【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 工程概況 積極推廣應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)是我國(guó)土木工程的重要發(fā)展 方向之一，企達(dá)工業(yè)（南京）有限公司擬新建生產(chǎn)廠房，本畢業(yè)設(shè)計(jì)是其所需的鋼結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計(jì)。 設(shè)計(jì)基本條件為： 該建筑物主體結(jié)構(gòu)層數(shù)為 5 層，一 層層高為 ， 二、 三、四 、五層層高為 。 總建筑面積 ，占地面積 2990 m2， 主體 建筑高度 ，建筑層數(shù) 5 層。 建筑結(jié)構(gòu)形式為鋼框架，基礎(chǔ)為 樁 基礎(chǔ) ，結(jié)構(gòu)內(nèi)分三跨， 跨距分別為 13m、 14m、13m；柱距 8 m，總長(zhǎng) ，屋面建筑坡度 5%。 建筑結(jié)構(gòu)等級(jí)指標(biāo)及設(shè)計(jì)年限 1 建筑結(jié)構(gòu)安全等級(jí)：二級(jí)； 2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限： 50年； 3 建筑抗震設(shè)防類(lèi)別：丙類(lèi)； 4 地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)：乙級(jí)。 建筑設(shè)計(jì)相關(guān)參數(shù) 1 基本風(fēng)壓： ，地面粗糙類(lèi)型： B 類(lèi)； 2 基本雪壓： kN/m2； 3 場(chǎng)地類(lèi)別： Ⅲ 類(lèi)，設(shè)計(jì)特征周期： ； 4 抗震設(shè)防烈度： 7度； 5 設(shè)計(jì)基本地震加速度： ，設(shè)計(jì)地震分組：第一組； 6 建筑耐火等級(jí)：二級(jí)； 7 工程地質(zhì)條件 本工程建筑設(shè)計(jì)標(biāo)高相當(dāng)于絕對(duì)標(biāo)高 。 基礎(chǔ)形式采用樁基礎(chǔ)，以 51 強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)砂巖作為樁端持力層，樁徑為 400mm，壁厚 90mm。 1) 巖土特性 天然地 面下厚 左右為人工雜填土，地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值 fak=58KPa， Es=，樁周土摩擦力標(biāo)準(zhǔn)值 qsa=16KPa；其下 21粉質(zhì)粘土為 ， fak=120KPa， Es=， qsa=42KPa；再下為 22粉質(zhì)粘土，厚 ， fak=90KPa， Es=， qsa=30KPa。然后為 23粉質(zhì)粘土， 第一章 設(shè)計(jì)概況 2 厚 ， fak=140KPa， Es=， qsa=50KPa。強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)砂巖， fak=260KPa，樁端土極限端承力標(biāo)準(zhǔn)值 qpk=5000 KPa。地下水位位于 地表下 2) 巖土工程分析及地基適宜性評(píng)價(jià) 粉質(zhì)粘土層，分布較廣，中等密實(shí)狀態(tài)，性質(zhì)穩(wěn)定，適宜作為地基持力層。 3) 水文地質(zhì)條件 場(chǎng)地地下水位低于地表 。 4) 腐蝕性評(píng)價(jià) (1) 場(chǎng)地土腐蝕性評(píng)價(jià) 擬建場(chǎng)地土易溶鹽含量為 363~369mg/L20200。 SO42含量為 ~； cl含量為 ~； PH=~， 根據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》附錄 G，擬建建（構(gòu)）筑物基礎(chǔ)（樁基）直接與地下水接觸，常年處于濕潤(rùn)區(qū)，場(chǎng)地環(huán)境類(lèi)型為Ⅱ 類(lèi) 。 據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》判定場(chǎng)地土對(duì)混凝土具有微腐蝕性；對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋具有微腐蝕性；對(duì)鋼結(jié)構(gòu)具有微腐蝕性。 擬建場(chǎng)地及其附近無(wú)明顯污染源影響場(chǎng)地地下水土環(huán)境，場(chǎng)地雨量較多，場(chǎng)地地下土對(duì)混凝土及鋼筋混凝土中的鋼筋具微腐蝕 ，不考慮其腐蝕性影響 。 (2) 場(chǎng)地地下水腐蝕性評(píng)價(jià) 場(chǎng)地內(nèi)潛水對(duì)混凝土及長(zhǎng)期浸水環(huán)境中的鋼筋混凝土中的鋼筋具微腐蝕，對(duì)處于干濕交替環(huán)境下的鋼筋混凝土中的鋼筋具微腐蝕 ，不考慮其腐蝕性。 (3) 場(chǎng)地穩(wěn)定性評(píng)價(jià) 根據(jù)區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造，本區(qū)無(wú)活動(dòng)性斷層通過(guò)，歷史上無(wú)大的破壞性地震發(fā)生，從地質(zhì)構(gòu) 造和地震活動(dòng)歷史等因素分析，本場(chǎng)地為相對(duì)穩(wěn)定區(qū)，地基分布有暗塘、沖溝等不良地質(zhì)條件，采用適當(dāng)?shù)奶幚泶胧┘盎A(chǔ)形式后可滿足建筑物地基穩(wěn)定，場(chǎng)地適宜本工程建設(shè)。 本工程設(shè)計(jì)過(guò)程中所遵循的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范 1 《 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 》 (GB500172020) 2 《建筑工程抗震設(shè)防分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)》（ GB502232020） 3 《 建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》（ GB500682020） 4 《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（ GB500092020） 5 《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（ GB500102020） 6 《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范 》（ GB500172020） 南京工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 3 7 《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（ GB500072020） 施工 技術(shù) 條件 本工程由大型建筑工程公司承建，設(shè)備齊全，技術(shù)良好。水、電供應(yīng)由建設(shè)單位保證。 材料供應(yīng) 三材及一般材料能按計(jì)劃及時(shí)供應(yīng)。 第二章 建筑設(shè)計(jì) 4 第二章 建筑設(shè)計(jì) 平面設(shè)計(jì) 本廠房總建筑面積 ，占地面積 2990 m2。選擇工業(yè)化程度較高，施工周期短，結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)單的框剛架形式。為減小地基處理費(fèi)用和基礎(chǔ)造價(jià)，柱距選擇 8m。 建筑平面設(shè)計(jì)主 要有建筑物中各個(gè)使用部分的設(shè)計(jì)和建筑物交通聯(lián)系部分 的設(shè)計(jì)，建筑物的使用部分，主要體現(xiàn)該建筑物的使用功能，因此滿足使用功能 的需求是確定其平面面積和空間形狀的主要依據(jù)。根據(jù)題目所給條件：本設(shè)計(jì)為三跨鋼結(jié)構(gòu)五層廠房，跨度分別為 13 米、 14米、 13 米，長(zhǎng) 。工業(yè)建筑中生產(chǎn)工藝要求是其設(shè)計(jì)主要依據(jù)，參照工程應(yīng)用實(shí)例，充分考慮到生產(chǎn)流程及建筑和結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單及合理性，廠房平面布置為三跨矩形平面。 立面設(shè)計(jì) 建筑立面設(shè)計(jì)偏重于對(duì)建筑物的各個(gè)立面以及其外表面上所有的構(gòu)件，例如門(mén)窗、雨篷、遮陽(yáng)等等的形 式、比例關(guān)系和表面的裝飾效果等。設(shè)計(jì)時(shí)，通常是先繪制出建筑物各個(gè)立面的基本輪廓，再進(jìn)一步推敲各個(gè)立面的總體尺度比例的同時(shí)，綜合考慮立面之間的相互協(xié)調(diào)，特別是相鄰立面之間的連續(xù)關(guān)系，并且對(duì)立面上的各個(gè)細(xì)部，特別是門(mén)窗的大小、比例、位置，以及各種突出物的形狀等進(jìn)行必要的調(diào)整。 室內(nèi)外高差的確定：為考慮到運(yùn)輸 工具進(jìn)出廠房的便利及防止雨水侵入廠房?jī)?nèi)， 取廠房室內(nèi)外高差為 200mm。 廠房屋面排水設(shè)計(jì)：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。廠房屋面排水坡度取 %，天溝縱向坡度 取 1%。具體 內(nèi)天溝做法如右圖 21 所示： 南京工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 5 散水構(gòu)造：廠 房周?chē)鰧?900mm 的混 凝土散水，散水坡度取 10%，散水構(gòu)造由下至上 為素土夯實(shí)， 150 厚塊石 墊層， 80厚 C15 混凝土， 20厚 1:2水泥砂漿面層。 具體 做法如右圖： 圖 22 散水詳圖 剖面設(shè)計(jì) 建筑剖面圖 是表示建筑物在垂直方向房屋各部分的組合關(guān)系。剖面設(shè)計(jì)主要分析建筑物各部分應(yīng)有的高度、建筑層數(shù)、建筑空間的組合和利用，以及建筑剖面中的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造關(guān)系等。此次設(shè)計(jì)層高為 ++ ++。 防火設(shè)計(jì)防火分區(qū) 每層為一個(gè)防火分區(qū)。本工程采用全噴淋消防系統(tǒng)，滿足二級(jí)耐火等級(jí)規(guī)定的耐火極限要求，每個(gè)防火分區(qū)，鋼梁刷厚型防火涂料 20mm,耐火極限 小時(shí)，鋼柱刷厚型防火涂料 40 厚，耐火極限 小時(shí)。 第三章 結(jié)構(gòu)選型與結(jié)構(gòu)布置 6 第三章 結(jié)構(gòu)選型與結(jié)構(gòu)布置 結(jié)構(gòu)選型 對(duì)采用鋼框架結(jié)構(gòu)體系的建筑，具有以下特 點(diǎn)： 1 建筑平面布置靈活，能夠提供較大的內(nèi)部使用空間，能適應(yīng)多種類(lèi)型的使用功能。 2 構(gòu)造簡(jiǎn)單，構(gòu)件易于標(biāo)準(zhǔn)化和定型化生產(chǎn)，施工速度快，工期短。 3 對(duì)層數(shù)不多的多層建筑而言，框 架結(jié)構(gòu)體系是一種比較經(jīng)濟(jì)、運(yùn)用廣泛的結(jié)構(gòu)體系。 4 本工程為五層生產(chǎn)房，采用鋼框架結(jié)構(gòu)體系能滿足要求。 結(jié)構(gòu)布置 結(jié)構(gòu)布置應(yīng)滿足建筑功能及使用功能的要求。該工程為多層鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)房，需要開(kāi)闊的開(kāi)間。鋼結(jié)構(gòu)具有的大柱網(wǎng)、大開(kāi)間，結(jié)構(gòu)布置靈活的優(yōu)勢(shì)可以得到較好的發(fā)揮。 平面布置 1 柱網(wǎng)布置：考慮會(huì)所的開(kāi)間多樣性，鋼框架間距與跨度不等。盡量形成縱橫向平面框架的雙向框架體系。 2 主梁布置：框架梁與框架柱均為剛接。 3 次梁布置：次梁與框架梁采用鉸接連接，并與框架梁同高。次梁間距 為～ 。板按單向板進(jìn)行布置。 4 內(nèi)外墻布置 ： 外墻 200 厚 莢心 保溫板 KN/m2 , 內(nèi)墻 100 厚 莢心 保溫板 KN/m2 墻梁選用薄壁冷彎槽形鋼。 豎向布置 本工程豎向剛度較 均勻，設(shè)計(jì)采用工字型截面柱：邊柱 H750550202中柱H8506502630,1~5 層柱通長(zhǎng)，不改變截面尺寸。 樓蓋布置 采用壓型鋼板現(xiàn)澆混凝土組合樓蓋，這樣樓蓋整體性好，可滿足樓板在水平面內(nèi)剛度無(wú)窮大的要求， 以保證各榀框架的協(xié)同工作。壓型鋼板采用 YXB75230690（ Ⅰ ） 開(kāi)口南京工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 7 型 壓型鋼板 ，能夠很好的滿足結(jié)構(gòu)受力與防火的要求，壓型鋼板與混凝土 共同受力，更為經(jīng)濟(jì)。 基礎(chǔ)形式 基礎(chǔ)形式依據(jù)施工條件等綜合考慮，采用天然地基。擬采用樁 基礎(chǔ)，能滿足抗震的要求。 材料的選用 1 框架柱： Q345B，焊條 E50 2 框架梁： Q345B，焊條 E50 3 次梁： Q345B，焊條 E50 4 樓板：壓型鋼板組合樓板 鋼筋： HRB335 fy＝ 300KN/mm2 初估構(gòu)件截面尺寸 組合樓 板截面初估 根據(jù)組合樓板的構(gòu)造要求，為滿足樓板在平面內(nèi)的剛性假定，壓型鋼板頂面以上的混凝土厚度不應(yīng)小于 50mm ，總厚度不應(yīng)小于 90mm ，因此，壓型鋼板上鋪設(shè) 140 厚的 C30 混凝土，取壓型鋼板頂面以上的混凝土厚度為 65mm ， 即 140 厚鋼筋混凝土板， 壓型鋼板厚度取 。 選用 YX75－ 230－ 690 壓型鋼板 框架柱截面初估 1 中柱 初估選用焊接工字形鋼 ，鋼材牌號(hào) Q345B，由工程經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)荷載一般約為 6~8 kN/m2。取中柱為準(zhǔn)，其受荷面積為 a、 b（分別為縱橫方向的柱距），則 中柱的受力為 n ?ab10，其中， n 為總層數(shù)。初估計(jì)其中受荷面積最大的柱，估算時(shí)考慮彎矩等影響，將上述壓力乘以經(jīng)驗(yàn)系數(shù) ，則： Σ N =n ?ab8=58 ( )8= 7863kN 式中 — 荷載分項(xiàng)系數(shù)平均值 底層計(jì)算高度為 +=，其中 。 再由第三章 結(jié)構(gòu)選型與結(jié)構(gòu)布置 8 軸心受壓柱求柱截面 lox= l= 6000mm ， loy= l= 6000mm 試選截面 設(shè) λx=30 , λy =50 ix= =200mm iy= =120mm 根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范表 ，對(duì) x 軸 彎曲時(shí) 屬于 b 類(lèi) 截面 、 y 軸 彎曲時(shí) 屬 于 b 類(lèi) 截面。 √ =50√ = 查表： φx= 則需要截面面積 A= =37808mm2 根據(jù)需要的截面面積和截面大致輪廓尺寸 b h，偏于安全地選擇中柱截面尺寸為H8506502630。 相關(guān)截面特性見(jiàn)下 表。 2 邊柱 同理初選為 H7505502028。相關(guān)截面特性見(jiàn)下表。 其他 梁等 構(gòu)件 初估 詳見(jiàn)下表 31: 表 31 各構(gòu)件截面特性表 構(gòu)件 尺寸 /mm 截面面積 /cm2 單位質(zhì)量 /（ Kg/m） 截面特征 H B tw t Ix/cm4 Wx/cm3 ix/cm Iy/cm4 Wy/cm3 iy/cm 次梁 450 250 10 14 39541 連梁 450 250 10 14 39541 主梁 800 400 22 26 388360 27800 中 柱 850 650 26 30 762710 137430 邊柱 750 550 20 28 457300 77688 框架計(jì)算單元及計(jì)算簡(jiǎn)圖 計(jì)算單元 根據(jù)結(jié)構(gòu)方案特點(diǎn)，取一榀典型橫向框架作為計(jì)算單元，這里取 4 軸線框架進(jìn)行計(jì)算，在 4 軸線兩側(cè)各取 1/2 柱距寬作為 計(jì)算單元，如圖 31。 南京工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 9 圖 31 平面計(jì)算簡(jiǎn)圖 計(jì)算簡(jiǎn)圖 一榀框架的 計(jì)算簡(jiǎn)圖如 32 所示 ， 假定框架柱頂部，框架梁與柱剛接，主梁與次梁鉸接 。 圖 32 單榀計(jì)算簡(jiǎn)圖 由 E=105MPa,各構(gòu)件 I、 L 如上， i = 有 各層梁柱線剛度如下表：（ kN/m） 第三章 結(jié)構(gòu)選型與結(jié)構(gòu)布置 10 表 32 梁柱線 剛度 層數(shù) 12 跨 23 跨 34 跨 邊柱 梁 中柱 梁 中柱 梁 邊柱 5 21104 KN/m 104 KN/m 104 KN/m 104 KN/m 104 KN/m 104 KN/m 21104 KN/m 4 3 2 1 104 KN/m 104 KN/m 104 KN/m 104 KN/m 南京工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 11 第 四章 荷載值計(jì)算 荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算 根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（ GB50092020）取值 恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算 1 不上人屋面荷載 保護(hù)層 40 厚 C20 細(xì)石混凝土內(nèi)配