轻钢厂房毕业设计计算书

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1、编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第152页 共152页本科毕业设计（论文）题 目鼎盛环保设备生产车间设计学生姓名 学 号院（系）土木工程学院专 业土木工程指导教师时 间 2009年6月10日西安建筑科技大学毕业设计任务书题 目：鼎盛环保设备生产车间设计院（系）：土木工程学院专 业：土木工程姓 名：学 号：指导教师：填表日期：2009年6月10日题目：鼎盛环保设备生产车间设计一、工程概况1. 工程名称：Xx环保设备生产车间设计。2. 建设地点：拟建建筑物位于西安市, 室外地坪设计标高为423.70m。3. 建设规模：总建筑面积20002500平方米。4. 本项目

2、拟定开工日期：2009年7月1日，竣工日期：2009年10月31日。 5. 设计要求：单层轻型钢结构厂房，厂房内设起重量5t（或10t）吊车2台，轨顶标高7m或8m。二、设计原始资料（一）气象条件1. 冬季采暖室外计算温度5C。2. 主导风向：东北。基本风压0.35kN/m2。3. 基本雪压：0.20kN/m2。4. 年降雨量：632mm；日最大降雨量：92mm；时最大降雨量：56mm；雨季集中在9、10月份。5. 土壤最大冻结深度450mm。（二）工程地质条件1. 建筑场地地貌单元属黄土梁南缘，场地工程地质条件见附录2。2. 地下水稳定埋深8.49.6m，属潜水类型。地下水对钢结构和混凝土结

3、构、钢筋混凝土结构中的钢筋均无腐蚀性，但在干湿交替条件下对钢筋混凝土结构中的钢筋具弱腐蚀性。场地水位以上土质对钢结构和混凝土结构、钢筋混凝土结构中的钢筋均无腐蚀性。3. I级非自重湿陷性黄土，地基承载力特征值为170kPa。4. 抗震设防烈度8度，建筑场地类别为II类。5. 根据场地岩土工程条件和建筑物荷载特点，建议本工程采用换土垫层法处理地基，基础形式采用柱下独立基础。（三）施工条件1. 建设场地平坦，道路通畅，水、电就近可以接通，基本具备开工建设条件。2. 拟参与投标的施工单位技术力量和机械化水平均较高。三、建筑设计任务及要求（一）设计任务根据建设单位提供的设计委托书，完成建筑平面、剖面及

4、立面设计。（二）设计要求1平面设计：合理确定平面柱网尺寸；满足室内采光、通风要求。3剖面设计：根据给定设计资料，确定合理建筑层高。4立面设计：建筑风格、造型应富有创意，有时代感。（三）设计成果 说明书1份，1#图纸2张1平面图，比例1：100。2立面图：正立面，侧立面各一个，比例1：100。3剖面图，比例1：100。4节点详图：不少于5个，其中要求檐口和屋脊构造详图必做。所有图纸绘图比例自定。5建筑设计说明书。建筑设计方案应达到初步设计深度，构造详图达到施工图深度。围护结构采用双层彩色压型钢板内填保温材料，可以是工厂复合板，也可以是现场复合板，自选。四、结构设计任务及要求（一）设计任务根据建筑

5、设计方案及设计原始资料，选择结构体系，布置结构构件，进行结构内力分析，确定构件截面，设计连接节点，绘制结构施工图。（二）设计要求1. 结构选型：根据建筑设计方案及设计原始资料，选择适当的结构体系。2. 结构布置：合理布置结构构件，初步确定材料强度等级及构件截面尺寸。3. 结构内力分析及构件设计：根据现行国家设计规范，计算结构荷载及地震作用；手算完成结构的内力分析，进行刚架梁、柱的内力组合，完成构件截面及连接节点设计；同时，采用工程设计软件计算结构内力及设计结构构件，并与手算结果进行对比分析。 （三）设计成果计算书1份，1#图纸3张 计算书内容：1. 结构设计方案论证（包括柱网布置，支撑设置，刚

6、架主尺度以及材料选择等）；2. 主要承重结构的内力计算及设计。3. 吊车梁设计。4. 墙梁、压型钢板、抗风柱、牛腿设计。图纸内容：1. 屋盖结构布置图；2. 墙面结构布置图；3. 刚架（或框架）结构施工图；4. 节点详图。5. 吊车梁施工图。五、地基基础设计任务及要求（一）设计任务根据建筑、结构设计文件和工程地质条件，论证地基、基础方案，并提交地基基础施工图纸。工程地质条件资料见附录2。（二）设计要求 1. 垫层材料选择及要求；垫层施工方法；垫层厚度；压实系数；处理后的地基承载力特征值。2. 基础选型：根据工程勘察资料以及所设计的上部结构，进行基础方案比较，选择合适的基础类型。确定材料强度等级

7、；初步确定基础构件的截面尺寸。地基基础方案应符合上部结构特点及工程地质条件，并具有较好的经济性；3. 根据所选基础类型，确定基础底面积、基础高度；选择合适的计算方法，进行基础的内力计算及截面设计。（三）设计成果及要求设计成果1. 计算书一份2. 基础结构平面布置图。3. 地基处理及基础配筋图。4. 地基基础设计说明书。成果要求：1 设计计算方法正确，计算分析无误，步骤清晰完整；地基基础方案设计计算内容详尽，方案安全可靠合理。2 绘图要严格按照制图标准要求，做到图幅规范，图面整洁，布图紧凑匀称，线条流畅，粗细分明，尺寸齐全，注字规范。3 说明书的撰写应字迹工整，结构严谨，条理清晰，文字通顺。六、

8、设计成果统一要求（一）设计说明书应完整地说明设计方案、设计依据、设计步骤及过程；论述充分，条理清晰，叙述准确，简明扼要；书写整齐；计算过程尽可能表格化。设计说明书应包括下列内容：封页，扉页，毕业设计任务书，中英文摘要和关键词，目录，正文，参考文献，附录，致谢。设计说明书的字数应在10000字以上， 建筑设计、结构设计和地基基础设计三部分的说明书应合在一起装订成册。（二）图纸设计图纸应符合国家有关制图标准，正确体现设计意图；图面整洁，布置匀称，尺寸标注齐全，字体端正，线型规范。图纸绘制包括计算机绘制和手工绘制两部分，建筑设计、结构设计和地基基础设计各阶段至少应有12张手工绘制的图纸（1号或1号以

9、上）。七、国家标准及设计参考资料（一）建筑设计部分1国家标准. 房屋建筑制图统一标准（GBT 500012001）. 北京：中国计划出版社，20022国家标准. 建筑制图标准（GBT 501042001）.北京：中国计划出版社，20023国家标准. 建筑设计防火规范（GBJ 16-87）. 北京：中国计划出版社，20054教材.房屋建筑学.同济大学、西安建筑科技大学、东南大学、重庆大学合编.北京：中国建筑工业出版社，2005（二）结构设计部分1国家标准. 建筑结构荷载规范（GB 500092001）. 北京：中国建筑工业出版社，20022国家标准. 建筑抗震设计规范（GB 500112001）

10、. 北京：中国建筑工业出版社，20013国家标准. 建筑抗震设防分类标准（GB 502232004）. 北京：中国建筑工业出版社，20044国家标准. 钢结构设计规范（GB 500172003）. 北京：中国计划出版社，20035国家行业标准. 门式刚架轻型房屋钢结构技术规程（CECS102:2002）. 北京：中国计划出版社，20036国家标准.冷弯薄壁型钢结构技术规范（GB50018-2002）.北京：中国计划出版社，20027国家标准. 建筑结构制图标准（GB/T 501052001）. 北京：中国计划出版社，20028国家建筑标准设计图集. 钢结构设计制图深度和表示方法（03G102）

11、. 北京：中国建筑标准设计研究院，20039龚思礼主编. 建筑抗震设计手册（第二版）. 北京：中国建筑工业出版社，200210钢结构设计手册编辑委员会.钢结构设计手册（第三版）.北京：中国建筑工业出版社，200411陈绍蕃. 钢结构（上）. 北京：中国建筑工业出版社，200312陈绍蕃、顾强编著. 钢结构（下）. 北京：中国建筑工业出版社，200313丰定国、王社良主编. 抗震结构设计（第2版）. 武汉：武汉工业大学出版社，200314梁兴文、史庆轩主编. 土木工程专业毕业设计指导. 北京：科学出版社，2002（三）地基基础部分1土工试验方法标准（GB/T501231999）2国家标准. 建筑

12、地基基础设计规范（GB 500072002）. 北京：中国建筑工业出版社，20023国家标准：建筑地基处理技术规范（JGJ 792002 J 2202002）4国家标准. 湿陷性黄土地区建筑规范（GB 500252004）. 北京：中国建筑工业出版社，20045建筑地基基础工程施工质量验收规范（GB502022002）6土木工程专业岩土工程方向边坡支护课程设计指导书（韩晓雷编）8华南理工大学等编著. 地基及基础（第三版）. 北京：中国建筑工业出版社，19989陈仲颐、叶书麟编著. 基础工程学. 北京：中国建筑工业出版社，199010史佩栋、高大钊主编.高层建筑基础手册. 北京：中国建筑工业出版

13、社，200011沈杰.地基基础设计手册.上海科学技术出版社.198812美H.F.温特科恩、方晓阳主编.钱鸿缙、叶书麟等译校.基础工程手册. 北京：中国建筑工业出版社，1983八、设计进度三部分设计时间分别为：建筑设计3周、结构设计8周、地基基础设计3周，共14周。各部分设计进度如下：建筑设计进度序号设计内容设计时间（天）1布置设计任务、方案草图32工具草图、构造设计53正式图54整理说明书2合计15结构设计进度序号设计内容设计时间（天）1结构方案选取及吊车梁计算32墙梁、檩条、压型钢板、抗风柱、牛腿设计53荷载分析及内力计算（手算）34荷载分析及内力计算（电算）35横向水平地震作用下结构内力

14、分析及位移验算26内力组合37刚架设计48节点设计49绘图1510整理说明书3合计40地基基础设计进度序号设计内容设计时间（天）1设计说明22确定地基基础方案33基础平面布置与构造设计24基础内力计算与配筋设计55绘图26整理答辩1合计15附录1 吊车原始资料5吨桥式起重吊车，吊车参数如下：软钩，A5工作制，总重12吨，最大轮压5.2吨，小车重8.5吨，轨道选用铁路轨TG-38（轨高134，底宽114，重量387.3N/m）或5050方钢，轮距及外轮廓几何尺寸如图1，2所示：6503500650300图1 轮距示意图120100875轨顶设计标高图2 外轮廓几何尺寸吊车资料也可根据大连起重机器

15、厂产品选取所需吊车技术规格资料。附录2场地工程地质及水文地质条件地层结构分布地层编号成因年代岩性描述层厚（m）层底标高（m）1素填土：黄褐色，以粉土为主，含砖瓦碎石块等，土质不均匀。1.5m422.22黄土，褐黄色，可塑针状孔隙发育，具中等湿陷性（级非自重），属于中压缩性土。4.5m417.73古土壤：褐红色，硬塑，具团粒结构，含钙质条纹及少钙质结核，底部钙质结合富集。具中等湿陷性（级非自重），属中压缩性。3.6m414.14黄土：褐黄色，软塑，含钙质结核，中等压缩性7.2m406.95古土壤：褐红色，可塑，含钙质条纹及结核，中等压缩性4.1m402.86黄土：褐黄色，可塑，含钙质结核，中等压

16、缩性5.9m396.97粉质粘土：黄褐棕褐色，可塑，含铁锰质条纹及钙质结核，夹粉土，粗砂薄层及透镜体，中等压缩性13.1m383.88粉质粘土：黄褐棕褐色，硬塑，含铁锰质条纹及钙质结核，夹粉土，粗砂薄层及透镜体，低等压缩性5.0m378.89粉质粘土：黄褐棕褐色，可塑，含铁锰质条纹及钙质结核，中等压缩性最大揭露厚度10.0m各层物理力学指标平均值土层含水量%重度kN/m孔隙比液限%塑限%压缩系数MPa-1承载力特征值kPa222.816.21.07829.818.40.47140321.017.60.85730.718.60.18170429.619.20.84231.318.90.29130

17、526.619.60.76432.619.60.22170624.520.00.69432.119.70.21180724.119.90.69533.620.10.22200822.120.40.63135.220.80.09220924.120.00.68832.319.40.18220摘要本设计为轻型钢结构厂房，采用轻型门式刚架体系，轻型钢结构建筑质量轻，强度高，跨度大，钢结构建筑施工工期短，相应降低投资成本，经济实惠。它在我国有着较为广泛的应用前景。轻型钢结构的屋面荷载较轻，因而杆件截面较小、较薄。它除具有普通钢结构的自重较轻、材质均匀、应力计算准确可靠、加工制造简单、工业化程度高、运输

18、安装方便等特点外，一般还具有取材方便、用料较省、自重更轻等优点。本设计说明书包括建筑设计，结构设计和地基基础三部分。建筑设计部分具体为建筑平面形式的选择，厂房剖面设计，厂房立面设计，厂房的构造设计，门窗明细表。结构设计部分包括方案选择，吊车梁设计，檩条设计，抗风柱设计，牛腿设计，刚架设计（手算电算对比，内力组合），节点设计。各章节都详细演算了主要构件的计算过程。地基基础部分包括地基处理方案，基础设计。本次设计图纸部分有：厂房平面图，立面剖面及节点详图，刚架施工图，厂房檩条墙梁布置图，吊车梁施工图，支撑布置图，基础平面布置图，灰土挤密桩布置图。关键词：轻型钢结构，门式刚架，建筑设计，结构设计，基

19、础设计AbstractThe design for the light steel structure plant, the use of light portal frame system, the construction of light steel structure light weight, high strength, large-span, steel structure construction period short, lower investment costs, economic benefits. In China it has a more extensive a

20、pplication prospects. Light steel structure of the roof load lighter, and thus a smaller cross-section bar, thin. In addition to its ordinary lighter weight steel structures, material uniformity, accurate and reliable stress calculation, simple processing, a high degree of industrialization, transpo

21、rt and other features easy installation, the general also has easy material to be used than the provinces, the advantages of lighter weight .The design specification, including architectural design, structural design and foundation of three parts. Architectural design for the construction plane to s

22、ome of the specific forms of choice, plant profile design, plant design elevation, the structure of plant design, door and window schedules. Part of the structural design, including program selection, the design of the crane beam, purlin design, pillar of wind-resistant design, corbel design, rigid

23、frame design (hand-counting computer comparison, combination of internal forces), the node design. Chapters detail the main components of calculus calculation.Foundation programs include ground handling, foundation design. Part of the design drawings are as follows: plant floor plan, Node elevation

24、profiles and detailed, Frame Construction ,wall-beam purlin plant layout map, construction of crane beam map, support layout map, foundation plan, lime-soil compaction pile layout map .Key Words: Light steel structure，Portal frame，Architectural Design，Structural design，foundation design目 录建筑部分11 厂房平

25、面设计61.1.1 建筑平面形式的选择61.1.2 柱网的选择61.1.3 定位轴线的划分61横向定位轴线62纵向定位轴线612 厂房剖面设计71.2.1 厂房高度的确定71.2.2 室内外高差的确定81.2.3 厂房天然采光设计81.2.4 厂房屋面排水设计81.3 厂房立面设计91.4 厂房的构造设计91.4.1 外墙91.4.2 外维护结构的保温设计101.4.3 屋顶构造111.4.4 散水构造111.5 门窗明细表12结构部分第一章方案选择131.1 材料的选择131.2 柱网布置131.3 屋面布置131.4 柱间支撑布置141.5 屋盖支撑布置141.6 墙面结构布置14第二章吊

26、车梁设计152.1 荷载的计算152.1.1 最大轮压的计算152.1.2 横向荷载设计值152.2 内力计算152.2.1 两台吊车荷载作用下的内力（3个轮子时）162.2.2 两台吊车荷载作用下的内力（2个轮子时）172.2.3 一台吊车荷载作用下的内力（2个轮子时）182.2.4 两台吊车荷载作用下的内力（2个轮子时）192.3 截面选择202.3.1毛截面特性202.4 强度验算212.4.1 正应力212.4.2 剪应力222.4.3 腹板的局部压应力222.4.4 腹板计算高度边缘处的折算应力222.5 稳定性验算232.5.1梁的整体稳定性232.5.2腹板的局部稳定性242.6

27、 挠度验算262.7 支承加劲肋的验算262.8 焊缝计算282.8.1 上翼缘与腹板连接处的角焊缝设计282.8.2 下翼缘与腹板连接处的连接角焊缝设计282.8.3 支座加劲肋与腹板的焊缝282.9 疲劳验算28第三章檩条设计303.1 荷载设计303.1.1 永久荷载303.1.2 可变荷载303.1.3 荷载组合313.2 截面选择及截面特性323.3 受压板件的稳定性系数333.4 强度计算363.5 稳定性验算（风吸力起控制作用）373.6 挠度验算383.7 构造要求38第四章抗风柱设计394.1 荷载计算394.2 内力分析394.3 截面选择404.4 强度验算404.5 稳

28、定性验算404.6 挠度验算42第五章牛腿设计435.1 荷载计算435.2 截面选择435.3 截面特性445.4 强度验算455.5 焊缝验算465.6 加劲肋设计47第六章刚架设计496.1 荷载计算49 最大轮压作用于A柱列52 最大轮压作用于B柱列52 横向荷载作用于AB跨526.2 内力计算（手算电算对比）53PKPM计算的恒载内力图57PKPM软件在各种荷载标准值作用下的计算结果63内力组合表796.3 构件验算866.3.1 钢架梁的验算86（1）构件的截面特性86（2）构件宽厚比的验算86（3）抗剪验算87（4）弯、剪、压共同作用下的验算88（5）梁的整体稳定性验算906.3

29、.2 钢架柱的验算93（1）构件的截面特性93（2）构件宽厚比验算93（3）抗剪验算94（4）弯、剪、压共同作用下的验算94（5）整体稳定性验算95第七章节点设计1007.1 梁柱节点（AB跨梁与A柱的节点）1007.1.1 螺栓强度验算1007.2.2 端板厚度验算1017.2.3 梁柱节点域剪应力1017.2.4 螺栓处腹板强度验算1027.2 梁梁节点1027.2.1 变截面处梁梁节点1021、螺栓强度验算1022、端板厚度验算1033、螺栓处腹板强度验算1047.2.2 屋脊截面处梁梁节点1047.3 柱脚节点1047.3.1 确定底板面积1057.3.2 确定底板厚度1067.3.3

30、 锚栓设计1067.3.4 抗剪键的设置107基础部分第八章地基处理方案1098.1 湿陷性黄土场地自重湿陷量计算1098.2 地基处理113第九章 基础设计1159.1 基础的选择1159.2 基础埋深1159.3 基础尺寸的确定1159.3.1 确定地基承载力1159.3.2 确定基础上部荷载1169.3.3 确定基础底面积1179.3.4 基础冲切验算1199.3.5 基础截面配筋计算121参考文献124（一）建筑设计部分124（二）结构设计部分124（三）地基基础部分124附 录126致 谢127鼎盛环保设备生产车间设计 建筑部分11厂房平面设计1.1.1建筑平面形式的选择工业建筑中生

31、产工艺要求是其设计主要依据，本厂房的生产工艺流程为直线型，生产工艺流程较简单。充分考虑到生产流程及建筑和结构的简单及合理性，平面采用矩形平面形式。本厂房采用单跨结构。1.1.2柱网的选择本厂房建筑面积在20002500平方米之间，由于厂房荷载较小，故选择质量较轻，工业化程度较高，施工周期短，结构形式较简单的轻型门式钢架结构。为便于机械化生产，减少造价，所以柱距选择7.5m。对于跨度的选择，根据厂房建筑模数协调标准的要求，本厂房跨度大于18m，按30M模数增长，考虑到生产设备的大小和布置方式，为了有效提高厂房面积的利用率及吊车的服务范围，跨度选择为21m。1.1.3定位轴线的划分本厂房设计中，纵

32、向定位轴线由下向上依次定为A，B，C，D；横向定位轴线从左向右依次定为1，2，3，4，5，15 。1横向定位轴线中间柱的截面中心线与横向定位轴线重合，厂房的纵向结构构件如屋面板，吊车梁，连系梁的标志长度皆以横向定位轴线为界。2纵向定位轴线对于抗风柱的设置，考虑到跨度为21m，柱距为7.5m，尽量使抗风柱间距与柱距相近，所以7m设置抗风柱。厂房边柱外缘与外墙内缘重合，边柱中心线与纵向定位轴线重合。 平面柱网布置图12厂房剖面设计1.2.1厂房高度的确定吊车拟采用大连重工DQQD型5t桥式起重机吊车。根据设计资料，本厂房采用轨顶标高为8m，查阅相关规范可知吊车梁高度可取450mm，故牛腿标高H=8

33、-0.14-0.45=7.41m，要求吊车顶面至斜梁与柱相交处最低点间的安全净空尺寸300mm，本厂房取436mm，则净高为8+1.764+0.436=10.2 m,预设屋架斜梁高750mm，则檐口净高应为10.2+0.75=10.95m, 檩条高度初步取200mm，压型钢板取50mm,则檐口标高为10.95+0.2+0.05=11.200m，屋顶坡度取1/20。所以厂房顶部标高=11.200+10.5/2=11.725m。详见1号图纸。1.2.2室内外高差的确定为考虑到运输工具进出厂房的便利及防止雨水侵入室内，取厂房室内外高差为150mm。1.2.3厂房天然采光设计根据我国工业企业采光设计标

34、准规定可知，本厂房的采光等级为III级。本厂房拟采用双侧采光，因此窗地面积比为/应大于1/4。由于侧面采光的效果较好，且侧面开窗经计算满足采光面积，不必开天窗，所以本厂房采用侧面采光。由于单侧采光光线衰减幅度较大，所以采用双侧采光。设窗的尺寸为42003600,高侧窗开在距牛腿顶面向上890mm处，标高为8.3m, 尺寸为42001500mm。为满足采光要求，在两山墙上设置高侧窗，窗边距山墙边缘1550mm。则纵墙上的开窗总面积为：4.23.6112+4.21.5142=509.04 m山墙上的开窗面积为：（21-121.52=57m则开窗总面积为：509.04 +57=566.04建筑面积为

35、 7.52114=2205 m则窗地比为 566.04/2205=1/3.91/4故满足采光要求。1.2.4厂房屋面排水设计为了使厂房立面美观，本厂房采用有组织内落内排，即使落水管沿室内柱子落下，将雨水排至地下水管道。考虑到西安的气象条件以及厂房最大高度的限制，厂房屋面排水坡度取1/20，天沟纵向坡度取5 。具体内天沟做法如下图所示。边跨内天沟做法示意图1.3厂房立面设计厂房立面利用矩形窗，墙体勒脚等水平构件及其色彩变化形成立面划分形状，使立面简洁大方，具有开朗，明快的效果。立面上，采用底部为900mm高的砖砌体，表面以水泥砂浆抹面。门窗框口包角板以及女儿墙盖板均采用蓝色钢板，以丰富立面，同时

36、也突出了门窗的重点部位。1.4厂房的构造设计1.4.1外墙本厂房外墙下部为900mm高240mm厚的砖砌墙体，上部为压型钢板，以避免压型钢板直接着地而产生锈蚀。压型钢板采用保温复合式压型钢板，板外侧采用YX3517565型钢板，内板采用平板式钢板。压型钢板外墙构造力求简单，施工方便，与墙梁连接可靠。转角处以包角板与压型钢板搭接，搭接长度为350mm，以保证防水效果。纵墙与山墙角部节点示意图1.4.2外维护结构的保温设计 西安地区冬季室内温度较低，对生产工人的健康不利，应考虑采暖要求。为节约能源，不使外围护结构流失的热量过多，外墙，屋面应采取保温措施。此外，为了防止热量过多流失，还应提高门窗缝隙

37、的密封性能防止冷风渗透，以改善室内热环境。本厂房设计外围护结构采用压型钢板+矿棉板保温层+压型钢板的构造，室内相对湿度，冬季室内计算温度为，室外设计计算温度为。压型钢板的厚度为0.53mm，矿棉板的导热系数为，维护结构内表面感热阻，外表面感热阻取，根据规范室内相对湿度的车间外墙室内与维护结构内表面之间的允许温差为，则可计算矿棉板保温层厚度如下：，要求，即，考虑到保温层的规格，可取矿棉板保温层厚度为50mm。1.4.3屋顶构造本厂房屋面采用压型钢板有檩体系，即在钢架斜梁上放置C型冷轧薄壁钢檩条，再铺设压型钢板屋面。压型钢板凹槽沿排水方向铺设，以利于排水，排水坡度取1/20。具体构造如下图。屋脊节

38、点示意图1.4.4散水构造厂房周围做宽1000mm的混凝土散水，散水坡度取5%，散水构造由下至上为素土夯实，80厚碎砖打底，60厚C10混凝土，10厚1：2.5水泥砂浆抹面。具体做法如下图所示：散水构造示意图1.5门窗明细表门窗编号尺寸数量长（mm）宽（mm）M1420051004M2210024004C14200360022C24200150028C31900015002鼎盛环保设备生产车间设计 结构部分第一章 方案选择1.1材料的选择材料选择根据门式刚架轻型房屋结构技术规程CECS102：2002中的相关规定选取，由于本厂房是轻型门式刚架结构，本身自重较轻且吊车吨位较小，钢架承受荷载也较小

39、，所以厂房梁、柱、檩条等结构构件可选用Q235钢，又由于厂房对材料的冲击韧性无特殊要求，所以质量等级可以选用B级，且厂房对钢材无特殊要求，为了节省造价，可采用沸腾钢，因此，长房梁、柱、檩条、吊车梁、压型钢板等结构构件均可选用Q235B钢材。1.2柱网布置本厂房建筑面积2205m，由于本厂房荷载较小，故选用质量较轻、工业化程度较高、施工周期短、结构形式较简单的轻型门式刚架结构。其中柱距7.5m，对于跨度的选择，应尽量选择较大的跨度。跨度较大可以扩大柱网，这样可以底稿厂房的通用性，扩大生产面积，节约用地，加快建设速度，提高吊车的服务范围，因此本厂房采用21m的跨度。并根据工艺要求设为单跨。1.3屋

40、面布置根据屋面压型钢板的规格，檩条沿跨度方向每隔1.5m布置一道。根据门式刚架轻型房屋结构技术规程CECS102：2002中6.3.1之规定，由于檩条跨度为7.5m9m，故采用实腹式檩条。根据门式刚架轻型房屋结构技术规程CECS102：2002中6.3.5和6.3.6之规定，应在檩条三分点处设置一道拉条，拉条采用10圆钢，圆钢拉条设在距檩条上翼缘1/3腹板高度范围内，屋脊拉条为刚性。1.4柱间支撑布置根据门式刚架轻型房屋结构技术规程CECS102：2002中4.5.2之规定应在厂房两端第一柱间设置柱间支撑，并应在中间一个柱间设置柱间支撑，柱间支撑分为上柱柱间支撑和下柱柱间支撑布置。两端设上柱支

41、撑，中间设上下柱支撑。在设置柱间支撑的开间，宜同时设置屋盖横向支撑，以组成几何不变体系。当有起重量不小于5t的吊车时，柱间宜采用型钢支撑。1.5屋盖支撑布置由于本厂房长105m，宽21m，根据门式刚架轻型房屋结构技术规程CECS102：2002中4.5.2之规定，将整个厂房可划分为一个温度区段。因此在厂房两端第一个柱间支撑设置横向水平支撑。此外，还应在厂房中间柱间内设置屋盖横向水平支撑，并应在上述相应位置设置刚性系杆。1.6墙面结构布置根据墙板的板型和规格，墙梁的布置沿高度方向间距每隔1.5m布置一道，根据冷弯薄壁型钢结构技术规范GB50018-2002中8.4.2之规定，本厂房跨度7.5m6

42、m，应在跨中三分点处各设置一道拉条，拉条承担的墙体自重通过斜拉条传至承重柱和墙架柱，且应每隔5道拉条设置一对斜拉条，以分段传递墙体自重，拉条为10圆钢。根据门式刚架轻型房屋结构技术规程CECS102：2002中6.4.2节，应设置门柱窗柱，且由于门柱、窗柱需承受墙板重及自重，所以应考虑为双向受弯构件。第二章 吊车梁设计2.1 荷载的计算2.1.1 最大轮压的计算由钢结构设计手册中吊车资料可知，其最大轮压为9.2吨，最小轮压为4.1吨，则根据建筑结构荷载规范GB50009-2001中5.1.1之规定可知：竖向荷载标准值为 又根据建筑结构荷载规范5.3.1之规定取吊车荷载动力系数=1.05，则吊车

43、竖向荷载设计值为：=1.41.0592=135.242.1.2 横向荷载设计值由吊车资料可知吊车额定起重量为5吨，小车重量为2.126吨，且吊车工作制为A5级，为轻级工作制，因此每个轮上的横向荷载标准值为： 由建筑结构荷载规范5.1.2之规定知=0.12，则：则其设计值为： 2.2 内力计算由于本厂房只有一跨，且有两台5t吊车，设计时取最不利情况设计。吊车最大轮压标准值及轮距如图所示。吊车梁两端设计为铰接， L=7.5m。一台吊车的最大轮压标准值示意图2.2.1 两台吊车荷载作用下的内力（3个轮子时）a.竖向轮压作用（1）吊车梁的最大弯矩及相应的剪力三个轮压时的计算简图产生最大弯矩点（C点）的

44、位置如上图所示，梁上所有荷载合力p的位置为： ，mm，根据钢结构设计手册8.3.2节中，最大弯矩标准值为： 其中为吊车梁自重影响系数，查钢结构设计手册表8-2得 =1.03 最大弯矩处的相应剪力值为： 最大剪力标准值为： 尚应计算横向荷载产生的内力标准值最大弯矩处相应横向剪力标准值为：2.2.2 两台吊车荷载作用下的内力（2个轮子时） （1）吊车梁的最大弯矩及相应的剪力两台吊车两个轮压时的计算简图，根据钢结构设计手册8.3.2节中，最大弯矩标准值为： 其中为吊车梁自重影响系数，查钢结构设计手册表8-2得 =1.03 最大弯矩处的相应剪力值为： 2.2.3 一台吊车荷载作用下的内力（2个轮子时）

45、一台吊车两个轮压时的计算简图 （1）吊车梁的最大弯矩及相应的剪力 最大弯矩处的相应剪力值为： （2）吊车梁的最大剪力 （3）由水平荷载产生的最大弯矩和剪力 2.2.4 两台吊车荷载作用下的内力（2个轮子时） （1） （2）（3） 则根据以上吊车计算汇总所需内力表：吊车计算汇总表吊车台数轮压数两台3307.09451.426.619.25197.7290.664.265.962281.47413.76一台2207.05304.364.466.42144.7212.663.124.371168.2247.253.625.0794.76139.32.042.862.3 截面选择 取吊车梁为单轴对称工

46、字型截面，如图： 吊车梁截面示意图2.3.1毛截面特性2.3.2 净截面特性上翼缘对y轴的特性：2.4 强度验算2.4.1 正应力按钢结构设计规范GB50017-2003中公式4.1.1计算上翼缘正应力，由于吊车梁要进行疲劳验算，所以、均取1.0，则：下翼缘应力：2.4.2 剪应力按钢结构设计规范GB50017-2003中公式4.1.2计算，平板支座时：2.4.3 腹板的局部压应力采用钢结构设计手册GB50017-2003中4.1.3之规定：吊车轨道自重430N/m，轨高140mm，则：集中荷载增大系数 ，F=P=2.4.4 腹板计算高度边缘处的折算应力根据钢结构设计规范GB50017-200

47、3中4.1.4规定：由于与同号，则取1.1。则：2.5 稳定性验算2.5.1梁的整体稳定性按钢结构设计规范GB50017-2003中4.2.1之规定有：，应计算梁的整体稳定性，按钢结构设计规范GB50017-2003中4.2.1之规定有：在集中荷载下 由钢结构设计规范GB50017-2003表B.1对单轴对称工字型截面：加强受压翼缘则 满足要求。2.5.2 腹板的局部稳定性根据钢结构设计规范GB50017-2003中4.3.2之规定：由于，由于有局部压应力，故必须配置横向加劲肋，且应在支座处配置支撑加劲肋。根据钢结构设计规范GB50017-2003中4.3.6之规定：横向加劲肋应该在与之间设置

48、，故取横向加劲肋间距，横向加劲肋在腹板两侧成对称布置。其外伸宽度，取，则腹板加劲肋厚度为。计算跨中处，吊车梁腹板计算高度边缘处的弯曲压应力为：腹板的平均剪应力：腹板边缘局部压应力： 根据钢结构设计规范GB50017-2003中4.3.3之规定： 的计算由于 的计算 的计算由于，所以，局部稳定性满足要求。2.6挠度验算验算吊车梁的挠度应按最大一台吊车的荷载标准值计算，且不乘动力系数，则挠度为：满足刚度要求。2.7 支承加劲肋的验算 取支座加劲肋为，布置如下图：支座加劲肋示意图则支座加劲肋的端面承受压应力为：稳定计算：属于b类截面，查表得，则支座加劲肋在腹板平面外的稳定性：满足要求。2.8 焊缝计

49、算2.8.1 上翼缘与腹板连接处的角焊缝设计 由于构造要求， 故取。2.8.2下翼缘与腹板连接处的连接角焊缝设计根据构造要求取 。2.8.3 支座加劲肋与腹板的焊缝设 ，则根据构造要求取 。2.9 疲劳验算 由于循环次数为次，根据钢结构设计规范GB50017-2003中6.1.1之规定，应进行疲劳验算。 最大弯矩（C点截面）处下翼缘连接焊缝附近主体金属的疲劳应力幅按照规范要求，采用一台起重量最大吊车的荷载标准值，不计动力系数。根据钢结构设计规范GB50017-2003中附表E之规定可知：构件和连接类别分别为2类，再查表6.2.1可知： 则：所以满足要求。横向加劲肋下端部附近主体金属的疲劳应力幅

50、横向加劲肋下端部（离腹板下边缘60mm）附近主体金属的疲劳应力幅：查钢结构设计规范GB50017-2003中附表E可知，构件和连接类别均为4类，查表6.2.1得： ，故满足要求。第三章 檩条设计3.1 荷载设计3.1.1永久荷载压型钢板（两层 含保温层） 檩条（包括拉条） 3.1.2可变荷载（1）屋面均布活荷载标准值根据建筑结构荷载规范GB5009-2001，本厂房采用的压型钢板为轻型屋面板，屋面为不上人屋面，其水平投影面上的屋面均不活荷载按表4.3.1采用，标准值取。根据建筑结构荷载规范GB5009-2001中4.5.1之规定：施工或检修集中荷载标准值为 ，将屋面均布荷载转换为线荷载（2）屋

51、面雪荷载标准值由设计任务书可知，基本雪压 根据建筑结构荷载规范GB5009-2001中6.2之规定取雪荷载标准值为： （3）屋面风荷载标准值由设计任务书可知，基本风压，则根据门式刚架轻型房屋钢结构技术规程CECS102：2002中附表A之规定取风荷载标准值为：其中根据建筑结构荷载规范7.2.1之规定取0.74。查表A.0.2-2，有效受风面积故取边缘区，角部区 ，则 （风吸力）3.1.3 荷载组合（1）1.2 永久荷载+1.4 max屋面均布活荷载、雪荷载 弯矩设计值：（2）对于平坡屋面（坡度为1/81/20），当风荷载较大时，应验算在风吸力作用下，永久荷载与风荷载组合下截面应力反号的情况，此

52、时永久荷载的分项系数取1.0 即：1.0永久荷载+1.4风吸力荷载弯矩设计值：3.2 截面选择及截面特性选用C25075202.5型冷弯薄壁型卷边槽钢查表得其截面特性如下： 按第一种组合进行强度验算檩条截面示意图 按毛面积计算的截面应力：3.3 受压板件的稳定性系数3.3.1腹板腹板为加劲板件， 且小于0，则根据冷弯薄壁型钢结构技术规范GB50018-2002中公式5.6.2-2 得： 3.3.2上翼缘板 上翼缘板为最大压应力作用于部分加劲板件的支承板，则根据冷弯薄壁型钢结构技术规程GB50018-2002中公式5.6.2-3 得： 3.3.3受压板件的有效宽度 腹板 根据冷弯薄壁型钢结构技术

53、规范GB50018-2002中公式5.6.3-2 得： ， 则受压板件的板组约束系数 由于，故取。 则由冷弯薄壁型钢结构技术规范GB50018-2002中公式5.6.2-3可得： 计算截面有效宽度： 由于 则： 上翼缘 由冷弯薄壁型钢结构技术规范GB50018-2002中公式5.6.3-3可得： 则： 由于 故取 且 由冷弯薄壁型钢结构技术规范GB50018-2002中公式5.6.2-3得： 由于为部分加劲板则 下翼缘全截面受拉，全部有效3.3.4有效净截面模量有效截面示意图上翼缘板扣除的面积宽度为：，腹板的扣除面积宽度为：，同时在腹板的计算截面有一拉条连接孔，则有效净截面模量：3.4强度计算

54、屋面能阻止檩条侧向失稳和扭转：3.5 稳定性验算（风吸力起控制作用）3.5.1不记孔洞削弱，近似取： 3.5.2受弯构件的整体稳定性系数由于檩条，拉条靠近上翼缘，故不考虑其对下翼缘的约束，可视为跨中无侧向支撑构件。查冷弯薄壁型钢结构技术规范GB50018-2002表A.1.2得， （3）风吸力作用下檩条下翼缘受压区 满足要求。3.6 挠度验算 查钢结构设计手册（上册）表2-11得，容许挠度 由公式7-29得 满足要求。3.7 构造要求 故此檩条在平面内、外均满足要求。第四章 抗风柱设计4.1 荷载计算4.1.1恒载山墙墙面板及墙梁自重为 4.1.2风荷载基本风压 ，厂房跨中不设置抗风柱，柱高

55、地面类别为C类，根据建筑结构荷载规范GB50009-2001表7.2.1 得： 则： 风压标准值 4.1.3单根抗风柱承受的均布线荷载设计值为：恒载： 风荷载：4.2 内力分析抗风柱的柱脚和柱顶分别由基础和屋面支撑提供竖向及水平支撑，计算简图如下：抗风柱支撑简图构件的最大轴力为： 最大弯矩为：4.3 截面选择 选用 型柱，则柱截面特性： 4.4 强度验算 满足要求。4.5 稳定性验算4.5.1平面内稳定由于抗风住两端铰接， 则：截面属于b类，查表得：则： 4.5.2平面外稳定性 考虑到抗风柱柱间支撑，则： 截面属于b类截面，查表得： 所以平面内、平面外稳定性均满足要求。4.6 挠度验算参考钢结构设计手册表2-11 得容挠度故挠度满足要求。第五章 牛腿设计5.1 荷载计算根据吊车梁的设计，吊车梁截面面积, Q235钢的密度为,吊车梁自重为，轨道自重为 由吊车最大轮压引起的支座反力标准值为：牛腿根部支座反力影响线示意图则牛腿根部承受的剪力：5.2 截面选择牛腿选用 偏心距为外伸长度为，截面高度， 截面宽度 ，翼缘板厚度 ，腹板厚度，力作用点处截面为。牛腿牛腿节点示意图则：5.3截面特性牛腿根部截面示意图牛腿根部截面：5.4 强度验算5.4.1抗弯强度5.4.2抗剪强