鋼結構廠房畢業(yè)設計-某三層鋼結構百貨大樓設計（全套建筑圖、結構圖、計算書）,鋼結構廠房,畢業(yè)設計,三層,鋼結構,百貨大樓,設計,全套,建筑,結構圖,計算
1、 建筑設計
1.1設計依據
（1）《土木工程專業(yè)畢業(yè)設計任務書－某三層商場設計（方案一）》
（2）《辦公樓建筑設計規(guī)范》
（3）《建筑設計防火規(guī)范》
（4）《民用建筑設計通則》
（5）《房屋建筑制圖統(tǒng)一標準》
（6）《實用建筑設計手冊》
（7）《房屋建筑學》
（8）《建筑構造設計資料集》
1.2工程概況 ：
1.2.1工程名稱 哈爾濱市阿城區(qū)某三層百貨大樓
1.2.2工程位置哈爾濱市阿城區(qū)
1.2.3工程總面積 2820m2，主體3層，高15m，一層層高5.1m，二至三層層高4.5m。
1.2.4結構形式 鋼框架。
1.2.5用地概況 整個場地四周為城市道路，地形平坦。
1.3 建筑設計特點
1.3.1設計特點
（1）平面設計
主要房間是各類建筑的主要部分，是供人們購物的必要空間，由于建筑物的類別不同，使用功能不同，對主要房間的設計也不同。但主要房間設計應考慮的基本因素仍然是一致的，即要求有適宜的尺寸，足夠的使用面積，適用的形狀，良好的采光和通風條件，方便的內外交通聯(lián)系，合理的結構布置和便于施工等。因此，本建筑的柱網橫向尺寸6.6m，縱向尺寸6.6m
（2）立面設計
立面設計力求達到主體造型與城市環(huán)境相協(xié)調，充分體現商場建筑的風格特點，主要采用灰白色外墻涂料，以體現商場的莊重感。為了滿足采光和美觀要求，設置了大面積的玻璃窗。
2.1 構造做法
2.1.1屋面做法
①40厚C15細石混凝土保護層
② SBC120防水卷材
③20厚水泥砂漿找平層
④100厚擠塑苯板雙層保溫
⑤1:8水泥膨脹珍珠巖找坡3%最薄處40厚
⑥ 20厚1:2.5水泥砂漿找平層
⑦現澆鋼筋混凝土板
⑧1厚壓型鋼板
2.1.2樓面做法
①20厚磨光花崗巖面層
②40厚1：2.5水泥砂漿找平層
③100厚現澆鋼筋混凝土樓板
④1厚壓型鋼板
2.1.3外墻面做法
①白色涂料
②標準網格布
③抹面膠漿4厚
④加強網格布
⑤抹面膠漿6厚
⑥100厚聚苯板用錨栓錨固在陶粒砌塊墻上
⑦粘結膠漿
2.1.4內墻面做法——水泥砂漿抹面
①白色內墻涂料
②20厚水泥砂漿
③200厚陶粒砌塊
④粘結膠漿
2.1.5散水做法
①100mm厚1：2：3細實混凝土撒1：1水泥沙子壓實抹光
②150mm厚3：7灰土
③素土夯實向外坡度5％
2.2 門窗
門選用標準圖集中的門，窗選用鋁合金窗。
2.3 工程采用的標準圖
（1）《DBJT14-2建筑做法說明》
（2）《L96J401樓梯配件》
（3）《L03J602鋁合金門窗》
（4）《L92J601木門》
2 結構設計
2.1工程概況
本工程為哈爾濱市阿城區(qū)某三層小型商場，鋼框架結構，一層層高5.55m，二至三層層高4.5m，（底層高度由基礎梁頂面算至一層樓板頂面，基礎頂面標高暫時按照室外地坪算—0.45m，場區(qū)地質條件等確定）。
2.2 框架計算簡圖及梁柱線剛度
2.2.1 確定框架計算簡圖
框架計算簡圖如下圖所示
2.2.2 框架梁柱線剛度的計算
對于中框架梁取
左邊跨梁：
2.3荷載計算
2.3.1恒荷載標準值計算
（1）屋面
1厚壓型鋼板 0.19kN/m2
115厚C25現澆鋼筋混凝土板 0.15×25=2.75kN/m2
20厚水泥砂漿找平層 0.02×20=0.4kN/m2
1:8水泥膨脹珍珠巖找坡3%最薄處40厚 =1.225kN/m2
100厚苯板保溫 0.1×0.5=0.05kN/m2
20厚水泥砂漿找平層 0.02×20=0.4kN/m2
SBC120卷材防水 0.01 kN/m2
40厚C15防水細石混凝土 0.04×25=1.00kN/m2
吊頂及吊掛荷載 0.3kN/m2
合計 6.325kN/m2
（2）樓面
20厚磨光花崗巖面層 0.02×28=0.56kN/m2
40厚1：2.5水泥砂漿找平層 0.04×20=0.8kN/m2
100厚現澆鋼筋混凝土樓板 0.1×25=2.5kN/m2
1厚壓型鋼板 0.19 kN/m2
吊頂及吊掛荷載 0.3kN/m2
合計 4.35kN/m2
（3）外墻自重
300厚陶?；炷疗鰤K 0.3×5=1.5kN/m2
100厚苯板 0.1×18=1.8kN/m2
20厚水泥砂漿 0.02×20×2=0.8kN/m2
防水涂料 0.05kN/m2
合計 2.55kN/m2
女兒墻自重 1.82×0.9=1.64kN/m
（4）內墻自重
200厚加氣混凝土砌塊 0.2×5=1kN/m
20厚水泥砂漿找平層 0.02×20×2=0.8kN/m
白色內墻涂料 0.02kN/m
合計 1.82kN/m
2.3.2 活載標準值計算
（1） 屋面和樓面活荷載標準值：
根據《荷載規(guī)范》查得：
不上人屋面：
樓面：
樓梯：
（2）風荷載：基本風壓w=0.55kN/m2
（3）雪荷載標準值
Sk=1.0×0.35 =0.3kN/m2；準永久分區(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行組合，而不考慮與雪荷載的組合
2.3.3豎向荷載計算
豎向荷載下框架受荷總圖
2.3 豎向荷載下框架受荷總圖
（1）A～B 軸間框架梁
屋面板傳荷載：
板傳至梁上的三角形或梯形荷載等效為均布荷載，荷載的傳遞示意圖如圖3.3
恒載：6.325×2.25×（1-2×0.342+0.343）×2=22.29kN/m
活載：0.5×2.25×（1-2×0.342+0.343）×2=1.87kN/m
樓面板傳荷載
恒載：4.35×2.25×（1-2×0.342+0.343）×2=16.98kN/m
活載：3.5×2.25×（1-2×0.342+0.343）×2=8.47kN/m
梁自重：1.04 kN/ m
A～B軸間框架梁均布荷載為：
屋面梁 恒載=梁自重+板傳荷載= kN/ m+30.70 kN/ m=31.74kN/m
活載=板傳荷載=6.88kN/m
樓面梁 恒載=梁自重+板傳荷載+內橫墻自重=1.04+13.32=13.97kN/m
活載=板傳荷載=7.47 kN/m
（2）B～C軸間框架梁
屋面板傳荷載
恒載 ：6.325×1.2×5/8=4.7kN/m
活載 ：0.5×1.2×5/8=0.4kN/m
樓面板傳荷載
恒載 ：4.35×1.2×5/8=3.49kN/m
活載 ：3.5×1.2×5/8=1.98kN/m
梁自重 ：0.68 kN/m
B～C軸間框架梁均布荷載
屋面梁 恒載=梁自重+板傳荷載=0.68+4.6=5.28kN/m
活載=活載=板傳荷載=1.50 kN/m
樓面梁 恒載=梁自重+板傳荷載=0.28+2.49=3.17kN/m
活載=板傳荷載=1.88kN/m
（3）A軸縱向集中荷載的計算
①頂層柱
頂層柱恒載=女兒墻自重+梁自重+板傳荷載+1/4次梁自重
=1.64×4.5+0.99×（4.5-0.25）+6.13×2.25×4.5×1/2=37.32kN
頂層柱活載=板傳活載
=05×2.25×4.5×1/2+2.0×1.95×5/8×3.9+2.0×1.95×5/8×1.95=2.5kN
②標準層柱
標準層柱恒載=墻自重+梁自重+板傳荷載
=5.4×(4.5-0.25)+0.99×(4.5-0.25)+3.57×2.25×4.5×1/2=45.23kN
標準層柱活載=板傳活載
=3.5×2.25×4.5×1/2=11.13kN
基礎頂面恒載=底層外縱墻自重+基礎梁自重（取HN400×200×8×13）
=11.52×（4.5-0.30）+66.0×9.8/1000×（4.5-0.3）
=51.1kN
（5）B軸縱向集中荷載的計算
①頂層柱
頂層柱恒載=梁自重+板傳荷載
=0.99×(4.5-0.25)+6.325×【2.25×4.5×1/2+1/2×（4.5+4.5-2.4）×1.2】
=73.23kN
頂層柱活載=板傳活載
=3.5×【2.25×4.5×1/2+1/2×（4.5+4.5-2.4）×1.2】=23.65kN
②標準層柱
標準層柱恒載=墻自重+梁自重+板傳荷載
=7.85×(4.5-0.25)+0.99×(4.5-0.25)+3.57×2.25×4.5×1
/2+3.32×（4.5+4.5-2.4）×1/2×1.2=69.7kN
標準層柱活載=板傳活載
=2.0×(4.5-0.25) +2.5×（4.5+4.5-2.4）×1/2×1.2=29.93kN
基礎頂面恒載=底層內縱墻自重+基礎梁自重
=10.46×（4.5-0.3）+66.0×9.8/1000×（4.5-0.3）
=46.65kN
2.3.4 風荷載計算
作用在屋面梁和樓面梁節(jié)點處的集中風荷載標準值
其中基本風壓W。=0.55kN/m2。風載體型系數=1.3。風壓高度變化系數由表查得。本工程所在地為城市，所以地面粗糙度為C類。取風震系數為1.0
表2.1 風荷載計算表
離地面高度Z
（kN）
15.6
1.15
1.0
1.3
0.45
3.6
3.6
4.5
10.93
12
1.06
1.0
1.3
0.45
3.6
3.6
4.5
10.07
8.4
1
1.0
1.3
0.45
3.6
3.6
4.5
9.50
4.8
1
1.0
1.3
0.45
4.6
3.6
4.5
11.09
2.4 風荷載作用下的位移驗算
2.4.1 側移剛度D：見表2.2，表2.3：
表2.2 橫向2-3層D值計算
構件名稱
（kN/m）
A軸柱
1.12
0.359
12737
B軸柱
4.63
0.698
24763
C軸柱
4.78
0.705
25012
D軸柱
1.27
0.388
13765
kN/m
表2.3 橫向底層D值的計算
構件名稱
（kN/m）
A軸柱
2.63
0.676
9139
B軸柱
6.83
0.830
11221
C軸柱
7.06
0.834
11275
D軸柱
1.88
0.613
8287
kN/m
2.4.2 風荷載作用下框架側移計算
水平荷載作用下框架的層間側移可按下式計算：
頂點側移是所有各層層間側移之和
表2.4 風荷載作用下框架側移計算
層次
（m）
6
8.48
8.48
76277
0.0001
1/36000
5
10.15
18.63
76277
0.0002
1/18000
4
9.26
27.89
76277
0.0004
1/9000
3
9.12
37.01
76277
0.0005
1/7200
2
9.12
46.13
76277
0.0006
1/6000
1
10.64
56.77
39922
0.0014
1/2571
=0.0032m
側移驗算：層間側移最大值1/2571＜1/550 （滿足）
2.5 豎向荷載作用下的內力計
2.5.1恒荷載作用下的內力計算（分層法）
（1）二層計算簡圖
本工程為對稱結構，可先取半跨計算
圖2.4 二層計算簡圖
kNm
kNm
kNm
圖2.5 二層力矩分配過程（kNm）
圖2.6 二層彎矩圖（kNm）
（2） 標準層計算簡圖
圖3.7 標準層計算簡圖
kNm
kNm
kNm
圖3.8 標準層力矩分配過程（kNm）
圖3.9 標準層彎矩圖（kNm）
（3）底層計算簡圖
圖2.10 底層計算簡圖
kNm
kNm
kNm
圖2.11 底層力矩分配過程（kNm）
圖2.12 底層彎矩圖（kNm）
將各層分層法得到的彎圖疊加，可得整個框架結構在恒載作用下的彎矩圖。疊加后框架內各節(jié)點彎矩并不一定能達到平衡，為提高精度，可將節(jié)點不平衡彎矩再分配一次進行修正，修正過程如下所示：
圖2.13彎矩再分配過程
梁在實際分布恒載作用下，按簡支梁計算的跨中彎矩
圖2.14 頂層邊跨梁
圖2.15頂層邊跨梁
圖2.16標準層和底層邊跨梁
圖2.17標準層和底層中跨梁
2.18 恒荷載作用下的彎矩圖（kNm）
對梁端進行彎矩調幅，梁端彎矩乘以0.9。
圖2.19 恒荷載作用下的剪力圖（kN）
圖2.20 恒荷載作用下的軸力圖（kN）
2.5.2 活載作用下的內力計算（滿布活載，分層法計算）
（1）二層計算簡圖
圖3.21 二層計算簡圖
kNm
kNm
kNm
圖2.22 二層力矩分配過程（kNm）
圖2.23 二層彎矩圖（kNm）
（2）標準層計算簡圖
圖2.24 標準層計算簡圖
kNm
kNm
kNm
圖2.25 標準層力矩分配過程（kNm）
圖2.26 標準層彎矩圖（kNm）
（3）底層計算簡圖
圖2.27 底層計算簡圖
kNm
kNm
kNm
圖2.28 底層力矩分配過程（kNm）
圖2.29 底層彎矩圖（kNm）
將各層分層法得到的彎圖疊加，可得整個框架結構在恒載作用下的彎矩圖。疊加后框架內各節(jié)點彎矩并不一定能達到平衡，為提高精度，可將節(jié)點不平衡彎矩再分配一次進行修正，修正過程如下所示：
圖2.30彎矩再分配過程
圖2.31 活荷載作用下的彎矩圖（kNm）
圖2.32 活荷載作用下的剪力圖（kN）
圖2.33 活荷載作用下的軸力圖（kN）
2.6 水平荷載標準值作用下的內力計算
框架在風荷載（從左向右）下的內力用D值法進行計算。其步驟為：
（1）求各柱反彎點處的剪力值；
（2）求各柱的反彎點高度；
（3）求各柱的桿端彎矩及梁端彎矩；
（4）求各柱的軸力和梁剪力。
第I層第m柱所分配的剪力為
框架柱反彎點位置： 計算結果如下表所示：
表2.5 A(D)軸框架柱反彎點位置
層號
3
3.6
0.28
0.45
0
0
0
0.45
1.62
2
3.6
0.28
0.500
0
0
0
0.500
1.80
1
4.8
0.72
0.69
0
0
0
0.69
3.31
表2.6 B(C)軸框架柱反彎點位置
層號
3
3.6
1.36
0.47
0
0
0
0.47
1.69
2
3.6
1.36
0.50
0
0
0
0.50
1.80
1
4.8
0.95
0.65
0
0
0
0.65
3.12
框架各柱的桿端彎矩，梁端彎矩按下算式計算。計算過程見表3.9-表3.12。
中柱：
邊柱：
表2.7 風荷載作用下A(D)軸框架柱剪力和梁柱端彎矩的計算
層數
3
29.84
0.23
6.86
1.62
13.58
11.11
20.13
2
39.34
0.23
9.05
1.80
16.29
16.29
27.4
1
50.43
0.23
11.60
3.31
17.28
38.40
33.57
表2.8 風荷載作用下B(C)軸框架柱剪力和梁柱端彎矩的計算
層數
3
29.84
0.27
8.06
1.69
15.39
13.62
17.82
5.63
2
39.34
0.27
10.62
1.80
19.12
19.12
24.88
7.86
1
50.43
0.27
13.62
3.12
22.88
42.49
31.92
10.08
圖2.34 風荷載作用下的彎矩圖（kNm）
圖2.35 風荷載作用下的梁端剪力（kN）
圖2.36 風荷載作用下柱端軸力（kN）
2.7 梁柱內力組合
各種荷載情況下的框架內力求得后，根據最不利又是可能的原則進行內力組合?？紤]結構塑性內力重分布的有利影響，在內力組合之前對豎向荷載作用下的內力進行調幅。由于構件控制截面的內力值取自支座邊緣處，為此，進行組合之前，應先計算各控制截面處的內力值。
梁支座邊緣處的內力值[1]：
式中 ——支座邊緣截面的彎矩標準值；
——支座邊緣截面的剪力標準值；
——梁柱中線交點處的彎矩；
——與相應的梁柱中線交點處的剪力標準值；
——梁單位長度的均布荷載標準值；
——梁端支座寬度（既柱截面高度）。
內力組合一共進行3種組合：
（1）為1.35×恒載+1.4×活載；
（2） 為1.20×恒載+1.4×風載；
（3） 為1.20×恒載+1.4×0.85×（風載+活載）
結果如圖3.1～3.15所示。
圖3.1 1.35×恒載+1.4×滿跨活荷載彎矩圖（單位：kN·m）
圖3.2 1.35×恒載+1.4×隔跨活荷載彎矩圖（單位：kN·m）
圖3.3 1.20×恒載+1.4×風載彎矩圖（單位：kN·m）
圖3.4 1.20×恒載+1.4×0.85×（風載+滿跨活荷載）彎矩圖（單位：kN·m）
圖3.5 1.20×恒載+1.4×0.85×（風載+隔跨活荷載）彎矩圖（單位：kN·m）
圖3.6 1.35×恒載+1.4×滿跨活荷載剪力圖（單位：kN）
圖3.7 1.35×恒載+1.4×隔跨活荷載剪力圖（單位：kN）
圖3.8 1.2×恒載+1.4×風荷載剪力圖（單位：kN）
圖3.9 1.2×恒載+1.4×0.85×（風荷載+滿跨活荷載）剪力圖（單位：kN）
圖3.10 1.2×恒載+1.4×0.85×（風荷載+隔跨活荷載）剪力圖（單位：kN）
圖3.11 柱 1.35×恒載+1.4×滿跨活荷載彎矩圖 （單位：kN·m）
柱 1.35×恒載+1.4×滿跨活荷載軸力圖 （單位：kN）
圖3.12 柱 1.35×恒載+1.4×隔跨活荷載彎矩圖 （單位：kN·m）
柱 1.35×恒載+1.4×隔跨活荷載軸力圖 （單位：kN）
圖3.13 柱 1.2×恒載+1.4×風荷載彎矩圖 （單位：kN·m）
柱 1.2×恒載+1.4×風荷載軸力圖 （單位：kN）
圖3.14 柱1.2×恒載+1.4×0.85（風荷載+滿跨活荷載）彎矩圖 （單位：kN·m）
柱1.2×恒載+1.4×0.85（風荷載+滿跨活荷載）軸力圖（單位：kN）
圖3.15 柱1.2×恒載+1.4×0.85（風荷載+隔跨活荷載）彎矩圖 （單位：kN·m）
柱1.2×恒載+1.4×0.85（風荷載+隔跨活荷載）軸力圖（單位：kN）
2.8 結構構件驗算
2.8.1 框架柱的驗算
框架柱的驗算包括強度，整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定驗算，計算時不考慮抗震設防要求，按 GB50017計算。
（1）A軸框架柱的驗算
①標準層及頂層：柱截面為：H4003001012, 其截面特性為：A=92.18cm2,=10800cm4,=3650cm4,=10.8cm,=6.29cm,=867cm3,=292 cm3.
底層：柱截面為：H4003001012, 其截面特性為：A=120.4cm2,=2050cm4,=6760cm4,=13.1cm,=7.49cm,=1370cm3,=450 cm3.主梁的截面為：H4003001012,其慣性距為：=13700cm4。
②控制內力
頂層：=86.52 kNm, =165.98kN, =-17.93kN
和=91.02 kNm, =164.53kN, =-71.40kN；
二層：=58.30 kNm, =591.89kN, =-1.15kN
底層：=-70.28kNm, =858.45kN, =-24.99kN。
③強度驗算
截面無削弱
驗算頂層時，對第一組內力為：
= =112.93N/mm2
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