【導(dǎo)讀】本工程為一門式鋼結(jié)構(gòu)廠房,位于石家莊高新技術(shù)開發(fā)區(qū)。為新建，設(shè)計(jì)中主要包括建筑設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、PKPM設(shè)計(jì)三方面內(nèi)容。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部分首先確定結(jié)構(gòu)方案以及承重構(gòu)件的選型。在此基礎(chǔ)上完成廠房。房柱的截面及節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì),檁條設(shè)計(jì),墻梁設(shè)計(jì),吊車梁設(shè)計(jì)。PKPM設(shè)計(jì)主要是對(duì)剛架進(jìn)行計(jì)算，熟悉掌握PKPM系列軟件的運(yùn)用。對(duì)手算及機(jī)算的結(jié)果進(jìn)行比較。

　　

【正文】 們的心理狀態(tài)，內(nèi)部的色彩起著重要的作用。廠房的內(nèi)部色彩一般分環(huán)境色、機(jī)械色和標(biāo)志色。環(huán)境色是指 廠房?jī)?nèi)部的色彩。機(jī)械色一般是由石油設(shè)備制造廠選定。標(biāo)志色又分為管道標(biāo)志色和警戒標(biāo)志色。管道標(biāo)志色有利于識(shí)別復(fù)雜的管道系統(tǒng)，利于檢修和防止事故。警戒標(biāo)志色是為了生產(chǎn)安全，用于廠房?jī)?nèi)的一些易發(fā)生安全事故的設(shè)備或設(shè)備的某部分。 18 七 、 建筑構(gòu)造做法 表 類 別 序號(hào) 適用 部位 構(gòu) 造 作 法 標(biāo)準(zhǔn)圖集號(hào) 彩色壓型 鋼板屋面 1 車間 型檁條和 80聚苯乙烯朔料板 3彩色壓型鋼板 水磨石地面 2 車間 厚 1： 水泥磨石地面磨光打蠟 厚 1： 3 水泥沙漿找平 厚（最低處） C20 細(xì)石混凝土從門口向地漏找坡最低處不小于30厚 5. 聚氨酯三遍涂膜防水層— 厚或用硅橡膠等其他防水涂料 厚 C20 細(xì)石混凝土隨打隨抹平，四周抹小八字腳 7．隨時(shí)墊層 8．素土夯實(shí) 98J1地9 水泥沙漿墻面 3 內(nèi)墻 米以下 厚 1： 水泥沙漿抹面，壓實(shí)打 厚 1： 3 水泥沙漿打低 98J1內(nèi)3C 19 表 類 別 序號(hào) 適用 部位 構(gòu) 造 作 法 標(biāo)準(zhǔn)圖集號(hào) 彩色 壓型鋼板墻面 4 內(nèi)外墻 米以上 型檁條和 80 聚苯乙烯泡沫塑料保溫材料 3彩色壓型鋼板 —— 水刷石墻面 外墻 米以下 厚 1； 水泥石子（小八厘）罩面，水刷露出石子 厚 1： 3 水泥沙漿打底掃毛 98J1 外3A 細(xì)石混凝土散水 6 —— C20 細(xì)石混凝土撒 1： 1水泥砂子，壓實(shí)趕光。 100 厚碎石或碎磚夯實(shí)，灌 混合砂漿。 4％。 98J1 散4A 大理石板踢 腳 7 —— 1020 厚大理石板 厚 1： 2 水泥沙漿灌貼 98J1 踢3C 水泥鋸齒坡道 8 —— 厚 1： 2 水泥沙漿抹面，作出 60寬 7深鋸齒 厚 C15 混凝土 100 厚碎石或碎磚夯實(shí)，灌 混合砂漿。 （坡度按工程設(shè)計(jì)） 98J1 坡6A 20 第 二 章 、 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 說明 一、 鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn) 本設(shè)計(jì)除基礎(chǔ)外均采用鋼結(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)體系與鋼筋混凝土和砌體結(jié)構(gòu)相比，其特點(diǎn)如下： 材料的強(qiáng)度高，塑性和韌性好。 鋼材和其他 建筑材料諸如混凝土、磚石和木材相比，強(qiáng)度要高得多。因此，特別適用于跨度大活荷載很大的結(jié)構(gòu)和構(gòu)件。鋼材還具有塑性韌性好的特點(diǎn)。良好的吸能能力和延性還是鋼結(jié)構(gòu)具有優(yōu)越的 抗震性能。另一方面，由于鋼材的強(qiáng)度高，做成的構(gòu)件截面小而壁薄，受壓時(shí)需要滿足穩(wěn)定的要求，強(qiáng)度有時(shí)不能充分發(fā)揮。 材質(zhì)，和力學(xué)計(jì)算的假定比較符合。 鋼材內(nèi)部組織比較接近勻質(zhì)和各向同性體，而且在一定的應(yīng)力幅度內(nèi)幾乎是完全彈性的。因此，鋼結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力情況和工程力學(xué)計(jì)算結(jié)果比較符合。鋼材在冶煉和軋制過程中質(zhì)量可以嚴(yán)格控制，材質(zhì)波動(dòng)的幅度小。 鋼結(jié)構(gòu)制造簡(jiǎn)便，施工周期短。 鋼結(jié)構(gòu)所選用的材料單純而且是成材，加工比較簡(jiǎn)便，并能使用機(jī)械操作。因此，大量的鋼結(jié)構(gòu)一般在專業(yè)化的金屬結(jié)構(gòu)廠做成構(gòu)件，精確度較高。構(gòu)件在工地拼裝，可以安裝簡(jiǎn)便的普通螺栓和高強(qiáng)度螺栓，有時(shí)還可以在工地拼裝和焊接成較大的單元再行吊裝，以縮短工期。小量的鋼結(jié)構(gòu)和輕鋼屋架，也可以在現(xiàn)場(chǎng)就地制造，隨即用簡(jiǎn)便機(jī)具吊裝。此外，對(duì)已建成的鋼結(jié)構(gòu)也比較容易進(jìn)行改建和加固，用螺栓連接的鋼結(jié)構(gòu)還可以根據(jù)需要進(jìn)行拆遷。 鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量輕。 鋼材的密度雖比混凝土等建筑材料大，但鋼結(jié)構(gòu)卻比鋼筋混凝土結(jié)構(gòu) 輕，原因是剛才的強(qiáng)度與密度之比要比混凝土大得多。以同樣的跨度承受同樣荷載，鋼屋架的質(zhì)量最多不過鋼筋混凝土屋架的 1/3～ 1/4，冷彎薄壁型鋼屋架甚至接近 1/10，為吊裝提供了方便條件。對(duì)于需要遠(yuǎn)距離運(yùn)輸?shù)慕Y(jié)構(gòu)，如建造 在交通不便的山區(qū)和邊遠(yuǎn)地區(qū)的工程，質(zhì)量輕也是一個(gè)重要的有利條件。屋蓋結(jié)構(gòu)的質(zhì)量輕，對(duì)抵抗地震作用有利。另一方面，質(zhì)輕的屋蓋結(jié)構(gòu)對(duì)可變荷載的變動(dòng)比較敏感，荷載超額的不利影響比較大。受有積灰荷載的結(jié)構(gòu)如不注意及時(shí)消灰，可 21 能會(huì)造成事故。風(fēng)吸力可能造成鋼屋架的拉、壓反號(hào)，設(shè)計(jì)時(shí)不能忽略。設(shè)計(jì)沿海地區(qū)的房 屋結(jié)構(gòu)，如果對(duì)颶風(fēng)作用下的風(fēng)吸力估計(jì)不足，則屋面系統(tǒng)有被掀起的危險(xiǎn)。 鋼材耐腐蝕性差。 鋼材耐腐蝕的性能比較差，必須對(duì)結(jié)構(gòu)注意防護(hù)。尤其是暴露在大氣中的結(jié)構(gòu)如橋梁，更應(yīng)該特別注意。這使維護(hù)費(fèi)用比鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)高。不過在沒有侵蝕性介質(zhì)的一般廠房中，構(gòu)件經(jīng)過徹底的除銹并涂上合格的油漆，銹蝕問題并不嚴(yán)重。近年來出現(xiàn)的耐候鋼具有較好的抗銹蝕性能，已經(jīng)逐步推廣應(yīng)用。 鋼材耐熱但不耐火。 鋼材長(zhǎng)期經(jīng)受 100℃的輻射熱時(shí)，強(qiáng)度沒有多大的變化，具有一定的耐熱性能；但溫度達(dá)到 150℃以上時(shí)，就必須用隔熱層加以保護(hù)。鋼 材不耐火。重要的結(jié)構(gòu)必須注意采取防火措施。例如，利用蛭石板、蛭石板噴涂層或石膏板等加以防護(hù)。防護(hù)使鋼結(jié)構(gòu)造價(jià)提高。目前已經(jīng)開始生產(chǎn)具有一定耐火性能的鋼材，是解決問題的一個(gè)方向。 鋼材適應(yīng)性強(qiáng) 鋼結(jié)構(gòu)易與建造大跨度、大柱距的靈活車間，且便于加固和擴(kuò)建，且安裝接頭用螺栓連接的鋼結(jié)構(gòu)容易拆卸，可用于活動(dòng)房屋。生產(chǎn)鋼材耗能低，又能夠回收，對(duì)于循環(huán)利用保護(hù)環(huán)境是有利的。 二、 結(jié)構(gòu)方案 由于廠房位于包頭稀土開發(fā)區(qū)，地基條件較好，廠方建完后基礎(chǔ)沉降微小，所以廠房采用輕型門式剛架結(jié)構(gòu)，門式剛架有以下優(yōu)點(diǎn)： 采用 輕型屋面，不僅可以減少梁柱截面，基礎(chǔ)也減小。 剛架的側(cè)向剛度借檁條的偶撐保證，省去縱向剛性構(gòu)件并減小翼緣寬度。 剛架可采用變截面，截面與彎矩成正比，變截面時(shí)根據(jù)需要可改變腹板的高度和厚度及翼緣的寬度，做到材盡其用，該設(shè)計(jì)采用等截面，因廠房?jī)?nèi)設(shè)有橋式吊車。 豎向荷載通常是設(shè)計(jì)的控制荷載，但當(dāng)風(fēng)荷載較大或房屋較高時(shí)，風(fēng)荷載的作用不應(yīng)忽視，在輕型門式剛架中地震作用一般不起控制作用。 支撐的做法較輕便，可采用張緊的圓鋼。 結(jié)構(gòu)構(gòu)件可全部在工廠制作，工業(yè)化程度高，構(gòu)件單元可根據(jù)運(yùn)輸條件 22 劃分，單元之 間在現(xiàn)場(chǎng)用螺栓連接，土建部分施工少，且工期短。 門式剛架通常用于跨度 9~36m,柱距為 ~9m，設(shè)有吊車起重量較小的單房工業(yè)房屋或公用建筑，設(shè)置橋式吊車時(shí)其重量不宜大于 20 噸，屬于中、輕級(jí)工作制的吊車（柱距 6m 時(shí)，不宜大于 30 噸）設(shè)置懸掛吊車時(shí)起重量不宜大于3噸。 三、 構(gòu)件選型 屋面板與墻板 屋面板與墻板均采用壓型鋼板，壓型鋼板是目前運(yùn)用最多的板面材料。采用彩色鍍鋅鋼板，經(jīng)輥壓冷彎成各種波形，具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、美觀、耐用、施工簡(jiǎn)便、抗震性能好等特點(diǎn)。單層壓型鋼板的自重為 ,當(dāng)有保溫隔熱要求時(shí)，采用雙層鋼板中間夾保溫層的做法，屋面全部荷載標(biāo)準(zhǔn)之比較小，而且，目前壓型鋼板的加工和安裝已達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化、工廠化、裝配化。其最大允許檁距可根據(jù)板型、支撐條件、荷載及芯板厚度，在產(chǎn)品規(guī)格中選用，壓型鋼板與其他的屋面板相比較，有著明顯的優(yōu)點(diǎn)：比太空板輕，而太空板要用防火卷材，壓型鋼板本身具有防火功能；石棉瓦材料存在脆性大的缺點(diǎn)，易開裂破損，因吸水而產(chǎn)生收縮龜裂和撓曲變形等。壓型鋼板卻沒有這些缺陷，而且還比較美觀大方、立面效果好、自重輕、施工方便。 壓型鋼板的構(gòu)造規(guī)定 壓型剛辦腹板與水平面之 間的夾角不宜小于 45度。 壓型鋼板宜采用長(zhǎng)尺寸板材，以減少板長(zhǎng)度方向的搭接。 壓型鋼板長(zhǎng)度方向的搭接端必須與支撐構(gòu)件（如檁條、墻梁等）有可靠的連接，搭接部位應(yīng)設(shè)置防水密封膠帶，搭接長(zhǎng)度不一小于下列限值 : 波高大于或等于 70mm 的高波屋面壓型鋼板 350mm 波高小于 70mm 的高波屋面壓型鋼板 屋面坡度＜ 1/10 時(shí)， 250mm 屋面坡度＞ 1/10 時(shí)， 200mm 墻面壓型鋼板 120mm (4) 屋面壓型鋼板測(cè)向可采用搭接式、扣合 式或咬合式等不同的連接方式 。當(dāng)側(cè)向采用搭接式連接時(shí)，一般搭接一波，特殊要求時(shí)可搭接兩波。搭接處用連接件緊固，連接件應(yīng)設(shè)置在波峰上。對(duì)于高波壓型鋼板，連接件間距一般 23 為 700mm800mm。對(duì)于低波壓型鋼板，連接件間距一般為 300400mm。當(dāng)側(cè)向采用扣合式或咬合式連接時(shí)，應(yīng)在檁條上設(shè)置于壓型鋼板波形相配套的專用固定支座，兩片壓型鋼板的側(cè)邊應(yīng)確保扣合或咬合連接可靠。 （ 5）墻面壓型鋼板之間的側(cè)向連接宜采用搭接連接，通常搭接一個(gè)波峰，板和板的連接可設(shè)在波峰，亦可設(shè)在波谷。 （ 6）鋪設(shè)高波壓型鋼板屋面時(shí)， 應(yīng)在檁條上設(shè)置固定支架，檁條上翼緣寬度應(yīng)比固定支架寬度大 10mm,固定支架用自攻螺釘或射釘與檁條連接，連接件可每波或隔波設(shè)置一個(gè)，但每塊低波壓型鋼板不得小于 3個(gè)連接件。 根據(jù)屋面荷載和檁距由《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)》上 P91 常用壓型鋼板及檁距表61選用序號(hào) 5 的 YX35190760,截面的基本尺寸如圖 所示： 圖 墻板選用序號(hào)為 14 的 YX15225900, 截面的基本尺寸如圖 所示： 圖 檁條與拉條 檁條宜優(yōu)先選擇實(shí)腹式構(gòu)件，也可采用格構(gòu)式構(gòu)件，實(shí)腹式檁條一般設(shè)計(jì)成單跨簡(jiǎn)支構(gòu)件，也可設(shè)計(jì)成連續(xù)構(gòu)件。實(shí)腹式檁條分為槽鋼檁條，槽鋼檁條又分為普通槽鋼檁條和輕型槽鋼檁條兩種；高頻焊接輕型 H型鋼檁條具有腹板薄、抗彎性能好、兩主軸方向的慣性距比較接近以及翼緣板平直易于焊接等優(yōu)點(diǎn)；卷邊槽形冷彎薄壁型鋼檁條是截面互換性大、應(yīng)用普遍、用鋼量省、制造和安裝方便；卷邊 z形冷彎薄壁型鋼檁條又分為直卷邊 z 形和斜卷邊 z 形，它的主平面 x軸的剛度大，用作檁 條時(shí)撓度小、用鋼量省、制造和安裝方便。 24 構(gòu)造要求： （ 1）、當(dāng)檁條跨度大于 4m 時(shí)，應(yīng)在檁條間跨中設(shè)置拉條。當(dāng)檁條跨度大于 6m 時(shí)，應(yīng)在檁條跨度三分點(diǎn)處各設(shè)置一道拉條。拉條的作用是防止檁條側(cè)向變形和扭轉(zhuǎn)，并且提供 x軸方向的中間支點(diǎn)。此支點(diǎn)的力需要傳到剛度較大的構(gòu)件。為此，需要在屋脊或檐口處設(shè)置斜拉條或剛性撐桿。當(dāng)檁條用卷邊槽鋼時(shí)，橫向力指向下方， 圖 斜拉條應(yīng)如圖 所示，以上論述適用于有風(fēng)荷載和屋面風(fēng)吸力小于重力荷載的情況 。 當(dāng)風(fēng)吸力超過屋面永久荷載時(shí)， z 形鋼檁 條的斜拉條需要設(shè)置在屋脊處，而卷邊槽鋼檁條則需設(shè)在屋檐處。因此為了兼顧兩種情況，在風(fēng)荷載大的地區(qū)或是在屋檐和屋脊處都設(shè)置斜拉條，或是把橫拉條和斜拉條都做成可以既承拉力又承壓力的剛性桿。拉條通常用圓鋼做成，圓鋼直徑不宜小于 10mm。圓鋼拉條可設(shè)在距檁條上翼緣 1/3 腹板高度范圍內(nèi)。當(dāng)在風(fēng)吸力作用下檁條下翼緣受壓時(shí)，屋面宜用自攻螺釘直接與檁條連接，拉條宜設(shè)在下翼緣附近。為了兼顧無風(fēng)和有風(fēng)兩種情況可在上下翼緣交替布置。當(dāng)采用扣合式屋面板時(shí)，拉條的設(shè)置根據(jù)檁條穩(wěn)定計(jì)算確定。剛性撐桿可采用鋼管、方鋼或角鋼做成，通常按壓 桿的剛度要求[λ ]≤ 200 來選擇截面。拉條、撐桿和檁條的連接見圖 圖 拉條可彎折，也可不彎折。彎折是要求彎折的直線長(zhǎng)度不超過 15mm,不彎折則需要通過斜墊板或角鋼與檁條連接。 （ 2）、實(shí)腹式檁條可通過檁托與剛架斜梁連接，檁托可用角鋼和鋼板做成，見圖 ，檁條和檁托的連接螺栓不應(yīng)少于 2個(gè)，并沿檁條高度方向布置。設(shè)置檁托的目的是為了阻止檁條端部截面的扭轉(zhuǎn)，以增強(qiáng)其整體穩(wěn)定性。 4mL= 6m屋脊斜拉桿撐桿拉條檁條與拉條的連接10～15斜拉條彎折鋼管撐桿直拉條檁條腹板 25 圖 （ 3）、槽形和 z 形檁 條上翼緣的肢尖或卷邊應(yīng)朝向屋脊方向，以減少和在偏心引起的扭矩。 （ 4）、計(jì)算檁條時(shí)，不能把偶撐作為檁條的支撐點(diǎn) 在本設(shè)計(jì)中選用實(shí)腹式檁條，檁條按單跨簡(jiǎn)支設(shè)計(jì)，根據(jù)屋面坡度（ 1/10＜ 1/3），采用卷邊槽形冷彎薄壁型鋼檁條?？缍?6m，檁距為 ?？缰性O(shè)一道拉條。高度一般取跨度的 1/35~1/50 且為了利用屈曲后強(qiáng)度，因此，初步選用C220179。 75179。 20179。 。根據(jù)荷載和檁距大小取用，在普通鋼結(jié)構(gòu)屋蓋中拉條直徑不應(yīng)小于 10mm, 本設(shè)計(jì)中采用Φ 12 光圓鋼筋。 墻梁 墻梁一般采用冷彎卷邊槽鋼，有時(shí)也采用 卷邊 z 形鋼。 墻梁在其自重、墻體材料和水平風(fēng)荷載作用下，也是雙向受彎構(gòu)件。墻板常做成落地式并與基礎(chǔ)相連，墻板的重力直接傳至基礎(chǔ)，故墻梁的最大剛度平面在水平方向。當(dāng)采用卷邊槽形截面墻梁時(shí)，為便于墻梁與剛架柱的連接而把槽口向上放置，單窗框下沿的墻梁則需要槽口向下放置。 墻梁應(yīng)盡量等間距設(shè)置，在墻面的上沿下沿及窗框的上沿下沿處應(yīng)設(shè)置