門式鋼架鋼結構單層廠房設計-畢業(yè)設計說明書

河北工程大學土木工程學院畢業(yè)設計說明書2013年門式鋼架鋼結構單層廠房設計Abstract 1 1 1 2 3 4 5 5 5 6 6 7 河北工程大學土木工程學院畢業(yè)設計說明書2013年本設計工程為邯鄲地區(qū)一66米雙跨鋼結構，每跨各設置一10t梁式吊車。主要依據(jù)《鋼結構設計規(guī)范})GB50017-2003和《門式剛范，綜合考慮設計工程的規(guī)模、跨度、高度及用途，依據(jù)“適用、經(jīng)濟、在可能條件下注意美觀”的原則，對各組成部分的選型、選材、連接和經(jīng)濟性作了比較，最終選用單層門式鋼架的結構形式。梁、柱節(jié)點為剛性連接的門式鋼架具有結構簡潔、剛度良好、受力合理、使用空間大及施工方便等特點，便于工業(yè)化，商品化的制品生產(chǎn)，與輕型維護材料相配套的輕型鋼結構框架體系己廣泛應用于建筑結構中，本設計就是對輕型鋼結構的實際工程進行建筑、結構設計與計算。主要對承重結構進行了內力分析和內力組合，在此基礎上確定梁柱截面，對梁柱作了彎剪壓計算，驗算其平而內外的穩(wěn)定性;梁柱均采用Q235鋼，10.9級摩擦型高強螺栓連接，局部焊接采用E43型焊條，柱腳剛性連接，梁與柱節(jié)點也剛性連接;屋面和墻面維護采用雙層彩色聚苯乙烯夾芯板;另外特別注重了支撐設置、拉條設置，避免了一些常見的拉條設計錯誤。關鍵詞:輕型鋼結構門式鋼架內力分析雙層彩色聚苯乙烯夾芯板節(jié)點河北工程大學土木工程學院畢業(yè)設計說明書2013年STEELSTRUCTUREOFLIGHTWEIGHTjpints.河北工程大學土木工程學院畢業(yè)設計說明書2013年河北工程大學土木工程學院土木工程專業(yè)建筑結構與施工管理方向鋼結構體系國其本身所具有的自重輕、強度高、施工快等優(yōu)點，與鋼筋混凝土結構相比，更具有在“高、大、輕”三個方面發(fā)展的獨特優(yōu)勢。隨著國家經(jīng)濟建設的發(fā)展，長期以來混凝土和砌體結構一統(tǒng)人下的局面正在發(fā)生變化。鋼結構產(chǎn)品在大跨度空間結構、輕鋼門式結構、多層及小高層住宅領域的建筑口益增多，應用領域不斷擴人。從西氣東送、西電東輸、南水北調、青藏鐵路、2008年奧運會場館設施、鋼結構住宅、西部大開發(fā)等建設實踐來看，一個發(fā)展建筑鋼結構行業(yè)和市場的勢頭正在我國出現(xiàn)。十年來的改革開放和經(jīng)濟發(fā)展，已經(jīng)為鋼結構體系的應用創(chuàng)造了極為有利的發(fā)展環(huán)境。從發(fā)展鋼結構的主要物質基礎看:鋼材的發(fā)展是鋼結構發(fā)展的關鍵因素。為適應建筑市場的需要，成品鋼材將朝著品種齊全材料標準化力一向發(fā)展。國產(chǎn)建筑鋼結構用鋼在數(shù)量、品種和質量上發(fā)展都很快，熱軋H型鋼、彩色鋼板、冷彎型鋼的生產(chǎn)能力大大提高，為鋼結構發(fā)展創(chuàng)造了重要的條件。其他鋼結構中型鋼、及涂鍍層鋼板都有明顯增長，產(chǎn)品質量有較大提高。耐火、耐候鋼、超薄熱軋H型鋼等一批新型鋼已開始在工程中應用，為鋼結構發(fā)展創(chuàng)造了條件。從設計、生產(chǎn)、施工專業(yè)化水平看:鋼結構行業(yè)經(jīng)過幾年的發(fā)展，專業(yè)鋼結構設計人員的素質在實踐中得到不斷提高。一批有特色有實力的專業(yè)研究所、設計院不斷研究和升發(fā)出鋼結構設計軟件和新技術。日前，國內許多鋼結構設計軟件相繼問世，可分別適應輕鋼結構、網(wǎng)架結構、高層鋼結構、薄壁拱形結構的設計需要。隨著計算機技術在工程設計中的普遍應用，鋼結構設計軟件功能的日臻完善，為協(xié)助設計人員完成結構分析設計、施工圖繪制提供了極大的便利。展望未來，隨著經(jīng)濟建設的蓬勃發(fā)展和交流的進一步擴大，要建造更多的高層建筑、橋梁和大型公共場所等大空間和超大空間建筑物的需求十分旺盛。這將為鋼結構的發(fā)展提供更多的機會，鋼結構產(chǎn)業(yè)興旺發(fā)展的新局面就在眼前。建筑場地地段情況該廠房位于邯鋼路以南，西臨主干道中華大街，交通方便。場區(qū)西側距主干道（30米寬）中心線30米，場區(qū)南北長70米，東西長40米，內部道路及綠化由設計確定。建筑面積約2000河北工程大學土木工程學院畢業(yè)設計說明書2013年主導風向：冬季西北風，夏季東南風。土壤凍結深度：0.4米。抗震設防烈度：7度。Es=6.0MPa，fak=115kPafak=95kPa1．1．2建筑物層數(shù)與層高柱頂標高：9.5m?？缍龋?跨，跨度分別為12m，18m。柱距：標準6.0m。結構系統(tǒng)：采用門式剛架結構屋面坡度：1：121：181．1．3設備條件：市場內的采暖、電力、上下水道均由市內管網(wǎng)直接提供。1.2.1車間平面形式及柱網(wǎng)布置柱網(wǎng)應根據(jù)工藝、建筑面積、結構和經(jīng)濟要求布置。按施工要求，廠房的橫向柱距、縱向柱距應滿足生產(chǎn)工藝、使用和發(fā)展要求。柱的位置和廠房的地上設各、起重及運輸通道、地下設備和設各基礎、地下管道相協(xié)調。按結構要求，柱網(wǎng)布置應盡量簡單，避免在同一區(qū)段內設置縱橫跨。按經(jīng)濟要求，縱向柱距常對鋼材用量和造價有較大影響。增大柱距，柱和基礎的材料用量減少。綜合考慮以上原則并結合本工程實際情況，本設計采用跨度分別為12m、18m的雙跨兩坡門式輕型鋼結構廠房。柱距為6m，廠房縱向長度是6m*11=66m。中柱處定位軸線經(jīng)過柱的形心，邊柱處定位軸線在柱的外邊緣處。如建筑平面布置圖所示。河北工程大學土木工程學院畢業(yè)設計說明書2013年建筑平面布置圖1.2.2變形縫設計《門式剛架輕型房屋鋼結構技術規(guī)程》規(guī)定門式剛架輕型房屋鋼結構的溫度區(qū)段長度(伸縮縫間距)，應符合下列規(guī)定:縱向溫度區(qū)段不大于300m;橫向溫度區(qū)段不大一于150m。本廠房縱向長度為66m,橫向跨度為30m,固可不用設置變形縫。1.3.1柱頂標高的確定廠房柱標高設為9.6m，軌頂標高6.6m。滿足《廠房建筑模數(shù)協(xié)調標準》規(guī)定的柱頂標高H廠房的剖面簡圖如下圖所示。剖面圖1.3.2采光設計廠房采光的效果直接關系到生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質量以及工人的勞動衛(wèi)生條件，它是衡量廠房建筑質量標準的一個重要因素。為了滿足室內采光要求，采用側面和頂部相結合的混合采光。在屋面鋪設透明玻璃纖維聚酷采光板帶，并在外墻設置雙排式帶窗，窗總高為3.0m。河北工程大學土木工程學院畢業(yè)設計說明書2013年該廠房采用自然通風，單層廠房的自然通風利用空氣的熱壓和風壓作用進行的。在兩山墻處各設置一個大門，在兩邊縱墻處也各設置兩個大門。則總共6個門，來滿足通風要求。1.3.4廠房屋面構造及屋面排水本廠房為雙跨兩坡有檁條屋面，屋面坡度分別為1：12和溫彩板內填聚氨酯泡沫保溫材，外形樣式為波紋式。在屋脊兩側鋪設玻璃纖維聚酯采光板帶。屋面為不上人屋面，固將女兒墻設置成900mm高。該廠房屋面采用外排水方式，按照規(guī)范中規(guī)定的每個雨水管的匯水面積不超過200m㎡的原則，每隔12m設置一個雨水管(匯水面積為12m*18m=216㎡,略大于200㎡和12m*12m=144㎡)，共12個雨水管。雨水管分布在柱的外側。雨水管的布置如屋頂平面圖所示。屋面排水示意圖本廠房采用左右兩跨非對稱式結構，廠房前后也非對稱。采用內排水方式，這樣廠房造型統(tǒng)一、簡介、輪廓分明、整潔大方，給人以鮮明而強烈的印象。河北工程大學土木工程學院畢業(yè)設計說明書2013年正立面圖側立面圖廠房主體顏色為白色，并輔以少量灰色，給人以清新明快的感覺。廠房的正立面圖和側立面標高±0.000-1.200范圍內采用240mm厚混凝土實心砌塊，M10水泥砂漿砌筑，用白色耐水墻體部分(用于車間標高1.200m以上部分):墻體部分為工字型鋼柱上錨固墻梁，在墻梁上掛彩板;彩板部分(用于車間標高1.200m以上部位):外墻為60厚雙層壓型鋼板內填聚氨酯泡沫夾芯板，顏色為白色，導熱系數(shù)≤o.4w／mk。河北工程大學土木工程學院畢業(yè)設計說明書2013年本廠房內設10t梁式吊車(地面操控)兩部，型號為LED型電動單梁起重機，工作制度為A5，1.7.1地面做法因廠房內地面無特殊要求，固采用水泥砂漿地面，其具體做法為:素土夯實60mm厚石灰爐渣墊層;20mm厚1:3水泥砂漿找平層;l0mm厚1:2水泥砂漿(隨搗隨抹平)。1.7.2散水做法在廠房外墻周圍設置散水，散水寬度為l000mm,散水坡度為3具體做法為:素土夯實;70mm厚C10混凝土;15mm厚水泥砂漿?；炷辽⑺亻L度方向每6米設一道伸縮縫，縫寬20mm,縫內嵌防水油膏，散水與外墻交接處設置通長分格縫，分格縫寬為15mm，用瀝青麻絲嵌縫，以防止外墻下沉時將散水拉裂。坡道寬為1.5m，長為4.6m，坡度為20%，鋸齒坡道以方便汽車進出廠房。室內地坪標高與地圈梁頂面標高一致，可將地圈梁兼做防潮層，起防潮作用。令大門采用金屬鋼門，門寬為4.2m，高為3.85m，為雙扇外開門，布置位置如廠房的平面圖所示。在門口頂上500mm處設置300mm厚的輕型鋼質雨篷，雨篷挑出1.5m，長為4.6m。令所有窗采用90系列鋁合金窗。有兩種形式的窗，分別是自動控制的中懸窗和平推窗。中懸窗規(guī)*1200mm。令外墻門窗玻璃均采用綠色中空鍍膜玻璃。1.7.6防銹防火措施因為鋼材的最大弱點就是易銹蝕、不耐火，固應對鋼材做防銹防火的措施。采用在鋼構件、配件表面涂防銹防火油漆來達到對鋼材的防銹防火作用。其具體要求為:鋼制構件、配件全部紅丹打底，不露面部分紅丹不刷油漆，露面部分構件表面采用噴丸法或噴砂法除銹，除銹等級為Sa2.5，然后在制造廠涂環(huán)氧類底漆二度，安裝后(包括焊接)在拼接點處補涂環(huán)氧富鋅二度。油漆顏色:鋼質構件、配件均采用綠色油漆。1.7.7建筑結構預留孔洞、預理件等，施上時應與水、電、通風等有關工種圖紙密切配合施工。1.7.8.本說明的部分，按鋼結構設計中的有關國家規(guī)范執(zhí)行。2.1.1設計依據(jù)業(yè)主提供的設計任務書，城市規(guī)劃通知書，以及現(xiàn)行的國家規(guī)范規(guī)程等。如下:《建筑結構荷載規(guī)范》GB50009-2001《鋼結構設計規(guī)范》GB50017-2003《建筑抗震設計規(guī)范》GB50011-2010《混凝上結構設計規(guī)范》GB50010-2010《輕型鋼結構設計指南》第2版(實例與圖集)《建筑結構荷載設計手冊》第2版河北工程大學土木工程學院畢業(yè)設計說明書2013年《鋼結構連接節(jié)點設計手冊》第2版。2.1.2結構形式及布置建筑物的結構形式應滿足傳力可靠，受力合理的要求。又該車間有10t吊車兩臺，故選擇采用剛架結構。剛架結構傳力明確，構造簡單，施工亦較方便。本車間主要為冷加工車間，采光要為二級，車間采用雙跨布置，無天窗，每個車間設置兩臺吊車，屋蓋系統(tǒng)采用輕鋼結構屋架體系，圍護結構采用保溫彩板。柱網(wǎng)尺寸應最大限度的滿足建筑使用功能要求，然后根據(jù)造價最省的原則，充分考慮加工，安裝等因素綜合確定。由于鋼結構承載能力高而質輕，與鋼筋混凝上結構相比，鋼結構應采用較大的柱網(wǎng)尺寸，在節(jié)約造價的同時提高房屋的利用率。綜合以上條件，柱網(wǎng)尺寸縱向和橫向均取6m.(結構平面布置圖見圖)CC結構布置圖2.1.3材料選擇主廠房鋼柱采用Q235-B鋼材，柱腹桿，柱間支撐，屋架上下弦，屋架腹桿均采用0235-B鋼材，材料性能應滿足《低合金高強度結構鋼》(GB/T1591)的要求，焊接材料應與之相適應，手工焊采用E50系列焊條，滿足《低合金鋼焊條》(GB/T5118)的要求，自動焊和半自動焊的焊絲應滿級鋼筋，混凝上采用C30，基礎下100厚混凝上墊層采用C15。1.2米以下墻體采用機制黃河淤泥燒結磚MU10，砂漿采用M5(±0.000以下，水泥砂漿;屋蓋系統(tǒng)采用輕鋼結構屋架體系，維護結構采用保溫彩板。2.2.1恒載標準值:0.30kN/㎡0.30kN/㎡剛架斜梁自重則恒載標準值為:0.30x6=1.8KN/m則恒載設計值為：1.2*1.8=2.16KN/m2.2.2可變荷載標準值:河北工程大學土木工程學院畢業(yè)設計說明書2013年由于剛架的受荷水平投影面積為36*6=216㎜2>60㎜2,故按《建筑結構荷載規(guī)范》取屋面活荷載(按不上人屋面考慮)標準值為0.40KN/㎡;雪荷載為Sk=μrSo=1.0*0.25=0.25㎡。取屋面活荷載與雪荷載中較大值0.40KN/㎡。則可變荷載標準值為:0.40x6=2.4KN/可變荷載設計值為：1.4*2.4=3.36KN/m2.2.3風荷載計算處取為βz=1:風荷載高度變化系數(shù)按現(xiàn)行國家《建筑結構荷載規(guī)范》風壓高度變化系數(shù)按柱頂離室外天然地坪的高度為，取值查表得，在離地面l0米時，μz=1.0,在離地而5米時，μz=1.0，用插入法求出離地而9.8米處μz=1.0風荷載體形系數(shù)wwww左風作用下剛架的風荷載示意圖河北工程大學土木工程學院畢業(yè)設計說明書2013年ω2=1.4*1.05=1.4*1.05=1.47KN/mω3=1.4*1.26=1.76KN/mω4=1.4*1.05=1.47KN/m2.2.4地震荷載:本場地地震設防烈度為7度，設計地震加速度值為0.15g，則查規(guī)范得水平地震影響系數(shù)的最大值為αmax=0.12。地震分為第一組，設計特征周期為0.45s,建筑場地類別為Ⅲ類。采用底部剪力法，結構阻尼比取為ζ=0.05。本設計假定一榀門架在考慮地震作用時為單自由體系(如下圖所示)，質點位置在柱頂處。G屋蓋=1.8*30=54KNG吊車梁=8340*10^(-6)*6*7850*10*4*10^(-3)=15.71KNG柱=8480*10^(-6)*10.1*7850*10*3*10^(-3)=20.17KNG縱墻=0.13*9.6*6000*2=14.98KNG=1.0G屋蓋+0.5G吊車梁+0.25G柱+0.25G縱墻=81.44KN通過在柱頂施加一單位荷載求得一榀剛架的柔度δ=0.25*10-6N/m，則剛度K=1/δ=4*106周期T=2π（m/K）?=2*π【8144*10-6/4】?=0.283s底部總地震剪力FEK=α1Geq=0.12*94.16=11.30KNFE=1.4*11.30=15.82KN2.2.5吊車荷載吊車采用采用北京起重運輸機研究所LDB型10t軟鉤中級工作制(A5)電動單梁吊車，吊車選用資料如表2所示:S起升高度S起升高度河北工程大學土木工程學院畢業(yè)設計說明書2013年HHminWBmax度PP99吊車梁支座反力影響線Dmax,k1=63.41*(1+2/3)=105.68KNDmax,1=1.4*105.68=147.95KNT1k=0.12*（G+g）/2*no=0.12*100/4=3KNTmax，1=T1k*Dmax。1/Pmax=3*147.95/63.41=7KNDmax,k2=70.95*(1+2/3)=118.25KNDmax,2=1.4*118.25=165.55KNT2k=0.12*（G+g）/2*no=0.12*100/4=3KNTmax，2=T2*Dmax，2/Pmax=3*165.55/70.95=7KN2.3.1內力分析恒載的設計值為2.16KN/m，取A,B,C三柱的截面尺寸為H600*250*6*10,斜梁截面尺寸為H550*250*6*10。計算簡圖見下圖，內力計算采用清華大學結構力學求解器，材料性質中EA采用無窮大，EI采用各桿件相對剛度。河北工程大學土木工程學院畢業(yè)設計說明書2013年恒載分布圖河北工程大學土木工程學院畢業(yè)設計說明書2013年剛架軸力圖（KN）剛架剪力圖（KN）堅向可變荷載材料性質中EA采用無窮大，EI采用各桿件相對剛度。河北工程大學土木工程學院畢業(yè)設計說明書2013年豎向可變荷載分布圖則剛架在豎向可變荷載作用卜的內力圖如下圖所示：河北工程大學土木工程學院畢業(yè)設計說明書2013年剛架軸力圖（KN）剛架剪力圖（KN）風荷載計算分別考慮左半跨在左風和右風作用下剛架各截面的內力值。左風分布圖及其內力圖如下圖所河北工程大學土木工程學院畢業(yè)設計說明書2013年左風分布圖河北工程大學土木工程學院畢業(yè)設計說明書2013年左風軸力圖（KN）左風剪力圖（KN）右風分布圖及其內力圖如下圖所示：河北工程大學土木工程學院畢業(yè)設計說明書2013年.右風分布圖河北工程大學土木工程學院畢業(yè)設計說明書2013年右風軸力圖（KN）右風剪力圖（KN）地震荷載計算在柱項作用一地震水平集中作用力15.82kN，分別考慮左震和右震作用時剛架各截面的內力值。左震分布圖及其內力圖如下圖所示：河北工程大學土木工程學院畢業(yè)設計說明書2013年.左震分布圖（KN）河北工程大學土木工程學院畢業(yè)設計說明書2013年左震軸力圖（KN）左震剪力圖（KN）右震分布圖及其內力圖如下圖所示：河北工程大學土木工程學院畢業(yè)設計說明書2013年右震分布圖（KN）河北工程大學土木工程學院畢業(yè)設計說明書2013年右震軸力圖（KN）右震剪力圖（KN）吊車荷載計算Dmax作用在左柱Tmax向右、Dmax作用在右柱Tmax向左及Dmax作用在右柱Tmax向右這四種基本情況，再用Excel組合好所有吊車組合，求得各控制截面在吊車荷載作用下的最大M和最小M，選出相對應內力值。下圖為吊車荷載組合的其中兩種情況作為示意。河北工程大學土木工程學院畢業(yè)設計說明書2013年Dmax1在A柱彎矩圖河北工程大學土木工程學院畢業(yè)設計說明書2013年Dmax1在A柱軸力圖Dmax1在A柱剪力圖河北工程大學土木工程學院畢業(yè)設計說明書2013年Dmax1在B柱彎矩圖河北工程大學土木工程學院畢業(yè)設計說明書2013年Dmax1在B柱二軸力圖Dmax1在B柱剪力圖河北工程大學土木工程學院畢業(yè)設計說明書2013年Tmax1向右彎矩圖河北工程大學土木工程學院畢業(yè)設計說明書2013年Tmax1向右軸力圖Tmax1向右剪力圖河北工程大學土木工程學院畢業(yè)設計說明書2013年Tmax1向左彎矩圖河北工程大學土木工程學院畢業(yè)設計說明書2013年Tmax1向左軸力圖Tmax1向左剪力圖河北工程大學土木工程學院畢業(yè)設計說明書2013年Dmax2在C柱彎矩圖河北工程大學土木工程學院畢業(yè)設計說明書2013年Dmax2在C柱軸力圖Dmax2在C柱剪力圖河北工程大學土木工程學院畢業(yè)設計說明書2013年Dmax2在B柱彎矩圖河北工程大學土木工程學院畢業(yè)設計說明書2013年Dmax2在B柱軸力圖Dmax2在B柱剪力圖河北工程大學土木工程學院畢業(yè)設計說明書2013年Tmax2向右彎矩圖河北工程大學土木工程學院畢業(yè)設計說明書2013年Tmax2向右軸力圖Tmax2向右剪力圖河北工程大學土木工程學院畢業(yè)設計說明書2013年Tmax2向左彎矩圖河北工程大學土木工程學院畢業(yè)設計說明書2013年Tmax2向左軸力圖Tmax2向左剪力圖河北工程大學土木工程學院畢業(yè)設計說明書2013年Ⅰ-荷載組合恒載+0.9(任意兩種或兩種以上活載)恒載+任一種活載Ⅰ+Mmax及相應⑴+0.9(⑵+⑷+⑸+⑻+158.09-49.13⑴+51.71-35.04-Mmax及相應⑴+0.9(⑶+⑹+⑺+⑼+-111.29134.37⑴+-88.04-2.51Nmax及相應M⑴+0.9(⑵+⑶+⑷)58.47-194.49⑴+8.87-165.98⑶N及相應M⑴+0.9(⑹+⑿)26.48-3.61⑴+51.71-2.2min⑿max及相應⑴+0.9(⑹+⑿)-9.5-3.81⑴+-17-2.2-Mmax及相應⑴+0.9(⑵+⑶+⑷+⑸)-112.30-194.72⑴+8.87-165.98N⑶Nmax及相應M⑴+0.9(⑵+⑶+⑷)102.53-194.49⑴+51.44-165.98⑶河北工程大學土木工程學院畢業(yè)設計說明書2013年Nmin及相應M⑴+0.9(⑹+⑿)-10.27-3.6Ⅲ-+Mmax及相應⑴+0.9(⑶+⑷+⑹+⑿)51.64-3.61ⅢN，V-Mmax及相應⑴+0.9(⑵+⑸)-87.54-44.98N，VN及相應⑴+0.9(⑵+⒁)-88.56-46.30maxM，VM，VⅣ-+Mmax及相應⑴+0.9(⑶+⑹+⑺+⑾)24.83-2.82-M及相應⑴+0.9(⑵+⑷+⑸+⑻+-146.06-48.63maxN，V⑽+⒁)Nmax及相應⑴+0.9(⑵+⑽)-104.43-46.78M，VN及相應⑴+0.9(⑺+⑿)-16.34-2.75minM，V⑿⑶⑴+-84.11-47.59⑵⑴+-84.11-47.59⑵⑿⑾⑴+-104.11-47.59⑵⑴+-104.11-47.59⑵⑿3.1.1單元截面幾何特性A柱截面為高頻焊接H型鋼(mm)H600*250*6*10。柱截面無孔洞，截面面積和凈截面面積A=A=89.68cm2;x方向的截面慣性矩為I=5.327*104cm4,y方向的截面慣性矩為ny=2.605*103cm4;x方向的截面抵抗矩和凈截面抵抗矩Wx=Wnx=1.776*103cm3，y方向的截面抵抗矩和凈截面抵抗矩為W=W=2.08*102cm3；x方向的截面回轉半徑i=25.06cm,y方向的截面回轉yny半徑i=5.54cm;鋼材的彈性模量E2.06y3.1.2柱子強度及穩(wěn)定性驗算截面強度，條件：N/An+Mx/γxWnx≤f河北工程大學土木工程學院畢業(yè)設計說明書2013年滿足要求，即其截面強度滿足要求。彎矩作用平面內的穩(wěn)定驗算條件N/ψxA+β/γxW1x（1-0.8N/NEXˊ)≤f計算長度：lox=9.8m，loy=6.3m長細比：λx=lox/ix=39.1，λy=loy/iy=113.7查表得，軸心受壓構件整體穩(wěn)定系數(shù)為：ψx=0.903，ψy=0.470βmx=1.0(A)194490/0.903*8968+58470000/1.05*1776000(1-0.8*194490/10985400)=55.86N·mm2≤(B)49130/0.903*8968+158090000/1.05*1776000(1-0.8*49130/10985400)=91.17N·mm2≤(C)134370/0.903*8968+111290000/1.05*1776000(1-0.8*134370/10985400)=76.83N·mm2≤可，即彎矩作用平面內的穩(wěn)定性滿足要求?？?，即彎矩作用平面外的穩(wěn)定性滿足要求。局部穩(wěn)定性不需要驗算。3.1.3剛架柱的柱腳計算柱腳底板計算混凝土采用C30，底板采用Q345鋼。柱截面為H型鋼，截面尺寸為600*250，鋼材為Q235鋼，為E43型，手工焊?；A混凝上強度等級為C30,混凝上抗壓強度設計值fc=14.3N/mm2?；A頂面與柱腳底板面積相同。采用帶靴梁的柱腳構造。確定柱截面底板尺寸B，即令：B=b+2c+2a+50=250+2*10+2*40+50=400mm還應滿足σmax=N/BD+6M/BD2≤fc，同時還應滿足D≤2B，取D=800mm代入得σA=194490/320000+6*58470000/400*8002=1.98N·mm2≤fc=14.3NσB=49130/320000+6*158090000/400*8002=3.86N·mm2≤fc=14.3NσC=134370/320000+6*111290000/400*8002=3.03N·mm2≤fc=14.3N/mm2故可，經(jīng)驗算第二種組合最大的應力。確定柱腳底板厚度河北工程大學土木工程學院畢業(yè)設計說明書2013年靴梁計算靴梁板強度驗算靴梁板下端與柱腳底板的角焊縫連接角焊縫布置在靴梁板外側全長，內側只布置在靴梁板的外伸部分，所以Σlw=144cm(式中暫hf錨栓的計算則錨栓中拉力為：T={M-N（D/2-x/3）}/(D-c-x/3)=276.1KN,在柱身一側設錨栓數(shù)為3，則：3.2.1設計資料在車間靠山墻邊的剛架間設置三抗風柱，抗風柱柱高為10.1m，兩抗風柱間距為6m，室內外3.2.2截面初選選用H型鋼HW450*30*15*15，A=153cm2,ix=18.4cm,iy=6.65cm,Ix=51853.5cm4,Iy=6761.8cm4,Wnx=2304.6cm3，每米重量=120.105kg/m3.2.3荷載計算抗風柱水平方向只承受山墻的風荷載，豎直方向上，沒有墻板，雨蓬等傳來的豎向荷載，所以抗風柱豎直方向上只承受自重。風荷載計算計算單元取B=6m,風荷載體型系數(shù)μs=0.8，基本風壓ω0=0.35KN/m2，風壓高度變化系數(shù)μ豎向荷載計算柱自重為Gk=120.105*10.1*10=12.13KN豎向荷載設計值F=1.2Gk=14.56KN3.2.4內力計算河北工程大學土木工程學院畢業(yè)設計說明書2013年3.2.5截面強度和穩(wěn)定驗算14560/15300+30090000/1.05*2304600=13.39N/mm2＜f=215N/mm2彎矩平面內穩(wěn)定驗算：條件為計算長度為lox=loy=0.8l=0.8*10.1=8.08m長細比為λx=lox/ix=808/18.4=43.9＜[λ]=150λy=loy/iy=808/6.65=121.5＜[λ]=15014560/0.882*15300+1.0*30090000/1.05*2304600（1-0.8*14560/14867500）=13.53N/mm2＜f=215N/mm2彎矩平面外穩(wěn)定驗算14560/0.432*15300+1.0*30090000/0.73*2304600=20.1N/mm2＜f=215N/mm2，可。3.3.1設計資料廠房跨度為30m，長度為66m,柱距6m。吊車梁跨度6m,每跨各設一臺10t電動單梁吊車。吊車采用采用北京起重運輸機研究所LED型10t軟鉤中級工作制(A5)電動單梁吊車中級工作制。最大輪壓Pmax=70.95KN，最小輪Pmin=11.07KN，吊車總寬B=3000mm,吊車輪距W=2500mm，軌道3.3.2內力計算河北工程大學土木工程學院畢業(yè)設計說明書2013年FFFABMmaxQPmax=1.4*70.95=99.33KNRB=2*99.33*2375/6000=78.64KNVc左=-Vc右=T1=0.12*(G+g)/2n0=0.12*100/4=3KNQT1=1.4*3=4.2KN求VmaxVmax時最不利輪位為FFAABVmax=99.33*（3.5+6）/6=157.27KN求VTmaxVTmax=4.2*157.27/99.33=6.65KN3.3.3截面估算A=14120mm2,Ix=8.77*108mm4,Iy=6.3*107mm4,ix=249.2mm,iy=66.8mm,Wx=2.9*106mm3,Wy=4.2*105mm3.河北工程大學土木工程學院畢業(yè)設計說明書2013年正應力σ上=Mmax/Wx+MT/Wy=285060000/2900000+12050000/420000=126.99N/mm2＜f=215N/mm2σ下=Mmax/Wx=285060000/2900000=98.3N/mm2＜f=215N/mm2剪應力突緣支座處剪應力：τ=1.2Vmax/h0tw=1.2*157270/572*10=32.99N/mm2＜fv=125N/mm2腹板局部穩(wěn)定lz=a+5hy+2hR=50+5*10+2*134=368mm，σc=ψF/twlz=1.0*99330/10*368=26.99N/mm2<fv=125N/mm2整體穩(wěn)定性1t1/b1h1=6000*14/300*600=0.47＜2b=0.73+0.18ζ=0.73+0.18*0.47=0.816b=0.5b=0.8(2αb-1)=0.8*(2*0.5-1)=0bWx+My/γyWy=285060000/0.767*2900000+12050000/1.2*420000=128.16+23.91=152.1N/mm2＜f=215N/mm2局部穩(wěn)定性翼緣：b1/t=（150-5）/14=10.4＜15，腹板：h0/tw=572/10=57.2＜80橫向加勁肋的外伸寬度為：bs≥h0/30+40=572/30+40=60,取bs=100mm橫向加勁肋的厚度為：ts≥bs/15=100/15=6.7，取ts=8mm，所以橫向加勁肋的尺寸為-8*100支座加勁肋A=A0+15tw2=1960mm2max/A0=157270/1000=157.27N/mm2＜f=215N/mm2max/ψA=157270/0.959*1960=83.67N/mm2＜f=215N/mm23.4.1牛腿強度設計所承受的外力設計值M=Dmax*150=165.55*0.15=24.83KN·m,V=Dmax=165.55KN工字型截面最不利A點的強度計算：河北工程大學土木工程學院畢業(yè)設計說明書2013年AAIx=4.34*108mm4,WA=2*Ix/h=2.95*106mm3S1=250*6*297=4.46*105mm3,σ=Ve/WA=24830000/2950000=8.42N/mm2τ=VS1/Itw=165550*446000/434000000*10=17N/mm2折算應力：σc=(σ2+3τ2)?=(8.422+3*172)?=30.62N/mm2＜1.1f=236.σA=M/βfWA=24830000/1.05*2950000=8.02N/mm2當柱截面B點已承受較大彎矩M及剪力V時，由于牛腿傳力作用，亦對柱截面B點的強度按正應力：σ=N/A+M/W=24.5N/mm2偏心彎矩力偶：H=Ve/d=70.77KN,剪應力：τ=(V+H)/Aw=44.7KN3.5.1設計資料屋面采用W60型（YX130-300-600）壓型鋼板，水平檁距為1.5m，檁條跨度6m，于檁條跨中3.5.2荷載統(tǒng)計荷載標準值:永久荷載屋面:100mm厚聚苯乙烯泡沫塑料夾芯板0.14kN/㎡0.19kN/㎡取屋面活荷載與雪荷載中較大值0.40KN/㎡。檁條線荷載P=（1.21.18*0.19+1.4*0.4）*1.5=1.18KN/mPx=Psin5.71=0.12KN/mP=Pcos5.71=1.17KN/my檁條在均布荷載作用下的彎矩：河北工程大學土木工程學院畢業(yè)設計說明書2013年3.5.4截面選擇及截面特性選用C180*70*20*2.5，則Ix=5.51*106mm4,Wx=7.35*104mm3,Wy=1.51*104mm3,ix=63.9mm,iy=,23.6mm，計算截面有拉條連接，取0.9折減系數(shù)，Wnx=0.9Wx=6.62*104mm3,Wny≈Wy.3.5.5強度計算屋面能阻止檁條側向失穩(wěn)和扭轉3.5.6撓度計算Νy=5Pkyl4/384EIx=27.8mm＜l/200=30mm,可。3.5.7長細比計算λx=lx/ix=93.9＜200,λy=ly/iy=127.2＜200，故此檁條在平面內3.6.1設計資料房屋圍護墻采用中間夾保溫層的壓型鋼板，墻架橫梁間距為1.5m，基本風壓標注值ω0=0.35KN/m2,鋼材為Q235鋼。3.6.2荷載及墻板設計墻梁采用槽型鋼200*76*5.2*9.0，自重g=18.37Kg/m=0.1837KN/m墻重0.25KN/m風荷載：qy=1.2*(0.1837+0.25*1.5)=0.67KN/m，qx=1.4*0.8*1.0056*0.3*6=2.03KN/m3.6.3內力計算3.6.4強度計算A=23.4cm2,Wxmin=20.5cm3,Wy=152.2cm3，σ=Mx/Wx+My/Wy=197N/mm2＜205N/mm2,可。3.6.5撓度計算V=5ql4/384EI=5.4mm＜l0/200=30mm,可。3.7.1基礎底面尺寸的確定假定基礎埋深為d=1.3m，自基礎埋深可得持力層的主要物理性質如下：γ=18.7kN/m3，e=0.900，Es=6.0MPa，fak=115kPa。先對地基承載力進行深度修正，查表得ηd=1.0，ηb=0，γm=17.68KN/m3，fa=fak+ηdγm(d-0.5)=134KPa。選擇內力組合：N=-V=-12.71KN，Nk=-305.1KN,Mk=-91.6KN·m,Vk=-9.1KN基礎底面尺寸A≥N/（fa-γGd）=3.5m2,于是b=(A/n)=1.4,所以取b=2m,l=3.0m,l/b=1.5＜2.0,故無需做寬度修正，采用杯口基礎。3.7.2驗算荷載偏心距e基礎處總豎向力：Fk+Gk=507KN偏心距：e=Mk/(Fk+Gk)=0.18m＜l/6=0.5m,可。3.7.3驗算最大壓力Pkmax3.7.4基礎底板配筋計算基底凈反力設計值Pj=F/bl=84.5KPa河北工程大學土木工程學院畢業(yè)設計說明書2013年基底最大凈反力Pjmax=F/bl+6M/bl2=127.2KPa＜1.2fa=160.8KPa柱腳底板截面尺寸為400*800，取h=800mm,h0=755mm,則Bc+2h0=1910mm＜b=2000mm變階處截面：b1+2h01=1.51m沖切力：Pjmax[(l/2-l1/2-h01)b-(b/2-b1/2-h01)2]=95.7KN抗沖切力：0.7βhpft(b1+h01)h01=367.9KN＞95.7KN3.7.5基礎底板配筋計算Myh0=932.1mm2MⅢ=45.8KN,AxⅢ=MⅢ/0.9fyh01=794.5mm2比較AxⅠ和AxⅢ,應按AxⅠ配筋，現(xiàn)于2.0m范圍內選用8ψ14，A=1230mm2＞932.1mm2計算短邊方向的彎矩，取Ⅱ-Ⅱ截面Pj=84.5KPa,MⅡ=61.3KN·m3.7.6基礎梁設計取基礎梁的截面尺寸為：250*150，h/b=1.7,滿足要求?；A梁承受的荷載主要為墻重，則qk=0.25*（3.9/2+10.2）=3.04KN/m,梁自重：gk=0.94KN/m,則梁跨中最大彎矩設計值：M=24.2KN·m查表知，環(huán)境類別為一類，混凝土強度等級為C30時，梁的混凝土保護層最小厚度為25mm，minh/h0=0.45fth/fyh0=0.29％,且ρ值大于0.2％h/h0=0.23％,滿足要求。隅撐按軸心受壓構件設計。由于隅撐成對布置，且角度θ取為45°,則每根隅撐軸心軸心力N按下式計算：N=0.5Af(fy/235)?/60cosθ=0.5*250*10*215/60*cos44.68°=6.3KN連接螺栓采用普通C級螺栓M12。隅撐的計算長度取兩端連接螺栓中心的距離：l0=yf=0.718*215=154.4N/mm2,滿足要求。4.技術經(jīng)濟分析本設計建筑名稱為邯鋼鋼材包裝物主廠房，該廠房位于邯鋼路以南，西臨主干道中華大街，交通方便。場區(qū)西側距主干道（30米寬）中心線30米，場區(qū)南北長70米，東西長40米，內部道路及綠化由設計確定。該車間有10t吊車共兩臺，采用剛架結構。剛架結構傳力簡單，構造簡單，施工亦較方便。采光要求為三級，室內通風適當組織即可，采用中央集中空調。營業(yè)區(qū)冬季溫度要求不低于15本建筑設計采用新型建筑材料，基礎為鋼筋混凝土獨立基礎。承重結構均采用鋼結構。屋蓋和圍護結構采用保溫彩板。河北工程大學土木工