8 柱抗侧移刚度 d 值计算 楼层 层高 m 线刚度 kc=eic/h (knm) k= cb kk / （底层） k= cb kk2/ （一般层） c=（0.5+k） /(k+2) (底层) c=k/(k+2) （一般层） d=12ck / h 2 3 4.2 1.033x10 9 1.38 0.41 0.3847 2 4.2 1.033x10 9 2.59 0.56 0.9862 1 4.2 1.033x10 9 2.59 0.67 1.1800 表 2-8 横向框架定点位移计算 楼层 gi/kn gi/kn di/(x10 4kn) 层间相对位 移 i= 3 g gj i/m 3 3623.61 3623.61 7.41 0.0549 0.1676 2 9761.91 13685.52 28.13 0.0486 0.1127 1 9761.91 23447.43 36.57 0.0641 0.0641 2.2.4.5 横向框架水平地震作用计算 此建筑物高度不超过 40m，且平面和竖向较规则和以剪切变形为主的建筑，故地 震作用计算采用底部剪力法。阻尼比为 geq=0.85ge=0.8523447.43=19930.32kn max2 )(aha g t tg =(0.35/0.626) 0.9 1.0x0.08=0.047 大庆石油学院本科生毕业设计（论文） 14 结构总水平地震作用等效的底部剪力标准值 fek=a geq=0.04719930.32=936.72kn 定点附加水平地震作用系数 tg=0.35s，t1=0.626s1.40.35=0.49s 查表得 n=0.08t1+0.07=0.080.626+0.07=0.12 顶点附加水平地震作用 fn=nx fek=0.12936.72=112.4kn 各层水平地震作用标准值计算： 以顶层为例 - = jj nekii i hg fhg f )1 (d =49437936.72 (1-0.12)/23447.43=236.58kn 加入fn后 f3=112.4+236.58=348.98kn 2.2.4.5.1 各层地震作用及楼层剪力 表 2-9 横向框架各层地震作用及楼层地震剪力 层数 hi/m hi/m gi/kn gihi/ knm jj ii hg hg fi/kn vi/kn 3 4.2 12.6 3923.61 49437 0.287 348.98 348.98 2 4.2 8.4 9761.91 82000 0.476 445.88 794.86 1 4.2 4.2 9761.91 41000 0.238 222.94 1017.8 l f3 加入fn 图 2-5 地震作用示意图 2.2.4.5.2 各楼层地震剪力最小取值验算 大庆石油学院本科生毕业设计（论文） 15 各楼层地震剪力最小取值验算，满足 vi bmm bm hk ei 或参数5 时 楼层侧移可按下式进行修正 ii uu) 5 . 0100 1 ( h h - += 4 2 7 . 10)(8 . 1 5 . 17 cmbm bmcm bmm bm bmm bm i hi hi hk ei hk ei u-= gthhk mbmcmm = 以二层梁为例 gthhk mbmcmm =270270107910 3=1.07x105 knm bmm bm hk ei =2.0610 5 2.05/1.0710 5 270=1.09 故需要修正。 表 2-32 节点域剪切变形对结构侧移的影响 位置 km knm ibmx10-2m4 icmx10-2m4 bmm bm hk ei 修 正 系 数 u2/m 3 0.44 0.084 2.16 0.13 2 1.07 2.05 2.16 1.32 1.09 0.00504 9.36 1 1.07 2.05 2.16 1.32 1.09 1.002503 9.36 *注：顶层梁 0.13u3=0.01656 结构端部侧移满足不超过质心侧移的 1.3 倍 2.2.10 构件验算 2.2.10.1 框架梁验算 2.2.10.1.1 梁的抗弯强度验算 梁的抗弯强度应满足f w m nxx x g 位 置 层间位 移 柔性节点 修正 剪切变形 修正 修正后 侧移 um un ui 层 高 层间 相对 转角 三 层 0.00489 0.0002445 0 0.00513 0.01177 0.00479 0.01656 4.2 3943 二 层 0.00282 0.000141 0.000504 0.00347 0.00664 0.00664 4.2 1581 一 层 0.00278 0.000139 0.0002505 0.00317 0.00317 0.00317 4.2 755 大庆石油学院本科生毕业设计（论文） 38 以底层框架 1-3 为例 无震时 nxx x w m g =297.2910 6/1.05 1.4410 6=196.43(n/mm)hmin=2000/15=133mm 满足要求 2.2.10.2 框架柱验算 2.2.10.2.1 计算长度 边柱：以底层柱为例 l0=4.2m 上端梁线刚度和kb=1.0310 4=1.03 x104knm 柱线刚度kc=(1.033+1.033) 10 4=2.066 x104knm 则系数 c b 1 k k =k=1.03/2.066=0.49 柱下端与基础刚接，则 k2= 由 k1,k2查表，柱计算长度系数=1.305，则此柱计算长度为 l=l0xl0=1.3054.2=5.5m 表 2-39 边柱计算长度计算表 位置 截面 梁 线 刚 度kb 10 4 kn m 柱 线 刚 度kc 10 4 kn m k1 k2 层高/m 长 度 系 数 l=h/m 三层 上端 0.42 1.033 0.41 4.2 1.65 6.9 下端 1.03 0.49 二层 上端 1.03 1.033 0.49 4.2 1.60 6.7 下端 1.03 0.49 一层 上端 1.03 1.033 0.49 4.2 1.305 5.5 大庆石油学院本科生毕业设计（论文） 40 中柱： 以底层柱为例 上端梁线刚度和kb=21.3710 4=2.74 10 4knm 柱线刚度kc=(1.033+1.033) 10 4=2.066 10 4knm 则系数 c b 1 k k =k=2.74/2.066=1.33 柱下端与基础刚接，则 k2= 由 k1,k2查表，柱计算长度系数=1.077，则此柱计算长度为 l=l0xl0=1.077x4.2=4.52m 表 2-40 中柱计算长度计算表 位置 截面 梁 线 刚 度kb 10 4 kn m 柱 线 刚 度kc 10 4 kn m k1 k2 层高/m 长 度 系 数 l=h/m 三层 上端 1.1 1.033 1.06 4.2 1.21 5.68 下端 2.74 2.65 二层 上端 2.74 2.066 1.34 4.2 1.27 5.3 下端 2.74 1.34 一层 上端 2.74 2.066 1.34 4.2 1.15 4.8 2.2.10.2.2 强柱弱梁计算 强柱弱梁应满足 - ybpb c ycpc fw a n fwh)( 柱塑性抵抗矩 wpc=2x2x(30515143+1351572.5)=3.2x10 6mm3 梁塑性抵抗矩 wpb=2x2x(30015143+27010/8)=2.58x10 6mm3 )( c ycpc a n fw- =3.210 6 (235-1047.5610 3/13540)=460.85 knm ybpbf wh=1.052.5810 6 235=636.62 knm 不满足公式 而 fa n c =10475610 3/13540 205=0.440.4 二倍地震作用时的底层中柱轴力为 n1=1047.56+1.3x2.59=1050.93kn l0=4.8m 大庆石油学院本科生毕业设计（论文） 41 ix= a ix = 13540 10033 . 1 8 x =87.35mm x=l/ix=4800/87.35=54.95 查表（b 类截面）得稳定系数jx=0.834 n1/ ja=1047.56x10 3=92.8n/mm=-=-= 5 . 2922 . 138.209)375)15300(10300)( 梁拼接的极限抗剪承载力 vu 取螺栓拼接的极限抗剪承载力、腹板净截面极限抗剪承载力和拼板净截面极限抗 剪承载力中的最小值。 腹板高强螺栓拼接的极限抗剪承载力 大庆石油学院本科生毕业设计（论文） 46 nvu b=0.58n fae bf u b=0.58x2x352.5x1040=425.26kn ncu b=dtf cu b=24x8x1.5x375=108kn vu b=6x108=648kn 腹板净截面极限抗剪承载力 kn v v nw u 7 . 415 3 10375) 326270( 3 1 = - = 拼接板净截面极限抗剪承载力： kn v v nw u 53.384 3 26375)326200( 3 1 = - = 则 vu=min(vu b, v u1 , v u2)=384.53knkn l m n p 38.147) 5 . 06 75.2432 ( 3 . 1) 2 (3 . 1= - = 且knfthv aywwu 3682351027058 . 0 58 . 0 = 螺栓极限抗剪承载力尚需满足承担构件屈服时内力 mknm ii i mw p wf w = + = + =3975.243 312 . 0 64 . 1 312 . 0 v=368kn 螺栓受力 ny v=v/n=368/6=61.3kn nx m=39x103x200/243200=32.01kn nx m=39x103x40/243200=8.02kn n= 22 )()( m y v y m x nnn+ knnkn b u 10826.77)02 . 8 3 . 62(01.32 22 =0.13 mpc=1.15(1-n/ny)mp=1.15x(1-0.17)x370.65=353.79mkn mknmftham puffu =-=-=55.4242 . 195.488)375)15300(15305)( 梁拼接的极限抗剪承载力 vu 取螺栓拼接的极限抗剪承载力、腹板净截面极限抗剪承载力和拼板净截面极限抗 剪承载力中的最小值。 腹板高强螺栓拼接的极限抗剪承载力 nvu b=0.58n fae bf u b=0.58 2352.51040=425.26kn ncu b=dtf cu b=20 15375=112.5kn vu b=10 112.5=1125kn 腹板净截面极限抗剪承载力 kn v v nw u 99.707 3 15375)226270( 3 1 = - = 拼接板净截面极限抗剪承载力： kn v v nw u 79.576 3 18375)226200( 3 1 = - = 则 vu=min(vu b, v u1 , v u2)=576.79knkn l m n p 219) 6 . 08 . 4 79.3532 (3 . 1) 2 (3 . 1= - = 且knfthv aywwu 5522351527058 . 0 58 . 0 = 螺栓极限抗剪承载力尚需满足承担构件屈服时内力 mknm ii i mw p wf w = + = + =72.4179.353 246 . 0 84. 1 246 . 0 v=552kn 螺栓受力 ny v=v/n=552/10=55.2kn nx m=41.72 10 3 40/140800=11.85kn nx m=41.72 10 3 120/140800=35.55kn n= 22 )()( m y v y m x nnn+ knnkn b u 27052.91)55.35 2 . 55(85.11 22 =2.52mkn 挠度验算 mm l wmm ie lp w ss k 1 . 11 180 2000 180 26 . 4 1009.651006 . 2 102)5 . 149 . 3 ( 140 1 140 1 0 45 124 4 0 = = a 大庆石油学院本科生毕业设计（论文） 53 取 x=49.55mm mknmkn x hbxfmu c =-= -= 91 . 0 98 . 3 ) 2 55.49 09.90(55.492008 . 06 . 9.108 . 0 ) 2 (8 . 0 01 a 2.3.4 斜截面抗剪验算 knknbhfvu t 81 . 2 88.1309.902001 . 17 . 07 . 0 0 = 2.3.5 支座负弯矩配筋计算 h0=hc-as=74-25=49mm 132 . 0 492006 . 90 . 1 1061 . 0 2 6 2 0 1 = = bhf m c s a a 938 . 0 2 132 . 0 211 2 211 = -+ = -+ = s a g 2 6 0 64 49938 . 0 210 1061 . 0 mm fh m as= = g %2 . 0)2 . 0 , 21