工大毕业设计之高层钢结构综合办公楼.doc

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1、哈尔滨学院本科毕业设计（论文） - 1 - 摘要摘要 在城市中，高层综合办公楼被越来越多的建造和使用，支撑钢框架结构是 具有较好抗震性能的结构形式，适用于有抗震要求的高层建筑。本设计为一栋 高层综合办公楼，进行了以下两部分的设计工作： 第一部分为建筑设计 依据建筑设计资料集 、 高层民用建筑设计防火规范 ，并考虑经济性 和实用性，进行了建筑设计，水平交通和垂直交通设计严格要求规范要求设计。 第二部分为结构设计 该设计采用支撑钢框架结构体系。支撑采用无粘结内藏钢板支撑剪力墙与 普通十字交叉支撑，进行了连续板、次梁、主梁、框架柱以及支撑的截面选择 及设计；构件校核中，用 ETABS 软件计算结构的

2、内力。 关键词关键词 综合办公楼；支撑钢框架； 高层建筑；无粘结内藏钢板支撑剪力 墙 哈尔滨学院本科毕业设计（论文） - 2 - Abstract The hige-rise general office buildings are built more and more in the modern city. The steel braced frame has been verified that it has excellent aseismic behavior, and is can be used in the high-rise building with the aseismi

3、c purpose. This design is for such a general office building for business. The first part is the architectural design. Based on “Architectural Design Data Collection“ and “Fire Protection Design of Tall Buildings“, and taking the economic and practicality into consideration, the architechtural desig

4、n is made. The Horizontal and vertical transportation design strictly follow the design specifications. The second part is the structure design. This structure is a steel braced frames. Braces include the unbonded steel plate brace encased in reinforced concrete panel and the X type steel braces. Th

5、e sections of the slab, the beam, the column and the braces are designed and calculated. For the design of members, the ETABS program is used to calculate the internal forces of the structure. Keywords: general office buildings; braced frame structure; High-rise building；unbonded steel plate brace e

6、ncased in reinforced concrete panel 哈尔滨学院本科毕业设计（论文） - 3 - 目录目录 摘要摘要- 1 - ABSTRACT.- 2 - 第第 1 章章绪论绪论1 第第 2 章章建筑设计建筑设计 2 2.1概述.2 2.2建筑总体布局与轴网尺寸2 2.3平面设计.2 2.3.1交通部分平面设计.2 2.3.2楼梯3 2.3.3电梯3 2.4剖面设计.3 2.5立面设计.3 2.6防火设计.4 2.7本章小结.4 第第 3 章章结构设计结构设计 5 3.1概述.5 3.2荷载汇集.6 3.2.1竖向荷载.6 3.2.2水平风荷载.8 3.3板的设计与计算 .

7、9 3.3.1压型钢板组合板的构造要求.9 3.3.2压型钢板组合板的组合形式.10 3.3.3板型选择.10 3.3.4施工阶段验算.10 3.3.5使用阶段验算.11 3.3.6按构造对组合板配筋.15 3.4小次梁的设计与验算 .16 3.4.1截面选择.16 3.4.2使用阶段验算.17 哈尔滨学院本科毕业设计（论文） - 4 - 3.4.3其他小次梁的设计.18 3.5次梁的设计与计算 .18 3.5.1截面选择.18 3.5.2CL1的施工阶段验算20 3.5.3使用阶段验算.21 3.6中间主梁截面初选 .27 3.6.1截面选择.27 3.7边跨主梁截面初选 .32 3.7.1

8、内力计算.32 3.7.2截面选择 （采用施工荷载内力选取）.33 3.8柱截面初选 .34 3.8.1竖向荷载汇集.34 3.8.2柱截面初选.35 3.9支撑截面初选 .36 3.9.1普通十字交叉支撑的截面初选.36 3.9.2无粘结内藏钢板支撑剪力墙的截面初选.37 3.10用 ETABS 软件求解结构内力 .37 3.10.1目的37 3.10.2ETABS建模及计算过程37 3.11利用结构的计算结果进行内力组合41 3.12梁、柱子以及支撑的最不利内力选择42 3.13梁、柱子以及支撑截面验算44 3.13.1梁截面验算44 3.13.2柱截面验算49 3.13.3普通十字交叉支

9、撑截面验算64 3.13.4无粘结内藏钢板支撑剪力墙截面验算68 3.13.5强柱弱梁验算69 3.14节点设计.72 3.14.1小次梁与次梁的连接节点72 3.14.2次梁与主梁的连接节点74 3.14.3主梁与柱的连接节点76 3.14.4主梁负弯矩截面钢筋与柱的锚固78 3.14.5主梁的拼接节点79 哈尔滨学院本科毕业设计（论文） - 5 - 3.14.6主梁下翼缘隅撑设计79 3.14.7截面柱拼接节点80 3.15钢楼梯设计 .80 3.15.1荷载计算80 3.15.2平台梁的设计与验算80 3.15.3梯段梁的设计与验算81 3.15.4平台边梁的设计与验算82 3.1本章小

10、结.84 第第 4 章章基础设计基础设计 85 4.1基础形式的选取 .85 4.1.1地质条件.85 4.1.2地质条件分析与确定基础形式.85 4.2箱形基础尺寸及构造的确定86 4.3箱形基础荷载计算 .88 4.4地基承载力验算 .89 4.5地基变形验算 .89 4.6地基结构设计 .90 4.6.1底板设计.90 4.6.2顶板设计.94 4.6.3外墙设计.98 4.6.4墙体抗剪验算.100 4.7柱脚节点的设计与验算 .101 4.7.1栓钉设计101 4.7.2杯口配筋设计.102 4.7.3柱侧混凝土承载力验算.104 4.7.4柱脚底板设计.104 4.7.5构造措施1

11、06 4.8本章小结.106 结论结论107 致谢致谢108 参考文献参考文献.109 哈尔滨学院本科毕业设计（论文） - 6 - 附录附录 1 英文文章翻译（原文）英文文章翻译（原文）110 附录附录 2 英文文章翻译（译文）英文文章翻译（译文）116 哈尔滨学院本科毕业设计（论文） 1 第第 1 章章 绪论绪论 高层办公楼是近代经济发展和科学技术进步的产物。城市人口集中，用地 紧张以及商业竞争的激烈化，促使了近代高层建筑的出现和发展。高层建筑以 其高度和体量给人以宏伟的感觉，加之建筑师巧妙的造型和各种装饰材料的运 用，使其更加壮观。 支撑钢框架结构是一种较常用的结构体系。该结构的建筑平面布

12、置灵活,可 获得较大的使用空间;建筑立面较易处理,能适应不同房屋造型。支撑钢框架结 构由抵抗水平地震作用和风荷载的竖向支撑与主要承受竖向重力荷载的钢框架 组成。支撑采用无粘结内藏钢板支撑剪力墙。无粘结内藏钢板支撑剪力墙(简 称为支撑墙板)是以外部钢筋混凝土墙板做为约束构件的一种防屈曲支撑 (bucklingrestrained brace)。在外部墙板能提供足够的侧向约束情况下，钢板 支撑可承受支撑墙板所受的楼层剪力。支撑受压失稳将受到约束，能在墙板孔 壁内自由伸缩变形，塑性变形发展充分，可获得更好的延性和耗能能力，便于 设计和应用。Inoue 等研究者经理论推导和试验研究相结合，重点探讨了支

13、撑 墙板的整体稳定性和墙板端部加强构造的有效性这些研究均表明，设计合理 的支撑墙板滞回曲线饱满稳定，且耗能能力良好 内藏钢板支撑剪力墙做为一种比较新的抗侧力体系，其具有独特的优点： 第一，钢板支撑仅在节点处与框架相连，剪力墙周围与钢框架间留有空隙，框 架通过节点将力传给钢板，内藏钢板支撑剪力墙只表现出内藏钢板的刚度；第 二，外包的混凝土剪力墙有效地约束内藏钢板支撑的受压屈曲，拉压作用下， 内藏钢板支撑均能屈服耗能，与钢框架协调工作，能极大地改善结构体系的抗 震性能；第三，在大震作用下，结构变形很大，内藏钢板支撑剪力墙与四周框 架梁柱间的空隙闭合，此时，钢筋混凝土剪力墙直接承担水平荷载作用，这样

14、 又可以提高整体结构的极限承载能力，对于保证结构的“大震不倒”提供了一 定的安全储备；第四，施工速度快，且墙板可兼做围护结构9。 本工程项目为以办公为主的综合性建筑。本毕业设计以高层办公楼为题目， 在建筑和结构方面都有特定的设计目的，本毕业设计可为类似工程的设计提供 参考。 哈尔滨学院本科毕业设计（论文） 2 第第 2 章章 建筑设计建筑设计 2.1概述概述 题目为以办公为主的综合性建筑，本人根据建筑设计的各种要求对其建筑 部分做出了详细的设计，尽量满足多层建筑物设计的要求和原则： （1）保证建筑物的安全度； （2）满足建筑功能的要求； （3）采用合理的技术措施； （4）具有良好的经济效果；

15、（5）考虑建筑物的美观效果； （6）符合总体规划要求。 2.2建筑总体布局与轴网尺寸建筑总体布局与轴网尺寸 本办公楼的总体布局如下： 共 20 层，地下一层，为支撑钢框架结构，建筑物设在十字路口处，人流 多，交通方便。建筑物周围设有停车位、自行车位等必备设施，此外，还进行 了绿化布置。 本建筑占地面积为 1039 平方米，总建筑面积为 20780 平方米，标准层建 筑面积为 1039 平方米。 2.3平面设计平面设计 本设计合理设计了建筑每层的平面布置，包括各层商品的位置、走廊以及 卫生间及楼梯间的位置，详见建筑图。 2.3.1 交通部分平面设计交通部分平面设计 建筑物的交通部分应有以下最基本

16、的要求： （1）交通路线简洁明确、通行顺畅； （2）紧急疏散时人流组织良好、安全迅速； （3）满足必要的采光通风要求； （4）在满足使用要求的前提下，尽量减少交通联系部分的面积，以节省 费用。 哈尔滨学院本科毕业设计（论文） 3 建筑物内部的交通部分通常分为：水平交通联系部分，包括走廊、门厅等； 垂直交通联系部分，包括楼梯、电梯、自动扶梯。 2.3.2 楼梯楼梯 楼梯是解决多层建筑各层之间垂直联系以及高层建筑紧急疏散的工具。本 设计根据人流股数及使用要求合理的设计了梯段宽度和休息平台宽度。设两个 封闭楼梯间。 2.3.3 电梯电梯 本设计中的电梯为客梯，供办公及外来人员使用，兼作消防电梯使用。

17、 电梯的布置原则：电梯具有迅速、集中、直接的功能。它的布置应清晰、 一目了然，为提高电梯运行效率，缩短候梯时间及降低建造费用，电梯应集中 设置，型号应满足使用要求，不能拥挤。 本设计中楼梯电梯集中布置在中心的交通核，共设两部楼梯和四部电梯， 电梯与楼梯共用前室，满足高层建筑防火规范里对前室的要求。 2.4剖面设计剖面设计 建筑剖面设计是建筑设计的基本组成部分之一，它表达的是建筑在垂直方 向上各部分的组成关系，剖面设计通常是在平面设计的基础上进行的，同时又 对平面设计产生一定的影响。剖面设计主要分析建筑物部分应有的高度，建筑 物层高，建筑空间的组合以及利用，连同建筑剖面中的结构和构造之间的关系。

18、 办公楼地上共 20 层，首层层高为 4.5 米，标准层层高为 3.3 米，另外，屋 面为上人屋面，采用内排水方式排水，故取女儿墙高 1.1 米。为防止室外雨水 流入室内，并防止室内地面受潮，所以确定首层室内地面标高比室外地坪高 0.6。 2.5立面设计立面设计 建筑物既是技术产品，也是艺术品，不仅要满足人们的生活、工作、生产、 娱乐等物质要求，而且要满足人们精神、文化方面的要求。住宅的美观问题， 哈尔滨学院本科毕业设计（论文） 4 在一定程度上反映了社会的文化生活、精神面貌和经济基础。正是住宅的这种 物质和精神的双重功能属性，使得住宅的建筑立面设计显得十分重要。 进行建筑的立面设计要综合考虑

19、以下的几种要素：建筑功能和建筑类型特 征；材料、结构施工要求；建筑环境和规划；建筑标准和经济因素；精神和审 美等。 2.6防火设计防火设计 该高层属于高度超过 50 米的公共建筑，且每层建筑面积未超过 1500 平方 米，故该综合办公楼在建筑分类上属于一类，地上部分和地下室耐火等级应为 一级。 该建筑防火分区最大面积6 平方米， 楼梯间的门为乙级防火门，向疏散方向开启。 2.7本章小结本章小结 本章进行了高层钢结构综合办公楼的建筑设计，包括平面设计、剖面设计、 立面设计和细部设计等。 哈尔滨学院本科毕业设计（论文） 5 第第 3 章章 结构设计结构设计 3.1概述概述 本建筑为地上 20 层、

20、地下 1 层的高层钢结构综合办公楼。结构体系为支 撑钢框架结构，设计中考虑了永久荷载、活荷载、风荷载及地震荷载的作用。 本建筑为二类建筑，抗震设防烈度为 8 度，设计地震分组为第一组，场地类别 为类。 钢结构是目前使用比较广泛的材料形式。有如下特点：1）钢材强度高， 与其他材料相比承受同样荷载时，钢结构要比其他结构轻。2）塑性和韧性较 好。3）有良好的加工性能和焊接性能。可以在工厂生产精度较高的构件，在 现场进行工地拼接和吊装，即可保证质量，又可缩短施工周期。本建筑的楼板 采用压型钢板-混凝土组合楼板，混凝土强度等级为 C30；梁采用钢-混凝土组 合梁，钢材为 Q235-B 级钢，混凝土强度等

21、级为 C30；柱采用箱型钢柱，钢材 为 Q235-D 级钢。 本设计中所有焊缝的焊条均采用 E43 型，焊缝需达到二级以上质量检测要 求。小次梁与次梁的连接螺栓采用 5.6 级普通螺栓；次梁与主梁连接、主梁拼 接螺栓均采用 10.9 级高强摩擦型螺栓，连接处构件接触面采用喷砂后生赤锈处 理。 结构设计的过程主要为：进行结构体系的布置，包含平面布置和纵向布置， 分析传力路径；板和次梁的设计和计算；估算结构主梁和柱的截面，用 Etabs 软件对该品框架进行电算分析，得到各种荷载作用下的内力结果；用电算得到 的最不利内力组合值进行主梁和柱的承载力验算；进行节点设计，包括小次梁 和次梁的铰接连接节点、

22、次梁和主梁的铰接连接节点、主梁的拼接节点、主梁 和柱的刚接连接节点、柱与柱的同截面连接节点、柱与柱的变截面连接节点和 柱脚节点等。最后进行钢楼梯设计。 哈尔滨学院本科毕业设计（论文） 6 3.2荷载汇集荷载汇集 3.2.1 竖向荷载竖向荷载 3.2.1.1 屋面荷载（按上人屋面设计）屋面荷载（按上人屋面设计） 保护层：10 厚地砖铺平拍实 2 0.55/kN m 找平层：1：4 干硬性水泥砂浆 2 20 0.0250.5/kN m 防水层：三元乙丙防水卷材 2 0.40/kN m 找平层：20 厚 1：2.5 水泥砂浆 2 20 0.020.40/kN m 找坡层：炉渣 20% 2 20 0.

23、020.40/kN m 保温层：100 厚苯板 2 0.5 0.10.05/kN m 隔气层：卷材 2 0.05/kN m 找平层：20 厚 1：2.5 水泥砂浆 2 20 0.020.40/kN m 结构层：组合楼板（采用镀锌钢板-混凝土组合楼板， 压型钢板肋高，混凝土板厚）75mm65mm 2 2.695/kN m 吊顶：V 型轻钢龙骨 2 0.12/kN m 合计： 2 5.57/kN m 3.2.1.2 楼面荷载楼面荷载 （1）室内、走廊、门厅地面）室内、走廊、门厅地面 10 厚陶瓷地砖铺实 2 0.55/kN m 20 厚 1：4 干硬性水泥砂浆 2 20 0.0250.50/kN

24、m 压型钢板-混凝土组合楼板 2 2.695/kN m 吊顶：V 型轻钢龙骨 2 0.12/kN m 合计： 2 3.87/kN m （2）卫生间、浴室）卫生间、浴室 防潮砖 2 0.55/kN m 20 厚 1:2.5 水泥砂浆 2 0.40/kN m 压型钢板-混凝土组合楼板 2 2.69/kN m 吊顶：V 型轻钢龙骨 2 0.12/kN m 合计： 2 3.76/kN m （3）墙体墙体 外墙 哈尔滨学院本科毕业设计（论文） 7 瓷砖饰面 30mm（包括外层抹灰） 2 0.5/kN m 300mm 厚陶砾混凝土砌块 2 6 0.31.8/kN m 100mm 厚保温苯板 2 0.05/

25、kN m 内侧 20mm 抹灰 2 17 0.020.34/kN m 合计： 2 2.69/kN m （2）内墙）内墙 200 厚陶粒混凝土砌块 2 6 0.21.2/kN m 内外各 20 厚抹灰 2 2 17 0.020.68/kN m 合计： 2 1.88/kN m （3）卫生间隔墙）卫生间隔墙 100 厚 C 型轻型龙骨隔墙 2 0.32/kN m 瓷砖饰面（包括水泥砂浆打底厚 25） 2 0.50/kN m 合计： 2 0.82/kN m （4）女儿墙（高）女儿墙（高 900mm） 200 厚钢筋混凝土 2 5 0.241.20/kN m 内外各 20 厚水泥砂浆 2 2 17 0.

26、020.68/kN m 合计： 2 1.88/kN m 3.2.1.3 竖向活荷竖向活荷 表 3-1 民用建筑楼面均布活荷载标准值及其组合值、频遇值和准永久值系数 活荷载 （） 2 /kN m 组合值系数 c 频遇值系数 f 准永久值系数 q 上人屋面 2.00.70.50.4 雪荷载 0.450.7 施工活荷载 1.50.7 走廊、门厅、楼梯 2.50.70.60.5 住宅、办公室 2.00.70.50.4 卫生间 2.00.70.50.4 商场 3.50.70.50.4 舞厅 4.00.70.60.3 餐厅 2.50.70.60.5 餐厅厨房 4.00.70.70.7 哈尔滨学院本科毕业设

27、计（论文） 8 通风机房、电梯机房 7.00.90.90.8 阳台 2.50.70.60.5 3.2.2 水平风荷载水平风荷载 根据建筑结构荷载规范 （GB 50009-2001）进行计算。 查荷载规范中的全国基本风压分布图，北京地区的基本风压数值为 。根据荷载规范规定，对于高层建筑结构，其基本风压可按基本风 2 0.55/kN m 压分布图中的数值乘以 1.1 后采用，即基本风压。 2 0 1.1 0.550.605/kN m 垂直于建筑物表面上的风荷载标准值 k按下式计算： kzszo 式中，风荷载体型系数，； s 1.2 0.81.35 s n 风压高度变化系数，本工程建在北京市某大街一

28、侧，地面粗糙度类别z 为 C 类，查规范时，5m 以上按内插法计算，5m 以下按 5m 高处取值； 风振系数，；z1 z z z 脉动影响系数，由高层建筑总高度 H 与迎风面的宽度 B 的比值查表确 定，查得；0.45 脉动增大系数。与基本风压、结构的基本自振周期 T 以及地面粗糙度 有关，框架结构的基本周期取。0.120.12 121.44Tns 根据规范规定，此时的 2 0 0.62 0.605 1.440.78T 查表，脉动增大系数。各层风荷载标准值计算结果见表 3-1.1.45 表 3-2 各层风荷载标准值 距地面高度（m） z s 0 z z （ k ） 2 /kN m 4.50.7

29、40 0.60.4950.00131.0020.220 7.80.740 0.60.4950.02961.0530.231 11.10.740 0.60.4950.05911.1050.243 14.40.740 0.60.4950.09291.1650.256 17.70.794 0.60.4950.13711.2270.289 哈尔滨学院本科毕业设计（论文） 9 21.00.856 0.60.4950.18251.2800.325 24.30.909 0.60.4950.23161.3350.360 27.60.962 0.60.4950.28181.3850.396 30.91.012

30、0.60.4950.33581.4360.432 34.21.055 0.60.4950.39161.4880.466 37.51.098 0.60.4950.45541.5450.504 40.81.140 0.60.4950.46571.5370.520 44.11.179 0.60.4950.57381.6390.574 47.41.219 0.60.4950.67381.7260.625 50.71.257 0.60.4950.70811.7400.650 54.01.290 0.60.4950.74431.7580.674 57.31.323 0.60.4950.80321.7980

31、.706 60.61.356 0.60.4950.86251.8360.739 63.91.389 0.60.4950.93131.8810.776 67.21.422 0.60.4951.00001.9240.813 3.3板的设计与计算板的设计与计算 根据结构体系布置和传力路径的分析，选 取标准层板 B1 来进行板的设计与计算，B1 板 的跨度为 2.85m。 3.3.1 压型钢板组合板的构造要求压型钢板组合板的构造要求 （1）压型钢板组合板楼盖中使用的压型钢 板应采用镀锌钢板。 （2）用于组合板的压型钢板净厚度不应小于 0.75mm，但对于仅用作模板的压型钢板，其厚度可降低 0.5mm，

32、浇筑混凝土 的压型钢板肋的平均宽度不应小于 50mm。 （3）组合板总厚度 hc+hp 不应小于 90mm，压型钢板肋顶部以上浇筑的 混凝土厚度 hc 不应小于 50mm。 （4）混凝土的强度等级不宜底于 C20，浇筑混凝土的骨料大小不应超过 以下数值，以保证混凝土的质量：0.4he、bm/3 和 30mm。 （5）组合板中的钢板在钢梁上的支撑长度，不应小于 50mm；在砌体上 图 3-1 组合楼板布置图 哈尔滨学院本科毕业设计（论文） 10 的支撑长度，不应小于 75mm。 3.3.2 压型钢板组合板的组合形式压型钢板组合板的组合形式 压型钢板与混凝土之间组合作用的取得，必须在压型钢板表面设

33、置剪切连 接件或采取其他措施来抵抗两者叠合面之间的纵向剪力和垂直掀起力。 通常采用以下一种或多种形式： （1）通过压型钢板本身的形状来提高组合作用。 （2）在压型钢板的腹板或翼缘上轧制凹凸不平的齿槽或设置加劲肋。 （3）采用开口式的压型钢板在腹板开小孔或在翼缘上焊接横向钢筋类抵 抗纵向水平剪力，钢筋与压型钢板的连接宜采用喇叭形坡口焊。 （4）支撑在钢梁上的组合板，可用栓钉连接件穿透压型钢板并与钢梁上 的翼缘可靠地焊接。这不仅增强了混凝土与压型钢板的组合作用，还减小了组 合板的端部滑移，提高了组合板的承载能力。 3.3.3 板型选择板型选择 压型钢板选择 YX-75-230-690（II）型，Q

34、235B 级钢，钢板厚 1.2mm；混 凝土 C30，厚 65mm。 组合板的截面形状与尺寸如图 3-1 所示。 图 3-2 组合楼板示意图 组合板的截面性能：钢板厚；重量；1m 宽板带全截面惯1.2mm15.4kg/m 性矩，抵抗矩；1m 宽板带有效宽度截面惯性矩 4 I=174cm /m 3 W=43.4cm /m ，抵抗矩。 4 I=140cm /m 3 W=34.5cm /m 哈尔滨学院本科毕业设计（论文） 11 3.3.4 施工阶段验算施工阶段验算 取 1m 宽板带进行 B1 施工阶段验算。 3.3.4.1 荷载汇集荷载汇集 永久荷载： k g =2.695kN/m 可变荷载： k

35、q =1.0kN/m 3.3.4.2 内力计算内力计算 荷载组合：（可变荷载起控制作用）q=1.4 1.0 1.2 2.6954.63N/m 22 11 M=4.63 2.854.7 N/ 88 qlkm m: 11 V=4.63 2.856.60 N/ 22 qlkm 3.3.4.3 受弯承载力验算受弯承载力验算 压型钢板受压翼缘有效计算宽度，所以承载力按5060112 ef btmmmm 有效面积计算。取一米宽板带。 36 205 34.5 107.07 107.074.70 s fWN mmkN mMkN m: 满足要求。 3.3.4.4 挠度验算挠度验算 q =1.02.6953.69

36、5N/ k m 44 54 553.695 2850 =11.0 384384 2.06 10140 10 k ss q l mm E I 允许挠度满足要求。 12850 =15.8 180180 lmm 3.3.5 使用阶段验算使用阶段验算 3.3.5.1 荷载汇集荷载汇集 永久荷载： k g =5.57kN/m 哈尔滨学院本科毕业设计（论文） 12 可变荷载： k q =2.0kN/m 3.3.5.2 内力计算内力计算 荷载组合：（可变荷载起控制作用）q=(1.4 2.0 1.2 5.57) 0.232.18N/m 取一个波距计算B=230mm 22 11 M=2.18 2.852.2 N

37、 88 qlkm: 11 V=2.18 2.853.12 N 22 qlk 3.3.5.3 受弯承载力验算受弯承载力验算 判断中和轴位置： 一个波距上压型钢板的面积 222 (8815752 112) 1.2420 p Amm 0.80.8 205 42068.88 p fAKN 0.80.8 16.5 230 65197.34 cmc f bhKN 0.80.8 pcc fAf bh 所以中和轴位于混凝土板中。 上面公式中，0.8 是考虑到作为受拉钢筋的压型钢板没有混凝土保护层， 以及中和轴附近的材料强度没有充分发挥的缘故。截面计算简图如图 3-4 所示。 图 3-3 组合楼板截面应力示意图

38、 混凝土板中受压区高度 哈尔滨学院本科毕业设计（论文） 13 0.8 0.8 205 420 25.8 0.80.8 14.3 230 p c fA xmm f b 压型钢板形心轴距离压型钢板底面，压型钢板形心轴距离混凝土40.1mm 翼缘 0 657540.199.9hmm 0 0.5554.9xhmm 故取22.7xmm 组合板的受弯承载力 0 0.8(0.5 )0.8 205 420 (99.925.8/ 2) 5.932.20 up MfA hx KN mMKN m 受弯承载力满足要求。 3.3.5.4 组合板的斜截面承载能力验算组合板的斜截面承载能力验算 组合板的斜截面承载能力： 0

39、 0.70.7 1.43 0.103 99.910.33.12 ut Vf bhkNVkN 满足要求。 式中，混凝土轴心抗压强度设计值，对于 C30，； c f 2 14.3/ c fN mm 计算宽度范围内压型钢板的平均肋宽， m b ； 11888 103 2 m bmm 3.3.5.5 纵向水平剪切粘接计算纵向水平剪切粘接计算 0.80.8 205 42067.90 p VfAkN 01203 2850 78.1420.0980.0036 103 99.938.625 1.2 4 98.95 ut VaWht kNV 满足要求。为了提高压型钢板和混凝土的组合作用，将的剪6200mm 力连

40、接钢筋焊于压型钢板上翼缘，并设置在剪跨区段内，方向与肋垂直。 式中，组合板叠合面的纵向剪力设计值，；V0.868.88 p VfAKN 组合板的抗剪能力，； u V 01203ut VaWht 哈尔滨学院本科毕业设计（论文） 14 剪力粘结系数， 0123 , ； 0123 78.142,0.098,0.0036,38.625 组合板剪跨，对于受均布荷载的简支板，；a M a V 4 l a 组合板的平均槽宽，； t W103 t Wmm 组合板的有效高度，； 0 h 0 99.9hmm 压型钢板的厚度，；t1.2tmm 3.3.5.6 挠度验算挠度验算 组合板的变形计算可采用弹性理论，对于具

41、有完全剪切连接的组合板，按 照换算截面法进行，由于组合板是由钢和混凝土两种性能不同的材料组成的结 构构件，为了便于变形计算，将其截面换算成同一种材料的构件，求出相应得 截面刚度。当考虑荷载效应的标准组合时，可将截面的面积除以钢材与混凝土 弹性模量的比值 n 换算为钢截面，当考虑荷载长期作用下混凝土的徐变影响时， 将混凝土的面积除以 2n 换算为钢截面。组合板的挠度应该分别按荷载效应的 标准组合和准永久组合进行计算，并取较大值作为变形验算的依据。 允许挠度。 12850 =7.9 360360 lmm 在波距宽度上，均布荷载标准值B=230mm (5.572.0) 0.231.74/ k qkN

42、 m 准永久组合值 (5.572.0 0.5) 0.231.51/ q qkN m 2 0 2 (/ 2) 2 230 65 75 103(6575/ 2)6.87 420 99.9 2 61.2 230 6575 1036.87 420 c smcsEp n csmEp Bh h bhhA h x Bhh bA mm 其中：安全截面计算的组合板中和轴至截面受压区边缘的距离； n x 压型钢板的波距；B 哈尔滨学院本科毕业设计（论文） 15 压型钢板的高度； s h 压型钢板平均肋宽； m b 压型钢板与混凝土弹性模量之比； E 组合截面有效高度。 0 h 压型钢板波距宽度上的截面惯性矩 65

43、4 1.74 100.234 10 s Imm 换算截面惯性矩 33 222 00 33 2 25264 ()()() 122122 230 65230 6565103 75 (61.2) 12 6.876.87212 6.87 103 7575 (6561.2)4 10420(99.961.2)6.02 10 6.872 cccmsmss ncnspn EEEE BhBhhb hb hh IxhxIA hx mm 考虑长期荷载的影响 2 0 2 (/ 2)2 2 2 230 65 75 103(6575/ 2)2 6.87 420 99.9 2 65.1 230 6575 1032 6.87

44、 420 c smcsEp c n csmEp Bh h bhhA h x Bhh bA mm 33 222 00 33 2 25264 ()()() 24222422 230 65230 6565103 75 (65.1) 24 6.872 6.87224 6.87 103 7575 (6565.1)4 10420(99.965.1)2.53 10 2 6.872 c cccmsmss ncnspn EEEE BhBhhb hb hh IxhxIA hx mm 按荷载效应标准组合，组合板挠度 44 56 0 551.74 2850 =1.38 7.9 384384 2.06 106.02 1

45、0 k s q l mmmm E I 按荷载效应标准组合，组合板挠度 哈尔滨学院本科毕业设计（论文） 16 44 56 0 551.51 2850 =2.03 7.9 384384 2.06 102.53 10 k s q l mmmm E I 由上可知组合板挠度满足要求。 3.3.5.7 自振频率验算自振频率验算 由永久荷载引起的挠度： 5.57 =1.320.132 5.572.0 d mmcm 自振频率 11 15.4615 0.1780.178 0.132 d fHzHz 自振频率满足要求。 3.3.6 按构造对组合板配筋按构造对组合板配筋 当采用光面开口式压型钢板时，为提高组合板的组

46、合作用，应在板两端各 1/4 板跨范围内，配置 6150-300 的横向钢筋，并将其焊在压型钢板的上翼 缘上，方向与压型钢板的肋垂直，每个纵肋翼缘板上的焊缝长度不小于 50mm。 沿墙的四周以及角部，实际存在着负弯矩，因此应在板的顶面，按照混凝 土结构的要求配置附加钢筋，可减少板面裂缝。 连续组合板按简支板设计时，抗裂钢筋的截面面积不应小于混凝土截面面 积的 0.2%，抗裂钢筋从支座边缘算起的长度不应小于跨度的 1/6，且应与不少 于 5 根分布钢筋相交。抗裂钢筋最小直径应为 4mm，最大间距应为 150mm。 顺肋方向抗裂钢筋的保护层厚度为 20mm。 与抗裂钢筋垂直的分布钢筋，直径不应小于

47、抗裂钢筋直径的 2/3，间距不 应大于抗裂钢筋间距的 1.5 倍。 当组合板上作用有较大局部集中荷载或线荷载时，应在板的有效宽度内设 置横向钢筋，其截面面积不应小于压型钢板顶面以上混凝土板截面面积的 0.2%。 当板上开有洞口且尺寸较大时，应在洞口周围配置附加钢筋。 本设计确定的板内钢筋配置为： 横向钢筋：6150，布在板两端各 1/4 板跨范围内； 抗裂钢筋：6150，2000mm 长，支座两端各 1000mm； 分布钢筋：4200，通长布置。 哈尔滨学院本科毕业设计（论文） 17 3.4小次梁的设计与验算小次梁的设计与验算 选取跨度最大的小次梁进行设计。按简支钢梁计算，仅承受其上墙体自重 传来的荷载，对使用阶段的承载力和挠度进行验算。在验算承载力时，应按纯 钢梁的塑性理论、考虑塑性发展系数进行验算。采用 Q235 工字型钢。 图 3-4 小次梁计算简图 3.4.1 截面选择截面选择 3.4.1.1 荷载汇集荷载汇集 荷载标准值1.88 3.35.54/ k gkN m 荷载设计值5.54 1.26.65/gkN m 3.4.1.2 内力计算内力计算 22 11 6.65 4.516.8 88 MglkN m: 3.4.1.3 截截面选择面选择 按挠