單跨單層鋼結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計(jì)計(jì)算書(1)

1、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(jì)計(jì) 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(jí)：專業(yè)年級(jí)：二一一級(jí)土木工程 學(xué)學(xué) 號(hào)：號(hào)： 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?jiān)?提交日期：提交日期：_2013 年 5 月 10 日 目目 錄錄 一一、 建筑設(shè)計(jì)總說(shuō)明建筑設(shè)計(jì)總說(shuō)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(jì)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(jì).4 （2）屋蓋結(jié)構(gòu)與支撐布置.5 三三、 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算書結(jié)構(gòu)設(shè)

2、計(jì)計(jì)算書 .7 7 （1）荷載計(jì)算與荷載簡(jiǎn)圖.7 （2）內(nèi)力分析.10 （3）鋼架設(shè)計(jì).13 四、致謝四、致謝 .2222 建建 筑筑 設(shè)設(shè) 計(jì)計(jì) 總總 說(shuō)說(shuō) 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(jì)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(jì) 建筑物朝向?yàn)槟媳毕颍瑔慰鐝S房，跨度為 24m，柱距為 7.5m，采用柱網(wǎng)為 24m7.5m，縱向定位軸線采用封閉式結(jié)合方式。 3. 立面設(shè)計(jì) 該建筑立面為了滿足采光和美觀需求，設(shè)置了

3、大面積的玻璃窗。 4. 剖面設(shè)計(jì) 吊車梁軌頂標(biāo)高為 8m，柱子高度 H=10.5。 5. 防火 防火等級(jí)為二級(jí)丁類，設(shè)一個(gè)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(gè)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(wú)組織內(nèi)排水。 三、三、設(shè)計(jì)資料 1. 自然條件 2.1 工

4、程地質(zhì)條件：場(chǎng)區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)單，無(wú)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(chǎng)區(qū)內(nèi)無(wú)地下水。 凍土深度為 0.5m。 2.2 抗震設(shè)防：6 度 2.3 防火等級(jí)：二級(jí) 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：0.5m 2. 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 2.2.3素土夯實(shí)向外坡 4% 2.2 地面做法：混凝土地面

5、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(jiàn)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)圖集 01J925-1 2.4 墻面做法：200 厚夾芯墻面板（JxB-Qy-1000） 工程做法見(jiàn)國(guó)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 圖圖 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

6、的最大長(zhǎng)度如下表所示， 溫度區(qū)段長(zhǎng)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(zhǎng) 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(zhǎng) 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(guò)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、檁條與拉條布置 檁條布置間距與屋架

7、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 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?jī)啥思爸胁康谝婚_(kāi)間內(nèi)設(shè)置橫向水平支撐。 4、下弦橫向水平支撐 在廠房?jī)啥思爸胁康谝婚_(kāi)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(kāi)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，故可以不設(shè)置上弦縱向水平支撐。 6、下弦縱向水

8、平支撐 廠房?jī)?nèi)設(shè)有重級(jí)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(zhǎng)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(zhǎng)剛性系桿。在屋架下弦跨中設(shè)置一條通長(zhǎng)水平系桿， 上弦橫向水平支撐在節(jié)點(diǎn)處設(shè)置通長(zhǎng)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?jī)啥思爸虚g設(shè)置上段柱支撐，在中間設(shè)置下段柱支撐。 上段

9、柱支撐采用單片布置，下段柱支撐采用雙片布置。 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(jì) 計(jì) 算 書 鋼架布置簡(jiǎn)圖，該廠房長(zhǎng)度 105m，跨度 24m.。 剛架立面 一、一、荷載計(jì)算與荷載荷載計(jì)算與荷載簡(jiǎn)圖簡(jiǎn)圖 1.1.荷載計(jì)算荷載計(jì)算 荷載計(jì)算如下表 24000 10500 1:10 A B C 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 0.25-1-0.55-0.65 風(fēng)荷載 迎風(fēng)面 背風(fēng)面 附風(fēng)載體

10、型系數(shù) 荷載 已知 恒載 活載 各荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算 屋面 柱荷載柱身荷載（墻重）2.1 2 2荷載簡(jiǎn)圖荷載簡(jiǎn)圖 （1） 恒載： （2） 屋面活載 （3）風(fēng)荷載 （地面粗糙度類） 0 101.0 kzs zs hm 以風(fēng)左吹為例計(jì)算，風(fēng)右吹同理計(jì)算： 根據(jù)公式計(jì)算: 根據(jù)查表，取，根據(jù)門式剛架的設(shè)計(jì)規(guī)范， 取下圖： B 荷載如下圖： 二二、內(nèi)力分析、內(nèi)力分析 （1）內(nèi)力計(jì)算）內(nèi)力計(jì)算 根據(jù)各個(gè)計(jì)算簡(jiǎn)圖，用結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器計(jì)算，得結(jié)構(gòu)在各種荷載作用下的內(nèi)力圖 如下： 計(jì)算 項(xiàng)目 計(jì)算簡(jiǎn)圖及內(nèi)力值(M、N、Q)備注 恒 載 作 用 恒載下彎矩 彎矩圖 剪力圖 恒載下剪力 恒載下軸力（忽略柱自重） “+”

11、 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 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)) （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(jì)只考慮全部荷載同時(shí)作用的一種情況，即： 1.2X 恒載+1.4X0.9 X（活載+風(fēng)載） 截面內(nèi)力恒載活載左風(fēng)組合值 M0.000.000.000.00 N-33.21-24.30-12.9586.79

12、 Q-13.04-9.546.2719.77 M-117.39-85.9035.16204.80 N-33.21-24.30-12.9586.79 Q-13.04-9.541.5425.73 M-117.39-85.9035.16204.80 N-16.28-11.910.2534.23 Q31.7523.2313.0483.80 M89.1765.2418.85212.96 N-12.98-9.500.2527.23 Q-1.30-0.95-15.4522.22 各種情況下控制截面的內(nèi)力 柱上A 柱上B 梁上B 梁上C 三、三、鋼架設(shè)計(jì)鋼架設(shè)計(jì) （1）截面設(shè)計(jì)）截面設(shè)計(jì) 初選梁柱截面均采用焊

13、接工字鋼 600X200X8X10，截面特征如下表所示： 面積IxWxIyWyixiy mm2mm4mm3mm4mm3 mmmm H600X200X8X10 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(gè)截面： 柱上 A、柱上 B、梁上 B、 梁上 C。 （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/tf y f 腹板部分：250/235250564.82KN=X121.73KN 580X8=fth=V maxvwwu 彎、剪

14、、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=V maxvwwu 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(jì)規(guī)范 （GB500172003）式（4.4.1- 1）驗(yàn)算。 ，滿足要求。101 5.0 故 取,80.20403.249 8640 34230 2152951020029510200 )( 2 22 2 2 1 1 feu f u f fff MM MM V V MMm

15、KNMmKN mKN A N fhA h h AM 整體穩(wěn)定性驗(yàn)算 mKN204.80=M 34.23KN =N a) 梁平面內(nèi)的整體穩(wěn)定性驗(yàn)算： 。465.0得類截面，查附表，150 34.115 3.235 27134 ,27134計(jì)算長(zhǎng)度取橫梁長(zhǎng)度 x 0 0 DB i l mml x x xx 滿足要求。,/215/57.136 2.1199 23.34 465.01101621 1080.2040.1 8640465.0 34230 1 0.1,2.1199 34.1151.1 864010206 1.1 22 3 6 0 1 0 2 32 2 0 2 0 mmNfmmN N N W

16、 M A N KNKN EA N Ex xe xmx ex mx e Ex 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(jiàn)，計(jì)算長(zhǎng)度按兩個(gè)檁條距離或隅撐間距考慮， 。712.0得類截面，查附錄,29.76 32.39 3000 ,10,件， mm。對(duì)于等截面構(gòu)3000=對(duì)于等截面構(gòu)件，即l y 0 s0y DB i l y y yw 6.039.2 5804.4 103.76 101621 580*8640 3.76 4320235 4.4 4320 2 32 2 0 00 4 0 00 2 0 y y

17、w s x y by fh t W hA 22 2 3 63 10 2 00 y /215/5.134 / 972.0101621 108.204972.0 8640712.0 1023.34 972.075.00.1 952.0 282.0 07.1取 mmNfmmN mmN W M A N N N N N byE t eY eXeX t by 4. 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： 60 150 23.3132 10487110320612 900013.10 2 12 12.159.01.55）+（0.71)hw+(w其中W 13.1015.120.670.67W

18、剛架柱頂水平力：H 3 9000 27000 =hl/II =，104871II 5 33 21 cc 5 cb h EI Hh KN KN t c t （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)螺栓強(qiáng)度驗(yàn)算 。80.204,80.83，23.34處傳遞內(nèi)力設(shè)計(jì)值： ，連接190應(yīng)力為每個(gè)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(jí)M22高強(qiáng)度摩擦型梁柱節(jié)點(diǎn)采用10.9 mKNMVKNN KN 螺栓抗拉強(qiáng)度驗(yàn)算 滿足要求。,179.0 152 5.99 95.76 47.10 抗拉承載力驗(yàn)算最外一排螺栓的抗剪、 滿足要求。,47.10 8/

19、80.8395.7619045.019.09.0 螺栓的抗剪承載力驗(yàn)算 152 5.99 8 23.34 24.035.04 35.080.204 222 1 1 1 b t t b V V vf b V t b y N N N N KN KNNKNKNPnN KN NKNKN n N y M N b)端板厚度驗(yàn)算 滿足要求。 88.18 205465050220046 99.546506 2 6e t 按二邊支承類端板計(jì)算20mm,端板厚度取為t f mmmm feeebe Ne wffw tw c)梁柱結(jié)點(diǎn)域的剪應(yīng)力驗(yàn)算 滿足要求。 ,/125/64.67/ 9580580 1080.20

20、4 222 6 mmNfmmNmmN tdd M v ccb d)螺栓處腹板強(qiáng)度強(qiáng)度驗(yàn)算 滿足要求。,/215/ 846 101904.04.0 761904.04.095.63 8 23.34 24.035.04 24.080.204 22 3 222 2 2 mmNfmmN te P KNKNPKN KN n N y My N ww i t （2）橫梁跨中節(jié)點(diǎn)驗(yàn)算）橫梁跨中節(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(jì)值： ，連接190應(yīng)力為每個(gè)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(jí)M22高強(qiáng)度摩擦型梁柱節(jié)點(diǎn)采用10.

21、9 mKNMVKNN KN 螺栓抗拉強(qiáng)度驗(yàn)算 滿足要求。,172.0 152 46.103 95.76 78.2 抗拉承載力驗(yàn)算最外一排螺栓的抗剪、 滿足要求。,78.2 8/22.2295.7619045.019.09.0 螺栓的抗剪承載力驗(yàn)算 152 46.103 8 23.24 24.035.04 35.096.212y 222 1 1 1 b t t b V V vf b V t b N N N N KN KNNKNKNPnN KNN KNKN n N y M N f)端板厚度驗(yàn)算 滿足要求。 25.19 205465050220046 46.03146506 2 6e t 按二邊支承類端板計(jì)算20mm,端板厚度取為t f mmmm feeebe Ne wffw tw g)螺栓處腹板強(qiáng)度強(qiáng)度驗(yàn)算 滿足要求。,/215/ 846 101904.04.0 761904.04.054.67 8 23.37 24.035.04 24.096.212 22 3 222 2 2 mmNfmmN te P KNKNPKN K