- 选题背景和意义:
我所设计的结构“连云港灌南某金融中心”位于灌南县内,为地上14层钢框架支撑结构,一层地下室。现改为8层钢框架结构,建筑plusmn;0.000标高相当于黄海高程为5.300m,室内外高差为0.5m,地下室板顶标高-5.9m,一层层高6m,二~三层层高均为4.5m,其他层标高3.9m,建筑总高为34.5m。结构形式采用框架结构,现需对建筑进行结构设计。建筑结构体型较为规则,有,有三层裙房。建筑东西方向总长为56米、南北方向宽度为18米、总高度为34.5米。建筑结构安全等级为二级,抗震设防类别为丙类,设计使用年限为50年。建筑抗震设防烈度为6度,设计基本地震加速度0.05g,设计地震分组为三组;建筑场地类别为四类,特征周期Tg=0.9秒;查规范可得,灌南地区50年一遇基本风压为0.55kN/m2,地面粗糙度为C级。
完成这次毕业设计我需要熟练掌握结构设计的基本原理和方法。依据实际条件进行结构布置、选择构件尺寸;根据荷载规范进行荷载计算,内力组合,从而进行截面设计、抗震设计、基础设计、楼梯设计等。
- 课题关键问题及难点:
- 首先确定结构为框架结构后,依据建筑轴网进行结构布置。但本工程建筑图比较复杂,在布置的过程中对原结构作出了一些改动,以方便手算和电算。在进行手算时,选取了一些比较规则的部位以减少工作量。在电算时,尽量还原结构图纸内容。
- 在手算过程中要求进行毕业设计的学生利用自己所学过专业知识,对该结构中具有代表性的一榀平面框架进行完整的手工结构计算与设计。同时,要求计算理论正确、计算过程完整。计算过程中需要验算的内容的验算方法需要查询相关规范或有关资料,要保证验算方法是正确的且是符合最新规范规定的。
- 电算采用专业结构设计软件(PKPM)对结构进行整体计算与设计,过程中需要自学软件并能准确地讲建筑图纸中的内容准确的在软件中模拟,保证电算结果的准确性。其中建筑图纸的一些细节内容,图纸中的结构如何在软件中模拟都需要仔细斟酌。
- 然后对手工计算结果与电算结果进行对比分析,误差需在规定范围内。
- 最后需要绘制建筑结构施工图纸,并整合设计资料进行提交。毕业设计一共要绘制至少8张施工图,包括屋面结构布置及配筋图、标准层结构布置及配筋图、一榀框架详图、柱网布置及配筋图、楼梯结构布置图和详图、基础布置平面图及基础详图等。由于此前我们没有系统的用计算机绘制过施工图,因此在软件的掌握上存在一定的难度。包括线型的选择、钢筋的摆放等都需要注意。
- 文献综述(或调研报告):
框架结构是由梁、柱构件通过节点连接形成的骨架结构,框架结构的特点是由梁、柱承受竖
向和水平荷载,墙体起维护作用,其整体抗震性能好于砌体结构,且平面布置灵活,可提供较大的使用空间,也可以形成丰富多变的造型。但随着层数和高度的增加,构件截面面积和钢筋用量增多,侧向刚度越来越难以满足设计要求,一般不宜用于过高的建筑。框架结构是由梁、柱构件通过节点连接形成的骨架结构,框架剪力墙结构是在框架中设置一些剪力墙,既能满足平面布置灵活,又能满足结构抗侧力要求,一般常用于10~25层的建筑中。剪力墙结构是依靠剪力墙承受竖向及水平荷载,这种结构刚度大、抗震性能好,常用于20~25层的高层建筑。
本工程是8层的办公楼,但其中的机房,食堂,休息室,会议室等对空间和房间布置灵活性有要求,且高度不高,不适合采用剪力墙结构。采用框架结构可获得较大的使用空间,同时满足结构和功能上的需求。
本次设计的是钢结构,结构形式采用钢框架结构。
钢结构框架是以钢材制作为主的结构,是主要的建筑结构类型之一。由于钢材延性好,既能削弱地震反应,又使得钢结构具有抵抗强烈地震的变形能力;自重轻,可以显著减轻结构传至基础的竖向荷载和地震作用,所以钢框架结构抗震性能良好。但同时它的侧向刚度小,地震作用下位移较大。钢框架结构在抗震规范中的层间位移角限值为1/250,而普通钢筋混凝土框架位移限值为1/550。钢框架布置比较灵活:由于柱截面较小,可增加建筑使用面积2~4%;充分利用建筑空间,结构各部分刚度较均匀,构造简单,易于施工。但是钢结构耐火性能差:钢结构中的梁、柱、支撑及作承重用的压型钢板等要求用喷涂防火涂料。
四、方案(设计方案、或研究方案、研制方案)论证:
(1)主体结构方案
本工程为金融中心,主要作为办公楼使用。主体高度为34.5M,采用钢结构。此外由设计资料和地勘资料得该场地抗震设防烈度为6度,设计基本地震加速度0.05g,设计地震分组为三组;建筑场地类别为四类,特征周期Tg=0.9秒,本工程抗震设防类别为丙类。考虑采用钢框架结构体系。
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