4.7 钢结构框架设计实例
4.7.1 结构平面布置及计算简图
1.工程概况
本工程为写字楼，位于西安市区。根据该房屋的使用功能及建筑设计要求，进行了平立面和剖面设计，主体结构为七层，层高均为4.5m，填充墙采用加气混凝土砌块，内外墙均为200mm，楼盖及屋盖均采用压型钢板—现浇混凝土组合结构，板厚为155mm。
2.柱网布置
本超市采用7.2m的柱网，主体结构布置如下：
720072007200720072007200720072007200 例图1 结构平面
3.结构框架承重方案的选择
竖向荷载传递途径：楼板的均布活载和恒载经次梁间接或直接传至主梁，再由主梁传至框架柱，最后传至地基。据以上框架的平面布置及竖向荷载传递途径，结构承重方案为横向框架承重方案。
4.框架结构的计算简图 A1=7.2×7.2=51.84m2f
A1?7.2?7.2?51.84m2 A2?7.2?3.6?25.92m2
?1?2例图2 框架柱的受荷面积图 本方案中按横向的平面框架进行算。
72007200720052004200420042004200 例图3 框架结构的计算简图
5.梁柱截面尺寸初步确定 （１）柱截面估算
为了保证柱在两个方向的抗弯能力，选柱截面为焊接箱型截面的柱子，截面尺寸为700×700×20×20，钢材牌号为Q345B。满足抗震规范中对板件宽厚比和高厚比的要求。
（２）梁柱截面的估算
梁截面高度一般取跨度的1/20~1/12进行估算，梁的翼缘宽度可以取梁高的1/6~1/2,梁的跨度为12m。h=1200/20~1200/12=600~1000,取h=800mm，截面宽度
b=800/6~800/2=140~400之间，可以取b=300mm，可得梁的截面初步定为b×h=300×800。纵向框架梁也选择相同截面，可以方便梁柱节点处箱型柱内隔板的定位施工。
根据抗震规范中对梁的翼缘宽厚比和腹板高厚比的要求，拟定t1?12mm,t2?8mm。梁截面尺h?b?t1?t2?500mm?200mm?12mm?8mm。
例表1 梁截面尺寸表
主梁Q345B 纵梁Q345B 次梁Q235B 500?200?8?12 500?200?12?8 350?150?6?10 4.7.2侧移刚度的计算
1.横纵梁线刚度icc的计算
例表2 横纵梁线刚度ic
h?b?tw?t1mm 4I0mm EsN/mm2 Lm EsI0/lN.m 1.5EsI0/lN.m1.535?1010 1.2EsI0/lN.m1.249?1010 2.06?105 500?200?8?12 3.577?108 7200 1.023?1010 2.柱线刚度的计算
例表3 柱线刚度的计算
层次 1 hcmm 5200EsN/mm2 h?b?tw?t1mm Icmm4 8EsIc/hcN.mm2.902?10102.902?10102~5 4200 2.06?10 2.06?1055 400?400?20?20 400?400?20?20 7.337?10 7.337?108 3、各层横向框架侧移刚度计算 （1）底层 ①
A?1,A?7,B?7,D?1,D?6(5根)
1.2492.907k?1.249/2.907?0.43
?c??0.5?k?/?2?k???0.43?0.5?/?2?0.43??0.383 12?cic12?0.383?2.907?1010Di2???4941.04kN/m
h252002②B?1,C?1,C?6(3根） k?1.249?2/2.907?0.859
1.2492.9071.249?c??0.5?k?/?2?k??0.475
12?cic12?0.475?2.907?1010Di2???6127.922kN/m
h25200259根）③A?2~6,D?2~（ k?1.535/2.907?0.528
1.5352.907?c??0.5?0.528?/?2?0.528??0.407
12?cic12?0.427?2.907?1010Di2???5250.661kN/m 22h5200④B?2~5,C?2~5(8根) k?1.535?2/2.907?1.056
1.5352.9071.535?c??0.5?1.056?/?2?1.056??0.757 Di2?12?cic12?0.757?2.907?10??9765.972kN/m 22h520010⑤B?6(1根)
k??1.535?1.249?/2.907?0.958
1.2492.9071.535?c??0.5?0.958?/?2?0.958??0.493 Di2?112?cic12?0.493?2.907?10??6360.138kN/m h25200210?D?4941.04?5?6127.922?3?5250.661?9?9765.972?8?6360.138?174832.8kN/m
（1）二层至五层
①
A?1,A?7,D?1,D?7(4根)
1.2493.599k?1.249?2/?3.599?2??0.347
1.535?c?k/?2?k??0.148
12?cic12?0.148?3.599?1010Di2???3623.483kN/m 22h4200②B?1,B?7,C?1,C?7(4根） k?1.249?4/?3.599?2??0.694
1.2491.2493.5991.2491.249?c?k/?2?k??0.258
12?cic12?0.258?3.599?1010Di2???6316.612kN/m
h242002610根）③A?2~6,D?2~（
1.5353.5991.535k?1.535?2/?3.599?2??0.427
?c?k/?2?k??0.176
12?cic12?0.176?3.599?1010Di2???4309.007kN/m
h242002④B?2~6,C?2~6(10根) k?1.535?4/?3.599?2??0.853
1.5351.5353.5991.5351.535?c?k/?2?k??0.299
12?cic12?0.299?3.599?1010Di2???7320.415kN/m 22h4200?D??3623.483?6316.612??4??4309.007?7320.415??10?156054.6kN/m
2由上计算得，
例表4 横向框架的层间侧移刚度
层次 1 174832.8 2 156054.6 3 156054.6 4 156054.6 5 156054.6 ?DkN.m i?D2/D1?156054.6/174832.8?0.9?0.7,属于规则框架。
4.7.3重力荷载代表值计算
1.楼面及屋面永久荷载标准值
（1）楼面做法：选用标准图集陕02J01中楼39，铺地砖（无垫层），查荷载规范可取： 1）铺8mm厚地砖，干水泥擦缝 0.008?17.8?0.1424kN/m2 2）5厚1：2.5水泥砂浆粘结层，内掺建筑胶 0.005?20?0.1kN/m2 3）20厚1：3干硬水泥砂浆结合层内掺建筑胶 0.02?20?0.4kN/m2 4）水泥砂浆一道（内掺建筑胶）
5）压型钢板—现浇混凝土组合楼板 2.962kN/m2 6）吊顶及吊挂荷载 0.3kN/m2 合计 3.9044kN/m2 （2）屋面做法：选用标准图集陕02J01中屋Ⅱ4，卷材自带保护层屋面，查荷载规范，可取：
1）铺4厚高聚物改性沥青防水卷材（带保护层）一道 0.05kN/m2 2）3厚高聚物改性沥青防水卷材一道 0.05kN/m2 3）25厚1：3水泥砂浆找平层 0.025?20?0.5kN/m2 4）100厚膨胀珍珠岩保温层 0.1?2.5?0.25kN/m2 5)水泥焦渣1：6找坡最薄处30厚,结构找坡 0.03?14?0.42kN/m2