【某辦公樓鋼結構建筑結構設計6800字（論文）】

某辦公樓鋼結構建筑結構設計摘要本畢業(yè)設計的建筑是南京鼓樓一鋼結構辦公樓，總建筑面積約為4200m2，總高度為18m，共5層，各層高4.5m。在畢業(yè)設計計算書中，包括建筑設計計算、結構設計計算等內容。在整個工程設計中建筑設計計算起著至關重要和指導的作用，主要對建筑里面各種使用功能和空間的合理安排進行處理并在設計前做出合理規(guī)劃。既首先用天正CAD等建筑構圖軟件進行建筑設計確定建筑平面圖。進一步了解基本的工程概況，對整體結構進行初步選型，設置和假定樓板和梁柱等基本構件情況。結構設計對我們土木人的畢業(yè)設計來說很重要，是畢業(yè)前的再一次的學習過程,但學習的內容的深度都與之前不同，這是史詩級地擴寬，加深的重要環(huán)節(jié),是對土木工程建筑工程方面的知識的全面總結。這一部分首先確定負荷及受力。在負荷計算后，計算選擇出的一榀框架，計算出各個構件的彎矩再利用結構力學上的分配法，并且求一下軸力與剪力。之后用辦公室應用軟件工具運用負荷的學習內容對其進行組合，找出產生的彎矩最大的那一個組合再對構件的強度、剛度等性能進行驗算。這個設計的基礎類型為柱下獨立基礎，所有方案說明符合設計和結構的要求。在結構設計部分中含有結構方案設計、結構量的計算以及施工圖示意圖的設計。該建筑物的結構是采用鋼框架。結構計算中包括負荷計算，梁、柱、板的驗算。之后利用PKPM進行校核，其目的主要是保證結果的準確性，對比與手算結果的不同之處，分析并糾正其中的問題。引言土木工程畢業(yè)設計就像一個總結書，總結我們這幾年所學的知識的熟悉程度和其掌握的程度。在畢業(yè)設計的過程中，我們可以整合專業(yè)知識，對專業(yè)有更深的理解，幫助培養(yǎng)我們整體工程的概念。在不斷的查閱規(guī)范、資料的過程中提升自己的專業(yè)素養(yǎng)在與老師、同學們的交流過程中發(fā)現(xiàn)自身的不足。在這個過程中我們鍛煉我們的科學學習能力，創(chuàng)新精神和能力，還有綜合能力。這整個流程就是畢業(yè)設計的重要意義。此外還能有效地培養(yǎng)我們的解決事情能力、溝通能力和實踐應用能力，在工作中要認真，踏實，樹立事業(yè)心和責任感，為踏入社會做好鋪墊。目錄TOC\o"1-1"\h\u134正文 1284961.工程概況 1249602.設計思路 1279583.設計流程 324244.所用材料 510105.采用的理論設計方法 6159826.過程中的困難及解決方法 62607結論 82687參考文獻 9正文1.工程概況我的畢業(yè)設計的單位工程名，叫做南京鼓樓某辦公樓（鋼框架），施工地點位于南京。本工程為五層辦公樓，建筑高度與18m。設置的耐火級別為Ⅱ級，能有效地預防和制止火災；屋面地防水級別是三級，用的是三個毛氈及四層油的做法的瀝青防水卷材，所有側面都應連接到浸水高度（450高度），所有在房屋頂部的豎井及陰角陽角的轉角處都該貼一層，并用防水的纖維布進行加固層（300寬）防水應包裹立管高300mm?？拐鹪O防等級標準為以下要求，設防烈度7度，加速度值0.10g，第一組。使用為50年。這個單位工程總的建筑面積為4232.25m。整體是鋼框架結構。房間由辦公室、會議室、衛(wèi)生間等組成。自然條件，溫度：終年多雨，但集中在夏季，冬季最低氣溫在零攝氏度以下，雨熱同期。風向：無明顯風力作用，基本風壓0.65kN/㎡,降水量比較豐沛，這個地區(qū)較為平坦，地下土質比較均勻，地下水位低。以上就是我的這個工程的一些的基本信息。2.設計思路依據(jù)建筑使用功能及任務書要求，利用天正CAD構圖軟件7.0版本來設計建筑平面圖。根據(jù)建筑設計規(guī)范劃分好房間，廁所上下要在一起，這樣亦方便給水與排水的施工；樓梯要符合設計規(guī)范，兩樓梯之間距離不能超過50m。繪圖時應注意首層，標準層，頂層的區(qū)別。對于樓層采光，這個結構由于是內廊式結構所以在采光好的一側及另外一側中間部分墻可采用透光的結構進行格擋，以達到全局采光度較好的情況，節(jié)省內部因電力采光而浪費的能源了。首層高度要應為一層高度與基礎頂面，室內外高差的和等這樣類似的問題需要注意。還有注意軸網(wǎng)標號的安排和選取適當?shù)奈菝?、樓面做法。電子版計算書要注意排版的格式和應有的要求，圖片表格公式要符合規(guī)定。與手稿計算書相比，電子版需要更加簡潔明了，一目了然。每個房間的尺寸應符合建筑模數(shù)，在后續(xù)的施工中會方便許多。之后根據(jù)以往工程經(jīng)驗，選鋼構件和壓型鋼板，梁柱截面尺寸可參考規(guī)范施工中常見的規(guī)格，板的類型選擇組合壓型鋼板。在計算負荷時，對于水平負荷作用與豎向負荷作用的計算要耐心地進行，避免出現(xiàn)負荷過大或過小的情況出現(xiàn)，導致從頭再來的事情發(fā)生。在彎矩分配時應注意不同組別，不同樓層的分配系數(shù)，此時可利用excel計算軟件進行輔助計算，會大大降低計算量。彎矩分配之后，內力組合時，注意組合系數(shù)的確定，還要明確受拉一側與受壓一側的彎矩正負值的區(qū)分，避免求和時出現(xiàn)不必要的返工情況。由于該地區(qū)的風負荷與雪負荷過小，并在詢問老師的前提下可忽略這部分負荷作用。內力計算的過程要詳盡，內力計算一定要在紙上進行一遍計算。自己在紙上驗算時根據(jù)不同的情況要自己應用結構力學所學的知識選擇不同的計算方法，但基本上都是大同小異，都是用結構力學的方法進行求解。所有以上這部分結束后就可以進行構件的驗算了。對鋼結構構件的主梁、次梁和柱做驗算，利用前面算出的彎矩和剪力值還有與之相對應的公式進行性能的檢驗和探究。在這個過程中其計算的準確性相當重要，若有不符合受力要求的還需要重新選擇強度更高，性能更好的梁柱鋼構件。對于鋼結構體系來說不僅僅要驗算構件的強度和剛度，還要對其穩(wěn)定性做進一步的驗算，方可說明其構件具有一定的保障性能。鋼結構構件的連接也是一項非常重要的計算過程，對于混凝土砼結構框架梁與構造柱在澆筑后為一個整體具有良好的整體性能，而鋼結構房屋的主要構件是需要通過連接使其獲得整體性。鋼結構連在一起的方式有栓接和焊接，能夠通過計算的到得到連接時所能獲得的力值，并且螺栓連接連接時產生的力亦滿足要求，足夠強。下一步的柱腳設計是一塊難啃的硬骨頭。由于開始做時對理論概念的淡忘和不熟悉導致進度緩慢，也對心態(tài)造成了一定影響。但在老師的解惑和同學的幫助還有自己的熬夜不睡的工作下，還是被解決掉了。在弄清楚其作用和實際的理論后柱腳設計就迎刃而解了，在這里要很感謝老師和同學們的幫助。在進行對樓梯的設計時要注意其踏步寬度與高度的確定，再依照樓梯的設置規(guī)則對其進行設計。還需要關注樓梯的天正CAD圖行的準確性。在施工圖中所要展現(xiàn)的細節(jié)要做到位，例如軸網(wǎng)的標號、每個構件的大小要清晰明了,樓層標高要在圖紙的規(guī)定位置，圖紙的繪制一定符合建筑制圖規(guī)范，那些細枝末節(jié)的部分也要做到精細，這樣才能符合作為一個土木人的嚴謹。對于壓型鋼板和主次梁的連接可參考例題的計算過程對其一步步計算，沒有過多的技術含量。基礎設計采用了柱下獨立基礎，此基礎類型為淺基礎?；A上部傳來的負荷壓在基礎上，我設計方案的基礎與T型梁的結構一樣，既可參考其算法對其進行計算和配筋。3.設計流程3.1.結構計算部分A、對工程概況進行簡述，明確設計項目，了解地質情況，對場地類別做出判斷，明確鋼構件的設計標準，設計大體的結構組成（就如樓蓋板，屋面均應用壓型組合樓板，基礎類型應用的是柱下獨立基礎，內外墻的尺寸分別為200mm的砌塊，240mm的砌塊，抗震設防要求及自然條件），設計主要的內容和步驟分為：依照建筑平面施工圖的規(guī)定及做法來得出整體結構的方案及整體結構的布置；在建筑平面圖紙中選取一榀具有代表性的框架，完成對主體結構的內力計算還有對其基礎的計算，并完成部分零部件，主次梁連接，柱腳等結構構件的計算及框架電算；繪制結構施工圖，對于施工圖要繪制出礎平面布置及基礎的詳細圖紙；地腳錨栓的平面布置圖紙；繪制圖紙。B、負荷計算a、豎向負荷（恒負荷部分包括框架主體結構的自重，樓板屋面板的重量內部墻的重量，鋼梁柱的自重；活負荷包括規(guī)范規(guī)定的具體數(shù)值。這些負荷值可轉化為線負荷方便在后續(xù)的計算中節(jié)省時間）b、水平負荷（風負荷直接按公式算即可，但由于數(shù)值過小在后續(xù)的計算中可忽略不計；地震作用作為主要的水平負荷作用，在影響鋼構件結構中首當其沖，鋼結構的抗震性能也作為一個評判鋼結構整體性的標準至關重要，看著每一個層的自重求出重力負荷值，再根據(jù)之前得到的剛度系數(shù)用底部剪力法求出每層的剪力值及由地震作用產生的彎矩）C、內力、位移計算a、豎向負荷（恒負荷、活負荷這兩部分對鋼結構產生的位移在構件驗算時會體現(xiàn)出來）作用下b、水平負荷（風負荷、地震作用所產生的位移要滿足層間轉角結構層高1/250的要求）作用下D、內力組合，在組合內力前應把地震負荷，恒負荷與活負荷對主體的受力像彎矩剪力軸力這樣的負荷一一列出，在將這些數(shù)據(jù)整合在excel計算表格中，利用軟件的便利再將其都算出來。此處若結構整體為對稱結構，取出的一榀框架也是對稱的，在計算負荷時根據(jù)結構力學的知識可將結構簡化為半榀框架進行計算，這樣會大大降低數(shù)據(jù)出現(xiàn)重復的情況從而會簡化計算過程，這就是對之前所學的專業(yè)知識的總結和應用。E、構件驗算在對鋼框架梁進行驗算時，由于主梁（框架梁）與次梁連接的可靠性，繼而能夠預防梁上翼緣向側面的失穩(wěn)。由于主梁對組合效應的考慮不會做過多的要求，構件得到的數(shù)據(jù)應該與圖紙相同，同時要對結構簡化，在計算過程中會大大降低計算難度，還有在后期的施工中會方便許多，在我的設計方案中，梁柱剛接就是沒有轉動的意思，并且用栓焊在一起使用的方法固定在一起，這樣也很穩(wěn)定和牢靠，在施工中還具有施工安裝方便；次梁與主梁的連接方式取鉸接連接，次梁通與主梁相連是通過過主梁腹板加勁肋完成的。鋪設樓板我使用的是壓型鋼板組合樓板，對于其選型進行檢驗，進一步對其的強度等性能進行檢驗；樓梯設計，樓梯設計的類型應用為雙跑式樓梯，踏步尺寸取房屋建筑規(guī)范中的常規(guī)規(guī)格330mm×150mm，對于樓梯的梯段做法與樓面有所區(qū)別，詳情見設計計算書，還要對平臺梁進行設計。構件檢驗說白了就是對整體中的細小的或是重要的地方計算一下，看一看其是不是結構抵抗破壞的能力是否滿足外力的沖擊，破壞。這樣做是為了檢驗大樓的安全性與可靠性，也是保障大樓的一步重要的計算。F、設計基礎流程，我的這個建筑整體高度18m，大于15m，根據(jù)地基基礎理論知識，第一步是對基礎的選型，還有基礎底面尺寸的計算，此處應用基礎工程的知識，計算基底地下土給基礎的反力大小，并還要進行抗沖切驗算，完成以上計算后，及進行基礎的配筋步驟?；A的計算就和我們之前所做的基礎設計類似，但在整體性來說，這個里面的基礎設計能夠更加的讓我們理解其意義與作用。3.2.結構施工圖繪制部分A、樓蓋、屋蓋做法圖（底層、標準層、頂層及其它異層等）B、鋼框架、鋼柱、梁及節(jié)點詳圖等C、地基基礎的施工平面布置圖、地基基礎的施工剖面圖、地基基礎的施工底板配筋圖E、其它部分的詳細圖紙等（如節(jié)點的連接區(qū)域）。4.所用材料首先鋼結構主梁的類型可選取槽鋼、或H型鋼。我的框架梁截面選型都應用工字形的型鋼，并最好首先選擇熱軋的H型鋼材。框架柱的截面尺寸通常憑施工的經(jīng)驗來決定，而較為理論并可行的是通過先假定λ來確定截面尺寸的。一般來說長細比應該在50<λ<150的范圍內,若選用長細比假定的方法，大致選取長細比在100附近。依據(jù)軸心受壓的理論、受彎類型的不同分為雙向受彎或單向受彎的方式,根據(jù)以上情況的可確定截面類型是選擇鋼管或是H型鋼。事實上對于鋼結構而言，柱采用長細比預估的方法并不準確，也是因為沒有將水平負荷產生的軸力加進去，其算出來的數(shù)往往偏小，梁的估算也不準，我在預選柱截面時是參考相關設計實例，確定柱截面?？蚣芰涸谶吷系募s束，是和梁柱的線剛度的比值還有柱子離得遠的一端的條件有關，并且他的約束位于鉸支和固定兩個中間，還有，由于框架梁的構成是組合梁，剛度和強度還與組合樓板有關，所以，框架梁的截面的選取不能依據(jù)剛度還有費用來直接取高度，但對于簡支梁來說則可以那樣的方法來確定截面高度，而框架梁則需要進一步根據(jù)工程經(jīng)驗來確定。但是因為缺少實際工程經(jīng)驗，參照部分工程實例：就我們生活中的民用建筑，對于熱軋型的H型鋼，開始的梁高依據(jù)所承受負荷選取當前跨度的1/20～1/12；主梁與柱子相連的位置，為滿足整體的傳力要求需要在柱腹板設加勁肋，并且加勁肋之間的間距要滿足大于150mm，避免施工時出現(xiàn)沒有施工空間。所以，對于在相同位置的梁柱那個連接的地方，兩個梁擁有不相同的高度，他們的高度差應大于150mm。基于施工方便，我的設計方案中梁柱截面高度做成一樣的。本設計縱向主梁最大跨度l=6000mm，則主梁的高度可在300mm～500mm間選取，梁高初步選定為：500mm。梁的翼緣寬度可以取梁高的1/6～1/2取，即80mm～250mm間。在框架結構中，樓層平面周中有關次梁的安排,可以通過調節(jié)他所受到的負荷的傳遞方向來實現(xiàn)不同的要求。其截面根據(jù)1/20～1/12跨度確定,并可適當減小截面。故主次梁截面尺寸及規(guī)格見下。柱構件規(guī)格為C35，HN400×400×13×21，截面特性：Wnx=3340㎝3，ix=17.5㎝，A=219.5㎝2，Ix=66900㎝4，自重為：1.686kN/m；主次梁構件規(guī)格分別為HN500×300×11×15，截面特性：Wnx=2520㎝3，Ix=60800㎝4，自重為：1.27kN/m；次梁：高頻焊接H型鋼HN350×175×6×8，其截面特性：Ix=10051.96㎝4，Wnx=574.4㎝3，Sx=323.067㎝3，自重為：0.3771kN/m。墻體材料：內外墻的尺寸在計算書中有體現(xiàn)，詳細情節(jié)見那里；衛(wèi)生間隔墻也是在計算書里看吧。參考建筑規(guī)范屋面做法：見計算書，這里就不詳細說了。樓面做法：見計算書，這里就不詳細說了。外墻做法：分別是100mmNALC加氣混凝土墻板，150mmNALC加氣混凝土墻板；以上就是屋面，樓面，一樓地面和內外墻，以及衛(wèi)生間的做法，參考建筑屋面及樓面做法。更多詳細情節(jié)見計算書，這里就不詳細說了。5.采用的理論設計方法鋼框架結構設計的結構是以鋼材為主要建設材料。鋼材的主要性能主要有強度高、自重輕、剛度大，所以對于在跨度大，與非常高，還有自重的建筑時通常常采用剛才作為主要材料，在受力過程中產生較大變形還能繼續(xù)使用，還能非常好地承受動力負荷作用；但是所有的材料都會有缺點，其缺點就是不耐高溫和抗腐蝕性較差。鋼結構的框架通常都是布置在房屋的橫著的方向，這樣能夠更好的承受房屋頂面還有中間層樓板的恒載、雪，活負荷，水平方向所受到的的風負荷及地震作用等。而這樣一榀一榀的框架在縱向組合后以系梁，這樣做的目的時能夠承受住縱向傳來的水平負荷，并且維持鋼框架縱向整體的穩(wěn)定性。6.過程中的困難及解決方法在設計初期由于找不到設計規(guī)范，我花了好幾天的時間來查找資料，根據(jù)老師提供的設計任務書，我做了前期的規(guī)劃。下一步要進行平面圖的設計，這個階段我查閱了許多的計算書又詢問了許多的同學最后將平面圖的尺寸和房屋規(guī)劃做好，再利用天正CAD繪圖軟件將首層，標準層，頂層以及立面圖依次繪制出來，這個過程持續(xù)了一周左右的時間。做完這些之后，我們就進入計算說明階段了。這是整個畢業(yè)設計最重要，最關鍵的一環(huán)，如果說畢業(yè)設計是一個人，那么這個階段就是最核心的部分。在這個階段我們進行了負荷計算，地震負荷計算，內力求解，內力的分配，內力的組合，這個工程量是相當巨大，在這個過程中出現(xiàn)許多的困難和困惑，例如樓面屋面的做法和所產生的負荷部分，地震力對一榀框架的作用及地震力產生的彎矩，之后對其進行的分配。恒活載的內力作用及彎矩分配，隨后再將這些水平和豎向所產生的內力進行組合，這個過程對于后期進一步的計算會有特別大的幫助。在這個過程中遇到的最大的問題就是計算量。大量的數(shù)據(jù)，復雜的結構都給這部分的計算增添了難度，唯一能夠解決這個難題的方法就是投入大量的時間和耐心來克服這些問題。經(jīng)過了大量地投入精力后，這部分計算完成后，就開始對構件進行截面驗算，這個過程就是利用理論知識，結合公式進行計算。在下一步就是對地基進行設計計算，這部分的計算在我們之前進行過訓練，所以在這里也是比較熟悉的了。這以上的簡要說明就是我在設計過程中的流程和遇到的問題。結論我們的畢業(yè)設計是對我們在大學期間所學的基礎知識，理論知識還有專業(yè)知識的一次大型的總結性學的過程，讓我們對所學的知識融會貫通，加深理解的一個重要