【正文】 全鋼結(jié)構(gòu)門式剛架輕型廠房施工組織設(shè)計第一部分 設(shè)計資料1. 工程概況本設(shè)計為一新建的大型彩色印刷生產(chǎn)線為一全鋼結(jié)構(gòu)門式剛架輕型廠房，廠房位于包頭稀土高新技術(shù)開發(fā)區(qū)。車間長42m，寬12m，貨物起吊高度12m。2. 設(shè)計原始資料℃設(shè)計，冬季室外計算溫度19℃，℃，℃。 ，㎜，㎜，㎜。 最大風速25m/s，主導(dǎo)風向：北，㎡。 最大積雪深度210㎜，㎡。 最高地下水位9m。 。 冬季相對濕度為55%，夏季相對濕度為40%。 地震設(shè)防烈度為8度。 車間防火等級為丁類Ⅲ級。 經(jīng)勘測知地基承載力標準值為150KPa，無不良地基。3. 設(shè)計其他資料 車間采光面積比為1/6～1/8。 車間地坪荷重10KN/㎡，均采用水磨石地面，全部地坪待設(shè)備基礎(chǔ)完工后再施工。 ，大門上設(shè)人行小門，門上有擋雨棚，外挑900㎜。 在第①②軸線間有一標高為3m的操作平臺，平臺面積不小于15㎡，用鋼柱支撐，㎡，設(shè)鋼梯、平臺護欄。 車間內(nèi)設(shè)橋式吊車一輛，軟鉤，吊車工作級別位A3（輕級工作制），具體參數(shù)如下：4. 設(shè)計任務(wù)要求 建筑設(shè)計 圖紙內(nèi)容：建筑平面圖、正立面、剖立面、節(jié)點詳圖2～3個，門窗明細表、必要的文字說明，完成二號圖紙兩張。 建筑設(shè)計說明書內(nèi)容：設(shè)計任務(wù)簡介、平、立、剖面設(shè)計說明、橋式軟鉤吊車性能參數(shù)起重量Q（t）跨度lk(m)基本尺寸（㎜）起重機量（t）最大輪壓（KN）大車寬B大車輪距K軌面至車頂高度H軌中心至大車外邊緣B1大車小車P1P254650350018702301465承重及圍護結(jié)構(gòu)選擇和布置、主要節(jié)點構(gòu)造說明。 結(jié)構(gòu)設(shè)計 圖紙內(nèi)容：基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)布置和基礎(chǔ)施工圖；柱、吊車梁、柱間支撐等布置圖；屋面檁條布置圖、墻架布置圖；節(jié)點圖（柱腳、檁托、牛腿、柱和梁交接處）；剛架圖、平臺圖。 說明部分：結(jié)構(gòu)方案承重構(gòu)件（包括屋面板、檁條、吊車梁、柱、基礎(chǔ)、支撐系統(tǒng)和平臺系統(tǒng)的選型說明） 計算部分要求完成廠房剛架（橫向及縱向）內(nèi)力分析及柱的一個完整設(shè)計，其具體內(nèi)容為：對廠房橫向剛架進行荷載計算內(nèi)力分析及截面設(shè)計基礎(chǔ)的設(shè)計及配筋檁條、墻架及柱間支撐的設(shè)計平臺系統(tǒng)設(shè)計采用PKPM中的STS程序計算剛架內(nèi)力 計算書要求：書寫工整、計算準確、必要的示意圖不得徒手畫、應(yīng)有大概的比例 翻譯2000字符的英文專業(yè)資料5. 參考書目《單層廠房建筑設(shè)計》建筑工業(yè)出版社《工業(yè)廠房墻板建筑節(jié)點參考圖集》冶金工業(yè)出版社《廠房建筑統(tǒng)一化基本規(guī)則》（TJ674）《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB500092001）《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（GB500112001）《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB500172003）《冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》（GB500182003）《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》（CECS10298）《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊》中國建筑工業(yè)出版社《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計計算圖表》北京鋼鐵設(shè)計研究總院編 冶金工業(yè)出版社《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理》（課本）《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計》（課本）《輕型鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊》 第二部分 建筑設(shè)計1. 建筑平面設(shè)計 廠房平面形式的選擇有跨度12m確定該廠房為單跨，由生產(chǎn)工藝和起吊高度5m確定為單層，故該廠房平面形式選為矩形。這種平面形式較適應(yīng)工段間聯(lián)系緊密，運輸路線短捷，形狀規(guī)整，經(jīng)濟的生產(chǎn)廠房，且這種平面形式由于寬度不大，室內(nèi)采光和通風較容易解決。矩形形式規(guī)整，結(jié)構(gòu)，構(gòu)造簡單，造價低，施工快，再者由于該生產(chǎn)線規(guī)模較小，采用此平面形式完全可以滿足使用上和工藝上的要求。 柱網(wǎng)的選擇由車間的長，寬，跨度尺寸柱距的要求確定柱子的位置，柱在平面中排列所形成的網(wǎng)絡(luò)為柱網(wǎng)。柱網(wǎng)的選擇實際上是廠房跨度和柱距的選擇。綜合考慮門式剛架的合理跨度有9m、12m、15m、18m， m、 m、 m以及荷載性質(zhì)和類型等各方面的影響因素，確定沿廠房縱向跨度取為12m，柱距取目前我國的基本柱距6m。設(shè)計要求操作平臺面積不得小于15㎡，為便于設(shè)計，施工，以及適應(yīng)工藝的要求，確定平臺面積。其柱網(wǎng)的確定，為避免和剛架柱基礎(chǔ)靠得太近而形成聯(lián)合基礎(chǔ)，平臺柱。在①、⑧號軸線靠山墻處各設(shè)兩根抗風柱，且柱距為6m，距離A、B號定位軸線間距離各為3m，且抗風柱的外側(cè)即為①、⑧號軸線。 輔助構(gòu)件的定位 平臺尺寸為5400㎜6000㎜，位于①、②軸線間，緊靠B軸線，同時設(shè)有鋼梯和平臺護欄，鋼梯設(shè)在A、B軸線靠近①軸線的一側(cè)。 在A、B定位軸線間⑧，主要供車輛和人員的出入，在A號軸③、④，主要供材料和人員的出入，大門上設(shè)人行小門，門上有擋雨棚，外挑900㎜。 在滿足車間采光面積比為1/6～1/8的前提下，只在廠房兩側(cè)縱墻開窗。 吊車梯設(shè)在⑤、⑥定位軸線間靠近A號軸線一側(cè)，吊車梯為焊接鋼梯，側(cè)面和頂角均設(shè)有護欄。 外圍散水坡度i=5%，寬800㎜，大門入口的坡道坡度i=10%，且設(shè)有防滑條，寬為1500㎜。 室內(nèi)外高差為150㎜，,在廠房的外圍四周177。，兼作窗臺并支撐墻板。2. 剖面設(shè)計廠房的生產(chǎn)工藝流程對剖面設(shè)計的影響很大，因而在滿足生產(chǎn)工藝要求的前提下，經(jīng)濟合理的確定廠房高度及有效利用和節(jié)約空間，解決好廠房的采光和通風，使其有良好的室內(nèi)環(huán)境，合理的選擇屋面排水，圍護結(jié)構(gòu)的形式及其構(gòu)造，使廠房具有隨氣候條件變化影響小的圍護功能，進而保證生產(chǎn)的正常進行及為工人創(chuàng)造良好舒適的生產(chǎn)環(huán)境，同時滿足建筑工業(yè)化要求。 廠房高度的確定單層廠房的高度是指地面至屋架下表面的垂直距離，一般情況下，屋架下表面的高度即是柱頂與地面之間的高度，所以單層廠房的高度即是地面到柱頂?shù)母叨?。由生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)設(shè)備、貨物起吊高度、其中與運輸和其他各方面的要求，鋼結(jié)構(gòu)廠房梁柱的截面高度為跨度的1/30～1/45，即在400㎜～266㎜之間，暫取梁柱截面高度為400㎜，吊車梁高度取600㎜，㎜的重軌，由設(shè)計資料所給出的橋式軟鉤吊車性能參數(shù)查得，軌面至車頂高度H=1870㎜，小車頂面至屋架下弦底部的安全高度取500㎜，由此確定柱頂標高。 有吊車廠房柱頂標高的確定廠房柱頂標高：H=H1+h6+h7式中：H—柱頂標高，應(yīng)符合3M模數(shù) H1—軌頂標高 h6—軌面至車頂高度 h7—小車頂面至屋架下弦底部的安全高度則H=6300+1870+500=8670㎜，取3M的模數(shù)H=8700㎜=。 廠房高度的確定廠房高度的標高：H′=H+h式中：h—橫梁截面高度則H′=8700+400=9100㎜。屋脊標高的確定：H″= H′+i式中：H″—屋脊標高 L—廠房跨度 i—屋脊坡度，一般取1/10。則H″==9700㎜= m。 采光設(shè)計由于天然光的照度時刻都在變化，室內(nèi)工作面上的照度也隨之改變，因此，采光設(shè)計不能用變化的照度來作依據(jù)，而是采用采光系數(shù)的概念來表示采光標準。設(shè)計書中規(guī)定的車間采光面積為1/6～1/8，則試設(shè)計在側(cè)墻開窗采光，且為雙側(cè)采光。在吊車梁處設(shè)置高側(cè)窗，提高了遠離窗戶處的采光效果，改善了廠房光線的均勻程度，,，，13+16=㎡，滿足要求。 通風設(shè)計廠房的通風方式有兩種，即自然通風和機械通風，該廠房采用自然通風。自然通風是利用空氣的自然流動將室外的空氣引入室內(nèi)，將室內(nèi)的空氣和熱量排至室外，針對該廠房的特點可利用室內(nèi)外的溫差造成的熱壓和風吹向建筑物而在不同表面上造成的壓差來實現(xiàn)通風換氣，不失為一種經(jīng)濟合理的通風方式。因此，在廠房的平面布置上要使廠房長軸與夏季主導(dǎo)風向垂直，且廠房寬度12m＜16m，便于組織穿堂風，以側(cè)墻上的側(cè)窗和山墻上的大門作為主要的通風道。 廠房的保溫，隔熱設(shè)計為保證廠房的圍護結(jié)構(gòu)具有一定的保溫性能和在構(gòu)造上的嚴密性，屋面和墻面均采用輕質(zhì)高強的壓型鋼板，內(nèi)夾一定厚度的聚苯板用來保溫隔熱。3. 定位軸線的確定單層廠房的定位軸線是確定廠房主要承重構(gòu)件位置的基準線，同時也是設(shè)備安裝，施工放線的依據(jù)。依據(jù)我國現(xiàn)行的《廠房建筑模數(shù)協(xié)調(diào)標準》中的規(guī)定，定位軸線的劃分與柱網(wǎng)布置是一致的，通常把廠房定位軸線劃分為橫向和縱向。垂直與廠房長度方向的稱為橫向定位軸線，平行于廠房長度方向的稱為縱向定位軸線。除山墻處端部剛架柱的橫向定位軸線與抗風柱內(nèi)緣相重合外，其余橫向定位軸線與中間柱的中心線相重合，縱向定位軸線與吊車軌中心線的距離為750㎜。端部排架柱的中心線自端部橫向地位軸線內(nèi)移600㎜，因此端部實際柱距減少了600㎜，為5400㎜。4. 建筑立面設(shè)計為使立面簡潔大方，比例恰當，達到完整均勻，節(jié)奏自然，色調(diào)質(zhì)感協(xié)調(diào)統(tǒng)一的效果。本廠房的立面采用水平劃分的手法，在水平方向設(shè)整排的矩形窗，組成水平條帶，增加立體感。低側(cè)窗為水平推拉窗，高側(cè)窗為上下翻轉(zhuǎn)的懸窗，門上設(shè)有外挑900㎜的雨棚。在水平方向附有不同色彩的板帶，增強立面效果。5. 各種構(gòu)造的做法 散水做法，工程做法見（98J9散4/69），工程做法見（98J1地8/60），工程做法見（98J9坡3/70） 第三部分 結(jié)構(gòu)計算1. 結(jié)構(gòu)體系的選擇 門式剛架根據(jù)《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》（CECS10298）關(guān)于門式剛架建筑尺寸的規(guī)定：門式剛架跨度宜為9～36m，以3M為模數(shù)；～；剛架的間距，及柱網(wǎng)軸線在縱向的間距宜為6m。在本設(shè)計中所給資料中提供的是一座跨度為12m，柱距為6m，采用輕型屋蓋和輕型外墻的單層廠房，車間內(nèi)設(shè)5t的輕型工作制吊車，分析以上所給資料，無論從技術(shù)的角度還是經(jīng)濟的角度來看，選用門式剛架操作為本廠房的主要承重結(jié)構(gòu)體系，完全滿足使用上和功能上的要求，又因為輕型屋面的應(yīng)用使屋面荷載大幅降低，使其自身具有優(yōu)越的抗震性能從而提高整個房屋的抗震能力，因此，在本設(shè)計中，門式剛架的柱、梁截面均選用等截面的實腹焊接工字形截面，為提高整個廠房的整體性和穩(wěn)定性，柱腳的連接形式采用剛接柱腳，梁柱之間的連接采用高強螺栓，總體設(shè)計力求技術(shù)先進，經(jīng)濟合理，使用方便。 屋面系統(tǒng) 屋面板屋面板選用雙層壓型鋼板內(nèi)夾聚苯保溫板的輕型屋面結(jié)構(gòu)，其具有輕質(zhì)、高強、美觀、耐用、覆蓋面積較大、用料省、連接簡單、施工方便、利于工業(yè)化生產(chǎn)，而且抗震、防火、可滿足不同尺寸的要求。壓型鋼板間的搭接所用緊固件設(shè)于波峰之上，橫向搭接與主導(dǎo)風向一致，且采用錯縫鋪法，一般錯開1～2波即可，以免重疊搭接。 檁條在該屋面體系中，選用卷邊槽形冷彎薄壁型鋼檁條，跨度6m，高度取跨度的1/35～1/50，最后由計算確定截面尺寸。ⅰ ，檁條的布置使腹板垂直屋面坡面，對槽鋼檁條，宜將上翼緣卷邊朝向屋脊方向，以減小屋面荷載偏心而引起的扭矩，宜采用雙脊檁條方案。ⅱ 檁條的連接，與屋面可靠連接，以保證屋面能起阻止檁條側(cè)向失穩(wěn)和扭轉(zhuǎn)，與壓型鋼板屋面連接，宜采用帶橡膠墊圈的自攻螺釘，與屋架、剛架的連接設(shè)置角鋼檁托，以防止檁條在支座處的扭轉(zhuǎn)變形和傾覆，檁條端部與檁托的連接螺栓不少于2個，并沿檁條高度方向設(shè)置。ⅲ 拉條與撐桿為了減小檁條在安裝和使用階段的側(cè)向變形和扭轉(zhuǎn)，保證其整體穩(wěn)定性而設(shè)置拉條，做起側(cè)向支撐點。在檁條跨度位置設(shè)置一道拉條（規(guī)范：i=1/10，檁跨4m設(shè)一道；跨度6m在檁跨三分點出各設(shè)一道）。為了減小屋架上弦平面外的計算長度，并增強其平面外的穩(wěn)定性，可將檁條與屋架上弦橫向水平支撐在交叉點處相連，使檁條兼作支撐的豎壓桿，參加支撐工作。在檐檁和其相鄰的檁條間設(shè)撐桿，撐桿采用鋼管內(nèi)設(shè)拉條的做法。在檐口處設(shè)置斜拉條和撐桿。 吊車梁系統(tǒng)在本設(shè)計中，車間內(nèi)設(shè)一輛起重量為5t的橋式軟鉤輕級工作制吊車，考慮到其起重量小，吊車梁采用6m跨度的焊接工字形截面。為增強其整體穩(wěn)定性，保證橋式吊車在梁上的平穩(wěn)行駛，采用加強受壓翼緣且沿梁全長均為同一截面的吊車梁。每隔一定距離在梁的上翼緣平面外設(shè)側(cè)向支撐點。通過計算確定梁的截面尺寸使之滿足承載力的要求，端跨吊車梁的連接與中間跨的有所區(qū)別。 基礎(chǔ)由于柱腳處荷載較小，故考慮采用獨立基礎(chǔ)。階梯形的剛性獨立基礎(chǔ)為主要的選擇形式，在剛性角的范圍內(nèi)確定臺階的高寬尺寸，墊層采用C10混凝土厚度為100㎜，基礎(chǔ)混凝土標號不小于C25，構(gòu)造鋼筋直徑為8～10㎜，間距為150～200㎜。 圍護結(jié)構(gòu)體系 磚墻，作為窗戶下窗臺和上部墻板的支撐段，同時也對地下潮氣的上升起到一定的阻止作用，使墻板和柱免受腐蝕。 壓型鋼板墻，根據(jù)門窗尺寸和墻架間距選用合適的壓型剛板來滿足輕質(zhì)、美觀、耐用、保溫、施工簡便、抗震、防火等方面的要求。墻架墻架的截面形式選為C型，跨度同柱距選為6m，開口方向參見墻梁布置圖。在墻梁的跨中設(shè)一道拉條，作為墻梁的豎向支撐，在最上端的兩相鄰墻梁間設(shè)斜拉條將其以下拉條所受的拉力傳于柱。墻板與墻梁的連接采用自攻螺栓，對于單側(cè)掛板的墻梁，板的自重會對墻梁產(chǎn)生偏心，為消除偏心的作用，拉條連接在掛板一側(cè)1/3板與柱間距處。拉條直徑為8～12㎜。 平臺系統(tǒng)廠房內(nèi)設(shè)高3m的操作平臺，平臺面積尺寸為5400㎜6000㎜。平臺面板采用螺紋鋼板，梁，柱距選用熱軋型鋼。鋼梯由槽鋼和鋼板組成，滿足生產(chǎn)操作和通行方便要求。平臺柱腳設(shè)計為剛接，柱間設(shè)支撐，保證平臺安全。2. 材料選擇 鋼材種類鋼結(jié)構(gòu)所用鋼材主要有兩個種類，即碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼。在本設(shè)計中選用碳素結(jié)構(gòu)鋼作為結(jié)構(gòu)構(gòu)件的主要用鋼。鋼材強度主要由其中碳元素含量的多少來決定，對建筑結(jié)構(gòu)用鋼而言，在滿足強度的前提下，還要具有一定的塑性和韌性，隨著含碳量的增加，碳素鋼的強度也在提高，而塑性和韌性卻在降低。在由Q195到Q275的所有碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號中，且綜合考慮結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的重要性，荷載性質(zhì)，連接方法，工作條件等方面，Q235鋼是較理想的鋼號。鋼結(jié)構(gòu)的元件是型鋼及