輕型鋼結(jié)構(gòu)廠房畢業(yè)設(shè)計(jì)

目錄畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：上海浦東新區(qū)南匯祝橋鎮(zhèn)某輕鋼廠房設(shè)計(jì)學(xué)院：土木工程專業(yè)：土木工程學(xué)號(hào)：10124390學(xué)生姓名：桑成生指導(dǎo)教師：胡寶琳起訖日期：2014.03-2014.06目錄TOC\o"1-3"\h\u28590摘要與關(guān)鍵詞 頁構(gòu)件號(hào)截面荷載項(xiàng)目?jī)?nèi)力恒荷載活荷載吊車荷載風(fēng)荷載內(nèi)力組合左Dmax右Dmax左Tmax右Tmax左風(fēng)右風(fēng)Nmax及M,VNmin及M,VMmax及N,V①②③④⑤⑥⑦⑧項(xiàng)目組合值項(xiàng)目組合值項(xiàng)目組合值1-1N(KN)35.6437.80205.3370.461.19-1.19-26.50-21.56①+②+③+⑤279.95①+⑦9.14①+0.9*（②+④+⑤+⑧）-14.22V(KN)-20.24-21.47-18.48-18.48-8.438.4335.072.25-68.6214.83-61.76M(KNM)39.7642.17-3.5845.5829.79-29.79-72.7612.19115.29-33.00156.522-2N(KN)35.6437.80205.3370.461.19-1.19-26.50-21.56①+②+③+⑤279.95①+⑦9.14①+②+③+⑤279.95V(KN)-20.24-21.47-18.48-18.48-8.438.4316.44-9.41-68.62-3.80-68.62M(KNM)-57.38-60.86-85.12-43.13-10.6710.6750.8529.37-214.03-6.88-214.033-3N(KN)35.6437.80-3.593.591.19-1.19-26.50-21.56①+②+④+⑤78.21①+0.9*（③＋⑥+⑦）7.50①+②+④+⑤78.21V(KN)-20.24-21.47-18.48-18.480.000.0011.70-12.33-60.1926.34-60.19M(KNM)-81.67-86.6249.39-15.14-10.6710.6767.7942.41-194.1033.40-194.10內(nèi)力組合表1注：內(nèi)力計(jì)算的“+、－”號(hào)規(guī)定：彎矩圖以剛架外側(cè)受拉為正，軸力以桿件受壓為正，剪力以繞桿端順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)為正。截面荷載項(xiàng)目?jī)?nèi)力恒荷載活荷載吊車荷載風(fēng)荷載內(nèi)力組合左Dmax右Dmax左Tmax右Tmax左風(fēng)右風(fēng)Mmax相應(yīng)的V、NMmin相應(yīng)的V、N|V|max相應(yīng)的M、N①②③④⑤⑥⑦⑧項(xiàng)目組合值項(xiàng)目組合值項(xiàng)目組合值4-4N(KN)24.5025.9917.8918.780.15-0.15-14.98-14.91①+②+④+⑤69.42①+0.9*（③+⑤+⑧）27.32①+②+④+⑤69.42V(KN)32.8534.85-5.851.261.18-1.18-24.84-19.8670.14-10.7770.14M(KNM)-81.67-86.6249.39-15.14-10.6710.6767.7942.41-194.1-8.66-194.15-5N(KN)22.2923.6517.8918.780.15-0.15-14.98-14.91①+②+③+⑥63.68①+0.9*（④+⑤+⑦）25.85①+②+④+⑤64.87V(KN)15.1716.10-5.851.261.18-1.18-11.64-8.8424.2418.9533.71M(KNM)27.2328.8822.86-9.40-5.345.34-14.92-22.6884.310.5441.376-6N(KN)20.0821.3017.8918.780.15-0.15-14.98-14.91①+②41.38①+0.9*（④+⑤+⑦）22.56①+②+③+⑥59.12V(KN)-2.51-2.66-5.851.261.18-1.181.562.18-5.17-7.43-12.2M(KNM)55.9459.33-3.66-3.660.000.00-37.78-37.78115.2718.64111.61內(nèi)力組合表2注：內(nèi)力計(jì)算的“+、－”號(hào)規(guī)定：彎矩圖以剛架外側(cè)受拉為正，軸力以桿件受壓為正，剪力以繞桿端順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)為正。6.7截面驗(yàn)算1.剛架柱(1)截面選擇初選截面如下表6-7-1所示表6-7-1剛架柱截面特性表部位截面簡(jiǎn)圖截面特性剛架柱1-12-23-3截面500×300×11×15截面積A=146.4cm2慣心矩I=60800cmI=6770cm回轉(zhuǎn)半徑i=20.4cmi=6.80cm抵抗矩W=2520cmW=451cm（表中數(shù)據(jù)依據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)基本原理》附錄3）(2)強(qiáng)度驗(yàn)算1-1截面處最不利組合2-2截面處最不利組合3-3截面處最不利組合均滿足要求。(3)整體穩(wěn)定性驗(yàn)算1）平面內(nèi)穩(wěn)定柱腳為剛接時(shí)μ=1.0，故平面內(nèi)計(jì)算長(zhǎng)度為：長(zhǎng)細(xì)比：穩(wěn)定性驗(yàn)算：取2-2截面處最不利組合——彎矩作用平面內(nèi)，按軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)，根據(jù)，b類截面查得；——參數(shù)，；——等效彎矩系數(shù)，對(duì)于有側(cè)移框架柱。2）平面外穩(wěn)定柱間支撐布置如圖2-45所示圖2-45柱間支撐布置上柱段計(jì)算長(zhǎng)度下柱段計(jì)算長(zhǎng)度上柱段取3-3截面處最不利組合——彎矩作用平面外，按軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)，根據(jù)，b類截面查得；——等效彎矩系數(shù)，；——均勻彎矩作用時(shí)構(gòu)件的整體穩(wěn)定系數(shù)，取。②下柱段取1-1截面處最不利組合取2-2截面處最不利組合—彎矩作用平面外，按軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)，根據(jù)，b類截面查得；—等效彎矩系數(shù)，；—均勻彎矩作用時(shí)構(gòu)件的整體穩(wěn)定系數(shù)，由近似公式得。(4)局部穩(wěn)定性驗(yàn)算1）翼緣局部穩(wěn)定翼緣寬厚比滿足要求。2)腹板局部穩(wěn)定上柱段腹板高厚比取3-3截面處最不利組合應(yīng)力梯度因此取30下柱段取1-1截面處最不利組合應(yīng)力梯度取2-2截面處最不利組合應(yīng)力梯度2剛架梁（1）截面選擇表6-7-1剛架柱截面特性表部位截面簡(jiǎn)圖截面特性剛架梁4-45-56-6截面500×300×11×15截面積A=146.4cm2慣心矩I=60800cmI=6770cm回轉(zhuǎn)半徑i=20.4cmi=6.80cm抵抗矩W=2520cmW=451cm（表中數(shù)據(jù)依據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)基本原理》附錄3）（2）強(qiáng)度驗(yàn)算取4-4截面最不利組合正應(yīng)力：剪應(yīng)力：（3）整體穩(wěn)定驗(yàn)算1）平面內(nèi)穩(wěn)定斜梁坡度為1：8，不超過1：5，因軸力很小可按壓彎構(gòu)件計(jì)算其強(qiáng)度和平面外穩(wěn)定，不計(jì)算平面內(nèi)穩(wěn)定。2)平面外穩(wěn)定在邊跨每隔四根檁條設(shè)置一側(cè)向支撐，故，取4-4截面最不利組合 ——彎矩作用平面外，按軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)，根據(jù)，b類截面查得；——等效彎矩系數(shù)，既有橫向荷載又有端彎矩，桿端產(chǎn)生反向曲率——均勻彎矩作用時(shí)構(gòu)件的整體穩(wěn)定系數(shù)，由近似公式得（4）局部穩(wěn)定驗(yàn)算1）翼緣局部穩(wěn)定翼緣寬厚比滿足要求2）腹板局部穩(wěn)定取4-4截面最不利組合應(yīng)力梯度（5）剛架側(cè)移計(jì)算查《鋼結(jié)構(gòu)》可知，鋼架柱頂位移限值[u]=l/400沿柱高度均布水平荷載作用下柱頂?shù)刃搅Γ旱踯囁胶奢dPC作用下的側(cè)移時(shí)，柱頂?shù)刃搅可取則則柱頂水平力作用下的側(cè)移u為：滿足要求。7、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)7.1梁、柱節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)1.梁柱的節(jié)點(diǎn)：剛架橫梁與剛架柱連接采用端板豎放的連接方式。螺栓采用10.9級(jí)M16高強(qiáng)度摩擦型螺栓進(jìn)行連接1）節(jié)點(diǎn)構(gòu)造及螺栓布置（1）節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造見圖7-1圖7-1梁柱節(jié)點(diǎn)構(gòu)造和端板（2）螺栓的布置端板螺栓應(yīng)成對(duì)對(duì)稱布置，在受拉和受壓翼緣都應(yīng)布置。并且宜使用螺栓群中心與翼緣中心重合或接近，因此采用將端板伸出截面高度如圖13所示：2）螺栓強(qiáng)度驗(yàn)算螺栓采用10.9級(jí)M20高強(qiáng)度摩擦型，查得每個(gè)螺栓預(yù)應(yīng)力P=155KN，構(gòu)件接觸面采用噴砂處理，摩擦面抗滑采用連接處傳遞內(nèi)力直接用4-4截面內(nèi)力即：M=194.1KN·mN=69.42KN，V=70.14KN（1）螺栓抗剪驗(yàn)算：每個(gè)螺栓抗滑承載力設(shè)計(jì)值為：螺栓群的抗剪承載力設(shè)計(jì)值：，滿足要求。（2）每個(gè)螺栓承受的拉力，滿足要求。（3）最外排螺栓在拉、剪共同作用下的驗(yàn)算：，滿足要求。3）端板設(shè)計(jì)端板的平面—300×700（1）端板的厚度：按兩邊支撐類端板計(jì)算選取端板厚度20mm，滿足要求。（2）端板設(shè)螺處腹板的強(qiáng)度：，滿足要求。4）梁柱節(jié)點(diǎn)域驗(yàn)算，滿足要求。綜上，梁柱節(jié)點(diǎn)采用端板豎放的方式連接，端板為300×700，螺栓選用10顆10.9級(jí)M20摩擦型高強(qiáng)螺栓。7.2剛架橫梁屋脊處節(jié)點(diǎn)連接1.節(jié)點(diǎn)構(gòu)造及螺栓布置同梁柱連接一樣采用端板豎放，螺栓連接的方式、節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造、端板及螺栓的布置見圖7-2所示。圖7-2梁柱節(jié)點(diǎn)構(gòu)造和端板2.螺栓強(qiáng)度驗(yàn)算螺栓采用10.9級(jí)M20高強(qiáng)度摩擦型，查得每個(gè)螺栓預(yù)應(yīng)力P=155KN，構(gòu)件接觸面采用噴砂處理，摩擦面抗滑采用連接處傳遞內(nèi)力直接用6-6截面內(nèi)力即：M=111.61KN·mN=59.12KN，V=12.2KN（1）螺栓群的抗剪承載力，滿足要求（2）各螺栓承受的拉力（3）最外排螺栓在拉、剪共同作用下的驗(yàn)算：，滿足要求（4）端板的厚度：按三邊支撐類考慮選取端板厚度20mm，滿足要求。（5）端板設(shè)螺處腹板的強(qiáng)度：，滿足要求7.3柱腳設(shè)計(jì)1.柱腳處的內(nèi)力設(shè)計(jì)值取1-1截面：M=115.29KN.mN=279.95KN（壓）V=68.62KN2.確定底板面積基礎(chǔ)抗壓強(qiáng)度為C25，錨栓鋼號(hào)為Q235，焊條為E43型系列焊條，手工焊，連接焊縫均為角焊縫，考慮局部承壓強(qiáng)度的提高，混凝土的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fc=11.9N/mm2,初步確定，，地板上錨栓的孔徑d=60mm柱腳節(jié)點(diǎn)如圖7-3所示：圖7-3-1柱腳底板平面示意圖尺寸滿足要求。3.確定底板厚度為負(fù)值，所以柱腳需要錨栓來承擔(dān)壓力。對(duì)于三邊支承及兩邊相鄰支撐板：對(duì)于區(qū)格：圖7-3-2相應(yīng)區(qū)格內(nèi)的最大應(yīng)力為：對(duì)于區(qū)格Ⅱ：相應(yīng)區(qū)格內(nèi)的最大應(yīng)力為：則：，假定板件厚度大于16mm，此時(shí)，由此計(jì)算底板厚度為：取4.錨栓設(shè)計(jì)錨栓計(jì)算簡(jiǎn)圖如下：圖7-3-3錨栓計(jì)算簡(jiǎn)圖由于所以柱腳處有拉應(yīng)力，且拉應(yīng)力的合力應(yīng)由錨栓來承擔(dān)。則錨栓所承受的拉力為：則錨栓所需要的有效截面面積：（為錨栓抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，）考慮到錨栓應(yīng)留有一定余量，所以選取Q235錨栓M20，采用雙螺帽。7.4牛腿設(shè)計(jì)1.拉應(yīng)力計(jì)算牛腿根部彎矩；牛腿根部截面慣性矩；牛腿根部截面抗彎模量；最大拉應(yīng)力；滿足要求。2.剪應(yīng)力計(jì)算力作用點(diǎn)處腹板中點(diǎn)剪應(yīng)力最大。截面慣性矩；腹板中點(diǎn)以上截面面積矩；最大剪應(yīng)力；,滿足要求。3.折算應(yīng)力計(jì)算驗(yàn)算牛腿根部腹板與翼板相交點(diǎn)折算應(yīng)力。該點(diǎn)以上截面面積矩該點(diǎn)剪應(yīng)力該點(diǎn)拉應(yīng)力該點(diǎn)折算應(yīng)力滿足要求。4.焊縫計(jì)算角焊縫抗拉，抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。翼板周邊角焊縫長(zhǎng)；腹板周邊角焊縫長(zhǎng)；翼板角焊縫高度；腹板角焊縫高度。取?？箯濖?yàn)算抗剪驗(yàn)算腹板邊緣的折算應(yīng)力，則折算應(yīng)力為滿足要求。8基礎(chǔ)設(shè)計(jì)8.1地基承載力特征值和基礎(chǔ)材料本工程地質(zhì)情況如下：地基土層自上而下為：人工填土，層厚1.0m；褐黃色粘土，層厚4.0m，fak=180KN/m2，γ=19KN/m3；灰色淤泥質(zhì)粉土，層厚20m，fak=90KN/m2，γ=18KN/m3；暗綠色粘質(zhì)粉土，未穿，fak=160KN/m2，γ=20KN/m3。地下水位在自然地表以下0.8m，水質(zhì)對(duì)結(jié)構(gòu)無侵蝕作用。按《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50007－2002),假定基礎(chǔ)寬度小于3m，即按3m考慮，埋深1.5m，褐黃色粘土的空隙比e=0.94(>0.85),查得ηb=0，ηd=1.0?；A(chǔ)采用C30混凝土，鋼筋采用HPB235，fy=210N/mm2，鋼筋的混凝土保護(hù)層厚度為40mm；墊層采用C10混凝土，厚100mm。8.2基礎(chǔ)底面內(nèi)力及基礎(chǔ)底面積計(jì)算相應(yīng)的荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合時(shí)的內(nèi)力值為：采用錐形基礎(chǔ)，假定基礎(chǔ)高度，考慮偏心荷載作用，將基礎(chǔ)底面積擴(kuò)大1.3倍，即A：采用基礎(chǔ)，且b<3m，不需要對(duì)地基承載力特征值修正。基礎(chǔ)的形狀、尺寸及布置如圖。驗(yàn)算基礎(chǔ)底面壓力：基礎(chǔ)和回填土重：基礎(chǔ)的總垂直荷載：基底總力矩：總荷載偏心：則需重新選取基礎(chǔ)底面面積，修改為基礎(chǔ)和回填土重：基礎(chǔ)的總垂直荷載：基底總力矩：總荷載偏心：故基礎(chǔ)底面尺寸滿足要求。本工程地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)按丙級(jí)考慮，按規(guī)范規(guī)定，地基可不作變形驗(yàn)算。8.3驗(yàn)算基礎(chǔ)變階處的受沖切承載力基礎(chǔ)底面凈壓力計(jì)算荷載偏心距則基底凈反力：基礎(chǔ)沖剪驗(yàn)算面積上基底反力計(jì)算按面積上作用的計(jì)算驗(yàn)算沖切破壞面的抗剪承載力滿足要求，基礎(chǔ)不會(huì)發(fā)生沖切破壞。柱邊基礎(chǔ)彎矩計(jì)算柱邊與遠(yuǎn)側(cè)基礎(chǔ)邊緣距離柱邊處的地基凈反力：8.3驗(yàn)算基礎(chǔ)變階處的受沖切承載力長(zhǎng)邊方向選配φ14@200，As=1540mm2。短邊方向選配φ10/12@200，As=958mm2。柱間支撐設(shè)計(jì)每一溫度區(qū)段的每一柱列都應(yīng)設(shè)置柱間支撐。本設(shè)計(jì)中只有一個(gè)溫度區(qū)段，且長(zhǎng)度小于150m，因此在溫度區(qū)段中部和兩端設(shè)置柱間支撐。由于是等截面柱，故柱間支撐沿柱中心線設(shè)置單片支撐。廠房個(gè)柱列的柱頂，均應(yīng)設(shè)置通長(zhǎng)的水平壓桿。門式剛架結(jié)構(gòu)中的交叉支撐可按拉桿設(shè)計(jì)，可認(rèn)為受壓斜桿不受力，采用C型鋼。聯(lián)系桿按剛性系桿設(shè)計(jì)。交叉支撐和聯(lián)系桿都用Q235鋼材。當(dāng)?shù)鼗撅L(fēng)壓為，建筑平面尺寸為，邊柱柱頂標(biāo)高6.000m，室外地坪標(biāo)高-0.150m，則屋頂至地面平均高度山墻邊緣帶寬度山墻中間區(qū)寬度為顯然中間區(qū)受荷載面積大于端區(qū)，因此按中間區(qū)進(jìn)行設(shè)計(jì)。山墻所受風(fēng)荷載簡(jiǎn)化為作用于柱頂?shù)墓?jié)點(diǎn)力。當(dāng)同一柱列設(shè)置多道柱間支撐時(shí)縱向力在支撐間可平均分配。9.1上段支撐設(shè)計(jì)有效受載面積迎風(fēng)面風(fēng)荷載體型系數(shù)，山墻中間區(qū)上柱段迎風(fēng)面風(fēng)荷載背風(fēng)面風(fēng)荷載體型系數(shù)，風(fēng)荷載本設(shè)計(jì)中每一柱列均設(shè)置3到支撐，則平均分配到每一道支撐的縱向力（1）斜腹桿軸拉力按截面承載力確定斜腹桿截面：由于拉桿不必考慮穩(wěn)定性問題，因此上段支撐斜腹桿用實(shí)心桿。（2）聯(lián)系桿計(jì)算長(zhǎng)度，按截面承載力：受壓支撐構(gòu)件的允許長(zhǎng)細(xì)比，按長(zhǎng)細(xì)比要求截面最小回轉(zhuǎn)半徑綜合兩者，選用C1402.0冷彎薄壁槽鋼。（3）驗(yàn)算其穩(wěn)定性：冷彎薄壁槽鋼屬于b類截面查表可得軸心壓桿穩(wěn)定系數(shù)滿足要求。9.2下段支撐設(shè)計(jì)有效受載面積迎風(fēng)面風(fēng)荷載背風(fēng)面風(fēng)荷載下段支撐除承受山墻傳來的風(fēng)荷載外，還承受來自吊車剎車產(chǎn)生的縱向水平荷載：平均分配到每一道支撐的縱向力（1）斜腹桿軸拉力：按截面承載力確定斜腹桿截面：（2）聯(lián)系桿計(jì)算長(zhǎng)度，按截面承載力：受壓支撐構(gòu)件的允許長(zhǎng)細(xì)比，按長(zhǎng)細(xì)比