鋼結(jié)構(gòu)計算書范例

...wd......wd......wd...摘要本工程為三層鋼框架超市設(shè)計，長64.00m，寬30.00m，層高為4.5m，建筑高度為14.4，建筑面積5760.00m2，綜合運用所學(xué)專業(yè)知識，進展了鋼構(gòu)造建筑設(shè)計和構(gòu)造設(shè)計。主體采用鋼框架構(gòu)造，鋼筋混凝土現(xiàn)澆樓板。首先確定構(gòu)造方案并進展荷載統(tǒng)計、梁柱截面選擇及剛度驗算，計算恒載、活載作用下的框架內(nèi)力，然后計算風(fēng)載、地震作用下的框架內(nèi)力，經(jīng)內(nèi)力組合后得出構(gòu)件的最不利組合內(nèi)力，最后進展梁、柱截面驗算、節(jié)點設(shè)計、樓板、樓板配筋計算，繪制施工圖。計算豎向荷載效應(yīng)時采用分層法，計算水平荷載效應(yīng)時采用D值法；在荷載組合時。考慮以可變荷載效應(yīng)控制的組合和以永久荷載效應(yīng)控制的組合方式；在活荷載計算過程中，采用滿布荷載法；框架節(jié)點設(shè)計采用栓焊混合的連接方式。關(guān)鍵詞：建筑設(shè)計；鋼框架；內(nèi)力分析；節(jié)點設(shè)計ABSTRACTBasedontheprofessionalknowledgeforlearned，thebuildingwasdesigned.Theworksincludetwoparts:architecturedesignandstructuredesign.Thisprojectiscommercialbuildingof3-floors，steelstructure，whichislocatedinXiAn.Itis64.00mlong,30.00mwide.Theheightofstoryare4.5mand5m.Theheightofthewholebuildingis14.4m.Thetotalareais5760.00m2.Architecturedesigntrieshardforsimpleandclear，whichhastheagesfeelsandassortwithsurroundingsenvironment.Steelframeandreinforceconcretefloorwereusedinthestructure.Firstly，thesizeofthebeamandcolumnwasdeterminedbythetypeofthestructureandthecalculationoftheloads.Secondly，theinnerforcesoftheframeunderthewindloadandearthquakeload，thedeadload，andthelivingloadswereanalyzedseparately.Bythecombinationoftheinnerforces，themostdangerousforcescanbegot，andthenthesteelbeam，steelcolumn，theframeconnectionsandreinforceconcretefloorcanbedesigned.Afterthese，thedrawingcanbemade.Intheprogressofinterforceanalysis，theverticalforcesarecalculatedbythelayer-wisemethod，andthehorizontalforcesarecalculatedbytheDmethod.Intheprocessoftheliveloadcalculation，fullloadisused.Mixedconnectionwithweldingandboltswasusedinsteelframe，andindependentfoundationundercolumnwasadopted.KeyWords:architecturedesign;steelframe;internalforceanalysis;connectiondesign目錄前言1第１章建筑設(shè)計21.1設(shè)計任務(wù)和設(shè)計要求21.1.1設(shè)計任務(wù)21.1.2設(shè)計要求21.2建筑物所處的自然條件21.2.1氣象條件21.2.2地形、地質(zhì)及地震烈度21.2.3水文31.3建筑物功能與特點31.3.1平面設(shè)計31.3.2立面設(shè)計31.3.3防火3第2章構(gòu)造設(shè)計42.1構(gòu)造方案選型及布置42.1.1柱網(wǎng)布置42.1.2構(gòu)造形式選擇42.1.3樓板形式選擇42.2荷載計算42.2.1恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值52.2.2活荷載標(biāo)準(zhǔn)值52.2.3風(fēng)壓標(biāo)準(zhǔn)值52.2.4雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值62.2.5地震作用62.3豎向荷載計算62.3.1屋面恒荷載62.3.2樓面恒荷載62.3.3屋面活荷載72.3.4樓面活荷載72.4風(fēng)荷載計算82.5內(nèi)力分析92.5.1截面初選92.6內(nèi)力計算122.6.1豎向荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下122.6.2風(fēng)荷載作用下的內(nèi)力計算182.7水平地震作用下構(gòu)造各層的總重力荷載代表值計算202.7.1墻自重202.7.2梁，柱重力荷載標(biāo)準(zhǔn)值匯總212.7.3集中于各樓層標(biāo)高處的重力荷載代表值Gi222.7.4水平地震作用下框架內(nèi)力合側(cè)移的計算222.7.5水平地震作用下框架內(nèi)力計算252.8內(nèi)力組合282.9構(gòu)造構(gòu)件驗算332.9.1框架柱的驗算332.9.2框架梁的驗算372.10框架連接設(shè)計392.10.1主梁與中柱Z-1的連接：392.10.2次梁與主梁的鉸接連接402.11柱腳設(shè)計422.11.1中柱柱腳的設(shè)計422.11.2邊柱柱腳的設(shè)計442.12樓板計算47總結(jié)49參考文獻50致謝詞52前言本次畢業(yè)設(shè)計是大學(xué)教育培養(yǎng)目標(biāo)實現(xiàn)的重要步驟，是畢業(yè)前的綜合學(xué)習(xí)階段，是深化、拓寬、綜合教學(xué)成果的重要過程，是對大學(xué)期間所學(xué)專業(yè)知識的全面總結(jié)。本次設(shè)計使理論和實際很好的結(jié)合起來，提高了分析、解決工程實際問題的能力。培養(yǎng)了學(xué)生嚴謹、求實、細致、認真和吃苦耐勞的工作作風(fēng)。為以后更好的學(xué)習(xí)和工作奠定了堅實的根基。在畢業(yè)設(shè)計期間，我重新復(fù)習(xí)了?房屋建筑學(xué)?、?鋼構(gòu)造?、?構(gòu)造力學(xué)?、?建筑構(gòu)造抗震設(shè)計?等課本知識，并查閱了?抗震標(biāo)準(zhǔn)?、?鋼構(gòu)造標(biāo)準(zhǔn)?、?荷載標(biāo)準(zhǔn)?等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。在畢業(yè)設(shè)計過程中，我們通過所學(xué)的基本理論、專業(yè)知識和基本技能進展了建筑、構(gòu)造的具體設(shè)計?，F(xiàn)在畢業(yè)設(shè)計任務(wù)已圓滿完成。在此，對校領(lǐng)導(dǎo)、教師及在此期間關(guān)心我?guī)椭业乃型瑢W(xué)們表示衷心的感謝。本設(shè)計包括建筑設(shè)計和構(gòu)造設(shè)計兩大局部，表達內(nèi)容包括設(shè)計原理、方法、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)章、設(shè)計技術(shù)要求和計算表格。其中，建筑設(shè)計局部由平面設(shè)計、立面設(shè)計、功能分區(qū)、采光和防火安全的要求等局部組成；構(gòu)造局部由荷載計算、內(nèi)力分析、內(nèi)力組合、節(jié)點和柱腳設(shè)計等局部組成。畢業(yè)設(shè)計的三個月里，在指導(dǎo)教師的幫助下，經(jīng)過資料查閱、設(shè)計計算、論文撰寫以及外文的翻譯，加深了對新標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程、手冊等相關(guān)內(nèi)容的理解。穩(wěn)固了專業(yè)知識、提高了綜合分析、解決問題的能力。在繪圖時熟練掌握了天正建筑、AutoCAD、PKPM等建筑軟件，這些都從不同方面到達了畢業(yè)設(shè)計的目的與要求，穩(wěn)固了所學(xué)知識。第１章建筑設(shè)計建筑設(shè)計是在總體規(guī)劃的前提下，根據(jù)任務(wù)書的要求綜合考慮基地環(huán)境，使用功能，材料設(shè)備，建筑經(jīng)濟及建筑藝術(shù)等問題。著重解決建筑物內(nèi)部各種使用功能和使用空間的合理安排，建筑與周圍環(huán)境，與各種外部條件的協(xié)調(diào)配合，內(nèi)部和外表的藝術(shù)效果，各個細部的構(gòu)造方式等。創(chuàng)造出既符合科學(xué)性又具有藝術(shù)的生產(chǎn)和生活環(huán)境。建筑設(shè)計在整個工程設(shè)計中起著主導(dǎo)和先行的作用，除考慮上述各種要求以外，還應(yīng)考慮建筑與構(gòu)造，建筑與各種設(shè)備等相關(guān)技術(shù)的綜合協(xié)調(diào)，以及如何以更少的材料，勞動力，投資和時間來實現(xiàn)各種要求，使建筑物做到安全，適用，經(jīng)濟，美觀。1.1設(shè)計任務(wù)和設(shè)計要求1.1.1設(shè)計任務(wù)本設(shè)計的主要內(nèi)容是建材超市的設(shè)計，作為一個購物的空間設(shè)計，要在平面規(guī)劃中自始至終遵循實用、功能需求和人性化管理充分結(jié)合的原那么。在設(shè)計中，既結(jié)合顧客購物需求和員工工作流程，科學(xué)合理的劃分功能區(qū)域，也要考慮顧客流線和送貨流線相互干擾。材料運用簡潔，大方，耐磨，環(huán)保的現(xiàn)代材料，在照明采光上使用輔助照明，采用輔助通風(fēng)和空調(diào)系統(tǒng)。經(jīng)過精心設(shè)計，建筑在滿足功能需要的同時，又簡潔，大方，美觀。1.1.2設(shè)計要求建筑法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)和一些相應(yīng)的建筑標(biāo)準(zhǔn)是對該行業(yè)行為和經(jīng)歷的不斷總結(jié)，具有指導(dǎo)意義，尤其是一些強制性標(biāo)準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)，具有法定意義。建筑設(shè)計除了應(yīng)滿足相關(guān)的建筑標(biāo)準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)等要求之外，原那么上還應(yīng)符合以下要求：〔1〕滿足建筑功能要求；〔2〕符合所在地規(guī)劃開展的要求并具有良好的視覺效果；〔3〕采用合理的技術(shù)措施；〔4〕提供在投資方案所允許的經(jīng)濟范疇內(nèi)運作的可能性。1.2建筑物所處的自然條件1.2.1氣象條件建設(shè)地區(qū)的溫度、濕度、日照、雨雪、風(fēng)向、風(fēng)速等是建筑設(shè)計的重要依據(jù)，例如：炎熱地區(qū)的建筑應(yīng)考慮隔熱、通風(fēng)、遮陽、建筑處理較為開敞；在確定建筑物間距及朝向時，應(yīng)考慮當(dāng)?shù)厝照涨闆r及主要風(fēng)向等因素。1.2.2地形、地質(zhì)及地震烈度基地的地形，地質(zhì)及地震烈度直接影響到房屋的平面組織構(gòu)造選型、建筑構(gòu)造處理及建筑體型設(shè)計等。地震烈度，表示當(dāng)?shù)匕l(fā)生地震時，地面及建筑物遭受破壞的程度。烈度在6度以下時，地震對建筑物影響較小，一般可不做抗震計算，9度以上地區(qū)，地震破壞力很大，一般應(yīng)盡量防止在該地區(qū)建筑房屋，建筑物抗震設(shè)防的重點是7、8、9度地震烈度的地區(qū)。本工程為8度，在設(shè)計過程中應(yīng)考慮抗震設(shè)防各方面的要求。1.2.3水文水文條件是指地下水位的上下及地下水的性質(zhì)，直接影響到建筑物根基及地下室。一般應(yīng)根據(jù)地下水位的上下及地下水位性質(zhì)確定是否在該地區(qū)建筑房屋或采用相應(yīng)的防水和防腐措施。本工程地下水位埋深為8.4～9.6，對建筑物的影響很小，可不考慮水質(zhì)對根基混凝土的侵蝕。1.3建筑物功能與特點設(shè)計內(nèi)容：此建筑為建材市場，以顧客購物為主，此建筑總建筑面積為5760.00m2。1.3.1平面設(shè)計建筑朝向為南北向，平面布置滿足長寬比小于5，I型平面布置，東西、南北方向分別采用8.0及10.0柱距，滿足建筑開間模數(shù)和進深的要求。1.3.2立面設(shè)計該建筑立面為了滿足采光和美觀需求，采用較大尺寸窗戶和雙層彩色壓型鋼板作為維護構(gòu)造。1.3.3防火防火等級為二級，安全疏散距離滿足建筑物內(nèi)任意一點至外部出口或封閉樓梯間最大距離小于35m，滿足設(shè)計要求。第2章構(gòu)造設(shè)計2.1構(gòu)造方案選型及布置2.1.1柱網(wǎng)布置柱網(wǎng)尺寸首先應(yīng)最大限度的滿足建筑使用功能的要求，然后根據(jù)造價最省的原那么，充分考慮加工、安裝條件等因素綜合確定。由于鋼構(gòu)造承載能力高而質(zhì)量輕，與鋼筋混凝土構(gòu)造相比，鋼構(gòu)造應(yīng)采用較大柱網(wǎng)尺寸，在節(jié)約造價的同時，提高房屋的利用率。綜合以上條件，橫、縱柱網(wǎng)尺寸均取為8.0及10.00。2.1.2構(gòu)造形式選擇建筑物的構(gòu)造形式應(yīng)滿足傳力可靠，受力合理的要求。多層鋼構(gòu)造建筑，可采用純鋼構(gòu)造形式，框架應(yīng)雙向剛接。如果構(gòu)造剛度要求較高，純框架難以滿足要求，可采用支撐框架形式。由于本工程位于8度抗震設(shè)防，但構(gòu)造只有3層，高度只有14.4〔含女兒墻〕，構(gòu)造形式比較規(guī)那么，構(gòu)造剛度要求不太高，純框架形式很容易滿足，經(jīng)濟性能優(yōu)于框架支撐體系，故采用框架構(gòu)造形式2.1.3樓板形式選擇樓板的方案選擇首先要滿足建筑設(shè)計的要求，其自重要小，而且應(yīng)保證樓蓋有足夠的剛度。常見形式有鋼筋混凝土現(xiàn)澆樓板、預(yù)制樓板、壓型鋼板組合樓板。考慮本工程為超市的整體性該設(shè)計采用現(xiàn)澆樓板。2.2荷載計算根據(jù)構(gòu)造方案的特點，可取一榀典型框架作為計算單元。這里取5軸框架進展計算，柱底標(biāo)高取-1.45。圖中構(gòu)造層標(biāo)高為板頂標(biāo)高。建筑層高為4.5，一層高度為4.5+0.45＝4.95。(根基埋深為1)計算簡圖如以下列圖。圖2.2-1構(gòu)造計算簡圖2.2.1恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值(1)屋面現(xiàn)澆20厚C20細石混凝土50厚聚苯乙烯泡沫塑料板SBS防水卷材(二氈三油)20厚1:3水泥砂漿20厚1:3細石混凝土80厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土頂棚及吊掛荷載合計(2)樓面樓面地轉(zhuǎn)5厚1:1水泥砂漿粘結(jié)層15厚1:3水泥砂漿打底80厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土頂棚及吊掛荷載合計(3)內(nèi)墻噴內(nèi)墻涂料5厚1:0.3:3水泥石灰混合砂漿面層15厚1:1:6水泥石灰砂漿打底200厚加氣混凝土砌塊15厚1:1:6水泥石灰砂漿打底5厚1:0.3:3水泥石灰混合砂漿面層噴內(nèi)墻涂料合計內(nèi)墻自重為(偏于安全地取5高)(4)外墻彩色鋼板夾聚苯乙烯保溫板墻面單位面積的功力荷載為(外墻自重為(取5)女兒墻:高度為0.9，自重為2.2.2活荷載標(biāo)準(zhǔn)值樓面消防樓梯不上人屋面2.2.3風(fēng)壓標(biāo)準(zhǔn)值風(fēng)壓標(biāo)準(zhǔn)值(按50年一遇西安地區(qū)值)地面粗糙度類別C類風(fēng)載體形系數(shù)按荷載標(biāo)準(zhǔn)2.2.4雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值(按50年一遇西安地區(qū)值)準(zhǔn)永久分區(qū)Ⅱ雪荷載不與活荷載同時組合，取其中的最不利組合。由于本工程雪荷載較小荷載組合時直接取活荷載進展組合，而不考慮與雪荷載的組合。2.2.5地震作用本工程抗震設(shè)防烈度為8度(0.20g)，設(shè)計地震分組為第一組，在計算中要考慮地震作用。2.3豎向荷載計算根據(jù)以上荷載情況和荷載布置圖，荷載按下面原那么取值：樓板的恒荷載和活荷載按照單向板的導(dǎo)荷方式(轉(zhuǎn)化為均布荷載)傳給次梁，再由次梁傳給主梁，內(nèi)墻上的荷載以均布荷載的形式傳給主梁，主梁再把該荷載及其自重導(dǎo)在框架柱上；外墻的荷載以均布荷載的形式傳給墻梁，墻梁及其自重以集中力的形式導(dǎo)在節(jié)點上；荷載以集中力的形式導(dǎo)在節(jié)點上。5軸框架計算簡圖如圖:圖2.3-15軸框架計算簡2.3.1屋面恒荷載(1)集中荷載:1、13點集中力:其余點集中力:2.3.2樓面恒荷載(1).集中荷載:1、13點集中力:其余點集中力:(2).均布荷載:內(nèi)墻荷載:樓面恒荷載作用下的計算簡圖如以下列圖:偏心距：e=邊柱翼緣/2=0.6/2=0.3力矩：圖2.3-2樓面恒荷載作用下的計算簡圖2.3.3屋面活荷載1、13點集中力:其余點集中力:2.3.4樓面活荷載1、13點集中力:其余點集中力:偏心距:力矩:樓面活荷載作用下的計算簡圖如以下列圖:圖2.3-3樓面活荷載作用下的計算簡圖2.4風(fēng)荷載計算風(fēng)壓標(biāo)準(zhǔn)值計算公式因構(gòu)造高度所以，：迎風(fēng)面，背風(fēng)面。所以風(fēng)荷載體型系數(shù)。查荷載標(biāo)準(zhǔn)，將風(fēng)荷載換算成作用于框架每層節(jié)點上的集中力，如表所示。其中Z為框架節(jié)點至室外地面的高度，A為一榀框架各層節(jié)點的受風(fēng)面積，結(jié)果如圖表所示。表2.4-1風(fēng)荷載計算層數(shù)ZAPW11.01.313.950.740.3525.58.4821.01.39.450.740.353612.1231.01.34.950.740.3537.812.73圖2.4-1左風(fēng)荷載作用下的計算簡圖2.5內(nèi)力分析框架梁柱承受的荷載都比較大，故在材料選用時應(yīng)優(yōu)先考慮強度較高的鋼材，本工程的內(nèi)力比較大，可相應(yīng)的取強度高的鋼材。主梁和柱子采用Q345鋼材材料性能應(yīng)能滿足?低合金高強度構(gòu)造鋼?(GB/T1591)的要求。焊接材料應(yīng)于鋼材相適用。手工焊采用E50系列焊條，滿足?低合金鋼焊條?(GB/T5118)的要求，自動焊和半自動焊的焊絲應(yīng)滿足?熔化焊用鋼絲?(GB/T14957)的要求。2.5.1截面初選主梁工字型梁的截面高而窄，在主軸平面內(nèi)截面模量較大，樓板可以視為剛性鋪板，沒有整體穩(wěn)定性問題，截面只需滿足強度，剛度和局部穩(wěn)定的要求。故本工程的主次梁截面均采用工字型截面，并優(yōu)先采用窄翼緣H型鋼(HN系列)，其經(jīng)濟性好。本工程梁的跨度均為810000，高跨比取1/12～1/20，即為500～833標(biāo)準(zhǔn)層L-1的內(nèi)力計算如以下列圖：圖2.5-1標(biāo)準(zhǔn)層L-1的內(nèi)力計算圖圖2.5-2標(biāo)準(zhǔn)層L-1彎矩圖選用HN500×200×10×16頂層L-2的內(nèi)力計算如以下列圖：圖2.5-3頂層L-2的內(nèi)力計算圖圖2.5-4頂層L-2的彎矩圖選用HN450×200×9×14標(biāo)準(zhǔn)層L-1選用HN500×200×10×16頂層L-2選用HN450×200×9×框架柱柱截面可以通過預(yù)先假定柱子的長細比來實現(xiàn)。設(shè)計時可以先估算柱在豎向荷載作用下的軸力N，以1.2N作為設(shè)計軸力按照軸心受壓構(gòu)件來確定框架柱的初始截面。計算得附屬單元如以下列圖:圖2.5-5計算得附屬單元計算柱的附屬單元(1)中柱Z-1中柱Z-1的附屬面積為A=10*8=80M2取g=1.2×2.92+1.4×3.5=8.4kn/mn=2G=1.2×3.624+1.4×0.5=5.04kn/mn=1N=(8.4×2+5.04)×80=1837.6KN以1.2N作為設(shè)計軸力，按照軸心受壓構(gòu)件來確定框架柱的初始截面1.2N=2248.32KN可取，l0=0.65×5950=3867.5mm截面x、y均為b類，查表選用HW400×408×21×21A=250.69cm2對x、y均為b類截面,,故(2)邊柱Z-2邊柱Z-2的附屬面積為A=8*5=40m2取g=1.2×2.92+1.4×3.5=8.4kn/m2n=2G=1.2×3.625+1.4×0.5=5.04kn/m2n=1以1.2N作為設(shè)計軸力，按照軸心受壓構(gòu)件來確定框架柱的初始截面1.2N=1102.56KN可取，截面x、y均為b類，查表A=1102.56×1000/(0.533×0.09×310)=7414.31mm選用HW400×400×13×21A=218.69cm2ix=17.43cmiy=10.12cm中柱選用HW400×408×21×21邊柱選用HW400×100×13×212.6內(nèi)力計算2.6.1豎向荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下(1)恒荷載作用下的內(nèi)力計算豎向荷載下內(nèi)力計算采用分層法。在豎向荷載作用下，多層框架的側(cè)移較小且各層荷載對其他各層的水平構(gòu)件的內(nèi)力影響不大，可忽略側(cè)移的影響，把每層按無側(cè)移框架用分層法進展計算。非底層的柱，其實際的約束條件并非完全固定，而是彈性約束，故對非底層的柱，其線剛度乘以0.9的修正系數(shù)，同時其傳遞系數(shù)為1/3。底層中柱Z1的線剛度為i=EI/h1=206×1000000×70722/(5.92×100000000)=24485.26KNm標(biāo)準(zhǔn)層中柱Z1的線剛度為i=EI/h1=206×1000000×70722/(4.500000000)=32374.96KNm底層邊柱Z2的線剛度為i=EI/h1=206×1000000*66455/(5.95×100000000)=23006.22KNm標(biāo)準(zhǔn)層中柱Z2的線剛度為i=EI/h1=206×1000000*66455/(4.5×100000000)=30419.3KNm標(biāo)準(zhǔn)層L-1梁的線剛度為i=EI/h1=206×1000000×45685/(10×100000000)=9411.11KNm頂層L-2梁的線剛度為i=EI/h1=206×1000000×39628/(10×100000000)=8163.37KNm框架線剛度如以下列圖：圖2.6-1框架線剛度圖頂層:計算簡圖、力矩分配過程力矩圖如以下列圖：圖2.6-2頂層計算簡圖圖2.6-3頂層單跨彎矩圖圖2.6-4頂層力矩分配圖圖2.6-5頂層力矩分配后彎矩圖標(biāo)準(zhǔn)層:計算簡圖、同樣根據(jù)力矩分配求出矩圖圖2.6-6標(biāo)準(zhǔn)層計算簡圖圖2.6-7標(biāo)準(zhǔn)層單跨彎矩圖圖2.6-8標(biāo)準(zhǔn)層力矩分配后彎矩圖eq\o\ac(○,3)底層：計算簡圖和力矩圖如下圖2.6-9底層計算簡圖圖2.6-10底層力矩分配圖(2)樓面活荷載作用下的內(nèi)力計算：同樣可以做出活載作用下的內(nèi)力計算可得到活載作用下各層的力矩圖頂層：圖2.6-11活載作用下頂層力矩圖B：標(biāo)準(zhǔn)層圖2.6-12活載作用下標(biāo)準(zhǔn)層力矩圖C:底層圖2.6-13活載作用下底層力矩圖2.6.2風(fēng)荷載作用下的內(nèi)力計算標(biāo)準(zhǔn)值：因為高度H=4.5×2=4.95=13.95<30mH/13<1.5所以風(fēng)載體型系數(shù)，表2.6-1風(fēng)荷載作用下的內(nèi)力計算層數(shù)ZAPW11.01.313.950.740.3525.58.4821.01.39.450.740.353612.1231.01.34.950.740.3537.812.73左風(fēng)荷載作用下的計算簡圖及線剛度如以下列圖：圖2.6-左風(fēng)荷載作用下的計算簡圖因為梁柱的線剛度比，所以風(fēng)荷載的計算方法宜用D值法。①計算各柱剪力:首先計算D值，底層：：：K=9411.11×2/24485.26=0.77二層：：K=9411.11×2/(30419.3×2)=0.31：K=9411.11×4/(32374.9692)=0.58三層：D3邊:K=8163.37*2/(30419.3*2)=0.27：K=8163.37*4/(32374.96*2)=0.5計算剪力:V1邊=2963.3/〔2963.3*2+3817.78*2〕*33.33=7.28knV1中=3817.78/〔2963.3*2+3817378*2〕*33.33=9.38knV2邊=2343.39/〔2343.39*2+42220.74*2〕*20.6=3.68knV2中=4220.74/〔2343.39*2+4220.7*2〕*20.6=6.63knV3邊=2163.15/〔2163.15*2+3837.03*2〕*8.48=1.52knV3中=3837.03/(2163.15*2+3837.03*2)*8.48=2.69kn計算反彎點高度：表2.6-2反彎點高度計算層次層高Y邊Y中反彎點高度邊中345000.20.39001350245000.50.462270.252047.16159500.790.684710.424049.31風(fēng)荷載作用下的位移驗算：表2.6-3風(fēng)荷載作用下位移驗算風(fēng)荷載作用下位移驗算層次38.4812000.360.6173.00345000.000137182212.1213128.262.3862.38659500.000400959112.7313562.16由表可見，最大的層間位移角發(fā)生在第1層，其值為0.000400959<1/300＝0.0033，滿足要求。經(jīng)計算由于風(fēng)荷載造成的彎矩剪力和軸向力相對其他荷載過于小所以在內(nèi)力組合是不講風(fēng)載計算在內(nèi)。2.7水平地震作用下構(gòu)造各層的總重力荷載代表值計算2.7.1墻自重一、外墻:彩色鋼板夾聚苯乙烯保溫板240厚，那么墻面單位面積的重力荷載為:1.92kn/m21.底層：(1).A、D軸線上的墻面積：8×4.95×8×2=633.6M2(2).1、9軸線上墻的面積：10×4.95×3×2=297M2合計：633.6+297=930.6M2那么底層外墻自重為：930.6×1.92=1734.9KN2.標(biāo)準(zhǔn)層和頂層：(1).A、D軸線上的墻面積：8×4.5*8×2=576M2(2).1、9軸線上墻的面積：10×4.5×3×2=270M2合計：576+270=846M2那么標(biāo)準(zhǔn)層外墻自重為：1.92×846=1624.32KN3.女兒墻：8×0.9×8×2=115.2M210×0.9×3×2=54M2合計115.2+54=169.2M2自重：1.92×169.2=324.9kn二.內(nèi)隔墻采用200厚蒸壓加氣砼砌塊〔〕，兩側(cè)均為20厚抹灰，噴內(nèi)墻涂料，墻面單位面積荷載為：10×4.5×5+8×4.5×5=405m2405×1.92=777.6kn2.7.2梁，柱重力荷載標(biāo)準(zhǔn)值匯總表2.7-1梁、柱重力荷載標(biāo)準(zhǔn)值匯總類別層次H型鋼規(guī)格GlGi*LinGi主梁3層HN450×200×9×140.748105.957.43227189.4199.81,2層HN500×200×10×160.748105.927.43227189.4199.8次梁3層HN450×150×8×130.5584.472316.81,2層HN400×150×8×130.5584.472316.8邊柱2，3層HW400×400×13×211.714.57.6918138.421,層HW400×400×13×211.714.58.6418152.28中柱,2，3層HW400×408×21×211.964.58.8218158.761,,層HW400×408×21×211.964.9559.7018集中于各樓層標(biāo)高處的重力荷載代表值Gi根據(jù)?抗震標(biāo)準(zhǔn)?〔GB50011—2001〕第5.1.3條：頂層的荷載代表值包括：屋面荷載、50%的屋面雪荷載、頂層縱墻框架自重、頂層半層墻柱自重。其它層重力荷載代表值包括：樓面恒載、50%樓面均布荷載、該層縱墻框架橫梁自重、該層上下各半層柱及墻體自重。各樓層重力荷載代表值Gi確定如下：頂層：梁：G＝主梁＋次梁＝189.4+199.8+316.8=706kn柱：G＝〔頂層邊柱+頂層中柱〕/2＝(138.42+158.76)/2=148.59kn墻：G＝女兒墻+〔頂層外墻+頂層內(nèi)墻〕/2＝324.9+(1624.32+777.6)/2=1525.86kn板：G＝3.625×30×64=6958.08kn雪荷載：G＝0.25×30×64=480kn雪荷載組合系數(shù)為0.5，那么頂層重力荷載代表值為：706+148.59+1525.86+6958.08+0.5×480=9578.53kn底層:梁：G＝主梁＋次梁＝189.4+199.8+316.8=706柱：G＝〔底層邊柱+底層中柱〕/2+〔2層邊柱+2層中柱〕/2＝(138.42+158.76)/2+(152.28+174.6)/2=311.95KN墻：G＝〔底層外墻+底層內(nèi)墻〕/2+〔2層外墻+2層內(nèi)墻〕/2＝(1734.9+777.6)/2+(1624.32+777.6)_/2=2457.21KN板：G＝2.92×30×64=5606.4KN均布荷載：G＝3.5×30×64=6720KN均布荷載組合系數(shù)為0.5，那么底層重力荷載代表值為：合計：706+311.95+2457.2+5606.4+6720×0.5=12441.56KN2.7.4水平地震作用下框架內(nèi)力合側(cè)移的計算橫向自振周期1.質(zhì)點重力荷載見圖2.7-1：圖2.7-1構(gòu)造質(zhì)點重力荷載〔單位：KN〕2.水平地震力作用下框架的側(cè)移驗算按頂點位移法計算框架的自振周期頂點位移法是求構(gòu)造基本頻率的一種近似方法。將構(gòu)造按質(zhì)量分布情況簡化為無限質(zhì)點的懸臂直桿，導(dǎo)出以直桿頂點位移表示的基頻公式。這樣，只要求出構(gòu)造的頂點水平位移，就可以按下式求得構(gòu)造的基本周期：構(gòu)造頂點假想位移可以由以下公式計算，計算過程，如表2-5：式中：：基本周期調(diào)整系數(shù)?？紤]填充墻對框架自振周期影響的折減系數(shù)，框架構(gòu)造取0.6—0.7，該框架取0.56，：框架構(gòu)造的頂點假想位移。在未求出框架的周期前，無法求出框架的地震力及位移，是將框架的重力荷載視為水平作用力，求得的假想框架頂點位移。然后由求出，再用求出框架構(gòu)造的底部剪力。進而求出框架各層剪力和構(gòu)造真正的位移。：第i層第j跟柱的抗側(cè)移剛度；按公式〔4－4〕計算基本周期T，其中Ut量綱為，取表2.7-2構(gòu)造頂點的假想側(cè)移計算層次Gi(KN)Vai∑Di△UiUi39578.539578.53108003.2488.68555.97212365.3621934.89118154.34185.65467.29112441.5634376.45122059.44281.64281.643.橫向地震作用計算根據(jù)?建筑設(shè)計抗震標(biāo)準(zhǔn)?〔GB50011—2001〕第5.1.2條規(guī)定，對于高度不超過40米，以剪切變形為主，且質(zhì)量和剛度沿著高度方向分布比較均勻的構(gòu)造，以及近似于單質(zhì)點體系的構(gòu)造，可以采用底部剪力法等簡化方法計算抗震作用。因此本框架采用底部剪力法計算抗震作用。在Ⅱ類場地，8度設(shè)防區(qū)，設(shè)計地震分組為第一組情況下，由?建筑設(shè)計抗震標(biāo)準(zhǔn)?〔GB50011—2001〕表5.1.4—1和表5.1.4—2可查得：構(gòu)造的特征周期Tg和水平地震影響系數(shù)最大值αmax〔8度，多遇地震作用〕為：Tg=0.35sαmax=0.16(1).構(gòu)造總水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)計算：式中：：構(gòu)造基本自振周期的水平地震影響系數(shù)值；：構(gòu)造等效總重力荷載，多質(zhì)點可取總重力荷載代表值的85％；：頂部附加水平地震作用；：頂部附加地震作用系數(shù)；：構(gòu)造總水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值；：分別為質(zhì)點i，j的計算高度；構(gòu)造等效總重力荷由公式〔7－5〕計算得：因為，所以考慮頂部附加水平地震作用，其附加地震作用系數(shù)為：標(biāo)準(zhǔn)8.2.2條規(guī)定鋼構(gòu)造在多遇地震下的阻尼比對不超過12層的鋼構(gòu)造可以采用0.035所以對于多質(zhì)點體系，構(gòu)造底部縱向水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值：附加頂部集中力：各質(zhì)點的水平地震作用按公式計算：將，，代入式：各樓層地震剪力按:計算：表2.7-3各質(zhì)點橫向水平地震作用，各樓層地震剪力及樓層間位移計算表：層次()()39578.5314.95143199.2236470.61457.261457.26178886.880.0081218281.996.3582268.96236470.6777.472234.73116116.540.0192112441.565.9574027.2834644.31252.481157.32122059.440.0095最大位移發(fā)生在第一層，其樓層最大位移與樓層高之比：，小于?建筑設(shè)計抗震標(biāo)準(zhǔn)?〔GB50011—2001〕第5.5.1條規(guī)定的位移極限值[]＝1/300滿足位移要求。2.7.5水平地震作用下框架內(nèi)力計算一．框架第Ⅰ層J柱分配到的剪力以及該柱上，下端的彎矩和分別按以下各式計算:其中，為標(biāo)準(zhǔn)反彎點高度比，可由查表得。本設(shè)計中，底層柱只需考慮修正值;第二層柱需考慮修正值，二.框架柱剪力和柱端彎矩計算采用D值法，計算過程見下表：三.梁端彎矩，剪力及軸力分別按下式計算：由計算簡圖計算得，具體過程見表：表2.7-4各層邊柱柱端彎矩及剪力計算層次HiViDDijVijkyMijbMiju34.5467.35108003.242163.159.36035023120.270.28.42431520833.69726083224.5904.84118154.342343.3917.9459595610.310.50540.78219310239.97462492215.951157.32122059.442963.328.0968547460.410.792132.403618334.772667433表2.7-5各層中柱柱端彎矩及剪力計算層次HiViDDijVijkyMijbMiju34.5467.35108003.243837.0316.6035386580.50.322.41477718852.30114677224.5904.84118154.344220.7432.3229293280.580.46167.05391689178.39926508514.51157.32122059.443717.7835.2505398160.770.681108.0252792750.602149905表2.7-6梁端彎矩，剪力及柱軸力的計算層次邊梁中梁柱軸向力MblMbrLVbMblMbrLVb邊柱中柱320.9620.96104.19237.3537.35107.47-4.192-3.28240.3740.37108.07472.772.71014.54-12.266-9.746183.5883.581016.71679791015.8-28.98-8.83注：(1)柱軸力中的負號表示拉力，當(dāng)為地震作用時候，兩側(cè)兩根柱為拉力，對應(yīng)的右側(cè)兩根柱為壓力?！?〕表中分別表示節(jié)點在右梁的彎矩單位為〔3〕式中，.分別為節(jié)點在左，右梁的線剛度，單位為〔4〕N單位為單位為，L單位為，單位為圖2.7-2橫向水平地震作用及樓層地震剪力圖2.7-3梁端彎矩，剪力計算簡圖圖2.7-4梁端彎矩，剪力計算簡圖圖2.7-5地震作用下的框架彎矩圖圖2.7-6框架構(gòu)造梁端剪力，軸力圖2.8內(nèi)力組合在進展荷載組合時，由于風(fēng)荷載作用下的組合與考慮地震組合相比，一般較小，對于構(gòu)造設(shè)計不起控制作用，故不考慮。只考慮以下三種組合形式：一.由可變荷載效應(yīng)控制的組合：二.由永久荷載效應(yīng)控制的組合：三.豎向荷載與水平地震作用下的組合：按上述原那么這里對柱Z1、Z2和各層梁進展內(nèi)力組合，Z1表示中柱，Z2表示邊柱。柱的控制界面為上下端截面，梁的控制截面為梁的兩端以及梁的跨中。梁端最不利內(nèi)力組合為：+Mmax、-Mmax、Vmax，梁跨中最不利內(nèi)力組合為：+Mmax，柱端最不利內(nèi)力組合為：|Mmax|以及相應(yīng)的N、V，Nmax以及相應(yīng)的M，Nmin以及相應(yīng)的M。內(nèi)力具體組合過程見表，其中彎矩，剪力，彎矩的上部受拉為負，剪力的產(chǎn)生順時針為正。表2.8-1梁內(nèi)力組合層次桿件截面內(nèi)力荷載類別內(nèi)力組合恒(1)活〔2〕左震〔3〕右震〔4〕1.2〔1〕+1.4〔2〕1.35(1)+0.98(2)1.2((1)+0.5(2))+1.3(3)1.3(4)3邊跨左M(KNm)-227-32.2233.7-33.7-317.508-338.0256-247.922-335.542V(KN)118.1211.72-12.7712.77158.152170.9476132.175165.377中M(KNm)4311.654.3-4.367.9169.46764.1853V(KN)-42.04-4.28-12.7712.77-56.44-60.9484-69.617-36.415右M(KNm)306.0942.06-2626426.192454.4403358.744426.344V(KN)-136.8-12.28-12.7712.77-181.352-196.7144-188.129-154.927中跨左M(KNm)-285.75-39.552-52-398.2-424.4725-299-434.2V(KN)128.8312.06-11.7911.79171.48185.7393146.505177.159中M(KNm)53.1215.711-1185.72487.09887.46458.864V(KN)33.094.06-11.7911.7945.39248.650326.81757.471右M(KNm)285.7539.5-2626398.2424.4725332.8400.4V(KN)-127.09-11.94-11.7911.79-169.224-183.2727-174.999-144.345層次桿件截面內(nèi)力荷載類別內(nèi)力組合恒(1)活〔2〕左震〔3〕右震〔4〕1.2〔1〕+1.4〔2〕1.35(1)+0.98(2)1.2((1)+0.5(2))+1.3(3)1.3(4)2邊跨左M(KNm)-202.45-32.2248.2-48.2-288.048-304.8831-199.612-324.932V(KN)118.1211.72-12.7712.77158.152170.9476132.175165.377中M(KNm)27.310.233.7-3.747.08246.880443.70834.088V(KN)-42.04-4.28-12.7712.77-56.44-60.9484-69.617-36.415右M(KNm)239.742.06-5050346.524364.8138247.876377.876V(KN)-136.8-12.28-12.7712.77-181.352-196.7144-188.129-154.927中跨左M(KNm)-230.35-39.550-50-331.72-349.6825-235.12-365.12V(KN)128.8312.06-11.7911.79171.48185.7393146.505177.159中M(KNm)42.3619.3511-1177.92276.14976.74248.142V(KN)33.094.06-11.7911.7945.39248.650326.81757.471右M(KNm)230.3539.5-5050331.72349.6825235.12365.12V(KN)-127.09-11.94-11.7911.79-169.224-183.2727-174.999-144.345層次桿件截面內(nèi)力荷載類別內(nèi)力組合恒(1)活〔2〕左震〔3〕右震〔4〕1.2〔1〕+1.4〔2〕1.35(1)+0.98(2)1.2((1)+0.5(2))+1.3(3)1.3(4)1邊跨左M(KNm)-193.72-22774.7-74.7-550.264-483.982-271.554-465.774V(KN)65.2313.36-12.7712.7796.98101.153369.691102.893中M(KNm)19.826.39.5-9.560.5852.50451.8927.19V(KN)-55.32-5.669-12.7712.77-74.3206-80.23762-86.3864-53.1844右M(KNm)242.87292-58.558.5700.244614.0345390.594542.694V(KN)-125-14.56-12.7712.77-170.384-183.0188-175.337-142.135中跨左M(KNm)-229.31-29258.5-58.5-683.972-595.7285-374.322-526.422V(KN)128.8311.35-11.7911.79170.486185.0435146.079176.733中M(KNm)30.222911-1176.86469.21767.96439.364V(KN)29.69.35-11.7911.7948.6149.12325.80356.457右M(KNm)229.31292-58.558.5683.972595.7285374.322526.422V(KN)-112.3-11.94-20.311.79-151.476-163.3062-168.314-126.597表2.8-2柱內(nèi)力組合層次桿件截面內(nèi)力荷載類別內(nèi)力組合恒(1)活〔2〕左震〔3〕右震〔4〕1.2〔1〕+1.4〔2〕1.35(1)+0.98(2)1.2((1)+0.5(2))+1.3(3)1.3(4)3邊柱上端M(KNm)215.8425.96-33.733.7295.352316.8248230.774318.394N(KN)132.2112.356-12.7712.77175.9504190.59238149.4646182.6666下端M(KNm)71.958.65-8.428.4298.45105.609580.584102.476N(KN)125.36-5.669-12.7712.77142.4954163.68038130.4296163.6316V(KN)242.87292-58.558.5700.244614.0345390.594542.694中柱上端M(KNm)-20.05-2.23-5252-27.182-29.2529-92.99842.202N(KN)128.8311.3516.3-16.3170.486185.0435182.596140.216下端M(KNm)-6.68-0.7411-11-9.052-9.74325.84-22.76N(KN)295.34422-22415.96441.775409.36352.16V(KN)8.65-11.94-20.311.79-6.336-0.0237-23.17418.543層次桿件截面內(nèi)力荷載類別內(nèi)力組合恒(1)活〔2〕左震〔3〕右震〔4〕1.2〔1〕+1.4〔2〕1.35(1)+0.98(2)1.2((1)+0.5(2))+1.3(3)1.3(4)2邊柱上端M(KNm)111.887.34-33.733.7256.436236.5232142.754230.374N(KN)201.2398.35-12.7712.77379.166368.0435283.885317.087下端M(KNm)37.329.1-8.428.4285.578.87351.27473.166N(KN)125.3687.3-12.7712.77272.652254.79186.211219.413V(KN)-45.21-33.2-58.558.5-100.732-93.5695-150.2221.878中柱上端M(KNm)-7.86-6.12-5252-18-16.6086-80.70454.496N(KN)356.3221.516.3-16.3737.66698.075581.65539.27下端M(KNm)-2.62-0.7411-11-4.18-4.262210.712-17.888N(KN)295.3-2.0422-22351.504396.6558381.736324.536V(KN)6.365-1.64-20.5320.53-3.336-0.0237-26.125.6層次桿件截面內(nèi)力荷載類別內(nèi)力組合恒(1)活〔2〕左震〔3〕右震〔4〕1.2〔1〕+1.4〔2〕1.35(1)+0.98(2)1.2((1)+0.5(2))+1.3(3)1.3(4)1邊柱上端M(KNm)76.999-3434230.88200.835107.48195.88N(KN)425196-45.645.6784.4765.83568.32686.88下端M(KNm)37.399-132132183.36147.375-67.44275.76N(KN)450203.3-3535824.62806.734616.48707.48V(KN)-45.21-33.2-58.558.5-100.732-93.5695-150.2221.878中柱上端M(KNm)-6.18-7.99-5050-18.602-16.1732-77.2152.79N(KN)623.3395.516.3-16.31301.661229.0451006.45964.07下端M(KNm)-2.06-2.66108-108-6.196-5.3878136.332-144.468N(KN)663.2452.222-221428.921338.4761095.761038.56V(KN)8.65-11.94-20.320.3-6.336-0.0237-23.17429.606表2.8-3梁跨中最不利內(nèi)力組合層次桿件截面內(nèi)力最不利組合1.2〔1〕+1.4〔2〕1.35(1)+0.98(2)1.2((1)+0.5(2))+1.3(3)1.3(4)1邊跨左M(KNm)-550.264-483.982-271.554-465.774V(KN)96.98101.153369.691102.893中M(KNm)60.5852.50451.8927.19V(KN)-74.3206-80.23762-86.3864-53.1844右M(KNm)500.244414.0345390.594542.694V(KN)-170.384-183.0188-175.337-142.135中跨左M(KNm)-562.972-395.7285-374.322-526.422V(KN)170.486185.0435146.079176.733中M(KNm)76.86469.21767.96439.364V(KN)48.6149.12325.80356.457右M(KNm)483.972595.7285374.322526.422V(KN)-151.476-163.3062-168.314-126.597表2.8-4柱端最不利內(nèi)力組合層次桿件截面內(nèi)力最不利組合1.2〔1〕+1.4〔2〕1.35(1)+0.98(2)1.2((1)+0.5(2))+1.3(3)1.3(4)1邊柱上端M(KNm)230.88200.835107.48195.88N(KN)784.4765.83568.32686.88下端M(KNm)183.36147.375-67.44275.76N(KN)824.62806.734616.48707.48V(KN)-100.732-93.5695-150.2221.878中柱上端M(KNm)-18.602-16.1732-77.2152.79N(KN)1301.661229.0451006.45964.07下端M(KNm)-6.196-5.3878136.332-144.468N(KN)1428.921338.4761095.761038.56V(KN)-6.336-0.0237-23.17429.6062.9構(gòu)造構(gòu)件驗算2.9.1框架柱的驗算框架柱的驗算包括強度、整體穩(wěn)定、局部穩(wěn)定和剛度驗算，框架底層中柱Z-1截面特性：柱Z-1的截面為HW400×408×21×21，其截面特性為A=251.5cm2，Ix=71100cm4Iy=23800cm4ix=16.8cmiy=9.73cmWx=3560cm3Wy=1170cm3梁L-1的截面為HN450×200×9×14，其慣性矩為Ix=33700cm4。〔2〕控制內(nèi)力為：M1=136.32KNMN1=1095.7KNM2=144.5KNMN2=1038.5KN〔3〕強度驗算：截面無削弱，由于壓彎構(gòu)件受壓翼緣的自由外伸寬度b與其厚度t之比為，故截面塑性開展系數(shù)對第一組內(nèi)力：對第二組內(nèi)力滿足要求〔4〕彎矩作用平面內(nèi)穩(wěn)定計算：由于橫梁中軸力很小，在計算柱的計算長度系數(shù)時忽略其影響。柱腳在橫向為剛接，不考慮梁的組合效應(yīng)，按純鋼梁計?！病嘟挥谥隙?、柱下端的橫梁線剛度之和與柱線剛度之和的比值。當(dāng)柱與根基剛接時，取?！巢楸恙蘹=1.413可以按b類截面查表得對于在分析內(nèi)力未考慮二階效應(yīng)的無支撐有側(cè)移純框架取對第一組內(nèi)力:滿足要求對第二組內(nèi)力:滿足要求。(5)彎矩作用平面外穩(wěn)定計算：縱向框架梁為HN450×200×9×14，Ix=33700cm4，與柱腳剛接，柱腳在縱向也取剛接。查表得μy=1.413，可以按b類截面查表得φy=0.645對于均勻彎曲的受彎構(gòu)件，時，其整體穩(wěn)定系數(shù)可按照下式計算框架為有側(cè)移框架，截面形狀系數(shù)。對第一組內(nèi)力對第二組內(nèi)力滿足要求(6)局部穩(wěn)定驗算:軋制H型鋼的板件寬厚比較小，都能滿足局部穩(wěn)定要求，不需計算。(7)剛度是通過限制柱的長細比來滿足要求的滿足要求框架底層邊柱Z-2〔1〕截面特性：柱Z-2的截面為HN400×400×13×21，其截面特性為，梁L-1的截面為HN450×200×9×14，其慣性矩為Ix=33700cm4?！?〕控制內(nèi)力為：〔3〕強度驗算：截面無削弱，由于壓彎構(gòu)件受壓翼緣的自由外伸寬度b與其厚度t之比為，故截面塑性開展系數(shù)對第一組內(nèi)力：對第二組內(nèi)力滿足要求〔4〕彎矩作用平面內(nèi)穩(wěn)定計算：由于橫梁中軸力很小，在計算柱的計算長度系數(shù)時忽略其影響。柱腳在橫向為剛接，不考慮梁的組合效應(yīng)，按純鋼梁計。〔——相交于柱上端、柱下端的橫梁線剛度之和與柱線剛度之和的比值。當(dāng)柱與根基剛接時，取?！衬敲矗梢园碽類截面查表得對于在分析內(nèi)力未考慮二階效應(yīng)的無支撐有側(cè)移純框架取對第一組內(nèi)力：對第二組內(nèi)力：滿足要求。(5)彎矩作用平面外穩(wěn)定計算：縱向框架梁為HN450×200×9×14，其慣性矩為Ix=33700cm4，與柱腳剛接，柱腳在縱向也取剛接。查表得那么，可以按b類截面查表得對于均勻彎曲的受彎構(gòu)件，時，其整體穩(wěn)定系數(shù)可按照下式計算框架為有側(cè)移框架，截面形狀系數(shù)。對第一組內(nèi)力對第二組內(nèi)力滿足要求(6)局部穩(wěn)定驗算:軋制H型鋼的板件寬厚比較小，都能滿足局部穩(wěn)定要求，不需計算。(7)剛度是通過限制柱的長細比來滿足要求的滿足要求2.9.2框架梁的驗算框架梁要驗算強度、剛度、整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定。采用壓型鋼板組合樓板時，框架梁與樓板做可靠的連接，能夠阻止梁的側(cè)向失穩(wěn)。在支座負彎矩處，一般可在受壓下翼緣設(shè)側(cè)向支撐，故不必進展整體穩(wěn)定的驗算。本工程采用熱軋型鋼，由于軋制條件，其板件寬厚比較小，局部穩(wěn)定能夠保證，所以不必驗算。另外，主梁一般不考慮組合效應(yīng)，按鋼梁計算。由內(nèi)力組合結(jié)果，取底層梁組合結(jié)果進展驗算。底層框架邊梁L-1〔1〕截面特性：L-1的截面為HN500×200×10×16，其截面特性為A=112.25cm2，〔2〕控制內(nèi)力為：〔3〕強度驗算：截面無削弱，按受彎構(gòu)件驗算正應(yīng)力。另外，在次梁與主梁連接處主梁的腹板設(shè)置加勁肋，不必驗算局部壓應(yīng)力。由于受彎構(gòu)件受壓翼緣的自由外伸寬度b與其厚度t之比為，故截面塑性開展系數(shù)。滿足要求滿足要求對第二組內(nèi)力：滿足要求滿足要求二層框架中梁〔1〕截面特性：L的截面為，其截面特性為A=112.25cm2，控制內(nèi)力為：〔3〕強度驗算：截面無削弱，按受彎構(gòu)件驗算正應(yīng)力。另外，在次梁與主梁連接處主梁的腹板設(shè)置加勁肋，不必驗算局部壓應(yīng)力。由于受彎構(gòu)件受壓翼緣的自由外伸寬度b與其厚度t之比為，故截面塑性開展系數(shù)。滿足要求滿足要求對第二組內(nèi)力：滿足要求2.10框架連接設(shè)計框架連接設(shè)計包括主梁與柱，次梁與主梁的連接及柱腳設(shè)計。連接設(shè)計必須滿足傳力和剛度的要求，同時還必須與計算簡圖一致。另外，還要盡量簡化構(gòu)造，方便施工。本設(shè)計中，主梁與柱為剛接方案，栓焊連接方式能滿足抗震變形能力的要求，且加工安裝方便，因此采用這種方式。次梁與主梁為鉸接連接，次梁通過主梁腹板加勁肋與主梁相連，次梁與主梁上外表平齊放置。框架的柱腳為雙向剛接，采用靴梁式連接。2.10.1主梁與中柱Z-1的連接：主梁與柱采用栓焊連接設(shè)計，主梁翼緣與柱的翼緣采用完全焊透的坡口焊連接，為一級焊縫，焊條采用E50型。采用準(zhǔn)確計算法，腹板要承擔(dān)全部剪力和按照慣性矩比例分配的彎矩。由于翼緣采用對接焊縫連接為等強度連接，翼緣焊縫不必計算。為滿足焊縫要求在梁腹板上開有焊縫通過孔，在計算腹板承擔(dān)的彎矩時腹板的慣性距為扣除焊縫通過孔后的截面。梁下翼緣焊縫通過孔與上翼緣取梁HN450×200×9×14與中柱Z-1HW400×408×21×21的連接：圖2.10-1梁與中柱的連接控制內(nèi)力為：螺栓為10.9級高強度螺栓，連接為摩擦型連接，螺栓直徑取M30，螺栓預(yù)拉應(yīng)力，摩擦面要求做噴砂處理，摩擦面抗滑移系數(shù)，腹板連接板〔剪切板〕為單面。一個高強度螺栓的承載力為：梁腹板慣性矩〔扣除焊縫通過孔高上下各35mm〕翼緣慣性矩為：那么腹板分擔(dān)的彎矩為：單個螺栓承擔(dān)的剪力為：螺栓全承受的扭矩為：在T扭矩作用下受力最大的螺栓承受的剪力為：滿足要求剪切板按受剪計算，厚度應(yīng)滿足抗剪要求。取，連接板與柱翼緣的連接采用雙面角焊縫，在焊縫通過孔處繞角焊，總長∑lw=2×300=600mm，焊條為E50系列，手工焊。剪切板與柱翼緣連接焊縫按受彎計算，取hf=10mm,he=0.7hf滿足要求2.10.2次梁與主梁的鉸接連接次梁HN400×150×8×13與主梁HN450×200×9×14的連接設(shè)計圖2.10-2次梁與框架主梁連接次梁與框架主梁的連接采用鉸接。螺栓采用M20的10.9級高強螺栓，承壓型連接，螺栓孔徑為21mm計算連接螺栓時，偏于安全的認為螺栓群承受剪力V和偏心扭矩。一個螺栓的抗剪承載能力為滿足要求加勁肋厚度取6mm，鋼材為Q345，與主梁連接為雙面角焊縫，計算時偏與安全地只計算與腹板連接的豎向焊縫，焊角尺寸為6mm，焊條為E50系列，手工焊。焊縫受力為滿足要求2.11柱腳設(shè)計2.11.1中柱柱腳的設(shè)計中柱HW400×408×21×21，柱腳鋼材為Q345鋼，焊條E50系列，采用靴梁式柱腳。內(nèi)力為M=144.46kNm，V=29.6KN，N=1038.56kN，混凝土采用C30，考慮了局部受壓的有利作用后用抗壓強度設(shè)計值fcc=15.5N/mm2，為了提高柱腳強度，在外側(cè)焊兩根36a的短槽鋼，柱腳計算簡圖如下：圖2.11-1中柱柱腳計算簡圖〔1〕確定底板尺寸B=400+2×100+2×25=650mmL=432mm，取L=650mm圖2.11-2中柱確定底板尺寸〔2〕確定底板錨栓直徑取柱腳4根直徑為φ24的錨栓，材料為Q345，Ae=353mm2?！?〕確定板底厚度在底板的三邊支承局部所受根基反力較大，邊界條件較為不利，因此這局部板所受彎矩最大，取q=1.97N/mm2，由b1=125mm，a1=400mm，b1/a1=0.3125，查表β=0.02935，故取f=310N/mm2，那么板底厚，取t=14mm。〔4〕靴梁強度驗算靴梁為兩個槽鋼40a和板底組成，中和軸位置靴梁所受力為：V=qBl=1.97×650×125=160.06kN滿足要求〔5〕焊縫計算計算腹板與靴梁的連接焊縫，柱與靴梁受力最大一側(cè)的焊縫的壓力為：豎向焊縫的總長度為：∑lw=4×(320-20)=1200mm連接焊縫所需焊角尺寸為：取hf=8mm。剪力由槽鋼與板底水平連接焊縫承受，按構(gòu)造要求取焊角尺寸為10，由于該焊縫很長，應(yīng)力很小，不必計算?！?〕柱底剪力柱底剪力由底板與混凝土之間的摩擦力承受，摩擦系數(shù)可取0.4，因V=27.572<0.4×1189.53=475.812kN，滿足要求。不必設(shè)抗剪鍵。2.11.2邊柱柱腳的設(shè)計邊柱HW400×400×13×21，柱腳鋼材為Q345鋼，焊條E50系列，采用靴梁式柱腳。內(nèi)力為M=275.76kNm，V=1.87KN，N=707.48KN，混凝土采用C30，考慮了局部受壓的有利作用后用抗壓強度設(shè)計值，為了提高柱腳強度，在外側(cè)焊兩根36a的短槽鋼，柱腳計算簡圖如下：圖2.11-3邊柱柱腳計算簡圖圖2.11-4邊柱柱腳確定底板尺寸〔1〕確定底板尺寸取〔2〕確定底板錨栓直徑取柱腳4根直徑為φ24的錨栓，材料為Q345，Ae=353m