摘 要

本设计为某学校学生食堂建筑结构设计，结构方案为钢框架结构，总建筑面积约为6000平方米，建筑层数为 2 层。

本设计贯彻“实用、安全、经济、美观”的设计原则，结合所学相关知识完成建筑设计和结构设计。建筑设计主要是解决建筑内部各种使用功能和使用空间的合理安排、建筑与周围环境及各种外部条件的协调配合。结构设计主要是根据建筑设计选择实际可行的结构方案，进行标准层的结构平面布置；荷载的计算及效应组合；梁、柱截面设计及节点设计；标准层压型钢板现浇混凝土楼板的内力分析与设计；钢楼梯的内力分析与计算；基础的内力分析与计算。根据设计结果绘制各建筑和结构施工图。

关键词： 学生食堂；钢框架结构；结构设计；基础设计；楼梯设计

Abstract

The design is completed the architectural structural design of the student association at a university,structural scheme is steel frame structure.the total construction area is about 6000 square meters.The building layers is 2.

The design implements the design principle of "practicability,safety,economy and beauty".Combined with the knowledge learned to complete architectural and structural design.Architectural design is to solve reasonable arrangements inside the building various functions and use of space and coordination and cooperation between the building and the surrounding environment and various external conditions.Structural design is mainly based on architectural design to choose practical structural concept,to carry out the structure plane layout of the standard layer;calculation and effect combination of load;section design of beams and columns and joints design;internal force analysis and design of the standard layer of profiled steel sheet with cast-in-place concrete floor;internal force analysis and design of the cast-in-situ concrete staircase;Internal Force Analysis and Calculation of Steel Stairs.Finally,according to the design results to draw the architectural working drawings and structural working drawings of the building.

Key Words: student association；steel frame structure；structural design；foundations design；staircase design

目录

第1章 绪论 1

第2章 工程概况 2

2.1设计资料 2

2.2材料选择 2

2.2.1梁柱材料 2

2.2.2墙体材料 2

2.2.3楼（屋）板材料 2

第3章 构件截面初选 3

3.1.框架梁和次梁 3

3.2框架柱 3

3.3楼板 3

第4章 荷载统计及其内力计算 4

4.1恒载标准值 4

4.2活载标准值 4

4.3风载标准值 5

4.4地震参数 5

4.5框架结构荷载统计及内力计算 5

4.5.1恒载 5

4.5.2活载 12

4.5.3风荷载 17

4.5.4地震作用 22

第5章 内力组合 28

5.1 梁的四种内力组合方式 28

5.2 柱的四种内力组合方式 28

第6章 框架构件设计 47

6.1构件截面验算 47

6.1.1框架边柱 47

6.1.2 框架中柱 48

6.1.3 框架梁 49

6.1.4 节点抗震验算 50

第7章 节点设计 51

7.1连接螺栓计算 51

7.2 柱脚设计 51

7.2.1确定柱脚尺寸 51

7.2.2 确定底板锚栓直径 53

7.2.3 确定底板厚度 53

7.2.4 靴梁计算 53

第8章 楼梯设计 55

8.1斜梁计算 55

8.1.1荷载计算 55

8.1.2内力计算 55

8.2 休息平台计算 56

8.2.2 截面设计 56

8.3平台梁计算 56

8.3.1荷载计算 56

8.3.2 截面设计： 57

第9章 基础设计 58

9.1地质资料 58

9.2边柱基础设计 58

9.2 中柱基础计算 61

结束语 63

参考文献 64

致谢 65

1. 绪论

伴随社会的进步，人们生活水平不得不断提高，对建筑要求也越来越高，尤其是高层建筑和大跨度建筑。钢材所具有的的强度高、塑性好、自重轻、施工便捷、抗震能力强等各方面的优点，能够满足高层以及超高层，大跨度以及超大跨度建筑的要求，所以钢材越来越受到工程建造师的青睐。学生食堂是学生用餐的场所，人流量较大；因此，学生食堂不仅要求外表美观，而且应具有较高的实用性、经济性和安全性。本设计为拟建在某市的高校学生食堂，总建筑面积约为6000平方米，建筑层数为2层，标准层层高为5.1米，抗震设防烈度为7度，基本地震加速度为0.15g，第二组。基本风压为0.30kN/㎡，基本雪压为0.35kN/㎡，地面粗糙度为B类，基础场地类别为Ⅱ类，建筑重要性类别为丙类，使用年限为50年。上部主体结构采用钢框架，楼盖采用压型钢板现浇钢筋混凝土楼板，基础为柱下独立基础。

本设计涉及《钢结构》、《工程结构抗震设计》、《房屋建筑学》、《混凝土结构设计原理》等专业课相关知识，结合多种相关规范，阅读例如MasanoriFujita,JunpeiSakai,HirotakaOda.Building system for a composite steel‐timber structure[J].Steel Construction, 2014, Vol.7 (3) 、Gary Marquis，Zuheir Barsoum.Fatigue strength improvement of steel structures by high-frequency mechanical impact:proposed procedures and quality assurance guidelines[J].Weld World,2014,58:19-28、Amy Coffield,Hojjat Adeli.Irregular steel building structures subjected to blast loading[J].Journal of Civil Engineering and Management, 2016, Vol.22 等相关外文文献，结合AutoCAD、天正建筑和pkpm结构软件并在指导老师的帮助下完成本设计。通过本设计，让我对钢结构建筑的设计与建造更加了解，巩固了之前所学的知识，并且学到了很多新的东西，积累了宝贵的经验。

钢结构在施工过程中具有很大的优点，钢材的均质性能与同向性能都很好，是属于理想的弹性体，能够满足一般工程力学上的基本假定与施工要求。钢材他具有强度高、自重轻与刚度大的特点，因此钢结构建筑大多都是跨度大、超高与超重型建筑。钢材塑性高、韧性好、具有较大的变形能力，因此能更好的承受动力荷载。钢结构建筑工期短，工业化程度较高，能够符合机械化程度较高与专业化生产的要求。随着社会的进步与发展，钢结构将会在各个领域得到更广泛的应用。

毕业设计是一个独立自主的学习，对于我们缺少自主学习的大学生来说，是一个不小的挑战。在设计的过程中，所有的任务都要求我们在老师的指导下独立完成，而且设计的内容和我们的课堂学习有很大的区别，我们会发现很多在以前学习中的不足与专业方面的欠缺，这是对我们以前学习的一次深刻的检验，我们需要在设计的过程中不断的学习和创新。在做毕业设计的过程中，我们不仅要经常查看以前所学，还要查阅大量钢结构方面的的学术论文和资料，从而在其中选出对我们有帮助的材料。对我们以前所学的知识是一次系统全面的整合、理解补充。

毕业设计对我们来说也是一次实践，给我们提供了一个很好的理论与实践想结合的机会。在设计的过程中，我们不但要熟悉设计原理，而且要掌握设计原理，同时也需要我们认真学习各种设计规范，查看技术规范，了解图集，并且需要我们结合实际的施工方法，来确定采取一种最恰当的设计方案。

钢结构设计是非常注重理论与实践相结合的，它对学生的综合能力要求很高，不但要求同学们要熟悉的掌握必要的一些专业知识，同时也要求具备很强的实践能力与动手操作的能力。在大学四年里，我们是理论知识的学习和积累，通过自己实践操作完成的东西很少。钢结构与我们所学的一些其他建筑类课程之间有很强的联系，它们密不可分、相互制约、相互补充，我们必须要综合起来学习运用，这样才能更好的掌握与运用于实践。本次毕业设计对我们以后走上社会，走上岗位，从事相关方面的工作有很大的帮助，是一次重要的，不可多得的实践机会。

第2章 工程概况

2.1设计资料

本工程为拟建在某市的高校学生食堂，总建筑面积约为6000平方米，建筑层数为2层，标准层层高为5.1米，抗震设防烈度为7度，基本地震加速度为0.15g，第二组。基本风压为0.30kN/㎡，基本雪压为0.35kN/㎡，地面粗糙度为B类，基础场地类别为Ⅱ类，建筑重要性类别为丙类，使用年限为50年。上部主体结构采用钢框架，楼盖采用压型钢板现浇钢筋混凝土楼板，基础为柱下独立基础。

2.2材料选择

2.2.1梁柱材料

梁柱均采用焊接型H型钢，钢材为Q345。

2.2.2墙体材料

采用240mm厚加气混凝土砌块。

2.2.3楼（屋）板材料

屋面、楼板均采用组合楼板，钢筋混凝土板厚100mm。压型钢板选用YX-51-250-750型，板厚0.8mm，展开宽度为0.96m，荷载为0.12kN/㎡。屋面保温层采用100mm厚膨胀珍珠岩。

第3章 构件截面初选

3.1.框架梁和次梁

本工程中，楼板采用压型钢板-混凝土楼板，能够阻止钢梁上翼缘的侧向失稳，因此不需考虑梁的整体稳定性，只需满足其强度、刚度和局部稳定的要求，故本工程框架梁和次梁均采用H型钢梁。初估截面尺寸，主梁选用H600×500×12×16型钢梁，次梁选用H550×450×10×14型钢梁。

3.2框架柱

多层钢框架的柱通常采用宽翼缘H型钢系列，以保证弱轴方向的抗弯能力。框架柱的截面一般根据工程经验确定，也可以通过预先假定的柱子长细比的方法来估计。本工程中我们初估截面尺寸，柱选用H650×500×14×24型钢柱。梁柱的截面主要特性见表3.1。

表3.1 梁柱截面主要特征

①框架梁、柱线刚度

中间梁：

边梁：

柱：

3.3楼板

本工程楼，屋面均采用压型钢板-混凝土楼板，混凝土板厚度取100mm。

第4章 荷载统计及其内力计算

4.1恒载标准值

（1）楼面

0.8mm压型钢板 0.12kN/㎡

100mm厚C20钢筋混凝土板 0.10×25=2.50kN/㎡

20mm厚水泥砂浆找平层 0.02×20=0.4kN/㎡

3mm厚T910地砖 19.8×0.003=0.06kN/㎡

吊顶及吊挂荷载 0.30kN/㎡

钢结构自重 0.32 kN/㎡

合计 3.70kN/㎡

（2）屋面

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