轻钢厂房毕业设计计算书.doc

第 1 页 本本科科毕毕业业设设计计（论论文文） 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 2 页 西安建筑科技大学西安建筑科技大学 毕业设计任务书毕业设计任务书 题 目：鼎盛环保设备生产车间设计鼎盛环保设备生产车间设计 院（系）：土木工程学院土木工程学院 专 业：土木工程土木工程 姓 名： 第 3 页 学 号： 指导教师： 填表日期：2009年年6月月10日日 题目：鼎盛环保设备生产车间设计题目：鼎盛环保设备生产车间设计 一、工程概况一、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 20002500 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、设计原始资料二、设计原始资料 （一）气象条件 1. 冬季采暖室外计算温度5c。 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 第 4 页 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 8.49.6m，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。 三、建筑设计任务及要求三、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四、结构设计任务及要求 （一）设计任务 第 5 页 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： 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。 五五、地基基础设计任务及要求、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； 第 6 页 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。 六、设计成果统一要求六、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 12 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七、国家标准及设计参考资料 （一）建筑设计部分（一）建筑设计部分 1国家标准. 房屋建筑制图统一标准（gbt 500012001）. 北京：中国 计划出版社，2002 2国家标准. 建筑制图标准（gbt 501042001）.北京：中国计划出版社， 2002 第 7 页 3国家标准. 建筑设计防火规范 （gbj 16-87）. 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（二）结构设计部分 1国家标准. 建筑结构荷载规范（gb 500092001）. 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（gb 500112001）. 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（gb 502232004）. 北京：中国建筑 工业出版社，2004 4国家标准. 钢结构设计规范（gb 500172003）. 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/t 501052001）. 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（三）地基基础部分 1土工试验方法标准 （gb/t501231999） 2国家标准. 建筑地基基础设计规范（gb 500072002）. 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（jgj 792002 j 2202002） 4国家标准. 湿陷性黄土地区建筑规范（gb 500252004）. 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 （gb502022002） 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） 第 8 页 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 序号设计内容 设计时间 （天） 1布置设计任务、方案草图3 2工具草图、构造设计5 3正式图5 4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3 2墙梁、檩条、压型钢板、抗风柱、牛腿设计5 3荷载分析及内力计算（手算）3 4荷载分析及内力计算（电算）3 5横向水平地震作用下结构内力分析及位移验算2 6内力组合3 7刚架设计4 8节点设计4 第 9 页 9绘图15 10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2 2确定地基基础方案3 3基础平面布置与构造设计2 4基础内力计算与配筋设计5 5绘图2 6整理答辩1 合计15 附录附录 1 吊车原始资料吊车原始资料 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 5050 方钢，轮距及外轮廓几何尺寸如图 1，2 所示： 图 1 轮距示意图 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。 6503500650 300 120100 875 轨顶设计标高 图 2 外轮廓几何尺寸 第 10 页 附录附录 2 场地工程地质及水文地质条件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。 1.5m422.2 2 eol q3 黄土，褐黄色，可塑针状孔隙发育，具中 等湿陷性（级非自重） ，属于中压缩性土。4.5m417.7 3 el q4 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（级非自重） ，属中压 缩性。 3.6m414.1 4 eol q3 黄土：褐黄色，软塑，含钙质结核，中等 压缩性 7.2m406.9 5 el q2 古土壤：褐红色，可塑，含钙质条纹及结 核，中等压缩性 4.1m402.8 6 eol q2 黄土：褐黄色，可塑， ，含钙质结核，中等 压缩性 5.9m396.9 7 al q2 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 13.1m383.8 8 al q2 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 5.0m378.8 9 al q2 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 3 孔隙比 液限%塑限% 压缩系数 mpa-1 承载力特征值 kpa 222.816.21.07829.818.40.47140 321.017.60.85730.718.60.18170 429.619.20.84231.318.90.29130 526.619.60.76432.619.60.22170 624.520.00.69432.119.70.21180 724.119.90.69533.620.10.22200 822.120.40.63135.220.80.09220 第 11 页 924.120.00.68832.319.40.18220 第 12 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 13 页 abstract the design for the light steel structure plant, the use of light portal frame system, the construction of light steel structure light weight, high strength, large-span, steel structure construction period short, lower investment costs, economic benefits. in china it has a more extensive application prospects. light steel structure of the roof load lighter, and thus a smaller cross-section bar, thin. in addition to its ordinary lighter weight steel structures, material uniformity, accurate and reliable stress calculation, simple processing, a high degree of industrialization, transport and other features easy installation, the general also has easy material to be used than the provinces, the advantages of lighter weight . the design specification, including architectural design, structural design and foundation of three parts. architectural design for the construction plane to some of the specific forms of choice, plant profile design, plant design elevation, the structure of plant design, door and window schedules. part of the structural design, including program selection, the design of the crane beam, purlin design, pillar of wind-resistant design, corbel design, rigid frame design (hand-counting computer comparison, combination of internal forces), the node design. chapters detail the main components of calculus calculation. foundation programs include ground handling, foundation design. part of the design drawings are as follows: plant floor plan, node elevation profiles and detailed, frame construction ,wall-beam purlin plant layout map, construction of crane beam map, support layout map, foundation plan, lime-soil compaction pile layout map . key words: light steel structure，portal frame，architectural design，structural design，foundation design 第 14 页 目目 录录 建筑部分建筑部分 1 11 1 厂房平厂房平面面设设计计 6 6 1.1.11.1.1 建筑平面形式的选择建筑平面形式的选择 6 6 1.1.21.1.2 柱网的选择柱网的选择 6 6 1.1.31.1.3 定位轴线的划分定位轴线的划分 6 6 1 1横向定位轴线横向定位轴线 6 6 2 2纵向定位轴线纵向定位轴线 6 6 1 12 2 厂房剖面设计厂房剖面设计 7 7 1.2.11.2.1 厂房高度的确定厂房高度的确定 7 7 1.2.21.2.2 室内外高差的确定室内外高差的确定 8 8 1.2.31.2.3 厂房天然采光设计厂房天然采光设计 8 8 1.2.41.2.4 厂房屋面排水设计厂房屋面排水设计 8 8 1.31.3 厂房立面设计厂房立面设计 9 9 1.41.4 厂房的构造设计厂房的构造设计 9 9 1.4.11.4.1 外墙外墙 9 9 1.4.21.4.2 外维护结构的保温设计外维护结构的保温设计 1010 1.4.31.4.3 屋顶构造屋顶构造 1111 1.4.41.4.4 散散水水构造构造 1111 1.51.5 门窗明细表门窗明细表 1212 结构部分结构部分 第一章第一章 方案选择方案选择 1313 1.11.1 材料的选择材料的选择 1313 1.21.2 柱网布置柱网布置 1313 1.31.3 屋面布屋面布置置 1313 1.41.4 柱间支撑布置柱间支撑布置 1414 第 15 页 1.51.5 屋盖支撑布置屋盖支撑布置 1414 1.61.6 墙面结构布置墙面结构布置 1414 第二章第二章 吊车梁设计吊车梁设计 1515 2.12.1 荷载的计算荷载的计算 1515 2.1.12.1.1 最大轮压的计算最大轮压的计算 1515 2.1.22.1.2 横向荷载设计值横向荷载设计值 1515 2.22.2 内力计算内力计算 1515 2.2.12.2.1 两台吊车荷载作用下的内力（两台吊车荷载作用下的内力（3 3 个轮子时）个轮子时）1616 2.2.22.2.2 两台吊车荷载作用下的内力（两台吊车荷载作用下的内力（2 2 个轮子时）个轮子时）1717 2.2.32.2.3 一台吊车荷载作用下的内力（一台吊车荷载作用下的内力（2 2 个轮子时）个轮子时）1818 2.2.42.2.4 两台吊车荷载作用下的内力（两台吊车荷载作用下的内力（2 2 个轮子时）个轮子时）1919 2.32.3 截面选择截面选择 2020 2.3.12.3.1 毛截面特性毛截面特性2020 2.42.4 强度验算强度验算 2121 2.4.12.4.1 正应力正应力 2121 2.4.22.4.2 剪应力剪应力 2222 2.4.32.4.3 腹板的局部压应力腹板的局部压应力 2222 2.4.42.4.4 腹板计算高度边缘处的折算应力腹板计算高度边缘处的折算应力 2222 2.52.5 稳定性验算稳定性验算 2323 2.5.12.5.1 梁的整体稳定性梁的整体稳定性2323 2.5.22.5.2 腹板的局部稳定性腹板的局部稳定性2424 2.62.6 挠度验算挠度验算 2626 2.72.7 支承加劲肋的验算支承加劲肋的验算 2626 2.82.8 焊缝计算焊缝计算 2828 2.8.12.8.1 上翼缘与腹板连接处的角焊缝设计上翼缘与腹板连接处的角焊缝设计 2828 2.8.22.8.2 下翼缘与腹板连接处的连接角焊缝设计下翼缘与腹板连接处的连接角焊缝设计 2828 2.8.32.8.3 支座加劲肋与腹板的焊缝支座加劲肋与腹板的焊缝 2828 2.92.9 疲劳验算疲劳验算 2828 第 16 页 第三章第三章 檩条设计檩条设计 3030 3.13.1 荷载设计荷载设计 3030 3.1.13.1.1 永久荷载永久荷载 3030 3.1.23.1.2 可变荷载可变荷载 3030 3.1.33.1.3 荷载组合荷载组合 3131 3.23.2 截面选择及截面特性截面选择及截面特性 3232 3.33.3 受压板件的稳定性系数受压板件的稳定性系数 3333 3.43.4 强度计算强度计算 3636 3.53.5 稳定性验算（风吸力起控制作用）稳定性验算（风吸力起控制作用） 3737 3.63.6 挠挠度度验算验算 3838 3.73.7 构造要求构造要求 3838 第四章第四章 抗风柱设计抗风柱设计 3939 4.14.1 荷荷载载计算计算 3939 4.24.2 内力分析内力分析 3939 4.34.3 截面选择截面选择 4040 4.44.4 强度验算强度验算 4040 4.54.5 稳定性验稳定性验算算 4040 4.64.6 挠度验算挠度验算 4242 第五章第五章 牛腿设计牛腿设计 4343 5.15.1 荷载计算荷载计算 4343 5.25.2 截面选择截面选择 4343 5.35.3 截面特性截面特性 4444 5.45.4 强度验算强度验算 4545 5.55.5 焊缝焊缝验验算算 4646 5.65.6 加劲肋设计加劲肋设计 4747 第六章第六章 刚架设计刚架设计 4949 6.16.1 荷载计算荷载计算 4949 最大轮压作用于最大轮压作用于 a a 柱列柱列 5252 第 17 页 最大轮压作用于最大轮压作用于 b b 柱列柱列 5252 横向荷载作用于横向荷载作用于 abab 跨跨 5252 6.26.2 内力计算（手算电算对比）内力计算（手算电算对比） 5353 pkpmpkpm 计算的恒计算的恒载载内力图内力图 5757 pkpmpkpm 软件在各种荷载标准值作用下的计算结果软件在各种荷载标准值作用下的计算结果 6363 内力组内力组合合表表 7979 6.36.3 构件验算构件验算 8686 6.3.16.3.1 钢架梁的验算钢架梁的验算 8686 （1 1）构件的截）构件的截面面特性特性 8686 （2 2）构件宽厚比的验算）构件宽厚比的验算 8686 （3 3）抗剪验算）抗剪验算 8787 （4 4）弯、剪、压共同作用下的验算）弯、剪、压共同作用下的验算 8888 （5 5）梁的整体稳定性验算）梁的整体稳定性验算 9090 6.3.26.3.2 钢架柱的验算钢架柱的验算 9393 （1 1）构件的截面特性）构件的截面特性 9393 （2 2）构件宽厚比验算）构件宽厚比验算 9393 （3 3）抗剪验算）抗剪验算 9494 （4 4）弯、剪、压共同作用下的验算）弯、剪、压共同作用下的验算 9494 （5 5）整体稳定性验算）整体稳定性验算 9595 第七章第七章 节点设计节点设计 100100 7.17.1 梁柱节点（梁柱节点（abab 跨梁与跨梁与 a a 柱的节点）柱的节点） 100100 7.1.17.1.1 螺栓强度验算螺栓强度验算 100100 7.2.27.2.2 端板厚度验算端板厚度验算 101101 7.2.37.2.3 梁柱节点域剪应力梁柱节点域剪应力 101101 7.2.47.2.4 螺栓处腹板强度验算螺栓处腹板强度验算 102102 7.27.2 梁梁节点梁梁节点 102102 7.2.17.2.1 变截面处梁梁节点变截面处梁梁节点 102102 1 1、螺栓强度验算、螺栓强度验算 102102 第 18 页 2 2、端板厚度验算、端板厚度验算 103103 3 3、螺栓处腹板强度验算、螺栓处腹板强度验算 104104 7.2.27.2.2 屋脊截面处梁梁节点屋脊截面处梁梁节点 104104 7.37.3 柱脚节点柱脚节点 104104 7.3.17.3.1 确定底确定底板板面积面积 105105 7.3.27.3.2 确定底板厚度确定底板厚度 106106 7.3.37.3.3 锚栓设计锚栓设计 106106 7.3.47.3.4 抗剪键的设置抗剪键的设置 107107 基础部分基础部分 第八章第八章 地基处理方案地基处理方案 109109 8.18.1 湿陷性黄土场地自重湿陷量计算湿陷性黄土场地自重湿陷量计算 109109 8.28.2 地基处地基处理理 113113 第九章第九章 基础设计基础设计 115115 9.19.1 基础的选择基础的选择 115115 9.29.2 基础埋深基础埋深 115115 9.39.3 基础尺寸的基础尺寸的确确定定 115115 9.3.19.3.1 确定地基承载力确定地基承载力 115115 9.3.29.3.2 确定基础上部荷载确定基础上部荷载 116116 9.3.39.3.3 确定基础底面积确定基础底面积 117117 9.3.49.3.4 基础冲切验算基础冲切验算 119119 9.3.59.3.5 基础截面配基础截面配筋筋计计算算 121121 参考文献参考文献 124124 （一）建筑设计部分（一）建筑设计部分 124124 （二）结构设计部分（二）结构设计部分 124124 （三）地基基础部分（三）地基基础部分 124124 附附 录录 126126 致致 谢谢 127127 第 19 页 鼎盛环保设备生产车间设计鼎盛环保设备生产车间设计 建筑部分建筑部分 1 11 1 厂房平面设计厂房平面设计 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 20002500 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，尽量使抗风柱间 第 20 页 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 12 2 厂房剖面设计厂房剖面设计 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=10.2 m,预设屋架 第 21 页 斜梁高 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。 c a d a 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 4200 3600,高侧窗开在距牛腿顶面向上 890mm 处，标 2 mm 高为 8.3m, 尺寸为 4200 1500mm。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： 4.2 3.6 112+4.2 1.5 142=509.04 m 山墙上的开窗面积为： （21-1 2 1.5 2=57m 则开窗总面积为：509.04 +57=566.04 建筑面积为 7.5 21 14=2205 m 则窗地比为 566.04/2205=1/3.91/4 故满足采光要求。 1.2.4 厂房屋面排水设计 第 22 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 1.31.3 厂房立面设计厂房立面设计 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。 1.41.4 厂房的构造设计厂房的构造设计 1.4.1 外墙 第 23 页 本厂房外墙下部为 900mm 高 240mm 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 yx3517565 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55165 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 2 0.07/mk w 感热阻，外表面感热阻取，根据规范室内相 2 0.115/ i rmk w 2 0.043/mk w 第 24 页 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，则557.5 可计算矿棉板保温层厚度如下： ， ,min 165 /7.50.115 10.322 o r ，0.1150.0053/58.2/0.070.0053/58.30.0430.158/0.07 o rdd 要求，即， 00,min rr0.158/0.070.322d0.01148d 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 第 25 页 1.4.4 散水构造 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 1.51.5 门窗明细表门窗明细表 尺寸 门窗编号 长（mm）宽（mm） 数量 m1420051004 m2210024004 c24200150028 c31900015002 第 26 页 鼎盛环保设备生产车间设计鼎盛环保设备生产车间设计 结构部分结构部分 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 2205m，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 7.5m9m，故采用实腹式檩条。根据门式刚架轻型房屋结构技术 第 27 页 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 10 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 7.5m6m，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 10 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 28 页 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 . max92kpkn. min41kpkn 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 =1.05， 则吊车竖向荷载设计值为： =1.4 1.05 92=135.24 max.max 1.4 k ppkn min. min1.41.4 1.05 4160.27kppkn 2.1.2 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： 1 () 4 khqq g 由建筑结构荷载规范5.1.2 之规定知 =0.12， 则： 1 0.12 10 (52.126) 102.14 4 khkn 则其设计值为： 1.41.4 2.143.0khhkn 2.2 内力计算 第 29 页 由于本厂房只有一跨，且有两台 5t 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 p 的位置为： ，mm， 1 520035501650aldwmm 2 3550aw 第 30 页 321 ()/7.5(3550 1650)/7.5253.33aaamm 根据钢结构设计手册8.3.2 节中，最大弯矩标准值为： 其中 2 .max 3 92 (3.750.25333) 92 1.65307.09 7.5 c k mkn m 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： 3 92 (3.750.25333) 9237.78 7.5 c k vkn 最大剪力标准值为： . max 2.35.85 1.03 921.03 921197.73 7.57.5 k i p vbpkn l 尚应计算横向荷载产生的内力标准值 . max 3 307.09 6.61 135.24 1.03 kymkn m 最大弯矩处相应横向剪力标准值为： . max 3 197.73 4.26 135.24 1.03 kyhkn m 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 第 31 页 两台吊车两个轮压时的计算简图 ， 1 520035501650aldwmm 21/ 4 3550aamm 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 2 .max 2 92 (3.750.4125) 281.47 7.5 c k mkn m 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： 3 92 (3.750.25333) 9284.34 7.5 c k vkn 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 2 .max 2 92 (3.750.8875) 207.05 7.5