【文章內(nèi)容簡介】 2 建筑結(jié)構(gòu)布置設(shè)計(jì) 建筑平面設(shè)計(jì) 廠房平面形式的選擇 本設(shè)計(jì)廠房跨度為 40m， 由文獻(xiàn) [3,413]可 知道門式剛架跨度一般單跨為 936m，所以該廠房設(shè)計(jì)為 單跨，為形式對稱再設(shè)計(jì)為單跨雙坡的常見形式。有起重機(jī)的廠房高度一般為 912m，所以定廠房牛腿高度 9m（滿足 3M 模數(shù)） [3]，廠房具體高度由起重機(jī)軌頂標(biāo)高及起重機(jī)所需凈空高度進(jìn)一步確定，由高度 912m 確定為單層輕型門式剛架廠房。另外考慮到溫度區(qū)段長度問題，由《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊》表 217（見表 ）查得采暖和非采暖地區(qū)縱向溫度區(qū)段長度為 220m，橫向溫度區(qū)段長度為 120m，本結(jié)構(gòu)橫向 40m縱向 100m 都在以上范圍內(nèi)所以不用加設(shè)溫度伸縮縫 [3]。 表 溫度區(qū)段長度值（ m） 結(jié)構(gòu)情況 縱向溫度區(qū)段 橫 向溫度區(qū)段 柱頂為剛接 柱頂為鉸接 采暖和非采暖地區(qū)房屋 熱車間和采暖地區(qū)非采暖房屋 露天結(jié)構(gòu) 220 180 120 120 100 — 150 125 — 柱網(wǎng)的選擇 由車間的長，寬尺寸，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(shí)際上是廠房跨度和柱距的選擇。 一般情況下柱距即剛架的最優(yōu)距離為 69m，超過 9m 時(shí)，屋面檁條與墻架體系用鋼量增加太多，綜合造價(jià)并不經(jīng)濟(jì)，現(xiàn)在我國應(yīng)用的基本柱距為 6m，本結(jié)構(gòu)廠房選擇 6m和 5m 的兩種相搭配的柱距 [6]。其中 6m 柱距為中間 15 個(gè)， 5m 柱距為兩邊 2 個(gè)。 沈陽理工大學(xué)士學(xué)位論文 5 屋面維護(hù)體系選擇 檁條間距選擇最常用的 ，并且選擇應(yīng)用最普遍，用鋼量省，制造和安裝方便且跨度小于等于 6m 的冷彎薄壁卷邊槽鋼（ C 型）檁條。檁條高度的確定見公式（ ） 11( ~ )35 50hL?? （ ） 式中 L — 檁條跨度為 6m。 其高度在 附近，由《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊》表 73 選擇檁條截面規(guī)格為：C180*70*20* 的檁條 [3]。 屋面鋼板 由《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊》表 61 采用 YX51360壓型鋼板，選取鋼板厚度為 1mm，當(dāng)檁距去 時(shí)，載荷 q= 沈陽理工大學(xué)士學(xué)位論文 6 資料來源 鋼結(jié)構(gòu)手冊表 61 為使屋面構(gòu)成穩(wěn)定的體系，還要在屋面上設(shè)置橫向水平支撐，一般橫向水平支撐間 距為 30m40m，本結(jié)構(gòu)廠房總廠 100m 總共 17 個(gè)開間，所以在第一個(gè)開間、第七個(gè)開間和最后一個(gè)開間上設(shè)置水平支撐，詳細(xì)布置見圖紙。 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(zhǔn)線，同時(shí)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(biāo)準(zhǔn)》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。 橫向定位軸線與剛架柱的橫向中心線重合，縱向定位軸線與起重機(jī)軌道中心線向外距離 750mm。 建筑剖面設(shè)計(jì) 沈陽理工大學(xué)士學(xué)位論文 7 柱頂標(biāo)高的確定 為滿足 3M 模數(shù)，牛腿高度已定為 9m，吊車的軌道梁選擇工字型截面的 600mm 高的工字鋼，這樣吊車軌頂標(biāo)高即為 9600mm，又根據(jù)文獻(xiàn) [3]中的北京起重運(yùn)輸機(jī)械研究所 110t 吊 鉤 LDB 型電動(dòng)單梁起重機(jī)技術(shù)規(guī)格中的 10t 起重機(jī)參數(shù)（見表 ）中得知起重機(jī)自身梁高 875mm，起重機(jī)參數(shù)說明見圖 ，并且由《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊》中得知吊車頂面至屋頂?shù)陌踩叨燃此鑳艨粘叽缫话闳?250mm350mm，本結(jié)構(gòu)取 350mm[3]。 這樣廠房的柱頂標(biāo)高可用式（ ）計(jì)算： 1 2 3H h h h? ? ? （ ） 式中 h1 — 軌頂標(biāo)高； h2 — 吊車自身高度； h3 — 吊車以上所需安全高度。 計(jì)算得 H=10825mm，因?yàn)橐獫M足 3M 模數(shù)，所以取 11100mm 即 。 表 10t 起重機(jī)參數(shù) 起重量 工作制 跨度 s（ m） 起升高度（ m） 基本尺寸（ mm） 軌道型號 總重（ t） 輪壓（ KN） 10t A3~A5 9/12 B 3500 W 3000 H1 875 b 120 38kg/m Pmax Pmin 10t A3~A5 9/12 B 3500 W 2500 H1 875 b 120 38kg/m Pmax Pmin 沈陽理工大學(xué)士學(xué)位論文 8 圖 起重機(jī)參數(shù) 屋脊高度確定 剛架的坡度一般為 1/8~1/20，在雨水大的地方取較大值，沈陽地區(qū)雨水不是很多，本結(jié)構(gòu)選擇 1/10 的坡度。則屋脊的高度 H′由公式（ ）確定 12H H L i?? ? ? （ ） L — 跨度 沈陽理工大學(xué)士學(xué)位論文 9 i — 坡度 算得屋脊高度為 。 剛架結(jié)構(gòu)形式的確定 門式剛架框架柱的形式有多種，按截面形式分，有等截面和變截面形式，變截面雖然節(jié)省材料但是構(gòu)造連接及加工制造不方便，一般當(dāng)跨度較大或者高度很高時(shí)采用，所以本結(jié)構(gòu)中采用等截面剛架柱，等截面柱一般適合用于無吊車或者吊車起重量 Q≤20t時(shí)，本結(jié)構(gòu)中起重機(jī)為 10t，所以適用。并且等截面剛架柱一般為工字型，本結(jié)構(gòu)中選擇焊接型工字鋼作為剛架柱，按構(gòu)件體系分有實(shí)腹式和格鉤式，因?yàn)檫x擇了工字鋼自然是實(shí)腹式剛架柱 [3]。 門式剛架的梁 選用與柱相同的工字鋼，剛架梁與柱的連接為剛接，柱腳與地面的連接因?yàn)閺S房內(nèi)設(shè)起重機(jī)，為了穩(wěn)定性的考慮選擇剛接柱腳。另外在上述加設(shè)水平支撐的開間還要加設(shè)柱間支撐，在兩端山墻處每端加設(shè)四根抗風(fēng)柱，抗風(fēng)柱間距 8m 對稱分布，根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊》表 112[3]以及本鋼結(jié)構(gòu)的具體情況綜合考慮，選擇 即為 H350*175** 的普通高頻焊接 H 型鋼，門式剛架詳細(xì)見圖紙。 沈陽理工大學(xué)士學(xué)位論文 10 圖 22 《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊》表 112 截圖 沈陽理工大學(xué)士學(xué)位論文 11 3 剛架內(nèi)力計(jì)算 剛架截面尺寸的確定 在輕型門式剛架廠房中，廠房梁柱的截面高度的計(jì)算公式可按公式（ ）計(jì)算 [6]： 11( ~ )30 45hL?? （ ） 式中 h — 柱截面高度； L — 廠房跨度。 所以 ~451~301h ???????? 暫取截面高度為 1200mm。然后由《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊》中的焊接工字型鋼的截面特性表 176 選出一種截面 [3]，其尺寸及截面特性見表 ，尺寸說明見圖 。 尺寸（ mm） 截面面積 A（ cm178。） 每米重量 （ Kg/m） 截面 特性 xx 軸 yy 軸 h 0 wht? bt? xI （ 4cm） xW （ 3cm ） xi （ cm ） xS （ 3cm ） yI （ 4cm ） yW （ 3cm） yi（ cm） 1200 1140*12 800*30 1140579 30676 16639 256039 6401 表 所選焊接工字鋼的截面尺寸及特性 + 沈陽理工大學(xué)士學(xué)位論文 12 圖 工字鋼截面尺寸參數(shù) 鋼架斜梁單位自重 )( )172(q ?? ???????? LS = 材料的選擇 鋼結(jié)構(gòu)所用鋼材主要有兩個(gè)種類，即碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼。在本設(shè)計(jì)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(qiáng)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(qiáng)度 沈陽理工大學(xué)士學(xué)位論文 13 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(qiáng)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。 還有吊車梁用鋼也選用焊接鋼板組成的工字形鋼。其余的小柱，檁條，墻架，小梁，板材均可直接由熱軋型鋼，冷彎薄壁型鋼和熱軋鋼板表中選用，這樣可以減少制作工作量，提高工業(yè)化水平，加快施工速度，進(jìn)而降低工程造價(jià)。 另外設(shè)計(jì)資料中給出廠房所處環(huán)境在沈陽，沈陽 冬季室外溫度多數(shù)處在 ~2℃之間， 對于剛架和吊車梁承受重要載荷的部件由于計(jì)算溫度處于 0℃ 和 20℃ 之間，根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊》應(yīng)選用具有 0℃ 沖擊性能和合格 C 級鋼 ，即為 Q235C。關(guān)于其材料的成分和焊接性能在焊接工藝中會(huì)進(jìn)一步闡述，表 和表 中分別表述了 Q235 鋼材的力學(xué)性能和鋼材強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 [3]。 標(biāo)準(zhǔn)代號 鋼材牌號 厚度 一般機(jī)械性能 V 形沖擊試驗(yàn) 屈服點(diǎn) fy（ N/mm178。） 抗拉強(qiáng)度 fu（ N/mm178。） 伸長率 δ（ %） 質(zhì)量等級 溫度（℃） 沖擊功（縱向） KJ不小于 GB/T 7001988 Q235 ≤ 16 235 375~500 26 B 20 27 17~40 225 25 C 0 沈陽理工大學(xué)士學(xué)位論文 14 表 鋼材力學(xué)性能 表 鋼材強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（ N/mm178。） 鋼材 抗拉、抗彎和抗壓 f 抗剪 fv 牌號 Q235 厚度或直徑 ≤16 215375~500 125 17~40 125 計(jì)算 恒 荷載標(biāo)準(zhǔn)值（對水平投影面） 壓型鋼板（二層含 80 ㎜ 厚的保溫層） KN/m2 檁條（包括拉條） KN/m2 剛架斜梁自重 KN/m178。 屋面支撐 KN/m178。 設(shè)備管線 KN/m2 恒 荷載 KN/m2 活荷載標(biāo)準(zhǔn)值 屋面活荷載：按不上人屋面考慮，取為 KN/m2。雪荷載：基本雪壓 。 取屋面活荷載與雪荷載中的較大值 KN/m2，不考慮積灰荷載。 36~50 215 24 D 20 沈陽理工大學(xué)士學(xué)位論文 15 屋面荷載值 首先恒載的設(shè)計(jì)值是標(biāo)準(zhǔn)值乘以分項(xiàng)系數(shù) ，活載的設(shè)計(jì)值應(yīng)為標(biāo)準(zhǔn)值乘以分項(xiàng)系數(shù) 。 恒載 標(biāo)準(zhǔn)值 6= 設(shè)計(jì)值 = KN/m 活載 標(biāo)準(zhǔn)值 6= 設(shè)計(jì)值 = 風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值 根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)載荷規(guī)范》（ GB500092022）中規(guī)定風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值 Wk可按公式（ ）計(jì)算 [4]： 0 ( / )k z s zW w KN m? ? ?? ? ? ? （ ） 式中 z? — 高度 z 處的風(fēng)振系數(shù)； s? — 風(fēng)載荷體形系數(shù)； z? — 風(fēng)壓高度變化系數(shù)； 0w — 沈陽地區(qū)基本風(fēng)壓。 地面粗糙度類別為 B 類其中 0w 查得為 ， z? 為 ， z? 為 ， s? 取值說明見圖 [4]： 圖 風(fēng)荷載體形系數(shù)（左來風(fēng)） 沈陽理工大學(xué)士學(xué)位論文 16 那么風(fēng)荷載的的具體標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算見式（ ） ： 0 ( / )k k z s zq W B w B K N m? ? ?? ? ? ? ? ? ? （ ） 式中 B — 剛架間距。 向風(fēng)面的風(fēng)荷載 （ 1） 柱上 1 6 /kq K N m? ? ? ? ? ?標(biāo) 準(zhǔn) 值 ： 1 1 .9 2 1 .4 2 .6 8 /wq KN m? ? ?設(shè) 計(jì) 值 ： （ 2） 橫梁上 2 ( ) 6 4 /kq KN m? ? ? ? ? ? ? ?標(biāo) 準(zhǔn) 值 ： 2w = / mq K N? ? ? ?設(shè) 計(jì) 值 ： 被風(fēng)面