【某办公楼钢结构建筑结构设计6800字（论文）】

某办公楼钢结构建筑结构设计摘要本毕业设计的建筑是南京鼓楼一钢结构办公楼，总建筑面积约为4200m2，总高度为18m，共5层，各层高4.5m。在毕业设计计算书中，包括建筑设计计算、结构设计计算等内容。在整个工程设计中建筑设计计算起着至关重要和指导的作用，主要对建筑里面各种使用功能和空间的合理安排进行处理并在设计前做出合理规划。既首先用天正CAD等建筑构图软件进行建筑设计确定建筑平面图。进一步了解基本的工程概况，对整体结构进行初步选型，设置和假定楼板和梁柱等基本构件情况。结构设计对我们土木人的毕业设计来说很重要，是毕业前的再一次的学习过程,但学习的内容的深度都与之前不同，这是史诗级地扩宽，加深的重要环节,是对土木工程建筑工程方面的知识的全面总结。这一部分首先确定负荷及受力。在负荷计算后，计算选择出的一榀框架，计算出各个构件的弯矩再利用结构力学上的分配法，并且求一下轴力与剪力。之后用办公室应用软件工具运用负荷的学习内容对其进行组合，找出产生的弯矩最大的那一个组合再对构件的强度、刚度等性能进行验算。这个设计的基础类型为柱下独立基础，所有方案说明符合设计和结构的要求。在结构设计部分中含有结构方案设计、结构量的计算以及施工图示意图的设计。该建筑物的结构是采用钢框架。结构计算中包括负荷计算，梁、柱、板的验算。之后利用PKPM进行校核，其目的主要是保证结果的准确性，对比与手算结果的不同之处，分析并纠正其中的问题。引言土木工程毕业设计就像一个总结书，总结我们这几年所学的知识的熟悉程度和其掌握的程度。在毕业设计的过程中，我们可以整合专业知识，对专业有更深的理解，帮助培养我们整体工程的概念。在不断的查阅规范、资料的过程中提升自己的专业素养在与老师、同学们的交流过程中发现自身的不足。在这个过程中我们锻炼我们的科学学习能力，创新精神和能力，还有综合能力。这整个流程就是毕业设计的重要意义。此外还能有效地培养我们的解决事情能力、沟通能力和实践应用能力，在工作中要认真，踏实，树立事业心和责任感，为踏入社会做好铺垫。目录TOC\o"1-1"\h\u134正文 1284961.工程概况 1249602.设计思路 1279583.设计流程 324244.所用材料 510105.采用的理论设计方法 6159826.过程中的困难及解决方法 62607结论 82687参考文献 9正文1.工程概况我的毕业设计的单位工程名，叫做南京鼓楼某办公楼（钢框架），施工地点位于南京。本工程为五层办公楼，建筑高度与18m。设置的耐火级别为Ⅱ级，能有效地预防和制止火灾；屋面地防水级别是三级，用的是三个毛毡及四层油的做法的沥青防水卷材，所有侧面都应连接到浸水高度（450高度），所有在房屋顶部的竖井及阴角阳角的转角处都该贴一层，并用防水的纤维布进行加固层（300宽）防水应包裹立管高300mm。抗震设防等级标准为以下要求，设防烈度7度，加速度值0.10g，第一组。使用为50年。这个单位工程总的建筑面积为4232.25m。整体是钢框架结构。房间由办公室、会议室、卫生间等组成。自然条件，温度：终年多雨，但集中在夏季，冬季最低气温在零摄氏度以下，雨热同期。风向：无明显风力作用，基本风压0.65kN/㎡,降水量比较丰沛，这个地区较为平坦，地下土质比较均匀，地下水位低。以上就是我的这个工程的一些的基本信息。2.设计思路依据建筑使用功能及任务书要求，利用天正CAD构图软件7.0版本来设计建筑平面图。根据建筑设计规范划分好房间，厕所上下要在一起，这样亦方便给水与排水的施工；楼梯要符合设计规范，两楼梯之间距离不能超过50m。绘图时应注意首层，标准层，顶层的区别。对于楼层采光，这个结构由于是内廊式结构所以在采光好的一侧及另外一侧中间部分墙可采用透光的结构进行格挡，以达到全局采光度较好的情况，节省内部因电力采光而浪费的能源了。首层高度要应为一层高度与基础顶面，室内外高差的和等这样类似的问题需要注意。还有注意轴网标号的安排和选取适当的屋面、楼面做法。电子版计算书要注意排版的格式和应有的要求，图片表格公式要符合规定。与手稿计算书相比，电子版需要更加简洁明了，一目了然。每个房间的尺寸应符合建筑模数，在后续的施工中会方便许多。之后根据以往工程经验，选钢构件和压型钢板，梁柱截面尺寸可参考规范施工中常见的规格，板的类型选择组合压型钢板。在计算负荷时，对于水平负荷作用与竖向负荷作用的计算要耐心地进行，避免出现负荷过大或过小的情况出现，导致从头再来的事情发生。在弯矩分配时应注意不同组别，不同楼层的分配系数，此时可利用excel计算软件进行辅助计算，会大大降低计算量。弯矩分配之后，内力组合时，注意组合系数的确定，还要明确受拉一侧与受压一侧的弯矩正负值的区分，避免求和时出现不必要的返工情况。由于该地区的风负荷与雪负荷过小，并在询问老师的前提下可忽略这部分负荷作用。内力计算的过程要详尽，内力计算一定要在纸上进行一遍计算。自己在纸上验算时根据不同的情况要自己应用结构力学所学的知识选择不同的计算方法，但基本上都是大同小异，都是用结构力学的方法进行求解。所有以上这部分结束后就可以进行构件的验算了。对钢结构构件的主梁、次梁和柱做验算，利用前面算出的弯矩和剪力值还有与之相对应的公式进行性能的检验和探究。在这个过程中其计算的准确性相当重要，若有不符合受力要求的还需要重新选择强度更高，性能更好的梁柱钢构件。对于钢结构体系来说不仅仅要验算构件的强度和刚度，还要对其稳定性做进一步的验算，方可说明其构件具有一定的保障性能。钢结构构件的连接也是一项非常重要的计算过程，对于混凝土砼结构框架梁与构造柱在浇筑后为一个整体具有良好的整体性能，而钢结构房屋的主要构件是需要通过连接使其获得整体性。钢结构连在一起的方式有栓接和焊接，能够通过计算的到得到连接时所能获得的力值，并且螺栓连接连接时产生的力亦满足要求，足够强。下一步的柱脚设计是一块难啃的硬骨头。由于开始做时对理论概念的淡忘和不熟悉导致进度缓慢，也对心态造成了一定影响。但在老师的解惑和同学的帮助还有自己的熬夜不睡的工作下，还是被解决掉了。在弄清楚其作用和实际的理论后柱脚设计就迎刃而解了，在这里要很感谢老师和同学们的帮助。在进行对楼梯的设计时要注意其踏步宽度与高度的确定，再依照楼梯的设置规则对其进行设计。还需要关注楼梯的天正CAD图行的准确性。在施工图中所要展现的细节要做到位，例如轴网的标号、每个构件的大小要清晰明了,楼层标高要在图纸的规定位置，图纸的绘制一定符合建筑制图规范，那些细枝末节的部分也要做到精细，这样才能符合作为一个土木人的严谨。对于压型钢板和主次梁的连接可参考例题的计算过程对其一步步计算，没有过多的技术含量。基础设计采用了柱下独立基础，此基础类型为浅基础。基础上部传来的负荷压在基础上，我设计方案的基础与T型梁的结构一样，既可参考其算法对其进行计算和配筋。3.设计流程3.1.结构计算部分A、对工程概况进行简述，明确设计项目，了解地质情况，对场地类别做出判断，明确钢构件的设计标准，设计大体的结构组成（就如楼盖板，屋面均应用压型组合楼板，基础类型应用的是柱下独立基础，内外墙的尺寸分别为200mm的砌块，240mm的砌块，抗震设防要求及自然条件），设计主要的内容和步骤分为：依照建筑平面施工图的规定及做法来得出整体结构的方案及整体结构的布置；在建筑平面图纸中选取一榀具有代表性的框架，完成对主体结构的内力计算还有对其基础的计算，并完成部分零部件，主次梁连接，柱脚等结构构件的计算及框架电算；绘制结构施工图，对于施工图要绘制出础平面布置及基础的详细图纸；地脚锚栓的平面布置图纸；绘制图纸。B、负荷计算a、竖向负荷（恒负荷部分包括框架主体结构的自重，楼板屋面板的重量内部墙的重量，钢梁柱的自重；活负荷包括规范规定的具体数值。这些负荷值可转化为线负荷方便在后续的计算中节省时间）b、水平负荷（风负荷直接按公式算即可，但由于数值过小在后续的计算中可忽略不计；地震作用作为主要的水平负荷作用，在影响钢构件结构中首当其冲，钢结构的抗震性能也作为一个评判钢结构整体性的标准至关重要，看着每一个层的自重求出重力负荷值，再根据之前得到的刚度系数用底部剪力法求出每层的剪力值及由地震作用产生的弯矩）C、内力、位移计算a、竖向负荷（恒负荷、活负荷这两部分对钢结构产生的位移在构件验算时会体现出来）作用下b、水平负荷（风负荷、地震作用所产生的位移要满足层间转角结构层高1/250的要求）作用下D、内力组合，在组合内力前应把地震负荷，恒负荷与活负荷对主体的受力像弯矩剪力轴力这样的负荷一一列出，在将这些数据整合在excel计算表格中，利用软件的便利再将其都算出来。此处若结构整体为对称结构，取出的一榀框架也是对称的，在计算负荷时根据结构力学的知识可将结构简化为半榀框架进行计算，这样会大大降低数据出现重复的情况从而会简化计算过程，这就是对之前所学的专业知识的总结和应用。E、构件验算在对钢框架梁进行验算时，由于主梁（框架梁）与次梁连接的可靠性，继而能够预防梁上翼缘向侧面的失稳。由于主梁对组合效应的考虑不会做过多的要求，构件得到的数据应该与图纸相同，同时要对结构简化，在计算过程中会大大降低计算难度，还有在后期的施工中会方便许多，在我的设计方案中，梁柱刚接就是没有转动的意思，并且用栓焊在一起使用的方法固定在一起，这样也很稳定和牢靠，在施工中还具有施工安装方便；次梁与主梁的连接方式取铰接连接，次梁通与主梁相连是通过过主梁腹板加劲肋完成的。铺设楼板我使用的是压型钢板组合楼板，对于其选型进行检验，进一步对其的强度等性能进行检验；楼梯设计，楼梯设计的类型应用为双跑式楼梯，踏步尺寸取房屋建筑规范中的常规规格330mm×150mm，对于楼梯的梯段做法与楼面有所区别，详情见设计计算书，还要对平台梁进行设计。构件检验说白了就是对整体中的细小的或是重要的地方计算一下，看一看其是不是结构抵抗破坏的能力是否满足外力的冲击，破坏。这样做是为了检验大楼的安全性与可靠性，也是保障大楼的一步重要的计算。F、设计基础流程，我的这个建筑整体高度18m，大于15m，根据地基基础理论知识，第一步是对基础的选型，还有基础底面尺寸的计算，此处应用基础工程的知识，计算基底地下土给基础的反力大小，并还要进行抗冲切验算，完成以上计算后，及进行基础的配筋步骤。基础的计算就和我们之前所做的基础设计类似，但在整体性来说，这个里面的基础设计能够更加的让我们理解其意义与作用。3.2.结构施工图绘制部分A、楼盖、屋盖做法图（底层、标准层、顶层及其它异层等）B、钢框架、钢柱、梁及节点详图等C、地基基础的施工平面布置图、地基基础的施工剖面图、地基基础的施工底板配筋图E、其它部分的详细图纸等（如节点的连接区域）。4.所用材料首先钢结构主梁的类型可选取槽钢、或H型钢。我的框架梁截面选型都应用工字形的型钢，并最好首先选择热轧的H型钢材。框架柱的截面尺寸通常凭施工的经验来决定，而较为理论并可行的是通过先假定λ来确定截面尺寸的。一般来说长细比应该在50<λ<150的范围内,若选用长细比假定的方法，大致选取长细比在100附近。依据轴心受压的理论、受弯类型的不同分为双向受弯或单向受弯的方式,根据以上情况的可确定截面类型是选择钢管或是H型钢。事实上对于钢结构而言，柱采用长细比预估的方法并不准确，也是因为没有将水平负荷产生的轴力加进去，其算出来的数往往偏小，梁的估算也不准，我在预选柱截面时是参考相关设计实例，确定柱截面。框架梁在边上的约束，是和梁柱的线刚度的比值还有柱子离得远的一端的条件有关，并且他的约束位于铰支和固定两个中间，还有，由于框架梁的构成是组合梁，刚度和强度还与组合楼板有关，所以，框架梁的截面的选取不能依据刚度还有费用来直接取高度，但对于简支梁来说则可以那样的方法来确定截面高度，而框架梁则需要进一步根据工程经验来确定。但是因为缺少实际工程经验，参照部分工程实例：就我们生活中的民用建筑，对于热轧型的H型钢，开始的梁高依据所承受负荷选取当前跨度的1/20～1/12；主梁与柱子相连的位置，为满足整体的传力要求需要在柱腹板设加劲肋，并且加劲肋之间的间距要满足大于150mm，避免施工时出现没有施工空间。所以，对于在相同位置的梁柱那个连接的地方，两个梁拥有不相同的高度，他们的高度差应大于150mm。基于施工方便，我的设计方案中梁柱截面高度做成一样的。本设计纵向主梁最大跨度l=6000mm，则主梁的高度可在300mm～500mm间选取，梁高初步选定为：500mm。梁的翼缘宽度可以取梁高的1/6～1/2取，即80mm～250mm间。在框架结构中，楼层平面周中有关次梁的安排,可以通过调节他所受到的负荷的传递方向来实现不同的要求。其截面根据1/20～1/12跨度确定,并可适当减小截面。故主次梁截面尺寸及规格见下。柱构件规格为C35，HN400×400×13×21，截面特性：Wnx=3340㎝3，ix=17.5㎝，A=219.5㎝²，Ix=66900㎝4，自重为：1.686kN/m；主次梁构件规格分别为HN500×300×11×15，截面特性：Wnx=2520㎝3，Ix=60800㎝4，自重为：1.27kN/m；次梁：高频焊接H型钢HN350×175×6×8，其截面特性：Ix=10051.96㎝4，Wnx=574.4㎝3，Sx=323.067㎝3，自重为：0.3771kN/m。墙体材料：内外墙的尺寸在计算书中有体现，详细情节见那里；卫生间隔墙也是在计算书里看吧。参考建筑规范屋面做法：见计算书，这里就不详细说了。楼面做法：见计算书，这里就不详细说了。外墙做法：分别是100mmNALC加气混凝土墙板，150mmNALC加气混凝土墙板；以上就是屋面，楼面，一楼地面和内外墙，以及卫生间的做法，参考建筑屋面及楼面做法。更多详细情节见计算书，这里就不详细说了。5.采用的理论设计方法钢框架结构设计的结构是以钢材为主要建设材料。钢材的主要性能主要有强度高、自重轻、刚度大，所以对于在跨度大，与非常高，还有自重的建筑时通常常采用刚才作为主要材料，在受力过程中产生较大变形还能继续使用，还能非常好地承受动力负荷作用；但是所有的材料都会有缺点，其缺点就是不耐高温和抗腐蚀性较差。钢结构的框架通常都是布置在房屋的横着的方向，这样能够更好的承受房屋顶面还有中间层楼板的恒载、雪，活负荷，水平方向所受到的的风负荷及地震作用等。而这样一榀一榀的框架在纵向组合后以系梁，这样做的目的时能够承受住纵向传来的水平负荷，并且维持钢框架纵向整体的稳定性。6.过程中的困难及解决方法在设计初期由于找不到设计规范，我花了好几天的时间来查找资料，根据老师提供的设计任务书，我做了前期的规划。下一步要进行平面图的设计，这个阶段我查阅了许多的计算书又询问了许多的同学最后将平面图的尺寸和房屋规划做好，再利用天正CAD绘图软件将首层，标准层，顶层以及立面图依次绘制出来，这个过程持续了一周左右的时间。做完这些之后，我们就进入计算说明阶段了。这是整个毕业设计最重要，最关键的一环，如果说毕业设计是一个人，那么这个阶段就是最核心的部分。在这个阶段我们进行了负荷计算，地震负荷计算，内力求解，内力的分配，内力的组合，这个工程量是相当巨大，在这个过程中出现许多的困难和困惑，例如楼面屋面的做法和所产生的负荷部分，地震力对一榀框架的作用及地震力产生的弯矩，之后对其进行的分配。恒活载的内力作用及弯矩分配，随后再将这些水平和竖向所产生的内力进行组合，这个过程对于后期进一步的计算会有特别大的帮助。在这个过程中遇到的最大的问题就是计算量。大量的数据，复杂的结构都给这部分的计算增添了难度，唯一能够解决这个难题的方法就是投入大量的时间和耐心来克服这些问题。经过了大量地投入精力后，这部分计算完成后，就开始对构件进行截面验算，这个过程就是利用理论知识，结合公式进行计算。在下一步就是对地基进行设计计算，这部分的计算在我们之前进行过训练，所以在这里也是比较熟悉的了。这以上的简要说明就是我在设计过程中的流程和遇到的问题。结论我们的毕业设计是对我们在大学期间所学的基础知识，理论知识还有专业知识的一次大型的总结性学的过程，让我们对所学的知识融会贯通，加深理解的一个重要