1、<p>　　畢 業(yè) 設 計 書</p><p>　　完成時間：2013年6月</p><p>　　杭州某小區(qū)高層鋼結構住宅設計</p><p>　　摘 要：本設計為杭州某小區(qū)高層鋼結構住宅。</p><p>　　該住宅樓為八層結構，結構主體為鋼框架結構，采用鋼與混凝土組合樓蓋。結構設計考慮到了結構的抗震性能，在有關地震效應計

2、算時，主要參考國家現(xiàn)行規(guī)范。結構的計算的主要內容如下：初步選取構件尺寸，荷載的計算，內力的計算，構件的驗算，構件的連接設計，基礎的設計。其中內力考慮了風荷載、地震荷載、雪荷載等多種荷載。</p><p>　　根據(jù)不同力的作用方式選擇計算方法，計算豎向荷載作用下時采用彎矩二次分配法，風荷載作用下時采用D值法。</p><p>　　計算中采用了一些合理的假定，如不考慮屋面結構找坡，當作平屋面假

3、定計算。計算中注意對手算結果和電算結果的比較，可以對軟件計算和手算各自的特點有更充分的認識。在計算組合梁撓度時，按簡支梁簡化計算。計算組合板負彎矩時，按單跨兩端固支簡化計算。</p><p>　　在具體的結構計算中以國家現(xiàn)行規(guī)范為依據(jù)。</p><p>　　關鍵詞： 鋼結構；住宅結構設計；內力計算；彎矩二次分配法；D值法</p><p>　　A high-rise

4、 steel structure residential design</p><p>　　in Hangzhou</p><p>　　Abstract: The design object is high-rise steel structure residential design located in Hangzhou.</p><p>　　This bui

5、lding is eight-strory, and the main form of it’s structure is steel frame structure, while the floor is steel and concrete composite floor. The structural design bases on graduation project requests, such as the capacity

6、 of resisting the earthquake.in the calculation,the solutions about earthquake computing is according to the aseismic code, which is our national noruns. Specificly speaking, the process of the structural design are as f

7、ollows, judge the size of the member of structure, c</p><p>　　According to different modes of selection method: Seismic levels calculated using "Moment Distribution Method" under vertical load stra

8、tified, Wind Load Calculation of internal forces of “D” method.</p><p>　　In the calculation, I adopt some reasonable assumptions. For instance, ignore the slope made for draining the water, treat the roof as

9、 flat roof. I also compare the results between hand count and software, so that I can know better about the difference between them. When calculate the deformation of the steel-concrete combinated beam, the beam is simpl

10、ified as a simple supported beam. When calculate the moment of the combinated slab, the slab is simplified as a slab with both ends fixed.</p><p>　　In the specific structural caculations, the prevail codes a

11、re used as reference.</p><p>　　Keywords: Steel Structure; Residential sturcure design; internal force calculating; Moment Distribution Method; “D” method</p><p><b>　　目 錄</b></p&g

12、t;<p>　　1工程概況及結構選型1</p><p>　　1.1工程概況1</p><p>　　1.2結構選型1</p><p>　　2結構布置及構件參數(shù)1</p><p>　　2.1結構布置及計算簡圖1</p><p>　　2.1.1梁柱布置1</p><p

13、>　　2.1.2計算簡圖2</p><p>　　2.2截面選擇3</p><p>　　2.2.1框架梁4</p><p>　　2.2.2次梁4</p><p>　　2.2.3框架柱4</p><p>　　2.3框架梁柱線剛度計算5</p><p>　　2.3.1梁

14、線剛度5</p><p>　　2.3.2柱線剛度5</p><p>　　3荷載標準值計算5</p><p>　　3.1恒載標準值計算6</p><p>　　3.1.1樓面荷載6</p><p>　　3.1.2屋面荷載6</p><p>　　3.1.3內墻荷載7</

15、p><p>　　3.1.4外墻荷載7</p><p>　　3.1.5女兒墻荷載7</p><p>　　3.2活載標準值7</p><p>　　4橫向框架內力計算8</p><p>　　4.1風荷載作用下橫向框架內力計算8</p><p>　　4.2豎向荷載作用下橫向框架內力計算

16、14</p><p>　　4.2.1計算單元14</p><p>　　4.2.2荷載計算15</p><p>　　4.2.3固端彎矩計算18</p><p>　　4.2.4彎矩分配系數(shù)計算19</p><p>　　4.2.5內力計算20</p><p><b>　

17、　致 謝26</b></p><p><b>　　參考文獻27</b></p><p><b>　　附 錄28</b></p><p><b>　　工程概況及結構選型</b></p><p><b>　　工程概況</b></p&

18、gt;<p>　　本工程為杭州某小區(qū)高層鋼結構住宅設計，層數(shù)為8層，1層為社區(qū)用房，2-8層為住宅用房。1層層高3.1米，其余各層層高2.9米。女兒墻高為1.4米，屋面層以上有電梯機房層。</p><p>　　擬建房屋所在地的設計資料如下：</p><p>　　抗震烈度為6度，設計分組第一組，場地類別為三類，基本地震加速度0.05g。</p><p>

19、　　基本雪壓，基本風壓。</p><p>　　耐火等級2級，屋面防水等級2級。</p><p><b>　　結構選型</b></p><p>　　結構體系：鋼框架結構</p><p>　　屋面和樓面結構：壓型鋼板組合樓板</p><p>　　樓梯結構：鋼結構樓梯</p><p&

20、gt;<b>　　電梯間：鋼框架</b></p><p><b>　　柱截面：焊接H型鋼</b></p><p><b>　　梁截面：焊接H型鋼</b></p><p><b>　　結構布置及構件參數(shù)</b></p><p><b>　　結構布置

21、及計算簡圖</b></p><p><b>　　梁柱布置</b></p><p>　　采用的柱網(wǎng)尺寸為縱向 ，橫向。柱、主梁及次梁布置、及尺寸如圖 2.1所示：</p><p>　　圖 2.1 標準層梁柱布置簡圖</p><p><b>　　計算簡圖</b></p><

22、;p>　　選取一榀典型框架：⑤軸線橫向框架作為計算單元。由于頂層柱承受的荷載較小，為簡化計算，可不考慮頂層柱因結構找坡而引起的細微長度差別。簡化后的框架單元見圖 2.2。</p><p>　　圖 2.2 橫向框架計算簡圖</p><p><b>　　截面選擇</b></p><p>　　鋼梁的截面可根據(jù)跨度和荷載條件決定，同時受到建筑設計

23、和使用要求的限制，本設計中采用熱軋H型鋼，強度為Q345。初始梁高可以根據(jù)荷載條件取跨度的1/20~1/12。而梁的翼緣寬度可以取梁高的1/6~1/2。</p><p>　　柱截面一般憑經驗來確定，也可以通過預先假定柱子長細比的方法來實現(xiàn)，設計時先估算柱在豎向荷載作用下的軸力，以作為設計軸力按軸心受壓構件來確定框架柱的初始截面，即如果，?。蝗绻?.2N的值為之間，可假定，同時還應滿足相應抗震設防烈度下的長細比限制

24、的要求。</p><p><b>　　框架梁</b></p><p><b>　　，取</b></p><p><b>　　取</b></p><p><b>　　次梁</b></p><p><b>　　，取</b

25、></p><p><b>　　取</b></p><p><b>　　框架柱</b></p><p>　　初選邊柱為，中柱為。</p><p>　　構件截面尺寸匯總見表 2.1。</p><p>　　表 2.1 構件選用表</p><p>&l

26、t;b>　　框架梁柱線剛度計算</b></p><p><b>　　梁線剛度</b></p><p>　　考慮現(xiàn)澆混凝土樓板與鋼梁的共同作用，對邊框架和中框架梁的截面慣性矩取1.2和1.5的放大系數(shù)。梁線剛度如表 2.2所示。</p><p>　　表 2.2 梁線剛度計算表</p><p><b&

27、gt;　　柱線剛度</b></p><p><b>　　以邊柱為例：</b></p><p><b>　　1層線剛度</b></p><p><b>　　2~8層線剛度</b></p><p>　　表 2.3 柱線剛度匯總表</p><p>

28、<b>　　荷載標準值計算</b></p><p><b>　　恒載標準值計算</b></p><p>　　確定屋面及樓面施工做法后，依據(jù)《建筑結構荷載規(guī)范》確定樓面和屋面恒荷載及活荷載標準值。</p><p><b>　　樓面荷載</b></p><p><b>　

29、　屋面荷載</b></p><p><b>　　內墻荷載</b></p><p>　　內墻線荷載（偏安全取3100mm高） </p><p><b>　　外墻荷載</b></p><p>　　外墻線荷載（偏安全取高）</p><p><b>　　女兒墻荷

30、載</b></p><p>　　按外墻做法，高度，線荷載為 </p><p><b>　　活載標準值</b></p><p>　　根據(jù)《建筑結構荷載規(guī)范》確定活荷載標準值：</p><p><b>　　住宅樓面 </b></p><p><b>　　上人

31、屋面 </b></p><p><b>　　風荷載標準值 </b></p><p><b>　　雪荷載標準值 </b></p><p><b>　　橫向框架內力計算</b></p><p>　　根據(jù)《建筑結構荷載規(guī)范》，要考慮如下幾種受荷情況：1、恒載計算，2、活荷

32、載滿跨布置，3、風荷載作用，4、橫向水平地震作用。根據(jù)《高層民用建筑鋼結構技術規(guī)程》，本結構層高小于40m，可不考慮豎向地震作用。本計算書僅手算1、2、3三種情況。對于1、2兩種情況，框架在豎向荷載作用下，采用彎矩二次分配法計算；框架在風荷載作用下，采用D值法計算。</p><p>　　符號規(guī)定：內力圖表示中，軸力取受壓為正（梁不考慮軸力），剪力取使構件截面產生順時針轉動趨勢為正，彎矩圖中不標正負，畫在受拉一側。

33、荷載組合時，彎矩有正負，梁彎矩取下拉為正，柱彎矩取左拉為正。</p><p>　　風荷載作用下橫向框架內力計算</p><p>　　橫向框架柱抗側剛度D值計算</p><p>　　D值即兩端固定的柱上下端產生相對水平位移時需要在柱頂施加的水平力。本例?、葺S線處（中框架）的梁柱進行抗側剛度D值計算。以2~8層為例：</p><p><b&

34、gt;　　A柱</b></p><p><b>　　B柱</b></p><p><b>　　C柱</b></p><p><b>　　D柱</b></p><p>　　其余柱的抗側剛度D值以此類推，計算得出的抗側剛度D值見表 4.1</p><

35、p>　　表 4.1 抗側剛度D值</p><p><b>　　風荷載標準值</b></p><p>　　風荷載標準值按計算，基本風壓。由《荷載規(guī)范》查得（迎風面）和（背風面），B類地區(qū)。由于，取。</p><p>　　取⑤軸線橫向框架，其負載寬度為，沿房屋高度的分布風荷載標準值：</p><p>　　根據(jù)各樓層標高

36、處的高度Hi可得各樓層標高處，見表 4.2。</p><p>　　表 4.2 沿房屋高度的分布風荷載標準值</p><p>　　風荷載作用下水平位移驗算</p><p>　　根據(jù)水平荷載，由式計算層間剪力，依據(jù)前面得到的抗側剛度計算⑤軸線框架的層間側移剛度，而后由計算各層相對側移。</p><p>　　表 4.3 風載作用下框架層間剪力及側移

37、計算</p><p>　　由表 4.3可見，風荷載作用下框架的最大層間位移角為1/2661遠小于1/800，滿足規(guī)范要求。</p><p>　　風荷載作用下框架結構內力計算</p><p>　　在水平荷載作用下，框架內力及位移可采用D值法進行簡化計算。</p><p>　　根據(jù)框架總層數(shù)及該層所在的層數(shù)，梁柱線剛度比值且荷載近似倒三角形，查得

38、反彎點高度比，求得柱截面彎矩。以第8層為例：</p><p><b>　　層間剪力 </b></p><p><b>　　A柱剪力 </b></p><p><b>　　反彎點高度 </b></p><p><b>　　柱頂截面處彎矩 </b></p

39、><p><b>　　柱底截面處彎矩 </b></p><p>　　其余柱的彎矩以此類推，橫向框架柱彎矩見表 4.4、表 4.5、表 4.6。</p><p>　　表 4.4 橫向框架柱端彎矩匯總（1）</p><p>　　表 4.5 橫向框架柱端彎矩匯總（2）</p><p>　　表 4.6 橫向框

40、架柱端彎矩匯總（3）</p><p>　　框架梁端彎矩、剪力及柱軸力計算，以第8層AB跨梁為例：</p><p>　　其余梁端彎矩、剪力及柱軸力以此類推，橫向框架梁端彎矩、剪力及柱軸力見表 4.7。</p><p>　　表 4.7 橫向框架梁端彎矩、剪力及柱軸力匯總</p><p><b>　　風荷載作用下彎矩圖</b>

41、</p><p>　　圖 4.1 風荷載作用下彎矩圖</p><p>　　豎向荷載作用下橫向框架內力計算</p><p><b>　　計算單元</b></p><p>　　?、葺S線橫向框架進行計算，計算寬度為，如圖3-12所示：由于房間內布置次梁，故直接傳給該框架的樓面荷載如圖中的水平陰影線所示，計算單元范圍內的其余樓面

42、荷載則通過次梁和縱向框架梁以集中力的形式傳給橫向框架，作用于各節(jié)點上。由于縱向框架梁的中心線與柱的中心線不重合，因此在框架節(jié)點上還作用有集中力矩。橫向框架計算單元見圖 4.2。</p><p>　　圖 4.2 橫向框架計算單元</p><p><b>　　荷載計算</b></p><p><b>　　恒載計算</b><

43、;/p><p>　　圖 4.3 各層梁上作用的恒載</p><p>　　在圖 4.3中，代表橫梁自重和橫墻線荷載，為均布荷載形式。以第8層為例：</p><p>　　至為板直接傳遞給橫梁的線荷載，并折算為均布荷載。以為例：</p><p>　　至為由縱梁和次梁直接傳給柱和橫梁的恒載，它包括梁自重、樓板重和女兒墻等重力荷載，以為例：</p&g

44、t;<p>　　由于邊框架柱與軸線未對齊產生的集中力矩：</p><p>　　其它各層計算以此類推，各層梁上作用的恒荷載值見表 4.8、表 4.9。</p><p>　　表 4.8 橫向框架恒荷匯總表（1）</p><p>　　表 4.9 橫向框架恒荷匯總表（2）</p><p><b>　　活載計算</b>

45、;</p><p>　　活荷載作用下各層框架梁上的荷載分布如圖 4.4。</p><p>　　圖 4.4 各層梁上作用的活載</p><p>　　至為板直接傳遞給橫梁的線荷載，并折算為均布荷載。以第8層的為例：</p><p>　　至為由縱梁和次梁直接傳給柱和橫梁的活載，以為例：</p><p>　　由于邊框架柱與軸線

46、未對齊產生的集中力矩：</p><p>　　其它各層計算以此類推，各層梁上作用的活荷載值見表 4.10、表 4.11。</p><p>　　表 4.10 橫向框架活荷匯總表（1）</p><p>　　表 4.11 橫向框架活荷匯總表（2）</p><p><b>　　固端彎矩計算</b></p><p

47、>　　恒載作用下梁固端彎矩計算</p><p>　　以8層AB跨的固端彎矩為例：</p><p>　　其它層固端彎矩計算以此類推，各層固端彎矩值見表 4.12。</p><p>　　表 4.12 恒載作用下固端彎矩匯總表</p><p>　　活載作用下梁固端彎矩計算</p><p>　　以8層AB跨的固端彎矩為例

48、：</p><p>　　其它層固端彎矩以此類推，各層固端彎矩值見表 4.13。</p><p>　　表 4.13 活載作用下固端彎矩匯總表</p><p><b>　　彎矩分配系數(shù)計算</b></p><p><b>　　以第8層為例</b></p><p>　　其余各梁柱分

49、配系數(shù)以此類推，見表 4.14、表 4.15。</p><p>　　表 4.14 彎矩分配系數(shù)匯總表（1）</p><p>　　表 4.15 彎矩分配系數(shù)匯總表（2）</p><p><b>　　內力計算</b></p><p><b>　　恒載作用下內力計算</b></p><

50、p>　　用彎矩二次分配法計算梁、柱端的彎矩，見圖 4.5。以此為依據(jù)繪制彎矩圖，見圖 4.6。</p><p>　　圖 4.5 恒載作用下彎矩二次分配計算</p><p>　　注：柱的傳遞系數(shù)均為1/2，對于鋼結構，一般不需進行彎矩調幅。 </p><p>　　圖 4.6 恒載作用下梁柱彎矩圖</p><p>　　由彎矩圖得到梁端剪力和

51、柱軸力，見表 4.16。</p><p>　　表 4.16 恒載作用下的梁端剪力及柱軸力</p><p><b>　　活載作用下內力計算</b></p><p>　　用彎矩二次分配法計算梁、柱端的彎矩，見圖 4.7。以此為依據(jù)繪制彎矩圖，見圖 4.8。</p><p>　　圖 4.7 活載作用下彎矩二次分配計算</

52、p><p>　　注：柱的傳遞系數(shù)均為1/2，對于鋼結構，一般不需進行彎矩調幅。 </p><p>　　圖 4.8 活載作用下梁柱彎矩圖</p><p>　　由彎矩圖得到梁端剪力和柱軸力，見表 4.17。</p><p>　　表 4.17 活載作用下的梁端剪力及柱軸力</p><p><b>　　致 謝</

53、b></p><p>　　本論文是在導師**老師的悉心指導下完成的，無論是在論文的選題、課題的研究，還是在論文的撰寫中都凝聚著導師辛勤的汗水。導師淵博的學識、嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、積極進取的精神和謙遜務實的工作作風都使我受益匪淺。在學習中，導師悉心指導，循循善誘，使我的學術水平和實踐能力都有了很大的提高；在工作中，導師不辭辛勞，以身作則，為我作出了極好的榜樣。在此謹向**老師表示我崇高的敬意和深深的感激之情!&l

54、t;/p><p>　　同時，還要感謝曾給予我關心和幫助的**城建學院的各位老師和同學。</p><p>　　最后，對即將參加論文評議、評閱和對本論文提出寶貴意見的所有專家和老師表示誠摯的感謝。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　薛濤．大力推廣鋼結構住宅的可行性研究[J]．中小企業(yè)管理與科技，2

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62、</p><p>　　黃呈偉．鋼結構設計．北京：科學出版社．2005．</p><p>　　包世華，方鄂華．高層建筑結構設計．北京：清華大學出版社．1985．</p><p><b>　　附 錄</b></p><p>　　附錄1．PKPM電算輸出信息</p><p>　　附錄2．建筑、結構施工