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【2015年6月土木专业毕业设计】湖南省邵阳市住宅钢结构设计【计算书+全套图纸】【2015年6月土木专业毕业设计】湖南省邵阳市住宅钢结构设计【计算书+全套图纸】

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土木 专业 毕业设计 湖南省 邵阳市 住宅 钢结构 设计 计算 全套 图纸
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建筑施工图-十层及顶层平面布置图.dwg
建筑施工图-左立面及1-1剖面图.dwg
建筑施工图-底层及标准层平面布置图.dwg
建筑施工图-建筑大样图.dwg
建筑施工图-建筑设计总说明.dwg
建筑施工图-正立面图.dwg
建筑施工图-背立面图.dwg
湖南省邵阳市住宅钢结构设计.doc
结构施工图-柱构件详图.dwg
结构施工图-柱脚锚栓图.dwg
结构施工图-标准层楼板配筋图.DWG
结构施工图-梁构件详图.dwg
结构施工图-第A轴及第8轴结构立面布置图.dwg
结构施工图-第一至七层平面布置图.dwg
结构施工图-第八至十层平面布置图.dwg
结构施工图-筏形基础配筋图.DWG
结构施工图-结构设计总说明.dwg
结构施工图-节点详图-1.dwg
结构施工图-节点详图-2.dwg

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CENTRAL SOUTH UNIVERSITY 本科毕业论文(设计) GRADUATION DESIGN(THESIS) 题 目:湖南省邵阳市住宅钢结构设计湖南省邵阳市住宅钢结构设计 学生姓名:曾宪锃曾宪锃 指导教师:周期石周期石 学 院:土木工程学院土木工程学院 专业班级:土木工民建土木工民建 11091109 班班 完成时间:2015.62015.6 本科生院制 2015 年 06 月 湖南省邵阳市住宅钢结构设计 作者:曾宪锃 指导教师:周期石 摘要 本文为高层钢框架结构住宅楼设计计算书,项目名称为湖南省邵阳市住宅 钢结构设计,选址与邵阳某中心地段,层数 11 层,建筑总高度为,建m45.33 筑主体高度,占地面积,建筑总面积为。m45.33 2 2 . 655 m 2 2 . 6756 m 建筑以简约对称理念进行设计,建筑施工图运用天正建筑绘制。结构采用 钢结构框架体系,结构计算部分包括楼盖设计、楼梯设计、横向地震作用下内 里分析、风荷载作用下内力分析、抗震与非抗震设计内力组合、钢框架梁柱验 算、节点验算、基础设计以及施工组织设计,结构施工图运用绘制。AutoCAD 通过 PKPM-STS 软件进行结构建模,利用 SATWE 和 PMSAP 两种程序对结 构进行分析计算,最后将手算和电算结果进行对比。结构主要力学特性结果误 差均处于可接受范围,说明手算结果可以作为结构设计参考依据,两种分析软 件结果对比说明其结果基本一致,可作为设计互校依据。 关键词:钢框架 建筑设计 结构设计 施工组织设计 Steel Frame Residence Design of Hunan Shaoyang Author:Zeng Xianzeng Tutor:Zhou Qishi ABSTRACT This paper is a tall steel frame structure residence design calculations , the project name is Steel Frame Residence Design of Hunan Shaoyang located in a Shaoyang CBD . The structure is a 11-storey office building , building's total height is 33.45, main building's height is 33.45, which covers 655.2, and its' total mm 2 m construction area is . 2 2 . 6756 m The idea of architecture design is brief and symmetry,Using Tangent architectural software to draw the building construction plans . Structure adopts to steel frame system. The section of structural design calculation includes floor and staircase design, internal forces analysis under lateral seismic effect, wind load and vertical loads, the combination of internal forces in seismic and non-seismic design, the checking computation of columns and beams, the checking computation of node and support,construction organization design and infrastructure design. Finally use AutoCad to draw structural construction plans. Use PKPM-STS software to model structural modeling, and use the two procedures, SATWE and PMSAP, to get structural analysis and calculation results, and finally compare the calculation results of man-made and computer . The results' errors of the main structural mechanical properties of are in an acceptable range , indicating that the man-made results can be used as a design reference , the comparison results of the two analysis software shows the results are basically the same, which can be used for mutual checking in the practical engineering. keywords: Steel frame system Architecture design Structural design; Construction organization design 目录 第一章 建筑设计.....................................................1 1.1 钢结构介绍 ..................................................1 1.2 多高层钢结构建筑的优越性 ....................................1 1.3 结构设计条件 ................................................2 1.4 建筑平面设计 ................................................2 1.6 建筑立面图 ..................................................3 第二章 结构选型及平面布置...........................................4 2.1 结构体系选型 ................................................4 2.3 结构布置图 ..................................................4 第三章 构件截面初估.................................................8 3.1 荷载参数 ....................................................8 3.2 次梁截面设计 ................................................8 3.3 框架梁截面初估 .............................................10 3.4 框架柱截面估算..............................................11 第四章 横向水平地震荷载作用计算....................................12 4.1 重力荷载代表值 .............................................12 4.2 框架刚度计算 ...............................................17 4.3 横向地震水平作用下结构内力和侧移计算 .......................20 第五章 风荷载作用计算..............................................27 5.1 风荷载作用下结构内力和侧移计算 .............................27 5.2 横向均布水平风荷载作用下总框架内力计算 .....................29 第六章 竖向荷载作用计算............................................34 6.1 框架梁与框架柱荷载计算 .....................................34 第七章 内力组合....................................................40 7.1 无地震作用时荷载作用效应组合 ...............................40 7.2 地震作用时的荷载作用效应组合 ...............................61 第八章 钢构件设计验算..............................................77 8.1 框架梁的验算 ...............................................77 8.2 框架柱的验算 ...............................................81 8.3 强柱弱梁检验 ...............................................99 第九章 节点设计...................................................100 9.1 梁柱节点设计 ..............................................100 9.2 柱脚设计 ..................................................104 第十章 组合楼盖设计...............................................107 10.1 组合板截面尺寸初估........................................107 10.2 压型钢板施工阶段的验算 ...................................108 10.3 压型钢板组合板使用阶段的验算 .............................109 第十一章 楼梯设计.................................................112 11.1 基本资料 .................................................112 11.2 楼梯板设计 ...............................................112 11.3 平台板设计 ...............................................113 11.4 平台梁设计 ...............................................114 第十二章 基础设计.................................................115 12.1 基础类型的选择 ...........................................115 12.2 地基承载力特征值计算 .....................................115 12.3 竖向荷载作用下地基承载力验算 .............................116 12.4 水平地震作用下地基承载力验算 .............................116 12.5 基础板内力计算及配筋 .....................................117 12.6 地基梁内力计算及配筋 .....................................119 12.7 梁板式筏形基础底板受冲切承载力验算 .......................123 12.8 受冲切底板厚度验算 .......................................124 12.9 底板斜截面受剪承载力验算 .................................125 第十三章 施工组织设计.............................................126 13.1 编制依据 .................................................126 13.2 工程概况及施工条件 .......................................126 13.3 施工准备工作 .............................................128 13.4 施工部属与施工顺序 .......................................129 13.5 主要项目施工方法 .........................................129 13.6 施工进度计划 .............................................134 13.7 施工平面图 ...............................................134 13.8 质量保证措施 .............................................134 第十四章 结构设计特点与不足.......................................137 14.1 结构设计特点 .............................................137 14.2 结构设计不足 .............................................137 结束语............................................................138 参考文献..........................................................139 CENTRAL SOUTH UNIVERSITY 湖南邵阳钢结构住宅设计 0 第一章 建筑设计 1.1 钢结构介绍 钢结构主要由钢制材料组成的结构,是主要的建筑结构类型之一。新中国 成立之后,钢结构的应用有很大的发展,在数量上和质量上都远远超过了过去。 钢结构建筑的多少,标志着一个国家或一个地区的经济实力和经济发达程 度。进入 2000 年以后,我国国民经济显著增长,国力明显增强,钢产量成为世 界大国。特别是 2008 年前后,在奥运会的推动下,钢结构建筑迅猛发展,强劲 的市场需求,使得钢结构建筑进一步发展,建成了一大批钢结构场馆、机场、 车站和高层建筑,其中,有的钢结构建筑在制作安装技术方面具有世界一流水 平,如奥运会国家体育场等建筑。 1.2 多高层钢结构建筑的优越性 1.2.1 钢结构经济性能的优越性 高层建筑采用钢结构与传统混凝土结构相比,在以下面具有优越性: 1.钢结构的自重轻。高层钢的结构自重一般为高层混凝土结构自重的 。结构自重的降低,可以减小地震作用力,从而减小结构设计内力。5/1~2/1 此外,结构自重的减轻,还可使基础的造价降低,这个在南方软土地区更为明 显。 2.钢结构材料强度高。与传统是混凝土结构相比,钢结构柱截面面积小, 从而可增加建筑有效使用面积。一般高层钢结构柱的截面面积占建筑面积的 左右,而高层混凝土结构柱的截面面积占建筑面积的。 %3%9~%7 3.钢结构施工速度快。一般高层钢结构工程的速度为平均每 4 天完成一层, 而高层混凝土结构速度为平均每 6 天完成一层,即钢结构的施工速度约为混凝 土结构施工速度的 1.5 倍,使得工程的施工周期明显缩短。 1.2.2 钢结构结构性能的优越性 与传统的混凝土结构相比,钢结构的结构性能具有下列优越性: 1.在梁高相同的情况下,钢结构的开间可比混凝土结构的开间大 50%,从 而可使建筑布置更加灵活。 CENTRAL SOUTH UNIVERSITY 湖南邵阳钢结构住宅设计 1 2.钢结构的延性比混凝土结构的延性好很多,从而钢结构的抗震性能比钢 筋混凝土结构好。 3.钢结构因为先在工厂加工制作,精度高,质量也好,与混凝土结构现场 施工相比,更加能够达到结构设计要求。 1.3 结构设计条件 本建筑结构安全等级为二级,使用年限为 50 年,邵阳市防烈度为 6 度,地 震加速度为,地震分组为第一组,二类建筑场地,,g05 . 0 sTg35 . 0  。08 . 0 max  根据任务书给出的地质条件,场地土层自上而下分布如下: ①.人工杂填土,厚;m60 . 0 ②.淤泥质粘土:厚,,;m0 . 2kPafk80MPaEs0 . 2 ③.粉质粘土,厚,,,;m5 . 2kPafk120MPaEs6 . 5kPafc15 ④.粉砂,厚,,,;m1 . 9kPafk130MPaEs7 . 9kPafc18 ⑤.微风化岩,粉砂以下均为微风化岩。 1.4 建筑平面设计 在建筑平面设计中,本工程从底层到顶层全部作为住宅,可设卧室、厨房、 餐厅、客厅、卫生间、楼梯、电梯等。每层共设两台电梯、两个双跑板式楼梯, 楼梯开间为楼梯单跑宽度为,满足消防疏散要求。建筑平面设计简图m7 . 2m2 . 1 如图 1-1 所示。 CENTRAL SOUTH UNIVERSITY 湖南邵阳钢结构住宅设计 2 图 1-1 建筑平面简图 1.5 建筑构造用料做法 1.5.1 吊顶 吊顶采用《中南地区建筑标准设计建筑图集》轻钢龙骨纸面石膏板吊顶做 法; 1.5.2 屋面 屋面采用《中南地区建筑标准设计建筑图集》屋 合成高分11100105ZJ5 子卷材和涂膜防水屋面(上人,有保温层)做法; 1.5.3 地面 地面采用《中南地区建筑标准设计建筑图集》地陶瓷地2500111ZJ202 砖地面做法: 1)8~10 厚地砖铺实拍平,水泥浆擦缝或 1:1 水泥砂浆填缝; 2)20 厚 1:4 干硬性水泥砂浆; 3)素水泥浆结合层刷一遍; 4)80 厚混凝土; 15C 5)素土夯实。 1.6 建筑立面图 CENTRAL SOUTH UNIVERSITY 湖南邵阳钢结构住宅设计 3 CENTRAL SOUTH UNIVERSITY 湖南邵阳钢结构住宅设计 4 第二章 结构选型及平面布置 2.1 结构体系选型 钢结构体系分为纯钢框架结构、钢框架—支撑结构、钢框架—剪力墙结构、 钢框架筒体结构以及钢骨混凝土结构,本工程采用纯钢框架结构体系。 2.2 结构体系布置 2.2.1 框架柱布置 根据写字楼各方面的需要,除楼梯和电梯处单独设柱外,其他柱距为,m9 . 3 ,。每层纵向有 A、B、C、D 四轴,横向有 15 个框架,共 60 跟柱。m5 . 4m4 . 5 2.2.2 框架梁布置 由于框架柱的分布较规则,故框架梁的布置较为简单。 1.框架主梁布置 梁两端与框架柱连接的梁定义为框架主梁,此部分梁与框架柱采用栓焊混 合连接,即为刚接的一种。 2.框架次梁布置 若梁一端与主梁连接,则将其定义为一级次梁,一级次梁在本工程结构次 梁布置中居多,沿纵向布置且布置较规则,跨度为,,与压型钢板板m9 . 3m5 . 4 肋垂直相交,利用抗剪连接件连接形成组合楼板。 2.2.3 压型钢板布置 结构楼板采用压型钢板组合楼板,其中压型钢板采用 YX70-200-600,厚度 选为为 1.2mm,压型钢板板肋布置方向平行于结构横向,垂直于结构纵向。组 合楼板中混凝土板厚度为 80mm。 2.2.4 楼梯布置 楼梯采用现浇混凝土板式楼梯,楼板厚度为 100mm。 2.3 结构布置图 结构布置图见图 2-1—图 2-3。 CENTRAL SOUTH UNIVERSITY 湖南邵阳钢结构住宅设计 5 图 2-1 底层结构平面布置图 CENTRAL SOUTH UNIVERSITY 湖南邵阳钢结构住宅设计 6 图 2-2 中间层结构平面布置图 CENTRAL SOUTH UNIVERSITY 湖南邵阳钢结构住宅设计 7 图 2-3 顶层结构平面布置图 CENTRAL SOUTH UNIVERSITY 湖南邵阳钢结构住宅设计 8 第三章 构件截面初估 3.1 荷载参数 根据《建筑结构荷载规范》查询可得住宅各功能分区的可变荷载值,可变 荷载值统计如表 3-1 所示 表 3-1 可变荷载统计 3.2 次梁截面设计 次梁截面按施工阶段进行初估,施工阶段即可变荷载只计入施工荷载,永 久荷载和可变荷载均有钢梁全部承担;当构件进入使用阶段,可变荷载则会改 变,但此时由钢梁和压型钢板组合楼板形成的组合梁一起承担,故在进行截面 初估时按施工阶段进行计算。 3.2.1 次梁跨 度4.5m 次梁计算如图所示 q 图3-1 次梁计 算简图 荷载(取一个波宽,)mmb200 混凝土自重 mkN /505 . 0 2508 . 0 2 . 007 . 0 2 05 . 0 07 . 0         名称标准值组合值系数频遇值系数准永久值系数 卧室2.0 0.70.50.4 通风、电梯机房7.0 0.90.90.8 厨房2.0 0.70.60.5 餐厅4.0 0.70.70.7 浴室、卫生间2.5 0.70.60.5 走廊、门厅2.0 0.70.50.4 楼梯3.5 0.70.50.4 阳台2.5 0.70.60.5 屋面(上人)2.0 0.70.50.4 施工荷载1.0 0.70.50 CENTRAL SOUTH UNIVERSITY 湖南邵阳钢结构住宅设计 9 压型钢板自重 mm2 . 1mkN /031 . 0 8 . 910 6 . 0 2 . 0 2 . 185 . 7 3   组合板自重标准值 mkN /23 . 5 95 . 1 5031 . 0 505 . 0  厚空心砌块墙自重 mm200mkN /2 . 48 . 22 . 05 . 7 抹灰层自重(两面) mm20mkN /24 . 2 28 . 22002 . 0  永久荷载标准值 mkNgk/64.1124 . 2 2 . 423 . 5  施工荷载标准值 mkNqk/95 . 1 95 . 1 0 . 1 荷载标准组合 mkNgqp kkk /59.1364.1195 . 1  荷载基本组合 永久荷载控制: mkNqgp kkk /63.1795 . 1 4 . 17 . 064.1135 . 1 4 . 17 . 035 . 1  可变荷载控制: mkNqgp kkk /70.1695 . 1 4 . 164.112 . 14 . 12 . 1 跨中弯矩计算 mkNqlM63.445 . 463.17 8 1 8 1 22 max 选用宽翼缘型钢,强度,梁验算过程如下:H128200200HW235Q 抗弯强度计算 2 5 6 max /11.89 1077 . 4 05 . 1 1063.44 mmN W M x       挠度计算 mmmm EI ql 18 250 4500 73 . 4 1077 . 4 1006 . 2 384 450063.175 384 5 75 44     3.2.2 次梁跨 度3.9m 组合板自重标准值 mkN /23 . 5 95 . 1 5031 . 0 505 . 0  厚空心砌块墙自重 mm200mkN /13 . 4 75 . 2 2 . 05 . 7 抹灰层自重(两面) mm20mkN /24 . 2 28 . 22002 . 0  永久荷载标准值 mkNgk/57.1124 . 2 13 . 4 23 . 5  施工荷载标准值 mkNqk/95 . 1 95 . 1 0 . 1 CENTRAL SOUTH UNIVERSITY 湖南邵阳钢结构住宅设计 10 荷载标准组合 mkNgqp kkk /52.1357.1195 . 1  荷载基本组合 永久荷载控制 mkNqgp kkk /53.1795 . 1 4 . 17 . 057.1135 . 1 4 . 17 . 035 . 1  可变荷载控制 mkNqgp kkk /62.1695 . 1 4 . 157.112 . 14 . 12 . 1 跨中弯矩计算 mkNqlM33.339 . 353.17 8 1 8 1 22 max 选用宽翼缘型钢,强度,梁验算过程如下H117175244HW235Q 抗弯强度计算: 2 5 6 max /23.63 1002 . 5 05 . 1 1033.33 mmN W M x       挠度计算: .mmmm EI ql 6 . 15 250 3900 77 . 2 1012 . 6 1006 . 2 384 390063.175 384 5 75 44     3.3 框架梁截面初估 框架梁的估算按使用阶段进行计算,框架梁所承受的力由三部分组成,次 梁传来的集中力,内墙自重以及钢梁自重,在此部分计算中忽略钢梁自重,此 处以跨度为的纵向框架梁为例进行估算。m4 . 5 次梁传来的集中力 kNqabp35.447 . 25 . 424 . 175. 32 . 1 2 1 2 1 1  kNqabP44.387 . 29 . 324 . 175 . 3 2 . 1 2 1 2 1 2  厚空心砌块墙自重 mm200mkN /98 . 3 65 . 2 2 . 05 . 7 抹灰层自重(两面) mm20mkN /24 . 2 28 . 22002 . 0  通过力学求解器可得跨中最大弯矩为mmNM 63440550 max 选用型钢,强度,梁验算过程如下H149250340HM235Q 抗弯强度计算: CENTRAL SOUTH UNIVERSITY 湖南邵阳钢结构住宅设计 11 2 5 max / 2 . 47 10 8 . 1205 . 1 63440550 mmN W M x      挠度计算: mmmm EI Ml 6 .21 250 5400 16 . 2 107 .211006. 210 390063440550 10 75 22     跨度为的框架梁则选用,强度,估算以及验m5 . 4128200200HW235Q 算过程与上述框架梁相似,在此不再赘述。结构平面中其他位置的框架梁布置 详见结构施工图中的各层结构布置图。 3.4 框架柱截面估算 本工程框架柱截面采用热轧型钢截面,取柱轴力负荷面积较大的③轴中H 柱进行估算。 柱的负荷面积   2 01.1795 . 1 25 . 2 35 . 1 7 . 2mabA 标准楼层产生的轴力 kNN17.12401.1724 . 175 . 3 2 . 1 1  底层柱轴力 kNNN 7 . 124117.1241010 1  5 层柱轴力 kNNN02.74517.12466 1  8 层柱轴力 kNNN51.37217.12433 1  由于自重、地震以及风荷载等没有考虑进去,初估框架柱应当适当扩大截 面。 所以 1 至 4 层框架柱选用型钢,5 至 7 层选用型钢H2020400500H ,8 至 10 层选用型钢.1811300488HMH1610300390HM CENTRAL SOUTH UNIVERSITY 湖南邵阳钢结构住宅设计 12 第四章 横向水平地震荷载作用计算 4.1 重力荷载代表值 4.1.1 结构各组成部分荷载计算 1.屋面永久荷载标准值 压型钢板组合楼板 2 /79 . 2 5558 . 0 mkN 三毡四油绿豆砂防火卷材 2 /4 . 0mkN 厚水泥砂浆找平层 mm203:1 2 /4 . 02002 . 0 mkN 厚水泥膨胀珍珠岩板保温层 mm70 2 /28 . 0 407 . 0 mkN 水泥珍珠岩找坡 8:1%2 2 /6 . 0415 . 0 mkN 轻型龙骨纸面石膏板吊顶 2 /14. 0mkN 小计 2 /73 . 4 mkN 2.楼面永久荷载值 压型钢板组合楼板 2 /79 . 2 5558 . 0 mkN 轻型龙骨纸面石膏板吊顶 2 /14. 0mkN 陶瓷地砖地面 2 /6 . 0mkN 小计 2 /53 . 3 mkN 3.外墙自重 墙体为粉煤灰轻渣空心砌块mm240 外表面为厚水泥砂浆外喷砂涂料 mm20 2 /4 . 02002 . 0 mkN 内表面为厚混合砂浆 mm20 2 /34 . 0 1702 . 0 mkN 墙体 2 /8 . 124. 05 . 7mkN CENTRAL SOUTH UNIVERSITY 湖南邵阳钢结构住宅设计 13 小计 2 /54 . 2 mkN CENTRAL SOUTH UNIVERSITY 湖南邵阳钢结构住宅设计 14 4.内墙自重 墙体为粉煤灰轻渣空心砌块mm200 内外表面为厚混合砂浆 mm20 2 /68 . 0 1702 . 0 2mkN 墙体 2 /5 . 12 . 05 . 7mkN 小计 2 /18 . 2 mkN 5.钢梁自重 1GL149250340HmkN /791 . 0 108 . 9 7 . 79 3   2GL117175244HmkN /432 . 0 108 . 9 1 . 44 3   3GL128200200HmkN /495 . 0 108 . 9 5 . 50 3   4GL96150194HmkN /306 . 0 108 . 9 2 . 31 3   6.钢柱自重 1GZ2020400500HmkN /939 . 1 1025200108 . 985 . 7 33   2GZ1811300488HmkN /264 . 1 108 . 9129 3   3GZ1810300390HmkN /049 . 1 108 . 9107 3   4.1.2 重力荷载代表值计算 单位面积楼面、墙面荷载标准值乘以面积,单位长度梁、柱重量乘以长度 就可以得到相应的永久荷载标准值,各楼层重力荷载代表值等于该层楼板标高 处上、下各取半层层高范围内的永久荷载标准值和楼面可变荷载组合值之和, 不考虑地震作用,屋面均布荷载不应与雪荷载同时考虑;考虑地震作用,屋面 取雪荷载,计算重力代表值时雪荷载取,楼面活载取。%50%50
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