钢框架支撑结构设计实例(书稿例题)

钢框架-支撑结构设计实例

4.10.1 工程设计概况

本建筑为某公司办公楼，位于沈阳市区，共七层。总建筑面积约59002m ，总高度30.6m ，室内外高差0.600m ；底层层高4.5m ，顶层层高4.5m ，其余层均为4.2m 。设两部楼梯和两部电梯。墙体采用聚氨酯PU 夹芯墙板。屋面为不上人屋面。

结构形式为钢框架—支撑体系。设计基准期50年，雪荷载0.502

m kN ，基本风压：0.552

m kN 。抗震设防烈度为7度，设计基本加速度为0.1g ，结构抗震等级四级。结构设计基准期50年。

地质条件：拟建场地地形平坦，地下稳定水位距地坪-9.0m 以下，冰冻深度-1.20m ，地质条件见表4-24，Ⅱ类场地。

4.10.2 方案设计

1.建筑方案概述 1）设计依据

《民用建筑设计通则》GB50352-2005 《办公建筑设计规范》JGJ67-2006 《建筑设计防火规范》GB50016-2006 2）设计说明

（1）屋面（不上人屋面）

防水层：SBS 改性沥青卷材(带保护层)； 40mm 厚1:3水泥沙浆找平层； 70mm 厚挤塑板保温层；

1:6水泥炉渣找坡（最薄处30mm,坡度2%）；

压型钢板混凝土组合板（结构层折算厚度100mm ）； 轻钢龙骨吊顶。 （2）楼面：

20mm 厚大理石面层；

20mm 厚1：3干硬性水泥沙浆找平层；

压型钢板混凝土组合（结构层折算厚度100mm ）； 轻钢龙骨吊顶。 （3）门窗

本工程采用实木门和塑钢玻璃窗。 （4）墙体

外墙为双层聚氨酯PU 夹芯墙板300mm （内塞岩棉）；

内墙为双层聚氨酯PU 夹芯墙板180mm 厚聚氨酯PU 夹芯墙板； 2. 结构方案概述 1）设计依据

本设计主要依据以下现行国家规范及规程设计： 《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）（2006版） 《钢结构设计规范》（GBJ50017-2003） 《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）

《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002） 《钢-混凝土组合结构设计规程》（DLT5085-99） 2）结构形式及布置

采用钢框架-支撑结构。纵向设置十字交叉支撑两道，支撑杆件用H 型钢截面。框架梁、柱均采用焊接工字形截面。楼板采用压型钢板钢筋混凝土组合结构；楼梯为钢楼梯；基础采用柱下独立基础，结构布置如下：

图4-69 结构布置及计算单元

底层计算高度为4.5m+1.5m=6.0m ，其中1.5m 为初估室内地坪至柱脚底板的距离。 3）材料选用

所有构件及零件均采用Q235B ；组合楼板混凝土强度等级C20，基础混凝土强度等级C25，钢筋为HRB335级及HPB235。

4.主要参数及结构计算方法 1）抗震设计

该建筑抗震设防类别为丙类，抗震设防烈度为7度，Ⅱ类场地，设计基本地震加速度为0.1g ，房屋抗震等级为四级。

2）自然条件

基本风压0.552

m kN ，地面粗糙度类别为C 类（按房屋比较密集的城市市区计）；基本雪压0.502

m kN . 3)计算方法

采用底部剪力法计算水平地震作用；采用修正反弯点法（D 值法）计算水平地震作用下的框架内力和风荷载作用下的框架内力；采用弯矩二次分配法，计算竖向荷载作用下框架内力。 4.10.3 结构布置及截面初选

1. 计算简图及构件截面初选 1）计算单元

本设计的结构计算单元如图4-69所示，结构的竖向布置如图4-70所示（基础顶面距室外地坪按0.9m 考虑）。

图4-70 结构竖向布置图

2）结构构件截面初选 （1）柱截面初估

钢框架－支撑结构按每平米5～82m kN 计算竖向荷载，此处取72

m kN ，柱的长细比λ＝（60～120）

y f 235。

轴压力设计值=N （3.3+3.3）×6×7×1.3×7＝2522.52kN ，1.3为荷载分项系数平均值。 取长细比y λ＝80 （按较小刚度y 轴考虑），计算长度系数μ=1（设有侧向支撑），按b 类截面查得稳定系数ϕ＝0.688，则所需要面积：

A ≥23

14.17885205

688.01052.2522mm f N =⨯⨯=ϕ 考虑弯矩及倾覆压力作用的影响取：

（1.3～1.5）A ＝（1.3～1.5）×17885.14 =23250.7～26827.7 mm 2 所需截面回转半径：i y ＝6000/80＝75mm 。 （2）钢梁截面初估

纵向框架梁高l /（15～20）＝6000/15～6000/20＝400mm ～300mm ； 横向框架梁高l /（15～20）=6600/15～6600/20=440mm ～330mm ； （3）压型钢板

压型钢板采用YX70－200－600（V200），板厚1mm ，有效截面惯性矩ef I ＝100.64cm 4/m,有效截面抵抗

矩ef W ＝27.37cm 3/m ，一个波距宽度内截面面积s A =321.422

mm ，自重0.152

m kN 。

经试算，柱、梁截面尺寸见表4-25。

4.10.4 荷载汇集

1. 屋面均布荷载 1）屋面恒载合计

5.272m

kN

2）屋面活载

不上人屋面 0.52m kN

雪荷载 0.52m kN

重力荷载代表值计算时屋面可变荷载取雪荷载。竖向荷载作用下结构分析时活荷载和雪荷载不同时考虑，取二者较大值。

2. 楼面均布荷载 1）楼面恒荷载合计

3.732

m kN

2）楼面活载

楼面活荷载

2.02m kN

走廊、楼梯的活荷载 2.52m kN

为简化计算，本设计偏于安全楼面均布荷载统一取2.52

m kN 计算。 3. 构件自重 1）柱（单根）

1层 9.19 kN 2～6层 8.58 kN 7层 9.19 kN

2）梁（单根）

横向框架梁 5.69kN 纵向框架梁 4.72kN 横向次梁 4.04kN

纵向次梁 3.67kN