鋼結(jié)構(gòu)廠房畢業(yè)設(shè)計計算書

本科畢業(yè)設(shè)計（論文）畢業(yè)設(shè)計（論文）題目生產(chǎn)車間設(shè)計系（院）土木工程系專業(yè)班級學(xué)生姓名學(xué)號指導(dǎo)教師職稱二一五年六月二十日本科畢業(yè)設(shè)計（論文）獨創(chuàng)聲明本人鄭重聲明所呈交的畢業(yè)設(shè)計論文，是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，獨立進(jìn)行研究工作所取得的成果，成果不存在知識產(chǎn)權(quán)爭議。盡我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本設(shè)計（論文）不含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體均已在文中以明確方式標(biāo)明。本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名二一五年六月二十日畢業(yè)設(shè)計（論文）使用授權(quán)聲明本人完全了解關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計（論文）的規(guī)定。本人愿意按照學(xué)校要求提交學(xué)位論文的印刷本和電子版，同意學(xué)校保存學(xué)位論文的印刷本和電子版，或采用影印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存設(shè)計（論文）；同意學(xué)校在不以營利為目的的前提下，建立目錄檢索與閱覽服務(wù)系統(tǒng)，公布設(shè)計（論文）的部分或全部內(nèi)容，允許他人依法合理使用。（保密論文在解密后遵守此規(guī)定）作者簽名二一五年六月二十日本科畢業(yè)設(shè)計（論文）I生產(chǎn)車間設(shè)計摘要本工程為生產(chǎn)車間，廠房跨度為24米，柱距為66米，縱向總長為66米。廠區(qū)周圍道路暢通，地形平坦，自然地表標(biāo)高1013M，基本風(fēng)壓為205/KNM，基本雪壓為2035/KNM。結(jié)構(gòu)形式采用輕鋼結(jié)構(gòu)單層工業(yè)廠房形式，并設(shè)有抗風(fēng)柱，基礎(chǔ)均采用柱下獨立基礎(chǔ)，柱腳采用帶加勁肋的剛接柱腳，圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用雙面巖棉復(fù)合彩鋼夾心板。本工程設(shè)計嚴(yán)格按照設(shè)計準(zhǔn)則，滿足適用性，安全性，永久性的功能要求。關(guān)鍵字生產(chǎn)車間；輕鋼結(jié)構(gòu)；工業(yè)廠房本科畢業(yè)設(shè)計（論文）IIDESIGNOFPISTONPRODUCTIONWORKSHOPINBOHAIBINZHOUABSTRACTTHEPROJECTWORKSHOPSPANIS24METERS,ANDSPACINGOF66METERS,THELONGITUDINALLENGTHIS66METERSTHEAREAAROUNDTHEROADISSMOOTH,FLATTERRAIN,NATURALTERRAINELEVATION1013M,BASICWINDPRESSURE,BASICSNOWSTRUCTUREFORMOFTHELIGHTSTEELSTRUCTURALMONOLAYERINDUSTRIALFACTORYBUILDINGFORM,ANDISPROVIDEDWITHTHEWINDCOLUMN,AREBASEDONTHEINDEPENDENTFOUNDATIONUNDERTHECOLUMN,THECOLUMNUSINGWITHSTIFFENINGRIBRIGIDCOLUMNBASECONNECTION,THERETAININGSTRUCTUREWITHDOUBLECOMPOSITEROCKWOOLSANDWICHPANELTHEENGINEERINGDESIGNISSTRICTLYACCORDINGTOTHEDESIGNCRITERIA,MEETTHEAPPLICABILITY,SAFETY,PERMANENTFUNCTIONALREQUIREMENTSKEYWORDSPRODUCTIONWORKSHOPLIGHTSTEELSTRUCTUREINDUSTRIALPLANT本科畢業(yè)設(shè)計（論文）I目錄引言1第一章建筑設(shè)計211建筑設(shè)計2111工程概況212建筑設(shè)計3121廠房平面布置3122結(jié)構(gòu)設(shè)計選型4第二章結(jié)構(gòu)設(shè)計621吊車梁設(shè)計6211吊車梁設(shè)計資料622內(nèi)力計算623吊車梁截面尺寸確定及幾何特征計算8231截面尺寸確定8232梁截面幾何特征924梁截面承載力核算10241強度計算10242穩(wěn)定計算11243疲勞強度驗算12244撓度驗算13245支座加勁肋計算13246焊縫計算13第三章門式剛架設(shè)計1431設(shè)計資料1432荷載計算1533內(nèi)力計算16331永久荷載作用下的內(nèi)力16332活荷載作用下的內(nèi)力18本科畢業(yè)設(shè)計（論文）II333風(fēng)荷載作用下的內(nèi)力19334吊車荷載水平向右最大在左2134內(nèi)力組合2335柱梁截面設(shè)計24351剛架柱設(shè)計2436剛架橫梁2837節(jié)點設(shè)計30371梁柱節(jié)點設(shè)計30372屋脊節(jié)點設(shè)計33373牛腿設(shè)計35374柱腳節(jié)點設(shè)計3638檁條設(shè)計38381設(shè)計資料38382荷載計算38383內(nèi)力分析38384截面選擇39385確定有效截面并驗算強度39386穩(wěn)定計算42387撓度計算43388拉條設(shè)計4339墻梁設(shè)計43391設(shè)計資料43392山墻墻梁設(shè)計44393縱向墻梁設(shè)計45310基礎(chǔ)設(shè)計463101設(shè)計資料463102柱基礎(chǔ)截面設(shè)計46參考文獻(xiàn)49謝辭50本科畢業(yè)設(shè)計（論文）1引言隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，鋼結(jié)構(gòu)在我國的應(yīng)用范圍也在不斷擴大。鋼結(jié)構(gòu)自重輕，基礎(chǔ)簡單，鋼材的密度比是混凝土的3倍，強度是混凝土的14倍以上，墻體一般采用輕質(zhì)復(fù)合墻板，每平方米建筑面積的質(zhì)量遠(yuǎn)小于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的自重。由于建筑物自重輕，對地耐力要求就低，適用于軟弱地基，因此鋼結(jié)構(gòu)住宅降低了基礎(chǔ)工程的施工難度和造價。有效使用面積大，鋼結(jié)構(gòu)的材料強度高，柱梁截面小，再加上鋼結(jié)構(gòu)住宅的墻體因不參與承重，可采用高強度的輕質(zhì)墻板，墻板厚度遠(yuǎn)小于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的墻體厚度，從而使有效使用面積得到了提高。鋼結(jié)構(gòu)體系施工周期短，由于構(gòu)件工業(yè)化，產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，施工周期比傳統(tǒng)建筑縮短50，構(gòu)件由于在工廠制作生產(chǎn)，施工作業(yè)受天氣及季節(jié)影響小，工廠構(gòu)件制作與現(xiàn)場構(gòu)件安裝可以平行作業(yè)，大大縮短了建造周期和資金占用時間?？拐鹦阅芎?。鋼結(jié)構(gòu)本身有良好的延伸性，自重輕，自振周期長，較大變形下能吸收變形能，結(jié)構(gòu)體系的連接多為柔性連接，維護(hù)結(jié)構(gòu)可隨主體結(jié)構(gòu)發(fā)生變位，其抗震性能得到大大提高。鋼結(jié)構(gòu)由于符合時代的發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)建筑被廣泛的應(yīng)用于建筑行業(yè)，包括工業(yè)廠房的建筑、民用住宅的建筑和公共場所的建筑，如鳥巢體育館的建筑結(jié)構(gòu)即為鋼結(jié)構(gòu)建筑，具有很大的代表性，同時也是我國建筑行業(yè)開發(fā)利用鋼結(jié)構(gòu)建筑的又一座里程碑，鳥巢的建成得到了國內(nèi)和國際的好評，也為國內(nèi)的建筑行業(yè)進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)建筑研究樹立信心，更加明確了發(fā)展方向。設(shè)計中，第一章為建筑設(shè)計，說明本工程的工程概況、建筑設(shè)計。第二章為結(jié)構(gòu)設(shè)計，包括吊車梁的設(shè)計，吊車梁截面的設(shè)計以及驗算。第三章為門式剛架設(shè)計，包括柱截面設(shè)計，梁截面設(shè)計，節(jié)點設(shè)計，檁條設(shè)計，墻梁設(shè)計以及基礎(chǔ)設(shè)計。本科畢業(yè)設(shè)計（論文）2第一章建筑設(shè)計11建筑設(shè)計111工程概況本工程為生產(chǎn)車間，廠區(qū)周圍道路暢通。結(jié)構(gòu)形式采用輕鋼結(jié)構(gòu)單層工業(yè)廠房形式，圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用雙面巖棉復(fù)合彩鋼夾心板。本工程認(rèn)真貫徹“適用、安全、經(jīng)濟(jì)、美觀”的設(shè)計原則，立面時尚、簡潔、美觀；平面應(yīng)滿足生產(chǎn)工藝的制作要求。批準(zhǔn)建筑面積16002M，土建總造價100萬元。建筑等級結(jié)構(gòu)安全等級級，耐火等級為級，采光等級為級。結(jié)構(gòu)形式輕鋼結(jié)構(gòu)門式剛架。設(shè)備中級（軟鉤）工作制吊車Q5T一臺。基本風(fēng)壓05KN/2M，基本雪壓035KN/2M。1自然條件氣溫冬季采暖計算溫度7，夏季通風(fēng)計算溫度27。主導(dǎo)風(fēng)向夏季為東南風(fēng)，冬季為西北風(fēng)。降雨量年降雨量5885MM，一日最大降水量為1504MM。雨季施工起止日期7月1日8月31日。冬季施工起止日期12月10日次年3月10日。2地質(zhì)條件及地理情況地形平坦，自然地表標(biāo)高1013M。根據(jù)勘察報告，場區(qū)土層按自上而下順序表述如下根據(jù)外業(yè)鉆探觀察描述、靜探測試分析，場地地層成層性較好，橫向變化不大，沉積物以粉質(zhì)黏土、粉土為主。在靜探勘察深度范圍內(nèi)自上而下可分為6層1層素填土，2層粉土，3層粉質(zhì)黏土，4層粉土夾粉質(zhì)黏土，5層粉質(zhì)黏土，6層粉土。該場地地下水的類型為第四系孔隙潛水，補給來源以大氣降水為主，排泄途徑以地下緩徑流和地面蒸發(fā)為主。本科畢業(yè)設(shè)計（論文）3地基基礎(chǔ)方案分析宜采用天然地基，建議開挖深度為200米左右，槽底高程控制在813M，以2層粉土為地基持力層，局部可能未挖至原狀土，建議繼續(xù)下挖并進(jìn)行換填處理。地基承載力特征值FAK為90KPA。設(shè)計部門可根據(jù)GB500072011規(guī)范公式524進(jìn)行深寬修正?？拐鹪O(shè)防烈度為7度，擬建場地土類型為中軟場地土，場地類別為類。最大凍土深06M。3設(shè)備條件場地及運輸條件，現(xiàn)場場地平整，道路暢通，足以滿足施工運輸和交通使用。技術(shù)設(shè)備情況，施工單位設(shè)備齊全，可滿足施工要求。勞動力供應(yīng)情況，勞動力可按計劃要求供應(yīng)、滿足施工需要。各主要工種工人以班組承包方式作業(yè)，要求在一段時間內(nèi)能連續(xù)均衡作業(yè)?，F(xiàn)場采暖、上、下水管網(wǎng)及電力均由城市管網(wǎng)直接提供。12建筑設(shè)計121廠房平面布置該廠房的長度為66M，跨度24M，柱距為66M，由11榀門式剛架縱向布置。平面為矩形，這種平面形式滿足工藝生產(chǎn)流程的要求，物流運輸路線短捷，形狀規(guī)整，且廠房的跨度不大，室內(nèi)采光和通風(fēng)都能達(dá)到要求。矩形平面規(guī)整，結(jié)構(gòu)構(gòu)造簡單，施工周期短，造價低。廠房的建筑空間由生產(chǎn)車間，生活區(qū)，倉庫組成。根據(jù)生產(chǎn)工藝流程，廠房左側(cè)為生產(chǎn)區(qū)，并有一臺起重量為5T的吊車，邊跨設(shè)有抗風(fēng)柱，用來增加結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。本科畢業(yè)設(shè)計（論文）4圖11車間平面布置圖122結(jié)構(gòu)設(shè)計選型本工程采用輕型門式剛架，在滿足生產(chǎn)工藝的前提下按等間距布置以方便構(gòu)件加工生產(chǎn)和安裝。在柱外側(cè)設(shè)置墻梁，在墻梁上掛壓型鋼板墻體；在鋼架梁上設(shè)置檁條，在檁條上鋪設(shè)壓型鋼板屋面板，同時為提高結(jié)構(gòu)整體性，按構(gòu)造在柱間設(shè)置柱間支撐，在檁條、墻梁間設(shè)置拉條和撐桿及隅撐。柱按吊車要求布置牛腿，牛腿頂面距室內(nèi)地坪標(biāo)高63M。基礎(chǔ)均采用柱下獨立基礎(chǔ)，柱腳采用帶加勁肋的剛接柱腳。（1）廠房高度的確定單層廠房的高度是指地面至屋架下弦的垂直距離，一般情況下，屋架下弦的高度即是柱頂與地面之間的高度，所以單層廠房的高度即是地面到柱頂?shù)母叨?，柱高由生產(chǎn)工藝確定，在此確定的是由室內(nèi)地平到柱與梁的軸線交點處的高度。按公式HH1H2H3H室內(nèi)地坪到柱與梁軸線的交點處的距離1H吊車軌頂至屋架下弦底面的距離2H地面至吊車軌頂?shù)母叨龋缮a(chǎn)工藝決定3H地面至柱腳底面的距離，對于中型廠房一般為0810M，為方便施工與構(gòu)件的生產(chǎn)取高度為93M。梁坡度為I01，門式剛架屋脊高度為HLI931201105M。本科畢業(yè)設(shè)計（論文）5（2）建筑立面設(shè)計廠房西、南、北面?zhèn)€設(shè)置大門，廠房正、背立面均設(shè)窗，離地面12米的墻體采用紅磚砌塊，墻體和屋面均采用彩色壓型鋼板，立面總體設(shè)計既有利于采光和通風(fēng)又符合美觀大方的原則。（3）采光設(shè)計本設(shè)計的采光等級要求為III級，作業(yè)精確度為精細(xì)，采取雙側(cè)窗照明建筑采光設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，采光系數(shù)C3，窗地面積比估算值為1/4（輔助用房的采光設(shè)計按民用設(shè)計采光標(biāo)準(zhǔn)確定窗地比為1/61/8），該廠房總的建筑面積為1585，生產(chǎn)區(qū)的建筑面積為1427，由此可得，所需窗的面積為357根據(jù)這些數(shù)據(jù)計算出窗的尺寸，在標(biāo)高12M處設(shè)置推拉窗，尺寸為30003000，在標(biāo)高6米處設(shè)置高為高15米（正背面長66米，側(cè)面長24米）的帶型固定窗。本設(shè)計中，生產(chǎn)區(qū)窗的總面積為CA30M30M1915M66M212M24M39782M（4）通風(fēng)設(shè)計根據(jù)該車間的性質(zhì)可知該工業(yè)廠房對內(nèi)部的塵埃、及溫度的波動限制不多，故采用自然通風(fēng)，車間下部窗、辦公室、，檢測室及廁所均設(shè)置推拉窗外其他全為固定窗。（5）防火設(shè)計該廠房的建筑防火等級為二級，根據(jù)規(guī)范規(guī)定的防火安全距離要求，從廠房最遠(yuǎn)處到出口的距離不能大于30M，設(shè)計中的出口布置滿足規(guī)范的要求。（6）保溫隔熱設(shè)計為保證廠房的圍護(hù)結(jié)構(gòu)具有一定的保溫性能和在構(gòu)造上的嚴(yán)密性，屋面和墻面均采用輕質(zhì)高強的壓型鋼板，內(nèi)夾一定厚度的聚苯板用來保溫隔熱。本科畢業(yè)設(shè)計（論文）6第二章結(jié)構(gòu)設(shè)計21吊車梁設(shè)計211吊車梁設(shè)計資料圖21吊車簡圖該吊車為L225M，Q5T工作制A4級軟鉤吊車MAXPF42KN,MINPF1048KN，考慮一臺吊車荷載作用。吊車梁跨度66M，Q5T50T，可以不設(shè)置制動結(jié)構(gòu)而將吊車梁上翼緣加寬，梁端部采用突緣支座。吊車梁材質(zhì)取用Q235,腹板與上翼緣采用焊透的K形連接，與下翼緣采用貼腳焊縫連接，并均為自動焊，其余焊縫為手工焊接，自動焊焊條為H08A,手工焊焊條為E43型。22內(nèi)力計算1計算吊車梁內(nèi)力時，吊車梁自重及作用于其上走道的活荷載、積灰荷載、軌道等豎向荷載，可近似地以輪壓荷載乘以荷載增大系數(shù)B103，并考慮動力系數(shù)A105，吊車豎向荷載分項系數(shù)QG14進(jìn)行計算。計算豎向輪壓MAXQKPPABG10510314426359KN每輪橫向水平力112KQQTNHH012（Q1OT,H012）本科畢業(yè)設(shè)計（論文）750129814722KTKN14147206QKTTKNG計算吊車梁下翼緣強度和穩(wěn)定性時206TTKN支座最大剪力MAXV圖22剪力最不利位置MAX635966366636983666PKNVKN（2）計算彎矩時跨中最大豎向彎矩MAXM圖23最大豎向彎矩計算簡圖126359435838266ARKNMAX83523756359312356CMKN（3）計算強度時最大水平彎矩MAXTM本科畢業(yè)設(shè)計（論文）8圖24最大水平彎矩計算簡圖MAX2061235646359TMKNMKNM（4）計算撓度時最大水平彎矩MAXTM（計算簡圖如上圖）MAX4381105TKNMMKNM23吊車梁截面尺寸確定及幾何特征計算231截面尺寸確定設(shè)計按Q235鋼第一組剛才選用，此時2215/FNMM，2125/VFNMM（1）按經(jīng)濟(jì)要求確定梁高所需梁截面抵抗矩63MAX12121235610690215MWCMF所需梁高33730769030319ECHCM（2）按照剛度要求確定梁高容許相對撓度取為600L，故600LV66MIN06100621566006001051LHFCMV初選梁高500WHMM。（3）按經(jīng)驗公式確定腹板厚度73730585WWTHMM（4）按抗剪要求確定腹板厚度本科畢業(yè)設(shè)計（論文）93MAX98310121219500125WWVVTMMHF初選腹板50012。（5）梁翼緣截面尺寸為使截面經(jīng)濟(jì)合理，選用上下翼緣不對稱工字形截面，所需翼緣板總面積按下式近似計算。3269010125002276065006WWWTHWAMMH上下翼緣按總面積的60和40分配。上翼緣面積069284557042MM，下翼緣面積049284371362MM。對于Q235鋼，根據(jù)構(gòu)造要求8MMT50MM。初選上翼緣板3401240802MM，初選下翼緣板2001224002MM。翼緣板自由外伸寬度235235170151512180235YAMTMMF，翼緣板滿足局部穩(wěn)定的要求，同時也滿足軌道寬度320BMM的要求。232梁截面幾何特征圖25吊車梁截面圖（1）毛截面特征21234201250121248ACM本科畢業(yè)設(shè)計（論文）1003412518201206501226229612480YCM223334113412341252429606201220122960611252412505012296534932122XICM435349322346524296XCMWCMCM2凈截面特性212342235201250121192ACM029312494201206476122026711920NYCM2233341129312293125026706201220122670611250084764761226745423122NXICM43454231949233NXCMWCMCM上43454231701267NXCMWCMCM下上翼緣對Y軸的特性23412408ACM上，2342235123516NCM上3411234393012YICM24393022351293473NYCM3347320417NYWCM3393023117YWCM24梁截面承載力核算241強度計算本科畢業(yè)設(shè)計（論文）11（1）正應(yīng)力驗算上翼緣正應(yīng)力66MAXMAX332212356104101949102041083/215/XTNXNYMMWWNMNMMS,應(yīng)計算梁的整體穩(wěn)定性。166001204720340500LTBHX02820282107107084123BBJJ計算整體穩(wěn)定性6633221235610410084234610231108002/215/YXBXYMMWWNMNMMSJ滿足要求。本科畢業(yè)設(shè)計（論文）33最外排受力最大螺栓抗剪、抗拉力TBBT10754889914068511077315214VVNNNN滿足要求。2端板厚度驗算端板厚度取T14MM，由于其為伸臂端板FT6E61588990T114MMBF300205N滿足要求。3梁柱節(jié)點域的剪應(yīng)力驗算由結(jié)構(gòu)輔助設(shè)計軟件計算柱弱軸方向節(jié)點域腹板抗剪強度驗算結(jié)果該方向不用驗算節(jié)點域,節(jié)點域采用補強措施，補強方法單側(cè)貼焊補強板，補強板厚度3MM，節(jié)點域補強后滿足要求。4螺栓處腹板強度驗算當(dāng)T286770476NKNPKN322WW04041901015353/MM215/MMET4511PNN滿足要求。最外排受力最大螺栓抗剪、抗拉力TBBT015485061005601769515210VVNNNN滿足要求。2端板厚度驗算端板厚度取T20MM，由于其為伸臂端板FT6E64585060T1932MMBF300205N滿足要求。本科畢業(yè)設(shè)計（論文）35373牛腿設(shè)計吊車梁及軌道自重在牛腿處產(chǎn)生的反力423238KG/M96810M7810KG/M1266108488DPKNMAXD為吊車最大輪壓通過吊車梁傳遞給柱的最大反力63656KN作用于牛腿根部的剪力V彎矩MMAX1214128488146365699304DVPKNMVE選用牛腿截面為300200401812圖329牛腿計算簡圖（1）集中荷載作用下腹板的抗剪強度為3229930410313512530021812NMNMMT時受壓穩(wěn)定系數(shù)K2258911596685891159081668081088KYY鄰接板