【正文】 公寓建筑 ， 建筑面積學(xué)生自行確定 ，共 5層， 不設(shè)地下室 ，為純鋼框架結(jié)構(gòu)，層高 3 米； 室內(nèi)外高差 米 。根據(jù) 《工程地質(zhì)勘查報(bào)告》 勘察、測(cè)試所取得的地層資料及周圍已有工程資料， 擬建場(chǎng)地為Ⅱ類場(chǎng)地，抗震設(shè)防烈度為 8 度，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為 ，設(shè)計(jì)地震分組為第一組。 設(shè)計(jì)使用年限 50 年。荷載遵照《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》 GB500092021 執(zhí)行：基本風(fēng)壓： W0=，基本雪壓 S0=。 設(shè)計(jì)采用的規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn) 1) 《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》 (GB 500682021) 2) 《建筑抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)》 (GB 502232021) 3) 《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》 (GB 500092021) 4) 《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》 (GB 500112021) 5) 《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》 (GB 500172021) 6) 《建筑結(jié)構(gòu)制圖標(biāo)準(zhǔn)》 (GB/T 501052021) 7) 《鋼結(jié)構(gòu)高強(qiáng)度螺栓連接的設(shè)計(jì)，施工及驗(yàn)收規(guī)程》 (JGJ 8291) 8) 《建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程》 (JGJ 812021) 9) 《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》 (GB 502052021) 10) 《涂裝前鋼材表面銹蝕等級(jí)和除銹等級(jí)》 (GB892388) 11) 《建 筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》 (GB50016－ 2021) 12) 《鋼結(jié)構(gòu)防火涂料應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》 (CECS2490) 13) 《碳素結(jié)構(gòu)鋼》 (GB/T 7002021) 14) 《低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼》 (GB/T 15912021) 15) 《厚度方向性能鋼板》 (GB/T 53132021) 16) 《熱軋 H 型鋼和剖分 T 型鋼》 (GB/T 112631998) 17) 《高層建筑結(jié)構(gòu)用鋼板》 (YB 41042021) 18) 《焊條分類及型號(hào)編制方法》 (GB9801976) 19) 《碳鋼焊條》 (GB511785) 20) 《低合金鋼焊條》 (GB511885) 21) 《氣體保護(hù)焊用焊絲》 (GB/T1495894) 北京工業(yè)本科鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì) 22) 《低合金鋼埋弧焊劑》 (GB124701990) 23) 《緊固件機(jī)械性能、螺栓、螺釘和螺柱》 (GB30982021) 24) 《普通螺栓基本尺寸》 (GB19681) 25) 《鋼結(jié)構(gòu)用扭剪型高強(qiáng)度螺栓連接副》 (GB/T 36331995) 26) 《鋼結(jié)構(gòu)制作安裝施工規(guī)范》 (YB925495) 27) 《鋼及鋼產(chǎn)品交貨一般技術(shù)要求》 (GB/T175051998) 28) 《焊縫符號(hào)表示法》 (GB3242021) 29) 《氣焊、手工電弧焊及氣體保護(hù)焊 焊縫坡口的基本型式與尺寸》 (GB98588) 30) 《埋弧焊焊縫坡口的基本型式與尺寸》 (GB98688) 31) 《建筑工程施工質(zhì)量驗(yàn)收統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》 (GB503002021) 32) 《鋼的化學(xué)分析用試樣、取樣及成品化學(xué)成分允許偏差》 (GB22284) 33) 《鋼及鋼產(chǎn)品力學(xué)性能試驗(yàn)取樣位置及試樣制備》 (GB/T297582) 34) 《鋼的力學(xué)及工藝性能試樣取樣規(guī)定》 (GB297582) 35) 《鋼熔化焊對(duì)接接頭射線照相和質(zhì)量分級(jí)》 (GB332387) 36) 《建筑構(gòu)件防火噴涂材料性能實(shí)驗(yàn)方法》 (GB9978 72021) 37) 《鋼焊縫手工超聲波探傷方法和探傷結(jié)果分級(jí)》 (GB115451996) 38) 《鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程》 (YB90822021) 39) 《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)制圖深度和表示方法》 (03G102) 40) 《多、高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)構(gòu)造詳圖》 (04SG519) 41) 《多、高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)連接》 (03SG5191) 設(shè)計(jì)采用的軟件 本工程采用最新 ETABS 分析軟件或 PKPM 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件或盈建科等 北京工業(yè)本科鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì) 建筑平面布置圖 結(jié)構(gòu)方案的選擇是一個(gè)復(fù)雜的過程，既要考慮結(jié)構(gòu)受力體系的經(jīng)濟(jì)合理性，又要結(jié)合建筑、設(shè)備、電器等專業(yè)的需要。建筑平面宜簡(jiǎn)單、規(guī)則、有良好的整體性，剛度中心與質(zhì)量中心重合（接近），不規(guī)則的建筑應(yīng)按照規(guī)定采取措施；特別不規(guī)則的建筑應(yīng)進(jìn)行專門研究和論證，采取特別的加強(qiáng)措施；嚴(yán)重不規(guī)則的建筑不應(yīng)采用。首先根據(jù)建筑的平面，根據(jù)結(jié)構(gòu)總高度以及建筑功能要求確定采用何種鋼結(jié)構(gòu)體系，本項(xiàng)目建筑功能為公寓開間較小，根據(jù)建筑的平面布局，使柱子盡量在墻體的內(nèi)部或者縱橫墻相交處，減小柱子外露對(duì)建筑外觀的影響，確定主要柱網(wǎng)為 4200mmx4200mm，局部抽柱，柱子間距為 8400mm。梁高初定300mm，柱子外截面為 300，調(diào)整柱子壁厚。樓板采用壓型鋼板樓板，為了節(jié)省臨時(shí)支撐并減小樓板厚度，在間距 4200mm 的主梁間設(shè)置一道次梁，樓板跨度為 2100mm。超過 50 米的鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)設(shè)置地下室。 其基礎(chǔ)埋置深度，當(dāng)采用天然地基時(shí)不宜小于房屋總高度的 1/15；當(dāng)采用樁基礎(chǔ)時(shí)，樁承臺(tái)埋深不宜小于房屋總高度的 1/20。對(duì)于設(shè)置地下室的鋼結(jié)構(gòu)，框架 —支撐結(jié)構(gòu)體系中豎向連續(xù)布置的支撐或剪力墻應(yīng)延伸至基礎(chǔ)，框架柱應(yīng)至少延伸至地下一層。 最終確定結(jié)構(gòu)方案如圖 所示。 北京工業(yè)本科鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì) 圖 結(jié)構(gòu)平面布置圖 根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》表 規(guī)定，本項(xiàng)目結(jié)構(gòu)總高度 米，設(shè)防烈度 8 度，滿足，可以采用純框架結(jié)構(gòu)。根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》 條的規(guī)定，本項(xiàng)目最大高寬比 ，滿足規(guī)范要求。另外，本結(jié)構(gòu)方案滿足表 和表 的要求，為豎向規(guī)則、平面規(guī)則、扭轉(zhuǎn)規(guī)則的建筑。 北京工業(yè)本科鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì) 鋼材 多高層鋼結(jié)構(gòu)鋼材應(yīng)遵循下列規(guī)定：根據(jù)結(jié)構(gòu)的重要性、荷載特征、連接方法、環(huán)境溫度以及構(gòu)件所處部位，選擇牌號(hào)和材質(zhì)，并應(yīng)保證抗拉強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、屈服點(diǎn)、冷彎試驗(yàn)、沖擊韌性合格和硫磷含量符合限值 。鋼結(jié)構(gòu)的鋼材宜采用Q235 等級(jí) B、 C、 D 的碳素結(jié)構(gòu)鋼及 Q345 等級(jí) B、 C、 D、 E 的低合金高強(qiáng)度鋼。鋼材的屈服強(qiáng)度實(shí)測(cè)值與抗拉強(qiáng)度實(shí)測(cè)值的比值不應(yīng)大于 ；鋼材應(yīng)有明顯的屈服臺(tái)階，且伸長(zhǎng)率不應(yīng)小于 20%；鋼材應(yīng)有良好的焊接性和合格的沖擊韌性 ；采用焊接連接的鋼結(jié)構(gòu)，當(dāng)接頭的焊接拘束度較大、鋼板厚度不小于 40mm 且承受沿厚度方向的拉力時(shí)，鋼板厚度方向截面收縮率不應(yīng)小于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《厚度方向性能鋼板》 GB/T5313 關(guān)于 Z15 級(jí)規(guī)定的容許值。 本項(xiàng)目為公寓建筑，鋼結(jié)構(gòu)為室內(nèi)結(jié)構(gòu)，無動(dòng)荷載；此結(jié)構(gòu)為鋼框架結(jié)構(gòu)，梁的剛度對(duì)結(jié)構(gòu)體系的側(cè)移和柱北京工業(yè)本科鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì) 的計(jì)算長(zhǎng)度有較大影響，但是為了實(shí)現(xiàn)強(qiáng)柱弱梁，梁的強(qiáng)度又不易過高；柱子承受巨大的豎向荷載和水平荷載產(chǎn)生的彎矩作用，受力較大，較小的軸壓比對(duì)柱子受力有利。綜上，梁采用 Q235B 鋼，柱子采用 Q345B 鋼。樓板為混凝土壓型鋼板樓板，壓型鋼板采用熱鍍鋅壓型鋼板。 焊條 Q235B 鋼與 Q235B 鋼焊接時(shí)，焊條應(yīng)選用 E43XX 型； Q235B 鋼與 Q345B鋼焊接時(shí)，焊條應(yīng)選用 E43XX 型； Q345B 鋼與 Q345B 鋼焊接時(shí)，焊條應(yīng)選用 E50XX 型；焊條應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《碳鋼焊條》 (GB/T511795) 和 《低合金鋼焊條》(GB/T51181995) 的要求 . 高強(qiáng)螺栓 高強(qiáng)螺栓采用 級(jí)扭剪型，按照摩擦型進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。連接接觸面的處理采用噴砂，摩擦面抗滑移系數(shù)μ 。 1） 樓面 恒載 （ 1） 125 厚壓型鋼板 （程序自動(dòng)考慮） （ 2）吊頂恒載 kN/m2 （ 3）面層做法 kN/m2 （ 4）內(nèi)墻折合樓面均布荷載 kN/m2 荷載合計(jì) 2） 樓面活荷載 公寓 kN/m2 衛(wèi)生間 kN/m2 廚房 kN/m2 3） 鋼樓梯間 恒載 （ 1）鋼樓梯（上鋪 50mm 混凝土板） （ 2）吊頂恒載 kN/m2 （ 3）面層做法 kN/m2 荷載合計(jì) 4） 樓梯間 活荷載 5） 屋面 恒載 北京工業(yè)本科鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì) （ 1） 125 厚壓型鋼板 （程序自動(dòng)考慮） （ 2）吊頂恒載 kN/m2 （ 3）面層做法 kN/m2 荷載合計(jì) 6） 屋面活載（上人屋面） kN/m2 7） 風(fēng)荷載 基本風(fēng)壓（重現(xiàn)期 50 年） kN/m2 體型系數(shù)：墻體：迎風(fēng)面 kN/m2 背封面 kN/m2 8） 雪荷載 基本雪壓 （重現(xiàn)期 50 年） kN/m2 9） 墻體荷載 內(nèi)墻：輕鋼龍骨隔墻 kN/m2 外墻：玻璃幕墻 kN/m2 根據(jù) 《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（ GB500092021）規(guī)范，風(fēng)荷載的計(jì)算公式為： 0k z s zw u u??? （ ） su —— 體型系數(shù) zu —— 風(fēng)壓高度變化系數(shù) z? —— 風(fēng)振系數(shù) 0? —— 基本風(fēng) 壓 kw —— 風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值 體型系數(shù) su 根據(jù)建筑平面形狀由 《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》 表 確定。本項(xiàng)目建筑平面為規(guī)則的矩形，查表 項(xiàng)次 5，迎風(fēng)面體型系數(shù) （壓風(fēng)指向建筑物內(nèi)側(cè)），背風(fēng)面 （吸風(fēng)指向建筑外側(cè)面），側(cè)風(fēng)面 （吸風(fēng)指向建筑外側(cè)面）。 北京工業(yè)本科鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì) 風(fēng)壓高度變化系數(shù) zu 根據(jù)建筑物計(jì)算點(diǎn)離地面高度和地面粗糙度類別，按照規(guī)范表 確定。本工程結(jié)構(gòu)頂端高度為 += 米，建筑位于北京市郊區(qū)房屋較稀疏，由規(guī)范 條地面粗糙度為 B 類。 由表 高度 90 米和 100 米處的 B 類地面粗糙度的風(fēng)壓高度變化系數(shù)分別為 和 。 則 米高度處的風(fēng)壓高度變化系數(shù)通過線性插值為： )(1520 ??????zu 對(duì)于高度大于 30m 且高寬比大于 ，以及基本自振周期 T1 大于 的各種高聳結(jié)構(gòu)，應(yīng)考慮風(fēng)壓脈動(dòng)對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生順風(fēng)向風(fēng)振的影響。 本工程 10層鋼結(jié)構(gòu)建筑 ，但寬高比小于 ， 不 考慮脈動(dòng)風(fēng)對(duì)結(jié)構(gòu)順風(fēng)向風(fēng)振的影響 。 故 ?z? 迎風(fēng)面頂層基本風(fēng)壓： 4 1 4 ?????? ???? zszkw 背風(fēng)面頂層基本風(fēng)壓： 2 5 4 ?????? ???? zszkw6 6 4 )( ??????? ???? zszkw kN/m2 北京工業(yè)本科鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì) 由此，確定了該結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值為 ，地面風(fēng)荷載為 0，風(fēng)荷載按照倒三角形分布，可將風(fēng)荷載簡(jiǎn)化為集中荷載分布于樓層處，由風(fēng)荷載的分布形式和大小可以計(jì)算得到分布于每個(gè)樓層處的風(fēng)荷載大小。 結(jié)構(gòu)頂層風(fēng)荷載為： kNBhwW kto p 6 ????? 同理各層風(fēng)荷載見表 表 各層風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值 樓層號(hào) 距離地面高度 風(fēng)荷載 kN 5 4 3 2 1 （電算） 結(jié)構(gòu)建模 首先定義材料，混凝土樓板采用 C30，鋼梁采用 Q235B，鋼柱采用 Q345B。材料定義如圖 所示。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)方案，在 etabs 軟件中建立柱子、梁和壓型鋼板樓板。初步建立的結(jié)構(gòu)構(gòu)件尺寸如表 所示，結(jié)構(gòu)平面及剖面布置如圖 所示。梁柱截面截面定義如圖 所示，壓型鋼板定義如圖 所示，壓型鋼板肋頂混凝土厚度最小 50mm 為規(guī)范最低限值。結(jié)構(gòu)模型建立完成后，進(jìn)行荷載輸入。 北京工業(yè)本科鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì) 圖 材料定義 表 結(jié)構(gòu)構(gòu)件規(guī)格 構(gòu)件編號(hào) 構(gòu)件規(guī)格尺寸 材質(zhì) 鋼柱 B300x300x10 Q345B 梁 1 H250x250x10X13 Q235B 梁 2 H200x200x8X12 Q235B 壓型鋼板 YXB752006