單跨單層鋼結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計計算書

1、河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計第 1 頁 共 22 頁河北工程大學(xué)河北工程大學(xué)畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計計滄州市黃驊市某結(jié)構(gòu)廠單層單跨廠房滄州市黃驊市某結(jié)構(gòu)廠單層單跨廠房院系名稱：院系名稱： 成人教育學(xué)院專業(yè)年級：專業(yè)年級：二一一級土木工程學(xué)學(xué) 號：號：學(xué)生姓名：學(xué)生姓名： 梁 圓 指導(dǎo)教師：指導(dǎo)教師：_劉君旺 _ _張云提交日期：提交日期：_2013 年 5 月 10 日河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計第 2 頁 共 22 頁目目 錄錄一一、 建筑設(shè)計總說明建筑設(shè)計總說明 .3 3（1）工程概況.3（2）結(jié)構(gòu)功能及特點(diǎn).3（3）設(shè)計資料.3二二、 結(jié)構(gòu)構(gòu)件選型及布置結(jié)構(gòu)構(gòu)件選型及布置 .4 4（1）柱網(wǎng)和變形縫設(shè)計.4

2、（2）屋蓋結(jié)構(gòu)與支撐布置.5三三、 結(jié)構(gòu)設(shè)計計算書結(jié)構(gòu)設(shè)計計算書 .7 7（1）荷載計算與荷載簡圖.7（2）內(nèi)力分析.10（3）鋼架設(shè)計.13四、致謝四、致謝 .2222 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計第 3 頁 共 22 頁建建 筑筑 設(shè)設(shè) 計計 總總 說說 明明一、工程概況一、工程概況 1工程名稱：滄州市黃驊市某車間廠房 2.工程總面積：2590.66 3.結(jié)構(gòu)形式：輕型門式鋼架二、結(jié)構(gòu)功能及特點(diǎn)1. 該擬建的建筑位于黃驊市郊區(qū)，設(shè)計內(nèi)容：型鋼結(jié)構(gòu)廠房，此建筑占地面積 2590.66。2. 平面設(shè)計建筑物朝向?yàn)槟媳毕?，單跨廠房，跨度為 24m，柱距為 7.5m，采用柱網(wǎng)為24m7.5m，縱向定位軸線

3、采用封閉式結(jié)合方式。3. 立面設(shè)計該建筑立面為了滿足采光和美觀需求，設(shè)置了大面積的玻璃窗。4. 剖面設(shè)計吊車梁軌頂標(biāo)高為 8m，柱子高度 h=10.5。5. 防火防火等級為二級丁類，設(shè)一個防火分區(qū)，安全疏散距離滿足房門只外部出口或封閉式樓梯間最大距離。室內(nèi)消火栓設(shè)在兩側(cè)縱墻處，兩側(cè)及中間各設(shè)兩個消火栓，滿足間距小于 50m 的要求。6. 抗震建筑的平面布置規(guī)則，建筑的質(zhì)量分布和剛度變化均勻，滿足抗震要求。7. 屋面屋面形式為坡屋頂：坡屋頂排水坡度為 10%，排水方式為有組織內(nèi)排水。屋面做法采用01j925-1 壓型鋼板、夾芯板屋面及墻體建筑構(gòu)造中夾芯鋼板屋面。8. 排水排水形式為無組織內(nèi)排水。

4、三、三、設(shè)計資料1. 自然條件2.1 工程地質(zhì)條件：場區(qū)地質(zhì)簡單，無不利工程地質(zhì)現(xiàn)象，條件良好，地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值 1000kpa，為強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，場區(qū)內(nèi)無地下水。凍土深度為 0.5m。河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計第 4 頁 共 22 頁2.2 抗震設(shè)防：6 度2.3 防火等級：二級2.4 建筑物類型：丙類2.5 恒荷載:彩色壓型鋼板 0.35kn/，檁條 0.06 kn/2.6 活荷載:層面活載和雪載 0.3 kn/（100 年）2.7 凍土深度：0.5m2. 工程做法2.1 散水做法：混凝土散水2.2.150 厚 c15 混凝土撒 1:1 水泥沙子，壓實(shí)趕光2.2.2150 厚 3:7 灰土墊層2.

5、2.3素土夯實(shí)向外坡 4%2.2 地面做法：混凝土地面2.2.1100 厚 c15 混凝土隨打隨抹上撒 1:1 水泥沙子，壓實(shí)抹光2.2.2150 厚 3:7 灰土(灰土墊層)2.2.3素土夯實(shí)2.3 屋面做法：夾芯屋面板（jxb42-333-1000）工程做法見國家標(biāo)準(zhǔn)圖集 01j925-12.4 墻面做法：200 厚夾芯墻面板（jxb-qy-1000）工程做法見國家標(biāo)準(zhǔn)圖集 01j925-1結(jié) 構(gòu) 構(gòu) 件 選 型 及 布 置一、柱網(wǎng)和變形縫的布置1、柱網(wǎng)的布置廠房縱向柱距為 7.5 米，雙跨廠房，每跨跨度為 24 米。柱網(wǎng)布置如下圖 3-1河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計第 5 頁 共 22 頁圖圖

6、3-13-1 柱網(wǎng)布置圖柱網(wǎng)布置圖2、變形縫布置普通鋼結(jié)構(gòu)廠房的溫度區(qū)段的最大長度如下表所示，溫度區(qū)段長度/m橫向溫度區(qū)段（沿屋架跨度方向）結(jié)構(gòu)情況縱向溫度區(qū)段（垂直屋架跨度方向）柱頂剛接柱頂鉸接采暖房屋和非采暖地區(qū)的房屋220120150熱車間和采暖地區(qū)的飛非采暖房屋180100125露天結(jié)構(gòu)120該廠房長 105m，寬 24m，按照上表的要求，可以不設(shè)溫度縫。且廠房為規(guī)整的長方形結(jié)構(gòu)，可以不設(shè)抗震縫和沉降縫。二、屋蓋結(jié)構(gòu)與支撐布置廠房的屋面材料為夾芯壓型鋼板，屬于輕型屋面材料，屋蓋結(jié)構(gòu)為有檁體系，屋面荷載通過檁條傳到屋架接點(diǎn)上。屋蓋結(jié)構(gòu)由檁條、拉條、撐桿、系桿和必要的支撐桿件組成。1、檁條

7、與拉條布置檁條布置間距與屋架上弦節(jié)點(diǎn)間距相一致，以便于屋架節(jié)點(diǎn)相連。在屋脊處設(shè)置為雙檁條，以便代替剛性系桿的作用。在屋架跨中布置一道拉條，在屋架兩端檁條間布置斜拉條和直撐桿。圖圖 2-22-2 檁條、拉條布置圖檁條、拉條布置圖2、屋蓋支撐布置河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計第 6 頁 共 22 頁普通鋼結(jié)構(gòu)廠房的屋蓋支撐包括上弦橫向支撐、下弦橫向支撐與縱向支撐、屋架豎直支撐、系桿及角隅撐等。3、上弦橫向水平支撐在廠房兩端及中部第一開間內(nèi)設(shè)置橫向水平支撐。4、下弦橫向水平支撐在廠房兩端及中部第一開間內(nèi)設(shè)置橫向水平支撐，且與上弦橫向水平支撐在同一開間。5、上弦縱向水平支撐屋架間距為 7.5m，且支座設(shè)在下弦，

8、故可以不設(shè)置上弦縱向水平支撐。6、下弦縱向水平支撐廠房內(nèi)設(shè)有重級工作制吊車，故需設(shè)置下弦縱向水平支撐，下弦縱向水平支撐與屋架下弦橫向水平支撐一起形成封閉體系以增加屋蓋的空間剛度。7、豎直支撐在梯形屋架跨中和兩端豎腹桿所在平面內(nèi)各設(shè)置一道豎直支撐。8、系桿在豎直支撐所在平面內(nèi)的屋架上下弦節(jié)點(diǎn)處應(yīng)設(shè)置通長系桿。在屋架支座節(jié)點(diǎn)處和上弦屋脊節(jié)點(diǎn)處應(yīng)設(shè)置通長剛性系桿。在屋架下弦跨中設(shè)置一條通長水平系桿，上弦橫向水平支撐在節(jié)點(diǎn)處設(shè)置通長系桿。圖圖 2-32-3 支撐布置圖支撐布置圖單層廠房的每一縱列柱都必須設(shè)置柱間支撐，以吊車梁為界將柱間支撐按上柱支撐和下柱支撐設(shè)置。在廠房兩端及中間設(shè)置上段柱支撐，在中間

9、設(shè)置下段柱支撐。上段柱支撐采用單片布置，下段柱支撐采用雙片布置。河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計第 7 頁 共 22 頁圖圖 2-4 柱間支撐布置圖柱間支撐布置圖結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計 計 算 書鋼架布置簡圖，該廠房長度 105m，跨度 24m.。剛架立面一、一、荷載計算與荷載荷載計算與荷載簡圖簡圖1.1.荷載計算荷載計算荷載計算如下表24000105001:10abc河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計第 8 頁 共 22 頁彩鋼板檁條0.350.06活載風(fēng)載0.30.35恒載標(biāo)準(zhǔn)值2.46活載標(biāo)準(zhǔn)值1.8柱上qw10.525橫梁上qw2-2.1柱上qw3-1.155橫梁上qw4-1.365迎風(fēng)柱迎風(fēng)屋面背風(fēng)柱背風(fēng)屋面0.25

10、-1-0.55-0.65風(fēng)荷載迎風(fēng)面背風(fēng)面附風(fēng)載體型系數(shù)荷載已知恒載活載各荷載標(biāo)準(zhǔn)值計算屋面柱荷載柱身荷載（墻重）2.12 2荷載簡圖荷載簡圖（1） 恒載： 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計第 9 頁 共 22 頁（2） 屋面活載 （3）風(fēng)荷載（地面粗糙度類）0101.0kzszshm 以風(fēng)左吹為例計算，風(fēng)右吹同理計算：根據(jù)公式計算:根據(jù)查表，取，根據(jù)門式剛架的設(shè)計規(guī)范，取下圖：b荷載如下圖：河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計第 10 頁 共 22 頁二二、內(nèi)力分析、內(nèi)力分析（1）內(nèi)力計算）內(nèi)力計算根據(jù)各個計算簡圖，用結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器計算，得結(jié)構(gòu)在各種荷載作用下的內(nèi)力圖如下：計算項(xiàng)目計算簡圖及內(nèi)力值(m、n、q)備注恒載

11、作用 恒載下彎矩彎矩圖剪力圖河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計第 11 頁 共 22 頁 恒載下剪力 恒載下軸力（忽略柱自重）“+”軸力圖(拉為正，壓為負(fù))活荷載作用活荷載(標(biāo)準(zhǔn)值) 彎矩圖彎矩圖活荷載作用活荷載(標(biāo)準(zhǔn)值)剪力圖剪力圖“+”軸力圖(拉為正，壓為負(fù))活荷載(標(biāo)準(zhǔn)值)軸力圖河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計第 12 頁 共 22 頁風(fēng)荷載作用風(fēng)荷載(標(biāo)準(zhǔn)值)彎矩圖.風(fēng)荷載(標(biāo)準(zhǔn)值)剪力圖風(fēng)荷載(標(biāo)準(zhǔn)值)軸力圖彎矩圖剪力圖“+”軸力圖(拉為正，壓為負(fù))河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計第 13 頁 共 22 頁（2）控制截面內(nèi)力確認(rèn)）控制截面內(nèi)力確認(rèn)此設(shè)計只考慮全部荷載同時作用的一種情況，即：1.2x 恒載+1.4x0.9

12、x（活載+風(fēng)載）截面內(nèi)力恒載活載左風(fēng)組合值m0.000.000.000.00n-33.21-24.30-12.9586.79q-13.04-9.546.2719.77m-117.39-85.9035.16204.80n-33.21-24.30-12.9586.79q-13.04-9.541.5425.73m-117.39-85.9035.16204.80n-16.28-11.910.2534.23q31.7523.2313.0483.80m89.1765.2418.85212.96n-12.98-9.500.2527.23q-1.30-0.95-15.4522.22各種情況下控制截面的內(nèi)力柱上

13、a柱上b梁上b梁上c三、三、鋼架設(shè)計鋼架設(shè)計（1）截面設(shè)計）截面設(shè)計初選梁柱截面均采用焊接工字鋼 600x200x8x10，截面特征如下表所示：面積ixwxiywyixiymm2mm4mm3mm4mm3mmmmh600x200x8x10 8640478174667 1620931 1.3e+07 133581 235.25 39.3截面名稱取控制截面為下圖中的a、b、c 三處共四個截面：柱上 a、柱上 b、梁上 b、梁上 c。河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計第 14 頁 共 22 頁（2）構(gòu)件驗(yàn)算）構(gòu)件驗(yàn)算1.構(gòu)件寬厚比驗(yàn)算構(gòu)件寬厚比驗(yàn)算翼緣部分：15/235159.6=96/10=b/tfyf腹板部分：

14、250/235250564.82kn=x121.73kn 580x8=fth=vmaxvwwu彎、剪、壓共同作用下的驗(yàn)算取柱端截面進(jìn)行驗(yàn)算，n86.79kn v25.73kn m204.80knm因 v564.8kn=x125kn 580x8=fth=vmaxvwwu彎、剪、壓共同作用下的驗(yàn)算取梁端截面進(jìn)行驗(yàn)算，n34.23kn v83.80kn m204.8knm因 v0.5vu，取 v0.5vu，按鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范 （gb500172003）式（4.4.1-1）驗(yàn)算。，滿足要求。1015.0故取,80.20403.2498640342302152951020029510200)(222221

15、1feufuffffmmmmvvmmmknmmknmknanfhahham整體穩(wěn)定性驗(yàn)算mkn204.80=m 34.23kn =na) 梁平面內(nèi)的整體穩(wěn)定性驗(yàn)算： 。465.0得類截面，查附表，15034.1153.23527134,27134計算長度取橫梁長度x00dbilmmlxxxx河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計第 17 頁 共 22 頁滿足要求。,/215/57.1362.119923.34465.011016211080.2040.18640465.03423010.1,2.119934.1151122360102322020mmnfmmnnnwmanknknean

16、exxexmxexmxeex b) 橫梁平面外的整體穩(wěn)定驗(yàn)算：考慮屋面壓型鋼板與檁條緊密連接，有應(yīng)力蒙皮作用，與梁連接的檁條可作為柱平面外的支承點(diǎn)，但為了安全起見，計算長度按兩個檁條距離或隅撐間距考慮， 。712.0得類截面，查附錄,29.7632.393000,10,件， mm。對于等截面構(gòu)3000=對于等截面構(gòu)件，即ly0s0ydbilyyyw6.039.25804.4103.76101621580*86403.7643202354.443202322000400020yywsxybyfhtwha22236310200y/215/5.134/972.0101621108.204972.08

17、640712.01023.34972.075.00.1952.0282.007.1取mmnfmmnmmnwmannnnnbyeteyexextby4. 剛架在風(fēng)荷載作用下的側(cè)位移：剛架在風(fēng)荷載作用下的側(cè)位移： 6015023.313210487110320612900013.1021212.159.01.55）+（0.71)hw+(w其中w13.1015.120.670.67w剛架柱頂水平力：h3900027000=hl/ii =，104871ii53321cc5cbheihhknkntct河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計第 18 頁 共 22 頁（3）節(jié)點(diǎn)驗(yàn)算）節(jié)點(diǎn)驗(yàn)算（1）梁柱連接節(jié)點(diǎn)）梁柱連接節(jié)點(diǎn)a

18、)螺栓強(qiáng)度驗(yàn)算。80.204,80.83，23.34處傳遞內(nèi)力設(shè)計值：，連接190應(yīng)力為每個高強(qiáng)度螺栓的預(yù)拉,45.0摩擦面抗滑移系數(shù)采用噴砂，螺栓連接，構(gòu)件接觸面級m22高強(qiáng)度摩擦型梁柱節(jié)點(diǎn)采用10.9mknmvknnkn螺栓抗拉強(qiáng)度驗(yàn)算滿足要求。,179.01525.9995.7647.10抗拉承載力驗(yàn)算最外一排螺栓的抗剪、滿足要求。,47.108/80.8395.7619045.019.09.0螺栓的抗剪承載力驗(yàn)算1525.99823.3424.035.0435.080.204222111bttbvvvfbvtbynnnnknknnknknpnnknnknknnnymnb)端板厚度驗(yàn)算滿

19、足要求。88.1820546505022004699.54650626et按二邊支承類端板計算20mm,端板厚度取為tfmmmmfeeebenewffwtwc)梁柱結(jié)點(diǎn)域的剪應(yīng)力驗(yàn)算滿足要求。,/125/64.67/95805801080.2042226mmnfmmnmmntddmvccbd)螺栓處腹板強(qiáng)度強(qiáng)度驗(yàn)算河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計第 19 頁 共 22 頁滿足要求。,/215/846101904.04.0761904.04.095.63823.3424.035.0424.080.20422322222mmnfmmntepknknpknknnnymynwwit（2）橫梁跨中節(jié)點(diǎn)驗(yàn)算）橫梁跨中

20、節(jié)點(diǎn)驗(yàn)算e)螺栓強(qiáng)度驗(yàn)算。22.212,22.22，23.27處傳遞內(nèi)力設(shè)計值：，連接190應(yīng)力為每個高強(qiáng)度螺栓的預(yù)拉,45.0摩擦面抗滑移系數(shù)采用噴砂，螺栓連接，構(gòu)件接觸面級m22高強(qiáng)度摩擦型梁柱節(jié)點(diǎn)采用10.9mknmvknnkn螺栓抗拉強(qiáng)度驗(yàn)算滿足要求。,172.015246.10395.7678.2抗拉承載力驗(yàn)算最外一排螺栓的抗剪、滿足要求。,78.28/22.2295.7619045.019.09.0螺栓的抗剪承載力驗(yàn)算15246.103823.2424.035.0435.096.212y222111bttbvvvfbvtbnnnnknknnknknpnnknnknknnnymnf)端板厚度驗(yàn)算滿足要求。25.1920546505022004646.0314650626et按二邊支承類端板計算20mm,端板厚度取為tfmmmmfeeebenewffwtwg)螺栓處腹板強(qiáng)度強(qiáng)度驗(yàn)算河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計第 20 頁 共 22 頁滿足要求。,/215/846101904.04.0761904.04.054.67823.3724.035.0424.096.21222322222mmnfmmntepknknpkn