土木工程毕业设计-鼎盛环保设备生产车间设计：轻钢厂房毕业设计计算书

'本科毕业设计（论文）题目鼎盛环保设备生产车间设计学生姓名学号院（系）土木工程学院专业土木工程指导教师时间2009年6月10日第139页 西安建筑科技大学毕业设计任务书题目：鼎盛环保设备生产车间设计院（系）：土木工程学院专业：土木工程姓名：学号：指导教师：填表日期：2009年6月10日第139页 题目：鼎盛环保设备生产车间设计一、工程概况1.工程名称：Xx环保设备生产车间设计。2.建设地点：拟建建筑物位于西安市,室外地坪设计标高为423.70m。。3.建设规模：总建筑面积2000～2500平方米。4.本项目拟定开工日期：2009年7月1日，竣工日期：2009年10月31日。5.设计要求：单层轻型钢结构厂房，厂房内设起重量5t（或10t）吊车2台，轨顶标高7m或8m。二、设计原始资料（一）气象条件1.冬季采暖室外计算温度－5°C。2.主导风向：东北。基本风压0.35kN/m2。3.基本雪压：0.20kN/m2。4.年降雨量：632mm；日最大降雨量：92mm；时最大降雨量：56mm；雨季集中在9、10月份。5.土壤最大冻结深度450mm。（二）工程地质条件1.建筑场地地貌单元属黄土梁南缘，场地工程地质条件见附录2。2.地下水稳定埋深8.4～9.6m，属潜水类型。地下水对钢结构和混凝土结构、钢筋混凝土结构中的钢筋均无腐蚀性，但在干湿交替条件下对钢筋混凝土结构中的钢筋具弱腐蚀性。场地水位以上土质对钢结构和混凝土结构、钢筋混凝土结构中的钢筋均无腐蚀性。3.I级非自重湿陷性黄土，地基承载力特征值为170kPa。4.抗震设防烈度8度，建筑场地类别为II类。5.根据场地岩土工程条件和建筑物荷载特点，建议本工程采用换土垫层法处理地基，基础形式采用柱下独立基础。（三）施工条件1.建设场地平坦，道路通畅，水、电就近可以接通，基本具备开工建设条件。2.拟参与投标的施工单位技术力量和机械化水平均较高。第139页 三、建筑设计任务及要求（一）设计任务根据建设单位提供的设计委托书，完成建筑平面、剖面及立面设计。（二）设计要求1．平面设计：合理确定平面柱网尺寸；满足室内采光、通风要求。3．剖面设计：根据给定设计资料，确定合理建筑层高。4．立面设计：建筑风格、造型应富有创意，有时代感。（三）设计成果说明书1份，1#图纸2张1．平面图，比例1：100。2．立面图：正立面，侧立面各一个，比例1：100。3．剖面图，比例1：100。4．节点详图：不少于5个，其中要求檐口和屋脊构造详图必做。所有图纸绘图比例自定。5．建筑设计说明书。建筑设计方案应达到初步设计深度，构造详图达到施工图深度。围护结构采用双层彩色压型钢板内填保温材料，可以是工厂复合板，也可以是现场复合板，自选。四、结构设计任务及要求（一）设计任务根据建筑设计方案及设计原始资料，选择结构体系，布置结构构件，进行结构内力分析，确定构件截面，设计连接节点，绘制结构施工图。（二）设计要求1.结构选型：根据建筑设计方案及设计原始资料，选择适当的结构体系。2.结构布置：合理布置结构构件，初步确定材料强度等级及构件截面尺寸。3.结构内力分析及构件设计：根据现行国家设计规范，计算结构荷载及地震作用；手算完成结构的内力分析，进行刚架梁、柱的内力组合，完成构件截面及连接节点设计；同时，采用工程设计软件计算结构内力及设计结构构件，并与手算结果进行对比分析。（三）设计成果计算书1份，1#图纸3张计算书内容：第139页 1.结构设计方案论证（包括柱网布置，支撑设置，刚架主尺度以及材料选择等）；2.主要承重结构的内力计算及设计。3.吊车梁设计。4.墙梁、压型钢板、抗风柱、牛腿设计。图纸内容：1.屋盖结构布置图；2.墙面结构布置图；3.刚架（或框架）结构施工图；4.节点详图。5.吊车梁施工图。五、地基基础设计任务及要求（一）设计任务根据建筑、结构设计文件和工程地质条件，论证地基、基础方案，并提交地基基础施工图纸。工程地质条件资料见附录2。（二）设计要求1.垫层材料选择及要求；垫层施工方法；垫层厚度；压实系数；处理后的地基承载力特征值。2.基础选型：根据工程勘察资料以及所设计的上部结构，进行基础方案比较，选择合适的基础类型。确定材料强度等级；初步确定基础构件的截面尺寸。地基基础方案应符合上部结构特点及工程地质条件，并具有较好的经济性；3.根据所选基础类型，确定基础底面积、基础高度；选择合适的计算方法，进行基础的内力计算及截面设计。（三）设计成果及要求设计成果1.计算书一份2.基础结构平面布置图。3.地基处理及基础配筋图。4.地基基础设计说明书。成果要求：1．设计计算方法正确，计算分析无误，步骤清晰完整；地基基础方案设计计算内容详尽，方案安全可靠合理。2．绘图要严格按照制图标准要求，做到图幅规范，图面整洁，布图紧凑匀称，线条流畅，粗细分明，尺寸齐全，注字规范。3．说明书的撰写应字迹工整，结构严谨，条理清晰，文字通顺。第139页 六、设计成果统一要求（一）设计说明书应完整地说明设计方案、设计依据、设计步骤及过程；论述充分，条理清晰，叙述准确，简明扼要；书写整齐；计算过程尽可能表格化。设计说明书应包括下列内容：封页，扉页，毕业设计任务书，中英文摘要和关键词，目录，正文，参考文献，附录，致谢。设计说明书的字数应在10000字以上，建筑设计、结构设计和地基基础设计三部分的说明书应合在一起装订成册。（二）图纸设计图纸应符合国家有关制图标准，正确体现设计意图；图面整洁，布置匀称，尺寸标注齐全，字体端正，线型规范。图纸绘制包括计算机绘制和手工绘制两部分，建筑设计、结构设计和地基基础设计各阶段至少应有1～2张手工绘制的图纸（1号或1号以上）。七、国家标准及设计参考资料（一）建筑设计部分［1］国家标准.房屋建筑制图统一标准（GB／T50001－2001）.北京：中国计划出版社，2002［2］国家标准.建筑制图标准（GB／T50104－2001）.北京：中国计划出版社，2002［3］国家标准.《建筑设计防火规范》（GBJ16-87）.北京：中国计划出版社，2005［4］教材.房屋建筑学.同济大学、西安建筑科技大学、东南大学、重庆大学合编.北京：中国建筑工业出版社，2005（二）结构设计部分［1］国家标准.建筑结构荷载规范（GB50009－2001）.北京：中国建筑工业出版社，2002［2］国家标准.建筑抗震设计规范（GB50011－2001）.北京：中国建筑工业出版社，2001［3］国家标准.建筑抗震设防分类标准（GB50223－2004）.北京：中国建筑工业出版社，2004［4］国家标准.钢结构设计规范（GB50017－2003）.北京：中国计划出版社，2003［5］国家行业标准.门式刚架轻型房屋钢结构技术规程（CECS102:2002）.北京：中国计划出版社，2003［6］第139页 国家标准.冷弯薄壁型钢结构技术规范（GB50018-2002）.北京：中国计划出版社，2002［7］国家标准.建筑结构制图标准（GB/T50105－2001）.北京：中国计划出版社，2002［8］国家建筑标准设计图集.钢结构设计制图深度和表示方法（03G102）.北京：中国建筑标准设计研究院，2003［9］龚思礼主编.建筑抗震设计手册（第二版）.北京：中国建筑工业出版社，2002［10］《钢结构设计手册》编辑委员会.钢结构设计手册（第三版）.北京：中国建筑工业出版社，2004［11］陈绍蕃.钢结构（上）.北京：中国建筑工业出版社，2003［12］陈绍蕃、顾强编著.钢结构（下）.北京：中国建筑工业出版社，2003［13］丰定国、王社良主编.抗震结构设计（第2版）.武汉：武汉工业大学出版社，2003［14］梁兴文、史庆轩主编.土木工程专业毕业设计指导.北京：科学出版社，2002（三）地基基础部分［1］《土工试验方法标准》（GB/T50123—1999）［2］国家标准.建筑地基基础设计规范（GB50007－2002）.北京：中国建筑工业出版社，2002［3］国家标准：建筑地基处理技术规范（JGJ79－2002J220－2002）［4］国家标准.湿陷性黄土地区建筑规范（GB50025－2004）.北京：中国建筑工业出版社，2004［5］《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202－2002）［6］《土木工程专业岩土工程方向边坡支护课程设计指导书》（韩晓雷编）［8］华南理工大学等编著.地基及基础（第三版）.北京：中国建筑工业出版社，1998［9］陈仲颐、叶书麟编著.基础工程学.北京：中国建筑工业出版社，1990［10］史佩栋、高大钊主编.高层建筑基础手册.北京：中国建筑工业出版社，2000［11］沈杰.地基基础设计手册.上海科学技术出版社.1988［12］［美］H.F.温特科恩、方晓阳主编.钱鸿缙、叶书麟等译校.基础工程手册.北京：中国建筑工业出版社，1983八、设计进度三部分设计时间分别为：建筑设计3周、结构设计8周、地基基础设计3周，共14周。各部分设计进度如下：建筑设计进度第139页 序号设计内容设计时间（天）1布置设计任务、方案草图32工具草图、构造设计53正式图54整理说明书2合计15结构设计进度序号设计内容设计时间（天）1结构方案选取及吊车梁计算32墙梁、檩条、压型钢板、抗风柱、牛腿设计53荷载分析及内力计算（手算）34荷载分析及内力计算（电算）35横向水平地震作用下结构内力分析及位移验算26内力组合37刚架设计48节点设计49绘图1510整理说明书3合计40地基基础设计进度序号设计内容设计时间（天）1设计说明22确定地基基础方案33基础平面布置与构造设计24基础内力计算与配筋设计55绘图26整理答辩1合计15附录1吊车原始资料第139页 5吨桥式起重吊车，吊车参数如下：软钩，A5工作制，总重12吨，最大轮压5.2吨，小车重8.5吨，轨道选用铁路轨TG-38（轨高134，底宽114，重量387.3N/m）或50×50方钢，轮距及外轮廓几何尺寸如图1，2所示：6503500650>300图1轮距示意图120>100875轨顶设计标高图2外轮廓几何尺寸吊车资料也可根据大连起重机器厂产品选取所需吊车技术规格资料。附录2场地工程地质及水文地质条件地层结构分布地层编号成因年代岩性描述层厚（m）层底标高（m）1素填土：黄褐色，以粉土为主，含砖瓦碎石块等，土质不均匀。1.5m422.22黄土，褐黄色，可塑针状孔隙发育，具中等湿陷性（Ⅱ级非自重），属于中压缩性土。4.5m417.73古土壤：褐红色，硬塑，具团粒结构，含钙质条纹及少钙质结核，底部钙质结合富集。具中等湿陷性（Ⅱ级非自重），属中压缩性。3.6m414.14黄土：褐黄色，软塑，含钙质结核，中等压缩性7.2m406.95古土壤：褐红色，可塑，含钙质条纹及结核，中等压缩性4.1m402.86黄土：褐黄色，可塑，，含钙质结核，中等压缩性5.9m396.9713.1m383.8第139页 粉质粘土：黄褐~棕褐色，可塑，含铁锰质条纹及钙质结核，夹粉土，粗砂薄层及透镜体，中等压缩性8粉质粘土：黄褐~棕褐色，硬塑，含铁锰质条纹及钙质结核，夹粉土，粗砂薄层及透镜体，低等压缩性5.0m378.89粉质粘土：黄褐~棕褐色，可塑，含铁锰质条纹及钙质结核，中等压缩性最大揭露厚度10.0m各层物理力学指标平均值土层含水量%重度kN/m孔隙比液限%塑限%压缩系数MPa-1承载力特征值kPa222.816.21.07829.818.40.47140321.017.60.85730.718.60.18170429.619.20.84231.318.90.29130526.619.60.76432.619.60.22170624.520.00.69432.119.70.21180724.119.90.69533.620.10.22200822.120.40.63135.220.80.09220924.120.00.68832.319.40.18220第139页 摘要本设计为轻型钢结构厂房，采用轻型门式刚架体系，轻型钢结构建筑质量轻，强度高，跨度大，钢结构建筑施工工期短，相应降低投资成本，经济实惠。它在我国有着较为广泛的应用前景。轻型钢结构的屋面荷载较轻，因而杆件截面较小、较薄。它除具有普通钢结构的自重较轻、材质均匀、应力计算准确可靠、加工制造简单、工业化程度高、运输安装方便等特点外，一般还具有取材方便、用料较省、自重更轻等优点。本设计说明书包括建筑设计，结构设计和地基基础三部分。建筑设计部分具体为建筑平面形式的选择，厂房剖面设计，厂房立面设计，厂房的构造设计，门窗明细表。结构设计部分包括方案选择，吊车梁设计，檩条设计，抗风柱设计，牛腿设计，刚架设计（手算电算对比，内力组合），节点设计。各章节都详细演算了主要构件的计算过程。地基基础部分包括地基处理方案，基础设计。本次设计图纸部分有：厂房平面图，立面剖面及节点详图，刚架施工图，厂房檩条墙梁布置图，吊车梁施工图，支撑布置图，基础平面布置图，灰土挤密桩布置图。关键词：轻型钢结构，门式刚架，建筑设计，结构设计，基础设计第139页 AbstractThedesignforthelightsteelstructureplant,theuseoflightportalframesystem,theconstructionoflightsteelstructurelightweight,highstrength,large-span,steelstructureconstructionperiodshort,lowerinvestmentcosts,economicbenefits.InChinaithasamoreextensiveapplicationprospects.Lightsteelstructureoftheroofloadlighter,andthusasmallercross-sectionbar,thin.Inadditiontoitsordinarylighterweightsteelstructures,materialuniformity,accurateandreliablestresscalculation,simpleprocessing,ahighdegreeofindustrialization,transportandotherfeatureseasyinstallation,thegeneralalsohaseasymaterialtobeusedthantheprovinces,theadvantagesoflighterweight.Thedesignspecification,includingarchitecturaldesign,structuraldesignandfoundationofthreeparts.Architecturaldesignfortheconstructionplanetosomeofthespecificformsofchoice,plantprofiledesign,plantdesignelevation,thestructureofplantdesign,doorandwindowschedules.Partofthestructuraldesign,includingprogramselection,thedesignofthecranebeam,purlindesign,pillarofwind-resistantdesign,corbeldesign,rigidframedesign(hand-countingcomputercomparison,combinationofinternalforces),thenodedesign.Chaptersdetailthemaincomponentsofcalculuscalculation.Foundationprogramsincludegroundhandling,foundationdesign.Partofthedesigndrawingsareasfollows:plantfloorplan,Nodeelevationprofilesanddetailed,FrameConstruction,wall-beampurlinplantlayoutmap,constructionofcranebeammap,supportlayoutmap,foundationplan,lime-soilcompactionpilelayoutmap.KeyWords:Lightsteelstructure，Portalframe，ArchitecturalDesign，Structuraldesign，foundationdesign第139页 目录建筑部分1．1厂房平面设计61.1.1建筑平面形式的选择61.1.2柱网的选择61.1.3定位轴线的划分61．横向定位轴线62．纵向定位轴线61．2厂房剖面设计71.2.1厂房高度的确定71.2.2室内外高差的确定81.2.3厂房天然采光设计81.2.4厂房屋面排水设计81.3厂房立面设计91.4厂房的构造设计91.4.1外墙91.4.2外维护结构的保温设计101.4.3屋顶构造111.4.4散水构造111.5门窗明细表12结构部分第一章方案选择131.1材料的选择131.2柱网布置131.3屋面布置131.4柱间支撑布置14第139页 1.5屋盖支撑布置141.6墙面结构布置14第二章吊车梁设计152.1荷载的计算152.1.1最大轮压的计算152.1.2横向荷载设计值152.2内力计算152.2.1两台吊车荷载作用下的内力（3个轮子时）162.2.2两台吊车荷载作用下的内力（2个轮子时）172.2.3一台吊车荷载作用下的内力（2个轮子时）182.2.4两台吊车荷载作用下的内力（2个轮子时）192.3截面选择202.3.1毛截面特性202.4强度验算212.4.1正应力212.4.2剪应力222.4.3腹板的局部压应力222.4.4腹板计算高度边缘处的折算应力222.5稳定性验算232.5.1梁的整体稳定性232.5.2腹板的局部稳定性242.6挠度验算262.7支承加劲肋的验算262.8焊缝计算282.8.1上翼缘与腹板连接处的角焊缝设计282.8.2下翼缘与腹板连接处的连接角焊缝设计282.8.3支座加劲肋与腹板的焊缝282.9疲劳验算28第139页 第三章檩条设计303.1荷载设计303.1.1永久荷载303.1.2可变荷载303.1.3荷载组合313.2截面选择及截面特性323.3受压板件的稳定性系数333.4强度计算363.5稳定性验算（风吸力起控制作用）373.6挠度验算383.7构造要求38第四章抗风柱设计394.1荷载计算394.2内力分析394.3截面选择404.4强度验算404.5稳定性验算404.6挠度验算42第五章牛腿设计435.1荷载计算435.2截面选择435.3截面特性445.4强度验算455.5焊缝验算465.6加劲肋设计47第六章刚架设计496.1荷载计算49①最大轮压作用于A柱列52第139页 ②最大轮压作用于B柱列52③横向荷载作用于AB跨526.2内力计算（手算电算对比）53PKPM计算的恒载内力图57PKPM软件在各种荷载标准值作用下的计算结果63内力组合表796.3构件验算866.3.1钢架梁的验算86（1）构件的截面特性86（2）构件宽厚比的验算86（3）抗剪验算87（4）弯、剪、压共同作用下的验算88（5）梁的整体稳定性验算906.3.2钢架柱的验算93（1）构件的截面特性93（2）构件宽厚比验算93（3）抗剪验算94（4）弯、剪、压共同作用下的验算94（5）整体稳定性验算95第七章节点设计1007.1梁柱节点（AB跨梁与A柱的节点）1007.1.1螺栓强度验算1007.2.2端板厚度验算1017.2.3梁柱节点域剪应力1017.2.4螺栓处腹板强度验算1027.2梁梁节点1027.2.1变截面处梁梁节点1021、螺栓强度验算102第139页 2、端板厚度验算1033、螺栓处腹板强度验算1047.2.2屋脊截面处梁梁节点1047.3柱脚节点1047.3.1确定底板面积1057.3.2确定底板厚度1067.3.3锚栓设计1067.3.4抗剪键的设置107基础部分第八章地基处理方案1098.1湿陷性黄土场地自重湿陷量计算1098.2地基处理113第九章基础设计1159.1基础的选择1159.2基础埋深1159.3基础尺寸的确定1159.3.1确定地基承载力1159.3.2确定基础上部荷载1169.3.3确定基础底面积1179.3.4基础冲切验算1199.3.5基础截面配筋计算121参考文献124（一）建筑设计部分124（二）结构设计部分124（三）地基基础部分124附录126致谢127第139页 鼎盛环保设备生产车间设计─────建筑部分1．1厂房平面设计1.1.1建筑平面形式的选择工业建筑中生产工艺要求是其设计主要依据，本厂房的生产工艺流程为直线型，生产工艺流程较简单。充分考虑到生产流程及建筑和结构的简单及合理性，平面采用矩形平面形式。本厂房采用单跨结构。1.1.2柱网的选择本厂房建筑面积在2000~2500平方米之间，由于厂房荷载较小，故选择质量较轻，工业化程度较高，施工周期短，结构形式较简单的轻型门式钢架结构。为便于机械化生产，减少造价，所以柱距选择7.5m。对于跨度的选择，根据《厂房建筑模数协调标准》的要求，本厂房跨度大于18m，按30M模数增长，考虑到生产设备的大小和布置方式，为了有效提高厂房面积的利用率及吊车的服务范围，跨度选择为21m。1.1.3定位轴线的划分本厂房设计中，纵向定位轴线由下向上依次定为A，B，C，D；横向定位轴线从左向右依次定为1，2，3，4，5……，15。1．横向定位轴线中间柱的截面中心线与横向定位轴线重合，厂房的纵向结构构件如屋面板，吊车梁，连系梁的标志长度皆以横向定位轴线为界。2．纵向定位轴线对于抗风柱的设置，考虑到跨度为21m，柱距为7.5m第139页 ，尽量使抗风柱间距与柱距相近，所以7m设置抗风柱。厂房边柱外缘与外墙内缘重合，边柱中心线与纵向定位轴线重合。平面柱网布置图1．2厂房剖面设计1.2.1厂房高度的确定吊车拟采用大连重工DQQD型5t桥式起重机吊车。根据设计资料，本厂房采用轨顶标高为8m，查阅相关规范可知吊车梁高度可取450mm，故牛腿标高H=8-0.14-0.45=7.41m，要求吊车顶面至斜梁与柱相交处最低点间的安全净空尺寸300mm，本厂房取436mm，则净高为8+1.764+0.436=10.2m,预设屋架斜梁第139页 高750mm，则檐口净高应为10.2+0.75=10.95m,檩条高度初步取200mm，压型钢板取50mm,则檐口标高为10.95+0.2+0.05=11.200m，屋顶坡度取1/20。所以厂房顶部标高=11.200+10.5/2=11.725m。详见1号图纸。1.2.2室内外高差的确定为考虑到运输工具进出厂房的便利及防止雨水侵入室内，取厂房室内外高差为150mm。1.2.3厂房天然采光设计根据我国《工业企业采光设计标准》规定可知，本厂房的采光等级为III级。本厂房拟采用双侧采光，因此窗地面积比为/应大于1/4。由于侧面采光的效果较好，且侧面开窗经计算满足采光面积，不必开天窗，所以本厂房采用侧面采光。由于单侧采光光线衰减幅度较大，所以采用双侧采光。设窗的尺寸为42003600,高侧窗开在距牛腿顶面向上890mm处，标高为8.3m,尺寸为42001500mm。为满足采光要求，在两山墙上设置高侧窗，窗边距山墙边缘1550mm。则纵墙上的开窗总面积为：4.23.6112+4.21.5142=509.04m²山墙上的开窗面积为：（21-121.52=57m²则开窗总面积为：509.04+57=566.04建筑面积为7.52114=2205m²则窗地比为566.04/2205=1/3.9>1/4故满足采光要求。1.2.4厂房屋面排水设计第139页 为了使厂房立面美观，本厂房采用有组织内落内排，即使落水管沿室内柱子落下，将雨水排至地下水管道。考虑到西安的气象条件以及厂房最大高度的限制，厂房屋面排水坡度取1/20，天沟纵向坡度取5‰。具体内天沟做法如下图所示。边跨内天沟做法示意图1.3厂房立面设计厂房立面利用矩形窗，墙体勒脚等水平构件及其色彩变化形成立面划分形状，使立面简洁大方，具有开朗，明快的效果。立面上，采用底部为900mm高的砖砌体，表面以水泥砂浆抹面。门窗框口包角板以及女儿墙盖板均采用蓝色钢板，以丰富立面，同时也突出了门窗的重点部位。1.4厂房的构造设计1.4.1外墙本厂房外墙下部为900mm高240mm第139页 厚的砖砌墙体，上部为压型钢板，以避免压型钢板直接着地而产生锈蚀。压型钢板采用保温复合式压型钢板，板外侧采用YX35—175—65型钢板，内板采用平板式钢板。压型钢板外墙构造力求简单，施工方便，与墙梁连接可靠。转角处以包角板与压型钢板搭接，搭接长度为350mm，以保证防水效果。纵墙与山墙角部节点示意图1.4.2外维护结构的保温设计西安地区冬季室内温度较低，对生产工人的健康不利，应考虑采暖要求。为节约能源，不使外围护结构流失的热量过多，外墙，屋面应采取保温措施。此外，为了防止热量过多流失，还应提高门窗缝隙的密封性能防止冷风渗透，以改善室内热环境。本厂房设计外围护结构采用压型钢板+矿棉板保温层+压型钢板的构造，室内相对湿度，冬季室内计算温度为，室外设计计算温度为。压型钢板的厚度为0.53mm，矿棉板的导热系数为，维护结构内表面感热阻，外表面感热阻取，，根据规范室内相对湿度的车间外墙室内与维护结构内表面之间的允许温差为，第139页 则可计算矿棉板保温层厚度如下：，，要求，即，考虑到保温层的规格，可取矿棉板保温层厚度为50mm。1.4.3屋顶构造本厂房屋面采用压型钢板有檩体系，即在钢架斜梁上放置C型冷轧薄壁钢檩条，再铺设压型钢板屋面。压型钢板凹槽沿排水方向铺设，以利于排水，排水坡度取1/20。具体构造如下图。屋脊节点示意图1.4.4散水构造第139页 厂房周围做宽1000mm的混凝土散水，散水坡度取5%，散水构造由下至上为素土夯实，80厚碎砖打底，60厚C10混凝土，10厚1：2.5水泥砂浆抹面。具体做法如下图所示：散水构造示意图1.5门窗明细表门窗编号尺寸数量长（mm）宽（mm）M—1420051004M—2210024004C—14200360022C—24200150028C—31900015002第139页 鼎盛环保设备生产车间设计─────结构部分第一章方案选择1.1材料的选择材料选择根据《门式刚架轻型房屋结构技术规程》CECS102：2002中的相关规定选取，由于本厂房是轻型门式刚架结构，本身自重较轻且吊车吨位较小，钢架承受荷载也较小，所以厂房梁、柱、檩条等结构构件可选用Q235钢，又由于厂房对材料的冲击韧性无特殊要求，所以质量等级可以选用B级，且厂房对钢材无特殊要求，为了节省造价，可采用沸腾钢，因此，长房梁、柱、檩条、吊车梁、压型钢板等结构构件均可选用Q235B钢材。1.2柱网布置本厂房建筑面积2205m²，由于本厂房荷载较小，故选用质量较轻、工业化程度较高、施工周期短、结构形式较简单的轻型门式刚架结构。其中柱距7.5m，对于跨度的选择，应尽量选择较大的跨度。跨度较大可以扩大柱网，这样可以底稿厂房的通用性，扩大生产面积，节约用地，加快建设速度，提高吊车的服务范围，因此本厂房采用21m的跨度。并根据工艺要求设为单跨。1.3屋面布置根据屋面压型钢板的规格，檩条沿跨度方向每隔1.5m布置一道。根据《门式刚架轻型房屋结构技术规程》CECS102：2002中6.3.1之规定，由于檩条跨度为7.5m＜9m，故采用实腹式檩条。根据《门式刚架轻型房屋结构技术规程》CECS102：2002中6.3.5和6.3.6第139页 之规定，应在檩条三分点处设置一道拉条，拉条采用Φ10圆钢，圆钢拉条设在距檩条上翼缘1/3腹板高度范围内，屋脊拉条为刚性。1.4柱间支撑布置根据《门式刚架轻型房屋结构技术规程》CECS102：2002中4.5.2之规定应在厂房两端第一柱间设置柱间支撑，并应在中间一个柱间设置柱间支撑，柱间支撑分为上柱柱间支撑和下柱柱间支撑布置。两端设上柱支撑，中间设上下柱支撑。在设置柱间支撑的开间，宜同时设置屋盖横向支撑，以组成几何不变体系。当有起重量不小于5t的吊车时，柱间宜采用型钢支撑。1.5屋盖支撑布置由于本厂房长105m，宽21m，根据《门式刚架轻型房屋结构技术规程》CECS102：2002中4.5.2之规定，将整个厂房可划分为一个温度区段。因此在厂房两端第一个柱间支撑设置横向水平支撑。此外，还应在厂房中间柱间内设置屋盖横向水平支撑，并应在上述相应位置设置刚性系杆。1.6墙面结构布置根据墙板的板型和规格，墙梁的布置沿高度方向间距每隔1.5m布置一道，根据《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018-2002中8.4.2之规定，本厂房跨度7.5m>6m，应在跨中三分点处各设置一道拉条，拉条承担的墙体自重通过斜拉条传至承重柱和墙架柱，且应每隔5道拉条设置一对斜拉条，以分段传递墙体自重，拉条为Φ10圆钢。根据《门式刚架轻型房屋结构技术规程》CECS102：2002中6.4.2节，应设置门柱窗柱，且由于门柱、窗柱需承受墙板重及自重，所以应考虑为双向受弯构件。第139页 第一章吊车梁设计2.1荷载的计算2.1.1最大轮压的计算由《钢结构设计手册》中吊车资料可知，其最大轮压为9.2吨，最小轮压为4.1吨，则根据《建筑结构荷载规范》GB50009-2001中5.1.1之规定可知：竖向荷载标准值为又根据《建筑结构荷载规范》5.3.1之规定取吊车荷载动力系数α=1.05，则吊车竖向荷载设计值为：=1.41.0592=135.242.1.2横向荷载设计值由吊车资料可知吊车额定起重量为5吨，小车重量为2.126吨，且吊车工作制为A5级，为轻级工作制，因此每个轮上的横向荷载标准值为：由《建筑结构荷载规范》5.1.2之规定知ξ=0.12，则：则其设计值为：2.2内力计算由于本厂房只有一跨，且有两台5t第139页 吊车，设计时取最不利情况设计。吊车最大轮压标准值及轮距如图所示。吊车梁两端设计为铰接，L=7.5m。一台吊车的最大轮压标准值示意图2.2.1两台吊车荷载作用下的内力（3个轮子时）a.竖向轮压作用（1）吊车梁的最大弯矩及相应的剪力三个轮压时的计算简图产生最大弯矩点（C点）的位置如上图所示，梁上所有荷载合力Σp的位置为：，mm，第139页 根据《钢结构设计手册》8.3.2节中，最大弯矩标准值为：其中为吊车梁自重影响系数，查《钢结构设计手册》表8-2得=1.03最大弯矩处的相应剪力值为：最大剪力标准值为：尚应计算横向荷载产生的内力标准值最大弯矩处相应横向剪力标准值为：2.2.2两台吊车荷载作用下的内力（2个轮子时）（1）吊车梁的最大弯矩及相应的剪力两台吊车两个轮压时的计算简图第139页 ，，根据《钢结构设计手册》8.3.2节中，最大弯矩标准值为：其中为吊车梁自重影响系数，查《钢结构设计手册》表8-2得=1.03最大弯矩处的相应剪力值为：2.2.3一台吊车荷载作用下的内力（2个轮子时）一台吊车两个轮压时的计算简图（1）吊车梁的最大弯矩及相应的剪力最大弯矩处的相应剪力值为：第139页 （2）吊车梁的最大剪力（3）由水平荷载产生的最大弯矩和剪力2.2.4两台吊车荷载作用下的内力（2个轮子时）（1）（2）（3）则根据以上吊车计算汇总所需内力表：吊车计算汇总表吊车台数轮压数两台3307.09451.426.619.25197.7290.664.265.962281.47413.76──────一台2207.05304.364.466.42144.7212.663.124.371168.2247.253.625.0794.76139.32.042.86第139页 2.3截面选择取吊车梁为单轴对称工字型截面，如图：吊车梁截面示意图2.3.1毛截面特性第139页 2.3.2净截面特性上翼缘对y轴的特性：2.4强度验算2.4.1正应力按《钢结构设计规范》GB50017-2003中公式4.1.1第139页 计算上翼缘正应力，由于吊车梁要进行疲劳验算，所以、均取1.0，则：下翼缘应力：2.4.2剪应力按《钢结构设计规范》GB50017-2003中公式4.1.2计算，平板支座时：2.4.3腹板的局部压应力采用《钢结构设计手册》GB50017-2003中4.1.3之规定：吊车轨道自重430N/m，轨高140mm，则：集中荷载增大系数，F=P=2.4.4腹板计算高度边缘处的折算应力根据《钢结构设计规范》GB50017-2003中4.1.4规定：第139页 由于与同号，则取1.1。则：2.5稳定性验算2.5.1梁的整体稳定性按《钢结构设计规范》GB50017-2003中4.2.1之规定有：，应计算梁的整体稳定性，按《钢结构设计规范》GB50017-2003中4.2.1之规定有：∴在集中荷载下由《钢结构设计规范》GB50017-2003表B.1对单轴对称工字型截面：加强受压翼缘第139页 则∴满足要求。2.5.2腹板的局部稳定性根据《钢结构设计规范》GB50017-2003中4.3.2之规定：由于，由于有局部压应力，故必须配置横向加劲肋，且应在支座处配置支撑加劲肋。根据《钢结构设计规范》GB50017-2003中4.3.6之规定：横向加劲肋应该在与之间设置，故取横向加劲肋间距，横向加劲肋在腹板两侧成对称布置。其外伸宽度，取第139页 ，则腹板加劲肋厚度为。计算跨中处，吊车梁腹板计算高度边缘处的弯曲压应力为：腹板的平均剪应力：腹板边缘局部压应力：根据《钢结构设计规范》GB50017-2003中4.3.3之规定：的计算由于的计算的计算由于，第139页 所以，局部稳定性满足要求。2.6挠度验算验算吊车梁的挠度应按最大一台吊车的荷载标准值计算，且不乘动力系数，则挠度为：∴满足刚度要求。2.7支承加劲肋的验算取支座加劲肋为，布置如下图：第139页 支座加劲肋示意图则支座加劲肋的端面承受压应力为：稳定计算：属于b类截面，查表得，则支座加劲肋在腹板平面外的稳定性：∴满足要求。第139页 2.8焊缝计算2.8.1上翼缘与腹板连接处的角焊缝设计由于构造要求，故取。2.8.2下翼缘与腹板连接处的连接角焊缝设计根据构造要求取。2.8.3支座加劲肋与腹板的焊缝设，则根据构造要求取。2.9疲劳验算由于循环次数为次，根据《钢结构设计规范》GB50017-2003中6.1.1之规定，应进行疲劳验算。最大弯矩（C点截面）处下翼缘连接焊缝附近主体金属的疲劳应力幅第139页 按照规范要求，采用一台起重量最大吊车的荷载标准值，不计动力系数。根据《钢结构设计规范》GB50017-2003中附表E之规定可知：构件和连接类别分别为2类，再查表6.2.1可知：则：所以满足要求。横向加劲肋下端部附近主体金属的疲劳应力幅横向加劲肋下端部（离腹板下边缘60mm）附近主体金属的疲劳应力幅：查《钢结构设计规范》GB50017-2003中附表E可知，构件和连接类别均为4类，查表6.2.1得：，故满足要求。第139页 第一章檩条设计3.1荷载设计3.1.1永久荷载压型钢板（两层含保温层）檩条（包括拉条）3.1.2可变荷载（1）屋面均布活荷载标准值根据《建筑结构荷载规范》GB5009-2001，本厂房采用的压型钢板为轻型屋面板，屋面为不上人屋面，其水平投影面上的屋面均不活荷载按表4.3.1采用，标准值取。根据《建筑结构荷载规范》GB5009-2001中4.5.1之规定：施工或检修集中荷载标准值为，将屋面均布荷载转换为线荷载（2）屋面雪荷载标准值由设计任务书可知，基本雪压根据《建筑结构荷载规范》GB5009-2001中6.2之规定取雪荷载标准值为：（3）屋面风荷载标准值由设计任务书可知，基本风压，则根据《第139页 门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102：2002中附表A之规定取风荷载标准值为：其中根据《建筑结构荷载规范》7.2.1之规定取0.74。查表A.0.2-2，有效受风面积故取边缘区，角部区，则（风吸力）3.1.3荷载组合（1）1.2永久荷载+1.4max{屋面均布活荷载、雪荷载}弯矩设计值：（2）对于平坡屋面（坡度为1/8~1/20），当风荷载较大时，应验算在风吸力作用下，永久荷载与风荷载组合下截面应力反号的情况，此时永久荷载的分项系数取1.0即：1.0永久荷载+1.4风吸力荷载第139页 弯矩设计值：3.2截面选择及截面特性选用C25075202.5型冷弯薄壁型卷边槽钢查表得其截面特性如下：按第一种组合进行强度验算檩条截面示意图第139页 按毛面积计算的截面应力：3.3受压板件的稳定性系数3.3.1腹板腹板为加劲板件，且小于0，则根据《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018-2002中公式5.6.2-2得：3.3.2上翼缘板上翼缘板为最大压应力作用于部分加劲板件的支承板，，则根据《冷弯薄壁型钢结构技术规程》GB50018-2002中公式5.6.2-3得：3.3.3受压板件的有效宽度第139页 腹板根据《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018-2002中公式5.6.3-2得：，则受压板件的板组约束系数由于，故取。则由《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018-2002中公式5.6.2-3可得：计算截面有效宽度：由于则：上翼缘第139页 由《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018-2002中公式5.6.3-3可得：则：由于故取且由《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018-2002中公式5.6.2-3得：由于为部分加劲板则下翼缘全截面受拉，全部有效3.3.4有效净截面模量第139页 有效截面示意图上翼缘板扣除的面积宽度为：，腹板的扣除面积宽度为：，同时在腹板的计算截面有一拉条连接孔，则有效净截面模量：3.4强度计算屋面能阻止檩条侧向失稳和扭转：第139页 3.5稳定性验算（风吸力起控制作用）3.5.1不记孔洞削弱，近似取：3.5.2受弯构件的整体稳定性系数由于檩条，拉条靠近上翼缘，故不考虑其对下翼缘的约束，可视为跨中无侧向支撑构件。查《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018-2002表A.1.2得，第139页 （3）风吸力作用下檩条下翼缘受压区∴满足要求。3.6挠度验算查《钢结构设计手册》（上册）表2-11得，容许挠度由公式7-29得∴满足要求。3.7构造要求故此檩条在平面内、外均满足要求。第139页 第一章抗风柱设计4.1荷载计算4.1.1恒载山墙墙面板及墙梁自重为4.1.2风荷载基本风压，厂房跨中不设置抗风柱，柱高地面类别为C类，根据《建筑结构荷载规范》GB50009-2001表7.2.1得：则：风压标准值4.1.3单根抗风柱承受的均布线荷载设计值为：恒载：风荷载：4.2内力分析抗风柱的柱脚和柱顶分别由基础和屋面支撑提供竖向及水平支撑，计算简图如下：第139页 抗风柱支撑简图构件的最大轴力为：最大弯矩为：4.3截面选择选用型柱，则柱截面特性：4.4强度验算∴满足要求。4.5稳定性验算4.5.1平面内稳定第139页 由于抗风住两端铰接，则：截面属于b类，查表得：则：4.5.2平面外稳定性考虑到抗风柱柱间支撑，则：截面属于b类截面，查表得：所以平面内、平面外稳定性均满足要求。第139页 4.6挠度验算参考《钢结构设计手册》表2-11得容挠度故挠度满足要求。第139页 第一章牛腿设计5.1荷载计算根据吊车梁的设计，吊车梁截面面积,Q235钢的密度为,吊车梁自重为，轨道自重为由吊车最大轮压引起的支座反力标准值为：牛腿根部支座反力影响线示意图则牛腿根部承受的剪力：5.2截面选择牛腿选用偏心距为外伸长度为，截面高度，截面宽度，翼缘板厚度第139页 ，腹板厚度，力作用点处截面为。牛腿牛腿节点示意图则：5.3截面特性牛腿根部截面示意图第139页 牛腿根部截面：5.4强度验算5.4.1抗弯强度5.4.2抗剪强度5.4.3腹板计算高度边缘处折算应力和的最不利组合出现在腹板边缘，因此验算公式为：第139页 ∴满足要求。5.5焊缝验算根据角焊缝尺寸构造要求的限制，，故取。腹板上竖向焊缝的有效截面面积为：截面焊缝示意图全部焊缝对X轴的惯性矩为：焊缝最外边缘的截面模量为：第139页 翼缘和腹板连接处的截面模量为：在弯矩作用下角焊缝最大应力：牛腿翼缘和腹板交接处有弯矩引起的应力和剪力引起的应力共同作用：∴满足要求。5.6加劲肋设计取加劲肋2-90×6，外伸长度为，且宜大于90mm，故取为110mm，宽度，故取宽度为10mm。布置如下图：第139页 加劲肋示意图稳定性验算：截面属于b类截面，查表得则：∴满足要求。第139页 第一章刚架设计由PKPM钢结构电算可知，初步拟选用变截面刚架来设计，刚架柱选用型截面，刚架梁选用及型截面。且分段长度比例为1：3。6.1荷载计算6.1.1恒载计算屋面压型钢板及保温层自重标准值0.25檩条（包括拉条）自重标准值0.05刚架梁自重标准值0.63悬挂设备自重标准值0.2墙梁及压型钢板自重标准值0.3钢窗自重标准值0.4刚架柱自重标准值1.26.1.2活荷载的计算（1）、屋面均布竖向活荷载设计值0.3（2）、雪荷载标准值：由《建筑结构荷载规范》GB50009-2001中6.2之规定有：（3）风荷载标准值第139页 墙面风荷载标准值：由于厂房梁柱交点处与自然地面间的距离为12.15+0.15=12.30m，根据《建筑结构荷载规范》GB50009-2001中表7.3.1得：墙面迎风面：墙面背风面：屋面风荷载标准值：屋脊处与自然地面间的距离为11.725+0.15=11.875m，根据《建筑结构荷载规范》GB50009-2001中表7.2.1和表7.3.1得：（以左吹风为例）左边迎风面：右边背风面：6.1.3吊车及吊车荷载（1）、两台吊车时最大轮压作用下牛腿的最大反力：（2）、两台吊车时最小轮压作用下牛腿的最大反力：（3）、一台吊车时横向荷载作用下的最大反力：（4）、一台吊车时最大轮压作用下牛腿的最大反力：（5）、一台吊车时最小轮压作用下牛腿的最大反力：（6）、一台吊车时横向荷载作用下的最大反力：6.1.4作用在刚架上的荷载标准值计算：第139页 （1）作用于柱上的恒荷载：由于侧墙上大部分面积为窗，所以可以以钢窗和墙梁中的自重较大值来计算，并且考虑刚柱自重，则柱上线荷载为：（2）、屋面与檩条引起的线荷载：（考虑刚架梁自重）则：（3）、吊车梁自重引起的恒载标准值：竖向力为：弯矩为：（4）、由于屋面活荷载大于雪荷载，所以取屋面活荷载，则由屋面活荷载引起的线荷载：则：（5）、风荷载（以左吹风为例）左边柱上的线荷载：右边柱上的线荷载：由于女儿墙上风荷载引起的左边柱柱顶的集中水平力为：0.218×7.5×1.2=1.96kN由于女儿墙上风荷载引起的右边柱柱顶的集中水平力为：－0.136×7.5×1.2=－1.22左边迎风面上的线荷载：第139页 右边迎风面上的线荷载：（6）、吊车荷载①最大轮压作用于A柱列A柱列所受竖向力及弯矩，B柱列所受竖向力及弯矩，②最大轮压作用于B柱列A柱列所受竖向力及弯矩，B柱列所受竖向力及弯矩，③横向荷载作用于AB跨6.1.5地震荷载（1）、结构自震周期的计算计算自震周期时集中于屋盖的重力荷载代表值为：则：其中由PKPM电算程序给出。第139页 （2）、地震力计算由于场地类别为二类，地震分组为第一组，地震烈度为8度（0.2g），所以：特征周期值：由于，结构的阻尼比取0.05，所以：其中：计算地震力时集中于屋盖的重力荷载代表值为：AB跨吊车在一侧柱上的牛腿反力：作用于结构底部的总地震剪力标准值为：吊车横向水平地震作用为：6.2内力计算（手算电算对比）在以上荷载的作用下的内力计算已有PKPM软件给出。其中手算刚架的活载和恒载的内力，具体计算过程如下。第139页 6.2.1恒载作用下的内力（1）由于本厂房是对称结构，故取结构的一半进行计算，计算简图a：（2）选取基本结构和基本未知力如图b：（3）建立力法方程（4）计算系数和自由项作出图，如图第139页 则：其中，，代入力法方程求解得：则用叠加法计算：与电算进行对比：∴满足精度要求。具体内力图如下。手算恒载内力图如下：第139页 第139页 PKPM计算的恒载内力图如下第139页 6.2.2活载作用下的内力（1）由于本厂房是对称结构，故取结构的一半进行计算，计算简图a：（2）选取基本结构和基本未知力如图b：（3）建立力法方程第139页 （4）计算系数和自由项作出图第139页 代入力法方程求解得：则：与PKPM电算对比：∴满足精度要求。具体内力图如下。手算活载内力图如下：第139页 第139页 PKPM软件计算的活载内力图如下：第139页 PKPM软件在各种荷载标准值作用下的计算结果见下页。第139页 工程名:鼎盛环保设备厂房设计************PK11.EXE*****************日期:5/5/2009时间:9:26:08设计主要依据:《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001);《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001);《钢结构设计规范》(GB50017-2003);《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》(CECS102:2002);结果输出----总信息----结构类型:门式刚架轻型房屋钢结构设计规范:按《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》计算结构重要性系数:1.00节点总数:9柱数:4梁数:4支座约束数:2标准截面总数:4活荷载计算信息:考虑活荷载不利布置风荷载计算信息:计算风荷载钢材:Q235梁柱自重计算信息:柱梁自重都计算恒载作用下柱的轴向变形:考虑梁柱自重计算增大系数:1.20基础计算信息:不计算基础梁刚度增大系数:1.00钢结构净截面面积与毛截面面积比:0.85门式刚架梁平面内的整体稳定性:按压弯构件验算钢结构受拉柱容许长细比:300钢结构受压柱容许长细比:180钢梁(恒+活)容许挠跨比:l/180第139页 柱顶容许水平位移/柱高:l/60抗震等级:3(钢结构为考虑地震作用)计算震型数：3地震烈度：8.00场地土类别：Ⅱ类附加重量节点数：0设计地震分组：第一组周期折减系数:1.00地震力计算方法：振型分解法结构阻尼比：0.050按GB50011-2001地震效应增大系数1.000窄行输出全部内容----节点坐标----节点号XY节点号XY节点号XY(1)0.007.41(2)21.007.41(3)0.0011.25(4)21.0011.25(5)2.6211.38(6)18.3811.38(7)10.5011.77(8)0.000.00(9)21.000.00----柱关联号--------柱号节点Ⅰ节点Ⅱ柱号节点Ⅰ节点Ⅱ柱号节点Ⅰ节点Ⅱ(1)81(2)92(3)13(4)24----梁关联号----梁号节点Ⅰ节点Ⅱ梁号节点Ⅰ节点Ⅱ梁号节点Ⅰ节点Ⅱ(1)35(2)57(3)64(4)76----支座约束信息----(1)8111(2)9111第139页 ----柱上下节点偏心----节点号柱偏心值节点号柱偏心值节点号柱偏心值节点号柱偏心值(1)0.00(2)0.00(3)0.00(4)0.00(5)0.00(6)0.00(7)0.00(8)0.00(9)0.00----标准截面信息----1、标准截面类型(1)16,350,350,600,6.0,12.0,12.0,5(2)27,250,250,700,350,8.0,10.0,10.0,5(3)16,250,250,350,8.0,10.0,10.0,5(4)27,250,250,350,700,8.0,10.0,10.0,5----柱布置截面号,铰接信息,截面布置角度-----柱号标准截铰接截面布柱号标准截铰接截面布面号信息置角度面号信息置角度(1)100(2)100(3)100(4)100----梁布置截面号,铰接信息,截面布置角度-----梁号标准截铰接截面布梁号标准截铰接截面布面号信息置角度面号信息置角度(1)200(2)300(3)400(4)3002、标准截面特性截面号XcYcIxIyA10.175000.300000.82171E-030.85760E-040.11856E-0120.125000.262500.41743E-030.26063E-040.90400E-02第139页 30.125000.175000.16850E-030.26056E-040.76400E-0240.125000.262500.41743E-030.26063E-040.90400E-02截面号ixiyW1xW2xW1yW2y10.26326E+000.85050E-010.27390E-020.27390E-020.49006E-030.49006E-0320.21489E+000.53694E-010.15902E-020.15902E-020.20851E-030.20851E-0330.14851E+000.58399E-010.96286E-030.96286E-030.20845E-030.20845E-0340.21489E+000.53694E-010.15902E-020.15902E-020.20851E-030.20851E-03恒荷载计算...节点荷载:节点号弯矩垂直力水平力18.1410.850.002-8.1410.850.0030.0036.450.0040.0036.450.000柱荷载:柱号荷载类型荷载值荷载参数1荷载参数20梁荷载:连续数荷载个数荷载类型荷载值1荷载参数1荷载值2荷载参数21113.750.001113.750.001113.750.001113.750.00----恒荷载标准值作用计算结果-------柱内力---柱号MNVMNV1-96.13107.20-24.11-82.53-98.9324.11296.13107.2024.1182.53-98.93-24.11374.3988.08-24.11-166.98-83.7924.114-74.3988.0824.11166.98-83.79-24.11第139页 ---梁内力---梁号MNVMNV1166.9826.4546.07-61.76-25.84-33.99261.7625.8433.9967.51-24.081.20361.7625.84-33.99-166.98-26.4546.074-67.5124.081.20-61.76-25.8433.99---恒荷载作用下的节点位移(mm)---节点号.X向位移Y向位移1-5.90.325.90.33-2.50.442.50.45-2.011.062.011.070.053.5活荷载计算...节点荷载:节点号弯矩垂直力水平力0柱荷载:柱号荷载类型荷载值荷载参数1荷载参数20梁荷载:连续数荷载个数荷载类型荷载值1荷载参数1荷载值2荷载参数21112.250.001112.250.001112.250.001112.250.00---活荷载标准值作用下的节点位移(mm)---节点号.X向位移Y向位移1-3.00.123.00.1第139页 3-1.30.141.30.15-1.05.561.05.570.026.9风荷载计算...----左风荷载标准值作用----节点荷载:节点号水平力垂直力31.960.0041.220.000柱荷载:柱号荷载类型荷载值荷载参数1荷载参数2110.510.00211.120.00310.510.00411.120.000梁荷载:连续数荷载个数荷载类型荷载值1荷载参数1荷载值2荷载参数2111-2.040.00111-2.040.00111-1.330.00111-1.330.00---节点侧向（水平向）位移(mm)---节点号δx节点号δx节点号δx节点号δx(1)6.8(2)2.7(3)8.6(4)6.8(5)8.5(6)7.0(7)7.7(8)0.0(9)0.0---柱内力---第139页 柱号MNVMNV181.82-21.0317.1030.8821.03-13.32221.62-14.304.06-22.3014.304.253-30.88-21.0313.3278.2721.03-11.36422.30-14.30-4.25-46.8814.308.56---梁内力---梁号MNVMNV1-78.27-10.44-20.5431.3410.4415.182-31.34-10.44-15.18-24.9210.44-0.913-15.20-10.4810.3146.8810.48-13.80424.92-10.48-0.1415.2010.48-10.31----右风荷载标准值作用----节点荷载:节点号水平力垂直力3-1.220.004-1.960.000柱荷载:柱号荷载类型荷载值荷载参数1荷载参数211-1.120.0021-0.510.0031-1.120.0041-0.510.000梁荷载:连续数荷载个数荷载类型荷载值1荷载参数1荷载值2荷载参数2111-1.330.00111-1.330.00111-2.040.00111-2.040.00---节点侧向（水平向）位移(mm)---节点号δx节点号δx节点号δx节点号δx(1)-2.7(2)-6.8(3)-6.8(4)-8.6第139页 (5)-7.0(6)-8.5(7)-7.7(8)0.0(9)0.0---柱内力---柱号MNVMNV1-21.62-14.30-4.0622.3014.30-4.252-81.82-21.03-17.10-30.8821.0313.323-22.30-14.304.2546.8814.30-8.56430.88-21.03-13.32-78.2721.0311.36---梁内力---梁号MNVMNV1-46.88-10.48-13.8015.2010.4810.312-15.20-10.48-10.31-24.9210.48-0.143-31.34-10.4415.1878.2710.44-20.54424.92-10.44-0.9131.3410.44-15.18吊车荷载计算...----吊车1----吊车连接节点数:2吊车连接节点号:1,2,最大轮压在左侧产生的各节点竖向荷载(Dmax在跨左):235.786,105.079,最大轮压在右侧产生的各节点竖向荷载(Dmax在跨右):105.079,235.786,空车最大轮压在左侧产生的各节点竖向荷载(Wmax在跨左):0.000,0.000,空车最大轮压在右侧产生的各节点竖向荷载(Wmax在跨右):0.000,0.000,吊车竖向荷载与节点竖向偏心距(m):0.750,-0.750,吊车水平刹车力在各节点产生的最大水平力(Tmax):5.479,5.479,吊车的横向水平荷载与各节点的垂直距离(m):0.650,0.650,考虑空间工作和扭转影响的效应调整系数:1.000吊车桥架引起的地震剪力与弯矩增大系数:1.000吊车桥架重量:211.831单跨吊车组合荷载折减系数:0.900两跨吊车组合荷载折减系数:0.800第139页 ----Dmax标准值作用位于跨左-------柱内力---柱号MNVMNV1-5.95234.25-14.46-101.21-234.2514.46271.73106.6114.4635.42-106.61-14.463-75.63-1.53-14.4620.101.5314.46443.391.5314.4612.13-1.53-14.46---梁内力---梁号MNVMNV1-20.1014.37-2.2614.17-14.372.262-14.1714.37-2.26-3.61-14.372.26310.0014.52-0.81-12.13-14.520.8143.6114.52-0.81-10.00-14.520.81----Dmax标准值作用位于跨右-------柱内力---柱号MNVMNV1-71.73106.61-14.46-35.42-106.6114.4625.95234.2514.46101.21-234.25-14.463-43.391.53-14.46-12.13-1.5314.46475.63-1.5314.46-20.101.53-14.46---梁内力---梁号MNVMNV112.1314.520.81-10.00-14.52-0.81210.0014.520.81-3.61-14.52-0.813-14.1714.372.2620.10-14.37-2.2643.6114.372.2614.17-14.37-2.26第139页 ----左来刹车标准值作用(Tmax作用向右)-------节点侧向（水平向）位移(mm)---节点号δx节点号δx节点号δx节点号δx(1)3.7(2)3.7(3)6.1(4)6.1(5)6.1(6)6.1(7)6.1(8)0.0(9)0.0---柱内力---柱号MNVMNV136.33-0.755.484.270.75-5.48236.330.755.484.27-0.75-5.483-4.27-0.755.487.830.750.004-4.270.755.487.83-0.750.00---梁内力---梁号MNVMNV1-7.83-0.04-0.745.870.040.742-5.87-0.04-0.740.000.040.7435.870.04-0.74-7.83-0.040.7440.000.04-0.74-5.87-0.040.74----右来刹车标准值作用(Tmax作用向左)-------节点侧向（水平向）位移(mm)---节点号δx节点号δx节点号δx节点号δx(1)-3.7(2)-3.7(3)-6.1(4)-6.1(5)-6.1(6)-6.1(7)-6.1(8)0.0(9)0.0---柱内力---柱号MNVMNV第139页 1-36.330.75-5.48-4.27-0.755.482-36.33-0.75-5.48-4.270.755.4834.270.75-5.48-7.83-0.750.0044.27-0.75-5.48-7.830.750.00---梁内力---梁号MNVMNV17.830.040.74-5.87-0.04-0.7425.870.040.740.00-0.04-0.743-5.87-0.040.747.830.04-0.7440.00-0.040.745.870.04-0.74地震计算...-----左震动标准值作用计算结果-----地震力计算质量集中信息:质量集中节点号:123质点重量:123.048123.048195.517水平地震标准值作用底层剪力：26.252底层最小地震剪力(抗震规范5.2.5条):14.132各质点地震力调整系数:1.000地震力调整后剪重比：0.059***第1振型结构自振周期(已乘周期折减系数，单位：秒):0.986特征向量：0.5750.5631.000第139页 各质点的水平地震力(kN)：5.4315.32315.017---节点侧向（水平向）位移(mm)---节点号δx节点号δx节点号δx节点号δx(1)10.6(2)10.6(3)18.5(4)18.5(5)18.7(6)18.7(7)18.5(8)0.0(9)0.0***第2振型结构自振周期(已乘周期折减系数，单位：秒):0.208特征向量：-0.7281.000-0.091各质点的水平地震力(kN)：-1.1811.622-0.235---节点侧向（水平向）位移(mm)---节点号δx节点号δx节点号δx节点号δx(1)-0.1(2)0.1(3)0.0(4)0.0(5)0.0(6)0.0(7)0.0(8)0.0(9)0.0***第3振型结构自振周期(已乘周期折减系数，单位：秒):0.159特征向量：1.0000.642-0.589各质点的水平地震力(kN)：第139页 7.0744.545-6.625---节点侧向（水平向）位移(mm)---节点号δx节点号δx节点号δx节点号δx(1)0.4(2)0.2(3)-0.2(4)-0.2(5)-0.2(6)-0.2(7)-0.2(8)0.0(9)0.0***左地震各振型叠加(SRSS)水平地震作用效应输出:---节点侧向（水平向）位移(mm)---节点号δx节点号δx节点号δx节点号δx(1)10.6(2)10.6(3)18.5(4)18.5(5)18.7(6)18.7(7)18.5(8)0.0(9)0.0---柱内力---柱号MNVMNV197.73-2.7213.30-13.352.72-13.30297.192.7213.02-8.87-2.72-13.02313.35-2.728.4827.312.72-8.4848.872.728.0427.31-2.72-8.04---梁内力---梁号MNVMNV1-27.31-5.34-2.4820.795.342.482-20.79-2.18-2.64-0.412.182.64320.794.92-2.48-27.31-4.922.4840.411.81-2.64-20.79-1.812.64振型参与质量系数:100.00%第139页 -----右震动标准值作用计算结果-----地震力计算质量集中信息:质量集中节点号:124质点重量:123.048123.048195.517水平地震标准值作用底层剪力：26.252底层最小地震剪力(抗震规范5.2.5条):14.132各质点地震力调整系数:1.000地震力调整后剪重比：0.059***第1振型结构自振周期(已乘周期折减系数，单位：秒):0.986特征向量：0.5630.5751.000各质点的水平地震力(kN)：5.3235.43115.017---节点侧向（水平向）位移(mm)---节点号δx节点号δx节点号δx节点号δx(1)-10.6(2)-10.6(3)-18.5(4)-18.5(5)-18.7(6)-18.7(7)-18.5(8)0.0(9)0.0***第2振型结构自振周期(已乘周期折减系数，单位：秒):0.208第139页 特征向量：1.000-0.728-0.091各质点的水平地震力(kN)：1.622-1.181-0.235---节点侧向（水平向）位移(mm)---节点号δx节点号δx节点号δx节点号δx(1)-0.1(2)0.1(3)0.0(4)0.0(5)0.0(6)0.0(7)0.0(8)0.0(9)0.0***第3振型结构自振周期(已乘周期折减系数，单位：秒):0.159特征向量：0.6421.000-0.589各质点的水平地震力(kN)：4.5457.074-6.625---节点侧向（水平向）位移(mm)---节点号δx节点号δx节点号δx节点号δx(1)-0.2(2)-0.4(3)0.2(4)0.2(5)0.2(6)0.2(7)0.2(8)0.0(9)0.0***右地震各振型叠加(SRSS)水平地震作用效应输出:---节点侧向（水平向）位移(mm)---节点号δx节点号δx节点号δx节点号δx第139页 (1)-10.6(2)-10.6(3)-18.5(4)-18.5(5)-18.7(6)-18.7(7)-18.5(8)0.0(9)0.0---柱内力---柱号MNVMNV1-97.192.72-13.028.87-2.7213.022-97.73-2.72-13.3013.352.7213.303-8.872.72-8.04-27.31-2.728.044-13.35-2.72-8.48-27.312.728.48---梁内力---梁号MNVMNV127.314.922.48-20.79-4.92-2.48220.791.812.64-0.41-1.81-2.643-20.79-5.342.4827.315.34-2.4840.41-2.182.6420.792.18-2.64振型参与质量系数:100.00%荷载效应组合计算...内力组合见下页。第139页 第139页 第139页 第139页 第139页 第139页 第139页 6.3构件验算6.3.1刚架梁的验算（1）构件的截面特性钢梁为变截面梁，大头截面A尺寸为H70025025081010小头截面B的尺寸为H350250250810×10等截面C的尺寸为H350250250810×10（2）构件宽厚比的验算对于大头截面A：翼缘部分：腹板部分：对于小头截面B：第139页 翼缘部分：腹板部分：对于等截面C：翼缘部分：腹板部分：（3）抗剪验算由于梁为变截面，所以分两段分别计算。对于等截面一段：其最大剪力为则根据《门式刚架轻型房屋结构技术规程》CECS102：2002中6.1.1中第6款的规定：梁的腹板高度变化小于60mm/m,则：所以：∴满足要求。对于变截面一段，只需验算最不利截面5-5：其最大剪力第139页 所以：∴满足要求。（4）弯、剪、压共同作用下的验算对于大头截面根据《门式刚架轻型房屋结构技术规程》CECS102：2002中6.1.2中第2款的规定进行下列验算：第139页 所以，取全截面有效，所以：由于所以用公式：∴满足要求。对于等截面梁，因截面相同，只需联合选出3-3，4-4截面中的最不利内力来进行验算根据《门式刚架轻型房屋结构技术规程》CECS102：2002中6.1.2中第2款的规定进行下列验算：第139页 所以，取全截面有效，所以：由于所以用公式：∴满足要求。（5）梁的整体稳定性验算A、B、横梁平面内的稳定性验算根据《门式刚架轻型房屋结构技术规程》CECS102：2002，第一段，第二段的，，第139页 相连楔形段的长度比根据《门式刚架轻型房屋结构技术规程》CECS102：2002中附录D查得换算长度系数为，则计算长度为：截面属于b类截面，可查得取，则应有：∴满足要求。A、考虑屋面板与檩条紧密连接，有蒙皮效应，檩条可作为横梁平面外支撑点，但为安全起见，计算按两个檩条间距考虑，即3000m，平面外稳定性根据《门式刚架轻型房屋结构技术规程》CECS102：2002中6.1.4之规定进行验算：取计算长度对于第一段变截面梁5-5截面该构件的楔率为第139页 由于截面属于b类截面，查表得受压区1/3高度和受压翼缘对y轴的截面性质，：受压区1/3高度为，则：根据《钢结构设计规范》GB50017-2003中附录B之规定：取，则：∴满足要求。对于第二段等截面梁6-6，7-7截面第139页 该构件的楔率为，由于截面属于b类截面，查表得根据《钢结构设计规范》GB50017-2003中附录B之规定：取，则：∴满足要求。6.3.2钢架柱的验算（1）构件的截面特性柱选用截面为的焊接工字型截面，且为等截面柱，则：（2）构件宽厚比验算第139页 翼缘部分：腹板部分：（3）抗剪验算柱截面最大剪力为所以根据《门式刚架轻型房屋结构技术规程》CECS102：2002中6.1.1中第6款的规定：不设支座加劲肋，所以：∴满足要求。（4）弯、剪、压共同作用下的验算根据《门式刚架轻型房屋结构技术规程》CECS102：2002中6.1.2中第2款的规定进行下列验算：第139页 所以，取又∵∴，部分截面有效，所以：由《钢结构设计规范》GB50017-2003中考虑屈曲后强渡的计算，由于所以用公式：∴满足要求。（5）整体稳定性验算第139页 A、刚架柱平面内稳定性验算因最大弯矩和最大轴力不在同一个截面，故应验算两组数据。第一组：柱的平面内计算长度：根据《门式刚架轻型房屋结构技术规程》CECS102：2002中公式6.1.3-7b可知柱的平面内计算长度系数为：公式中K是柱的线刚度;则：稳定性验算截面属于b类截面，可查得取，则应有：∴满足要求。第139页 第二组：柱的平面内计算长度：根据《门式刚架轻型房屋结构技术规程》CECS102：2002中公式6.1.3-7b可知柱的平面内计算长度系数为：公式中K是柱的线刚度;则：稳定性验算截面属于b类截面，可查得取，则应有：∴满足要求。B、钢架柱平面外的整体稳定性验算考虑柱间支撑作为柱的平面外支撑，所以柱的平面外验算应分为上柱和下柱分别验。上柱平面外稳定性验算第139页 由柱间支撑可知上柱计算长度为：上柱最不利内力组合为：根据《门式刚架轻型房屋结构技术规程》CECS102：2002中6.1.4之规定进行验算：截面属于b类截面，查表得：对于等截面构件，则，由强度验算可知，全截面有效，且腹板受压区高度，则：根据《钢结构设计规范》GB50017-2003中附录B之规定：取，则：第139页 ∴满足要求。下柱平面外稳定性验算由柱间支撑可知下柱计算长度为：下柱最不利内力组合为：根据《钢结构设计规范》GB50017-2003中附录B之规定：则：第139页 ∴满足要求。第一章节点设计7.1梁柱节点（AB跨梁与A柱的节点）7.1.1螺栓强度验算采用10.9级M22高强摩擦型螺栓，分六排两列布置，如下图所示：梁柱节面螺栓布置示意图钢号为Q235钢构件接触面的处理方法：喷砂高强螺栓预拉应力：190kN第139页 高强螺栓传力摩擦面数摩擦面抗滑移系数高强螺栓承载力设计值：受拉承载力：受剪承载力：节点最不利组合为：∴满足要求、7.2.2端板厚度验算取端板厚度，按《门式刚架轻型房屋结构技术规程》CECS102：2002中7.2.9之规定进行验算：对于两边支承且端板外伸时：∴满足要求。7.2.3梁柱节点域剪应力第139页 按《门式刚架轻型房屋结构技术规程》CECS102：2002中7.2.10之规定：M为柱顶弯矩，则：其中剪应力分布不均匀系数=0.75，按塑性设计，参阅《钢结构设计规范》GB50017-2003∴满足要求。7.2.4螺栓处腹板强度验算根据《门式刚架轻型房屋结构技术规程》CECS102：2002中7.2.11之规定：∴满足要求。7.2梁梁节点7.2.1变截面处梁梁节点1、螺栓强度验算采用10.9级M20高强摩擦型螺栓，分四排两列布置，如下图所示：第139页 梁梁节面螺栓布置示意图钢号为Q235钢构件接触面的处理方法：喷砂高强螺栓预拉应力：155kN高强螺栓传力摩擦面数摩擦面抗滑移系数高强螺栓承载力设计值：受拉承载力：受剪承载力：节点最不利组合为：第139页 ∴满足要求、2、端板厚度验算取端板厚度，按《门式刚架轻型房屋结构技术规程》CECS102：2002中7.2.9之规定进行验算：对于两边支承且端板外伸时：∴满足要求。3、螺栓处腹板强度验算根据《门式刚架轻型房屋结构技术规程》CECS102：2002中7.2.11之规定：∴满足要求。7.2.2屋脊截面处梁梁节点对于第139页 屋脊处的节点设计，与变截面处节点设计过程同理，经验算应用变截面处的节点设计可满足强度和稳定性要求，并且6-6与7-7截面设置相同，7-7截面的内力又较小，经验算后均能满足要求。7.3柱脚节点柱脚最不利内力组合值为：柱脚采用带加劲肋的支撑式刚接柱脚，形式如下图：柱脚底板剖面示意图底板下混凝土标号为C25锚栓采用Q235钢焊条采用E43型7.3.1确定底板面积底板长度和宽度应根据底板下的混凝土的抗压强度确定：基础混凝土为C25，初步确定，锚栓孔布置如下图所示：第139页 柱脚底板平面示意图尺寸满足要求。7.3.2确定底板厚度为负值，所以柱脚需要锚栓来承担压力。对于三边支承及两边相邻支撑板：对于区格：相应区格内的最大应力为：对于区格Ⅱ：相应区格内的最大应力为：第139页 则：，假定板件厚度大于16mm，此时，由此计算底板厚度为：取7.3.3锚栓设计锚栓计算简图如下：锚栓计算简图由于所以柱脚处有拉应力，且拉应力的合力应由锚栓来承担。则锚栓所承受的拉力为：第139页 则锚栓所需要的有效截面面积：（为锚栓抗拉强度设计值，）考虑到锚栓应留有一定余量，所以选取Q235锚栓M27，采用双螺帽。7.3.4抗剪键的设置根据《钢结构设计规范》GB50017-2003规定，锚栓不能抗剪，剪应力应通过底板和基础顶面的摩擦力来传递，若不满足要求，则需要设置抗剪键。底板受压所承受的总压力为：R=N+T=261.51+379.21=640.72kN底板与混凝土基础间的摩擦力为（摩擦系数μ由经验取0.4）则不需要设置抗剪键。第139页 鼎盛环保设备生产车间设计─────基础部分第一章地基处理方案本设计位于陕西省西安市，地基土质为湿陷性黄土，因此，在确定地基处理方案时，首先要计算湿陷性黄土的自重湿陷量，以此判断湿陷性黄土场地的类别和等级，并由此根据经验和规范选择地基处理方案。8.1湿陷性黄土场地自重湿陷量计算根据《湿陷性黄土地区建筑规范》GB50025-2004中第4.4.4条之规定可知，自重湿陷量的计算公式为：式中：—第i层土的自重湿陷系数;—第i层土的厚度（mm）；—因地区土质而异的修正系数，本设计地处西安地区，故取=0.90；在本设计中，地下水位稳定埋深8.4m，属潜水类型，地下水位较深，位于湿陷性黄土层的下面，故不考虑地下水的影响，取所提供的资料中黄土湿陷性指标（2）进行计算有：第139页 1孔：2孔：3孔：4孔：根据《湿陷性黄土地区建筑规范》GB50025-2004，均大于70mm，判定场地为自重湿陷性黄土场地。判断场地的湿陷等级应该根据自重湿陷量的计算值和总湿陷量的计算值等因素来确定，根据《湿陷性黄土地区建筑规范》GB50025-2004可知，场地湿陷量的计算公式为：式中：—第i层土的湿陷系数，当小于0.015时，该土层不记；—第i层土的厚度（mm），自基础底面算起，当基础埋深不确定时，由地面下1.5m算起至非湿陷性黄土层顶面；第139页 —考虑基底下地基土的受水浸湿可能性和侧向挤出等因素的修正系数，在缺乏实测系数时，可按下列规定取值：基底下0-5m深度内，取基底下5-10m深度内，取基底下10m以下至非湿陷性黄土层顶面，在自重湿陷性黄土场地，可取工程所在地区的值。1孔：2孔：3孔：4孔：由此，根据《湿陷性黄土地区建筑规范》GB50025-2004中4.4.7，可判定本设计中地基场地为级（中等）自重湿陷性黄土场地。将上述判定过程汇总于表格。表中计算参数根据下页湿陷性指标为依据并参考土质分层。第139页 毕业设计岩土工程资料————湿陷性指标（2）孔号取样深度（从地面算起）自重湿陷系数δzsi湿陷系数δsi孔号取样深度（从地面算起）自重湿陷系数δzsi湿陷系数δsi11.50.0320.03231.20.0350.0352.20.0360.0352.00.0310.0363.80.0350.0353.00.0320.0355.00.0130.0323.80.0120.0265.80.0150.0255.00.0150.0226.40.0110.0156.00.0110.0247.20.0100.0147.00.0080.01221.50.0330.03041.40.0360.0282.00.0290.0252.00.0300.0233.20.0150.0243.20.0310.0224.00.0120.0224.10.0140.0205.00.0110.0285.20.0200.0206.30.0120.0206.40.0120.0257.40.0100.0227.60.0130.026黄土湿陷性质计算表见附录第139页 8.2地基处理根据《湿陷性黄土地区建筑规范》GB50025-2004中附录E对建筑的划分，可知本设计中建筑结构为丙类，而对于7.7m厚中等自重湿陷性黄土场地，丙类建筑选择用灰土挤密或土挤密桩的处理方法是较为常用的。根据《湿陷性黄土地区建筑规范》GB50025-2004中第6.1.1之规定，对丙类建筑进行地基处理时，应消除地基的部分湿陷量，然而，为了确保安全，并参考实际工程中常用的做法，在本设计中，采用消除全部湿陷量的做法，即选择灰土挤密桩法将黄土湿陷性全部消除。地基处理深度为基础底面至非湿陷性黄土层顶面，（估算基础深度1m左右）即7.7–1=6.7m。根据《湿陷性黄土地区建筑规范》GB50025-2004中第6.1.2第2条之规定，地基处理范围由基础外缘延伸不少于处理土层厚的1/2，且不少于2.0m，所以选定地基处理范围由基础外缘向外扩展3.5m。地基处理选用灰土挤密桩法，具体是采用沉管成孔灰土挤密桩法，沉管成孔后，及时夯填灰土进行挤密，填料要分层夯填，其压实系数不小于0.97，当灰土桩全部打完后，将土体再向下挖500mm厚，然后将灰土桩最上部的500mm高余桩截掉，因为此部分土体挤密效果不明显，为确保安全将其挖除。最后，在已挤密地基上表面做500mm厚3：7灰土垫层，灰土垫层的压实系数不小于0.96。挤密桩桩径为400mm，桩长为6.2m，打桩时采取隔行隔列跳打方式。根据《湿陷性黄土地区建筑规范》GB50025-2004中6.4可知，挤密孔孔位按正三角形布置，孔心距按下式进行计算：式中：—孔心距（m）；—挤密填料孔直径（m）；取D=0.4m；—预钻孔直径（m）；取d=0.第139页 —地基挤密前压缩层范围内各层土的平均干密度（g/）;取为1.35g/—土层击实实验确定的最大干密度（g/）;取为1.7g/—挤密填孔（达到D）后，3个孔之间的平均挤密系数不宜小于0.93，取为0.95。则：m取S=0.9m，根据经验，孔心距多为桩孔直径的2.0-2.5倍，级0.8-1.0m，可见满足要求。挤密孔数量可按《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2002中14.2.5进行计算：式中：—桩孔的数量；—拟处理地基的面积（）取为：—灰土挤密桩所承担的处理地基面积（）—一根桩分担的处理地基面积的等效圆直径（m），桩孔按等边三角形布置：=1.05s。则第139页 第九章基础设计9.1基础的选择由于本设计采用的上部结构为轻型门式刚架结构，荷载较小，所以选择基础形式为钢筋混凝土独立基础，根据《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002中8.2.2其构造要求是：1、锥形基础的边缘高度不小于200mm，阶梯形基础每阶高度宜在300-500mm；2、基础下垫层不小于70mm，垫层混凝土强度等级应为C10；3、底板受力钢筋直径不小于10mm，间距不小于100mm，不大于200mm，钢筋保护层厚度不小于40mm；4、基础混凝土强度等级不低于C20。所以，在本设计中，采用柱下独立基础，在结构的每根柱下均设基础，基础材料为C25混凝土和HPB235钢筋，垫层为100mm厚C10混凝土。9.2基础埋深根据本设计中建筑上部荷载较小，地下水位较深等因素，并根据提供材料，西安地区土壤最大冻结深度450mm，选定基础埋深为自天然地面下1.0m，基础下设100mm厚C10混凝土垫层，所以垫层顶面标高为-1.150m（室内外高差为150mm）。9.3基础尺寸的确定9.3.1确定地基承载力第139页 根据《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2002，地基土质经过灰土挤密桩法进行处理之后，其地基承载力特征值可根据经验确定，但不宜取值大于处理前的2.0倍，也不宜大于250kPa。所以，取地基承载力特征值为当基础宽度大于3m或埋深大于0.5m时，对地基承载力特征值要进行修正：式中：—修正后的地基承载力特征值；—地基承载力特征值；、—基础宽度和埋深的地基承载力修正系数，按基底下土的类别取值；—基础底面以下土的重度，地下水位以下取浮重度；—基础底面宽度（m），当基宽小于3m按3m取值，大于6m的按6m取值；—基础底面以上土的加权平均重度，地下水位以下取浮重度；—基础埋深（m）。在本设计中，由于采用复合地基，=0，所以不做宽度修正，只进行深度修正，取，，则：9.3.2确定基础上部荷载在进行上部结构荷载计算时，以左柱对柱下独立基础的作用为例进行设计，根据《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002中的要求，应取正常使用极限状态下荷载效应的标准组合值进行基底尺寸的确定，所以利用结构设计中的已知数据，取弯矩最大一组和轴力最大一组分别计算确定，因此有第一组：，，第139页 第一组：，，此外，基础顶面同时受到底层墙体作用，每个基础承受的维护墙宽度为7.5m，墙体总高度为1.1m，墙体用240mm厚实心黏土砖砌筑，容重为，每根基础梁自重为25.05kN，则每个基础承受的墙体传来的重力荷载标准值为：9.3.3确定基础底面积由于按轴心受压估算基础底面尺寸，取考虑偏心影响，将基础底面积适当扩大，取基底尺寸b=1.6m，l=2.4m，则基础底面抵抗矩为：①先按第一组不利内力计算，基础底面相应于荷载效应标准组合的竖向压力值和力矩值分别为：则偏心距，为大偏心第139页 ∴∴满足要求，计算见图如下。基础底面的压力分布图②按第二组不利内力计算，基础底面相应于荷载效应标准组合的竖向压力值和力矩值分别为：则偏心距，为小偏心则基础底面边缘的压应力为第139页 ∴满足要求基础底面的压力分布图9.3.4基础冲切验算基础受冲切承载力时计算时再用荷载效应的基本组合，并采用基底净反力，选取下列两组不利内力进行验算。第一组：，，第一组：，，①先按第一组不利内力计算，扣除基础自重及其上土重后相应于荷载效应基本组合时的地基土单位面积净反力：第139页 则偏心距，为大偏心∴∴第139页 基础净反力及冲切破坏锥面②按第二组不利内力计算，扣除基础自重及其上土重后相应于荷载效应基本组合时的地基土单位面积净反力：则偏心距，为小偏心则基础底面边缘的压应力为由于基础底面落在线（即冲切破坏角锥体）以内时，可不必进行受冲切承载力验算。9.3.5基础截面配筋计算（一）柱脚底板及变阶处基底净反力计算，由9.3.5冲切验算中两组不利内力设计值所产生的基底净反力见下表所示，其中为基础柱脚底板或变阶处所对应的基底净反力。经分析可知，第二组基底净反力不起控制作用，基础底板配筋可按第一组基底净反力进行计算。基底净反力值基底净反力第一组第二组283.43258.28柱脚底板边缘194.86178.15变阶处224.38204.8601.86第139页 （二）柱脚底板边缘及变阶处弯矩计算基础的宽高比为基础的偏心距为由于基础偏心距大于基础宽度，则在沿弯矩作用方向上，任意截面处的相应荷载效应的基本组合时的弯矩设计值可按《混凝土结构设计》中式（3.7.15）计算；在垂直于弯矩作用方向上，柱脚底板边缘处或截面变阶处相应于荷载效应的基本组合时的弯矩设计值可按《混凝土结构设计》中式（3.7.16）计算。柱脚底板边缘处弯矩计算变阶处截面的弯矩计算第139页 （三）配筋计算。基础底板受力钢筋采用HPB235级（），则基础底板沿长边b方向的受力钢筋截面面积可按下式计算，即选用基础底板沿短边方向的受力钢筋截面面积可按下式计算，即选用（三）基础配筋图见基础施工图。总结：经过了以上地基处理和基础设计，均能满足《湿陷性黄土地区建筑规范》GB50025-2004，《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2002和《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002。第139页 参考文献（一）建筑设计部分［1］国家标准.房屋建筑制图统一标准（GB／T50001－2001）.北京：中国计划出版社，2002［2］国家标准.建筑制图标准（GB／T50104－2001）.北京：中国计划出版社，2002［3］国家标准.《建筑设计防火规范》（GBJ16-87）.北京：中国计划出版社，2005［4］教材.房屋建筑学.同济大学、西安建筑科技大学、东南大学、重庆大学合编.北京：中国建筑工业出版社，2005（二）结构设计部分［1］国家标准.建筑结构荷载规范（GB50009－2001）.北京：中国建筑工业出版社，2002［2］国家标准.建筑抗震设计规范（GB50011－2001）.北京：中国建筑工业出版社，2001［3］国家标准.建筑抗震设防分类标准（GB50223－2004）.北京：中国建筑工业出版社，2004［4］国家标准.钢结构设计规范（GB50017－2003）.北京：中国计划出版社，2003［5］国家行业标准.门式刚架轻型房屋钢结构技术规程（CECS102:2002）.北京：中国计划出版社，2003［6］国家标准.冷弯薄壁型钢结构技术规范（GB50018-2002）.北京：中国计划出版社，2002［7］国家标准.建筑结构制图标准（GB/T50105－2001）.北京：中国计划出版社，2002［8］国家建筑标准设计图集.钢结构设计制图深度和表示方法（03G102）.北京：中国建筑标准设计研究院，2003［9］龚思礼主编.建筑抗震设计手册（第二版）.北京：中国建筑工业出版社，2002［10］《钢结构设计手册》编辑委员会.钢结构设计手册（第三版）.北京：中国建筑工业出版社，2004［11］陈绍蕃.钢结构（上）.北京：中国建筑工业出版社，2003［12］陈绍蕃、顾强编著.钢结构（下）.北京：中国建筑工业出版社，2003［13］丰定国、王社良主编.抗震结构设计（第2版）.武汉：武汉工业大学出版社，2003［14］梁兴文、史庆轩主编.土木工程专业毕业设计指导.北京：科学出版社，2002（三）地基基础部分第139页 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致谢本毕业设计是在指导老师的悉心指导下完成的，衷心感谢他们在设计的期间给与我的热情帮助和指导。老师渊博的知识，认真负责的工作作风，平易近人的态度让我获益匪浅。在设计的全过程中，包含了两位指导老师的大量心血，使我能够很好的掌握专业知识，并在毕业设计中得以体现。也正是他们长期不懈的支持和帮助才使得我的毕业设计最终顺利完成。在此，向指导老师表示最衷心的感谢和最诚挚的敬意。还要感谢我同组的设计同学，这些日子里，他们和我一块努力奋斗共进共退，相互鼓励相互扶持，在我的毕业设计过程中提出了很多建设性的意见，并给了我很多启发。感谢学院的全体领导和老师，他们四年期间对我的帮助与教诲，我永远不会忘记，他们的音容笑貌仍旧不时浮现在我的眼前，各位老师鲜明地个性特点和人格魅力将是我回忆中的大学生涯重要的组成部分。你们深厚的学术功底和诲人不倦的高尚师德将让我受用一生。感谢那些与我朝夕相处了四年的同班同学们给予我的关心、友谊和帮助，是他们给了我美好而难忘的学习生活。最后，我要衷心感谢我的父母，是你们一直默默地给与我理解与支持，给与我勇敢面对困难的勇气和力量，让我能够顺利地完成学业。这次毕业设计，培养了我综合运用所学的基本理论和专业知识，提高了分析和研究解决问题的能力，为研究生阶段的进一步学习打下了坚实的基础。行文至此，本设计即将划上一个句号，我的四年大学生涯也将告一段落。回首在西安建筑科技大学四年的学习生活，充满了对众多老师、同学、朋友的感激之情。最后，我向西安建筑科技大学土木工程学院的全体老师们再次表示衷心感谢：谢谢你们，谢谢你们四年的辛勤栽培！第139页'