【正文】 滁州嘉東電器公司輕鋼廠房設計畢業(yè)論文第一章 設計任務及要求 （1） 工程名稱：滁州嘉東電器公司輕鋼廠房。 （2） 建設地點：滁州市。 （3）設計用途：倉儲。 （4）建設規(guī)模：總建筑面積約為 3000m2。 （5）結(jié)構(gòu)形式：雙跨雙坡單層輕鋼門式剛架結(jié)構(gòu)。 （6）吊車資料：廠房內(nèi)設起重量 10t吊車 2臺，軌道頂標高 7m。 （1） 建筑物安全等級為二級；設計使用年限 50年，建筑類型為丁類，耐火等級為三級（耐火極限：鋼柱不小于 2小時，鋼梁不小于 ），刷超薄型防火涂料。 （2）氣候條件：夏季室外計算溫度： ℃；冬季室外計算溫度：－5℃；絕對最高溫度： 42℃；絕對最低溫度：－15℃；最大日降雨量： 300mm；主導風向：冬季：西北；夏季：東南；最大積雪深度： 240mm；最大凍深： 50cm； （3）工程地質(zhì)條件：地勢平坦，土壤凍結(jié)深度：＜ ；地下水位：最高 ，最低 ；場地類別：III類；地基承載力特征值及土層厚度見表 1。表 1地基承載力特征值及土層厚度 平面設計要求：根據(jù)使用功能要求確定車間平面及柱網(wǎng)尺寸；選擇柱形式，初步確定柱截面；確定橫向、縱向定位軸線以及變形縫的位置；門、窗位置，尺寸及選用；圍護結(jié)構(gòu)的設計；標注剖面圖的剖切位置，索引標注三道尺寸（外部）及必要的標高尺寸等。立面設計要求：門窗條及內(nèi)外墻面，粉刷的設計；雨蓬的設置；消防梯及屋面檢修梯的設置；屋頂平面設計要求；屋面排水方案的確定；水落管數(shù)量及間距。剖面設計要求：廠房的高度的確定：門架檐口標高；軌頂標高；天窗的設計及選擇，側(cè)窗窗臺標高；屋面構(gòu)造：防水，保溫，隔熱的設計；抗震構(gòu)造設計，變形縫等的處理。 （1）總平面圖（ 1：500）及建筑設計說明 （2） 底層平面圖及屋頂平面圖（ 1：100） （3）正立面、側(cè)立面、剖面圖（ 1：100） 結(jié)構(gòu)設計要求結(jié)構(gòu)方案的確定，包括：平面柱網(wǎng)；承重結(jié)構(gòu)，門架，檁條，支撐系統(tǒng)：柱間支撐；屋蓋橫向及縱向支撐；吊車梁的設計；抗風柱的設計；柱基礎(chǔ)及墻基礎(chǔ)的選型；牛腿的構(gòu)造尺寸；結(jié)構(gòu)計算。 (1)結(jié)構(gòu)方案的確定包括結(jié)構(gòu)選型、基礎(chǔ)型式的確定和主要承重構(gòu)件截面尺寸的確定。 (2)結(jié)構(gòu)受力計算簡圖； (3)荷載計算及內(nèi)力組合； (4) 結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算及位移驗算。 (5) 梁（包括吊車梁）、柱截面驗算 (6) 節(jié)點、柱腳、基礎(chǔ)設計 (7) 用軟件進行電算分析，并與手算結(jié)果比較。 (8) 檁條設計、支撐設計。 (1) 結(jié)構(gòu)設計說明 (2) 基礎(chǔ)平面布置圖、基礎(chǔ)詳圖 (3) 支撐布置圖 (4) 連接大樣圖 (5) 剛架詳圖 (6) 屋面結(jié)構(gòu)布置圖 （1） 結(jié)構(gòu)方案選擇，包括結(jié)構(gòu)選型、結(jié)構(gòu)布置和材料選用等。 （2） 結(jié)構(gòu)設計依據(jù)。 （3） 結(jié)構(gòu)設計計算的具體內(nèi)容和步驟，包括計算簡圖選取、荷載計算、內(nèi)力分析和組合、抗震驗算、構(gòu)件截面設計及結(jié)構(gòu)構(gòu)造說明等。 （4） 計算中所用必要數(shù)據(jù)和表格。 時間安排 （1） 實習、調(diào)研、收集資料…………………………… 1周 （2）建筑設計…………………………………………… 3周 （3）結(jié)構(gòu)設計…………………………………………… 9周 a結(jié)構(gòu)方案確定………………………………………1周 b結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算及位移驗算……………………… 2周 c梁、柱截面驗算…………………………………… 2周 d節(jié)點、柱腳、基礎(chǔ)設計…………………………… 2周 e用軟件進行電算分析，并與手算結(jié)果比較……… 1周 f檁條設計、支撐設計……………………………… 1周 g外文翻譯……………………………………………1周 h機動、答辯…………………………………………2周 第二章 建筑設計總說明工業(yè)建筑中生產(chǎn)工藝要求是其設計主要依據(jù)，本廠房的生產(chǎn)工藝流程為直線型，生產(chǎn)工藝流程較簡單。充分考慮到生產(chǎn)流程及建筑和結(jié)構(gòu)的簡單及合理性，平面采用矩形平面形式。本廠房采用單跨結(jié)構(gòu)。本廠房建筑面積在3000平方米左右，由于廠房荷載較小，故選擇質(zhì)量較輕，工業(yè)化程度較高，施工周期短，結(jié)構(gòu)形式較簡單的輕型門式鋼架結(jié)構(gòu)。為便于機械化生產(chǎn)，減少造價。對于跨度的選擇，根據(jù)《廠房建筑模數(shù)協(xié)調(diào)標準》的要求，本廠房跨度大于18m，按30M模數(shù)增長，考慮到生產(chǎn)設備的大小和布置方式，為了有效提高廠房面積的利用率及吊車的服務范圍，跨度選擇為36m。本廠房設計中，縱向定位軸線由下向上依次定為A，B，C，D；橫向定位軸線從左向右依次定為1，2，3，4，5……，15 。其中，橫向定位軸線為中間柱的截面中心線與橫向定位軸線重合，廠房的縱向結(jié)構(gòu)構(gòu)件如屋面板，吊車梁，連系梁的標志長度皆以橫向定位軸線為界?？v向定位軸線為，對于抗風柱的設置，考慮到跨度為36m，盡量使抗風柱間距與柱距相近，所以6m設置抗風柱。廠房邊柱外緣與外墻內(nèi)緣重合，邊柱中心線與縱向定位軸線重合。 圖21平面柱網(wǎng)布置圖2．2廠房剖面設計吊車擬采用10t橋式起重機吊車。根據(jù)設計資料，本廠房采用軌頂標高為7m，查閱相關(guān)規(guī)范可知吊車梁高度可取600mm，故牛腿標高H==。,。為考慮到運輸工具進出廠房的便利及防止雨水侵入室內(nèi)，取廠房室內(nèi)外高差為150mm。為了使廠房立面美觀，本廠房采用有組織內(nèi)落內(nèi)排，即使落水管沿室內(nèi)柱子落下，將雨水排至地下水管道?？紤]到西安的氣象條件以及廠房最大高度的限制，廠房屋面排水坡度取1/10，天溝縱向坡度取5‰ 。具體內(nèi)天溝做法如下圖所示。圖22 邊跨內(nèi)天溝做法示意圖廠房立面利用矩形窗，墻體勒腳等水平構(gòu)件及其色彩變化形成立面劃分形狀，使立面簡潔大方，具有開朗，明快的效果。立面上，采用底部為900mm高的磚砌體，表面以水泥砂漿抹面。門窗框口包角板以及女兒墻蓋板均采用藍色鋼板，以豐富立面，同時也突出了門窗的重點部位。本廠房外墻下部為900mm高240mm厚的磚砌墻體，上部為壓型鋼板，以避免壓型鋼板直接著地而產(chǎn)生銹蝕。壓型鋼板采用保溫復合式壓型鋼板，板外側(cè)采用YX35—175—65型鋼板，內(nèi)板采用平板式鋼板。壓型鋼板外墻構(gòu)造力求簡單，施工方便，與墻梁連接可靠。轉(zhuǎn)角處以包角板與壓型鋼板搭接，搭接長度為350mm，以保證防水效果。圖23 縱墻與山墻角部節(jié)點示意圖本廠房屋面采用壓型鋼板有檁體系，即在鋼架斜梁上放置C型冷軋薄壁鋼檁條，再鋪設壓型鋼板屋面。壓型鋼板凹槽沿排水方向鋪設，以利于排水，排水坡度取1/20。具體構(gòu)造如下圖。圖24 屋脊節(jié)點示意圖廠房周圍做寬1000mm的混凝土散水，散水坡度取5%，散水構(gòu)造由下至上為素土夯實，80厚碎磚打底，60厚C10混凝土，10厚1：。具體做法如下圖所示：圖26 散水構(gòu)造示意圖門窗編號尺寸數(shù)量長（mm）高（mm）M—1430040006C—1400050018C—24000210028第三章 結(jié)構(gòu)方案設計總說明 材料選擇根據(jù)《門式剛架輕型房屋結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》CECS102：2002中的相關(guān)規(guī)定選取，由于本廠房是輕型門式剛架結(jié)構(gòu)，本身自重較輕且吊車噸位較小，鋼架承受荷載也較小，所以廠房梁、柱、檁條等結(jié)構(gòu)構(gòu)件可選用Q235鋼，又由于廠房對材料的沖擊韌性無特殊要求，所以質(zhì)量等級可以選用B級，且廠房對鋼材無特殊要求，為了節(jié)省造價，可采用沸騰鋼，因此，長房梁、柱、檁條、吊車梁、壓型鋼板等結(jié)構(gòu)構(gòu)件均可選用Q235B鋼材。本廠房建筑面積2950m178。，由于本廠房荷載較小，故選用質(zhì)量較輕、工業(yè)化程度較高、施工周期短、結(jié)構(gòu)形式較簡單的輕型門式剛架結(jié)構(gòu)。，對于跨度的選擇，應盡量選擇較大的跨度。跨度較大可以擴大柱網(wǎng)，這樣可以底稿廠房的通用性，擴大生產(chǎn)面積，節(jié)約用地，加快建設速度，提高吊車的服務范圍，因此本廠房采用18m的跨度。并根據(jù)工藝要求設為雙跨。根據(jù)屋面壓型鋼板的規(guī)格，檁條沿跨度方向每隔2m布置一道。根據(jù)《門式剛架輕型房屋結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》CECS102：，＜9m，故采用實腹式檁條。根據(jù)《門式剛架輕型房屋結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》CECS102：，應在檁條三分點處設置一道拉條，拉條采用Φ10圓鋼，圓鋼拉條設在距檁條上翼緣1/3腹板高度范圍內(nèi)，屋脊拉條為剛性。根據(jù)《門式剛架輕型房屋結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》CECS102：，并應在中間一個柱間設置柱間支撐，柱間支撐分為上柱柱間支撐和下柱柱間支撐布置。兩端設上柱支撐，中間設上下柱支撐。在設置柱間支撐的開間，宜同時設置屋蓋橫向支撐，以組成幾何不變體系。當有起重量不小于5t的吊車時，柱間宜采用型鋼支撐。，寬36m，根據(jù)《門式剛架輕型房屋結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》CECS102：，將整個廠房可劃分為一個溫度區(qū)段。因此在廠房兩端第一個柱間支撐設置橫向水平支撐。此外，還應在廠房中間柱間內(nèi)設置屋蓋橫向水平支撐，并應在上述相應位置設置剛性系桿。根據(jù)墻板的板型和規(guī)格，根據(jù)《冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》 ，6m，應在跨中三分點處各設置一道拉條，拉條承擔的墻體自重通過斜拉條傳至承重柱和墻架柱，且應每隔5道拉條設置一對斜拉條，以分段傳遞墻體自重，拉條為Φ10圓鋼。根據(jù)《門式剛架輕型房屋結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》CECS102：，應設置門柱窗柱，且由于門柱、窗柱需承受墻板重及自重，所以應考慮為雙向受彎構(gòu)件。 第四章 檁條設計 荷載設計壓型鋼板（兩層 含保溫層） 檁條（包括拉條） （1）屋面均布活荷載標準值根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50092001，本廠房采用的壓型鋼板為輕型屋面板，屋面為不上人屋面，標準值取。根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》：施工或檢修集中荷載標準值為 ，將屋面均布荷載轉(zhuǎn)換為線荷載（2）屋面雪荷載標準值由設計任務書可知，基本雪壓 ，根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》： （ ）（3）屋面風荷載標準值 由設計任務書可知，基本風壓，則根據(jù)《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》CECS102：2002中附表A之規(guī)定取風荷載標準值為：其中根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》，，有效受風面積，故取邊緣區(qū)，角部區(qū) ，則 （風吸力） 荷載組合（1） 永久荷載+ max{屋面均布活荷載、雪荷載} 彎矩設計值：（2）對于平坡屋面（坡度為1/8~1/20），當風荷載較大時，應驗算在風吸力作用下，永久荷載與風荷載組合下截面應力反號的情況， 即：+彎矩設計值： 截面選擇及截面特性查表得其截面特性如下： 按第一種組合進行強度驗算圖41 檁條受力示意圖 按毛面積計算的截面應力： 所以不合格，重新選擇截面如下表得其截面特性如下： 圖42 卷邊槽型冷彎型鋼的截面特性 按第一種組合進行強度驗算 受壓板件的穩(wěn)定性系數(shù)腹板為加勁板件， 且小于0，則根據(jù)《冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》GB500182002中公得： 其中，為壓力不均勻系數(shù)，K位為受壓板件的穩(wěn)定性系數(shù)。 圖43 腹板的應力情況上翼緣板為最大壓應力作用于部分加勁板件的支承板，則根據(jù)《冷彎薄壁型鋼技術(shù)規(guī)程》： 圖44 翼緣的應力情況 腹板 根據(jù)《冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》 得： ， 則受壓板件的板組約束系數(shù)其中，為受壓板件的板組約束系數(shù)，為計算系數(shù)。由于，故取。 為板件受壓區(qū)寬度 則由《冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》：計算截面有效寬度： 由于腹板為加勁板， 則： 上翼緣 由《冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》： 則： 由于 故取 且 由《冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》： 由于為部分加勁板則 下翼緣全截面受拉，全部有效圖45 有效截面示意圖上翼緣板扣除的面積寬度為：，同時在腹板的計算截面有一拉條連接孔，則有效凈截面模量：屋面能阻止檁條側(cè)向失穩(wěn)和扭轉(zhuǎn)： 穩(wěn)定性驗算（風吸力起控制作用），近似取： 由于檁條，拉條靠近上翼緣，故不考慮其對下翼緣的約束，可視為跨中無側(cè)向支撐構(gòu)件。查《冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》， 其中，為檁條的側(cè)向計算長度系數(shù)，橫向荷載作用點到彎心的距離，為系數(shù)。 為梁在彎矩作用平面外的長細比。 所以（3）風吸力作用下檁條下翼緣受壓區(qū) ∴滿足要求。 撓度驗算查《鋼結(jié)構(gòu)設計手冊》（上冊）表211得，容許撓度 由公式729得∴滿足要求。 構(gòu)造要求故此檁條在平面內(nèi)、外均滿足要求。第五章 吊車梁設計 荷載的計算 最大輪壓的計算吊車原始資料：10噸橋式起重吊車，吊車參數(shù)如下：軟鉤，A5工作制，，B=6485mm,輪距 W=4100，輪距及外輪廓幾何尺寸如圖1，2所示：119