【正文】 (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) 42. 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 三、基本要求 1. 認(rèn)真貫徹“適用、安全、經(jīng)濟(jì)、美觀”的設(shè)計(jì)原則； 2. 掌握結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容、方法和步驟； 3. 掌握與本設(shè)計(jì)有關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)范和規(guī)定，并能在設(shè)計(jì)中正確運(yùn)用； 4. 根據(jù)建筑要求，合理選擇結(jié)構(gòu)方案，包括基礎(chǔ)方 案與布置；上部主要承重結(jié)構(gòu)方案與布置；樓面結(jié)構(gòu)方案與布置；主要抗震構(gòu)造規(guī)定與布置措施等； 5. 熟練掌握結(jié)構(gòu)的計(jì)算方法和構(gòu)造要求； 6. 認(rèn)真編寫計(jì)算書，認(rèn)真繪制施工圖。設(shè)計(jì)使用年限 50 年。北京工業(yè)本科鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì) 北京工業(yè)大學(xué) 本科鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)計(jì)算書 題目：北京市某高層鋼結(jié)構(gòu)公寓樓設(shè)計(jì) 作者： 指導(dǎo)教師： lxc 提交時(shí)間： 2021年 6 月 北京工業(yè)大學(xué) 北京工業(yè)本科鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì) 課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 題目 北京市某高層鋼結(jié)構(gòu)公寓樓設(shè)計(jì) 專業(yè) 土木工程 學(xué)號(hào) 主要內(nèi)容、基本要求、主要參考資料等： 一、設(shè)計(jì)概況： 本工程為北京市 郊區(qū) 某高層鋼結(jié)構(gòu) 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。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=。 四、設(shè)計(jì)要求和成果 結(jié)構(gòu)計(jì)算書一份；結(jié)構(gòu)施工圖約 9 張，分別為 （ 1） 首 層 柱子結(jié)構(gòu)平面布置圖 （ 2） 標(biāo) 準(zhǔn) 層柱子結(jié)構(gòu)平面布置圖 （ 3） 首 層 梁結(jié)構(gòu)平面布置圖 （ 4） 標(biāo) 準(zhǔn) 層梁結(jié)構(gòu)平面布置圖 北京工業(yè)本科鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì) （ 5） 首 層 樓板結(jié)構(gòu)平面布置圖 （ 6） 標(biāo) 準(zhǔn) 層樓板結(jié)構(gòu)平面布置圖 （ 7） 屋 面 梁結(jié)構(gòu)平面布置圖 （ 8） 屋面 樓板結(jié)構(gòu)平面布置圖 （ 9） 節(jié) 點(diǎn) 詳圖 五、設(shè)計(jì)過程 根據(jù)建筑設(shè)計(jì)（建筑設(shè)計(jì)由學(xué)生自己確定）確定結(jié)構(gòu)體系和結(jié)構(gòu)布置；根據(jù)經(jīng)驗(yàn)初估構(gòu)件尺寸；首先進(jìn)行 etabs 或者 pkpm 軟件的電算計(jì)算，確定計(jì)算單元計(jì)算模型及計(jì)算簡(jiǎn)圖；手算風(fēng)荷載；電算內(nèi)力和組合；結(jié)果輸出，模態(tài)、應(yīng)力比、層間位移、構(gòu)件及節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)。包括：選取鋼結(jié)構(gòu)的至少某一梁、柱進(jìn)行強(qiáng)度、穩(wěn)定等的手算，并提供手算計(jì)算書。進(jìn)行梁柱連接節(jié)點(diǎn)的手算設(shè)計(jì)。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。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=。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。梁高初定300mm，柱子外截面為 300，調(diào)整柱子壁厚。超過 50 米的鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)設(shè)置地下室。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。 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)。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。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。 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。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。連接接觸面的處理采用噴砂，摩擦面抗滑移系數(shù)μ 。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）。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。 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。 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。材料定義如圖 所示。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。結(jié)構(gòu)模型建立完成后，進(jìn)行荷載輸入。樓面和屋面恒載包括結(jié)構(gòu)樓板自重和建筑面層做法，由于在計(jì)算模型中已建立結(jié)構(gòu)樓板模型，所以只需輸入建筑面層做法引起的恒荷載；活荷載根據(jù)房間的使用功能輸入。自重系數(shù)，只有結(jié)構(gòu)模型的自重荷載自重系數(shù)為 1，其余均為 0。樓面恒荷載為 ，活荷載為 ，屋面恒荷載為 ，活荷載為 ，樓面輕質(zhì)內(nèi)墻折合樓面恒荷載為 。 風(fēng)荷載計(jì)算及輸入 在 etabs 軟件中，風(fēng)荷載的輸入可以采用按照上述方法手算的結(jié)果直接輸入到樓層上，也可以通過計(jì)算機(jī)自動(dòng)計(jì)算。可以采用兩種方法自動(dòng)輸入風(fēng)荷載，一種是風(fēng)力作用面來自隔板范圍，一種是風(fēng)力作用面來自面對(duì)象。當(dāng)選擇風(fēng)力作用面來自面對(duì)象，需要在建筑物與風(fēng)作用的外表面建立虛面（即截面屬性為 none 的面），并在虛面上指定風(fēng)荷載體型系數(shù)。 對(duì)于高層建筑，風(fēng)荷載往往為控制荷載，另外由于軟件內(nèi)因和操作失誤等原因，軟件自動(dòng)計(jì)算的風(fēng)荷載有時(shí)與規(guī)范方法計(jì)算結(jié)果不一致，建議采用軟件計(jì)算時(shí)也需要按照規(guī)范方法手動(dòng)計(jì)算風(fēng)荷載，并與軟件計(jì)算進(jìn)行對(duì)比分析。如圖 所示，其它各層均不相同。這是因?yàn)檐浖凑找?guī)范分別計(jì)算每層的風(fēng)荷載，地面風(fēng)荷載大于零，而手算認(rèn)為地面風(fēng)荷載為零。掌握軟件計(jì)算的方法對(duì)設(shè)計(jì)者 評(píng)價(jià)軟件的計(jì)算結(jié)果非常重要，在使用任何一種軟件計(jì)算前都應(yīng)該與手算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，以了解軟件的計(jì)算過程和方法，為評(píng)判軟件的計(jì)算結(jié)果做好準(zhǔn)備。 圖 風(fēng)荷載工況定義 圖 風(fēng)荷載定義 圖 指定風(fēng)荷載體型系數(shù) 圖 風(fēng)荷載比較分析 （ a）迎風(fēng)面風(fēng)荷載 （ b）背風(fēng)面風(fēng)荷載 北京工業(yè)本科鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì) （ a） x 方向 風(fēng)荷載 （ b） y 方向 風(fēng)荷載 圖 風(fēng)荷載輸入顯示 在 etabs 軟件中，風(fēng)荷載輸入的符號(hào)與虛面的局部坐標(biāo)軸方向密切相關(guān)，輸入完成后需如圖 所示，要通過顯示面的風(fēng)荷載以檢驗(yàn)所輸入風(fēng)荷載體型系數(shù)正負(fù)號(hào)的正確性。所以輸入地震作用時(shí)，首先要確定參與地震的質(zhì)量，恒載和結(jié)構(gòu)自重在結(jié)構(gòu)的整個(gè)服役期是相對(duì)很穩(wěn)定的質(zhì)量，在地震時(shí)一般都存在于結(jié)構(gòu)中 ，要 100%考慮；而活荷載在地震時(shí)滿載的概率不高，根據(jù)規(guī)范規(guī)定只考慮 50%，根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》第 條確定荷載的組合系數(shù)，如圖 所示定義地震作用的質(zhì)量源。由于本工程為 純框架結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)計(jì)算建模只建柱子、梁、板，沒有建輕質(zhì)隔墻，但是隔墻有一定的剛度，必須考慮其對(duì)體系的自振周期的影響，根據(jù)隔墻的多少根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取自振周折減系數(shù)為 。 有斜交抗側(cè)力構(gòu)件的結(jié)構(gòu)，當(dāng)相交角度大于 15176。質(zhì)量和剛度分布明顯不對(duì)稱的結(jié)構(gòu)，應(yīng)計(jì)入雙向水平地震作用下的扭轉(zhuǎn)影響；本工程平面規(guī)則、豎向規(guī)則、無樓板開大洞等樓板不連續(xù)性、 無斜交抗側(cè)力構(gòu)件，可以只考慮單方向的水平地震作用，但是為安全考慮，考慮雙方向的地震輸入， X、 Y 方向分別按照 1: 和 :1 輸入地震反應(yīng)譜，不考慮斜角度輸入。 （ a） X、 Y 方向 1: （ b） X、 Y 方向 :1 圖 反應(yīng)譜工況 地震分析采用振型分解反應(yīng)譜法， 結(jié)構(gòu)基本周期較長(zhǎng)時(shí)，結(jié)構(gòu)的高階振型地震作用影響將不能忽略。提取振型的方法可以采用特征值向量或者 Ritz 向量， Ritz 向量法可以節(jié)約計(jì)算時(shí)間，但是需要制定引起震動(dòng)的荷載。本工程采用特征值向量法，計(jì)算 30 個(gè)振型，質(zhì)量參與系數(shù)達(dá)到 90%以上可以滿足規(guī)范要求。以下是 etabs 軟件考慮的荷載組合。 1) D+ 2) +* 3) D+L+ 前風(fēng) 4) D+L+ 后風(fēng) 5) D+L+ 左風(fēng) 6) D+L+ 右風(fēng) 7) D++* 前風(fēng) 8) D++* 后風(fēng) 9) D++* 左風(fēng) 10) D++* 右風(fēng) 11) D++* 前風(fēng) 12) D++* 后風(fēng) 13) D++* 左風(fēng) 14) D++* 右風(fēng) 15) D+*+ 前風(fēng) 16) D+*+ 后風(fēng) 北京工業(yè)本科鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì) 17) D+*+ 左風(fēng) 18) D+*+ 右風(fēng) 19) D+*+ 前風(fēng) 20) D+*+ 后風(fēng) 21) D+*+ 左風(fēng) 22) D+*+ 右風(fēng) 23) D+ 前風(fēng) 24) D+ 后風(fēng) 25) D+ 左風(fēng) 26) D+ 右風(fēng) 27) + 前風(fēng) 28) + 后風(fēng) 29) + 左風(fēng) 30) D+ 右風(fēng) 31) （ D+） + 32) （ D+） + 33) （ D+） + 34) （ D+） + 35) （ D+） ++* 前風(fēng) 36) （ D+