武汉大学土木工程毕业设计

2026/4/24 5:55:31

土木建筑工程学院

由此看出,配筋包络图可将内力包络图完全包住,保证承载力,满足要求。

5.2 钢结构夹层手算框架校核:

5.2.1横向框架计算

以E轴线对应框架为代表,取计算单元如下图所示:

<计算单元> 图5.8框架计算单元图

上图底部四层为现有混凝土结构,下面只分析加建钢结构层对应框架。 5.2.1.1荷载计算: 考虑屋面恒荷载:

恒载分项系数为1.2,活载分项系数为1.4(楼面标准值>4kN/m2时,取1.3),

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结构重要性系数?o = 1.0。 (1)屋面恒载

80厚压型钢板,面材厚度0.6mm:

0.109kN/m2?3.8?1.2?0.50kN/m

钢梁自重:0.4kN/m?1.2?0.50kN/m

现浇混凝土板重:25kN/m3?0.11?1.2?3.8?12.50kN/m

20mm厚1:2水泥砂浆抹面压光:20kN/m3?0.02?6?1.2?2.88kN/m 合计:??16.38kN/m

考虑到屋面为倾斜,若用简化为水平计算,将其略微增大,取17.00kN/m。 (2)屋面活载

屋面雪荷载:0.5kN/m2?3.8?1.4?2.66kN/m

屋面活荷载(上人屋面):2.3kN/m2?3.8?1.4?12.23kN/m

活荷载与雪荷载不同时考虑,取两者较大值,因为相等,则取12.23kN/m。 (3)各层框架节点集中荷载 (1) A列

纵向主梁:0.3kN/m?3.8?1.2?1.37kN (2) B列

纵向主梁:0.3kN/m?3.8?1.2?1.37kN (3) C列

纵向主梁:0.3kN/m?3.8?1.2?1.37kN (4) D列

纵向主梁:0.3kN/m?3.8?1.2?1.37kN

(4)风荷载

基本风压0.6 kN/m2,B类场地,屋顶标高20.800m,?z = 0.818,h<h/B= 20.80/24<1.5,故?z取1.0。 (1) 外墙迎风面

q1?(1.0?0.8?0.818?0.6)?3.8?1.4?2.09kN/m

(2) 外墙背风面

q2??(1.0?0.5?0.818?0.6)?3.8?1.4??1.31kN/m

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(3) 屋面迎风面

q3??(1.0?0.6?0.818?0.6)?3.8?1.4??1.56kN/m

(4) 屋面背风面

q4??(1.0?0.5?0.818?0.6)?3.8?1.4??1.30kN/m

计算按左风和右风考虑,风荷载对屋面的作用力为向上,且小于屋顶自重,可将其视为有利荷载。为方便进行内力计算,可将其忽略,且对计算简图进行进一步简化。简化后的荷载图,见(图5.9)。

图5.9简化荷载图

注:右风作用下受力效果与左风呈镜像,故未画出。 5.2.1.2截面初选 (1)框架梁

工字形梁的截面高而窄,在主轴平面内模量大,楼板可视为刚性铺板,没有整体稳定问题,截面只需满足强度,刚度和局部稳定的要求。故本工程的主次梁截面可考虑工字形钢,此处选用窄翼H型钢(HN系列),其经济性好。

若考虑横梁的组合效应,计算时对边梁刚度放大1.2倍,中梁放大1.5倍,这里偏于安全的不考虑横梁的组合效应,按钢梁计算。

本工程横向主梁的跨度分别为6200mm,5250mm,5250mm ,6200mm。主梁在和柱连接部位,柱腹板应设加劲肋,以满足传力的要求,且加劲肋间距应大于150mm,否则难以施工。因此,同一梁柱节点处,梁的梁面高度若不一致,其差别最好在150mm以上。跨度为6200mm时,高跨比为1/15~1/20,则梁高可取310~410mm,取梁高为350mm,查《热轧H型钢和部分T型钢》,本层的横向主梁可选用HN350×175,跨度为5250mm时,横向主梁梁高可取250mm,选用HN250×125,次梁可以选用HN298×99。

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(2)框架柱

柱的截面通常采用H型钢截面,不过一般应选择宽翼缘HW系列,以保证弱轴方向的抗弯能力,本设计采用HW250×250。此处,初选由工程经验得出,也可以通过计算选取。 5.2.1.3内力计算 恒载作用下的内力计算

图5.10 线刚度图(单位:kN?m)

在竖向荷载作用下,多层框架的侧移较小,且各层荷载对其他层的水平构件的内力影响不大,可忽略侧移的影响,把每层按无侧移框架用弯矩分配法进行计算。水平构件的内力即为计算值;垂直构件为相邻层的同一垂直构件内力叠加。根据分层法分析结果可知,多层框架中某节点的不平衡弯矩对与其相邻的节点影响较大,对其他节点影响较小。因此,可假定某一节点的不平衡弯矩只对与该节点相交的各杆件的远端有影响,这样可将弯矩分配法的循环次数化简到弯矩二次分配和其间的一次传递。框架构件刚度为EI,其中E = 206×106 kN/m2,各构件线刚度i=EI/l,l为构件计算长度。则框架各构件线刚度,见(图3.6),然后按照力矩分配法进行计算。也可直接采用计算软件进行计算。 本设计计算采用结构力学求解器进行计算,

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