【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(chē)間廠房，其。中有一臺(tái)10噸A5級(jí)工作制吊車(chē)，24米跨度雙坡輕型門(mén)式剛架，米柱距。剛架柱下設(shè)有混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)。整個(gè)設(shè)計(jì)使用國(guó)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(mǎn)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(lèi)型的特征； （ 3）合理運(yùn)用某些視覺(jué)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(duì)建筑的各個(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)、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(kāi)門(mén)窗的位置等等，先繪制出建筑物各個(gè)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(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，以及各種突出物得形狀等進(jìn)行必要的調(diào)整。最后還應(yīng)該對(duì)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(chē)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(hù) 18 扇和通長(zhǎng)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(shū)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(guò)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(chē)間為單脊雙破屋面，并且屋面坡度是 1/10，所以能夠滿(mǎn)足排水的要求。 各種構(gòu)造的做法 (1) 吊車(chē)車(chē)檔見(jiàn)《吊車(chē)軌道及車(chē)檔》（ 00G5146) 25 頁(yè) GCD1； (2) 上吊車(chē)鋼梯見(jiàn)《鋼梯》（ 02J401) 33 頁(yè) T4C07； (3) 檁條、墻梁、隅撐節(jié)點(diǎn)詳圖見(jiàn)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(jiàn)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(duì)動(dòng)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(mǎn)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(guò)程中質(zhì)量可以嚴(yán)格控制，材質(zhì)波動(dòng)的范圍小。 （ 3）鋼結(jié)構(gòu)制 造簡(jiǎn)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(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(zhuān)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(jiǎn)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(guò)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(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。 （ 5）鋼材的耐腐蝕性差； 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)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(guò)在沒(méi)有侵蝕性介質(zhì)的一般廠房中，構(gòu)件經(jīng)過(guò)徹底除銹并提并涂上合格的油漆，銹蝕問(wèn)題并不嚴(yán)重。 （ 6）鋼材耐熱但不耐火。 鋼材長(zhǎng)期經(jīng)受 100℃ 輻射熱時(shí)，強(qiáng)度沒(méi)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(duì)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(chē)間屬于重型廠房。所謂“重”，就是車(chē)間里吊車(chē)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(chē)間的主要承重骨架往往全部部分采用鋼結(jié)構(gòu) 。 （ 3）受動(dòng)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(dòng)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(duì)于抗震能力要求高的結(jié)構(gòu)，用鋼來(lái)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(lái)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(duì)大跨結(jié)構(gòu)有利，對(duì)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(gè)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(guò)鋼筋混凝土屋架的用鋼量。輕型門(mén)式剛架因其輕便和安裝迅速，近 20 年來(lái)如雨后春筍大量出現(xiàn)。 單層門(mén)式剛架結(jié)構(gòu)的特點(diǎn) 單層門(mén)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(mén)式剛架也很輕。 由于單層門(mén)式鋼 架結(jié)構(gòu)的質(zhì)量輕，地基的處理費(fèi)用相對(duì)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(mén)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(méi)有濕作業(yè)，現(xiàn)場(chǎng)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(gè)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(dòng)剛度。 （ 3）綜合經(jīng)濟(jì)效益高； 門(mén)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(dòng)化設(shè)備制造； 原材料的種類(lèi)較少，易于籌措，便于運(yùn)輸；所以門(mén)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(mén)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(lái)確定。 此外，門(mén)式剛架體系的整體性可以依靠檁條、墻梁及隅撐來(lái)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(mén)式剛架廠房有如上諸 多的優(yōu)點(diǎn)，并且，近二十年來(lái)特別是中國(guó)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)編制的《門(mén)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(mén)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(mén)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(mén)式剛架的跨度為 24m，柱距為 ，總長(zhǎng)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(mǎn)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(wèn)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(zhǎng)尺寸板材，以減少板長(zhǎng)度方向的搭接； （ 3）壓型鋼板長(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)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(kāi)寬度。 壓型鋼板的截面形式較多，國(guó)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(lèi)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(gè)原則： （ 1）面積的分布應(yīng)盡量開(kāi)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(gè)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(jiǎn)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(guò) 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(chēng) 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(chē)梁選型及鋼軌型號(hào) 吊車(chē)梁選型 根據(jù)吊車(chē)的參數(shù)：起重量 10t、工作 級(jí)別 A跨度 、最大輪壓為 130kN，吊車(chē)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(chē)軌道 由于本單層廠房沒(méi)有設(shè)置制動(dòng)結(jié)構(gòu)，所以在吊車(chē)梁直接設(shè)置鋼軌道即可，鋼軌道高度為 ，軌鋼型號(hào)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(dòng)平臺(tái)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(dòng)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(zhǎng)度比宜小于 2?；A(chǔ)的截面形狀一般可采用對(duì)稱(chēng)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(duì)稱(chēng)形式，但 基礎(chǔ)中心對(duì)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(zhǎng)大于或等于 時(shí)，底板受力鋼筋的長(zhǎng)