某单层厂房设计说明书模板(DOC 32页)

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1、欢迎共阅前言设计题目来源于山西省某机械厂的二期机械配件加工厂房计划。本次毕业设计主要任务是加工厂房的结构设计。课题来源于实际，其成果可直接或间接的满足市场的需求，为社会服务，实现了毕业设计的社会经济效应。此次设计的目的是为了培养我正确的设计思想，严谨的设计态度，掌握国内外先进的设计方法（PKPM、3DS钢结构设计软件的学习）。通过解决具有一定复杂程度的实际工程问题，使所学的专业知识与实践相结合，进一步掌握轻型钢结构的设计方法和设计原理。设计说明书内容详实、完整、涉及面广，对众多参考资料进行了比较和校正，然后选择采用双跨四坡门式刚架的结构形式。依次按照主结构、次结构、支撑体系、围护体系的顺序进行

2、详细的设计计算。从材料、设计计算到构造要求等作了充分的考虑，在细节中附有大量的图表加以说明。本设计还涉及到了薄壁型钢和压型钢板以及保温材料。这些材料性能十分优越，并获得了较好的技术、经济效果。从第一本门式刚架轻型房屋钢结构技术规程颁发以来，门式刚架轻型钢结构经历了数十年的发展。门式刚架是工业厂房发展的趋势，国内外对门式刚架的研究已相当成熟，正逐步向技术标准定型化、加工过程工厂化、施工工艺机械化的目标发展。国内外关于门式刚架设计的争议主要集中在荷载取值和计算理论体系。本设计依据我国相关钢结构设计规范，采用以概率论为基础的极限状态设计方法。在设计过程中，我收集了较多的工程设计资料，并深入现场进行实

3、践，从工程概况、方案论证、总体设计到结构设计，以科学的理论知识为基础，以工程实例为依据，根据国家标准规范，结合科学手段精心设计完成。由于缺乏实践经验，错误在所难免，敬清诸位老师批评指正。1 设计资料与依据1.1工程概述本设计是长春市一汽轻型车厂机械加工装配车间设计，该车间采用单跨双坡的门式刚架结构。设计使用年限50年，安全等级二级，抗震等级丙类。车间跨度21m，长度51.8m，柱间距7.4m，柱高9.3m，屋面坡度1/20，带一个起重量为5t的电动单梁吊车。屋面及墙面板均为彩色压型钢板，内填充保温玻璃纤维棉，檩条间距1.47m。当地屋面活荷载标准值0.30KN/m,屋面恒荷载0.30KN/m2

4、，基本风压0.55KN/m2，基本雪压0.55KN/m2。设计依据门式刚架轻型房屋钢结构技术规程CECS102：2002轻型钢结构设计指南中国建筑工业出版社钢结构设计原理高等教育出版社钢结构设计手册（第三版）.中国建筑工业出版社建筑结构荷载规范(GB50009-2001)钢结构设计规范（GB50017-2003）冷弯薄壁型钢结构技术规范(GB50018-2002)建筑钢结构焊接规程（JGJ81-2001）建筑制图标准（GB/T50004-2001）涂装前钢材表面锈蚀等级和涂装等级(GB8923)2方案论证2.1方案拟定及论证本次设计初步拟定采用门式刚架的结构形式。门式刚架体系具有多元化和完善化

5、的特点，是建筑工业厂房发展的趋势，具有大跨度、自重轻、韧性好、可重复使用、设计弹性大、美观大方、安装容易、施工周期短、抗震性能好、投资回收快、环境污染少，可应用于大跨度、高耸、重载工程，已广泛应用于工业厂房、机场车库、体育场馆、仓库、购物中心等工业与民用建筑，课题实际科研成果社会价值高、实用性强。门式刚架的结构形式分为单跨、双跨、多跨刚架和带挑檐的刚架等形式。根据轻型钢结构设计规范建议，单层门式刚架的跨度应根据建筑使用条件和生产工艺确定，一般情况下以跨度为2130米时较为经济。本次设计的跨度为21米，选用单跨的形式最为合适经济。由于本工程带有5t吊车，所以采用柱与基础刚接的门式刚架结构。初步方

6、案采用双坡单跨门式刚架，符合国家相关设计规范、经济合理。2.2建筑设计2.2.1地质条件(1)地形条件：地势平坦，邻近城市干道，城市上下水及电煤气管网在附近通过。(2)气象资料：标准冻土深度1.8m，基本风压值0.55KN/，基本雪压值0.55KN/。(3)抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0.10g。(4)厂房地面土夯实后上铺混凝土。表层覆盖100mm厚的素混凝土，室内地坪标高为0.000，室外地面标高为0.300m。由于上部结构自重较轻，基础采用柱下独立基础形式，持力层受力状况良好。2.2.2施工与安装条件(1)各种材料保证供应，品种齐全。(2)施工技术力量雄厚，有足够的运输，吊装设

7、备。(3)构件加工和预测设施配套，保证工期。2.2.3建筑平面设计(1)屋面采用板宽1000mm，波高130mm的YX130-300-600的压型钢板，有效覆盖宽度750mm，屋面采用1/20的双坡屋面。(2)墙体采用双层镀锌压型钢板，钢板间夹一层保温棉。(3)厂房采用散排水。(4)车间采用铝合金塑钢推拉窗、平开窗，出入门采用夹芯板推拉门。门窗表表2-1门窗编号洞口尺寸选用图集及规格数量（个）附注宽度(m）高度（m）M-136003600厂家订作2夹芯板推拉门C-115001200厂家订作28铝合金塑钢推拉窗C-236001500厂家订作10铝合金塑钢平开窗3结构设计与计算3.1设计基本资料3

8、.1.1设计基本资料本次车间设计采用单跨双坡门式刚架，刚架跨度21m，柱高9.3m，柱距7.4m，八榀刚架，屋面坡度1/20；柱、梁采用Q345B，其他采用Q235B，螺栓采用摩擦型高强度螺栓10.9级和普通螺栓。焊条采用E43，基础混凝土等级C20，柱、梁采用焊接组合梁，柱为等截面，梁为变截面，柱脚刚接，檩条和墙梁均采用冷弯薄壁C型钢。3.1.2柱网布置柱网应根据工艺、结构和经济要求布置。按施工要求，厂房的横向柱距、纵向柱距应满足生产工艺、使用和发展要求。柱的位置和厂房的地上设备、起重及运输通道、地下设备和设备基础、地下管道相协调。按结构要求，柱网布置应尽量简单，避免在同一区段内设置纵横跨。

9、按经济要求，纵向柱距常对钢材用量和造价有较大影响。增大柱距，柱和基础的材料用量减少。综合考虑以上原则并结合本工程实际情况，其布置如下图3.1所示。图3.1柱网布置（单位mm）3.1.3支撑布置1柱间支撑和屋面支撑必须布置在同一开间内，形成抵抗纵向荷载的支撑桁架。2支撑的间距一般为3040m，不应大于60m。3支撑可布置在温度区间的第一个或第二个开间。当布置在第二个开间时，第一个开间的相应位置应设置刚性系杆。445的支撑斜杆能最有效地传递水平荷载，当柱子较高导致单层支撑构件角度过大时，应考虑设置双层柱间支撑。5在刚性转折处宜设置刚性系杆，如柱顶和屋脊。6轻型门式刚架结构中的刚性系杆可由相应位置处

10、的檩条兼作，檩条刚度或承载力不足时设置附加系杆。3.2荷载计算(1)恒荷载：屋面恒荷载（含檩条自重）0.5KN/m2恒荷载标准值0.37.4=2.2KN/m(2)活荷载：屋面活荷载0.50KN/m2雪荷载0.55KN/m2活荷载标准值0.557.4=4.1KN/m(3)风荷载：基本风压0.55KN/m2，地面粗糙度等级为B类，w0=0.631.05=0.66kN/m2风载体型系数如图3.2所示。图3.2风载体型系数示意图柱顶高度取9.3m，风压高度变化系数，z=1.0，则风荷载标准值为：(4)吊车荷载（如表3-1所示）起重量Q(t)最大轮压Pmax(t)最小轮压Pmin(t)吊车总宽度B(mm

11、)吊车轮距W(mm)54.231.0735003000吊车荷载（吊车为电动单梁吊车）表3-15吨吊车作用下产生的竖向荷载：图3.3吊车梁支座反力影响线及竖向荷载（单位mm）标准值：吊车横向水平荷载，每个轮子的水平刹车力T1的最不利位置同Pmax，(5)地震作用据全国民用建筑工程设计技术措施结构中第18.8.1条建议：单层门式刚架轻型房屋钢结构一般在抗震设防烈度小于等于7度的地区可不进行抗震计算。故本工程结构设计不考虑地震作用。3.3内力计算内力计算是通过清华大学的结构力学求解器计算的。本设计通过结构力学求解器，得出门式刚架分别在恒荷载、活荷载、吊车荷载、风荷载、作用下的弯矩、轴力、剪力图，最终

12、的数据进行下一步的荷载组合。3.3.1内力计算图(1) 恒荷载作用下的内力图图3.4刚架在恒载作用下结构计算简图(单位KN/m)图3.5刚架在恒载作用下的内力图(2) 活荷载作用下的内力图图3.6刚架在活载作用下结构计算简图(单位KN/m)图3.7刚架在活载作用下的内力图(3)左风作用下的内力图图3.8刚架在左风作用下结构计算简图（KN/m）图3.9刚架在左风作用下的内力图(4)右风作用下的内力图图3.10刚架在右风作用下结构计算简图(单位KN/m)图3.11刚架在右风作用下的内力图(5)吊车竖向荷载（1）作用下的内力图图3.12刚架在吊车竖向荷载（1）作用下结构计算简图(单位KN)图3.13

13、刚架在吊车竖向荷载（1）作用下的内力图(6)吊车竖向荷载（2）作用下的内力图图3.14刚架在吊车竖向荷载（2）作用下结构计算简图(单位KN)图3.15刚架在吊车竖向荷载（2）作用下的内力图(7)吊车横向荷载（1）作用下的内力图图3.16刚架在吊车横向荷载（1）作用下结构计算简图(单位KN)图3.17刚架在吊车横向荷载（1）作用下的内力图(8)吊车横向荷载（2）作用下的内力图图3.18刚架在吊车横向荷载（2）作用下的结构计算简图（单位KN）图3.19刚架在吊车横向荷载（2）作用下的内力图3.3.2 内力组合1.荷载组合门式刚架轻型房屋钢结构的承重构件应按承载能力极限状态和正常使用极限状态设计，根

14、据现行国家标准建筑结构荷载规范（GB50092001）的规定，对于一般框架、排架结构，可以采用简化组合，按照下列组合值中取最不利值确定：A1.2恒荷载标准值计算的荷载效应+1.4任一可变荷载标准值计算的荷载效应B1.0恒荷载标准值计算的荷载效应+1.4风荷载标准值计算的荷载效应C1.2恒荷载标准值计算的荷载效应+1.4活荷载标准值计算的荷载效应+0.61.4风荷载标准值计算的荷载效应D1.2恒荷载标准值计算的荷载效应+1.4风荷载标准值计算的荷载效应+0.71.4活荷载标准值计算的荷载效应E1.35恒荷载标准值计算的荷载效应+所有可变荷载组合值产生的效应2.内力组合控制截面是指构件某一区段中承

15、载力可靠指标相对最底的那些截面，它们对构件的截面设计有控制作用。本设计内力组合的计算控制截面取柱脚、柱顶、牛腿上截面、梁端截面。控制截面的内力种类有轴向力N、弯矩M、和水平剪力V。最不利的四种内力组合如下：(1)与相应的、组合；(2)与相应的、组合；(3)情况下+及相应；(4)情况下-（最大负弯矩）及相应；本次设计的内力组合由PKPM软件求得，具体数据参看附录一，由内力组合中取构件最不利内力组合分别为：柱1：柱脚截面M=187.31KN.m，N=132.39KN，V=54.62KN牛腿上截面M=196.23KN.m，N=172.51KN，V=54.62KN柱顶截面M=301.83KN.m，N=

16、96.11KN，V=52.32KN柱2：柱脚截面M=187.31KN.m，N=132.39KN，V=54.62KN牛腿上截面M=196.23KN.m，N=172.51KN，V=54.62KN柱顶截面M=301.83KN.m，N=96.11KN，V=52.32KN梁1：大头M=301.83KN.m，N=57.14KN，V=93.32KN小头M=172.26KN.m，N=49.12KN，V=2.50KN梁1：大头M=301.83KN.m，N=57.14KN，V=93.32KN小头M=172.26KN.m，N=49.12KN，V=3.17KN3.4门式刚架设计3.4.1计算模型：如图3.20所示3.

17、4.2刚架柱截面选择本次设计刚架柱截面初选焊接组合型H型钢，截面尺寸H400280612，材质为Q345B，f=310N/mm2截面特性：A=89.76cm2Ix=27957cm4Iy=4391cm4Wx=1398cm3Wy=314cm3ix=17.64cmiy=6.99cm3.4.3刚架柱验算选取最不利内力组合：M=301.83KN.m，N=172.51N，V=54.62N(1)强度验算：强度满足要求。(2)平面内稳定验算：，属B类截面，查受压构件的稳定系数表，得。平面内稳定满足要求。(3)平面外稳定验算：，属C类截面，查受压构件稳定性系数表，得。1.07将数据代入公式中平面外的稳定满足要求

18、。(4)局部稳定验算：翼缘外伸宽厚比，满足要求。腹板高厚比，满足要求。(5)刚度验算：刚度满足要求。3.4.4刚架梁截面选择刚架梁截面初选焊接组合型H型钢，变截面，截面尺寸H350500250610，材质为Q345B，f=310N/mm2截面特性：大头：A=78.7cm2Ix=35546cm4Iy=2605cm4Wx=1422cm3Wy=208cm3ix=21.23cmiy=5.74cm小头：A=69.8cm2Ix=16251cm4Iy=2605cm4Wx=929cm3Wy=208cm3ix=15.25cmiy=6.1cm3.4.5刚架梁验算选取最不利内力组合：大头：M=301.83KN.m，

19、N=57.14N，V=93.32N小头：M=172.26KN.m，N=49.12N，V=2.50N(1) 强度验算：A:大头故截面边缘正应力比值用代替,求得=22.32当即此时大头端截面全部有效。大头端同时受到压弯作用，不设加劲肋，则当时，故大头端截面强度满足要求。B:小头故截面边缘正应力比值用代替,求得=22.16当即此时小头端截面全部有效。小头端同时受到压弯作用，不设加劲肋，则当时，故小头端截面强度满足要求。(2)稳定验算：平面外计算长度，最小截面惯性矩，属C类截面，查受压构件的稳定系数表，得。将数据代入公式中则稳定性满足要求。(4)局部稳定验算：翼缘外伸宽厚比，满足要求。腹板高厚比，满足

20、要求。(5)刚度验算：刚度满足要求。3.4.6刚架柱顶变形计算查轻型门式刚架表3-1，柱顶在风荷载标准值作用下的位移限值为。按公式3.5节点计算3.5.1梁柱节点采用如图3.20所示的连接形式。图3.20梁柱连接图连接处最不利一组内力组合值：A:螺栓验算采用10.9级M20摩擦型高强螺栓，连接表面采用喷砂（丸）处理，查表得抗滑移系数，预拉力P=155KN。受力最大的一个螺栓拉力：受剪承载力设计值：故满足强度要求。B:连接板设计端板厚度计算按梁端外伸来计算（设加劲板为两边支承）取端板厚度为18mm。C:节点域剪应力验算故应增设斜加劲肋13510135在端板设置螺栓处验算构件腹板强度：。（满足要求

21、）。3.5.2梁与梁的连接节点采用如图3.21所示的连接形式。连接处最不利的一组组合内力值：A:螺栓验算采用10.9级M20摩擦型高强螺栓，连接表面采用喷砂（丸）处理，查表得抗滑移系数，预拉力P=155KN。图3.21梁梁连接图受力最大的一个螺栓拉力：受剪承载力设计值：故满足强度要求。B:连接板设计端板厚度计算按梁端外伸来计算（设加劲板为两边支承）取端板厚度为18mm。3.6吊车梁设计3.6.1设计资料吊车梁跨度7.4m,一台5t电动单梁吊车，跨度L=21m，最大轮压4.23t，最小轮压1.07t，吊车总宽3.500m，吊车轮距3.000m，轨道高度0.134m，材料选用Q235B。图3.22

22、吊车有关尺寸3.6.2内力计算(1)Mmax时最不利轮位如图3-23所示。图3.23Mmax时最不利轮位布置(2)求:(3)求:时最不利轮位布置如图3-24所示。图3.24Vmax时最不利轮位布置(4)求:房屋钢结构的柱脚，宜113选用平板式铰接，但本设计柱3.6.3截面选择(1)梁高：1)按经济条件确定：2)按允许挠度值确定：初选梁高h=450mm。(2)腹板厚度：1)按经验公式：2)按抗剪要求：取(3)翼缘尺寸：为使截面经济合理，选用上、下翼缘不对称工字形截面，所需翼缘板总面积按下式近似计算。上、下翼缘面积按60%和40%分配。上翼缘面积0.62837=1702mm2,下翼缘面积0.428

23、37=1135mm2。初选上翼缘板30012，下翼缘板2208。翼缘板外伸宽度3.6.4验算(1)截面特性：吊车梁上翼缘：(2)强度验算：1)正应力：上翼缘正应力为下翼缘：2)剪应力：突缘支座处剪应力为：3)腹板局部承压：(3)稳定性验算：1)整体稳定性：2)局部稳定：翼缘：腹板：，应按构造配置横向加劲肋。(4)加劲肋计算：1)横向加劲肋的外深宽度为：取。横向加劲肋厚度为：所以横向加劲肋尺寸为。2)支座加劲肋：采用强度验算：整体稳定验算：此截面属b类截面，查表得。(5)刚度验算：(6)焊缝连接计算：1)上翼缘与腹板连接焊缝：上翼缘对中和轴面积距取。2)下翼缘与腹板的连接焊缝：下翼缘对中和轴的面

24、积矩3)支座加劲肋与腹板连接焊缝：3.7牛腿设计牛腿尺寸如图3-25所示。图3.25柱牛腿（单位mm）牛腿根部断面尺寸为。满足强度要求。3.8屋面檩条设计3.8.1设计资料说明檩条跨度7.4m，檩条间距1.47m跨中设两道拉条。檩条采用冷弯薄壁C型钢檩条，钢材采用Q235B，焊条采用E43型。图3.26檩条截面轴线和荷载图3.8.2荷载计算恒荷载活荷载恒荷载标准值设计值活荷载标准值设计值荷载组合3.8.3内力计算弯矩设计值3.8.4截面选择(1)截面选择檩条初步选用C22075202.5。703.76截面应力计算：（压）（压）（拉）（拉）(2)受压板件的稳定系数1)腹板腹板为加劲板件，由稳定系

25、数公式2)上翼缘板上翼缘板为最大压应力作用于部分加劲肋板件的支承边，由稳定系数公式(3)受压板件的有效宽度1)腹板。按受压板件的板组约束系数公式板组约束系数按计算系数公式计算系数由于，则。所以，。按截面有效宽度公式截面的有效宽度系数加劲板件的有效宽度2)上翼缘板。按受压板件的板组约束系数公式板组约束系数按计算系数公式计算系数为由于，则所以，。按截面有效宽度公式截面的有效宽度系数加劲板件的有效宽度3)下翼缘板下翼缘全部面积受拉，全部有效。(4)截面模量上翼缘板的扣除面积宽度腹板的扣除面积宽度同时在腹板的计算截面上有一12拉条连接孔，（距上翼缘板的边缘50mm），孔的位置与扣除面积位置基本相同，所

26、以腹板扣除面积按24mm计算。有效净截面模量将数据代入公式中，得3.8.5檩条的校核及构造要求(1)强度计算(2)挠度计算(3)构造要求故此檩条在平面内、外均满足要求。3.9墙面檩条设计3.9.1设计资料刚架跨度21m，高度9.3m，屋面坡度5，房屋维护墙采用中间夹保温棉的压型钢板，柱距7.4m,檩条间距1.5m，基本风压，结构布置见图3.27所示。图3.27山墙墙架结构布置图3.9.2荷载计算风荷载标准值根据建筑荷载规范，地面粗糙度系数按B类，高度处，风压高度变化系数，风荷载体型系数取，。垂直于房屋山墙的风荷载标准值：均布风荷载设计值：作用于墙梁水平风荷载设计值：3.9.3截面选择(1)初选

27、墙梁为C20075202.5。图3.28双力矩B引起的正应力符号图设墙梁自重设计值为墙梁按简支计算，只计算强度不验算稳定性。截面应力：（压）（压）（拉）（拉）(2)受压板件的稳定系数1)腹板腹板为加劲板件，由稳定系数公式2)翼缘板翼缘板1-3为最大压应力作用于部分加劲肋板件的支承边，由稳定系数公式(3)受压板件的有效宽度1)腹板。按受压板件的板组约束系数公式板组约束系数按计算系数公式计算系数为由于，则所以，。按截面有效宽度公式截面的有效宽度系数加劲板件的有效宽度2)翼缘板。按受压板件的板组约束系数公式板组约束系数按计算系数公式计算系数由于，则。所以，按截面有效宽度公式加劲板件的有效宽度(3)截

28、面模量上翼缘板的扣除面积宽度同时在腹板的计算截面上有一12拉条连接孔，（距上翼缘板的边缘50mm），孔的位置与扣除面积位置基本相同，所以腹板扣除面积按24mm计算。有效净截面模量3.9.4檩条的校核及构造要求(1)强度计算(2)挠度计算(3)构造要求故此檩条在平面内、外均满足要求。3.10抗风柱设计3.10.1设计资料主刚架跨度21m，檐口高度9.3m，每侧山墙设置2根抗风柱，山墙墙面板及墙梁自重为，基本风压标准值为。3.10.2荷载计算墙面恒载标准值风压高度变化系数，风压体型系数。风压标准值单根抗风柱承受的均布线荷载设计值：恒载风荷载3.10.3内力分析忽略墙架梁垂直荷载的偏心矩，设柱自重为

29、。抗风柱的最大轴压力为最大弯矩为剪力为3.10.4截面选择抗风柱初选截面为。截面特性：（1）弯矩作用平面内的稳定验算，满足刚度要求。查表得，满足要求。（2）弯矩作用平面外稳定验算，查表得。，满足要求。（3）局部稳定验算翼缘外伸宽厚比，满足要求。腹板高厚比，满足要求。3.11 支撑设计3.11.1柱间支撑柱间支撑可以与框架组成刚强纵向构架；为框架提供可靠的支撑或减少柱在框架平面外的计算长度；承受厂房端部山墙的风荷载，吊车纵向水平荷载及其他纵向力，来保证厂房骨架的整体稳定和纵向刚度。柱间支撑由屋架端部高度范围内竖向支撑、吊车梁以上及屋架下弦间的上柱支撑和吊车梁以下的下柱支撑组成。柱间支撑纵向布置图

30、如3.29所示。图3.29柱间支撑纵向布置图（单位mm）(1)荷载计算：基本风压，风压高度变化系数，风压体型系数。风压设计值集中风荷载吊车纵向水平制动刹车力。(2)内力计算：柱间支撑计算模型如图3.30所示。1)上柱支撑斜杆内力。杆件拉力设计值：截面选择：杆件2-3的净面积取圆钢，取钢管，1)下柱支撑斜杆内力，采用双角钢支撑。属于B类截面，查表得。压杆在循环荷载下的应力降低系数交叉支撑斜杆截面验算：，下柱支撑验算合格。3.11.2屋面支撑屋面横向水平支撑与柱间支撑布置相协调，并配置形成上、下整体共同工作的空间体系。在屋面上与柱间支撑相同的区间设置20的拉紧圆钢交叉支撑。屋面支撑布置如图3.31

31、所示。图3.31屋面支撑布置图（单位mm）3.12柱脚设计3.12.1刚架柱柱脚设计柱脚的常用形式有铰接柱脚和刚接柱脚，由于本设计设有吊车，故柱脚采用刚接。图3.32为刚架柱柱脚。柱的截面尺寸为。上部结构传至基础顶面的竖向荷载标准值为，水平荷载标准值为，弯矩标准值为，室外高差0.15，基础埋深1.65，基础材料混凝土强度等级为C20，基础为素填土，基础下有100毫米厚的混凝土垫层。图3.53边柱的基础尺寸图（单位mm）(1)确定基础的尺寸1)地基承载力特征值基础为素填土，基础埋深深度大于0.5。承载力特征值应按下式修正2)确定基础底面尺寸基础的平均埋深先按中心荷载作用下的公式考虑到偏心荷载不大

32、，现将基底面积增大10%，。初步选择基底尺寸基础及回填土重持力层承载力验算即满足要求。平均基底压力满足要求。基底最大压力3)确定基础高度设基础高度h=800mm，分两阶，每阶高400mm。地基净反力计算偏心距基础边缘处最大和最小的净反力4)柱与基础交接处的冲切计算冲切力基础高度抗冲击力满足。5)基础变阶处的冲切计算冲切力基础高度抗冲击力满足。(2)配筋计算1)基础长边方向柱边（II截面）=边阶处（截面）=长边方向按As2配筋，实配1610，。2)基础短边方向柱边（截面）=边阶处（截面）短边方向按As2配筋，实配1210，706.5。3.8.2中间柱的基础设计柱的截面尺寸为。上部结构传至基础顶面

33、的竖向荷载标准值为，水平荷载标准值为，弯矩标准值为，室外高差为0.15，基础埋深为1.65，基础材料混凝土强度等级为C20，基础为100毫米的素混凝土垫层。(1)确定基础的尺寸1)地基承载力特征值基础为素填土，基础埋深深度大于0.5。承载力特征值应按下式修正2)确定基础底面尺寸基础的平均埋深图3.54中间柱的基础尺寸图（单位mm）先按中心荷载作用下的公式考虑到偏心荷载不大，现将基底面积增大10%，。初步选择基底尺寸基础及回填土重持力层承载力验算即满足要求。平均基底压力满足要求。基底最大压力3)确定基础高度设基础高度h=800mm，分两阶，每阶高400mm。地基土的净反力计算偏心距基础边缘处最大

34、和最小的净反力4)柱与基础交接处的冲切计算取As=1冲切力基础高度抗冲击力满足。5)基础变阶处的冲切计算取A=1冲切力基础高度h=0.40.8抗冲击力满足。(2)配筋计算1)基础长边方向柱边（II截面）=边阶处（截面）=长边方向按As2配筋，实配1310，。2)基础短边方向柱边（截面）=边阶处（截面）=长边方向按As2配筋，实配910，706.5。3.8.3抗风柱的基础设计柱的截面尺寸为。上部结构传至基础顶面的竖向荷载标准值为，弯矩标准值为，室外高差0.15，基础埋深1.65，基础材料混凝土强度等级为C20，基础为100毫米厚的素填混凝土层。(1)确定基础的尺寸1)地基承载力特征值基础为素填土

35、，基础埋深深度大于0.5。承载力特征值应按下式修正2)确定基础底面尺寸基础的平均埋深图3.55抗风柱的基础尺寸（单位mm）先按中心荷载作用下的公式考虑到偏心荷载不大，现将基底面积增大10%，。初步选择基底尺寸基础及回填土重持力层承载力验算即满足要求。平均基底压力满足要求。基底最大压力3)确定基础高度设基础高度h=800mm，分两阶，每阶高400mm。地基土净反力计算偏心距：基础边缘处的最大和最小净反力4)柱与基础交接处的冲切计算取As=1冲切力基础高度h=0.8=0.8抗冲击力满足。5)基础变阶处的冲切计算取A=1冲切力基础高度h=0.40.8抗冲击力满足。(2)配筋计算1)基础长边方向柱边（

36、II截面）=边阶处（截面）=长边方向按As2配筋，实配1110，706.5。2)基础短边方向柱边（截面）=边阶处（截面）=长边方向按As2配筋，实配810，706.5。4结构的制作和防腐本设计所用的构件除刚架、抗风柱等，其他构件均为标准件，直接从市场上购买即可。4.1焊接H型钢的制造工艺本设计的刚架柱、抗风柱、刚架梁均选用焊接H型钢。焊接H型钢主要的生产工艺为：准备工作、切割下料、组立成形、埋弧焊接、翼缘矫正、表面处理和构件验收。4.1.1准备工作本设计共有11榀刚架和12根抗风柱。根据构件设计尺寸(附表1）、钢材市场供应规范等条件，选择合适的钢材材料，材料表如下：钢材材料表表4-1部件材料数

37、量焊接变形余量尺寸柱翼缘Q235-B60.5mm/m3000108500腹板Q235-B70.5mm/m260068500梁翼缘Q235-B80.5mm/m3000109800腹板Q235-B90.5mm/m270089800抗风柱翼缘Q235-B20.5mm/m200068400腹板Q235-B20.5mm/m22004.59000构件下料尺寸表4-2部件材料焊接收缩余量尺寸长度方向宽度方向柱上翼缘Q235-B10mm10mm260108465下翼缘Q235-B10mm10mm260108010腹板Q235-B22mm168mm55268530梁上翼缘Q235-B10mm10mm260109

38、735下翼缘Q235-B10mm10mm260109735腹板Q235-B22mm194mm(541-272)810113抗风柱翼缘Q235-B10mm10mm16068400腹板Q235-B7mm166mm3524.58632对工程所选用的型号、规格确认以及材料质量的检验后，按施工图放1：1的大样。4.1.2切割下料原材料由仓库吊入切割平台，采用数控多头切割机切割，切割前应将钢材表面切割区域的铁锈、油污等清除干净。切割后，去除熔渣和飞溅物。检验：(1)目测钢材有无明显的缺陷，并使用钢尺检查有无明显尺寸误差。(2)钢材切割面无裂纹、夹渣和分层。(3)误差标准：零件宽度、长度3.0；切割面平面度

39、0.05t；割纹深度0.3；局部缺口深度1.0。4.1.3组立成形钢板组立前用平板矫正机矫正钢板的变形，并在控制偏差范围内，接触平面无毛刺、污物和杂物。构件在自由状态下进行组装，其结构符合施工及验收规范。将一块翼缘板和腹板吊至H型组装点焊机的输入辊道，由主动输入辊将工件输入到主机上，将工件精确定位对中并按预定的程序进行自动点焊。将点焊成形的T型架在翻转机上翻转90，用吊车分别将另一块翼板和T型架吊到辊道，重复以上相同的程序，自动点固成H型钢。点焊时所采用的焊材与焊条匹配，焊缝高度为6mm，焊缝长度为40mm，位置在焊道以内。质量检验允许偏差符合钢结构工程施工及验收规范，规定如表4-3所示。允许

40、偏差表4-3项目允许偏差焊接刚架的高度2.0mm中心偏移2.0mm垂直度b/100且不大于2.0mm4.1.4焊接采用门式全自动埋弧焊机，此次设计的焊缝采用6mm和8mm，焊接工艺见下表：埋弧焊焊接工艺表表4-4焊接厚度(mm)焊丝直径(mm)焊接电流(A)电弧电压(U)焊接速度(m/s)62450-47534-364083550-60034-363084575-62534-3630将组装点焊成形的H型钢，送入埋弧焊机的翻转支架上，然后平移机脱离工件，由翻转支架将工件翻转45，使焊缝处于船形位置，由单臂焊接操作机焊接第一条角焊缝。待完成后，翻转支架，将工件转至45船形位置，焊接第二条角焊缝。焊

41、接完成后，将工件送入180链条翻转机，翻转180后，完成另一面的两条焊缝。注意事项：焊接完成后，边缘3050mm范围内的铁锈、毛刺、污垢等必须清除干净，以减少产生焊接气孔等缺陷的因素。引弧板与母材材质相同，焊接坡口形式相同，长度符合标准的规定。4.1.5矫正由液压输送辊道将工件送入液压翼缘矫正机进行矫正，直到达到标准规定的尺寸允许偏差。H型钢矫正的过程如下：(1)根据待矫正的型钢翼缘宽度和厚度调整机架的位置，使上辊轮和传动轮符合矫正的要求。(2)将导向轮调到正确的位置，使其不受到过大的轴向力。(3)起动主电动机带动传动辊轮，使被矫正的H型钢进行翼缘的连续矫正。4.1.6表面处理钢材表面的处理方

42、法包括：手工工具除锈、化学转化膜、热浸镀滚动钢丝轮除锈、酸洗除锈、喷砂除锈、电镀、表面和进化以及射流控制真空除锈、激光除锈等。本设计为普通Q235钢，综合因素考虑，选用喷砂处理进行钢材表面的处理，得到良好的表面状态，死角部分采用手工除锈和酸洗除锈相结合，除锈等级选用Sa2。4.1.7构件验收构件制作完成后，应按设计图和相关标准、规范的要求，对构件的尺寸进行检验。经检验允许偏差符合要求的构件尚需按设计要求进行除锈及防腐处理。经检验合格的构件应采用适当的包装措施，并挂牌标注产品的数量、工程编号、运往地点等，以配合下一步的装卸、运输、存放。4.2结构防腐钢结构采用的涂料、防腐对钢结构的构造要求等应符

43、合现行国家标准工业建筑防腐设计规范和涂装前钢材表面锈蚀和防锈蚀等级GB8923-1988的规定。本设计防腐涂层选用：底漆中间漆面漆。具体选用：底漆：X06-1磷化底漆，两道178环氧底漆；中间漆：两道CH201高防腐涂料；面漆：两道有色醇酸面漆。底漆附着力强、防锈性能好；中间漆兼有底漆和面漆的性能，是理想的过渡漆，且可增加涂层厚度；面漆防腐、耐候性好。总厚度为150m。选用喷涂的方法，工效高，施工方便，漆膜光滑平整，对于喷涂的死角采用刷涂法补充。涂料施工在晴天和有通风良好的室内进行，避免在雨、雪、风沙天气下在室外施工；低于5或高于35时，不宜施工。涂漆必须最后施工，不能与钢结构的焊、铆、割等工

44、序交替进行，一般情况下，可在除锈后8h内进行涂装施工。涂装的间隔时间根据涂料的说明书的规定进行控制。螺栓孔周围50mm不涂装，高强螺栓连接的摩擦面不涂装；不涂装部位用胶带覆盖，胶带覆盖须牢固，对于现场安装焊缝处留出30mm不涂装。附表1：部件材料数量尺寸柱上翼缘Q235-B33250108365下翼缘Q235-B33250108000腹板Q235-B3353068365梁上翼缘Q235-B44250109725下翼缘Q235-B4446025800腹板Q235-B44(530-280)89725抗风柱翼缘Q235-B2415068300腹板Q235-B123384.58300节点板柱与基础Q2

45、35-B3346025800柱与梁Q235-B8825020710梁与梁Q235-B4425020480总结此次毕业设计是我们从大学毕业生走向未来工程师重要的一步。从最初的选题，开题到设计计算、绘图直到完成设计。在此期间，查找资料，老师指导，与同学交流，认真反复修改图纸，每一个过程都是对自己能力的一次检验和充实。本设计从方案论证、结构设计到细部节点设计，都做了详细的计算。主体结构采用双跨四坡门式刚架。刚架柱采用等截面形式，横梁选用楔形梁，柱与横梁刚接。檩条、墙梁均采用性能、经济效果优越的冷弯薄壁型钢。支撑体系主要选用角钢和近几年才开始使用的拉紧圆钢。屋面、墙面采用彩色压型钢板，考虑到保温效果在

46、双层压型钢板中夹玻璃纤维棉一道。并编写了刚架的制造工艺。除了在结构设计上选用切实可行的方案外，在建筑布置上也有所创新。由于缺乏实际工程经验，设计仍存在一些不足。如在构件截面选择时，需几次选择校核才能满足规范强度、稳定性要求，而且存在应力太小，用钢量大，不经济的情况。刚架柱设计时，设计理论知识理解不透彻。通过本次设计，我系统的学习了门式刚架的专业知识，更重要的是训练我的综合利用专业知识解决实际工程问题的能力。本次设计已结束，但我有一个想法，同一个工程，如果采用不同的设计理论、不同的软件，得出的结论哪一个会更贴近实际，更加经济合理。这需要进一步的研究和比较。参考文献1于颈.轻型钢结构设计便携手册M

47、.北京:中国建筑工业出版社.2002.2轻型门式钢结构设计指南编辑委员会.轻型钢结构设计指南（实例与图集）M.北京：中国建筑工业出版社.2000.3中国工程建设标准化协会标准.门式刚架轻型房屋钢结构技术规程MCECS.102.北京:中国计划出版社.2003.4丁晨章.钢结构的发展现状及前景J.建筑结构学报.2003.5包头钢结构设计研究院.钢结构设计与计算M.北京:机械工业出版社.2004.6国家标准.钢结构设计规范MGB50017-2003.北京:中国计划出版社.2003.7靳百川.连续檩条搭接长度的计算问题J.钢结构.2006.第6期:第125页.8冯烟霞，高欣.轻型钢结构制造安装手册MJ

48、G144-2002.北京:中国建材工业出版社.2002.9冯东.门式刚架结构设计理论及应用的误区J.中国建设科技网.2007.10汪一俊.单层结构厂房柱间支撑问题的探讨J.钢结构.2006.第4期:第56页.11靳百川.钢结构工程施工质量验收规范M.北京:中国计划出版社.2003.12赵明华.土力学与基础工程.MGB50007-2002.北京:中国建材工业出版社.2002.13门式刚架轻型钢结构技术规程CECS102：2002.北京:中国计划出版社.2002.致谢经过十几周的紧张工作，我终于圆满的完成了毕业设计。毕业设计的顺利完成，和学院对我的培养及老师们对我的辛勤教导是分不开的。从刚开始设计

49、时的无从下手，到如今的有所收获，我所走过的每一步，获得的每一次提高，都浸满了指导老师的汗水。在我疑惑的时候，他们耐心的给我解答；在我灰心的时候，他们给我鼓励。从某种意义上说，他们不仅是我的老师，更是我的前辈和朋友。在此，我向郭淑兰老师，以及所有关心帮助我的老师和同学们表示深深的谢意。大学生活即将结束，在这里我度过了人生中最重要的时光。回想四年生活的点点滴滴，老师们的辛勤教诲和同学们的真挚情谊都将成为我永远的回忆。最后向所有为我的学习和生活付出心血的老师，向所有关心帮助我的同学们，向辛勤养育我的父母，致以最崇高的敬意。最后感谢学院给了我这个机会，祝学院的明天更加美好。附录附录一：1号立面图一张附录二：1号屋顶平面图一张附录三：1号基础平面布置图一张附录四：1号刚架图一张附录五：1号屋顶结构布置图一张附录六：1号檩条节点详图一张附录七：1号墙梁布置图一张附录八：1号支撑节点详图一张附录九：1号基础节点详图一张附录十：3号结构设计总说明一张附录十一：一篇3000字以上的外文翻译