【導(dǎo)讀】畢業(yè)設(shè)計(jì)題目是：包頭精工鋼結(jié)構(gòu)公司廠房建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)主要完成建筑設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)根據(jù)各項(xiàng)設(shè)計(jì)規(guī)范、設(shè)計(jì)原始資料完成。輕型鋼結(jié)構(gòu)單層裝備車間廠房，其。中有一臺10噸A5級工作制吊車，24米跨度雙坡輕型門式剛架，米柱距。剛架柱下設(shè)有混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)。整個設(shè)計(jì)使用國內(nèi)外先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法，正確的設(shè)計(jì)思路，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑O(shè)計(jì)態(tài)度。

　　

【正文】 筑立面設(shè)計(jì)需要滿足的要求 （ 1）符合基地環(huán)境和總體規(guī)劃的要求； （ 2）符合建筑功能的需要和建筑類型的特征； （ 3）合理運(yùn)用某些視覺和構(gòu)圖規(guī)律； （ 4）符合建筑所選用結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的特點(diǎn)及技術(shù)的可能性； （ 5）掌握相應(yīng)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。 建筑立面設(shè)計(jì)的任務(wù)及步驟 建筑立面設(shè)計(jì)是對建筑的各個立面以及其外表面上所有的構(gòu)件，例如門窗、雨篷、遮陽、暴露的梁、柱等的形式、比例關(guān)系和表面的裝飾效果等進(jìn)行仔細(xì)的推敲。 在設(shè)計(jì)時(shí)，通常是根據(jù)初步確定的建筑內(nèi)部空間組合的平、剖面關(guān)系，例如房間的大小和層高、構(gòu)部件 的構(gòu)成關(guān)系和斷面尺寸、適合開門窗的位置等等，先繪制出建筑物各個立面的基本輪廓，作為下一步調(diào)整的基礎(chǔ)。然后再進(jìn)一步推敲各個立面的總體尺 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，并且對立面上的各個細(xì)部，特別是門窗的大小、比例、位置，以及各種突出物得形狀等進(jìn)行必要的調(diào)整。最后還應(yīng)該對特殊部位，例如出入口等做重點(diǎn)的處理，并且確定立面的色彩和裝飾用料。 采光面積 設(shè)計(jì)資料給出車間的采光面積比為 1/6～ 1/8。本次單層廠房的設(shè)計(jì)采用側(cè)面采光的方式，在廠房的側(cè)面設(shè)有 的窗戶 18 扇和通長設(shè)置的高為 帶型窗，采光面積共為 ㎡ ,符合設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求。 排水設(shè)計(jì) 本次設(shè)計(jì)的廠房屋面采用有組織排水，通過雨水管排向地溝，采用內(nèi)天溝，排水管采用 5mm 厚的橡膠管，間距為 ，符合構(gòu)造要求。落水管采用直徑為 100mm 的硬塑料管，落水管沿墻落至距地面 200mm 排向室外。本廠房處于雨水偏少的西部地區(qū)包頭市，主車間為單脊雙破屋面，并且屋面坡度是 1/10，所以能夠滿足排水的要求。 各種構(gòu)造的做法 (1) 吊車車檔見《吊車軌道及車檔》（ 00G5146) 25 頁 GCD1； (2) 上吊車鋼梯見《鋼梯》（ 02J401) 33 頁 T4C07； (3) 檁條、墻梁、隅撐節(jié)點(diǎn)詳圖見結(jié)構(gòu)施工圖圖紙； (4) 雨篷節(jié)點(diǎn)詳圖、天溝節(jié)點(diǎn)詳圖、屋脊節(jié)點(diǎn)詳圖見建筑施工圖紙。 第三章 鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)及應(yīng)用 鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn) 鋼結(jié)構(gòu)是用鋼板、熱軋型鋼或冷加工成型的薄壁型鋼制造而成的。和其他材料的結(jié)構(gòu)相比，鋼結(jié)構(gòu)有如下一些特點(diǎn)： （ 1）材料的強(qiáng)度高，塑性和韌性好； 與其他 材料相比剛才的強(qiáng)度高很多，因此，特別適用于跨度大或荷載很大的構(gòu)件和結(jié)構(gòu)。塑性好，結(jié)構(gòu)對動力荷載的適應(yīng)性強(qiáng)。良好的吸能能力和延性還使鋼結(jié)構(gòu)具有優(yōu)越性的抗震性能。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。 （ 2）材質(zhì)均勻，和力學(xué)計(jì)算的假定比較符合； 鋼材內(nèi)部組織比較接近于勻質(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)波動的范圍小。 （ 3）鋼結(jié)構(gòu)制 造簡便，施工周期短； 鋼結(jié)構(gòu)所用的材料單純而且是成材，加工比較簡便，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，可以采用安裝簡便的普通螺栓和高強(qiáng)度螺栓，有時(shí)還可以在地面拼裝和焊接成較大的單元再行吊裝，以縮短施工周期。 （ 4）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，原因是鋼材的強(qiáng)度與密度之比要比混凝土大得多。比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 1/4～ 1/3，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)量輕也是一個重要的有利條件。屋蓋結(jié)構(gòu)的質(zhì)量輕，對抵抗地震作用有利。 （ 5）鋼材的耐腐蝕性差； 鋼材耐腐蝕的性能比較差，必須對結(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)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)過徹底除銹并提并涂上合格的油漆，銹蝕問題并不嚴(yán)重。 （ 6）鋼材耐熱但不耐火。 鋼材長期經(jīng)受 100℃ 輻射熱時(shí)，強(qiáng)度沒有多大變化，具有一定的耐熱性能；但溫度達(dá) 150℃ 以上時(shí)，就須用隔熱層加以保護(hù)。鋼材不耐火，重要的結(jié)構(gòu)必須注意采用防火措施。 鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍 （ 1）大跨度結(jié)構(gòu)； 結(jié)構(gòu)跨度越大，自重在全部荷載中所占比重也就越大，減輕自重可以獲得明顯的經(jīng)濟(jì)效果。因此，鋼結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高而質(zhì)量輕的優(yōu)點(diǎn)對于大跨橋梁和大跨建筑結(jié)構(gòu)特別突出。 （ 2）重型廠房結(jié)構(gòu)； 鋼鐵聯(lián)合企業(yè)和重型機(jī)械制造業(yè)有許多車間屬于重型廠房。所謂“重”，就是車間里吊車的起重質(zhì)量大（常在 100t 以上，有的達(dá)到 440t），其中有些作業(yè)也十分繁重（ 24h運(yùn)轉(zhuǎn)）。這些車間的主要承重骨架往往全部部分采用鋼結(jié)構(gòu) 。 （ 3）受動力荷載影響的結(jié)構(gòu)； 由于鋼材具有良好的韌性，設(shè)有較大鍛錘或其他產(chǎn)生動力作用設(shè)備的廠房，即使屋架跨度不很大，也往往用鋼制成。對于抗震能力要求高的結(jié)構(gòu)，用鋼來做也是比較適宜的。 （ 4）可拆卸的結(jié)構(gòu)； 鋼結(jié)構(gòu)不僅質(zhì)量輕，還可以用螺栓或其他便于拆裝的手段來連接。需要搬遷的結(jié)構(gòu)，如建筑工地生產(chǎn)和生活用房的骨架，臨時(shí)性展覽館等，鋼結(jié)構(gòu)最為適宜。 （ 5）高聳結(jié)構(gòu)和高層建筑； （ 6）容器和其他構(gòu)筑物； 用鋼板焊成的容器具有密封和耐高壓的特點(diǎn)，廣泛用于冶金、石油、化工企業(yè)中，包括油罐、煤氣罐、高爐、熱風(fēng)爐等。 （ 7）輕型鋼結(jié)構(gòu)。 鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量輕不僅對大跨結(jié)構(gòu)有利，對使用荷載特別輕的小跨度結(jié)構(gòu)也有優(yōu)越性。因?yàn)槭褂煤奢d特別輕時(shí)，小跨結(jié)構(gòu)的自重也就成了一個重要因素。冷彎薄壁型鋼屋架在一定條件下的用鋼量可以不超過鋼筋混凝土屋架的用鋼量。輕型門式剛架因其輕便和安裝迅速，近 20 年來如雨后春筍大量出現(xiàn)。 單層門式剛架結(jié)構(gòu)的特點(diǎn) 單層門式剛架結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比有以下特點(diǎn)： （ 1）質(zhì)量輕； 圍護(hù)結(jié)構(gòu)由于采用壓型金屬板、玻璃棉及冷彎薄壁型鋼等材料組成，屋面、墻面的質(zhì)量都很輕，因而支承他們的門式剛架也很輕。 由于單層門式鋼 架結(jié)構(gòu)的質(zhì)量輕，地基的處理費(fèi)用相對較低，基礎(chǔ)也可以做得比較小。 （ 2）工業(yè)化程度高，施工周期短； 門式剛架結(jié)構(gòu)的主要構(gòu)件和配件均為工廠制作，質(zhì)量易于保證，工地安裝方便。除基礎(chǔ)施工外，基本沒有濕作業(yè)，現(xiàn)場施工人員的需要量也很少。構(gòu)件之間的連接多采用高強(qiáng)度螺栓連接，是安裝迅速的一個重要方面，但必須注意設(shè)計(jì)為剛性連接的節(jié)點(diǎn)，應(yīng)具有足夠的轉(zhuǎn)動剛度。 （ 3）綜合經(jīng)濟(jì)效益高； 門式剛架結(jié)構(gòu)由于材料價(jià)格的原因其造價(jià)雖然比鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)等其他結(jié)構(gòu)形式略高，但由于采用了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)周期短；構(gòu)件采用先進(jìn)自動化設(shè)備制造； 原材料的種類較少，易于籌措，便于運(yùn)輸；所以門式剛架結(jié)構(gòu)的工期周期短，資金回報(bào)快，投資效益高。 （ 4）柱網(wǎng)布置比較靈活。 傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式由于受到屋面板、墻板尺寸的限制，柱距多為 6m，當(dāng)采用 12m 柱距時(shí)，需設(shè)置托架及墻架柱。而門式剛架結(jié)構(gòu)的圍護(hù)體系采用金屬壓型板，所以柱網(wǎng)布置不受模數(shù)限制，柱距大小主要根據(jù)使用要求和用鋼量最省的原則來確定。 此外，門式剛架體系的整體性可以依靠檁條、墻梁及隅撐來保證，從而減少了屋蓋支撐的數(shù)量，同時(shí)支撐多用張緊的圓鋼做成，很輕便。 結(jié)構(gòu)選型和整體布置 基于門式剛架廠房有如上諸 多的優(yōu)點(diǎn)，并且，近二十年來特別是中國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會編制的《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》于 1998 年頒布施行后門式剛架結(jié)構(gòu)得到了迅速的發(fā)展，所以本次單層廠房采用輕型門式剛架結(jié)構(gòu)。 綜合設(shè)計(jì)資料的要求和結(jié)構(gòu)及經(jīng)濟(jì)各方面的考慮，本單層廠房采用單脊雙破的結(jié)構(gòu)形式，外加單脊單坡的附屬結(jié)構(gòu)，該門式剛架的跨度為 24m，柱距為 ，總長度為 60m。 第四章 構(gòu)件選型 屋面板選型 輕型屋面的特點(diǎn) 廠房屋頂應(yīng)滿足防水、保溫隔熱等基本圍護(hù)要求。同時(shí)，根據(jù)廠房需要設(shè)置天窗解決廠房采光問題。 鋼結(jié)構(gòu)廠房屋面采用壓型鋼板有檁體系，即在剛架斜梁上設(shè)置 C 型或 Z 型冷軋薄壁 鋼檁條，再鋪設(shè)壓型鋼板屋面。彩色壓型鋼板屋面施工速度快，重量輕，表面帶有色彩涂層，防銹、耐腐、美觀，并可根據(jù)需要設(shè)置保溫、隔熱、防結(jié)露涂層等，適應(yīng)性較強(qiáng)。 壓型鋼板的構(gòu)造規(guī)定 （ 1）壓型鋼板腹板與翼緣水平面之間的夾角不宜小于 45 度； （ 2）壓型鋼板宜采用長尺寸板材，以減少板長度方向的搭接； （ 3）壓型鋼板長度方向的搭接端必須與支承構(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，搭接長度不宜小于下列限值： 波高大于或等于 70mm 的高波屋面壓型鋼板： 350mm 波高小于 70mm 的中波屋面壓型鋼板： 屋面坡度小于 1/10 時(shí) 250mm 屋面坡度大于 1/10 時(shí) 200mm 墻面低波壓型鋼板 120mm （ 4）屋面壓型鋼板 側(cè)向可采用搭接式、扣合式或咬合式等不同連接方式。 壓型鋼板選擇 壓型鋼板的原板按表面處理方法分為鍍鋅鋼板、彩色鍍鋅鋼板和彩色鍍鋁鋅鋼板三種。其中彩色鍍鋅鋼板是目前工程實(shí)踐中采用最多的一種原板。 壓型鋼板原板材料的選擇可根據(jù)建筑功能、使用條件、使用年限和結(jié)構(gòu)形式等因素考慮。原板的鋼板基厚度通常為 ～ ，原板的長度不限，應(yīng)優(yōu)先選用卷板。原 板寬度應(yīng)符合壓型鋼板的展開寬度。 壓型鋼板的截面形式較多，國內(nèi)生產(chǎn)的軋機(jī)已能生產(chǎn)幾十種板型，但真正在工程中應(yīng)用較多的板型也就十幾種。壓型鋼板根據(jù)波高的不同， 一般分為低波板（波高小于30mm）、中波板（波高為 30～ 70mm）和高波板（波高大于 70mm）。波高越高，截面的抗彎剛度就越大，承受的荷載也就越大。屋面板一般選用中波板和高波板，中波板在實(shí)際采用的最多。 根據(jù)屋面的荷載情況和構(gòu)造上的要求可以由圖集選出壓型鋼板的類型。 柱的選擇 根據(jù)設(shè)計(jì)要求采用焊接工字形實(shí)腹式柱。選擇柱截面時(shí)，考慮以下幾個原則： （ 1）面積的分布應(yīng)盡量開展，以增加截面的慣性矩和回轉(zhuǎn)半徑，提高柱的整體穩(wěn)定性和剛度； （ 2）使兩個主軸方向等穩(wěn)定性，以達(dá)到經(jīng)濟(jì)的效果； （ 3）便于和其他構(gòu)件進(jìn) 行連接； （ 4）盡可能構(gòu)造簡單，制造省工，取材方便。 檁條選型 檁條的截面形式可分為實(shí)腹式和格構(gòu)式兩種。當(dāng)檁條的跨度（柱距）不超過 9m 時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選用實(shí)腹式檁條。所以，本單層廠房的檁條選用實(shí)腹式檁條，檁條跨度為 。常用的檁條形式為冷彎薄壁型鋼截面，包括卷邊槽鋼（亦稱 C 形鋼）、直卷邊 Z 形鋼、斜卷邊 Z 形鋼。本次設(shè)計(jì)的單層廠房由于坡度小于 1/3，所以選用 C 形鋼檁條。初選截面為 C250 75 22 ,經(jīng)驗(yàn)算符合承載力要求。 拉條的設(shè)置 當(dāng)檁條跨度大于 4m 時(shí)，應(yīng)在檁條間跨中位置設(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)。此中間支點(diǎn)的力需要傳到剛度較大的構(gòu)件。 所以，本廠房的拉條設(shè)置在檁條的三分點(diǎn)處分別設(shè)置一道拉條；拉條采用圓鋼截面。 墻梁選型 墻梁一般采用冷彎卷邊槽鋼，有時(shí)也可采用卷邊 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。本廠房選用冷彎卷邊槽鋼，截面為 C25075 22 。 吊車梁選型及鋼軌型號 吊車梁選型 根據(jù)吊車的參數(shù)：起重量 10t、工作 級別 A跨度 、最大輪壓為 130kN，吊車梁截面定為 618 10 390 18 300 14（上翼緣為寬翼緣、下翼緣為窄翼緣）。 吊車軌道 由于本單層廠房沒有設(shè)置制動結(jié)構(gòu)，所以在吊車梁直接設(shè)置鋼軌道即可，鋼軌道高度為 ，軌鋼型號為 43kg/m。 支撐體系布置 在廠房的兩端部和正中間均設(shè)置上柱柱間支撐，并在正中間設(shè)置下柱柱間支撐。上柱柱間支撐設(shè)為人字形形式，下柱支撐設(shè)為交叉形式。上柱柱間支撐選用雙角鋼組合的十字形截面 L50 5，下柱柱間支撐采用單角鋼 L80 8 制作。在屋面 等間距設(shè)置三道屋面支撐，屋面支撐的壓桿采用由雙角鋼組合的 T 型截面，拉桿采用單角鋼制作。 制動平臺結(jié)構(gòu) 經(jīng)計(jì)算采用寬度為 厚度為 4mm 的壓花鋼板，制動邊梁選用 [25a 的槽鋼。 基礎(chǔ)設(shè)計(jì) 基礎(chǔ)的材料、形式、尺寸和構(gòu)造 （ 1）基礎(chǔ)形狀：獨(dú)立基礎(chǔ)的底面一般為矩形，長度比宜小于 2。基礎(chǔ)的截面形狀一般可采用對稱的階梯形或錐型，當(dāng)荷載引起的偏心距較大時(shí)，也可做成不對稱形式，但 基礎(chǔ)中心對柱截面中心的偏移應(yīng)為 50mm 的倍數(shù)，且同一柱列宜取相同的偏移值。 （ 2）底板配筋：基礎(chǔ)底板 受力鋼筋的最小直徑不宜小于 10mm，間距不宜大于200mm，也不宜小于 100mm。當(dāng)基礎(chǔ)底面邊長大于或等于 時(shí)，底板受力鋼筋的長