某單層廠房設(shè)計說明書

前言設(shè)計題目來源于山西省某機械廠的二期機械配件加工廠房計劃。本次畢業(yè)設(shè)計主要任務(wù)是加工廠房的結(jié)構(gòu)設(shè)計。課題來源于實際，其成果可直接或間接的滿足市場的需求，為社會服務(wù)，實現(xiàn)了畢業(yè)設(shè)計的社會經(jīng)濟效應(yīng)。此次設(shè)計的目的是為了培養(yǎng)我正確的設(shè)計思想，嚴謹?shù)脑O(shè)計態(tài)度，掌握國內(nèi)外先進的設(shè)計方法（PKPM、3DS鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件的學習）。通過解決具有一定復雜程度的實際工程問題，使所學的專業(yè)知識與實踐相結(jié)合，進一步掌握輕型鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法和設(shè)計原理。設(shè)計說明書內(nèi)容詳實、完整、涉及面廣，對眾多參考資料進行了比較和校正，然后選擇采用雙跨四坡門式剛架的結(jié)構(gòu)形式。依次按照主結(jié)構(gòu)、次結(jié)構(gòu)、支撐體系、圍護體系的順序進行詳細的設(shè)計計算。從材料、設(shè)計計算到構(gòu)造要求等作了充分的考慮，在細節(jié)中附有大量的圖表加以說明。本設(shè)計還涉及到了薄壁型鋼和壓型鋼板以及保溫材料。這些材料性能十分優(yōu)越，并獲得了較好的技術(shù)、經(jīng)濟效果。從第一本《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》頒發(fā)以來，門式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)經(jīng)歷了數(shù)十年的發(fā)展。門式剛架是工業(yè)廠房發(fā)展的趨勢，國內(nèi)外對門式剛架的研究已相當成熟，正逐步向技術(shù)標準定型化、加工過程工廠化、施工工藝機械化的目標發(fā)展。國內(nèi)外關(guān)于門式剛架設(shè)計的爭議主要集中在荷載取值和計算理論體系。本設(shè)計依據(jù)我國相關(guān)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范，采用以概率論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計方法。在設(shè)計過程中，我收集了較多的工程設(shè)計資料，并深入現(xiàn)場進行實踐，從工程概況、方案論證、總體設(shè)計到結(jié)構(gòu)設(shè)計，以科學的理論知識為基礎(chǔ)，以工程實例為依據(jù)，根據(jù)國家標準規(guī)范，結(jié)合科學手段精心設(shè)計完成。由于缺乏實踐經(jīng)驗，錯誤在所難免，敬清諸位老師批評指正。設(shè)計資料與依據(jù)1.1工程概述本設(shè)計是長春市一汽輕型車廠機械加工裝配車間設(shè)計，該車間采用單跨雙坡的門式剛架結(jié)構(gòu)。設(shè)計使用年限50年，安全等級二級，抗震等級丙類。車間跨度21m，長度51.8m，柱間距7.4m，柱高9.3m，屋面坡度1/20，帶一個起重量為5t的電動單梁吊車。屋面及墻面板均為彩色壓型鋼板，內(nèi)填充保溫玻璃纖維棉，檁條間距1.47m。當?shù)匚菝婊詈奢d標準值0.30KN/m,屋面恒荷載0.30KN/m2，基本風壓0.55KN/m2，基本雪壓0.55KN/m2。設(shè)計依據(jù)《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》CECS102：2002《輕型鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計指南》．中國建筑工業(yè)出版社《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理》．高等教育出版社《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊》（第三版）.中國建筑工業(yè)出版社《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GB50009-2001)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50017-2003）《冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》(GB50018-2002)《建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)程》（JGJ81-2001）《建筑制圖標準》（GB/T50004-2001）《涂裝前鋼材表面銹蝕等級和涂裝等級》(GB8923)2方案論證2.1方案擬定及論證本次設(shè)計初步擬定采用門式剛架的結(jié)構(gòu)形式。門式剛架體系具有多元化和完善化的特點，是建筑工業(yè)廠房發(fā)展的趨勢，具有大跨度、自重輕、韌性好、可重復使用、設(shè)計彈性大、美觀大方、安裝容易、施工周期短、抗震性能好、投資回收快、環(huán)境污染少，可應(yīng)用于大跨度、高聳、重載工程，已廣泛應(yīng)用于工業(yè)廠房、機場車庫、體育場館、倉庫、購物中心等工業(yè)與民用建筑，課題實際科研成果社會價值高、實用性強。門式剛架的結(jié)構(gòu)形式分為單跨、雙跨、多跨剛架和帶挑檐的剛架等形式。根據(jù)《輕型鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計》規(guī)范建議，單層門式剛架的跨度應(yīng)根據(jù)建筑使用條件和生產(chǎn)工藝確定，一般情況下以跨度為21~30米時較為經(jīng)濟。本次設(shè)計的跨度為21米，選用單跨的形式最為合適經(jīng)濟。由于本工程帶有5t吊車，所以采用柱與基礎(chǔ)剛接的門式剛架結(jié)構(gòu)。初步方案采用雙坡單跨門式剛架，符合國家相關(guān)設(shè)計規(guī)范、經(jīng)濟合理。2.2建筑設(shè)計2.2.1地質(zhì)條件(1)地形條件：地勢平坦，鄰近城市干道，城市上下水及電煤氣管網(wǎng)在附近通過。(2)氣象資料：標準凍土深度1.8m，基本風壓值0.55KN/㎡，基本雪壓值0.55KN/㎡。(3)抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計基本地震加速度為0.10g。(4)廠房地面土夯實后上鋪混凝土。表層覆蓋100mm厚的素混凝土，室內(nèi)地坪標高為±0.000，室外地面標高為－0.302.2.2施工與安裝條件(1)各種材料保證供應(yīng)，品種齊全。(2)施工技術(shù)力量雄厚，有足夠的運輸，吊裝設(shè)備。(3)構(gòu)件加工和預測設(shè)施配套，保證工期。2.2.3(1)屋面采用板寬1000mm，波高130mm的YX130-300-600的壓型鋼板，有效覆蓋寬度750mm，屋面采用1/20的雙坡屋面。(2)墻體采用雙層鍍鋅壓型鋼板，鋼板間夾一層保溫棉。(3)廠房采用散排水。(4)車間采用鋁合金塑鋼推拉窗、平開窗，出入門采用夾芯板推拉門。門窗表表2-1門窗編號洞口尺寸選用圖集及規(guī)格數(shù)量（個）附注寬度(m）高度（m）M-136003600廠家訂作2夾芯板推拉門C-115001200廠家訂作28鋁合金塑鋼推拉窗C-236001500廠家訂作10鋁合金塑鋼平開窗3結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算3.1設(shè)計基本資料3.1.1設(shè)計基本資料本次車間設(shè)計采用單跨雙坡門式剛架，剛架跨度21m，柱高9.3m，柱距7.4m，八榀剛架，屋面坡度1/20；柱、梁采用Q345B，其他采用Q235B，螺栓采用摩擦型高強度螺栓10.9級和普通螺栓。焊條采用E43，基礎(chǔ)混凝土等級C20，柱、梁采用焊接組合梁，柱為等截面，梁為變截面，柱腳剛接，檁條和墻梁均采用冷彎薄壁C型鋼。3.1.2柱網(wǎng)應(yīng)根據(jù)工藝、結(jié)構(gòu)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(yīng)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(shè)備、起重及運輸通道、地下設(shè)備和設(shè)備基礎(chǔ)、地下管道相協(xié)調(diào)。按結(jié)構(gòu)要求，柱網(wǎng)布置應(yīng)盡量簡單，避免在同一區(qū)段內(nèi)設(shè)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(chǔ)的材料用量減少。綜合考慮以上原則并結(jié)合本工程實際情況，其布置如下圖3.1所示。圖3.1柱網(wǎng)布置（單位mm）3.1.3支撐布置1．柱間支撐和屋面支撐必須布置在同一開間內(nèi)，形成抵抗縱向荷載的支撐桁架。2．支撐的間距一般為30～40m，不應(yīng)大于60m。3．支撐可布置在溫度區(qū)間的第一個或第二個開間。當布置在第二個開間時，第一個開間的相應(yīng)位置應(yīng)設(shè)置剛性系桿。4．45°的支撐斜桿能最有效地傳遞水平荷載，當柱子較高導致單層支撐構(gòu)件角度過大時，應(yīng)考慮設(shè)置雙層柱間支撐。5．在剛性轉(zhuǎn)折處宜設(shè)置剛性系桿，如柱頂和屋脊。6．輕型門式剛架結(jié)構(gòu)中的剛性系桿可由相應(yīng)位置處的檁條兼作，檁條剛度或承載力不足時設(shè)置附加系桿。3.2荷載計算(1)恒荷載：屋面恒荷載（含檁條自重）0.5KN/m2恒荷載標準值0.3×7.4=2.2KN/m(2)活荷載：屋面活荷載0.50KN/m2雪荷載0.55KN/m2活荷載標準值0.55×7.4=4.1KN/m(3)風荷載：基本風壓0.55KN/m2，地面粗糙度等級為B類，w0=0.63×1.05=0.66kN/m2風載體型系數(shù)如圖3.2所示。圖3.2風載體型系數(shù)示意圖柱頂高度取9.3m，風壓高度變化系數(shù)，βz=1.0，則風荷載標準值為：：(4)吊車荷載（如表3-1所示）起重量Q(t)最大輪壓Pmax(t)最小輪壓Pmin(t)吊車總寬度B(mm)吊車輪距W(mm)54.231.0735003000吊車荷載（吊車為電動單梁吊車）表3-15噸吊車作用下產(chǎn)生的豎向荷載：圖3.3吊車梁支座反力影響線及豎向荷載（單位mm）標準值：吊車橫向水平荷載，每個輪子的水平剎車力T1的最不利位置同Pmax，(5)地震作用據(jù)《全國民用建筑工程設(shè)計技術(shù)措施—結(jié)構(gòu)》中第18.8.1條建議：單層門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)一般在抗震設(shè)防烈度小于等于7度的地區(qū)可不進行抗震計算。故本工程結(jié)構(gòu)設(shè)計不考慮地震作用。3.3內(nèi)力計算內(nèi)力計算是通過清華大學的結(jié)構(gòu)力學求解器計算的。本設(shè)計通過結(jié)構(gòu)力學求解器，得出門式剛架分別在恒荷載、活荷載、吊車荷載、風荷載、作用下的彎矩、軸力、剪力圖，最終的數(shù)據(jù)進行下一步的荷載組合。3.3.1內(nèi)力計算圖恒荷載作用下的內(nèi)力圖圖3.4剛架在恒載作用下結(jié)構(gòu)計算簡圖(單位KN/m)圖3.5剛架在恒載作用下的內(nèi)力圖活荷載作用下的內(nèi)力圖圖3.6剛架在活載作用下結(jié)構(gòu)計算簡圖(單位KN/m)圖3.7剛架在活載作用下的內(nèi)力圖(3)左風作用下的內(nèi)力圖圖3.8剛架在左風作用下結(jié)構(gòu)計算簡圖（KN/m）圖3.9剛架在左風作用下的內(nèi)力圖(4)右風作用下的內(nèi)力圖圖3.10剛架在右風作用下結(jié)構(gòu)計算簡圖(單位KN/m)圖3.11剛架在右風作用下的內(nèi)力圖(5)吊車豎向荷載（1）作用下的內(nèi)力圖圖3.12剛架在吊車豎向荷載（1）作用下結(jié)構(gòu)計算簡圖(單位KN)圖3.13剛架在吊車豎向荷載（1）作用下的內(nèi)力圖(6)吊車豎向荷載（2）作用下的內(nèi)力圖圖3.14剛架在吊車豎向荷載（2）作用下結(jié)構(gòu)計算簡圖(單位KN)圖3.15剛架在吊車豎向荷載（2）作用下的內(nèi)力圖(7)吊車橫向荷載（1）作用下的內(nèi)力圖圖3.16剛架在吊車橫向荷載（1）作用下結(jié)構(gòu)計算簡圖(單位KN)圖3.17剛架在吊車橫向荷載（1）作用下的內(nèi)力圖(8)吊車橫向荷載（2）作用下的內(nèi)力圖圖3.18剛架在吊車橫向荷載（2）作用下的結(jié)構(gòu)計算簡圖（單位KN）圖3.19剛架在吊車橫向荷載（2）作用下的內(nèi)力圖內(nèi)力組合1.荷載組合門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)的承重構(gòu)件應(yīng)按承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)設(shè)計，根據(jù)現(xiàn)行國家標準《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB5009—2001）的規(guī)定，對于一般框架、排架結(jié)構(gòu)，可以采用簡化組合，按照下列組合值中取最不利值確定：A．1.2×恒荷載標準值計算的荷載效應(yīng)+1.4×任一可變荷載標準值計算的荷載效應(yīng)B．1.0×恒荷載標準值計算的荷載效應(yīng)+1.4×風荷載標準值計算的荷載效應(yīng)C．1.2×恒荷載標準值計算的荷載效應(yīng)+1.4×活荷載標準值計算的荷載效應(yīng)+0.6×1.4×風荷載標準值計算的荷載效應(yīng)D．1.2×恒荷載標準值計算的荷載效應(yīng)+1.4×風荷載標準值計算的荷載效應(yīng)+0.7×1.4×活荷載標準值計算的荷載效應(yīng)E．1.35×恒荷載標準值計算的荷載效應(yīng)+所有可變荷載組合值產(chǎn)生的效應(yīng)2.內(nèi)力組合控制截面是指構(gòu)件某一區(qū)段中承載力可靠指標相對最底的那些截面，它們對構(gòu)件的截面設(shè)計有控制作用。本設(shè)計內(nèi)力組合的計算控制截面取柱腳、柱頂、牛腿上截面、梁端截面?？刂平孛娴膬?nèi)力種類有軸向力N、彎矩M、和水平剪力V。最不利的四種內(nèi)力組合如下：(1)與相應(yīng)的、組合；(2)與相應(yīng)的、組合；(3)情況下+及相應(yīng)；(4)情況下-（最大負彎矩）及相應(yīng)；本次設(shè)計的內(nèi)力組合由PKPM軟件求得，具體數(shù)據(jù)參看附錄一，由內(nèi)力組合中取構(gòu)件最不利內(nèi)力組合分別為：柱1：柱腳截面M=﹣187.31KN.m，N=132.39KN，V=﹣54.62KN牛腿上截面M=﹣196.23KN.m，N=﹣172.51KN，V=54.62KN柱頂截面M=﹣301.83KN.m，N=﹣96.11KN，V=52.32KN柱2：柱腳截面M=187.31KN.m，N=132.39KN，V=54.62KN牛腿上截面M=196.23KN.m，N=﹣172.51KN，V=﹣54.62KN柱頂截面M=301.83KN.m，N=﹣96.11KN，V=﹣52.32KN梁1：大頭M=301.83KN.m，N=57.14KN，V=93.32KN小頭M=172.26KN.m，N=﹣49.12KN，V=2.50KN梁1：大頭M=﹣301.83KN.m，N=﹣57.14KN，V=93.32KN小頭M=﹣172.26KN.m，N=49.12KN，V=3.17KN3.4門式剛架設(shè)計3.4.1計算模型：如圖3.20所示3.4.2本次設(shè)計剛架柱截面初選焊接組合型H型鋼，截面尺寸H400×280×6×12，材質(zhì)為Q345B，f=310N/mm2截面特性：A=89.76cm2Ix=27957cm4Iy=4391cm4WxWy=314cm3ix=17.64cmiy=3.4.3剛架柱驗算選取最不利內(nèi)力組合：M=301.83KN.m，N=172.51N，V=54.62N(1)強度驗算：強度滿足要求。(2)平面內(nèi)穩(wěn)定驗算：，，屬B類截面，查受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)表，得。平面內(nèi)穩(wěn)定滿足要求。(3)平面外穩(wěn)定驗算：，，屬C類截面，查受壓構(gòu)件穩(wěn)定性系數(shù)表，得。1.07將數(shù)據(jù)代入公式中平面外的穩(wěn)定滿足要求。(4)局部穩(wěn)定驗算：翼緣外伸寬厚比，滿足要求。腹板高厚比，滿足要求。(5)剛度驗算：剛度滿足要求。3.4.4剛架梁截面選擇剛架梁截面初選焊接組合型H型鋼，變截面，截面尺寸H350～500×250×6×10，材質(zhì)為Q345B，f=310N/mm2截面特性：大頭：A=78.7cm2Ix=35546cm4Iy=2605cm4Wx=1422cm3Wy=208cm3ix=21.23cmiy=小頭：A=69.8cm2Ix=16251cm4Iy=2605cm4Wx=929cmWy=208cm3ix=15.25cmiy=3.4.5剛架梁驗算選取最不利內(nèi)力組合：大頭：M=301.83KN.m，N=57.14N，V=93.32N小頭：M=172.26KN.m，N=49.12N，V=2.50N強度驗算：A:大頭故截面邊緣正應(yīng)力比值用代替,,求得=22.32當即此時大頭端截面全部有效。大頭端同時受到壓彎作用，，不設(shè)加勁肋，則當時，，，故大頭端截面強度滿足要求。B:小頭故截面邊緣正應(yīng)力比值用代替,,求得=22.16當即此時小頭端截面全部有效。小頭端同時受到壓彎作用，，不設(shè)加勁肋，則當時，，，故小頭端截面強度滿足要求。(2)穩(wěn)定驗算：平面外計算長度，最小截面慣性矩，，屬C類截面，查受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)表，得。將數(shù)據(jù)代入公式中則穩(wěn)定性滿足要求。(4)局部穩(wěn)定驗算：翼緣外伸寬厚比，滿足要求。腹板高厚比，滿足要求。(5)剛度驗算：剛度滿足要求。3.4.6剛架柱頂變形計算查《輕型門式剛架》表3-1，柱頂在風荷載標準值作用下的位移限值為。按公式3.5節(jié)點計算3.5.1梁柱節(jié)點采用如圖3.20所示的連接形式。圖3.20梁柱連接圖連接處最不利一組內(nèi)力組合值：A:螺栓驗算采用10.9級M20摩擦型高強螺栓，連接表面采用噴砂（丸）處理，查表得抗滑移系數(shù)，預拉力P=155KN。受力最大的一個螺栓拉力：受剪承載力設(shè)計值：故滿足強度要求。B:連接板設(shè)計端板厚度計算按梁端外伸來計算（設(shè)加勁板為兩邊支承）取端板厚度為18mm。C:節(jié)點域剪應(yīng)力驗算故應(yīng)增設(shè)斜加勁肋—135×10×135在端板設(shè)置螺栓處驗算構(gòu)件腹板強度：。（滿足要求）。3.5.2梁與梁的連接節(jié)點采用如圖3.21所示的連接形式。連接處最不利的一組組合內(nèi)力值：A:螺栓驗算采用10.9級M20摩擦型高強螺栓，連接表面采用噴砂（丸）處理，查表得抗滑移系數(shù)，預拉力P=155KN。圖3.21梁梁連接圖受力最大的一個螺栓拉力：受剪承載力設(shè)計值：故滿足強度要求。B:連接板設(shè)計端板厚度計算按梁端外伸來計算（設(shè)加勁板為兩邊支承）取端板厚度為18mm。3.6吊車梁設(shè)計3.6.1設(shè)計資料吊車梁跨度7.4m,一臺5t電動單梁吊車，跨度L=21m，最大輪壓4.23t，最小輪壓1.07t，吊車總寬3.500m，吊車輪距3.000m，軌道高度0.134m，材料選用Q235B。圖3.22吊車有關(guān)尺寸3.6.2內(nèi)力計算(1)Mmax時最不利輪位如圖3-23所示。圖3.23Mmax時最不利輪位布置(2)求:(3)求:時最不利輪位布置如圖3-24所示。圖3.24Vmax時最不利輪位布置(4)求:房屋鋼結(jié)構(gòu)的柱腳，宜113選用平板式鉸接，但本設(shè)計柱3.6.3截面選擇(1)梁高：1)按經(jīng)濟條件確定：2)按允許撓度值確定：初選梁高h=450mm。(2)腹板厚度：1)按經(jīng)驗公式：2)按抗剪要求：取(3)翼緣尺寸：為使截面經(jīng)濟合理，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。上、下翼緣面積按60%和40%分配。上翼緣面積0.6×2837=1702mm2,下翼緣面積0.4×2837=1135mm2。初選上翼緣板—300×12，下翼緣板—220×8。翼緣板外伸寬度3.6.4驗算(1)截面特性：吊車梁上翼緣：(2)強度驗算：1)正應(yīng)力：上翼緣正應(yīng)力為下翼緣：2)剪應(yīng)力：突緣支座處剪應(yīng)力為：3)腹板局部承壓：(3)穩(wěn)定性驗算：1)整體穩(wěn)定性：2)局部穩(wěn)定：翼緣：腹板：，應(yīng)按構(gòu)造配置橫向加勁肋。(4)加勁肋計算：1)橫向加勁肋的外深寬度為：取。橫向加勁肋厚度為：所以橫向加勁肋尺寸為。2)支座加勁肋：采用強度驗算：整體穩(wěn)定驗算：此截面屬b類截面，查表得。(5)剛度驗算：(6)焊縫連接計算：1)上翼緣與腹板連接焊縫：上翼緣對中和軸面積距取。2)下翼緣與腹板的連接焊縫：下翼緣對中和軸的面積矩3)支座加勁肋與腹板連接焊縫：3.7牛腿設(shè)計牛腿尺寸如圖3-25所示。圖3.25柱牛腿（單位mm）牛腿根部斷面尺寸為。滿足強度要求。3.8屋面檁條設(shè)計3.8.1檁條跨度7.4m，檁條間距1.47m跨中設(shè)兩道拉條。檁條采用冷彎薄壁C型鋼檁條，鋼材采用Q235B，焊條采用E43型。圖3.26檁條截面軸線和荷載圖3.8恒荷載活荷載恒荷載標準值設(shè)計值活荷載標準值設(shè)計值荷載組合3.8彎矩設(shè)計值3.8(1)截面選擇檁條初步選用C220×75×20×2.5。703.76截面應(yīng)力計算：（壓）（壓）（拉）（拉）(2)受壓板件的穩(wěn)定系數(shù)1)腹板腹板為加勁板件，，由穩(wěn)定系數(shù)公式2)上翼緣板上翼緣板為最大壓應(yīng)力作用于部分加勁肋板件的支承邊，由穩(wěn)定系數(shù)公式(3)受壓板件的有效寬度1)腹板。按受壓板件的板組約束系數(shù)公式板組約束系數(shù)按計算系數(shù)公式計算系數(shù)由于，則。。所以，。按截面有效寬度公式截面的有效寬度系數(shù)加勁板件的有效寬度2)上翼緣板。按受壓板件的板組約束系數(shù)公式板組約束系數(shù)按計算系數(shù)公式計算系數(shù)為由于，則所以，。按截面有效寬度公式截面的有效寬度系數(shù)加勁板件的有效寬度3)下翼緣板下翼緣全部面積受拉，全部有效。(4)截面模量上翼緣板的扣除面積寬度腹板的扣除面積寬度同時在腹板的計算截面上有一φ12拉條連接孔，（距上翼緣板的邊緣50mm），孔的位置與扣除面積位置基本相同，所以腹板扣除面積按24mm有效凈截面模量將數(shù)據(jù)代入公式中，得3.8.5(1)強度計算(2)撓度計算(3)構(gòu)造要求故此檁條在平面內(nèi)、外均滿足要求。3.9墻面檁條設(shè)計3.9.1設(shè)計資料剛架跨度21m，高度9.3m，屋面坡度5％，，房屋維護墻采用中間夾保溫棉的壓型鋼板，柱距7.4m,檁條間距1.5m，基本風壓，結(jié)構(gòu)布置見圖3.27所示。圖3.27山墻墻架結(jié)構(gòu)布置圖3.9.2荷載風荷載標準值根據(jù)建筑荷載規(guī)范，地面粗糙度系數(shù)按B類，高度處，風壓高度變化系數(shù)，風荷載體型系數(shù)取，。垂直于房屋山墻的風荷載標準值：均布風荷載設(shè)計值：作用于墻梁水平風荷載設(shè)計值：3.9.3截面選擇(1)初選墻梁為C200×75×20×2.5。圖3.28雙力矩B引起的正應(yīng)力符號圖設(shè)墻梁自重設(shè)計值為墻梁按簡支計算，只計算強度不驗算穩(wěn)定性。截面應(yīng)力：（壓）（壓）（拉）（拉）(2)受壓板件的穩(wěn)定系數(shù)1)腹板腹板為加勁板件，，由穩(wěn)定系數(shù)公式2)翼緣板翼緣板1-3為最大壓應(yīng)力作用于部分加勁肋板件的支承邊，由穩(wěn)定系數(shù)公式(3)受壓板件的有效寬度1)腹板。按受壓板件的板組約束系數(shù)公式板組約束系數(shù)按計算系數(shù)公式計算系數(shù)為由于，則所以，。按截面有效寬度公式截面的有效寬度系數(shù)加勁板件的有效寬度2)翼緣板。按受壓板件的板組約束系數(shù)公式板組約束系數(shù)按計算系數(shù)公式計算系數(shù)由于，則。。所以，，按截面有效寬度公式加勁板件的有效寬度(3)截面模量上翼緣板的扣除面積寬度同時在腹板的計算截面上有一φ12拉條連接孔，（距上翼緣板的邊緣50mm），孔的位置與扣除面積位置基本相同，所以腹板扣除面積按24mm有效凈截面模量3.9.4(1)強度計算(2)撓度計算(3)構(gòu)造要求故此檁條在平面內(nèi)、外均滿足要求。3.10抗風柱設(shè)計3.10.1設(shè)計資料主剛架跨度21m，檐口高度9.3m，每側(cè)山墻設(shè)置2根抗風柱，山墻墻面板及墻梁自重為，基本風壓標準值為。3.10.2墻面恒載標準值風壓高度變化系數(shù)，風壓體型系數(shù)。風壓標準值單根抗風柱承受的均布線荷載設(shè)計值：恒載風荷載3.10.3忽略墻架梁垂直荷載的偏心矩，設(shè)柱自重為?？癸L柱的最大軸壓力為最大彎矩為剪力為3.10.4抗風柱初選截面為。截面特性：（1）彎矩作用平面內(nèi)的穩(wěn)定驗算，滿足剛度要求。查表得，滿足要求。（2）彎矩作用平面外穩(wěn)定驗算，查表得。，滿足要求。（3）局部穩(wěn)定驗算翼緣外伸寬厚比，滿足要求。腹板高厚比，滿足要求。支撐設(shè)計3.11.1柱間支撐柱間支撐可以與框架組成剛強縱向構(gòu)架；為框架提供可靠的支撐或減少柱在框架平面外的計算長度；承受廠房端部山墻的風荷載，吊車縱向水平荷載及其他縱向力，來保證廠房骨架的整體穩(wěn)定和縱向剛度。柱間支撐由屋架端部高度范圍內(nèi)豎向支撐、吊車梁以上及屋架下弦間的上柱支撐和吊車梁以下的下柱支撐組成。柱間支撐縱向布置圖如3.29所示。圖3.29柱間支撐縱向布置圖（單位mm）(1)荷載計算：基本風壓，風壓高度變化系數(shù)，風壓體型系數(shù)。風壓設(shè)計值集中風荷載吊車縱向水平制動剎車力。(2)內(nèi)力計算：柱間支撐計算模型如圖3.30所示。1)上柱支撐斜桿內(nèi)力。桿件拉力設(shè)計值：截面選擇：桿件2-3的凈面積取圓鋼，取鋼管，1)下柱支撐斜桿內(nèi)力，采用雙角鋼支撐。屬于B類截面，查表得。壓桿在循環(huán)荷載下的應(yīng)力降低系數(shù)交叉支撐斜桿截面驗算：，下柱支撐驗算合格。3.11.2屋面屋面橫向水平支撐與柱間支撐布置相協(xié)調(diào)，并配置形成上、下整體共同工作的空間體系。在屋面上與柱間支撐相同的區(qū)間設(shè)置20的拉緊圓鋼交叉支撐。屋面支撐布置如圖3.31所示。圖3.31屋面支撐布置圖（單位mm）3.12柱腳設(shè)計3.12.1剛架柱柱腳設(shè)計柱腳的常用形式有鉸接柱腳和剛接柱腳，由于本設(shè)計設(shè)有吊車，故柱腳采用剛接。圖3.32為剛架柱柱腳。柱的截面尺寸為。上部結(jié)構(gòu)傳至基礎(chǔ)頂面的豎向荷載標準值為，水平荷載標準值為，彎矩標準值為，室外高差0.15，基礎(chǔ)埋深1.65，基礎(chǔ)材料混凝土強度等級為C20，，基礎(chǔ)為素填土，基礎(chǔ)下有100毫米厚的混凝土墊層。圖3.53邊柱的基礎(chǔ)尺寸圖（單位mm）(1)確定基礎(chǔ)的尺寸1)地基承載力特征值基礎(chǔ)為素填土，基礎(chǔ)埋深深度大于0.5。承載力特征值應(yīng)按下式修正2)確定基礎(chǔ)底面尺寸基礎(chǔ)的平均埋深先按中心荷載作用下的公式考慮到偏心荷載不大，現(xiàn)將基底面積增大10%，。初步選擇基底尺寸基礎(chǔ)及回填土重持力層承載力驗算即滿足要求。平均基底壓力滿足要求?；鬃畲髩毫?)確定基礎(chǔ)高度設(shè)基礎(chǔ)高度h=800mm，分兩階，每階高400mm。地基凈反力計算偏心距基礎(chǔ)邊緣處最大和最小的凈反力4)柱與基礎(chǔ)交接處的沖切計算沖切力基礎(chǔ)高度抗沖擊力滿足。5)基礎(chǔ)變階處的沖切計算沖切力基礎(chǔ)高度抗沖擊力滿足。(2)配筋計算1)基礎(chǔ)長邊方向柱邊（I—I截面）=邊階處（Ⅲ—Ⅲ截面）=長邊方向按As2配筋，實配1610，。2)基礎(chǔ)短邊方向柱邊（Ⅱ—Ⅱ截面）=邊階處（Ⅳ—Ⅳ截面）短邊方向按As2配筋，實配1210，706.5。3.8.2中間柱的基礎(chǔ)設(shè)計柱的截面尺寸為。上部結(jié)構(gòu)傳至基礎(chǔ)頂面的豎向荷載標準值為，水平荷載標準值為，彎矩標準值為，室外高差為0.15，基礎(chǔ)埋深為1.65，基礎(chǔ)材料混凝土強度等級為C20，，基礎(chǔ)為100毫米的素混凝土墊層。(1)確定基礎(chǔ)的尺寸1)地基承載力特征值基礎(chǔ)為素填土，基礎(chǔ)埋深深度大于0.5。承載力特征值應(yīng)按下式修正2)確定基礎(chǔ)底面尺寸基礎(chǔ)的平均埋深圖3.54中間柱的基礎(chǔ)尺寸圖（單位mm）先按中心荷載作用下的公式考慮到偏心荷載不大，現(xiàn)將基底面積增大10%，。初步選擇基底尺寸基礎(chǔ)及回填土重持力層承載力驗算即滿足要求。平均基底壓力滿足要求?；鬃畲髩毫?)確定基礎(chǔ)高度設(shè)基礎(chǔ)高度h=800mm，分兩階，每階高400mm。地基土的凈反力計算偏心距基礎(chǔ)邊緣處最大和最小的凈反力4)柱與基礎(chǔ)交接處的沖切計算取As=1沖切力基礎(chǔ)高度抗沖擊力滿足。5)基礎(chǔ)變階處的沖切計算取A=1沖切力基礎(chǔ)高度h=0.4<0.8抗沖擊力滿足。(2)配筋計算1)基礎(chǔ)長邊方向柱邊（I—I截面）=邊階處（Ⅲ—Ⅲ截面）=長邊方向按As2配筋，實配1310，。2)基礎(chǔ)短邊方向柱邊（Ⅱ—Ⅱ截面）=邊階處（Ⅳ—Ⅳ截面）=長邊方向按As2配筋，實配910，706.5。3.8.3抗風柱的基礎(chǔ)設(shè)計柱的截面尺寸為。上部結(jié)構(gòu)傳至基礎(chǔ)頂面的豎向荷載標準值為，彎矩標準值為，室外高差0.15，基礎(chǔ)埋深1.65，基礎(chǔ)材料混凝土強度等級為C20，，基礎(chǔ)為100毫米厚的素填混凝土層。(1)確定基礎(chǔ)的尺寸1)地基承載力特征值基礎(chǔ)為素填土，基礎(chǔ)埋深深度大于0.5。承載力特征值應(yīng)按下式修正2)確定基礎(chǔ)底面尺寸基礎(chǔ)的平均埋深圖3.55抗風柱的基礎(chǔ)尺寸（單位mm）先按中心荷載作用下的公式考慮到偏心荷載不大，現(xiàn)將基底面積增大10%，。初步選擇基底尺寸基礎(chǔ)及回填土重持力層承載力驗算即滿足要求。平均基底壓力滿足要求?；鬃畲髩毫?)確定基礎(chǔ)高度設(shè)基礎(chǔ)高度h=800mm，分兩階，每階高400mm。地基土凈反力計算偏心距：基礎(chǔ)邊緣處的最大和最小凈反力4)柱與基礎(chǔ)交接處的沖切計算取As=1沖切力基礎(chǔ)高度h=0.8=0.8抗沖擊力滿足。5)基礎(chǔ)變階處的沖切計算取A=1沖切力基礎(chǔ)高度h=0.4<0.8抗沖擊力滿足。(2)配筋計算1)基礎(chǔ)長邊方向柱邊（I—I截面）=邊階處（Ⅲ—Ⅲ截面）=長邊方向按As2配筋，實配1110，706.5。2)基礎(chǔ)短邊方向柱邊（Ⅱ—Ⅱ截面）=邊階處（Ⅳ—Ⅳ截面）=長邊方向按As2配筋，實配810，706.5。4結(jié)構(gòu)的制作和防腐本設(shè)計所用的構(gòu)件除剛架、抗風柱等，其他構(gòu)件均為標準件，直接從市場上購買即可。4.1焊接H型鋼的制造工藝本設(shè)計的剛架柱、抗風柱、剛架梁均選用焊接H型鋼。焊接H型鋼主要的生產(chǎn)工藝為：準備工作、切割下料、組立成形、埋弧焊接、翼緣矯正、表面處理和構(gòu)件驗收。4.1.1準備工作本設(shè)計共有11榀剛架和12根抗風柱。根據(jù)構(gòu)件設(shè)計尺寸(附表1）、鋼材市場供應(yīng)規(guī)范等條件，選擇合適的鋼材材料，材料表如下：鋼材材料表表4-1部件材料數(shù)量焊接變形余量尺寸柱翼緣Q235-B60.5mm/m3000×10×8500腹板Q235-B70.5mm/m2600×6×8500梁翼緣Q235-B80.5mm/m3000×10×9800腹板Q235-B90.5mm/m2700×8×9800抗風柱翼緣Q235-B20.5mm/m2000×6×8400腹板Q235-B20.5mm/m2200×4.5×9000構(gòu)件下料尺寸表4-2部件材料焊接收縮余量尺寸長度方向?qū)挾确较蛑弦砭塓235-B10mm10mm260×10×8465下翼緣Q235-B10mm10mm260×10×8010腹板Q235-B22mm168mm552×6×8530梁上翼緣Q235-B10mm10mm260×10×9735下翼緣Q235-B10mm10mm260×10×9735腹板Q235-B22mm194mm(541-272)×8×10113抗風柱翼緣Q235-B10mm10mm160×6×8400腹板Q235-B7mm166mm352×4.5×8632對工程所選用的型號、規(guī)格確認以及材料質(zhì)量的檢驗后，按施工圖放1：1的大樣。4.1.2切割下料原材料由倉庫吊入切割平臺，采用數(shù)控多頭切割機切割，切割前應(yīng)將鋼材表面切割區(qū)域的鐵銹、油污等清除干凈。切割后，去除熔渣和飛濺物。檢驗：(1)目測鋼材有無明顯的缺陷，并使用鋼尺檢查有無明顯尺寸誤差。(2)鋼材切割面無裂紋、夾渣和分層。(3)誤差標準：零件寬度、長度±3.0；切割面平面度0.05t；割紋深度0.3；局部缺口深度1.0。4.1.3鋼板組立前用平板矯正機矯正鋼板的變形，并在控制偏差范圍內(nèi)，接觸平面無毛刺、污物和雜物。構(gòu)件在自由狀態(tài)下進行組裝，其結(jié)構(gòu)符合《施工及驗收規(guī)范》。將一塊翼緣板和腹板吊至H型組裝點焊機的輸入輥道，由主動輸入輥將工件輸入到主機上，將工件精確定位對中并按預定的程序進行自動點焊。將點焊成形的T型架在翻轉(zhuǎn)機上翻轉(zhuǎn)90°，用吊車分別將另一塊翼板和T型架吊到輥道，重復以上相同的程序，自動點固成H型鋼。點焊時所采用的焊材與焊條匹配，焊縫高度為6mm，焊縫長度為40mm，位置在焊道以內(nèi)。質(zhì)量檢驗允許偏差符合《鋼結(jié)構(gòu)工程施工及驗收規(guī)范》，規(guī)定如表4-3所示。允許偏差表4-3項目允許偏差焊接剛架的高度±2.0mm中心偏移±2.0mm垂直度b/100且不大于2.0mm4.1.4采用門式全自動埋弧焊機，此次設(shè)計的焊縫采用6mm和8mm，焊接工藝見下表：埋弧焊焊接工藝表表4-4焊接厚度(mm)焊絲直徑(mm)焊接電流(A)電弧電壓(U)焊接速度(m/s)62450-47534-364083550-60034-363084575-62534-3630將組裝點焊成形的H型鋼，送入埋弧焊機的翻轉(zhuǎn)支架上，然后平移機脫離工件，由翻轉(zhuǎn)支架將工件翻轉(zhuǎn)45°，使焊縫處于船形位置，由單臂焊接操作機焊接第一條角焊縫。待完成后，翻轉(zhuǎn)支架，將工件轉(zhuǎn)至45°船形位置，焊接第二條角焊縫。焊接完成后，將工件送入180°鏈條翻轉(zhuǎn)機，翻轉(zhuǎn)180°后，完成另一面的兩條焊縫。注意事項：焊接完成后，邊緣30~50mm范圍內(nèi)的鐵銹、毛刺、污垢等必須清除干凈，以減少產(chǎn)生焊接氣孔等缺陷的因素。引弧板與母材材質(zhì)相同，焊接坡口形式相同，長度符合標準的規(guī)定。4.1.5由液壓輸送輥道將工件送入液壓翼緣矯正機進行矯正，直到達到標準規(guī)定的尺寸允許偏差。H型鋼矯正的過程如下：(1)根據(jù)待矯正的型鋼翼緣寬度和厚度調(diào)整機架的位置，使上輥輪和傳動輪符合矯正的要求。(2)將導向輪調(diào)到正確的位置，使其不受到過大的軸向力。(3)起動主電動機帶動傳動輥輪，使被矯正的H型鋼進行翼緣的連續(xù)矯正。4.1.6鋼材表面的處理方法包括：手工工具除銹、化學轉(zhuǎn)化膜、熱浸鍍滾動鋼絲輪除銹、酸洗除銹、噴砂除銹、電鍍、表面和進化以及射流控制真空除銹、激光除銹等。本設(shè)計為普通Q235鋼，綜合因素考慮，選用噴砂處理進行鋼材表面的處理，得到良好的表面狀態(tài)，死角部分采用手工除銹和酸洗除銹相結(jié)合，除銹等級選用Sa2。4.1.7構(gòu)件制作完成后，應(yīng)按設(shè)計圖和相關(guān)標準、規(guī)范的要求，對構(gòu)件的尺寸進行檢驗。經(jīng)檢驗允許偏差符合要求的構(gòu)件尚需按設(shè)計要求進行除銹及防腐處理。經(jīng)檢驗合格的構(gòu)件應(yīng)采用適當?shù)陌b措施，并掛牌標注產(chǎn)品的數(shù)量、工程編號、運往地點等，以配合下一步的裝卸、運輸、存放。4.2結(jié)構(gòu)防腐鋼結(jié)構(gòu)采用的涂料、防腐對鋼結(jié)構(gòu)的構(gòu)造要求等應(yīng)符合現(xiàn)行國家標準《工業(yè)建筑防腐設(shè)計規(guī)范》和《涂裝前鋼材表面銹蝕和防銹蝕等級》GB8923-1988的規(guī)定。本設(shè)計防腐涂層選用：底漆—中間漆—面漆。具體選用：底漆：X06-1磷化底漆，兩道178環(huán)氧底漆；中間漆：兩道CH201高防腐涂料；面漆：兩道有色醇酸面漆。底漆附著力強、防銹性能好；中間漆兼有底漆和面漆的性能，是理想的過渡漆，且可增加涂層厚度；面漆防腐、耐候性好?？偤穸葹?50μm。選用噴涂的方法，工效高，施工方便，漆膜光滑平整，對于噴涂的死角采用刷涂法補充。涂料施工在晴天和有通風良好的室內(nèi)進行，避免在雨、雪、風沙天氣下在室外施工；低于5℃或高于35℃時，不宜施工。涂漆必須最后施工，不能與鋼結(jié)構(gòu)的焊、鉚、割等工序交替進行，一般情況下，可在除銹后8h內(nèi)進行涂裝施工。涂裝的間隔時間根據(jù)涂料的說明書的規(guī)定進行控制。螺栓孔周圍50mm不涂裝，高強螺栓連接的摩擦面不涂裝；不涂裝部位用膠帶覆蓋，膠帶覆蓋須牢固，對于現(xiàn)場安裝焊縫處留出附表1：部件材料數(shù)量尺寸柱上翼緣Q235-B33250×10×8365下翼緣Q235-B33250×10×8000腹板Q235-B33530×6×8365梁上翼緣Q235-B44250×10×9725下翼緣Q235-B44460×25×800腹板Q235-B44(530-280)×8×9725抗風柱翼緣Q235-B24150×6×8300腹板Q235-B12338×4.5×8300節(jié)點板柱與基礎(chǔ)Q235-B33460×25×800柱與梁Q235-B88250×20×710梁與梁Q235-B44250×20×480總結(jié)此次畢業(yè)設(shè)計是我們從大學畢業(yè)生走向未來工程師重要的一步。從最初的選題，開題到設(shè)計計算、繪圖直到完成設(shè)計。在此期間，查找資料，老師指導，與同學交流，