单层钢结构工业厂房毕业设计

'建筑设计部分1、工程概况根据生产发展需要，决定于2009年7月1日在咸阳市新建一除锈喷漆单层钢结构工业厂房。厂房建筑面积为3060m2。1.1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：0.25kN/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7度0.15g，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1页 2、厂房平面设计2.1建筑平面形式的选择由于本厂房的生产工艺流程为直线型，即原材料由厂房一端进入，除锈区间－喷漆区间，再由另一端运出，考虑到生产流程及建筑和结构的简单及合理性，本厂房采用矩形平面形式，单跨结构。2.2柱网的选择厂房建筑面积是3060平米，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。柱距取为经济柱距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60M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24m2.3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……，18。1、横向定位轴线为了使吊车梁、屋面檩条等一系列纵向构件的的标志长度均与柱距相同，使构件规格一致，便于统一构造连接，本厂房中柱的中心线与横向定位轴线重合。2、纵向定位轴线a、有吊车的柱与纵向定位轴线的联系由于工艺要求，本厂房1~14轴线间为有吊车区间，此区间的柱子截面较大，纵向定位轴线与柱的中心线重合。b、无吊车的柱与纵向定位轴线的联系在15~18轴线间没有吊车，故柱子截面较小，柱中心线与纵向定位轴线不重合，柱子翼缘与外墙内缘重合。第2页 3、厂房剖面设计3.1厂房高度的确定根据设计资料，本厂房轨顶标高为8.5m，查《钢结构设计手册》中大连重工吊车技术资料的，轨顶到吊车顶面距离H=1585mm，取吊车顶面至斜梁与柱相交处最低点间的安全净空尺寸为315mm，则厂房高度为：8.5+1.585+0.315+0.75+1.450=12.60m。3.2室内外高差的确定考虑到运输工具及厂房的便利，防止雨水侵入室内，取厂房室内外高差为150mm。4、厂房天然采光设计根据《建筑采光设计标准》规定可知，本厂房的采光等级为III级。拟采用双侧采光，窗地面积比应大于1/4。由于侧面采光的效果较好，应用较多，且经计算侧面开窗满足采光面积，不必开天窗，所以本厂房采用侧面采光。为了满足采光面积又不使窗高过大，本厂房将纵墙侧窗开为上下两层，窗宽都取为4.8m，低侧窗窗台高度取在厂房底部砌体的顶面以便于施工，窗高3.6m；高侧窗下缘标高为8.8m，窗高1.2m。为满足采光面积还应在两边上墙上给设一道高窗，窗边距纵向轴线750mm，窗高及窗台标高与纵墙上高侧窗相同。则纵墙上的开窗的面积:4.83.630+4.81.234=714.24m²山墙上的开窗面积为：（24-0.752）1.22=54m²则开窗总面积为：714.24+54=768.24建筑面积为3060m；768.24>3060/4=765第3页 所以采光面积足够。5、厂房屋面排水设计根据厂房原始设计资料，为了减少室内排水设施，避免排水管道对生产工艺的影响，本厂房采用有组织外排水方式。考虑到咸阳地区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1/10，天沟纵向坡度取5‰。6、厂房立面设计立面上采用蓝色为主色调，底部为1200mm高的砖砌体，表面用水泥砂浆抹面。门窗框口包角板采用蓝色钢板。7、厂房的构造设计7.1外墙本厂房外墙下部为1200mm高240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。压型钢板采用双层彩色压型钢板内填保温材料，工厂复合板。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。7.2外维护结构的保温设计咸阳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。本厂房外维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对适度=55%，冬季室内计算温度为16C，室外计算温度为-5C。压型钢板2的厚度为0.53mm，矿棉板的导热系数为0.07mk/w，维护结构内表面感热阻22Ri取0.115mk/w，外表面感热阻Re取0.043mk/w，根据规范规定室内相对湿度=55%的车间外墙室内与围护结构内表面之间的允许温差为7.5C，则可第4页 计算矿棉板保温层厚度如下：R165/7.50.11510.322OminR0.115(0.0053/58.2)(d/0.07)(0.0053/58.3)0.0430.158d/0.07o要求RR，即0.158d/0.070.322，得d0.1148mOOmin又考虑到保温复合式压型钢板的规格，可取矿棉板保温层厚为50mm。7.3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防止冷轧薄壁钢檩条，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1/10。7.4散水构造厂房周围做900mm的混凝土散水，散水坡度取3%，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。如下图所示：第5页 8、门窗明细表门窗编号尺寸mm数量（个）M1360039008C14800360030C24800120034C31500120030结构设计部分第一章方案选择1.1材料的选择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Q235B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，因此，厂房梁、第6页 柱、檩条、吊车梁、压型钢板等结构构件均可选用Q235B。1.2柱网布置本厂房建筑面积3060m²，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，跨度24m。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6m＜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之规定，应在檩条三分点处设置一道拉条，拉条采用Φ12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，本厂房考虑到功能分区，在有吊车的区间两边和中间都设置柱间支撑，且在除锈区间端部布置柱间支撑，柱间支撑分为上柱柱间支撑和下柱柱间支撑布置。1.5屋盖支撑布置由于本厂房长127.5m，宽24m，根据《门式刚架轻型房屋结构技术规程》CECS102：2002中4.5.1之规定，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墙面结构布置第7页 根据墙板的板型和规格，墙梁的布置沿高度方向间距≤1.5m，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。第二章吊车梁设计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》中电车资料可知，其最大轮压为13.8吨，最小轮压为3.8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pk.max13.810138kNpk.min3.81038kN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：pp1.4α=1.41.05138.86=202kNmaxk.maxpmin1.4pk.min1.41.053855.86kN2.1.2横向荷载设计值由吊车资料可知吊车额定起重量为16吨，小车重量为2.99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：1Hk(QQg`)4第8页 由《建筑结构荷载规范》5.1.2之规定知ξ=0.1，则1Hk0.1(162.99)10kN4.754则其设计值为：H1.4Hk1.44.756.65kN2.2内力计算2.2.1一台吊车荷载作用下的内力a500037503750最大弯矩点（C点）的位置为：5000a1250mm；4最大弯矩标准值为：c2138(7500/2500)M238.05kNmk.max7500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：c2138(7500/21250)V94.76kNk7500最大剪力标准值为：138Vk.max(75005000)1381.03189.52kN75002.2.2计算一台吊车作用下的内力时，尚应计算横向荷载产生第9页 的内力标准值224.75(7500/21250)Mky.max7.93kNm7500最大弯矩处相应横向剪力标准值为：c24.757500/21250H3.17kNk7500根据以上计算汇总所需内力表：cMcMky.maxMcccVk.maxV吊车Mk.maxmaxy.maxVkVmax台数一台238.051.41.057.931.01.0594.761.41.05189.521.41.05238.05189.52349.937.9394.76278.608.33139.302.3截面选择取吊车梁为单轴对称工字型截面800450250816，如图：第10页 2.3.1毛截面特性2A4501625016(80032)8173.4410mm25016845016(8008)(80032)8400y472.32mm02173.44101122I8(80032)(80032)8(400472.32)x1212321324501645016(8008472.32)2501625016(472.328)125419325.4210mm228S45016(8008473.32)(80016472.32)2332690.2710mm5Ix19325.421034W5897.6510mmxy800472.32max2.3.2净截面特性222A173.4410221.516166.5610mmn第11页 25016845016(8008)(80032)8400221.516(8008)yno2166.5610459.12mm13I(45021.52)16(45021.52)16(8008nx12132459.12)8(80032)(80032)8(400459.12)121322501625016(459.128)1244113989.3210mm4上113989.321033W3342.9710mmnx（800-459.12）4下113989.321033W2482.7810mmnx459.12上翼缘对y轴的特性：2A450167200mm上2A（450-21.52）16=6512mmn上1354I16450121510mmy125244I121510221.5167012145.1810mmny412145.181033W539.7810mmny225512151033W54010mmy2252.4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：xy第12页 MM66xy349.93108.33102120.08215Nmm/上33WW3343.9710539.7810nxny下翼缘应力：6Mx349.931022140.94Nmm/215Nmm/下3W2482.7810nx2.4.2剪应力按《钢结构设计规范》GB50017-2003中公式4.1.2计算：33VS278.6102690.27102248.48Nmm/f125Nmm/5vIt19325.42108s2.4.3腹板的局部压应力根据《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：la5h2h505162140410mmzyR集中荷载增大系数1.0，F=P=202.86kN3F1.0202.86102261.85Nmm/f215Nmm/ctl8410wz2.4.4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：261.85/Nmmc6My1349.9310(80016459.12)299.73/Nmm4I113989.3210nx3VS1278.61045016(8008472.32)241.48Nmm/5It19325.42108w第13页 由于与同号，则取1.1。则：c1222222399.7361.8599.7361.8541.48cc22112.98Nmm/f1.1215Nmm/12.5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：l75001713，应计算梁的整体稳定性。b450按《钢结构设计规范》GB50017-2003中4.2.1之规定有：lt750016110.32.0bh45080010.730.180.30.784b由《钢结构设计规范》GB50017-2003表B.11354I16450121510mm1121354I16250208.3310mm2125I12151010.850.8b5II(1215208.33)1012(21)0.8(20.851)0.80.56bb0.90.7840.706b13II(80032)81212iyA5513121510208.3310(80032)81290.60mm2173.4410第14页 750090.6082.78y4320Ahyt122351()bb2byWx4.4hfy24320173.441080082.78162235则0.7061()0.5602382.785897.65104.48002351.710.6"0.2821.070.905b1.71MM66xy349.93108.331033bWWxy0.9055897.6510540102280.99Nmm/f215Nmm/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：h0(80032)由于9680，故必须配置横向加劲肋，且应在支座处t8w配置支承加劲肋。根据《钢结构设计规范》GB50017-2003中4.3.6之规定：横向加劲在0.5h0.5(80032)384mm与2h2(80032)1536mm00之间，取横向加劲肋间距a1500mm，横向加劲肋在腹板两侧对称布置。其外h7680伸宽度b404066.7，取b90mm，则腹板加劲肋厚度为ss3030bst6mm。s15计算跨度处，吊车梁腹板计算高度边缘处的弯曲压应力为：6My2349.9310(800459.1216)299.73/Nmm4I113989.3210n第15页 腹板的平均剪应力：3V139.310222.67Nmm/ht(80032)8ww腹板边缘局部压应力：3F1.0202.86102261.85Nmm/f215Nmm/ctl8410wz根据《钢结构设计规范》GB50017-2003中4.3.3之规定：○1的计算cr由于2hct2(80016472.32)w2350.510.85bf153y81532f215Nmm/cr○2的计算cra1500(80032)1.951.0h0h0tf768wy81sh235768202415.344()415.344()1500a0.960.82cr10.59(s0.8)fv10.59(0.960.8)125113.2/Nmm○3σc，cr的计算由于ah1.951.2，0第16页 htf0wyc2818.95a235h0768811.130.915002818.95768ccr.10.79(c0.9)f10.79(1.130.9)2152175.9Nmm/222299.7322.6761.85c0.611.0crcrccr.215113.2175.9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：262Ml238.05107500kx5510EIx102.061019325.42103.36mm7.5mm满足刚度要求。2.7支座加劲肋的验算取支座加劲肋为29010mm，布置如下图：第17页 支座加劲肋的端面承受压应力为：第18页 3Rmax278.61022185.7Nmm/215Nmm/ceA2(9015)10ce稳定计算：2A(4010120)8290103169mm11334I10(2908)(40120)8554.4110z12124Iz554.41102i41.9mmzA3160h076818.3zi41.9z0.975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：3Rmax278.6102290.43/Nmmf215Nmm/A0.9753160满足要求。2.8焊缝计算2.8.1上翼缘与腹板连接处的焊缝设计221VSfhft20.7fIlwz22331278.61045016(80016472.32)1.0202.8610520.716019325.42104102.64mm由于构造要求ht1.51.5166故取h6mm。ff2.8.2下翼缘与腹板连接处的焊缝设计VS1hft20.7fIwx3278.61025016(472.328)1.2mm520.716019325.4210第19页 根据构造要求取h6mm。f2.8.3支座加劲肋与腹板的焊缝设h6mm，则f3R278.610maxh1.82mmft0.7lnf0.71604(7683016)ww根据构造要求取h6mm。f2.9疲劳验算5由于循环次数为510次，根据《钢结构设计规范》GB50017-2003中6.1之规定，应进行疲劳验算。○1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6349.93102(459.1216)136.03/Nmmmaxmin4113989.3210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：12C861104则：11124C861102203.71/Nmm5n510满足要求。○2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：6My2349.9310(459.121670)2114.5Nmm/4I113989.3210n第20页 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：12C2.1810311123c2.18102163.4Nmm/5n510，故满足要求。第三章檩条设计3.1荷载设计1.永久荷载2压型钢板（两层含保温层）0.3kNm/2檩条（包括拉条）0.05kNm/2.可变荷载（1）屋面活荷载标准值根据《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布活荷载按表4.3.1取用，2标准值取0.5kNm/。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1kN。将屋面均布荷载转换为线荷载第21页 1q1.50.133kNm/cr1.57.5（2）屋面雪荷载标准值由设计任务书可知，基本雪压S0.25kPa。根据《建筑结构荷载规范》0GB5009-2001中6.1.1之规定取雪荷载标准值为：SS1.00.250.25kPa25,取1.0kr0r（3）屋面风荷载标准值由设计任务书可知，基本风压0.35kPa，则根据《门式刚架轻型房屋0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1.0。kszoz2查表A.0.2-2，有效受风面积Alc7.57.5/318.75m10。故1.4，s则1.41.00.351.05kPa0.515（吸力）k3.荷载组合（1）1.2永久荷载+1.4max{屋面均布活荷载、雪荷载}Pk0.350.31.50.975kNm/P0.975cos5.710.97kNm/kyP1.20.351.40.31.26kNm/P1.26sin5.710.125kNm/xP1.26cos5.711.254kNm/y弯矩设计值：第22页 2MPl2/81.2547.58.817kNm/xy182MPl2/80.1257.50.879kNm/yx18（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P1.00.35cos5.711.4(0.515)1.50.559kNm/yP1.00.35sin5.711.50.052kNm/x弯矩设计值：2Pl2My0.5597.53.93kNm/x2882Pl0.0527.520.37/MxkNmy2883.2截面选择及截面特性选用C22075202.5型冷弯薄壁型卷边槽钢。查表得其截面特性如下：443I703.76cmI68.66cmW63.98cmxyx33W12.65cmW33.11cmx20.7mmy.miny.max0i8.50cmi2.66cme5.11cmxy0266A9.73cmI6351.1cmI0.2028cmwt2.按第一种组合进行强度验算按毛面积计算的截面应力：MM66x1y18.817100.879102164.36Nmm/133WW63.981033.1110xy.max第23页 MM66x1y28.817100.87910268.32Nmm/233WW63.981012.6510xy.minMM66x1y18.817100.879102111.26Nmm/333WW63.981033.1110xy.max3.3受压板件的稳定系数（1）腹板腹板加劲板件，180.600.9661且小于零，minmax186.89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：2K7.86.299.7827.86.29(0.966)9.78(0.966)23.00（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，175.520.9391，则根据《冷弯薄壁型钢结构minmax186.89技术规程》GB50018-2002中公式5.6.2-2得：2K5.8911.596.6825.8911.590.9396.680.9390.90（3）受压板件的有效宽度○1腹板K23.00K0.90b220mmc75mmc2t2.5mm186.89Nmm/1根据《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018-2002中公式5.6.3-2得：第24页 cK7523.001.721.1bK2200.90c0.930.93K0.110.110.671.710.051.720.05205KK205230.6714.11186.891由于0，故取1.15。b220b111.90mmc11(0.966)b22018181.154.1185.0888t2.538381.154.11179.61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：bb21.8ec0.1tbtt21.81.154.11b111.90109.89mme2202.5由于0则：b0.4b0.4109.8943.96mmee1b0.6b0.6109.8965.93mmee2○2上翼缘K0.9K23.00b75mmc220mmc2t2.5mm186.89Nmm/1由《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018-2002中公式5.6.3-3可得：第25页 cK2200.900.581.1bK7523.00c11则：K1.3110.58205KK2050.91.3111.14186.891由于0故取1.150.151.150.150.9391.01且bb75mmcb7518181.011.1420.7330t2.538381.011.1443.75由《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018-2002中公式5.6.2-3得：bb21.8ec0.1tbtt21.81.011.14b0.17561.10mme752.5由于其为部分加劲板b0.4b0.461.1024.44mmee1则b0.6b0.661.1036.66mmee2○3下翼缘全截面受拉，全部有效（4）有效净截面模量上翼缘板扣除的面积宽度为：7561.113.9mm，腹板的扣除面积宽度为：111.90109.892.01mm，同时在腹板的计算截面有一10拉条连接孔，则有效净截面模量：第26页 422.01703.761013.92.51102.012.5(11043.96)W2enx1103359.9610cm4213.92.568.661013.92.5(24.4420.70)2.012.5(20.7)W22eny.max20.73332.8910cm413.922.5268.661013.92.5(24.4420.70)2.012.5(20.7)W22eny.min7520.73312.5410cm3.4强度验算屋面能阻止檩条侧向失稳和扭转：MM66x1y18.817100.87910433WW59.961012.5410enxeny.min22204.4Nmm/f215Nmm/MM66x1y18.817100.87910233WW59.961012.5410enxeny.min2276.95Nmm/f215Nmm/3.5稳定性验算（风吸力起控制作用）（1）不计孔洞削弱，近似取：3333WW59.9610cmWW12.5410cmexenxeyeny.min（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，1.01.130.46b12第27页 eexb51.120.77567.9mma00222eh/20.4667.90.2842a22024I0.156Ilwtb2hIyyIh246351.10.1560.20281.075022268.6668.66221.30750281.95y2.664320Ah2235bx21Wfyxy43209.7322221.130.2841.300.2841281.9563.980.3（3）风吸力作用下檩条下翼缘受压区MMx2y2WWbxexey663.93100.3710330.359.961012.541022188.97Nmm/f215/Nmm满足要求。3.6挠度验算根据《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102：2002中表3.4.2-2之规定，容许挠度l由公式7-29得150445Plky50.977500Vy54384EIx3842.0610703.761027.6mm750050mm150第28页 满足要求。3.7构造要求75088.2200x8.525094.0200y2.66故，此檩条在平面内、外均满足要求。第四章抗风柱设计4.1荷载计算1、恒载2山墙墙面板及墙梁自重为0.35kNm/2、风荷载21基本风压0.35kNm/，柱高10.480.150.350.111.8m地010面类别为B类，根据《建筑结构荷载规范》GB50009-2001表7.2.1得：1.030.6则zs，风压标准值1.030.60.351.050.379kzs03、单根抗风柱承受的均布线荷载设计值为：恒载：q1.00.3582.8kNm/风荷载：q1.40.37984.24kNm/4.2内力分析第29页 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：构件的最大轴力为：11.82.833.04kN12最大弯矩为：11.84.2473.8kNm84.3截面选择选用HN350175711型柱。柱截面特性：243A53.19cmI13700cmW782cmi14.7cmxxx43I985cmW113cmi4.01cmyyy4.4强度验算第30页 36NM33.041073.8102100.59f215Nmm/AW53.19782x满足要求。4.5稳定性验算1、平面内稳定抗风柱两端铰接，lm11.8则：ox。2l11.810oxx80.82150i14.7x截面属于a类，查表得：0.778x2252`EA3.142.061053.1910N1505.10kNEx221.11.180.82x则：NMmxxANxW10.8xx`NEx3633.04101.073.8100.77853.191.078210310.833.041505.1022104.04Nmm/215Mmm/满足要求。2、平面外稳定性考虑到抗风柱柱间支撑，lm11.85.9oy2loy590则：147.3150yi4.01y第31页 截面属于b类截面，查表得：0.316y2y1.070.581.0取0.58bb44000则：NMtxxAWybx4633.04101.073.810230.31653.19100.587821022182.4Nmm/f215Nmm/满足要求。4.6挠度验算参考《钢结构设计手册》表2-11得容许挠度l40045Plkyy385EIx450.379811800543852.0610137001027.051180029.5mm400故，挠度满足要求。第五章牛腿设计5.1荷载计算22根据吊车梁的设计，吊车梁截面面积A173.4410mmQ235B钢的密34度为7850kgm/吊车梁自重785010173.44101362/Nm轨道自重为430/Nm由吊车最大轮压引起的支座反力标准值为：第32页 D138(0.3331)184kNk.max牛腿根部承受的剪力：3V1.2(136243)107.51.4D270.25kNk.max5.2截面选择牛腿选用BH600500400610，偏心距为e450mm，外伸长度为d200mm，截面高度h600mm，截面宽度b400mm，翼缘板厚度t10mm，腹板厚度t6mm，力作用点处截面为BH530400610。如下fw图所示：则：MVe270.250.45121.61kNm第33页 5.3截面特性2牛腿根部截面：A240010(600210)611480mm1313600102I6(600210)24001040010()x12122479382.27104Ix79382.27103W2646.0810xy60022600101600103S4001061432.310222`360010S4001011801025.4强度验算1.弯曲正应力6M121.61103W1.052646.0810xnx2243.77Nmm/f215Nmm/2.剪应力33VS270.25101432.3104It79382.27106xw2281.27Nmm/f125Nmm/v3.腹板计算高度边缘处折算应力6M121.61106002102y44.43Nmm/14I79382.271062x第34页 `33VS270.2510118010266.95Nmm/4It79382.27106xw和的最不利组合出现在腹板边缘，因此验算公式为：2222344.43366.9522124.18Nmm/1.1f236.5Nmm/满足要求。5.5焊缝验算根据角焊缝尺寸构造要求的限制，h1.5t1.5104.7mmf，h1.2t1.267.2mm，故取h6mm。ff腹板上竖向焊缝的有效截面面积为：2A0.76(60020)24872mmw全部焊缝对X轴的惯性矩为：26000.76I20.7640040.76w224006600200.760.76222130.766600202124471169.9210mm焊缝最外边缘的截面模量为：471169.921033W2339.5810mmw13000.76翼缘和腹板连接处的截面模量为：471169.921033W2454.1310mmw2290第35页 在弯矩作用下角焊缝最大应力：6M121.61103Ww12454.131022w51.98Nmm/f1.22160195.2Nmm/ft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：6MM121.6110249.55Nmm/23W2454.131023vV270.2510255.53Nmm/2A4872w2M22v249.552255.53f1.2222w68.8Nmm/f160Nmm/t满足要求。5.6加劲肋设计第36页 h5100取加劲肋2-90×6，外伸长度为b404057mm且宜大于s3030b90s90mm，故取为90mm。宽度t6mm，故取宽度为6mm。布置如下s1515图：2A6(9015)12900mmce1.焊缝强度验算3V270.251022300.28Nmm/f325Nmm/ceceA900ce2.稳定性验算2A2906690262196mm21331906I6(9026)29062906z1212244322.0710mm第37页 4I322.0710zi38.29mmzA2196h530210o13.3zi38.29z截面属于b类截面，查表得0.9873270.251022则：124.69Nmm/f215Nmm/0.9872196满足要求。第六章钢架设计初步拟选用变截面钢架，钢架柱选用H5003501012型截面，钢架梁选用65050025025081212500230230688型截面。6.1荷载计算1、恒载计算2屋面压型钢板及保温层自重标准值0.3kNmm/2檩条（包括拉条）自重标准值0.05kNmm/钢架梁自重标准值0.59kNm/2墙梁及压型钢板自重标准值0.35kNmm/2钢窗自重标准值0.4kNmm/钢架柱自重标准值0.96kNm/2、活载计算第38页 2（1）屋面均布竖向活荷载设计值0.3kNmm/（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：2SS1.00.250.25kNm/kr0（3）风荷载标准值墙面风荷载标准值：由于厂房梁柱交点处与自然地面间的距离为11.15+0.15=11.30m，根据《建筑结构荷载规范》GB50009-2001中表7.3.1得：2墙面迎风面：1.0150.80.351.050.298kNm/2墙面被风面：1.0150.50.351.050.187kNm/屋面风荷载标准值：屋脊处与自然地面处间的距离为12.75m，根据《建筑结构荷载规范》GB50009-2001中表7.2.1和表7.3.1得：2左跨迎风面：1.077(0.6)0.351.050.237kNm/2右跨迎风面：1.077(0.5)0.351.050.198kNm/3、吊车及吊车荷载（1）一台吊车最大轮压作用下牛腿的最大反力：Dki,maxPmaxy138(10.333)183.95kN（2）一台吊车最小轮压作用下牛腿的最大反力：Dki,minPminy38(10.333)50.65kN（3）一台吊车横向荷载作用下的最大反力：Tk,maxHkyi4.75(10.333)6.332kN4、作用在钢架上的荷载标准值计算：第39页 （1）作用于柱上的恒载：由于侧墙上大部分面积为窗，所以可以以钢窗的自重作为均布荷载并考虑钢柱自重。则，柱上线荷载为：0.47.51.034.03kNm/（2）屋面与檩条引起的线荷载（考虑钢架梁自重）：0.590.357.53.215kNm/则：P3.215sin5.710.32xP3.215cos5.713.20y（3）吊车梁自重引起的恒载标准值：3竖向力为：1362430107.513.44kN弯矩为：13.440.450.259.2kN恒载作用下的计算简图如下所示：（4）由于屋面活荷载大于雪荷载，所以取屋面活荷载。由屋面活荷载引起的线荷载：0.37.52.25kNm/第40页 则：Q2.25sin5.710.224kNm/xQ2.25cos5.712.24kNm/y（5）风荷载（以左吹风为例）左边柱上的线荷载：0.2987.52.235kNm/右边柱上的线荷载：0.1877.51.40kNm/左跨迎风面上的线荷载：0.2377.51.78kNm/右跨迎风面上的线荷载：0.1987.51.485kNm/计算简图如下所示：（6）吊车荷载（最大轮压作用于A柱列）A柱列所受竖向力及弯矩：F183.95kN，MFe183.950.450.25128.76kNmB柱列所受竖向力及弯矩：F50.65kN，MFe50.650.450.2535.45kNm计算简图如下：第41页 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：GG1.00.5G0.5G0.25G0.25G屋盖雪吊车梁柱纵墙1.0（0.357.5+0.59）240.50.25247.50.5（1.362+0.43）7.520.25{0.43.61.27.50.357.511.653.61.2}20.250.9611.652134.64kN3则：T2G2134.641100.734s11其中由PKPM电算程序给出。11（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），故：特征周期值：Ts0.35k2.250.240.350.19gmaxmax由于TT0.7325T，结构的阻尼比取0.05，故：gg0.9Tg0.3510.190.1012maxT0.734第42页 0.05其中：0.90.90.550.051120.061.7计算地震力时集中于屋盖的重力荷载代表值为：GG1.00.5G0.75G0.5G0.5G1屋盖雪吊车梁柱纵墙1.0（0.357.5+0.59）240.50.25247.50.75（1.362+0.43）7.520.5{0.43.61.27.50.357.511.653.61.2}20.50.9611.652163.14kN集中于吊车梁顶面的吊车荷载代表值为：1Gcr18110.33360.32kN4作用于结构底部的总地震剪力标准值为：FG0.1163.1416.314kNEK11一台吊车产生的作用在柱上的吊车水平地震作用为：h8.86crFG0.160.324.6kNcr1crH11.65z6.2内力计算6.2.1手算结果：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）建立力法方程第43页 XX0{1111221pXX02112222p（4）计算系数和自由项作出MMM图，如图c、d、e图12p第44页 则：1y11EIc11211.6511.6511.652.0610845.9008102334.336101111y11.651131191122EIcEIEIEI12310.9398484842.06105.9008102.06107.7418102.06102.79411042.71101114y11.6511.6515.58101221cEIEI21第45页 11211p3.59200.883.5911.658.06210.08EI1220.116812p3.59200.888.06210.08EI111212200.88113.00312.7933EI223811113.0091EI330.01990.0029130.0058890.0287代入力法方程求解得：X18.1X67.6712则：MMXMXM441122p067.67200.88133.21kNm与电算对比：133.28127.4/133.213.1%满足要求。作恒载内力图如下：第46页 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XX0{1111221pXX02112222p第47页 （4）计算系数和自由项作出MMM图，如图c、d、e图12p第48页 1y11EIc11211.6511.6511.652.0610845.9008102334.336101111y11.651131191122EIcEIEIEI12311.65398484842.06105.9008102.06107.7418102.06102.79411042.71101114y11.6511.6515.58101221cEIEI2111211.65158.41pEI120.088412p158.411.651EI111212158.489.1312.233EI22381189.191EI330.01520.0029550.0046440.0228代入力法方程求解得：X13.0X57.412则：MMXMXM441122p0158.457.4101kNm与电算对比：10197.6/97.63.6%第49页 满足要求。作活载内力图如下：第50页 6.2.2电算结果：第51页 第52页 第53页 第54页 第55页 6.2.3内力组合表：无地震作用时A柱、梁内力组合表中：○1表中荷载效应（1~9）均为标准值的效应。○2表中荷载效应组合（10~27）均为设计值，永久荷载分项系数取1.2(1.0，1.35)，可变荷载分项系数取1.4。○3荷载效应组合考虑GB50009-2001第5章第5.2.2条的折减系数。地震作用时A柱、梁内力组合表○1表中荷载效应（1~13）均为标准值的效应。○2表中荷载效应组合（14~19）均为设计值，重力荷载分项系数取1.2(1.0)，水平地震作用分项系数取1.3○3荷载效应组合不考虑GB50009-2001第5章第5.2.2条的折减系数。第56页 附表1第57页 附表2附表3第58页 附表3第59页 附表4附表5第60页 附表5第61页 附表6第62页 6.3构件验算6.3.1钢架梁的验算（1）构件的截面特性钢梁为变截面梁，大头截面A尺寸为6502502508121222A110.0810mmi26.52cmi5.33cmxy4444I7741810mmI3127.710mmxy3333W2382.110mmW250.2110mmxy小头截面B的尺寸为5002502508121222A98.0810mmi20.92cmi5.65cmxy4444I4291910mmI321710mmxy3333W1716.810mmW250.1610mmxy等截面C的尺寸为50023023068822A65.8410mmi20.6cmi4.97cmxy4444I2794110mmI1623.110mmxy3333W1117.610mmW141.1410mmxy（2）构件宽厚比的验算对于大头截面A：2504翼缘部分：b210.081523515t12fy腹板部分：hw6502478.25250235250t8fyw第63页 对于小头截面B：2304翼缘部分：b29.251523515t12fy腹板部分：hw5002459.5250235250t8fyw对于等截面C：2303翼缘部分：b2141523515t8fy腹板部分：hw5001680.6250235250t6fyw（3）抗剪验算○1大头截面A：其最大剪力为V75.24kN根据《门式刚架轻型房屋结max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,又由于考虑仅有加劲肋，加劲肋间距a=900mm，则：a9001.441hw65024k5.3444225.347.27ahw1.44ht650248ww0.780.8w37kf235377.27235235y`2所以：ff125/Nmmvv`Vdhtfwwv650248125626kNV75.24kNV626kNmaxd满足要求。第64页 ○2小头截面B：其最大剪力V55.11kNmaxa9001.891hw50016k5.3444225.346.46ahw1.89ht500248ww0.630.8w37kf235376.46235235y`2所以：ff125/Nmmvv`Vdhtfwwv500248125476kNV55.11kNV476kNmaxd满足要求。○3等截面C：其最大剪力为V55.11kNmaxa9001.861hw50016k5.3444225.346.50ahw1.86ht500168ww0.850.8w37kf235376.50235235y所以：`ffv10.64w0.8v10.640.850.8125121kN`Vdhtfwwv500166121351kNV55.11kNV351kNmaxd满足要求。（4）弯、剪、压共同作用下的验算第65页 ○1对于大头截面M315.44kNmN58.69kNV75.24kN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：4774181033WW2688.1310mm12xx60024236NM58.6910315.4410123AW110.08102473.42101x22132.86Nmm/f215Nmm/36NM58.6910315.4410223AW110.08102473.42101x22122.2Nmm/f215Nmm/20.92116k22.02210.11211ht650248ww0.590.8p28.1kf23528.122.0235235y所以，取1h132.86650241wh326.08mmc132.86122.212hh326.08mm全截面有效，所以：ec3322WW2382.110mmAA110.0810mmexe由于V75.24kN0.5V313kNd第66页 所以用公式：NMMNWAWfNWAeeeeeyee33358.69102382.1102381.1102152110.0810499.24kNm315.44kNm满足要求。○2对于小头截面M118.94kNmN56.68kNV55.11kN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：4429191033WW1803.3210mm12xx50024236NM56.6810118.9410123AW98.08101803.32101x2271.7Nmm/f215Nmm/36NM56.6810118.9410223AW98.08101803.32101x2260.2Nmm/f215Nmm/20.84116k20.92210.11211ht500248ww0.460.8p28.1kf23528.120.9235235y所以，取1第67页 h71.7500241wh258.8mmc71.760.212hh258.8mm全截面有效，所以：ec3322WW1716.810mmAA98.0810mmexe由于V55.11kN0.5V238kNd所以用公式：NMMNWAWfNWAeeeeeyee33356.68101716.8101716.810215298.0810364.16kNm118.94kNm满足要求。○3对于等截面M118.94kNmN56.68kNV55.11kN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：4279411033WW1154.5910mm12xx50016236NM56.6810118.9410123AW65.84101154.59101x22111.6Nmm/f215Nmm/36NM56.6810118.9410223AW65.84101154.59101x2294.4Nmm/f215Nmm/20.841第68页 16k20.092210.11211ht500166ww0.270.8p28.1kf23528.120.09235235y所以，取1h111.6500161wh262.83mmc111.694.412hh262.83mm全截面有效，所以：ec3322WW1117.610mmAA65.8410mmexe由于V54.71kN0.5V175kNd所以用公式：NMMNWAWfNWAeeeeeyee33356.68101117.6101117.610215265.8410239.3kNm118.94kNm满足要求。（5）梁的整体稳定性验算M315.44kNmN58.69kN（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中附录D查得换算长度系数为0.85，则计算长度为：l20.8512cos5.7120500mmx44II4291910279411012i取平均值：i250mmxx33WW1716.8101117.61012第69页 li2050025082xxx截面属于b类截面，可查得0.6752252`EA2.061081.9610N2252.93kNExo221.11.182x取1.0，则应有：mxNMmxANx1W`xe1NExo3658.68101.0315.441020.67581.961058.68310.6752381.2102252.9322145.45Nmm/f215Nmm/满足要求。（b）横梁平面外稳定性验算根据《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l6000mmy○1对于第一段变截面梁5-5截面M315.44kNmN58.69kN650该构件的楔率为10.350010.023lhAsf010.0230.36000500250121.2210.00385liwy010.003850.36000651.01第70页 li600056.5106.2yyy由于截面属于b类截面，查表得0.517y受压区1/3高度和受压翼缘对y轴的截面性质：1受压区1/3高度为258.886.27mm，则：3113344I1225086.2781562.8710mmy012122A2501286.2783688.56mmy0iIA65mmy0y0y060006592.3y0424320Ah00sy00t235b2W4.4hfy00xwy242432098.08105001.2292.3122352392.31716.8101.014.45002352.480.6根据《钢结构设计规范》GB50017-2003中附录B之规定：`1.070.2821.070.2822.480.961.0bb`取0.96，1.0则：bt36NM58.68101.0315.4410t`23yAWbe10.51798.08100.962382.11022149.5Nmm/f215Nmm/满足要求。○2对于第二段等截面梁7-7截面M125.61kNmN38.68kN第71页 该构件的楔率为0，1.0swli600049.7120.7yyy由于截面属于b类截面，查表得0.433y受压区1/3高度和受压翼缘对y轴的截面性质，：1受压区1/3高度为262.8387.61mm，则：3113344I823087.616811.2910mmy012122A230887.6162365.66mmy0iIA58.6mmy0y0y0600058.6102y0424320Ah00sy00t235b2W4.4hfy00xwy242432065.84105001.01028235231021117.6101.04.45002351.30.6根据《钢结构设计规范》GB50017-2003中附录B之规定：`1.070.2821.070.2821.30.851.0bb`取0.85，1.0则：bt36NM38.68101.0125.6110t`23yAWbe10.44365.84100.851117.61022145.49Nmm/f215Nmm/满足要求。6.3.2钢架柱的验算第72页 （1）构件的截面特性柱选用截面为H5003501012的焊接工字型截面，且为等截面柱，则：22A131.610mmi21.2cmi8.1cmxy4444I5900810mmI857910mmxy3333W2360.310mmW490.2310mmxy（2）构件宽厚比验算3505翼缘部分：b214.171523515t12fy腹板部分：hw5002447.6250235250t10fyw（3）抗剪验算柱截面最大剪力为V67.14kNmax考虑仅有支座加劲肋，所以a11150mm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：a1115023.41hw50024k5.3444225.345.35ahw23.4ht5002410ww0.0.5560.8w37kf235375.35235235y`2所以：ff125/Nmmvv`Vdhtfwwv5002410125595kNV67.14kNV595kNmaxd满足要求。第73页 （4）弯、剪、压共同作用下的验算M316.24kNmN202.95kNV58.16kN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：4590081033WW2479.3310mm12xx50024236NM202.9510316.2410123AW131.6102479.33101x22142.97Nmm/f215Nmm/36NM202.9510316.2410223AW131.6102479.33101x22112.13Nmm/f215Nmm/20.78116k18.712210.11211ht5002410ww0.390.8p28.1kf23528.118.71235235y所以，取1h142.97500241wh266.8mmc142.97112.1312hh266.8mm全截面有效，所以：ec3322WW2360.310mmAA131.610mmexe由于V202.95kN0.5V297.5kNd第74页 所以用公式：NMMNWAWfNWAeeeeeyee333202.95102360.3102360.3102152131.610470.44kNm316.65kNm满足要求。（5）整体稳定性验算（a）钢架柱平面内稳定性验算柱顶最不利组合为：M284.97kNmN114.58kN与之相应的柱底轴力为：N213.44kN○1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：35.85EIKhrco545.852.061059008103310111501.73H式中K为柱的线刚度K;u则：ll1.731115019290mmoxrx○2稳定性验算xlioxx1929021291150截面属于b类截面，可查得0.6082252`EA2.0610131.610N2873.79kNExo221.11.192x取1.0，则应有：mx第75页 NMmxANx1W`xe1NExo36114.58101.0284.971020.608131.610114.58310.6082360.3102873.7922138.05Nmm/f215Nmm/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。○1上柱平面外稳定性验算由柱间支撑可知上柱计算长度为：l3590mmy上柱最不利内力组合为：M315.44kNmN114.54kNV50.92kN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：li35908144.3yoyy截面属于b类截面，查表得：0.931y对于等截面构件0，则1.0。由强度验算可知，全截面有效且腹sw板受压区高度h266.8mm，则：c1311344I12350266.8101563.2410mmy01212312A35012266.8105090mmy03iIA55mmy0y0y0第76页 35905565.3y0424320Ah00sy00t235b2W4.4hfy00xwy2424320131.6105001.065.3102352351.62360.3101.04.45002354.640.6根据《钢结构设计规范》GB50017-2003中附录B之规定：`1.070.2821.070.2824.641.011.0bb`取1.0，1.0则：bt36NM114.54101.0315.4410t`23yAWbe10.918131.6101.02360.31022143.13Nmm/f215Nmm/满足要求。○2下柱平面外稳定性验算由柱间支撑可知下柱计算长度为：l8060mmy下柱最不利内力组合为：M316.24kNmN202.95kN腹板受压区高度为：36NM202.9510316.2410123AW131.6102479.33101x22142.97Nmm/f215Nmm/36NM202.9510316.2410223AW131.6102479.33101x22112.13Nmm/f215Nmm/20.781第77页 16k18.712210.11211ht5002410ww0.390.8p28.1kf23528.118.71235235y所以，取1全截面有效。h142.97500241wh266.77mmc142.97112.13121311344I12350266.77104288.6110mmy01212312A35012266.77105528mmy03iIA88.08mmy0y0y0806088.0891.5y0424320Ah00sy00t235b2W4.4hfy00xwy2424320131.6105001.091.5102352391.52360.3101.04.45002351.690.6根据《钢结构设计规范》GB50017-2003中附录B之规定：`1.070.2821.070.2821.690.901.0bb`取0.90，1.0bti81mmli600049.7120.7则：yyyy36NM202.95101.0316.2410t`23yAWbe10.558131.6100.902360.31022176.51/Nmmf215Nmm/第78页 满足要求。第七章节点设计7.1梁柱节点1、螺栓强度验算采用10.9级M22摩擦型高强螺栓，分六排两列布置，如下图所示：钢号为Q235B钢第79页 构件接触面的处理方法：喷砂高强螺栓预拉应力：190kN高强螺栓传力摩擦面数n1f摩擦面抗滑移系数0.45高强螺栓承载力设计值：b受拉承载力：N0.8190152kN.tb受剪承载力：N0.9nP0.90.45119076.95kNvf节点最不利组合为：M315.44kNmN58.69kNV75.24kN63MyN315.441036558.6910iNt2222yni417527536512115.31kN75.24N6.27kNV12NN115.316.27tV0.841.0bbNN15276.95tv满足要求、2、端板厚度验算取端板厚度t35mm16mm，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：第80页 6eeNfwttebw2efefewf3640116121.54101163902404011621516.5mm对于无加劲肋端板33eN3116121.5410wtt34.4mm0.5aewf0.5100116215满足要求。3、梁柱节点域剪应力按《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，M315.44kNm则：6M315.4410ddt650(50024)10bcc22101.95Nmm/f215Nmm/满足要求。4、螺栓处腹板强度验算63315.441027558.6910Nt241752275236521285.67kN0.4P0.419076kN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：3Nt285.67102292.3Nmm/f215Nmm/et1168ww满足要求。7.2梁梁节点第81页 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：钢号为Q235B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n1f摩擦面抗滑移系数0.45高强螺栓承载力设计值：第82页 b受拉承载力：N0.8155124kN.tb受剪承载力：N0.9nP0.90.45115562.78kNvf节点最不利组合为：M118.94kNmN56.68kNV55.11kN63MyN118.941029056.6810iNt222yni4200290862.4kN56.68N7.09kNV8NN62.47.09tV0.621.0bbNN12462.78tv满足要求。2、端板厚度验算取端板厚度t20mm16mm，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：6eeNfwttebw2efefewf364011265.75101123902404011221512.1mm满足要求。3、螺栓处腹板强度验算第83页 63118.941020056.6810Nt2224200290840.84kN0.4P0.415562kN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：30.4P62102266.81/Nmmf215Nmm/et1168ww满足要求。7.2.2屋脊截面处梁梁节点1、螺栓强度验算采用10.9级M16高强摩擦型螺栓，分四排两列布置，如下图所第84页 钢号为Q235B钢构件接触面的处理方法：喷砂高强螺栓预拉应力：100kN高强螺栓传力摩擦面数n1f摩擦面抗滑移系数0.45高强螺栓承载力设计值:b受拉承载力：N0.810080kN.tb受剪承载力：N0.9nP0.90.45110040.5kNvf节点最不利组合为：M136.19kNmN41.86kNV4.182kN63MyN136.191029041.8610iNt222yni4200290874.3kN4.182N0.52kNV8NN74.30.52tV0.941.0bbNN8040.5tv满足要求。2、端板厚度验算取端板厚度t20mm16mm，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：第85页 6eeNfwttebw2efefewf364010776.1101073402404010721513.7mm满足要求。3、螺栓处腹板强度验算63136.191020041.8610Nt2224200290849.64kN0.4P0.410040kN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：3Nt249.64102277.3Nmm/f215Nmm/et1076ww满足要求。7.3柱脚节点柱脚最不利组合：M316.24kNmN202.95kNV58.16kN柱脚采用带加劲肋的支撑式刚接柱脚，形式如下图：第86页 底板下混凝土标号为C30锚栓采用Q235B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：2考虑到抗腐蚀要求，基础混凝土取C30，f14.3/Nmmce初步确定L830mmB530mm，锚栓孔布置如下图：满足要求。7.3.2确定底板厚度36NM6202.95106316.241025.66Nmm/max22BLBL53083053083036NM6202.95106316.241024.74Nmm/min22BLBL530830530830为负值，所以柱脚需要锚栓来承担压力。min第87页 2对于三边支承及两边相邻支撑板：Mqa1对于区格：a476mmb260mmba0.550.065111178782相应区格内的最大应力为：q5.660.90Nmm/max49349322Mqa0.0650.9047613254kNm11对于区格Ⅱ：a235mmb118mmba0.50.0622222相应区格内的最大应力为：q5.66/Nmmmax22Mqa0.065.6623518754kNm22则：M18754kNm由此计算底板厚度为：max6M618754maxt22.9mm取t24mmf2157.3.3锚栓设计锚栓计算简图如下：由于0所以柱脚处有拉应力，且拉应力的合力应由锚栓来承担。min第88页 5.66maxC830452mm5.664.74maxmind83080750mmC452xd750599.33mm33则锚栓所承受的拉力为：63MNa316.2410202.9510264.33Z438.16kNx599.33hh2则锚栓所需要的有效截面面积（f为锚栓抗拉强度设计值，f140Nmm/）：cece3h438.16102AZf3129.71mmece140考虑到锚栓应留有一定余量，所以选取Q235B锚栓M30，采用双螺帽。7.3.4加劲板设计加劲板强度与柱板件和柱脚底板的连接可近似按照下列公式计算：ViViwffRvffht2hlRiRiew235加劲板宽厚比不宜超过18fy2号加劲板及其所承受的剪力为：480165Val900.926.1kNiRiRic22NMy202.95316.240.24i或V116.6kNi22216yi160.240.2524取两者中的较大值来确定板件的高度。w2采用E43型焊条f160Nmm/假定焊脚尺寸h8mm，则焊缝长度：ff第89页 3V116.610il130.1mmwwhf0.78160ef取板件高度为150mm，板件与柱之间满焊，焊缝长度为150mm，计算长度为：64h512mmfl15028134mm，满足要求。w8h64mmf3V116.610i板件厚度：t10.3mm，取板件厚为12mm。Rihf90125Riv3号加劲板件18490Val1650.920.3kNiRiRic22NMy202.95316.240.24i或V116.6kNi22216yi160.240.2524取两者中的较大值来确定板件的高度。w2采用E43型焊条f160Nmm/假定焊脚尺寸h8mm，则焊缝长度：ff3V116.610il130.1mmwwhf0.78160ef取板件高度为150mm，板件与柱之间满焊，焊缝长度为150mm，计算长度为：64h512mmfl15028134mm，满足要求。w8h64mmf3V116.610i板件厚度：t5.6mm，取板件厚为10mm。Rihf165125Riv7.3.5抗剪键设计《钢结构设计规范》GB50017-2003之规定，锚栓不能抗剪，其剪力应通过底板和基础顶面的摩擦力来传递，若不满足要求，则需设置抗剪键。第90页 底板承受的总压力为：RNT202.95438.16642.11kN底板与基础顶面之间的摩擦力为（摩擦系数由经验取0.4）FR0.4642.11256.84kNkN58.16故不需设置抗剪键。第91页 基础设计部分第八章地基处理方案本设计位于陕西省咸阳市，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，以此判断失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失陷性黄土场地自重湿陷量计算根据《失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：nzs0zsiihi1式中：—第i层土的自重湿陷系数;zsih—第i层土的厚度（mm）；i—因地区土质而异的修正系数，本设计地处关中地区，故取0=0.90；0在本设计中，地下水位稳定埋深8.4m，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（17）进行计算有：zs0.9[0.03014001000.03610006500.0256506500.0826504500.0154501孔：0.111200650]295.38mm第92页 毕业设计岩土工程资料————湿陷性指标（17）孔取样深度（从地面自重湿陷湿陷系孔取样深度（从地面自重湿陷湿陷系号算起）号算起）系数δzsi数δsi系数δzsi数δsi1.40.0300.0351.60.0500.0362.50.0360.0302.00.0350.0253.80.0250.0343.20.0800.08515.10.0820.08633.80.0140.0206.00.0150.0225.20.0210.0206.20.1110.1226.10.1120.1257.50.0080.0127.00.0130.0261.50.0300.0321.50.0330.0312.00.0310.0302.00.0210.0253.20.0300.0353.40.0850.08424.00.0830.08244.10.0150.0405.20.0150.0255.60.1110.1236.30.1120.1156.80.0120.0207.60.0100.0147.60.0100.022第93页 zs0.9[0.03015000.0315006000.0306004000.0834006000.0156005502孔：0.112550250]269.06mmzs0.9[0.05015000.0355006003孔：0.0806003000.0217004500.112250]213.89mmzs0.9[0.03315000.0215007004孔：0.0857003500.0153507500.111750400]277.29mm根据《失陷性黄土地区建筑规范》GB50025-2004中4.4.3之规定，均大zs于70mm，判定场地为自重失陷性黄土场地。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《失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：ns0siihi1式中：—第i层土的湿陷系数，当小于0.015时，该土层不记；sih—第i层土的厚度（mm），自基础底面算起，当基础埋深不确定i时，由地面下1.5m算起至非湿陷性黄土层顶面；—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0正系数，在缺乏实测系数时，可按下列规定取值：○1基底下0-5m深度内，取1.50○2基底下5-10m深度内，取1.0第94页 ○3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。0s1.5[0.03010006500.0346506500.0866504500.0224501000.122100300]1孔：1.00.122350416.5mms1.5[0.0305006000.0356004000.0824006000.0256005500.1155502002孔：1.00.115450449.25mms1.5[0.0361002000.0252006000.0856003000.0203007003孔：0.0207004500.125450400]1.00.026500397.82mms1.5[0.0255007000.0847003500.0403507500.1237506004孔：0.020300]1.00.0203004000.022500526.38mm根据《湿陷性黄土地区建筑规范》GB50025-2004中表4.4.7之规定，本设计中的地基场地为Ⅱ级中等自重湿陷性场地。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乙类，而对于7.7m厚中等自重湿陷性黄土场地，乙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，对乙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，即选第95页 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，当采用整片处理是，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：22Ddcdmaxd0S0.95cdmaxd0式中：S—孔心距（m）；D—挤密填料孔直径（m）；取D=0.4m；d—预钻孔直径（m）；取d=03—地基挤密前压缩层范围内各层土的平均干密度（g/cm）;取为d031.35g/cm33—土层击实实验确定的最大干密度（g/cm）;取为1.7g/cmdmax—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，c第96页 取为0.95。20.951.70.40则：S0.950.938m0.951.71.35取S=0.9m，根据经验，孔心距多为桩孔直径的2.0-2.5倍，即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：AnAe式中：n—桩孔的数量；2A—拟处理地基的面积（m）取为：A240001350350021275009003500224593m2A—灰土挤密桩所承担的处理地基面积（m）e22d3.140.94eA0.7e44d—一根桩分担的处理地基面积的等效圆直径（m）；e桩孔按等边三角形布置：d=1.050.9=0.94e4593则桩的数量：n6561根0.7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》GB5007-2002中8.2.2之规定，其构造要求是：第97页 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C30混凝土和HPB235钢筋及HRB335钢筋，垫层为80mm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，咸阳地区土壤最大冻结深度450mm，选定基础埋深为自天然地面下1.05m，基础下设80mm厚C10混凝土垫层，所以垫层顶面标高为-1.20m（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230kPa根据《建筑地基基础设计规范》GB5007-2002中5.2.4之规定，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：fafakbb3dmd0.5第98页 式中：f—修正后的地基承载力特征值；af—地基承载力特征值；ak、—基础宽度和埋深的地基承载力修正系数，按基底下土的类bd别取值；—基础底面以下土的重度，地下水位以下取浮重度；b—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；md—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b修正，取1.0，17，则：dmfa23001.0171.050.5239.35kPa9.3.2确定基础上部荷载进行上部结构荷载计算时，以边柱对柱下独立基础的作用为例，进行设计，取正常使用极限状态下的荷载效应的标准组合值进行基底尺寸的确定，由结构设计中的内力组合表选出最不利内力组合为：M169.15kNmN289.52kNmV44.60kN111此外，基础顶面同时受到底层墙体作用，基础梁顶面到标高1.200m处为3240厚的实心粘土砖墙，容重为19kNm/，则每个基础承担的墙体传来的重力荷载标准值为：N13.5190.241.47.561.38kNwk第99页 em0.250.010.120.371w`MNe61.380.37122.77kNmwkw9.3.3基础底面尺寸及地基承载力验算按轴心受压估算基础底面尺寸，取：NNN289.5261.38350.90kNkk,maxwkNk350.902Am1.61fd239.35201.05aG考虑到偏心较大，故取：2Alb1.82.74.86m基础底面的弹性抵抗矩为：11223Wlb1.82.72.19m66进行基底承载力验算如下：3基础自重和土的自重为（基础及其上填土的平均重度取20kNm/）mGdA201.054.86102.06kNkm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：NNGN350.90102.0661.38514.34kNbkkkwkM169.1544.600.761.380.371160.70kNmbk根据《建筑地基基础设计规范》GB5007-2002中5.2.2之规定：M160.7偏心距：ebk0.31b2.70.45N514.3466bk则基底边缘压应力为：第100页 2pkmaxNMbkbk514.34160.70179.2kNm/2pkminAW4.862.1932.4kNm/图8.1ppkkmaxmin179.232.422p105.8kNm/f239.35kNm/ka2222p179.2kNm/1.2f1.2239.35287.22kNm/kamax满足要求。9.3.4基础受冲切承载力验算基础受冲切承载力计算时采用荷载效应基本组合，并采用基底净反力，由内力组合表得：M221.2kNmN386.99kNmV58.74kN111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为：第101页 NNN386.991.261.38460.65kNb1Gwk`MMVhM221.258.740.71.222.77207.40kNmbGM207.4eb0.4503b0.45N460.656b根据《建筑地基基础设计规范》GB5007-2002中5.2.2之规定：当偏心距eb时，基底最大反力按下式计算：62Nb2460.652p189.65kNm/jmax3al132.70.451.822p1.2f287.22kNm/jamax基础各细部尺寸如图：图8.2取混凝土保护层厚度为40mm，则基础边阶处的界面有效高度为：h600405555mm0由于l1800mma2h80025551910mmt0故冲切破坏椎体底面积落在基底面积范围以外，不需要进行抗冲切验算。第102页 9.3.4基础截面配筋计算如图所示：图8.3对基础底板进行配筋计算时，取上部荷载的基本组合值在基地引起的净反力值，由此产生的基地净反力如下：22p189.65kNm/p0/kNmjmaxjmin2柱脚底板边缘：p123.97kNm/j,2变阶处：p154.53kNm/j,2.71.7基础的宽高比：0.842.520.6由于基础的偏心距大于1/6的基础宽度，则在沿弯矩作用方向上，任意截面Ⅰ—Ⅰ处的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3.7.15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基本组合时的弯矩设计值按《混凝土结构设计》中式3.7.16第103页 近似计算。截面变阶处的弯矩计算：12`Ma12lapj,maxpj,pj,maxpj,l12120.521.80.8189.65154.53189.65154.531.81232.86kNm1``2Mla2bbpjj,maxp,min48121.80.822.71.7189.6504828.05kNm柱脚底板边缘处截面弯矩计算：12`Ma12lapj,maxpj,pj,maxpj,l12120.93521.80.53189.65123.97189.65123.971.812102.97kNm1``2Mla2bbpjj,maxp,min48121.80.5322.70.83189.6504839.70kNm配筋计算如下：2本设计采用HPB235级受力钢筋，f210Nmm/，则长边方向的受力钢y筋截面积为：6M102.97102A981.6mms0.9hf0y0.9600452102选用Φ10@120作为受力钢筋，A1099mm，满足要求。s短边方向受力钢筋截面面积为：6M39.70102A385.4mms0.9h0dfy0.9555102102选用Φ10@200作为受力钢筋，A1022mm，满足要求。s第104页 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