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目录摘要Abstract
0.绪论---------------------------------------------------------------------------------------------------------
11.建筑设计-------------------------------------------------------------------------------------------------
11.1设计条件-------------------------------------------------------------------------------------------------
11.2建筑平面设计------------------------------------------------------------------------------------------
21.3剖面设计-------------------------------------------------------------------------------------
31.4立面设计-------------------------------------------------------------------------------------
41.5墙体做法-------------------------------------------------------------------------------------
51.6吊车及吊车梁-------------------------------------------------------------------------------
51.7地面做法-------------------------------------------------------------------------------------------------
52.结构方案与结构分析-----------------------------------------------------------------------------
62.1结构方案与结构体系--------------------------------------------------------------------------------
62.2荷载计算-------------------------------------------------------------------------------------------------
72.3钢架计算------------------------------------------------------------------------------------------------
103.结构构件设计---------------------------------------------------------------------------------------
403.1刚架柱设计---------------------------------------------------------------------------------------------
403.2抗风柱设计---------------------------------------------------------------------------------------------
423.3吊车梁设计---------------------------------------------------------------------------------------------
433.4牛腿设计------------------------------------------------------------------------------------------------
453.5檩条设计------------------------------------------------------------------------------------------------
463.6墙架设计------------------------------------------------------------------------------------------------
473.7基础设计------------------------------------------------------------------------------------------------
473.8隅撑设计------------------------------------------------------------------------------------------------
484.技术经济分析---------------------------------------------------------------------------------------
484.1工程概况------------------------------------------------------------------------------------------------
484.2工程特征------------------------------------------------------------------------------------------------
484.3__标准------------------------------------------------------------------------------------------------
494.4造价分析------------------------------------------------------------------------------------------------49____---------------------------------------------------------------------------------------------------50鸣谢--------------------------------------------------------------------------------51摘要本设计工程为邯郸地区一66米双跨钢结构,每跨各设置一10t梁式吊车主要依据《钢结构设计规范}GB50017-2003和《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》GECS102:2002等国家规范,综合考虑设计工程的规模、跨度、高度及用途,依据“适用、经济、在可能条件下注意美观”的原则,对各组成部分的选型、选材、连接和经济性作了比较,最终选用单层门式钢架的结构形式梁、柱节点为刚性连接的门式钢架具有结构简洁、刚度良好、受力合理、使用空间大及施工方便等特点,便于工业化,商品化的制品生产,与轻型维护材料相配套的轻型钢结构框架体系己广泛应用于建筑结构中,本设计就是对轻型钢结构的实际工程进行建筑、结构设计与计算主要对承重结构进行了内力分析和内力组合,在此基础上确定梁柱截面,对梁柱作了弯剪压计算,验算其平而内外的稳定性;梁柱均采用Q235钢,
10.9级摩擦型__螺栓连接,局部焊接采用E43型焊条,柱脚刚性连接,梁与柱节点也刚性连接;屋面和墙面维护采用双层彩色聚苯乙烯夹芯板;另外特别注重了支撑设置、拉条设置,避免了一些常见的拉条设计错误关键词:轻型钢结构门式钢架内力分析双层彩色聚苯乙烯夹芯板节点AbstractThisprojectinhandanareaisa66mdouble-spansteelstructureeachcrosssetsupa10tbeamcrane.Theprojectdesignedstrictlycomplieswiththerel__antstipulationsoftheCODEFORDESIGNOFSTEELSTRUCTURESGF50017-2003andTECHNICALSPECIFICATIONFORSTEELSTRUCTUREOFLIGHTWEIGHTBUILDINGSWITHGABLEDFRAMES__CS102:2002andsomeothers.SynthesizethescaleoftheconsiderationdesignengineeringandacrossaprincipleforspananduseaccordingasapplyingeconomyunderthepossibletermattentionbeautifullyConnectingmethodstructuretypeand__terialofeachpartwhichconsistofalight-weightsteelvillaare____ysedthenchoosetheconstructionformthatusesinglelayeratypesteel.Thebeampillarnodeisalightsteelconstructionframesystemthatrigidandcopularatypesteelawareforh__ingconstruction______justdegreegoodlysufferingdintreasonablelyusingspa__biglyandstartingconstructionconvenien__etc.characteristicsandeasytoindustrialisationcommercializingprodu__thinkingwithlight__intenan____terialthekitthealreadyextensiveapplyinginthebuildingconstructioninsidethisdesignistopro__edsthebuildingconstructiondesigntothestructuralandactualengineeringinlightsteelandcalculation.Thetractateincludestheinternalfor______yzesandcombinesbasedonthese____yses;wecanchoosethesectionofbeamandcalumniation.Nextcheckingcomputatiansofstabilitycalculatianoftheplanestructure.ThesteelbeamandcolumnemploysQ235carbonstructuralsteel.Connectionboltsarehighstrengthboltoffrictiontypewithbeh__ioralgrade
10.
9.Commonboltsareroughtype__debyQ235-B.Fsteel.Rodfor__nualweldingusuallyadoptsE
43..Rigidconnectionsapplytothecolumnlegandtheconnectionofcolumnandbeamadoptshingedconnection.ThemetopeandroofageadoptstheBauble-deckedcoloredpolystyreneclampsthecircuitboard.otherwiseitis____ysedthatthefor__dstateofthebracingsystemforasteelfactorbuildingunderwindlandandthedesignofabracingtrussforabuildingwithlargerwidth.__oidsomeerrorsinthedesignofbra__tensionrodandtensionrodjpints.Keywords:Lightweightsteelstructures;gabledframe;theinternalfor______yzes;Thedouble-deckedcoloredpolystyreneclampsthecircuitboard;joint邯钢钢材包装物主厂房设计学生指导教师河北工程大学土木工程学院土木工程专业建筑结构与施工管理方向0绪论钢结构体系国其本身所具有的自重轻、强度高、施工快等优点,与钢筋混凝土结构相比,更具有在“高、大、轻”三个方面发展的独特优势随着国家经济建设的发展,__以来混凝土和砌体结构一统人下的局面正在发生变化钢结构产品在大跨度空间结构、轻钢门式结构、多层及小高层__领域的建筑口益增多,应用领域不断扩人从西气东送、西电东输、南水北调、青藏铁路、2008年___场馆设施、钢结构__、西部大__等建设实践来看,一个发展建筑钢结构行业和市场的势头正在我国出现十年来的__开放和经济发展,已经为钢结构体系的应用创造了极为有利的发展环境从发展钢结构的主要物质基础看:钢材的发展是钢结构发展的关键因素为适应建筑市场的需要,成品钢材将朝着品种齐全材料标准化力一向发展国产建筑钢结构用钢在数量、品种和质量上发展都很快,热轧H型钢、彩色钢板、冷弯型钢的生产能力大大提高,为钢结构发展创造了重要的条件其他钢结构中型钢、及涂镀层钢板都有明显增长,产品质量有较大提高耐火、耐候钢、超薄热轧H型钢等一批新型钢已开始在工程中应用,为钢结构发展创造了条件从设计、生产、施工专业化水平看:钢结构行业经过几年的发展,专业钢结构设计人员的素质在实践中得到不断提高一批有特色有实力的专业研究所、设计院不断研究和升发出钢结构设计软件和新技术日前,国内许多钢结构设计软件相继问世,可分别适应轻钢结构、网架结构、高层钢结构、薄壁拱形结构的设计需要随着计算机技术在工程设计中的普遍应用,钢结构设计软件功能的日臻完善,为协助设计人员完成结构分析设计、施工图绘制提供了极大的便利展望未来,随着经济建设的蓬勃发展和交流的进一步扩大,要建造更多的高层建筑、桥梁和大型公共场所等大空间和超大空间建筑物的需求十分旺盛这将为钢结构的发展提供更多的机会,钢结构产业兴旺发展的新局面就在眼前1建筑设计1.1设计条件1.1.1自然条件建筑场地地段情况该厂房位于邯钢路以南,西临主干道中华大街,交通方便场区西侧距主干道(30米宽)中心线30米,场区南北长70米,东西长40米,内部道路及绿化由设计确定建筑__约2000平方米主导风向冬季西北风,夏季东南风土壤冻结深度
0.4米场地地基情况见表1抗震设防烈度7度表1土层分布及土的物理力学性质指标土层编号埋深范围土层描述与鉴别土的主要物理力学指标
①
0.0—
0.8杂填土,褐黄色,以粉土为主,含大量碎砖、灰渣、树根等,潮湿,可塑γ=17kN/m3
②
0.8—
4.2粉质粘土,黄褐色,很湿,可塑状态,含云母等γ=
18.7kN/m3,e=
0.900Es=
6.0MPa,fak=115kPa
③
4.2—粉土,灰褐色,饱和,可塑至软塑(本层未被打穿)γ=
18.5kN/m3,e=
1.050fak=95kPa1.1.2建筑物层数与层高层数1层柱顶标高
9.5m跨度2跨,跨度分别为12m,18m柱距标准
6.0m结构系统采用门式刚架结构屋面坡度1121181.1.3设备条件市场内的采暖、电力、上下水道均由市内管网直接提供1.2建筑平面设计
1.
2.1车间平面形式及柱网布置柱网应根据工艺、建筑__、结构和经济要求布置按施工要求,厂房的横向柱距、纵向柱距应满足生产工艺、使用和发展要求柱的位置和厂房的地上设各、起重及运输通道、地下设备和设各基础、地下管道相协调按结构要求,柱网布置应尽量简单,避免在同一区段内设置纵横跨按经济要求,纵向柱距常对钢材用量和造价有较大影响增大柱距,柱和基础的材料用量减少综合考虑以上原则并结合本工程实际情况,本设计采用跨度分别为12m、18m的双跨两坡门式轻型钢结构厂房柱距为6m,厂房纵向长度是6m*11=66m中柱处定位轴线经过柱的形心,边柱处定位轴线在柱的外边缘处如建筑平面布置图所示建筑平面布置图
1.
2.2变形缝设计《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》规定门式刚架轻型房屋钢结构的温度区段长度伸缩缝间距,应符合下列规定:纵向温度区段不大于300m;横向温度区段不大一于150m本厂房纵向长度为66m横向跨度为30m固可不用设置变形缝1-3剖面设计
1.
3.1柱顶标高的确定厂房柱标高设为
9.6m,轨顶标高
6.6m满足《厂房建筑模数协调标准》规定的柱顶标高H应为300mm的倍数厂房的剖面简图如下图所示剖面图
1.
3.2采光设计厂房采光的效果直接关系到生产效率、产品质量以及工人的劳动卫生条件,它是衡量厂房建筑质量标准的一个重要因素为了满足室内采光要求,采用侧面和顶部相结合的混合采光在屋面铺设透明玻璃纤维聚酷采光板带,并在外墙设置双排式带窗,窗总高为
3.0m
1.
3.3通风设计该厂房采用自然通风,单层厂房的自然通风利用空气的热压和风压作用进行的在两山墙处各设置一个大门,在两边纵墙处也各设置两个大门则总共6个门,来满足通风要求
1.
3.4厂房屋面构造及屋面排水本厂房为双跨两坡有檩条屋面,屋面坡度分别为112和1:18屋盖和围护结构采用双层保温彩板内填聚氨酯泡沫保温材,外形样式为波纹式在屋脊两侧铺设玻璃纤维聚酯采光板带屋面为不上人屋面,固将__墙设置成900mm高该厂房屋面采用外排水方式,按照规范中规定的每个雨水管的汇水__不超过200m㎡的原则,每隔12m设置一个雨水管汇水__为12m*18m=216㎡略大于200㎡和12m*12m=144㎡,共12个雨水管采用热镀锌钢管雨水管,并将雨水管分布在柱的外侧雨水管的布置如屋顶平面图所示屋面排水示意图1-4立面设计本厂房采用左右两跨非对称式结构,厂房前后也非对称采用内排水方式,这样厂房造型统
一、简介、轮廓分明、整洁大方,给人以鲜明而强烈的印象正立面图侧立面图厂房主体颜色为白色,并辅以少量灰色,给人以清新明快的感觉厂房的正立面图和侧立面图如上图所示
1.5墙体做法标高±
0.000-
1.200范围内采用240mm厚混凝土实心砌块,M10水泥砂浆砌筑,用白色耐水性涂料装饰砌体外墙部分;墙体部分用于车间标高
1.200m以上部分:墙体部分为工字型钢柱上锚固墙梁,在墙梁上挂彩板;彩板部分用于车间标高
1.200m以上部位:外墙为60厚双层压型钢板内填聚氨酯泡沫夹芯板,颜色为白色,导热系数≤o.4w/mk
1.6吊车及吊车梁本厂房内设10t梁式吊车地面操控两部,型号为LED型电动单梁起重机,工作制度为A5,吊车梁标高6m1-7建筑构造设计
1.
7.1地面做法因厂房__面无特殊要求,固采用水泥砂浆地面,其具体做法为:素土夯实60mm厚石灰炉渣垫层;20mm厚1:3水泥砂浆找平层;l0mm厚1:2水泥砂浆随捣随抹平
1.
7.2散水做法在厂房外墙周围设置散水,散水宽度为l000mm散水坡度为3%,具体做法为:素土夯实;70mm厚C10混凝土;15mm厚水泥砂浆混凝土散水沿长度方向每6米设一道伸缩缝,缝宽20mm缝内嵌防水油膏,散水与外墙交接处设置通长分格缝,分格缝宽为15mm,用沥青麻丝嵌缝,以防止外墙下沉时将散水拉裂
1.
7.3坡道做法室内比室外标高差为150mm,用坡道连接室内外,坡道面为水泥锯齿状,距门边距离为200mm,坡道宽为
1.5m,长为
4.6m,坡度为20%,锯齿坡道以方便汽车进出厂房
1.
7.4防潮层室__坪标高与地圈梁顶面标高一致,可将地圈梁兼做防潮层,起防潮作用
1.
7.5门窗做法令大门采用金属钢门,门宽为
4.2m,高为
3.85m,为双扇外开门,布置位置如厂房的平面图所示在门口顶上500mm处设置300mm厚的轻型钢质雨篷,雨篷挑出
1.5m,长为
4.6m令所有窗采用90系列铝合金窗有两种形式的窗,分别是自动控制的中悬窗和平推窗中悬窗规格有两种,1200mm*1200mm和600mm*1200mm,均符合3M模数倍数的平推窗规格有一种,1200mm*1200mm令外墙门窗玻璃均采用绿色中空镀膜玻璃
1.
7.6防锈防火措施因为钢材的最大弱点就是易锈蚀、不耐火,固应对钢材做防锈防火的措施采用在钢构件、配件表面涂防锈防火油漆来达到对钢材的防锈防火作用其具体要求为:钢制构件、配件全部红丹打底,不露面部分红丹不刷油漆,露面部分构件表面采用喷丸法或喷砂法除锈,除锈等级为Sa
2.5,然后在制造厂涂环氧类底漆二度,__后包括焊接在拼接点处补涂环氧富锌二度油漆颜色:钢质构件、配件均采用绿色油漆
1.
7.7建筑结构预留孔洞、预理件等,施上时应与水、电、通风等有关工种图纸密切配合施工
1.
7.
8.本说明的部分,按钢结构设计中的有关国家规范执行
2.结构方案与结构分析
2.1结构方案与结构体系设计依据业主提供的设计任务书,城市规划通知书,以及现行的国家规范规程等如下:《建筑结构荷载规范》GB50009-2001《钢结构设计规范》GB50017-2003《建筑抗震设计规范》GB50011-2010《混凝上结构设计规范》GB50010-2010《钢结构设计手册》第3版,上册《轻型钢结构设计指南》第2版实例与图集《建筑结构荷载设计手册》第2版《钢结构连接节点设计手册》第2版结构形式及布置建筑物的结构形式应满足传力可靠,受力合理的要求又该车间有10t吊车两台,故选择采用刚架结构刚架结构传力明确,构造简单,施工亦较方便本车间主要为冷__车间,采光要为二级,车间采用双跨布置,无天窗,每个车间设置两台吊车,屋盖系统采用轻钢结构屋架体系,围护结构采用保温彩板柱网尺寸应最大限度的满足建筑使用功能要求,然后根据造价最省的原则,充分考虑__,__等因素综合确定由于钢结构承载能力高而质轻,与钢筋混凝上结构相比,钢结构应采用较大的柱网尺寸,在节约造价的同时提高房屋的利用率综合以上条件,柱网尺寸纵向和横向均取6m.结构平面布置图见图结构布置图材料选择主厂房钢柱采用Q235-B钢材,柱腹杆,柱间支撑,屋架上下弦,屋架腹杆均采用0235-B钢材,材料性能应满足《低合金__度结构钢》GB/T1591的要求,焊接材料应与之相适应,手工焊采用E50系列焊条,满足《低合金钢焊条》GB/T5118的要求,自动焊和半自动焊的焊丝应满足《熔化焊用钢丝》GB/T1295的要求基础采用柱下钢筋混凝上__基础,钢筋采用热轧HRB335级钢筋,混凝上采用C30,基础下100厚混凝上垫层采用C
151.2米以下墙体采用机制黄河淤泥烧结砖MU10,砂浆采用M5±
0.000以下,水泥砂浆;±
0.000以上,混合砂浆屋盖系统采用轻钢结构屋架体系,维护结构采用保温彩板
2.2荷载计算恒载标准值:屋面:100mm厚聚苯乙烯泡沫塑料夹芯板
0.14kN/㎡檩条及支撑
0.05kN/㎡刚架斜梁自重
0.11kN/㎡
0.30kN/㎡则恒载标准值为:
0.30x6=
1.8KN/m/m可变荷载标准值:由于刚架的受荷水平投影__为36*6=216㎜²60㎜²,故按《建筑结构荷载规范》取屋面活荷载按不上人屋面考虑标准值为
0.40KN/㎡;雪荷载为Sk=μrSo=
1.0*
0.25=
0.25KN/㎡取屋面活荷载与雪荷载中较大值
0.40KN/㎡则可变荷载标准值为:
0.40x6=
2.4KN/m/m风荷载计算风压值ωο=
0.35KN/m2,柱顶标高为
9.5米,室外天然地坪标高为-
0.300mh1=
0.4mh2=
1.0m,地面粗糙程度为B类,刚架计算宽度为B=6m风荷载阵风系数按柱顶高z=
9.8m处取为βz=1:风荷载高度变化系数按现行国家《建筑结构荷载规范》风压高度变化系数按柱顶离室外天然地坪的高度为,取值查表得,在离地面l0米时,μz=
1.0在离地而5米时,μz=
1.0,用插入法求出离地而
9.8米处μz=
1.0风荷载体形系数左风作用下刚架的风荷载示意图故ω1k=βz·μs•μz•ω0•B=
1.0*
0.8*
1.0*
0.35*6=
1.68KN/mω2k=βz·μs•μz•ω0•B=
1.0*
0.5*
1.0*
0.35*6=
1.05KN/mω3k=βz·μs•μz•ω0•B=
1.0*
1.26KN/mω4k=βz·μs•μz•ω0•B=
1.0*
0.
51.05KN/mωωωω地震荷载:本场地地震设防烈度为7度,设计地震加速度值为
0.15g,则查规范得水平地震影响系数的最大值为α__x=
0.12地震分为第一组,设计特征周期为
0.45s建筑场地类别为Ⅲ类采用底部剪力法,结构阻尼比取为ζ=
0.05本设计假定一榀门架在考虑地震作用时为单自由体系如下图所示,质点位置在柱顶处G屋盖=
1.8*30=54KNG吊车梁=8340*10^-6*6*7850*10*4*10^-3=
15.71KNG柱=8480*10^-6*
10.1*7850*10*3*10^-3=
20.17KNG纵墙=计算周期时G=
1.0G屋盖+
0.5G吊车梁+
0.25G柱+
0.25G纵墙=
81.44KN计算地震作用时Gˊ=
1.0G屋盖+
0.75G吊车梁+
0.5G柱+
0.5G纵墙=
94.16KN通过在柱顶施加一单位荷载求得一榀刚架的柔度δ=
0.25*10-6N/m,则刚度K=1/δ=4*106周期T=2π(m/K)½=2*π【8144*10-6/4】½=
0.283s因为T∈【
0.1s,Ts】所以α1=α__x=
0.12底部总地震剪力FEK=α1Geq=吊车荷载吊车采用采用北京起重运输机研究所LDB型10t软钩中级工作制A5电动单梁吊车,吊车选用资料如表2所示:表2吊车参数起重量Q(t)工作制度跨度S(m)起升高度(m)基本尺寸(mm)轨道型号重量(t)轮压(KN)BWHP__xPmin10A
510.592500200080038kgm
4.
2863.
417.6410A
516.593000250087538kgm
5.
8070.
9511.07吊车梁支座反力影响线跨度12m D__xk1=
63.41*1+2/3=
105.68KND__x___
7.95KNM__x,1=D__x,1·e=
147.95*
0.75=
110.96KN·mDmin,1=Pmin/P__x·D__x,1=
7.64/
63.41·
147.95=
17.82KNMmin,1=Dmin,1·e=
17.82*
0.75=
13.37KN·mT1k=
0.12*(G+g)/2*no=
0.12*100/4=3KNT__x,1=T1k*D__x1/P__x=3*
147.95/
63.41=7KN跨度18m D__xk2=
70.95*1+2/3=
118.25KND__x2M__x,2=D__x2·e=
165.55*
0.75=
124.16KN·mDmin,2=Pmin/P__x·D__x,2=
11.07/
70.95·
165.55=
25.83KNMmin,2=Dmin·e=
25.83*
0.75=
19.37KN·mT2k=
0.12*(G+g)/2*no=
0.12*100/4=3KNT__x,2=T2*D__x,2/P__x=3*
165.55/
70.95=7KN
2.3刚架计算内力分析恒载恒载的设计值为
2.16KN/m,取ABC三柱的截面尺寸为H600*250*6*10斜梁截面尺寸为H550*250*6*10计算简图见下图,内力计算采用清华大学结构力学求解器,材料性质中EA采用无穷大,EI采用各杆件相对刚度恒载分布图刚架弯矩图(KN·M)刚架轴力图(KN)刚架剪力图(KN)坚向可变荷载竖向可变荷载设计值为
3.36kN/m计算简图见下图,内力计算采用清华大学结构力学求解器,材料性质中EA采用无穷大,EI采用各杆件相对刚度竖向可变荷载分布图则刚架在竖向可变荷载作用卜的内力图如下图所示刚架弯矩图(KN·M)刚架轴力图(KN)刚架剪力图(KN)风荷载计算分别考虑左半跨在左风和右风作用下刚架各截面的内力值左风分布图及其内力图如下图所示左风分布图左风弯矩图(KN·M)左风轴力图(KN)左风剪力图(KN)右风分布图及其内力图如下图所示.右风分布图右风弯矩图(KN·M)右风轴力图(KN)右风剪力图(KN)地震荷载计算在柱项作用一地震水平集中作用力
15.82kN,分别考虑左震和右震作用时刚架各截面的内力值左震分布图及其内力图如下图所示.左震分布图(KN)左震弯矩图(KN·m)左震轴力图(KN)左震剪力图(KN)右震分布图及其内力图如下图所示右震分布图(KN)右震弯矩图(KN·m)右震轴力图(KN)右震剪力图(KN)吊车荷载计算吊车荷载组合比较多,故先取刚架左半跨作为研究对象,求出当D__x作用在左柱T__x向左、D__x作用在左柱T__x向右、D__x作用在右柱T__x向左及D__x作用在右柱T__x向右这四种基本情况,再用Ex__l组合好所有吊车组合,求得各控制截面在吊车荷载作用下的最大M和最小M,选出相对应内力值下图为吊车荷载组合的其中两种情况作为示意D__x1在A柱D__x1在A柱弯矩图D__x1在A柱轴力图D__x1在A柱剪力图D__x1在B柱D__x1在B柱弯矩图D__x1在B柱二轴力图D__x1在B柱剪力图T__x1向右T__x1向右弯矩图T__x1向右轴力图T__x1向右剪力图T__x1向左T__x1向左弯矩图T__x1向左轴力图T__x1向左剪力图D__x2在C柱D__x2在C柱弯矩图D__x2在C柱轴力图D__x2在C柱剪力图D__x2在B柱D__x2在B柱弯矩图D__x2在B柱轴力图D__x2在B柱剪力图T__x2向右T__x2向右弯矩图T__x2向右轴力图T__x2向右剪力图T__x2向左T__x2向左弯矩图T__x2向左轴力图T__x2向左剪力图内力组合Ⅰ-Ⅰ荷载组合内力组合恒载+
0.9任意两种或两种以上活载恒载+任一种活载组合项目M(KN·m)N/V组合项目M(KN·m)N/V+M__x及相应N⑴+
0.9(⑵+⑷+⑸+⑻+⑽+⑿)
158.09-
49.13⑴+⑿
51.71-
35.04-M__x及相应N⑴+
0.9(⑶+⑹+⑺+⑼+⑾)-
111.
29134.37⑴+⑾-
88.04-
2.51N__x及相应M⑴+
0.9⑵+⑶+⑷
58.47-
194.49⑴+⑶
8.87-
165.98__in及相应M⑴+
0.9(⑹+⑿)
26.48-
3.61⑴+⑿
51.71-
2.2Ⅱ-Ⅱ+M__x及相应N⑴+
0.9(⑹+⑿)-
9.5-
3.81⑴+⑿-17-
2.2-M__x及相应N⑴+
0.9(⑵+⑶+⑷+⑸)-
112.30-
194.72⑴+⑶
8.87-
165.98N__x及相应M⑴+
0.9(⑵+⑶+⑷)
102.53-
194.49⑴+⑶
51.44-
165.98__in及相应M⑴+
0.9(⑹+⑿)-
10.27-
3.6⑴+⑿-
17.74-
2.2Ⅲ-Ⅲ+M__x及相应N,V⑴+
0.9(⑶+⑷+⑹+⑿)
51.64-
3.61⑴+⑶
30.15-
18.62-M__x及相应N,V⑴+
0.9(⑵+⑸)-
87.54-
44.98⑴+⑵-
84.11-
47.59N__x及相应M,V⑴+
0.9(⑵+⒁)-
88.56-
46.30⑴+⑵-
84.11-
47.59__in及相应M,V⑴+
0.9(⑼+⑿)
13.07-
3.15⑴+⑿-
17.74-
2.2Ⅳ-Ⅳ+M__x及相应N,V⑴+
0.9(⑶+⑹+⑺+⑾)
24.83-
2.82⑴+⑾
2.94-
2.51-M__x及相应N,V⑴+
0.9(⑵+⑷+⑸+⑻+⑽+⒁)-
146.06-
48.63⑴+⑵-
104.11-
47.59N__x及相应M,V⑴+
0.9(⑵+⑽)-
104.43-
46.78⑴+⑵-
104.11-
47.59__in及相应M,V⑴+
0.9(⑺+⑿)-
16.34-
2.75⑴+⑿-
25.64-
2.
23.结构构件设计
3.1刚架柱设计单元截面几何特性A柱截面为高频焊接H型钢mmH600*250*6*10柱截面无孔洞,截面__和净截面__A=An=
89.68cm²;x方向的截面惯性矩为Ix=
5.327*104cm4y方向的截面惯性矩为Iy=
2.605*103cm4;x方向的截面抵抗矩和净截面抵抗矩Wx=Wnx=
1.776*103cm3,y方向的截面抵抗矩和净截面抵抗矩为Wy=Wny=
2.08*102cm3;x方向的截面回转半径ix=
25.06cmy方向的截面回转半径iy=
5.54cm;钢材的弹性模量E
2.06*105N/mm2柱子强度及稳定性验算内力组合AN__x=-
194.49KNM=
58.47KN·mBN=
49.13KNM__x=
158.09KN·mCN=
134.37KN-M__x=-
111.29KN·m截面强度,条件N/An+Mx/γxWnx≤f(A)194490/__68+58470000/
1.05*1776000=
53.04N·mm2≤f=215N·mm2B49130/__68+158090000/
1.05*1776000=
90.25N·mm2≤f=215N·mm2C134370/__68+111290000/
1.05*1776000=
74.66N·mm2≤f=215N·mm2满足要求,即其截面强度满足要求弯矩作用平面内的稳定验算条件N/ψxA+β/γxW1x(1-
0.8N/NEXˊ)≤f计算长度lox=
9.8m,loy=
6.3m长细比λx=lox/ix=
39.1,λy=loy/iy=
113.7查表得,轴心受压构件整体稳定系数为ψx=
0.903,ψy=
0.470βmx=
1.0欧拉临界力NEˊ=π2EA/
1.1λx2=
10985.4KNA194490/
0.903*__68+58470000/
1.05*17760001-
0.8*194490/10985400=
55.86N·mm2≤f=215N·mm2B49130/
0.903*__68+158090000/
1.05*17760001-
0.8*49130/10985400=
91.17N·mm2≤f=215N·mm2C134370/
0.903*__68+111290000/
1.05*17760001-
0.8*134370/10985400=
76.83N·mm2≤f=215N·mm2可,即弯矩作用平面内的稳定性满足要求弯矩作用平面外的稳定性计算条件N/ψyA+ηβtxMx/ψbW1x≤fψy=
0.470η=
1.0βtx=
1.0,ψb=
1.07-λy2/44000=
0.78<
1.0A代入得194490/
0.47*__68+58470000/
0.78*1776000=
88.35N·mm2≤f=215N·mm2B49130/
0.47*__68+158090000/
0.78*1776000=
125.78N·mm2≤f=215N·mm2C134370/
0.47*__68+111290000/
0.78*1776000=
112.22N·mm2≤f=215N·mm2可,即弯矩作用平面外的稳定性满足要求局部稳定性不需要验算刚架柱的柱脚计算柱脚底板计算混凝土采用C30,底板采用Q345钢柱截面为H型钢,截面尺寸为600*250,钢材为Q235钢,为E43型,手工焊基础混凝上强度等级为C30混凝上抗压强度设计值fc=
14.3N/mm2基础顶面与柱脚底板__相同采用带靴梁的柱脚构造确定柱截面底板尺寸B,即令B=b+2c+2a+50=250+2*10+2*40+50=400mm还应满足σ__x=N/BD+6M/BD2≤fc,同时还应满足D≤2B,取D=800mm代入得σA=194490/320000+6*58470000/400*8002=
1.98N·mm2≤fc=
14.3N/mm2σB=49130/320000+6*158090000/400*8002=
3.86N·mm2≤fc=
14.3N/mm2σC=134370/320000+6*111290000/400*8002=
3.03N·mm2≤fc=
14.3N/mm2故可,经验算第二种组合最大的应力确定柱脚底板厚度底板反力q=
3.86N/mm悬臂板,M1=
0.5qa2=·mm/mm四边支撑板,b/a=
4.8,查表得α=
0.125,M2=αqa2=·mm/mm三边支撑板,b1/a1=
0.06<
0.3时,按悬臂长为b1=40mm的悬臂板计算M3=
0.5qb12=·mm/mm底板厚度t=(6M/f)½=
20.8mm,采用底板厚度t=22mm.靴梁计算靴梁高度h取柱与靴梁间距坚向角焊缝的焊脚尺寸为:hf=12mm>
1.5
(14)½=
5.6mm,得h1≥N/4*
0.7hffw+2hf=
451.1mm,采用靴梁高度h1=50cm最大焊缝计算长度为60hf=60*12=720>500,可.靴梁板强度验算靴梁板厚度取t1=10mm,两块靴梁板弯矩:M=
0.5qBa2=2=
1.24*106N·mm,两块靴梁板的弹性截面模量:W=2th12/6=2*10*5002/6=
833.3cm3,弯曲应力:σ=M/W=1240000/833333=
1.48N/mm2<215N/mm2,可两块靴梁板中的最大剪力V=qBa=
3.86*400*40=
61.76*103N,最大剪应力τ__x=
1.5V/2t1h1=
1.5*61760/2*10*500=
9.26N/mm2<fv=125N/mm2靴梁板下端与柱脚底板的角焊缝连接角焊缝布置在靴梁板外侧全长,内侧只布置在靴梁板的外伸部分,所以Σlw=144cm式中暂hf=
1.0cm,需要hf=N/
0.7lwβffw=
10.4mm,采用hf=12mm,8mm<hy<16mm满足要求锚栓的计算在荷载组合中,选择其中弯矩最大、轴力较小的一组进行计算,则N=
49.13KNM__x=
158.09KN·mσ__x=N/BD+6M/BD2=
3.86N/mm2<fc=
14.3N/mm2σmin=N/BD-6M/BD2=-
3.55N/mm2<fc=
14.3N/mm2x=σ__xD/σ__x+|σmin|=
3.86*800/
3.86+
3.55=417mm锚栓至底边边缘的距离c=D-x/3=128mm则锚栓中拉力为T={M-N(D/2-x/3)}/D-c-x/3=
276.1KN在柱身一侧设锚栓数为3,则Ae=T/nfta=276100/3*180=
511.3mm2选3M36Ae=
816.7mm2,锚固长度la>35d=1260mm,取la=1300mm
3.2抗风柱设计设计资料在车间靠山墙边的刚架间设置三抗风柱,抗风柱柱高为
10.1m,两抗风柱间距为6m,室内外高差为
0.3m.截面初选选用H型钢HW450*30*15*15,A=153cm2ix=
18.4cmiy=
6.65cmIx=
51853.5cm4Iy=
6761.8cm4Wnx=
2304.6cm3,每米重量=
120.105kg/m荷载计算抗风柱水平方向只承受山墙的风荷载,竖直方向上,没有墙板,雨蓬等传来的竖向荷载,所以抗风柱竖直方向上只承受自重风荷载计算计算单元取B=6m风荷载体型系数μs=
0.8,基本风压ω0=
0.35KN/m2,风压高度变化系数μz=
1.005风荷载设计值q=γQμsμzω竖向荷载计算竖向荷载设计值F=
1.2Gk=
14.56KN内力计算计算简图如下截面强度和稳定验算最不利内力为M=
30.09KN·m,N=
14.56KN强度验算条件N/An+Mx/γxWnx≤f14560/15300+30090000/
1.05*2304600=
13.39N/mm2<f=215N/mm2弯矩平面内稳定验算条件为N/ψxA+βmxMx/γxW1x1-
0.8N/Nexˊ≤f计算长度为lox=loy=
0.8l
8.08m长细比为λx=lox/ix=808/
18.4=
43.9<[λ]=150λy=loy/iy=808/
6.65=
121.5<[λ]=150查表得ψx=
0.882,ψy=
0.432欧拉临界应力π2EA/
1.1λx2=1___
7.5KN,代入得14560/
0.882*15300+
1.0*30090000/
1.05*2304600(1-
0.8*14560/1___7500)=
13.53N/mm2<f=215N/mm2弯矩平面外稳定验算条件为N/ψyA+ηβtxMx/ψbW1x≤fψy=
0.432η=
1.0βtx=
1.0ψb=
1.07-λy2fy/44000*235=
0.73代入得M=
30.09KN·m,N=
14.56KN14560/
0.432*15300+
1.0*30090000/
0.73*2304600=
20.1N/mm2<f=215N/mm2,可
3.3吊车梁设计设计资料厂房跨度为30m,长度为66m柱距6m吊车梁跨度6m每跨各设一台10t电动单梁吊车吊车采用采用北京起重运输机研究所LED型10t软钩中级工作制A5电动单梁吊车中级工作制最大轮压P__x=
70.95KN,最小轮Pmin=
11.07KN,吊车总宽B=3000mm吊车轮距W=2500mm,轨道高度134mm,材料选用Q235B内力计算M__x时最不利轮压如图所示F__x=γQP__x
99.33KNRB=2*
99.33*2375/6000=
78.64KNMc·mVc左=-Vc右=求MT__xT1=
0.12*G+g/2n0=
0.12*100/4=3KNT=γQT1=
1.4*3=
4.2KNMT__x=
4.2*
285.06/
99.33=
12.05KN·m求V__xV__x时最不利轮位为V__x=
99.33*(
3.5+6)/6=
157.27KN求VT__xVT__x=截面估算初步选取吊车梁截面H600*300*14*10,A=14120mm2Ix=
8.77*108mm4Iy=
6.3*107mm4ix=
249.2mmiy=
66.8mmWx=
2.9*106mm3Wy=
4.2*105mm
3.强度验算正应力上翼缘正应力σ上=M__x/Wx+MT/Wy=285060000/2900000+12050000/420000=
126.99N/mm2<f=215N/mm2下翼缘正应力σ下=M__x/Wx=285060000/2900000=
98.3N/mm2<f=215N/mm2剪应力突缘支座处剪应力τ=
1.2V__x/h0tw=
1.2*157270/572*10=
32.99N/mm2<fv=125N/mm2腹板局部稳定lz=a+5hy+2hR=50+5*10+2*134=368mm,σc=ψF/twlz=
1.0*99330/10*368=
26.99N/mm2<fv=125N/mm2稳定性验算整体稳定性ζ=l1t1/b1h1=6000*14/300*600=
0.47<2βb=
0.73+
0.18ζ∵I1=I2∴αb=
0.5ηb=
0.82αb-1=
0.8*2*
0.5-1=0∵ψb=
0.931>
0.6,∴ψb=
1.07-
0.282/ψb=
0.767<
1.0Mx/ψbWx+My/γyWy=285060000/
0.767*2900000+12050000/
1.2*420000=
128.16+
23.91=
152.1N/mm2<f=215N/mm2局部稳定性翼缘b1/t=(150-5)/14=
10.4<15,腹板h0/tw=572/10=
57.2<80加劲肋计算横向加劲肋的外伸宽度为bs≥h0/30+40=572/30+40=60取bs=100mm横向加劲肋的厚度为ts≥bs/15=100/15=
6.7,取ts=8mm,所以横向加劲肋的尺寸为-8*100支座加劲肋支座加劲肋尺寸采用-10*100,A0=10*100=1000mm2,A=A0+15tw2=1960mm2强度验算σ=V__x/A0=157270/1000=
157.27N/mm2<f=215N/mm2整体稳定计算σ=V__x/ψA=157270/
0.959*1960=
83.67N/mm2<f=215N/mm
23.4牛腿设计牛腿强度设计所承受的外力设计值·mV=D__x=
165.55KN工字型截面最不利A点的强度计算Ix=
4.34*108mm4WA=2*Ix/h=
2.95*106mm3S1=250*6*297=
4.46*105mm3σ=Ve/WA=24830000/2950000=
8.42N/mm2τ=VS1/Itw=165550*446000/434000000*10=17N/mm2折算应力σc=σ2+3τ2½=
8.422+3*172½=
30.62N/mm2<
1.1f=
236.5N/mm2σA=M/βfWA=24830000/
1.05*2950000=
8.02N/mm2当柱截面B点已承受较大弯矩M及剪力V时,由于牛腿传力作用,亦对柱截面B点的强度按折算应力进行验算正应力σ=N/A+M/W=
24.5N/mm2偏心弯矩力偶H=Ve/d=
70.77KN剪应力τ=V+H/Aw=
44.7KNσc=σ2+3τ2½=
81.2N/mm2<
1.1f=
236.5N/mm2可
3.5檩条的设计设计资料屋面采用W60型(YX130-300-600)压型钢板,水平檩距为
1.5m,檩条跨度6m,于檩条跨中设置一道拉条荷载统计荷载标准值:永久荷载屋面:100mm厚聚苯乙烯泡沫塑料夹芯板
0.14kN/㎡檩条及支撑
0.05kN/㎡
0.19kN/㎡可变荷载取屋面活荷载与雪荷载中较大值
0.40KN/㎡内力计算檩条线荷载P=(Px=Psin
5.71=
0.12KN/mPy=Pcos
5.71=
1.17KN/m檩条在均布荷载作用下的弯矩Mx=Pyl2/8=
1.17*36/8=
5.26KN·mMy=Pxl12/8=
0.12*9/8=
0.14KN·m截面选择及截面特性选用C180*70*20*
2.5,则Ix=
5.51*106mm4Wx=
7.35*104mm3Wy=
1.51*104mm3ix=
63.9mmiy=
23.6mm,计算截面有拉条连接,取
0.9折减系数,Wnx=
0.9Wx=
6.62*104mm3Wny≈Wy.强度计算屋面能阻止檩条侧向失稳和扭转σ1=Mx/Wx+My/Wy=
107.26N/mm2<205N/mm2可挠度计算Νy=5Pkyl4/384EIx=
27.8mm<l/200=30mm可长细比计算λx=lx/ix=
93.9<200λy=ly/iy=
127.2<200,故此檩条在平面内外均满足要求
3.6墙架设计设计资料房屋围护墙采用中间夹保温层的压型钢板,墙架横梁间距为
1.5m,基本风压标注值ω0=
0.35KN/m2钢材为Q235钢荷载及墙板设计
18.37Kg/m=
0.1837KN/m墙重
0.25KN/m,内力计算Mx__x=qyl2/8=
3.0KN·m,My__x=qxl2/8=
9.135KN·m强度计算A=
23.4cm2Wxmin=
20.5cm3Wy=
152.2cm3,σ=Mx/Wx+My/Wy=197N/mm2<205N/mm2可挠度计算V=5ql4/384EI=
5.4mm<l0/200=30mm可
3.7基础设计基础底面尺寸的确定假定基础埋深为d=
1.3m,自基础埋深可得持力层的主要物理性质如下γ=
18.7kN/m3,e=
0.900,Es=
6.0MPa,fak=115kPa先对地基承载力进行深度修正,查表得ηd=
1.0,ηb=0,γm=
17.68KN/m3,fa=fak+ηdγmd-
0.5=134KPa选择内力组合N=-
437.2KN,M=-
128.3KN·m,V=-
12.71KN,Nk=-
305.1KNMk=-
91.6KN·mVk=-
9.1KN基础底面尺寸A≥N/(fa-γGd)=
3.5m2于是b=A/n=
1.4所以取b=2ml=
3.0ml/b=
1.5<
2.0故无需做宽度修正,采用杯口基础验算荷载偏心距e基础处总竖向力Fk+Gk=507KN基底处的总弯矩M=
92.5KN·m偏心距e=Mk/Fk+Gk=
0.18m<l/6=
0.5m可验算最大压力Pk__xPk__x=(Fk+Gk)(1+6e/l)/bl=___.9KPa<
1.2fa=
160.8KPa,基础底板配筋计算基底净反力设计值Pj=F/bl=
84.5KPa基底最大净反力Pj__x=F/bl+6M/bl2=
127.2KPa<
1.2fa=
160.8KPa柱脚底板截面尺寸为400*800,取h=800mmh0=755mm则Bc+2h0=1910mm<b=2000mm变阶处截面b1+2h01=
1.51m冲切力Pj__x[l/2-l1/2-h01b-b/2-b1/2-h01²]=
95.7KN抗冲切力
0.7βhpftb1+h01h01=
367.9KN>
95.7KN基础底板配筋计算MⅠ=133KN,AxⅠ=MⅠ/
0.9fyh0=
932.1mm2MⅢ=
45.8KNAxⅢ=MⅢ/
0.9fyh01=
794.5mm2比较AxⅠ和AxⅢ,应按AxⅠ配筋,现于
2.0m范围内选用8ψ14,A=1230mm2>
932.1mm2计算短边方向的弯矩,取Ⅱ-Ⅱ截面Pj=
84.5KPaMⅡ=
61.3KN·mAxⅡ=MⅡ/
0.9fyh0=
436.5mm2MⅣ=
32.4KN·mAxⅣ=MⅣ/
0.9fyh0=577mm2现于
3.0m范围内配6ψ12,即A=678mm2基础梁设计取基础梁的截面尺寸为250*150,h/b=
1.7满足要求基础梁承受的荷载主要为墙重,则qk=
0.25*(
3.9/2+
10.2)=
3.04KN/m梁自重gk=
0.94KN/m则梁跨中最大弯矩设计值M=
24.2KN·m查表知,环境类别为一类,混凝土强度等级为C30时,梁的混凝土保护层最小厚度为25mm,设as=30mm,故h0=220mm,fc=
14.3N/mm2,ft=
1.43mm2,fy=300N/mm2,ζb=
0.55,查表得α1=
1.0,β=
0.8,αs=M/α1fcbh0=
0.15,ζ=1-(1-2αs)½=
0.16,γs=
0.92,As=M/fyγsh0=399mm2选用4ψ12,As=452mm
2.验算适用条件
(1)ζ=
0.16<ζb=
0.55,满足
(2)ρ=As/bh0=
1.4%>ρminh/h0=
0.45fth/fyh0=
0.29%且ρ值大于
0.2%h/h0=
0.23%满足要求
3.8隅撑设计隅撑按轴心受压构件设计由于隅撑成对布置,且角度θ取为45°,则每根隅撑轴心轴心力N按下式计算N=
0.5Affy/235½/60cosθ=
0.5*250*10*215/60*cos
44.68°=
6.3KN连接螺栓采用普通C级螺栓M12隅撑的计算长度取两端连接螺栓中心的距离l0=778mm选用L50*4,截面特性A=390mm2imin=
9.9mmi__x=
19.4mm,λ__x=l0/i__x=778/
19.4=
40.1<[λ]=200b类截面,查表得ψ=
0.__9,单面连接的角钢强度设计值乘以折减系数αy:λ=778/
9.9=
78.6,αy=
0.6+
0.0015λ=
0.718,σ=N/ψA=6300/
0.__9*390=
18.0N/mm2<αyf=
0.718*215=
154.4N/mm2满足要求
4.技术经济分析
4.1工程概况本设计建筑名称为邯钢钢材包装物主厂房,该厂房位于邯钢路以南,西临主干道中华大街,交通方便场区西侧距主干道(30米宽)中心线30米,场区南北长70米,东西长40米,内部道路及绿化由设计确定
4.2工程特征该车间有10t吊车共两台,采用刚架结构刚架结构传力简单,构造简单,施工亦较方便采光要求为三级,室内通风适当组织即可,采用__集中空调营业区冬季温度要求不低于15摄氏度本建筑设计采用新型建筑材料,基础为钢筋混凝土__基础承重结构均采用钢结构屋盖和围护结构采用保温彩板
4.3__标准各类材料__H型钢柱Q235(元/吨)压型钢板Q235(元/吨)高频焊接H型钢(元/吨)角钢Q235(元/块)板材(元/吨)夹芯板(元/块)
480040005100385048801004.4造价分析工程量统计表序号规格总量材质总价(万元)抗风柱1HW450*30*15*
156.__Q
2350.48小计
3.31刚架柱2H600*250*6*10725Q
2350.48小计348角钢3L50*
432.4Q
2350.385小计4板材156Q
2350.448小计
12.4745压型钢板夹芯板___压型钢板与苯板
0.01小计
3.866檩条C180*70*20*
2.
513.6冷弯薄壁型钢
0.45小计
6.12总计___.238____
[1]沈蒲生,苏三庆《高等学校建筑工程专业毕业设计指导》[M]北京:中国建筑工业出版社,2000
[2]梁兴文,史庆轩主编《上木工程专业毕业设计指导》[M]北京:北京科学出版社,2002[3」中华人民___国家标准建筑结构荷载规范GB50009-2001[S]北京:中国建筑工业出版社,2002
[4]中华人民___国家标准《混凝上结构设计规范》[S]北京:中国建筑工业出版社,2002
[5]中华人民___国家标准钢结构设计规范GB50017-2003[S]北京:中国计划出版社,2003
[6]中华人民___国家标准冷弯薄壁型钢结构技术规范GB50018-2002[S]北京:中国计划出版社,2003
[7]中华人民___国家标准钢结构工程施工质量验收规范GB50205-2001[S]北京:中国计划出版社,2001
[8]赵熙元,柴爬等建筑钢结构设计手册「M]北京:冶金工业出版社,1995
[9]《钢结构设计规范》编制组编著《钢结构设计规范》应用讲评「M]北京:中国计划出版社,2003鸣谢此次毕业设计历时近三个月,在这三个月中我学到了很多知识原本的知识是很闲散的,通过这此毕业设计让我们把所学到的东西紧密结合起来了这次毕业设计能够圆满完成,我要感谢我的指导老师王羡农和谭燕秋老师,感谢他们在毕业设计期间对我们的悉心指导,对我们提出的问题给予耐心讲解,并时常提醒我们在设计中要注意的问题在这段毕业设计期间,在生活上老师给予的支持和理解,同样让我感动不已在此,同时还要感谢院__在此期间给予我们的鼓励和支持最后要感谢共同工作小组的每一位成员,谢谢你们在这段时间给我的帮助,使我更深刻的体会到团队精神的重要性。