【正文】 .... 16 風荷載計算及輸入 ..................................................................................... 17 地震作用輸入 ............................................................................................ 19 荷載組合 ................................................................................................... 21 模態(tài)分析 ................................................................................................... 23 結構位移 ................................................................................................... 24 應力比 ....................................................................................................... 26 剪重比 ....................................................................................................... 31 （手算） ......................................................................................... 32 柱子計算 ................................................................................................... 32 梁計算 ....................................................................................................... 38 強柱弱梁設計 ............................................................................................. 39 梁柱節(jié)點板域的抗剪承載力計算 ................................................................. 39 壓型鋼板樓蓋計算 ..................................................................................... 41 （手算） ......................................................................................... 43 北京工業(yè)本科鋼結構課程設計 概述 本工程為北京市 郊區(qū) 某高層鋼結構 公寓建筑 ， 建筑面積學生自行確定 ，共 5層， 不設地下室 ，為純鋼框架結構，層高 3 米； 室內(nèi)外高差 米 。 設計采用的規(guī)范、標準 1) 《建筑結構可靠度設計統(tǒng)一標準》 (GB 500682021) 2) 《建筑抗震設防分類標準》 (GB 502232021) 3) 《建筑結構荷載規(guī)范》 (GB 500092021) 4) 《建筑抗震設計規(guī)范》 (GB 500112021) 5) 《鋼結構設計規(guī)范》 (GB 500172021) 6) 《建筑結構制圖標準》 (GB/T 501052021) 7) 《鋼結構高強度螺栓連接的設計，施工及驗收規(guī)程》 (JGJ 8291) 8) 《建筑鋼結構焊接技術規(guī)程》 (JGJ 812021) 9) 《鋼結構工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》 (GB 502052021) 10) 《涂裝前鋼材表面銹蝕等級和除銹等級》 (GB892388) 11) 《建 筑設計防火規(guī)范》 (GB50016－ 2021) 12) 《鋼結構防火涂料應用技術規(guī)程》 (CECS2490) 13) 《碳素結構鋼》 (GB/T 7002021) 14) 《低合金高強度結構鋼》 (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) 《高層建筑結構用鋼板》 (YB 41042021) 18) 《焊條分類及型號編制方法》 (GB9801976) 19) 《碳鋼焊條》 (GB511785) 20) 《低合金鋼焊條》 (GB511885) 21) 《氣體保護焊用焊絲》 (GB/T1495894) 北京工業(yè)本科鋼結構課程設計 22) 《低合金鋼埋弧焊劑》 (GB124701990) 23) 《緊固件機械性能、螺栓、螺釘和螺柱》 (GB30982021) 24) 《普通螺栓基本尺寸》 (GB19681) 25) 《鋼結構用扭剪型高強度螺栓連接副》 (GB/T 36331995) 26) 《鋼結構制作安裝施工規(guī)范》 (YB925495) 27) 《鋼及鋼產(chǎn)品交貨一般技術要求》 (GB/T175051998) 28) 《焊縫符號表示法》 (GB3242021) 29) 《氣焊、手工電弧焊及氣體保護焊 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)量驗收統(tǒng)一標準》 (GB503002021) 32) 《鋼的化學分析用試樣、取樣及成品化學成分允許偏差》 (GB22284) 33) 《鋼及鋼產(chǎn)品力學性能試驗取樣位置及試樣制備》 (GB/T297582) 34) 《鋼的力學及工藝性能試樣取樣規(guī)定》 (GB297582) 35) 《鋼熔化焊對接接頭射線照相和質(zhì)量分級》 (GB332387) 36) 《建筑構件防火噴涂材料性能實驗方法》 (GB9978 72021) 37) 《鋼焊縫手工超聲波探傷方法和探傷結果分級》 (GB115451996) 38) 《鋼骨混凝土結構設計規(guī)程》 (YB90822021) 39) 《鋼結構設計制圖深度和表示方法》 (03G102) 40) 《多、高層民用建筑鋼結構節(jié)點構造詳圖》 (04SG519) 41) 《多、高層民用建筑鋼結構節(jié)點連接》 (03SG5191) 設計采用的軟件 本工程采用最新 ETABS 分析軟件或 PKPM 結構設計軟件或盈建科等 北京工業(yè)本科鋼結構課程設計 建筑平面布置圖 結構方案的選擇是一個復雜的過程，既要考慮結構受力體系的經(jīng)濟合理性，又要結合建筑、設備、電器等專業(yè)的需要。樓板采用壓型鋼板樓板，為了節(jié)省臨時支撐并減小樓板厚度，在間距 4200mm 的主梁間設置一道次梁，樓板跨度為 2100mm。 最終確定結構方案如圖 所示。 北京工業(yè)本科鋼結構課程設計 鋼材 多高層鋼結構鋼材應遵循下列規(guī)定：根據(jù)結構的重要性、荷載特征、連接方法、環(huán)境溫度以及構件所處部位，選擇牌號和材質(zhì)，并應保證抗拉強度、伸長率、屈服點、冷彎試驗、沖擊韌性合格和硫磷含量符合限值 。綜上，梁采用 Q235B 鋼，柱子采用 Q345B 鋼。 1） 樓面 恒載 （ 1） 125 厚壓型鋼板 （程序自動考慮） （ 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 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 4） 樓梯間 活荷載 5） 屋面 恒載 北京工業(yè)本科鋼結構課程設計 （ 1） 125 厚壓型鋼板 （程序自動考慮） （ 2）吊頂恒載 kN/m2 （ 3）面層做法 kN/m2 荷載合計 6） 屋面活載（上人屋面） kN/m2 7） 風荷載 基本風壓（重現(xiàn)期 50 年） kN/m2 體型系數(shù)：墻體：迎風面 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) 《建筑結構荷載規(guī)范》（ GB500092021）規(guī)范，風荷載的計算公式為： 0k z s zw u u??? （ ） su —— 體型系數(shù) zu —— 風壓高度變化系數(shù) z? —— 風振系數(shù) 0? —— 基本風 壓 kw —— 風荷載標準值 體型系數(shù) su 根據(jù)建筑平面形狀由 《建筑結構荷載規(guī)范》 表 確定。 由表 高度 90 米和 100 米處的 B 類地面粗糙度的風壓高度變化系數(shù)分別為 和 。 結構頂層風荷載為： kNBhwW kto p 6 ????? 同理各層風荷載見表 表 各層風荷載標準值 樓層號 距離地面高度 風荷載 kN 5 4 3 2 1 （電算） 結構建模 首先定義材料，混凝土樓板采用 C30，鋼梁采用 Q235B，鋼柱采用 Q345B。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。首先定義靜荷載工況名稱，定義靜荷載工況包括荷載名稱，根據(jù)設計者的習慣可以定義任意荷載名稱；對每一種荷載名稱要指定正確的荷載類型，包括恒載、活荷載、風荷載、內(nèi)墻折合樓面荷載、雪荷載等常用荷載類型，只有指定了正確的荷載類型，程序才能夠自動正確確定荷載的分項系數(shù)和荷 載組合。 圖 靜載工況定義 圖 樓面恒荷載和活荷載 北京工業(yè)本科鋼結構課程設計 圖 內(nèi)墻折合樓面恒荷載 圖 屋面恒荷載和活荷載 北京地區(qū)基本雪壓為 ，小于上人屋面活荷載 ，所以屋面荷載不必考慮雪荷載。當選擇風力作用面來自隔板范圍時，必須在樓層處建立剛性隔板，而一旦建立剛性隔板即假定樓板平面內(nèi)剛度無窮大，按照此假定計算樓層內(nèi)的梁應力很小，這與梁 實際受力不符，所以此法一般不采用。 按照規(guī)范方法計算 5 層迎風虛面上的風荷載為： kNF w ) ( ???????? 按照規(guī)范方法計算 30 層背風虛面上的風荷載為： kNF w ) ( ???????? 而軟件自動計算 5層迎風虛面上的風荷載為： ； 30 層背風虛面上的風荷載為： ，軟件計算明顯小于規(guī)范算法。軟件計算的風荷載頂部小于規(guī)范手算，底部大于規(guī)范手算。 地震作用輸入 地震作用是結構上的具有質(zhì)量的物體在地震波作用下產(chǎn)生加速度，從而引起對結構的力的作用。 根據(jù)《建筑抗震設計規(guī)范》一般情況下，應至少在建筑結構的兩個主軸方向分別計算水北京工業(yè)本科鋼結構課程設計 平地震作用，各方向的水平地震作用應由該方向抗側力構件承擔。振型組合采用 CQC，方向組合采用 SRSS，符合《建筑抗震規(guī)范規(guī)定》。一般當計算振型數(shù)較多，如達到幾百甚至幾萬時，可以考