《某高校实验楼b轴钢框架结构设计及优化》由会员分享，可在线阅读，更多相关《某高校实验楼b轴钢框架结构设计及优化（135页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、某高校实验楼B轴钢框架结构设计及优化摘要：本文通过计算某高校微电子实验楼一榀框架了解钢结构设计的具体流程，再通过SAP2000设计软件比较电算与手算结果的差异，保证数据的准确性，最终利用SAP2000建出整栋框架的的结构模型并优化结构用钢量，达到设计中的又好又省，为未来工作中的实际设计积累宝贵经验。关键词：钢结构设计;SAP2000;结构优化A colleges microelectronics laboratory B axis steel frame structure design and optimizationAbstract :By calculating a framework
2、of a colleges microelectronics laboratory building to understand the specific processes of the steel structure design, by using SAP2000 design software comparing the difference with the hand count results to ensure the accuracy of the data, and ultimately the SAP2000 built out the entire structural
3、model and optimize the amount of structural steel to achieve good design in another province, gain valuable experience for future work in the actual design.Keyword : Design of Steel Structures,SAP2000, Structural optimization目录前言11 . 设计任务书21.1工程概况21.2设计的基本内容32. 结构布置32.1竖向荷载估算42.2梁柱截面尺寸估算42.3确定结构计算简图
4、52.4本章小结63. 重力荷载代表值计算63.1 楼层重力荷载标准值63.2活载标准值73.3雪荷载标准值73.4本章小结74. 水平地震作用计算84.1柱线刚度的计算84.2梁线刚度的计算84.2.1 A轴方向梁的线刚度84.2.2 1轴方向梁的线刚度104.3D值计算124.4能量法求结构的基本周期184.5底部剪力法计算地震作用力194.5.1层间侧移验算214.5.2柱弯矩值及剪力值计算234.5.3框架梁端弯矩，剪力，柱端剪力计算244.6 水平地震作用下框架手算电算内力图264.6.1水平地震作用下的弯矩图264.6.2水平地震作用下的剪力图284.6.3水平地震作用下的轴力图2
5、94.7本章小结305. 竖向荷载作用下的内力计算305.1竖向荷载统计305.2分层法计算竖向荷载作用下框架内力365.2.1荷载作用下弯矩计算365.2.2荷载作用下剪力计算415.2.3恒荷载作用下轴力计算425.3恒载作用下的手算电算内力图比较435.4活载作用下的手算电算内力图比较475.5本章小结506内力组合506.1框架内力组合506.2本章小结587. 构件验算587.1柱的验算587.1.1柱的计算长度的计算587.1.2底层A柱验算617.1.3底层B柱验算667.2框架梁验算717.2.1一层1跨梁验算717.2.2二层1跨梁验算737.3次梁验算747.4本章小结75
6、8. 抗震设计768.1强柱弱梁验算768.2节点域验算778.3 本章小结799.节点连接设计799.1柱的拼接799.2主、次梁连接设计829.3柱与梁连接设计859.4 柱脚设计929.5本章小结9610.压型钢板非组合楼板设计9610.1 设计资料9610.2 楼面的结构平面布置9610.3 板的设计9710. 4 本章小结9911楼梯设计10011.1梯梁设计10011.2踏步设计10211.3平台板设计10413.4平台梁设计10611.5本章小结10712.地基基础设计10712.1基础底面积的确定10712.2抗冲切验算10912.3基础底板配筋计算11012.4基础与钢柱的连
7、接配筋11112.5本章小结11213.SAP2000优化设计11213.1结构优化11313.2本章小结114总结115致谢117参考文献119文献翻译120131前言“钢结构”作为土木工程的主要结构种类之一，具有强度高，重量轻，抗震性能好，施工速度快，地基费用省，工业化程度高，材性可靠性强等诸多优点。由于其结构节能环保和材料可回收等特性，钢结构建筑可以说具有很好的应用发展前景。对于土木工程专业的学生，熟悉钢结构的设计，计算及施工图的绘制，掌握必要的电算软件使用是很重要也很必要的。综合运用所学知识，进行建筑初步设计、结构选型、柱网布置、截面估算、荷载计算、地震力计算、内力计算、钢构件截面验算
8、、钢框架节点设计、以及通过电脑绘制结构施工图等过程，掌握结构设计的基本过程，熟悉钢结构设计的完整流程。通过毕业设计的学习,培养综合分析问题和解决问题能力，提高计算机操作能力，掌握电算软件的建模与计算过程，完成毕业前的设计综合演练。通过毕业设计的学习，逐渐认识钢结构的设计计算步骤，通过实践切实感受每一个过程，积累常识，查阅资料，在无形中就会得到很大的提高。1 . 设计任务书1.1工程概况工程名称：新建微电子实验室工程规模：主体4层结构类型：钢框架结构工程环境：本工程位于*大学内，本工程东侧是陶艺实验室，西侧是学校围墙，南侧与第二实验楼紧贴，北侧是教学实验楼。抗震设防烈度：8度，第一组别，设计地震
9、基本加速度值为0.2g场地土：类设计使用年限：50年结构重要性系数：1.0图1.1平面计算简图1.2设计的基本内容1. 据建筑平面设计柱网2. 按1.0t/估算钢柱及钢梁截面（手算电算结合确定）3. 重力荷载代表值计算，结构刚度及自振周期计算，地震力计算4. 内力计算：5. 水平地震力作用下内力分析6. 竖向荷载作用下内力分析7. 荷载效应组合，求出梁柱最不利内力8. 钢梁柱构件截面验算9. 钢梁柱节点设计10. 压型钢板组合楼板设计11. 楼梯设计12. 基础设计13. 其它：结构设计时考虑水、暖、电管网的交叉及矛盾的解决14. 施工图绘制2. 结构布置根据房屋使用功能及建筑设计要求，结构体
10、系选为钢结构纯框架体系，钢框架梁选用H型钢，钢材选用Q235钢。楼板为压型钢板现浇混凝土非组合楼板，选用的压型钢板型号为YX75-300-600，其上现浇80+27mm厚的C30混凝土，柱脚采用外露式柱脚，柱下为钢筋混凝土独立基础。2.1竖向荷载估算混凝土板平均厚度为：80+27=107（27mm为梯形凹槽部分混凝土折算厚度）荷载统计如下表所示表2-1楼屋面荷载计算表(单位KN/m2)荷载编号一层二层三层四层楼屋面活荷载 / KN/m210530.5楼屋面做法 / KN/m22.162.162.162.680+40厚现浇混凝土 /KN/m23333YX75-300-600压型钢板/KN/m20
11、.190.190.190.19活荷载标准值/ KN/m210530.5恒荷载标准值/ KN/m25.355.355.353.252.2梁柱截面尺寸估算1. 主梁主梁高跨比控制在1/20-1/10之间，选取一层中跨计算，梁高度应，由于此建筑首层活载高达，所以在一二层主梁截面上选用了H500*300*10*14钢梁，三四层活载较小，自身受重较轻，选择H400*250*10*14钢梁。2. 框架柱柱截面选取根据轴心受压公式初选，为保证双方向的抗弯能力，选用箱型钢截面，本工程初选边柱截面为TU300*300*16，中柱TU350*350*20表2-2截面选型汇总表项目位置截面尺寸mm2截面面积cm2惯
12、性矩cm4回转半径自重（N/m）IxIyi xi yKL1一二层1-3跨主梁H500*300*10*1413158380583821.096.931028.2KL2三四层1-3跨主梁H400*250*10*1410730380364916.974.47800.6Z1一层-四层边柱TU300*300*16182245102451019.3819.381428.5Z2一层-四层中柱TU350*350*20264480904809032.7132.712072.1CL一层-四层次梁H350*200*8*1274.0816020160114.714.56577.822.3确定结构计算简图取一榀典型横向
13、框架作为计算单元，这里取B轴线横向框架进行计算，计算简图见（图3.1）说明:为了简化标示，其中计算简图中的A柱相当于实际结构平面布置图中的B-1柱，B柱相当于平面图中的B-2柱，C柱相当于B-3柱，D柱相当于B-4柱。图2-1.B轴截面选型2.4本章小结通过本章使我对楼层梁柱截面尺寸的估算方法有了初步了解，在梁和柱的估算中要注重结合实际，对不同荷载情况选取不同的截面，起到节约钢材的作用。选取截面后我们还利用SAP2000软件对截面进行了初算，以保证结构各项属性基本合格。3. 重力荷载代表值计算3.1 楼层重力荷载标准值以一层为例（墙体，抹灰一层净高为4.5m，一层柱高5.0m）墙体自重=墙体高
14、度*墙厚*周长*混凝土空心砖自重*门窗折减系数=（4.5+3.6）/2*0.25*(19.6+16)*2*8*0.6=346.03 KN抹灰自重=抹灰高度*墙厚*周长*抹灰自重*门窗折减系数=（4.5+3.6）/2*0.02*2*(19.6+16)*2*20*0.6=138.42 KN柱自重 =柱高度*柱截面积*数量*钢材密度=（4.5+3.6）/2*（0.0182*14+0.0264*6）*7.84=13.93KN主梁自重=主梁面积*主梁长度*数量*钢材密度=0.0131*（16.00*5+19.60*4）*7.84=16.27 KN次梁自重=次梁面积*次梁长度*数量*钢材密度=0.0074*90*7.84=5.22KN楼屋面做法=恒荷载标准值*楼层面积 =5.03*313.6=1577.41 KN表3-1楼层重力荷载值统计表（单位：KN）一层二层三层四层墙体自重346.03307.58307.58153.79抹灰自重138.42
