【正文】 運(yùn)輸。格構(gòu)式剛架常用于跨度較大的建筑，其材料選用和截面組成比較靈活，可采用普通角鋼、槽鋼、冷彎薄壁型鋼等，其截面為雙腹桿的矩形，以及三面腹桿的三角形。不論實(shí)腹式還是格構(gòu)式剛架，其梁柱構(gòu)件都可做成等截面或變截面的。對(duì)格構(gòu)式剛架，一般柱為變截面，橫梁可采用等截面。但是，由于我國(guó)目前還沒有相應(yīng)的輕鋼設(shè)計(jì)規(guī)范，大部分設(shè)計(jì)仍沿用現(xiàn)行的普通鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范來進(jìn)行門式剛架輕鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和計(jì)算，使得設(shè)計(jì)用鋼量指標(biāo)居高不下，或在沒有充分理論依據(jù)的情況下，憑經(jīng)驗(yàn)一味地追求低用鋼量而造成事故。 畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容與方法作為大學(xué)四年學(xué)習(xí)實(shí)踐的最后也是最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，在將近一個(gè)學(xué)期的時(shí)間里，我以及唐婷婷、吳珊同學(xué)在武漢大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)研究所進(jìn)行了畢業(yè)設(shè)計(jì)，指導(dǎo)老師為郭耀杰和陳曉燕兩位老師。鋼結(jié)構(gòu)研究所將實(shí)際的工程作為學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)，避免了單純理論研究和假課題設(shè)計(jì)的空洞性，使得學(xué)生通過真實(shí)命題的設(shè)計(jì)，實(shí)際問題的解決，靈活全面地運(yùn)用曾經(jīng)學(xué)過的理論知識(shí)，初步積累實(shí)際工程設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，基本掌握工程設(shè)計(jì)的方法，從而達(dá)到畢業(yè)設(shè)計(jì)大綱的要求。建筑設(shè)計(jì)是根據(jù)現(xiàn)有資料進(jìn)行建筑方案的比選及建筑的平、立、剖面設(shè)計(jì)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是指在建筑設(shè)計(jì)基礎(chǔ)之上的結(jié)構(gòu)布置、靜力計(jì)算、框架設(shè)計(jì)、檁條設(shè)計(jì)、柱間支撐設(shè)計(jì)、吊車梁設(shè)計(jì)及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等。第2章 建筑設(shè)計(jì) 工程概況萬利集團(tuán)輕鋼結(jié)構(gòu)房屋工程從屬于該集團(tuán)公司民用工業(yè)園工程。畢業(yè)設(shè)計(jì)期間完成輕鋼結(jié)構(gòu)房屋設(shè)計(jì)。屋面板采用雙層鍍鋅鋼板鎖邊屋面系統(tǒng)；6．廠房?jī)?nèi)兩臺(tái)10噸吊車和兩臺(tái)5噸吊車。本工程平面面積為15036=5400平方米?？v向共25榀，柱距為6m；橫向?yàn)?跨，跨度均為6m。吊車梁軌頂標(biāo)高4m。經(jīng)地質(zhì)勘測(cè)，地層剖面為：～；；再往下為厚砂卵層。地基土容重19kN/m3。注：恒載包括結(jié)構(gòu)自重，墻面恒載指壓型鋼板墻重。 kN/m2。. 施工與安裝條件(1) 各種材料保證供應(yīng)，品種齊全；(2) 施工技術(shù)力量雄厚，有足夠的運(yùn)輸、吊裝設(shè)備；(3) 構(gòu)件加工和預(yù)制設(shè)施配套，保證工期。2. 設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想(1) 設(shè)計(jì)滿足生產(chǎn)工藝的要求，這是對(duì)設(shè)計(jì)工作的基本要求；(2) 應(yīng)創(chuàng)造良好的操作環(huán)境，有利于保證工人健康和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率；3. 應(yīng)滿足有關(guān)技術(shù)要求：1) 廠房應(yīng)具有畢業(yè)的堅(jiān)固耐久性能，使在外力、溫度、濕度變化、化學(xué)侵蝕等各種不利因素作用下可以保證安全；2) 廠房建筑應(yīng)具有一定的靈活應(yīng)變能力，在滿足當(dāng)前使用的基礎(chǔ)上，適當(dāng)考慮到今后設(shè)備更新和工藝改革的需要，使遠(yuǎn)近期結(jié)合，提高通用性，并為以后的廠房改造和擴(kuò)建提供條件；3) 設(shè)計(jì)廠房時(shí)應(yīng)遵守國(guó)家頒發(fā)的有關(guān)技術(shù)規(guī)范和規(guī)程。經(jīng)濟(jì)上，既要注意節(jié)約建筑用地和建筑造價(jià)，降低材料消耗和能源消耗，縮短建設(shè)周期，又要有利于降低經(jīng)常維修，管理費(fèi)用。在環(huán)境效益方面，應(yīng)使工業(yè)建筑投產(chǎn)以后，在它所影響范圍內(nèi)的環(huán)境質(zhì)量符合國(guó)家有關(guān)部門規(guī)定的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)；5. 工業(yè)建筑在適用、安全、經(jīng)濟(jì)的前提下，把建筑美與環(huán)境美列為設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容，美化室內(nèi)外環(huán)境，創(chuàng)造良好的工作條件。經(jīng)地質(zhì)勘測(cè)，地層剖面為：～；；再往下為厚砂卵層；亞粘土層可做持力層，地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值為150kN/m2。2) 氣象條件：；；3) 車間特征：車間長(zhǎng)150米，寬36米，縱面25榀，有兩臺(tái)5t的吊車和兩臺(tái)10t的吊車，凈高6米，為體型細(xì)長(zhǎng)的大跨工業(yè)廠房。1) 屋面采用Y130300600型壓型鋼板。3) ，外貼瓷磚，顏色由業(yè)主確定；，鋼板間夾一層保溫隔熱材料；采用雙層玻璃窗，中間設(shè)保溫層。2. 平面形式、柱網(wǎng)布置及變形縫設(shè)置(1) 平面形式廠房平面形式與生產(chǎn)工藝流程、生產(chǎn)特征有直接關(guān)系。矩形平面是構(gòu)成其他平面形式的基本單位。當(dāng)生產(chǎn)規(guī)模較大，要求廠房面積較多時(shí)，常采用多跨組合的平面。這種平面形式較其他形式平面各工段之間靠得較緊。根據(jù)本設(shè)計(jì)廠房適用條件，選用兩跨平行跨布置。柱的位置應(yīng)與地上、地下的生產(chǎn)設(shè)備和工藝流程相配合，還應(yīng)考慮生產(chǎn)發(fā)展和工藝設(shè)備更新問題。為了保證車間的正常使用，有利于吊車運(yùn)行，使廠房具有必要的橫向剛度，應(yīng)盡可能將柱布置在同一橫向軸線上，以便與橫梁組成剛強(qiáng)的橫向框架。柱的縱向間距同時(shí)也是縱向構(gòu)件（吊車梁、托架等）的跨度，它的大小對(duì)結(jié)構(gòu)重量影響很大，廠房的柱距增大，可使柱的數(shù)量減少，總重量隨之減小，同時(shí)也可減少柱基礎(chǔ)的工程量，但會(huì)使吊車梁及托架的重量增加，最適宜的柱距與柱上的荷載及柱高度有密切關(guān)系。4) 符合柱距規(guī)定的要求。對(duì)廠房橫向，當(dāng)廠房跨度L≤18m時(shí)，其跨度應(yīng)采用3m的倍數(shù)；當(dāng)廠房跨度L18m時(shí)，其跨度應(yīng)采用6m的倍數(shù)。對(duì)廠房縱向，以前基本柱距一般采用6m或12m；現(xiàn)在采用壓型鋼板作為屋面和墻面材料的廠房日益廣泛，常以18m甚至24m作為基本柱距。： 柱網(wǎng)布置圖(3) 溫度伸縮縫問題溫度變化將引起結(jié)構(gòu)變形，使廠房結(jié)構(gòu)產(chǎn)生溫度應(yīng)力。溫度伸縮縫的布置決定于廠房的縱向和橫向長(zhǎng)度。為了避免這種不利后果的產(chǎn)生，常采用橫向溫度伸縮縫將廠房分成伸縮時(shí)互不影響的溫度區(qū)段。本廠房縱向尺寸為150m，橫向尺寸為36m，所以不用設(shè)置伸縮縫。水平劃分通常的手法是在水平方向設(shè)整排的帶形窗，用通長(zhǎng)的窗楣線或窗臺(tái)線將窗連成水平色帶；或利用檐口、勒腳等水平構(gòu)件，造成水平條帶；在開敞式墻的廠房中，挑出墻面的多層擋面板，由于陰影的作用使水平線條更加突出；大型墻板廠房，常以與墻板相同大小的窗代替墻板構(gòu)成水平帶形窗。結(jié)合本工程實(shí)際，在水平方向設(shè)整排帶行窗，用通長(zhǎng)的窗臺(tái)線將窗連成水平條帶。廠房室內(nèi)設(shè)計(jì)時(shí)工業(yè)建筑的重要內(nèi)容之一。本廠房?jī)?nèi)部空間采用目前最常用的跨間式，各跨并列組成了廠房的平剖面形式。. 構(gòu)造說明1. 屋面、墻體、地面構(gòu)造說明(1) 屋面構(gòu)造屋面板采用波高為130mm，波與波之間距離為300mm，單塊壓型板有效寬度為600mm的壓型鋼板Y130300600，即W600型。屋面的坡度為5%，雙坡屋面，采用內(nèi)天溝有組織排水。鋼板間夾有離心超細(xì)玻璃絲棉卷氈作為保溫材料。(3) 地面構(gòu)造廠房的地面用素土夯實(shí)后鋪100厚的C15混凝土，然后用20厚1：2水泥砂漿抹面，室內(nèi)地坪標(biāo)高為177。2. 門窗型號(hào)及數(shù)量門窗編號(hào)洞口尺寸選用圖集及規(guī)格數(shù) 量附 注寬高M(jìn)148003200廠家提供10鋁合金推拉門M28002400廠家提供4鋁合金平開門C136001800廠家提供42鋁合金推拉窗C214460900廠家提供2條形塑鋼窗C312001800廠家提供4鋁合金推拉窗3. 室內(nèi)、室外裝修及防銹要求(1) 室內(nèi)墻面涂淺藍(lán)色涂料，地面除安全通道用翠綠色外，其余均用藍(lán)色，在操作地點(diǎn)附近布置一些生產(chǎn)操作規(guī)程，勞動(dòng)保護(hù)條例，形式美觀，字跡工整的藝術(shù)作品。(3) 用各色硼鋇酚醛防銹漆F53－9打底，再選用各色醇酸磁漆C04－42作為面漆。(2) 所有懸挑構(gòu)件均設(shè)置滴水線，所有室外外漏構(gòu)件，均紅丹打底,二底二度銀粉漆。(4) 凡說明未詳盡之處，請(qǐng)參照現(xiàn)行有關(guān)施工規(guī)范執(zhí)行。各部分設(shè)計(jì)應(yīng)與建筑設(shè)計(jì)密切配合，并注意施工方面的問題。5. 墻體構(gòu)造：，作為窗戶下窗臺(tái)和上部墻板的支撐段，同時(shí)也對(duì)地下潮氣的上升起到一定的阻止作用，使墻板和柱免受腐蝕。根據(jù)門窗尺寸和墻架間距選用合適的壓型剛板來滿足輕質(zhì)、美觀、耐用、保溫、施工簡(jiǎn)便、抗震、防火等方面的要求。7. 使用鋼材：鋼材：型鋼，鋼板，冷彎薄壁型鋼均為Q235B或Q345B；螺栓：；焊條：手工焊、自動(dòng)埋弧焊和CO2氣保焊；鋼筋：直徑Φ≥12mm為Ⅱ級(jí)鋼筋，直徑Φ≤10mm為Ⅰ級(jí)鋼筋。注：恒載包括結(jié)構(gòu)自重，墻面恒載指壓型鋼板墻重。 kN/m2。 結(jié)構(gòu)布置1.2.3.... 柱網(wǎng)布置及抗風(fēng)柱布置1. 柱網(wǎng)布置綜合考慮工藝、結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟(jì)三個(gè)方面的要求，廠房柱網(wǎng)布置為：縱向?yàn)?5榀，柱距為6m；橫向?yàn)?跨，跨度均為6m；廠房為三柱雙跨。即抗風(fēng)柱柱腳與基礎(chǔ)鉸接，柱頂與屋架通過彈簧片連接。 剛架山墻簡(jiǎn)圖. 橫向框架結(jié)構(gòu)主要尺寸1. 橫向框架的結(jié)構(gòu)尺寸采用雙跨雙坡實(shí)腹式門式剛架，剛架橫梁與兩邊柱和中間柱均剛接，兩邊柱柱腳與基礎(chǔ)剛接，中間柱柱腳與基礎(chǔ)也采用剛接。柱截面擬采用H型鋼或焊接型鋼，鋼材擬采用Q235B。為了設(shè)計(jì)上的方便，進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算時(shí)，將整個(gè)剛架看作等截面來進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算，選取截面。. 柱間支撐布置1. 柱間支撐的作用和布置柱間支撐與廠房框架柱相連接，其作用為:組成堅(jiān)強(qiáng)的縱向構(gòu)件，保證廠房的縱向剛度；承受廠房端部山墻的風(fēng)荷載，吊車縱向水平荷載及溫度應(yīng)力等，在地震區(qū)尚應(yīng)承受廠房縱向的地震力，并傳至基礎(chǔ)；可作為框架柱在框架平面外的支點(diǎn)，減少柱在框架平面外的計(jì)算長(zhǎng)度。因此，為了使縱向構(gòu)件在溫度發(fā)生變化時(shí)能較自由的伸縮，下層支撐應(yīng)該設(shè)在溫度區(qū)段中部。當(dāng)溫度區(qū)段小于90m時(shí)，在它的中央設(shè)置一道下層支撐；如果溫度區(qū)段長(zhǎng)度超過90m時(shí)，則在它的三分之一和三分之二點(diǎn)處各設(shè)一道支撐，以免傳力路程太長(zhǎng)。十字交叉支撐的構(gòu)造簡(jiǎn)單，傳力直接，用料節(jié)省，使用最為普遍，其斜桿傾角宜為45176。上層柱間支撐承受端墻傳來的風(fēng)力；下層柱間支撐除承受端墻傳來的風(fēng)力以外，還承受吊車的縱向水平荷載，在同一溫度區(qū)段的同一柱列設(shè)有兩道或兩道以上的柱間支撐時(shí)，則全部縱向水平荷載（包括風(fēng)力）由該柱列所有支撐共同承受。柱間支撐的交叉桿，上層斜撐桿和門形下層支撐的主要桿件一般按柔性桿件設(shè)計(jì)，交叉桿趨向于受壓的桿件不參與工作，其他的非交叉桿以及水平橫桿按壓桿設(shè)計(jì)。由支撐斜桿等組成的水平桁架，其直腹桿宜按剛性系桿考慮；若剛度或承載力不足，可在剛架斜梁間設(shè)置鋼管，H型鋼或其他截面形式的桿件，門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)的支撐，宜采用張緊的十字交叉圓鋼組成，用特制的連接件與梁柱腹板相連，連接件應(yīng)能適應(yīng)不同的夾角，圓鋼端部都應(yīng)有絲扣，校正定位后將拉條張緊固定。其中~軸及~軸為了防止縱向剛度過大，在溫度變化時(shí)不能自由的伸縮，只設(shè)置上層支撐，~軸間及~軸間既設(shè)置上層支撐，也設(shè)置下層支撐。圓鋼支撐端部都有絲，校正定位后將拉張條張緊固定。在非承重墻中，墻架構(gòu)件除了傳遞作用在墻面上的風(fēng)力外，尚需承受墻身的自重，并傳遞至墻架柱及主要橫向框架柱中，然后再傳遞至基礎(chǔ)。在高廠房中，為了減少墻架柱的跨度，常在墻梁柱中部設(shè)置一些水平方向的抗風(fēng)桁架。墻架構(gòu)件間墻面的面積不應(yīng)過大，以保證墻面有足夠的強(qiáng)度和剛度。1. 墻架布置(1) 門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)側(cè)墻墻梁的布置，應(yīng)考慮設(shè)置門窗，挑檐，雨篷等構(gòu)件和圍護(hù)材料的要求。(3) 山墻可設(shè)置由斜梁，抗風(fēng)柱和墻梁組成的山墻墻架或采用門式剛架。(5) 山墻墻架中，一般在墻角另設(shè)墻架角柱，當(dāng)山墻緊靠房屋端柱時(shí)，也可不設(shè)墻架角柱，而直接將山墻墻梁支承于縱墻的墻梁上。為使其上部連接不至于承受屋架或剛架的豎向荷載，常采用彈簧板與屋架或剛架的弦桿連接，以便將墻架柱的水平荷載傳到支撐節(jié)點(diǎn)上。(2) 墻梁可設(shè)計(jì)成簡(jiǎn)支或連續(xù)構(gòu)件，兩端支承在剛架柱上。若有條形窗或房屋較高且墻梁跨度較大時(shí)，墻架柱的數(shù)量應(yīng)計(jì)算確定，當(dāng)墻梁需要承受墻板及自重時(shí)，應(yīng)考慮雙向彎曲。在最上層墻梁處宜設(shè)斜拉條將拉力傳至承重柱或墻架柱。其作用是支撐墻體，保證墻體的穩(wěn)定，并將墻體承受的風(fēng)荷載傳遞到廠房骨架和基礎(chǔ)上。 縱向墻架布置圖. 屋面支撐輕鋼結(jié)構(gòu)中屋面支撐的作用主要是：保證結(jié)構(gòu)的空間整體穩(wěn)定；承擔(dān)和傳遞水平風(fēng)荷載；避免壓桿側(cè)向失穩(wěn)，防止拉桿產(chǎn)生過大的振動(dòng)，支撐可作為屋架弦桿的側(cè)向支撐點(diǎn)，減小弦桿在屋架平面外的計(jì)算長(zhǎng)度，保證受壓弦桿的側(cè)向穩(wěn)定；保證結(jié)構(gòu)安裝時(shí)的穩(wěn)定與方便，屋面的安裝工作一般是從房屋溫度區(qū)段的一端開始的，首先用支撐將兩相鄰屋架連系起來組成一個(gè)基本空間穩(wěn)定體，在此基礎(chǔ)上即可順序進(jìn)行其他構(gòu)件的安裝。. 支撐的布置1. 屋面支撐的作用，支撐的斜桿大多設(shè)計(jì)為張緊的圓鋼，壓桿多設(shè)計(jì)為鋼管，節(jié)點(diǎn)荷載由抗風(fēng)柱傳遞。因此，計(jì)算支撐內(nèi)力時(shí)不考慮虛線所示的受壓斜桿，只考慮壓桿和受拉斜桿的作用。在第一開間設(shè)置壓桿且支撐節(jié)點(diǎn)與抗風(fēng)柱節(jié)點(diǎn)相對(duì)應(yīng)，風(fēng)荷載通過第一開間設(shè)置的壓桿傳至第二開間支撐的節(jié)點(diǎn)處，這樣支撐才能起作用。根據(jù)輕鋼規(guī)程要求，在屋脊的檐口處應(yīng)設(shè)置斜拉條和撐桿。而圓鋼不能承受壓力，因此，撐桿應(yīng)按壓桿設(shè)計(jì)，一般設(shè)計(jì)為圓鋼外套鋼管，這樣撐桿既能承受拉力作用也能承受壓力作用。對(duì)于下弦橫向水平支撐一般和柱間支撐設(shè)置在同一開間內(nèi)。 屋面支撐布置圖(2) 縱向水平支撐：當(dāng)房屋較高、跨度較大、空間剛度要求較高時(shí)，設(shè)有支撐中間屋架的托架為保證托架的側(cè)向穩(wěn)定時(shí)，或設(shè)有重級(jí)或大噸位的中級(jí)工作制橋式吊車、壁行吊車或有鍛錘等較大振動(dòng)設(shè)備時(shí)，均應(yīng)在屋架端節(jié)間平面內(nèi)設(shè)置縱向水平支撐。當(dāng)屋架間距12m時(shí)，縱向水平支撐常布置在屋架下弦平面。檁條要設(shè)拉條，以保證檁條的平面外剛度，在剛架的構(gòu)件轉(zhuǎn)折處，即柱頂轉(zhuǎn)角處和橫梁中央彎折處的受壓肢或受壓翼緣，應(yīng)設(shè)置側(cè)向支撐，當(dāng)橫梁與柱內(nèi)肢需設(shè)置側(cè)向支撐點(diǎn)時(shí)，可利用連接于外肢的檁條或墻梁設(shè)置角隅撐。(5) 在剛架的構(gòu)件轉(zhuǎn)折處，即柱頂轉(zhuǎn)角處和橫梁中央彎折處的受壓肢或受壓翼緣，應(yīng)設(shè)置側(cè)向支撐。 隅撐布置圖 靜力計(jì)算.. 計(jì)算簡(jiǎn)圖單層廠房是由柱和屋架（橫梁）所組成，各個(gè)框架之間有屋面板或檁條，托架，屋蓋支撐等縱向構(gòu)件相互連接在一起，故框架實(shí)際上是空間工作的結(jié)構(gòu)，應(yīng)按空間工作計(jì)算才比較合理和經(jīng)濟(jì)，但由于計(jì)算較繁，工作量大，所以通常均簡(jiǎn)化為單個(gè)的平面框架來計(jì)算。 框架計(jì)算簡(jiǎn)圖. 荷載計(jì)算1. 荷載取值計(jì)算屋蓋自重（標(biāo)準(zhǔn)值、坡向）屋面恒載 kN/m2