钢框架结构办公楼楼设计-毕业设计Word文件下载.docx
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大会议室一个，面积约200m2；
接待室一个，设在一层，面积约60m2；
小会议室两个，每个面积60m2；
办公室共约6000m2，其中大办公室（60m2）20～25间，其余为小办公室（30m2）；
其它部分包括门厅、走廊、楼梯、卫生间、开水间、配电室等；
每层还设有洗手间、楼梯间。
（三）抗震设防烈度：
8度，抗震设计分组为第一组，Ⅱ类场地
（四）耐火等级：
Ⅱ级。
（五）场地工程地质条件：
（1）地形、地貌
拟建场地地形平缓，场地平整。
（2）拟建场地岩土工程条件
场地地层属第四系全新统～晚更新统，依其岩性及物理力学性质分为3个工程地质层，其中第①、②层为新近堆积土，其余为第四系一般地层。
第①层：
黄土状粉土，层厚1.10～6.00m。
褐黄色～黄褐色，土质不均匀，稍湿，中密，摇振反应中等，无光泽，干强度、韧性低，有湿陷性。
此层顶部局部夹有黄土状粉质粘土薄层，黄褐色，可塑状态。
层低埋深3.40～10.60m。
fak=110kPa。
第②层：
黄土状粉质粘土，层厚1.40～3.90m。
黄褐色，可塑，土质均匀，无摇振反应，有光泽反应，干强度、韧性中等，可见钙质条纹，有湿陷性。
层低埋深7.30～13.40m。
fak=130kPa。
第③层：
粉质粘土，层厚2.20～4.20m。
黄褐色～红褐色，可塑，无摇振反应，有光泽反应，干强度、韧性中等，可见钙质条纹。
层低埋深10.80～12.20m。
fak=140kPa。
（3）水文地质条件
场地地下水类型为潜水类型，潜水水位埋深大于35.00m。
由于地下水埋藏较深，对基础及工程无不良影响。
（六）自然气候条件：
主导风向：
南；
基本风压值、基本雪压值按荷载规范的规定取值。
三、建筑设计的要求和内容
（一）平面设计
（1）根据设计要求，确定建筑物的平面分区及各房间的平面形状面积大小及位置。
（2）根据承重作用及柱网等确定轴线位置。
（二）剖面设计
（1）根据选定的结构体系，估算主要构件的尺寸，如梁、板、柱等。
（2）根据采光及通风及工艺构造要求，确定建筑物部分剖面高度。
（三）立面设计
（1）根据平面和剖面设计，绘制建筑立面轮廓图。
（2）根据体型组合，调整各部分比例尺度，使其完整均衡，比例恰当，主次分明，并使体型简洁，与环境协调。
四、结构设计的要求和内容
（一）结构平立面设计：
包括结构总体尺寸、标高，柱网布置，主次梁布置，楼板布置等，楼盖要求采用压型钢板组合楼盖。
（二）编制结构设计中各种作用的计算原理（如风荷载、地震作用等），结构分析的简化计算方法。
掌握简化计算方法的假定条件、原理、计算步骤以及荷载效应组合等内容。
（三）荷载计算：
根据初定的建筑结构方案，以及荷载规范、抗震规范进行荷载的统计计算，计算各楼层重量（包括楼面恒载、活荷载，隔墙重量等）。
（四）运用建研院编制的PKPM软件进行结构刚度、效应分析、杆件内力标准值的计算，基本掌握模型建立、荷载输入、参数确定、整体计算、结果分析等各重要环节。
结合规范理解输入参数的含义，并将自己的理解编制入计算书中。
（五）进行结构设计：
框架结构设计[各荷载工况结构内力（电算），荷载组合（手算）；
主梁设计（手算）；
柱设计（手算）；
节点设计（手算）；
次梁设计（手算）；
组合楼板设计（手算）]。
五、地基基础设计的要求和内容
（一）地基处理方案选定：
由于天然地基承载力偏低，不能满足承载力和变形要求，需对地基进行加固处理，根据工程勘察资料、地质条件以及所设计的上部结构特点，进行地基基础方案（预应力混凝土管桩、灌注桩和夯实水泥土桩）比较、论证，选择合适的基础类型，方案安全可靠合理，并具有较好的经济性。
（二）地基处理设计：
（1）桩体设计参数
桩体材料：
确定材料强度等级（水泥、水泥土料配合比）。
桩径选择及桩身截面积计算。
（2）桩地基处理设计计算
单桩承载力特征值计算；
桩体材料设计验算；
复合地基承载力特征值及面积置换率的计算；
复合地基特征值验算；
复合地基变形验算；
持力层及下卧层强度验算。
（三）桩对环境的影响分析及防治措施
六、设计完成后提交的文件和图表
1.计算说明书部分：
包括：
目录，英文摘要（200-300词），前言，正文，参考文献，致谢等。
其中正文包括：
（一）建筑设计：
设计依据、总平面设计、平面的设计、剖面的设计、立面的设计、构造的设计。
（二）结构设计：
（1）楼盖体系的设计计算
（2）框架结构体系的设计计算
（3）在竖向荷载作用下框架各杆件的内力（M、N、V）
（4）在风荷载作用下框架各杆件的内力（M、N、V）
（5）在地震荷载作用下框架各杆件的内力（M、N、V）
（6）内力组合
（7）各杆件的截面设计和节点计算
（三）地基基础设计：
按所给场地地质资料，选择基础类型、并进行设计。
（3）桩对环境的影响分析及防治措施
2.图纸部分：
建筑部分
1.建筑设计总说明
2.首层平面图
3.标准层平面图
4.立面图
5.剖面图
结构部分
1.结构设计总说明
2.结构平面、立面、剖面图
3.框架梁、柱详图，零件大样图；
4.主要节点构造详图；
5.楼板配筋图
6.材料表
地基基础部分
1.基础设计总说明
2.基础结构平面布置图
3.地基处理及基础配筋图
3.翻译一篇与本专业有关的外文资料（5000字以上）
七、毕业设计（论文）进程安排
序号设计各阶段名称日期（教学周）
1计算书建筑设计部分第1周
2建筑施工图绘制第2周
3楼盖体系设计计算第3周
4各种荷载作用下框架的计算第4周
5内力组合及构件、节点设计第5~7周
6结构施工图绘制第8~9周
7地基处理方案选定第10周
8地基处理设计计算第11~12周
9地基基础施工图绘制第13周
10桩对环境的影响分析及防治措施第14周
11毕业设计文件的整理装订，教师审核第15周
12整理资料，准备答辩第16周
八、主要参考资料
1.《房屋建筑制图统一标准》（GB50001-2010）
2.《建筑结构制图标准》（GB50105-2010）
3.《建筑结构可靠度设计统一标准》（GB50068-2001）
4.《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）
5.《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）
6.《钢结构设计规范》（GB50017-2003）
7.《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS102-2002）
8.《高层民用建筑钢结构技术规程》（JGJ99-98）
9.《冷弯薄壁型钢结构技术规范》（GB50018-2002）
10.《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）
11.《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）
12.《湿陷性黄土地区建筑规范》（GB50025-2004）
13.《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202－2002）
14.《多高层建筑钢结构设计》李国强编著（中国建筑工业出版社）
15.《多层民用钢结构房屋设计》郭兵等编著（中国建筑工业出版社）
16.《钢结构设计手册》上、下册（中国建筑工业出版社）
17.《地基及基础》（中国建筑工业出版社）
目录
第一章绪论 4
1.1钢结构房屋概述 4
1.1.1钢结构房屋的分类 4
1.1.2钢结构房屋的优点 4
1.1.3多层民用钢结构房屋的发展现 5
1.2设计要求 5
1.2.1重点研究的问题有以下几点：
5
1.2.3设计方案：
6
第二章建筑设计 6
2.1方案比选 6
2.1.1纯框架体系 6
2.1.2支撑框架体系 7
2.1.3结构形式选择 7
2.2建筑设计 7
2.2.1平面设计 7
2.2.2剖面设计 8
2.3建筑设计说明 10
2.3.1设计要求 10
2.3.2工程概况 11
2.3.3防水做法 11
2.3.4墙体 11
2.4建筑施工图 12
第三章 结构布置及荷载统计 13
3.1各层结构平面布置 13
3.2截面初选 14
3.3荷载统计 16
3.3.1屋面恒载标准值：
17
3.3.2活荷载标准值：
18
3.3.3屋面积灰荷载 18
3.3.4风荷载标准值：
第四章 结构构件设计 18
4.1.1初步假设 18
4.1.2组合楼（屋面）板的构造要求：
19
4.1.3荷载计算：
20
4.1.4压型钢板在施工阶段的验算：
4.1.4.1施工阶段荷载：
4.1.4.2压型钢板的受弯承载力验算：
4.1.5压型钢板组合楼板在使用阶段的承载力验算：
21
4.1.5.1计算假定：
4.1.5.2受弯承载力计算：
4.1.5.3压型钢板楼板负弯矩配筋设计：
22
4.1.6组合楼板的挠度、裂缝及自振频率验算：
23
4.1.6.1组合楼板的挠度验算：
4.1.6.2组合楼板负弯矩部位混凝土裂缝宽度验算：
24
4.1.6.3组合楼板自振频率f的验算：
25
第五章 框架结构分析 25
5.1设计思路 26
5.2建模过程 27
5.2.2结构楼面布置信息 28
5.2.3楼面荷载传导与计算 29
5.3SATWE计算分析 30
5.4结果分析与截面调整 32
5.4.1结果分析 32
5.5电算结果 33
第六章 荷载组合 40
6.1荷载组合原理 41
6.1.1荷载基本组合 41
6.1.2考虑地震作用的荷载组合 43
6.2荷载组合 44
6.2.1正负号规定：
44
6.2.2各层柱编号 44
6.2.1正负号规定：
45
6.2.2各层柱编号 45
6.2.3荷载基本组合 51
6.2.4考虑地震作用的荷载组合 53
第七章 结构、构件验算 56
7.1计算原理 56
7.1.1不考虑地震作用的基本组合的验算 56
7.1.2考虑地震作用的验算 59
7.2截面特性 60
7.3柱的验算 61
7.3.1柱Z1的验算 61
7.3.2柱Z2的验算 62
7.3.3柱Z3的验算 65
7.3.4柱Z4的验算 67
7.3.5柱Z5的验算 69
7.3.6柱Z6的验算 71
7.3.7柱Z7的验算 73
7.3.8柱Z8的验算 75
7.9框架梁的验算 77
7.9.1L1的验算 77
第八章 框架节点设计 80
8.1主梁与柱的刚性连接节点设计 80
8.1.1设计原理 80
第九章地基处理 81
9.1地基基础承载力校核 81
9.2地基基础方案选定 81
9.3地基基础方案选定 82
9.4桩地基处理设计计算 82
9.4.1单桩承载力特征值计算 82
9.4.2桩体材料设计验算 82
9.4.3复合地基承载力特征值及面积置换率的计算 83
9.4.4复合地基特征值验算 83
9.4.5复合地基变形的验算 84
9.4.6持力层及下卧层强度验算 84
结束语 86
参考文献 87
文献翻译 88
致谢 94
中文摘要
本文是对太原华诚贸易公司办公楼的钢结构设计，选用的结构形式是八层钢结构框架。
多层房屋钢结构技术是一项集轻钢结构、建筑节能保温、建筑防火、建筑隔声、新型建材、设计施工于一体的集成化技术，广泛应用于住宅、办公楼、厂房等建设项目中。
钢结构多层房屋中最常用的结构体系为框架结构，框架结构布置灵活，各部分刚度比较均匀，构造简单易于施工。
本文详细地介绍了本工程的建筑设计和结构设计的全过程，主要侧重于结构的计算和设计工作。
并根据计算结果进行了构件和节点验算及施工图设计，其中综合考虑了构造措施。
设计采用极限状态设计法，考虑地震作用进行抗震设计。
通过采用结构设计软件PKPM与手算相结合，本设计完成了以下主要内容：
1、根据建筑功能要求，完成结构平、立面布置。
2、采用PKPM软件进行框架结构受力分析
3、提取电算结果，根据现行规范验算构件承载力并完成节点设计。
4、根据现行规范手工完成组合次梁、基础设计。
关键词：
钢框架结构、荷载工况、构件验算、次梁设计
ABSTRACT
ThisthesisisconcernedwiththeprojectthatdesignsasteelstructureofanofficebuildingofHuachengtradingcompanyinTaiyuan.
Multi-layersteelstructureistheintegrativetechnologywhichconsistsoflightweightsteelstructure,energysaving,fireprevention,soundinsulation,newbuildingmaterials,designandconstruction,andithasbeenwidelyusedinconstructionitemssuchasresidentialbuildings,officebuildingsandworkshops.ThemostcommonlyusedsystemforMulti-layersteelstructureistheframestructurebecauseoftheuniformframeworkinstiffnessandthesimpleconstruction.
Inthisthesis,thetotalprocessofarchitecturaldesignandstructuraldesignisdescribedindetail,andthisthesismainlyfocusesonthecalculationanddesignworkofthestructure.Then,accordingtothecalculatedresults,thecomponentsandconnectionsarechecked,andtheconstructiondrawingsaredrawn,whichtakestheconstructionintoaccount.
Theprojectadoptedlimitedstatedesignmethod,andcontainedseismicdesign.ByusingtheresultsofstructuraldesignsoftwarePKPMandhandcounts,thisdesignincludesthefollowingelements:
1.Accordingtothefunctionrequirements,completethestructurearrangement,includingtheplaneandverticalplane.
2.MakestressanalysisforframeconstructionbyusingthePKPMsoftware.
3.WithdrawtheresultsfromPKPM,makethecheckingcomputationsandcompletethedesignforconnectionsaccordingtothecriterioncurrently.
4.Completecombinationsecondarygirderandthefoundationdesign
KEYWORDS：
steelframestructure,loadcase,structuralmembercheck,secondarybeamdesign
第一章绪论
1.1钢结构房屋概述
1.1.1钢结构房屋的分类
钢结构房屋是从承重骨架的材料角度定义的，即指结构体系中主要受力构件是由钢材做成的房屋建筑。
除钢结构房屋之外，还有木结构房屋、砌体结构房屋、混凝土结构房屋以及组合结构房屋等多种。
按照使用性质的不同，钢结构房屋可分生产性建筑和非生产性建筑两大类。
前者包括工业建筑和农业建筑，后者主要是指民用建筑。
民用建筑根据房屋使用功能又可分为居住建筑和公共建筑两类。
根据房屋层数和高度的不同，大致可分为单层建筑、多层建筑、高层建筑及超高层建筑，但它们之间并没有严格的界限和统一划分标准，不同的规范从不同的角度作了规定。
1.1.2钢结构房屋的优点
钢结构房屋的结构体系主要是由钢板、热轧型钢或冷加工成型的薄壁型钢通过连接制作组装而成，和其他材料的房屋结构相比，有以下几方面优点。
（1）强度高，自重轻.
（2）构件截面小，有效空间大.
（3）材料均匀，塑性、韧性好，抗震性能优越.
（4）制造简单，施工周期短.
（5）节能、环保.
1.1.3多层民用钢结构房屋的发展现状
我国钢结构主要集中应用于工业厂房、大跨度或高层民用建筑中，钢结构建筑在全部建筑中的应用比例非常低，还不到1%，而美国、瑞典、日本等国的钢结构房屋面积已达到总建筑面积的40%以上。
我国建筑用钢在钢材中总产量中的比例也很低。
而且我国绝大多数建筑用钢是用于钢筋混凝土结构和砌体结构中的钢筋，钢结构用钢还不到建筑用钢的2%。
因此，我国钢结构还是一个很年轻的行业，特别是多层民用钢结构建筑，应用前景十分广阔，有待大力发展和支持。
1.1.4发展多层民用钢结构房屋需要解决的问题
（1）多层钢结构技术及配套体系有待于进一步开发、研究和完善
（2）需要解决防腐、防火问题
（3）进一步降低工程造价
（4）专业技术人才匮乏，观念有待更新
1.2设计要求
本次设计是太原华诚贸易公司兴建8层钢结构办公楼，办公楼采用钢框架结构，设计深度应能满足构件加工和现场施工要求。
1.2.1重点研究的问题有以下几点：
（1）根据功能要求，确定合理的建筑方案
（2）学习相关规程，掌握多层钢框架钢结构的结构组成及设计方法
（3）通过使用和熟悉结构辅助设计软件，了解软件编制原理，掌握计算软件所采用的计算方法及现行规范在计算机辅助设计中的体现
（4）构件、节点和基础设计
（5）钢结构施工图画法
1.2.2需要完成的工作有：
（1）设计计算书（电算和手算）；
（2）结构平面、立面和剖面图；
（3）主要节点构造详图；
（4）框架梁柱详图，零件大样图；
（5）次梁图，零件大样图；
（6）节点详图；
（7）基础布置图；
运用建研院编制的PKPM软件中STS框架中第1项三维模型与荷载输入完成建模和荷载输入，并完成结构楼面布置信息及楼面荷载传导与计算后，可接着采用SATWE等程序计算，进行结构刚度、效应分析、杆件内力标准值的计算。
为了更好的掌握钢结构设计中的概念，手算部分包括：
荷载组合（考虑地震作用），框架构件的验算，节点设计；
次梁设计；
组合楼板设计；
基础设计等。
第二章建筑设计
2.1方案比选
随着层数和高度的增加，除承受较大的竖向荷载外，抗侧力要求成为多层框架的主要承载特点。
2.1.1纯框架体系
多层框架在纵、横两个方向均为多层钢结框架，其承载能力及空间刚度均由钢结框架提供，适用于柱距较大而又无法设置支撑的建筑物，其特点为节点构造较复杂，结构用钢量较大，但使用空间较大。
2.1.2支撑框架体系
支撑框架体系即多层框架在一个方向（多为纵向）为柱-支撑体系，另一个方向（多为横向）为纯框架体系的混合体体系；
其特点为一个方向无支撑便于生
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