【文章內(nèi)容簡介】 參考文獻 .................................................................................................................................110 附錄 ......................................................................................................................................... 111 鋼結構單層廠房結構設計 3 第 1章 建筑設計 根據(jù)所給設計資料，建筑面積約為 3100 2m ，結構形式采用輕鋼結構單層雙跨工業(yè)廠房形式，廠房內(nèi)設有重級（軟鉤）吊車（資料為指定幾臺吊車，現(xiàn)定為兩臺），起重量為 50t，吊車設備的技術指標為： 表 11 吊車技術指標 臺數(shù) 起重量 級別 鉤制 吊車跨度 吊車總量 小車重 最大輪壓 2 50t 重級 軟鉤 377kN 結構安全等級為Ⅱ級，耐火等級為Ⅱ級，對該模具沖壓件廠房的采光等級取為Ⅲ級。圍護結構采用雙面復合彩鋼夾心板。 工業(yè)建筑設計的任務就是根據(jù)我國建筑方針和政策，按照“安全適用，技術先進，經(jīng)濟合理”的設計原則，在滿足工藝要求的前提下，處理好廠房的平面、立面、剖面，選擇合適的建筑材料，確定合理的承重結構、圍護結構和構造做法，同時要滿足生產(chǎn)工藝的要求及有關的技術、良好的經(jīng)濟效益、衛(wèi)生等要求。 廠房的平面、立面、剖面設計是不可分割的整體，設計時必須統(tǒng)一考慮，在設計平面的同時需要考慮剖面和立 面的設計問題，為了敘述方便并根據(jù)設計的先后順序，現(xiàn)分項予以說明。 平面形式的確定 廠房的平面設計除首先滿足生產(chǎn)工藝的要求外，在建筑設計中應使廠房的平面形式規(guī)整以便節(jié)省投資和占地面積，選擇經(jīng)濟合理和技術先進的柱網(wǎng)使廠房具有較大的通用性，并使廠房符合工業(yè)化施工的要求，正確解決采光和通風，合理地布置生活用房，妥善處理安全疏散及防火措施等。 該工業(yè)廠房的平面形式采用矩形。這種平面形式容易與其他形式平面各工段 鋼結構單層廠房結構設計 4 之間靠的較緊，運輸路線短捷，工藝聯(lián)系緊密，工程管線較短，形式規(guī)整，占地面積少。且該 廠房的寬度不大，室內(nèi)采光通風都較容易解決。 柱網(wǎng)布置的確定 柱網(wǎng)尺寸不僅在平面上規(guī)定著廠房的跨度、柱距的大小，而且還規(guī)定著剛架，屋面板，吊車梁的尺寸。 在廠房中，為支撐屋頂和吊車設柱子，根據(jù)工藝流程和設備布置對跨度和柱距大小提出了要求。在選擇柱網(wǎng)時應考慮以下要求： （ 1）滿足生產(chǎn)工藝要求。 （ 2）遵守《廠房建筑模數(shù)協(xié)調(diào)標準》，跨度小于 18m 時，跨度的增減采用擴大模數(shù) 3M 數(shù)列。大于 18m時，跨度的增減采用擴大模數(shù) 6M 數(shù)列。廠房山墻出抗風柱柱距宜采用擴大模數(shù) 15M 數(shù)列。 （ 3）調(diào)整和統(tǒng)一柱網(wǎng)。 （ 4）盡量擴 大柱網(wǎng)，提高廠房的通用性和經(jīng)濟合理性。 由于跨度根據(jù)設計資料已定為 ，因此采用 3M數(shù)列的擴大模數(shù)。柱距在綜合考慮以上因素的前提下，采用 ，有利于提高結構的穩(wěn)定性。 廠房門的確定 結構耐火等級為Ⅱ級，根據(jù)建筑設計防火規(guī)范 “ 1 對不燃燒物質(zhì)進行加工，并在高溫或熔化狀態(tài)下經(jīng)常產(chǎn)生強輻射熱、火花或火焰的生產(chǎn) 2 利用氣體、液體、固體作為燃料或?qū)怏w、液體進行燃燒作其它用的各種生產(chǎn) 3 常溫下使用或加工難燃燒物質(zhì)的生產(chǎn) ”可知，該模具沖壓 件廠房 生產(chǎn)類別可定為丁類，防火規(guī)范中對此種建筑的最遠點至疏散門的允許距離要求為不限，考慮到工藝設計及行走方便，廠房開設六扇門（南北面各一扇，東西面各兩扇），平面位置詳見建筑平面圖，門的寬度和高度為 ? ，廠房門采用雙扇平開門。門應該與主要交通干道相近，以便于運輸設備進出與人流疏散。 散水的確定 為保護外墻不受雨水的侵蝕，在外墻的四周將地面做成向外傾斜的坡度，以便將屋面雨水排至遠處，所以設置了散水，散水的坡度可定為 5%，寬度取為900mm，散水的構造做法為：素土夯實， 70mm厚 1： 3： 6 碎石（磚）三合土，10mm水泥砂漿抹面，散水面距地面的距離為 20mm。散水做法見下圖。 鋼結構單層廠房結構設計 5 10mm厚水泥砂漿抹面20900素土夯實70mm厚1：3： 6碎石三合土5 % 圖 11 散水做法 生產(chǎn)輔助用房 設計資料對該部分無相應要求，故而不單獨設計之。 柱頂標高的確 定 由于廠房內(nèi)有吊車作業(yè)，柱頂標高按下式來確定： 761 hhHH ??? 式中： H —— 柱頂標高（ m ），必須符合 3M 的模數(shù)； 1H —— 吊車軌頂標高（ m ），一般由設計人員提出； 6h —— 吊車軌頂 至小車頂面的高度（ m ），根據(jù)吊車資料查出； 7h —— 小車頂面至屋架下弦底面之間的安全凈空尺寸（ mm）。此間隙尺寸，按國家標準及根據(jù)吊車起重量可取 300mm， 400mm， 1200mm。 根據(jù)設計 要求， 1H 取 6m ，查吊車資料可得： 6h 取 2734mm， 7h 取 400mm。 確定柱頂標高為： H=6++=，取 米，符合 3M 要求 .。 鋼結構單層廠房結構設計 6 室內(nèi)地坪標高的確定 在一般情況下，單層廠房室 內(nèi)地坪與室外地面需設置高差，以防止雨水倒灌侵入室內(nèi)。但為了便于運輸工具出入廠房和不加長門口坡道的長度，這個高差又不宜太大，在該廠房設計中高差取值為 450mm。確定室內(nèi)地坪標高為 ? ，室外標高為 ? 。 采光、通風的確定 該廠房設計中采用天然采光。采光設計就是根據(jù)采光等級，通過查閱相關規(guī)范根據(jù)窗地比來確定窗子的面積，從而布置窗戶的形式及標高，以保證室內(nèi)采光強 度、均勻度符合要求及避免眩光。 該廠房的采光等級雖未由設計資料給出，但根據(jù)一般情況可定為Ⅲ級，由于單側采光不均勻，衰減幅度大，由此考慮采用雙側開窗。根據(jù)采光等級查得窗地比為 1： 4，且廠房內(nèi)部設置了吊車，同時采用高低窗。為了便于工作和不使吊車梁遮擋陽光，高側窗下沿距吊車梁頂面不應太高或太低，規(guī)范規(guī)定至少高出吊車梁頂面 600mm,在該廠房中取 600mm。低側窗下沿一般略高于工作面的高度900～ 1200mm，在該廠房中取值為 900mm。 窗的確定： 廠房的總面積： 23 7 .2 8 2 .5 3 0 6 9 m?? ，由采光等級查得窗地比為 1： 4。根據(jù)廠房的面積確定采光所需的窗戶的總面積為： 23 0 6 9 4 7 6 7 .2 5m?? ， 采用南北立面雙側開帶窗，則窗戶總高度為 ? ?76 7. 25 2 37 .2 82 .5 3. 2 m? ? ? ?， 窗戶設計兼顧墻梁位置，故設置高窗高度為 ，距吊車梁頂面 1200mm；低窗高度為 ，距地面 900mm。窗戶總高度為 ，滿足總高 米的要求，考慮到帶形窗到墻邊的距離，再加上由于南北立面開門，帶形窗需隔斷（距門的距離為 1000mm），為了補償帶形窗隔斷的采光面積，在兩側 山墻開高窗，高窗高度為 ，也采用帶形窗，到兩側軸線距離為 1500mm，兩側對稱布置，窗口高度與南北立面的高窗平齊。南北立面窗戶具體標高位置見剖面圖，山墻窗高具體位置詳見側立面圖。 該廠房的通風采用自然通風。在夏季，該車間的熱源主要來自設備散熱、焊接加工散熱、圍護結構（包括門窗）向室內(nèi)傳遞熱量。為排出這些熱量，一般采光和運輸要求開設的門窗面積已經(jīng)足夠，故低側窗和中側窗做成開閉式的，而高側窗封閉式就可以滿 足廠房的通風要求。 鋼結構單層廠房結構設計 7 屋面排水的確定 屋面排水形式與屋頂坡度密切相關，主要取決于屋面承重結構的形式和屋面構造形式，屋面排水采用有組織天溝外排水，有組織排水系統(tǒng)主要是由天溝，雨水斗，雨水管組成。天溝的構造形式與屋面構造有關，該 屋面采用 厚的鍍鋅壓型彩涂板， 屬于大型板，其接縫處容易做到密實不滲漏，可直接在屋面板上做天溝。為了使天溝內(nèi)的雨水能順暢的流向雨水斗，天溝應做墊坡，其坡度不應小于 %，也不宜大于 %，該廠房的天溝墊坡取 %。由于采用槽型天溝，分水線設置應不低于天溝溝壁頂面 50mm，以免積水高出分水線而導致滲漏。由《房屋建筑學》（第一版）中表 196 查得，雨水管確定為直徑 100mm，雨水管最大集水面積為 363 2m 。根據(jù)設計該廠房的屋頂面積約為 3000 2m ，則需要的雨水管數(shù)量為 3000 363 ??，取 6 根，雨水管在南北立面對稱布置，雨水管及排水布置詳見屋面排 水示意圖；天溝截面選用 mmmm 250400 ? ，坡度為1%。 布置詳見屋面排水示意圖。 4．廠房立面設計 立面設計是平面、剖面設計的繼續(xù)，它是和平面、剖面不可分割的整體。平面、剖面設計中，重點從平面組合等方面，解決生產(chǎn)使用和經(jīng)濟之間的關系；在立面設計中，則主要從外觀形象方面，反映平面、剖面功能，使形式與內(nèi)容得到統(tǒng)一。 該廠房的跨度、長度和柱距以及門窗的位置及屋蓋形式等，在平面設計和剖面設計時都已經(jīng)確定，在立面設計中就是要根據(jù)平面設計和剖面設計，確定門窗洞口的標高及位置，室內(nèi)外高 差等；選用墻體、墻面材料和構造形式表示明確，反映其處理方法，以及在已有的體型基礎上利用柱子、門窗、墻面、線腳、雨篷等部件，結合建筑構圖規(guī)律進行有機的組合與劃分，使立面簡潔大方，比例恰當，達到完整勻稱，節(jié)奏自然，色調(diào)質(zhì)感協(xié)調(diào)統(tǒng)一的效果。廠房的立面設計詳見立面圖。 鋼結構單層廠房結構設計 8 5．其他建筑構造 屋頂?shù)拇_定 本設計中廠房屋面采用有檁體系，即在剛架斜梁上設置 C 型冷彎薄壁型鋼檁條，再鋪設 厚的鍍鋅壓型彩涂板做成屋面。 它施工速度快、重量輕、表面帶有色彩涂層、防銹、耐腐蝕、美觀。屋頂坡度考慮屋面排水需要，根據(jù)設計資料所 給屋面坡度為 1:15，若化為百分數(shù)即有屋面坡度約為 % 。 女兒墻的確定 由于屋面排水采用內(nèi)天溝外排水，需設女兒墻。女兒墻高度不得超過屋頂高度，取女兒墻標高為 米，沒有超過屋頂標高，符合要求。女兒墻位置詳見剖面圖。 圖 12 天溝及女兒墻構造詳圖 地面的確定 由于廠房內(nèi)有重型物品的堆放或車輛行駛，由此考慮建筑物的地面構造采用混凝土實鋪地面。 地面在鋪設時，將開挖的土回填夯實后，在上面鋪設碎石或三合土，然后用1： 3 水泥砂漿找平，然后再鋪設混凝土面層。由于在該廠房中有焊接，會產(chǎn)生 鋼結構單層廠房結構設計 9 火 花，為了避免出面意外，地面采用特殊的不發(fā)光地面。地面做法如下圖所示。 50mm厚 c 20混凝 土面層20mm厚 1：3水 泥砂漿找平層120mm厚 1：3： 6三合土 墊層素土夯實圖 13 廠房地面做法 門口坡道做法 在車間的大門外，應做行車坡道。一般坡度取 1： 5～ 1： 10 之間，在該廠房中取較小值 1： 10，根據(jù)前面定出的室內(nèi)外高差 450mm,則可求出外坡道的水平長度為 450 10=4500mm。坡道的構造做法是：素土夯實， 20mm厚 1： 3 水泥砂漿面層， 50mmC20 混凝土填層，坡道布置如下圖所示： 圖 14 門口坡道示意圖 鋼結構單層廠房結構設計 10 素土夯實20mm厚1：3水泥砂漿面層c20混凝土填層10 % 圖 15 坡道做法示意 雨棚的確定 該廠房設計中取 雨棚高出門洞 300mm，由前面確定出的門高 ，即得雨棚標高為 。雨棚尺寸確定如下：厚度為 300mm，外挑為 1500mm，寬度略比門洞尺寸寬，取為 5000mm。 屋脊的確定 屋面板采用 厚的鍍鋅壓型彩涂板， 屋面的連接形式及構造見下圖： 鋼結構單層廠房結構設計 11 ? 4x10 拉鉚釘 @300彩鋼脊托板檁條? 5x 10 拉鉚釘 @300EPS填實彩鋼板屋脊扣件密封膠圖 16 屋脊連接構造 門窗表 第 2章 結構設計 吊車梁設計 吊車梁選用焊接工字形截面的簡支梁系統(tǒng)，每跨一臺吊車，無制動結構，支撐與鋼柱采用加強受壓翼緣的方式提高吊車梁的整體穩(wěn)定性。 焊 接吊車梁的鋼材型號為 Q235 鋼，焊條為 E43 鋼，梁式吊車性能參數(shù)如下表所示： 鋼結構單層廠房結構設計 12 起重量 Q（ t） 工作級別 跨度s(m) 基本尺寸（ mm） 軌道型號（ Kg/m） 重量（ t） 輪壓（ kN） B W H b 小車重 總重 maxP minP 50 A6 6944 4800 2734 300 5 4 377 QU80 鋼軌是起重機鋼軌規(guī)格重量中型號 型號 軌高 頂寬 頂下 寬 底寬 腰厚 截面積 理論重量 QU80 130mm 80mm 87mm 130mm 32mm m