论文总字数：314291字

摘 要

南京市中医院门急诊楼位于江苏省南京市区内，为地上7层钢结构，无地下室。建筑±0.000标高相当于黄海高程为14.200m，室内外高差为0.45m，一层～二层高3.9m，三～七层层高均为3.5m，建筑总高度为25.3m。结构形式采用钢框架结构，楼板屋盖均采用混凝土压型钢板组合结构，内外墙均采用加气混凝土砌块。建筑设计使用年限50年。

结构设计时，根据建筑功能要求，考虑结构受力以及施工方便，确定结构选型、柱网布置、楼屋盖选型和基础选型。钢柱采用焊接箱形截面，钢梁采用H型钢；楼板和屋盖采用压型钢板组合楼板，分别进行施工阶段和使用阶段的设计；计算竖向荷载产生的内力时，采用分层法；计算水平风荷载及横向水平地震作用产生的内力时，采用D值法；计算楼层在地震作用下的集中力时，采用底部剪力法；按照规范要求分别对荷载下的梁柱控制截面内力进行基本组合和标准组合，并考虑活载不利布置；根据内力组合情况分别按无震设计和有震设计对梁柱构件进行验算；节点设计时，采用实用设计方法，具体给出几个典型节点的详细计算过程；楼梯采用梁式楼梯，平板下设楼梯梁，设计时，梯段梁、踏步板、平台板均按照简支梁模型设计；基础采用桩基形式，分别进行了中柱和边柱的桩身及承台设计，基础梁按拉弯构件设计。

［关键词］ 钢框架 内力分析 结构设计

The Steel frame Structure Design of the outpatient building of the Nanjing traditional Chinese hospital

05111137 Hua Kun

Tutor: Fan Shenggang

College of Civil Engineering, Southeast University

[Abstract]

The outpatient building of the Nanjing traditional Chinese hospital is located in Nanjing，Jiangsu Province. It is a 7 floors steel frame structure above ground without basement. The building ± 0.000 elevation is equivalent to the Yellow Sea elevation of 14.200m. The height difference of indoor and outdoor is 0.45m. The first and second floor are 3.9m，and the third to seventh floor are 3.5m. The building total height is 25.3m. The floors and roof adopt concrete-profiled steel sheet composite structures. The interior and external walls are all made of aerated concrete blocks. The architectural design life is 50 years.

In the design of this project，I determined the structure selection，column grid layout，floor and roof selection and base type according to the architectural functional requirement，reasonable structure and construction convenience. The steel columns adopted welded box section，and the beams adopted H-beam；The floors and roof were made of profiled sheeting-concrete composite slabs which need to be calculated in the construction stage and using stage，respectively；The hierarchical method was adopted in the force analysis of the framework under vertical load；The D value method was adopted in the force analysis of the framework under horizontal load，including wind load and seismic action；The bottom shear method was adopted in calculating horizontal seismic action；According to the specifications，control section internal force of beams and columns under different loads were combined considering the adverse layout of the live load，and those most unfavorable load combinations were chose to design the framework；The node design adopted practical design method，and the calculations of several typical node were showed in the paper；The stairs adopt beam stairs，and the beam are setted under the tablet，simply supported beam model were used to design the bench beams，treads and platform boards；The pile foundation was adopted in this project，and the foundational beams were designed according to the tension-flexure members.

[Keyword] steel frame，internal force analysis，structure design

目录

摘 要 I

第一章 绪论 1

1.1 工程概况 1

1.2 设计资料 1

1.2.1 工程地质条件 1

1.2.2 气象资料 1

1.2.3 抗震设防烈度 1

1.2.4 材料选择 1

1.3 设计依据 2

第二章 结构方案的选型及布置 3

2.1 确定结构体系 3

2.2 结构布置 3

2.3 框架计算简图 8

2.4 构件截面尺寸选择 8

第三章 荷载计算 9

3.1 恒荷载计算 9

3.1.1 屋面荷载 9

3.1.2 楼面荷载 9

3.1.3 墙自重 9

3.2 活荷载计算 10

3.2.1 屋面及楼面活荷载标准值 10

3.2.2 屋面雪荷载标准值 10

3.2.3 风荷载 10

第四章 组合楼盖设计 12

4.1 组合板截面尺寸估选 12

4.1.1 压型钢板 12

4.1.2 混凝土部分 12

4.2 压型钢板施工阶段的验算 13

4.2.1 计算简图 13

4.2.2 荷载计算 13

4.2.3 内力计算 14

4.2.4 抗弯强度验算 14

4.2.5 挠度验算 14

4.3 组合板使用阶段的验算 15

4.3.1 计算简图 15

4.3.2 荷载计算 16

4.3.3 内力计算 16

4.3.4 承载力验算 17

4.3.5 挠度验算 18

4.3.6 自振频率验算 20

4.3.7 裂缝宽度验算 20

4.4 组合梁初选截面 21

4.5纵向组合梁施工阶段验算 21

4.5.1 计算简图 21

4.5.2 荷载计算 22

4.5.3 内力计算 22

4.5.4 抗弯强度验算 22

4.5.5 整体稳定验算 22

4.5.6 挠度验算 23

4.6 纵向组合梁使用阶段验算 23

4.6.1 荷载计算 23

4.6.2 内力计算 26

4.6.3 混凝土翼板的有效宽度 27

4.6.4 抗剪连接件设计 27

4.6.5 受弯承载力验算 28

4.6.6 受剪承载力验算 29

4.6.7 变形验算 29

第五章 框架结构模型 35

5.1 初选刚架梁、柱截面 35

5.1.1 KL-3 35

5.1.2 KL-2、KL-1和悬臂端 35

5.1.3 KZ 36

5.2 刚架结构分析 36

5.2.1 计算简图 36

第六章 竖向荷载下内力计算 38

6.1 竖向永久荷载计算 38

6.1.1 屋面层荷载 38

6.1.2 三至七层荷载 40

6.1.3 二层荷载 41

6.2 竖向活载满布荷载计算 43

6.2.1 屋面层 44

6.2.2 二至七层 45

6.3 竖向活载隔跨隔层布置荷载计算 45

6.3.1 屋面层 46

6.3.2 二、四、六层 47

6.4 竖向永久荷载下的内力计算 47

6.4.1 屋面层 47

6.4.2 四至七层 49

6.4.3 三层 51

6.4.4 二层 54

6.4.5 总内力计算 56

6.5 竖向活载满布下的内力计算 67

6.5.1 屋面层 67

6.5.2 四至七层 69

6.5.3 三层 71

6.5.4 二层 74

6.5.5 总内力计算 76

6.6 竖向活载隔跨隔层布置下的内力计算 87

6.6.1 屋面层 87

6.6.2 五和七层 89

6.6.3 四和六层 91

6.6.4 三层 94

6.6.5 二层 96

6.6.6 总内力计算 99

第七章 水平地震作用计算 111

7.1重力荷载代表值汇总 111

7.1.1 屋面荷载 111

7.1.2楼面荷载 111

7.1.3 墙自重 111

7.1.4 活荷载计算 112

7.2 各层重力荷载代表值计算 112

7.3 水平地震作用下的内力计算 115

7.3.1 横向框架侧移刚度计算 115

7.3.2 柱修正抗侧刚度计算 121

7.4 结构自振周期及地震力计算 124

7.4.1 结构自振周期计算 124

7.4.2 水平地震力作用下横向地震力计算 125

7.4.3 水平地震作用下水平位移验算 126

7.5 水平地震作用下横向框架结构内力计算 126

7.5.1 修正反弯点高度计算 126

7.5.2 柱剪力值及弯矩值计算 128

7.5.3 梁端弯矩、剪力值及柱轴力值计算 130

7.5.4 内力图 131

第八章 水平风荷载计算 135

8.1 柱的修正抗侧刚度 135

8.2 内力计算 136

8.2.1 柱剪力值及弯矩值计算 136

8.2.2 梁端弯矩、剪力值及柱轴力值计算 138

8.2.3 内力图 139

8.3 风荷载下的侧移计算 143

第九章 荷载组合 144

9.1 荷载组合种类 144

9.1.1 基本组合 144

9.1.2 标准组合 144

9.2 刚架梁内力组合 145

9.2.1 梁端弯矩剪力调整 145

9.2.2 基本组合无震组 154

9.2.3 基本组合有震组 162

9.2.4 标准组合 165

9.3 刚架柱内力组合 173

9.3.1 基本组合无震组 176

9.3.2 基本组合有震组 183

9.3.3 标准组合 186

9.3.4 判断是否需要采用二阶分析方法 193

第十章 构件设计 194

10.1 框架柱的验算 194

10.1.1 柱的计算长度 194

10.1.2 箱形截面参数 196

10.1.3 底层柱验算 196

10.1.4 二层柱验算 201

10.1.5 三-七层柱验算 206

10.1.6 强柱弱梁验算 217

10.2 梁的验算 218

10.2.1 框架梁截面参数 218

10.2.2 KL-3 218

10.2.3 KL-2、KL-1 220

10.2.4 悬臂梁 222

10.2.5 小梁 225

第十一章 节点设计 227

11.1 梁与梁的连接节点 227

11.1.1 次梁和KL-3的连接节点 227

11.1.2 次梁和KL-2的连接节点 229

11.2 梁与柱的连接节点 231

11.2.1 边柱节点 232

11.2.2 中柱节点 236

11.3 柱的拼接节点 242

11.3.1 无震组合下 242

11.3.2 有震组合下 243

11.4 梁的拼接节点 243

11.4.1 无震组合下 244

11.4.2 有震组合下 245

11.5 柱脚节点 246

11.5.1 无震组合下 246

11.5.2 有震组合下 248

第十二章 基础设计 251

12.1 基础选型 251

12.1.1 场地条件 251

12.1.2 确定基础类型 251

12.2 中柱基础验算 251

12.2.1 荷载效应计算 251

12.2.2 单桩承载力 251

12.2.3 桩的数量及布置 252

12.2.4 单桩承载力验算 253

12.2.5 桩身结构设计 254

12.2.6 承台设计 254

12.3 边柱基础验算 257

12.3.1 荷载效应计算 257

12.3.2 单桩承载力 257

12.3.3 桩的数量及布置 258

12.3.4 单桩承载力验算 259

12.3.5 桩身结构设计 259

12.3.6 承台设计 260

12.4 基础梁设计 262

12.4.1截面初选 262

12.4.2配筋计算 262

第十三章 楼梯设计 263

13.1 梯梁设计 264

13.1.1 恒载计算 264

13.1.2 活载计算 264

13.1.3 内力计算 264

13.1.4 截面验算 265

13.2 踏步设计 266

13.2.1 恒载计算 266

13.2.2 活载计算 266

13.2.3 内力计算 266

13.2.4 截面验算 267

13.3 平台板设计 267

13.3.1 恒载计算 267

13.3.2 活载计算 267

13.3.3 内力计算 268

13.3.4 配筋计算 268

13.4 平台梁设计 268

13.4.1 计算简图 268

13.4.2 内力计算 269

13.4.3 截面验算 269

第十四章 电算校核 271

14.1 电算结构设计信息 271

14.2 电算与手算结果对比 282

14.2.1 结构的自振周期 282

14.2.2 横向水平地震作用下层间位移 283

14.2.3荷载下结构内力 283

14.3 施工图绘制说明 285

总结 286

参考文献 287

致谢 288

第一章 绪论

1.1 工程概况

南京市中医院门急诊楼位于江苏省南京市区内，为地上7层钢结构，无地下室。建筑±0.000标高相当于黄海高程为14.200m，室内外高差为0.45m，一层～二层高3.9m，三～六层层高均为3.5m，筑总高度为25.3m。结构形式采用钢框架结构，楼板屋盖均采用混凝土压型钢板组合结构，外墙采用加气混凝土砌块墙，内部采用加气混凝土砌块墙。建筑设计使用年限50年。

1.2 设计资料

1.2.1 工程地质条件

根据地质报告，可以知道各个土层地质情况，地质条件见下表：

1.2.2 气象资料

（1）基本风压：，地面粗糙程度为B类；

（2）基本雪压：。

1.2.3 抗震设防烈度

此建筑抗震设防烈度为7度，设计地震分组第1组，基本地震加速度值为0.1g，建筑场地土类别为Ⅲ类，建筑抗震设防烈度为乙类。

1.2.4 材料选择

钢材强度等级选用：梁、柱均为Q235，压型钢板为YX70-200-600，Q235B。

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