钢结构 框架 毕业设计 答辩

华鑫钢框架构造综合楼设计华鑫综合楼

指导老师：金云

1/51第一部分建筑部分设计2/51第一章.钢构造房屋长处强度高，质量轻构件截面小、有效空间大材料均匀，塑性、韧性好，抗震性能优越制造简单，施工周期短节能、环境保护3/51第二章.办公建筑设计概述

办公建筑是当代社会生活中必不可少组成部分，是当代都市建设中具有代表性建筑类型之一。发明人与人之间交流空间形式和环境是将来建筑主要任务，办公建筑首要任务就是广泛搜集信息，因此集办公、商业为一体多功能综合性办公楼是办公建筑发展趋势。办公建筑于其他建筑同样存在着建筑所共有普遍共性，但由于其使用功能特殊性，在设计过程中还应遵守它使用性、安全性和卫生要求。

4/51第三章．华鑫综合办公楼设计概况

设计宗旨·达成综合性建筑一体感·优质办公环境设计内容包括设计前准备、初步设计阶段、施工图设计阶段三部分建筑图设计有建筑设计说明、平面设计、立面设计、剖面设计、楼梯设计、墙体设计5/51第二部分构造部分设计6/51第一章．工程概况工程名称：华鑫综合办公楼工程地点：北京建筑用地面积：5000m2建筑面积：10372.32m2建筑总高：38.8m层数共9层，层高：一~二层商场层高为4.5m，三~九层办公用房层高为3.6m建筑物主要性类别：2建筑耐火等级：地上部分为二级，地下室为一级构造形式：钢框架抗震设防烈度：8度，设计基本地震加速度值为0.20g，设计地震分组为第一组。基本雪压：0.40基本风压：0.45

7/51工程地质情况：拟建场地内地形平坦，地面绝对标高在48.20m。无陷坑及古墓，地基无滑坡等稳定问题。⑴地下水概况：经丰水期钻探，最高地下水位为30.54m，无侵蚀性；⑵冰冻深度：无冻土；⑶各层土层见下列图：8/51⑷场地类别：Ⅱ类，地基承载力特性值=180

地基基础设计等级：乙级9/51第二章．构造选型

经济技术分析与钢筋混凝土构造作比较，钢构造具有下列长处：⑴强度高，质量轻⑵构件截面小、有效空间大⑶材料均匀，塑性、韧性好，抗震性能优越⑷制造简单，施工周期短⑸节能、环境保护钢框架构造承重体系特点⑴建筑平面布置灵活，可为建筑提供较大室内空间。需要时，可用隔断分隔成小房间。⑵各部分刚度比较均匀，抗震性能好。⑶抗侧刚度小，侧向位移大；梁柱节点腹板较薄，节点域将产生较大剪切变形，也使框架侧移增大。

10/51第三章．构造布置

平面布置简单、规则、对称标准，柱距尺寸为8.4m×8.4m

竖向布置规则，刚度均匀，无突变；柱采用箱型截面

11/51楼盖构造钢构造常用楼面做法有：压型钢板组合楼板、预制楼板、叠合楼板和一般现浇楼板。组合楼板中压型钢板不但用作永久性模板，并且替代混凝土板下部受拉钢筋与混凝土一起共同工作，承受包括自重在内楼面荷载。目前最常用做法为压型钢板现浇钢筋混凝土组合楼盖。故，本设计中采取组合楼盖进行设计计算。基础形式采取梁板式筏形基础。12/51第四章．材料选用

主体钢构造用钢材⑴框架梁、柱：选用Q235B钢⑵压型钢板：选用Q235B钢，C25混凝土，钢筋为HPB235级焊条选用E4315型（底氢型）焊条。主梁翼缘与柱连接焊缝质量为一级，其他全熔透焊缝为二级。高强度螺栓采取10.9级扭剪型高强螺栓连接，按摩擦型设计，接触面喷砂处理。筏形基础选用C40混凝土，钢筋为HRB335级。

13/51第五章．初估构件截面尺寸

取楼面荷载设计值11进行截面估算初估构件截面尺寸包括柱尺寸、框架梁尺寸、纵向梁尺寸和次梁尺寸

14/51第六章．屋面与楼面板设计

屋面与楼面板荷载计算⑴楼面做法·无防水要求楼面：楼16D，厚度50，面载1.2·有防水要求楼面：楼1F，厚度53，面载1.2⑵顶棚做法棚16A，厚度10，面载0.2⑶压型钢板选用YXB66-166-500(B)型压型钢板板厚，压型钢板重为。15/51⑷楼面均布恒荷载标准值⑸楼面均布活荷载标准值⑹楼面板荷载计算压型钢板组合楼盖设计分施工阶段和使用阶段两个阶段进行施工阶段验算在施工荷载荷载作用下，压型钢板强度与变形使用阶段计算组合板在所有荷载作用下强度与变形16/51第七章．水平地震力作用下框架侧移验算

重力荷载代表值计算本构造地下一层，地上九层；因本建筑为商场和办公为一体综合办公楼，故有两层裙房。在下列计算中将对主体构造与裙房进行分别计算。顶层重力荷载代表值(女儿墙自重+屋面恒载+纵、横梁自重+半层柱自重+半层墙、门窗自重)标准值（屋面活载）标准值其他层重力荷载代表值（楼面荷载+纵、横梁自重+上下各半层柱自重+上下各半层墙、门窗自重）标准值（楼面活载）标准值

17/51梁、柱线刚度计算钢框架构造中，考虑现浇钢筋混凝土楼板与钢梁共同作用，在计算梁线刚度时，对边框架梁取；对中框架梁取柱线刚度为横向框架柱抗侧刚度D值D即是使两端固定柱上、下端产生相对水平位移时需要在柱顶施加水平力。横向框架构造自振周期按顶点位移法计算框架基本自振周期

18/51横向框架水平地震作用计算此建筑是高度不超出60m且平面和竖向较规则以剪切变形为主建筑，故地震作用计算采取底部剪力法。在多遇地震作用下，对不超出12层建筑阻尼比为0.035。通过计算主体构造部分有顶点附加水平地震作用裙房部分无顶点附加水平地震作用19/5120/51横向框架变形验算框架水平位移可分为两部分：由框架梁弯曲变形产生位移和由柱子轴向变形产生位移，框架顶端位移为，式中可由D值法求得。第一阶段抗震设计，其层间侧移标准值不得超出构造层高21/51抗震验算

满足其中

22/51第八章．框架在水平地震作用下内力计算

框架柱剪力及反弯点高度比柱反弯点高度比即在各层等高、等跨相等、各梁和柱线刚度都不变化多层框架在水平荷载作用下求得反弯点高度比。根据该框架总层数及该层所在层数、梁柱线刚度比值，且荷载近似倒三角形，查反弯点高度比。框架柱剪力及弯矩计算（D值法）在水平荷载作用下，框架内力及位移可采取D值法进行简化计算。反弯点高度：柱顶截面处弯矩为柱底截面处弯矩为23/51框架梁端弯矩、剪力及柱轴力

水平地震作用下主体构造部分边框架弯矩图

水平地震作用下主体构造部分边框架梁端剪力及轴力计算简图

24/51水平地震作用下主体构造部分中框架弯矩图

水平地震作用下主体构造部分中框架梁端剪力及轴力计算简图

25/51水平地震作用下裙房部分边框架弯矩图

水平地震作用下裙房部分边框架梁端剪力及轴力计算简图

水平地震作用下裙房部分中框架弯矩图

水平地震作用下裙房部分框架梁端剪力及轴力计算简图

26/51第九章．竖向荷载作用下横向框架内力计算

荷载计算

框架内力计算

分派系数计算考虑对称框架在对称荷载作用下，取半框架进行计算传递系数远端固定，传递系数为，远端滑动铰接，传递系数为-1

27/51弯矩图恒载作用下主体构造部分框架弯矩图活载作用下主体构造部分框架弯矩图28/51恒载作用下裙房部分框架弯矩图活载作用下裙房部分框架弯矩图29/51梁端剪力及柱轴力计算梁端剪力式中：柱轴力

式中：

30/51第十章．内力组合

有地震作用效应组合对高度不大于60m建筑，不计风载和竖向地震对于本设计，取梁端和跨中三分点作为梁承载力设计控制截面。因此，梁最不利组合内力是：梁端截面：梁跨中截面：

有震时梁内力计算简图31/51无地震作用效应组合可变荷载效应控制永久荷载效应控制柱内力组合框架柱取每层柱顶和柱底两个控制界面。

32/51第十一章．构件设计

钢构造承载力抗震调整系数主梁取内力组合中最不利内力组合验算控制截面⑴梁抗弯强度梁抗弯强度应满足⑵梁抗剪强度梁抗剪强度应满足⑶框架梁端部抗剪

33/51梁板件宽厚比验算7度以上抗震设防高层建筑，其抗侧力框架梁中也许出现塑性铰区段，板件宽厚比需加以验算。工字型梁翼缘悬伸部分工字型梁腹板部分

34/51⑸梁整体稳定·使用阶段：·施工阶段：在梁上加临时支撑·罕遇地震阶段：在罕遇地震作用下，在横梁下翼缘也许出现塑性铰截面处应设置侧向支撑。7度以上抗震设防高层建筑，梁受压翼缘在支撑连接点间长度与其宽度之比，应符合现行国标《钢构造设计规范》（GB50017-2023）有关塑性设计时长细比要求。取验算长度为塑性铰出现处到相邻支撑距离⑹挠度验算截面最小高度

35/51框架柱

每层取最不利组合计算⑴计算长度由,查表得柱长度系数，则柱计算长度为⑵强度验算⑶框架柱平面内、平面外稳定验算·平面内稳定·平面外稳定

36/51⑷柱板件宽厚比验算⑸柱长细比验算要求柱长细比不宜大于强柱弱梁验算强柱弱梁应满足节点域抗剪强度、屈服承载力和稳定性验算⑴节点域稳定性验算箱形截面柱节点域稳定性应满足

37/51⑵节点域抗剪强度验算由柱翼缘与水平加劲肋包围节点域，在周围弯矩和剪力作用下，抗剪强度按下式计算：⑶屈服承载力验算抗震设防构造还应满足屈服承载力抗剪强度不合格时，将柱腹板在节点域范围内更换为厚度满足要求板件，加厚板件应伸出柱横向加快肋之外各150mm，并采取对接焊缝与柱腹板相连。38/51第十二章．节点连接设计

梁柱连接框架梁与柱刚性连接时，柱为带悬臂段柱单元，纵向框架与柱连接时为铰接。框架梁与柱刚性连接时，在梁翼缘对应位置设置柱水平加劲肋，其厚度与翼缘等厚。梁拼接采取M24高强螺栓，摩擦面采取喷砂处理，螺栓强度等级10.9，。梁翼缘板为坡口全熔透焊。

39/51柱工地拼接柱翼缘板为坡口全熔透焊。

40/51主次梁连接主次梁连接为铰接连接。腹板采取M20高强螺栓，摩擦面采取喷砂处理，螺栓强度等级10.9，。

41/51角隅撑为确保主梁下翼缘整体稳定，框架横梁下翼缘在距柱轴线（1/8-1/10）梁跨处，应设置角隅撑隅撑长细比

42/51钢柱脚设计受地震作用组合控制，采取埋入式。柱基础埋入深度，此时满足要求。设筏基底板厚为，梁高为，宽，柱脚埋深（柱截面高），满足钢柱脚混凝土保护层厚度（180~250）mm要求。

埋入式柱脚示意图埋入式柱脚计算简图43/51第十三章．构造整体稳定验算

竖向荷载设计值作用下整稳验算：

水平地震力作用下整稳计算：

44/51第十四章．筏形基础设计

基础布置标准基础型心与上部重力荷载协力作用互相重合，以减少偏心。基础尺寸确定板厚取600mm，又由于筏板高跨比要求，宽高比为基础梁高，取主梁高为1.6m，宽为0.6m地基承载力计算无震时基地反力平均值：45/51有震时基地反力平均值：地基变形验算由于地质条