门式刚架厂房毕业设计计算书

武汉科技大学本科毕业设计I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。本设计主要为结构设计。结构设计部分包括结构选型和布置、荷载计算、吊车梁设计、抗风柱设计、檩条和墙梁设计、门式钢架设计、支撑设计，基础设计（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。本次设计图纸部分有：结构设计说明书，厂房平面图，立面剖面，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。关键词： 轻型钢结构； 门式刚架； 结构设计； 基础设计。武汉科技大学本科毕业设计IIAbstractThe 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 is structural design.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； Structural design； foundation design.武汉科技大学本科毕业设计III目 录摘 要 .IAbstract .II1 绪论 .12 结构选型及布置 .22.1 结构选型 .22.2 材料的选择 .22.3 柱网布置 .22.4 屋面布置 .32.5 柱间支撑及布置 .42.6 屋盖支撑及布置 .52.7 墙面结构布置 .53 荷载计算 .63.1 永久荷载统计 .63.2 活荷载统计 .63.3 风荷载标准值 .63.4 吊车荷载 .73.5 整个厂房各部分作用的荷载（标准值与设计值） .84 吊车梁的设计 .104.1 设计资料 .104.2 内力分析 .104.2.1 吊车梁的最大竖向弯矩 .104.2.2 吊车梁的最大剪力 .11maxV4.2.3 吊车梁的最大水平弯矩 .114.2.4 吊车梁在竖向荷载标准值作用下的最大弯矩（求竖向挠度用） .124.3 截面选型 .124.3.1 梁高 h.124.3.2 腹板厚度 .124.3.3 翼缘板尺寸 .134.4 截面验算 .134.4.1 截面几何特性 .134.4.2 强度验算 .144.4.3 整体稳定验算 .144.5 加劲肋计算 .164.5.1 横向加劲肋在腹板两侧成对出现 .164.5.2 支座加劲肋 .164.6 疲劳强度验算 .174.7 挠度验算 .174.8 焊缝连接计算 .184.8.1 上翼缘与腹板连接焊缝 .184.8.2 下翼缘与腹板连接焊缝 .18武汉科技大学本科毕业设计IV4.8.3 支座加劲肋与腹板连接焊缝 .185 抗风柱设计 .195.1 荷载计算 .195.1.1 永久荷载 .195.1.2 风荷载 .195.1.3 单根抗风柱承受的均布线荷载设计值 .195.2 内力分析 .195.3 截面选择 .205.4 强度验算 .205.5 稳定性验算 .205.5.1 弯矩作用平面内的稳定 .205.5.2 弯矩作用平面外的稳定 .215.6 挠度验算 .226 屋面檩条设计 .236.1 荷载 .236.1.1 永久荷载 .236.1.2 可变荷载 .236.2 荷载组合 .246.2.1 1.2 恒载+1.4 屋面均布荷载 .246.2.2 1.0 恒载+1.4 风吸力荷载 .246.2.3 1.2 恒载+1.4 检修及施工集中荷载 .246.3 内力分析 .246.4 截面选择和截面特性 .256.4.1 檩条选型 .256.4.2 有效截面特征 .266.4.3 有效截面的验算 .266.4.4 净截面特征 .266.5 强度验算 .276.6 稳定性计算 .286.7 刚度验算 .296.8 拉条验算 .297 墙梁设计 .297.1 荷载计算 .307.1.1 荷载计算 .307.1.2 两种组合 .317.2 内力分析 .317.2.1 竖向荷载 产生的弯矩 .31xqyM7.2.2 水平荷载 ， 产生的弯矩 .31y x,7.2.3 剪力 .327.2.4 双弯矩力矩 .327.3 截面选型及验算 .33武汉科技大学本科毕业设计V7.3.1 截面选型 .337.3.2 各板件端部的应力值 .337.3.3 各组成板件有效截面 .347.3.4 强度验算 .367.3.5 强度验算 .367.3.6 挠度验算 .377.4 拉条计算 .388 门式刚架设计 .398.1 荷载分析 .398.1.1 永久荷载 .398.1.2 可变荷载 .398.1.3 风载 .398.1.4 吊车荷载 .398.2 作用在刚架上的线荷载标准值 .408.2.1 作用于柱上的线荷载 .408.2.2 屋面与檩条引起的线荷载 .408.2.3 屋面活荷载引起的线荷载 .408.2.4 风荷载引起的线荷载 .408.2.5 吊车引起的线荷载 .418.3 钢架计算简图 .418.4 截面选择 .428.5 内力计算 .431 永久荷载 .432 可变荷载 .443 左风 .464 右风 .475 吊车工况一 .486 吊车工况二 .498.6 荷载组合 .508.6.1 荷载组合种类 .508.6.2 荷载组合计算 .508.7 截面验算 .508.7.1 最大宽厚比验算 .508.7.2 左边柱验算 .518.7.3 右边柱验算 .568.7.4 中柱验算 .568.7.5 梁节点 8、18 截面验算 .628.7.6 梁节点 9、15 截面验算 .638.7.7 梁节点 10、16 截面验算 .658.7.8 梁节点 11、17 截面验算 .688.7.9 梁节点 12、14 截面验算 .718.9.10 梁节点 13 截面验算 .739 节点设计 .77武汉科技大学本科毕业设计VI9.1 斜梁与边柱的连接节点 .779.1.1 螺栓强度验算 .779.1.2 端板厚度验算 .789.1.3 腹板厚度验算 .789.1.4 梁柱节点域的剪应力验算 .799.2 中柱与双边斜梁连接节点 .799.2.1 螺栓强度验算 .799.2.2 端板厚度验算 .809.2.3 腹板厚度验算 .809.2.4 梁柱节点域的剪应力验算 .819.3 梁梁端板节点 .819.4 屋脊端板节点 .819.4.1 螺栓强度验算 .819.4.2 端板厚度验算 .829.4.3 腹板厚度验算 .839.4.4 梁柱节点域的剪应力验算 .839.5 边柱和中柱柱脚设计 .839.5.1 内力设计值 .839.5.2 底板尺寸选择 .849.5.3 锚栓选择 .859.5.4 肋板的计算 .859.5.5 靴梁计算 .869.5.6 抗剪键的设置 .879.6 牛腿设计 .879.6.1 荷载计算 .879.6.2 截面特性 .889.6.3 强度验算 .899.6.4 焊缝验算 .8910 支撑构件设计 .9210.1 屋面横向水平支撑 .9210.2 柱间支撑 .9210.2.1 荷载计算 .9310.2.2 柱间支撑构件内力计算 .9310.2.3 截面设计 .9311 基础设计 .9611.1 基础的选择 .9611.2 基础埋深 .9611.3 地质水文资料 .9611.4 基础尺寸的确定 .9711.4.1 确定地基承载力 .9711.4.2 确定基础上部荷载 .9711.4.3 确定基础底面积 .9711.4.4 基础冲切验算 .99武汉科技大学本科毕业设计VII11.5 基础截面配筋计算 .100参考文献 .101致谢 .102附表 A 钢架非地震作用内力组合表 .103武汉科技大学本科毕业设计11 绪论结构体系是指“ 结构构件采用较薄板件，设计时考 虑板件局部失稳后的后继强度的钢结构体系。门式刚架是典型的轻型钢结构，也是目前国内应用最为广泛的轻型钢结构。门式刚架属于平面结构，它们在纵向构件、支撑和围护结构的联系下形成空间的稳定体系，结构只有组成空间稳定整体，才能承担各种荷载和其他外在效应。所以在考虑建筑功能和经济条件下后本设计选用单层轻型门式刚架结构。本厂房建筑面积近 2700 ，为单层钢结构建筑。单层厂房为四坡双跨门式刚架 ,2m跨度为 24m+21m，长度 60m，宽度 45m，檐高 9.00m，刚架柱距 6m，屋面坡度10%，屋面板为压型钢板,檩条采用薄壁卷边 C 型， 檩条间距 1.5m，墙梁间距 2.0m。门式刚架采用 Q345 钢，屋面檩条、墙架檩条采用 Q235-B 钢，焊条采用 E43 型，外墙墙面为彩色压型钢板， 24 米跨设置一台 15T 吊车，轨顶标高 7 米。安全等级为二级，结构设计使用年限 50 年。地基基础设计等级为丙类。防火等级为三级。武汉科技大学本科毕业设计22 结构选型及布置2.1 结构选型经分析，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。梁、柱节点为刚性连接的门式钢架具有结构简洁、刚度良好、受力合理、使用空间大及施工方便等特点，并便于工业化，商品化的制品生产，与轻型维护材料想配套的轻型钢结构框架体系已广泛应用于建筑结构中。单层门式钢架适用于一般工业于民用建筑及公用建筑、商业建筑，也可用于吊车起重量不大（Q15t）且跨度不大的工业厂房。2.2 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，本厂房是轻型门式刚架结构，厂房柱、梁、吊车梁构件选用 Q345 钢。檩条、压型钢板柱间支撑等结构构件均选用 Q235 钢材。焊条选用：Q235 钢与 Q235 钢，Q235 钢与 Q345 钢之间的焊接连接采用 E43 型焊条；Q345 钢与 Q345 钢之间的焊接采用 E50 型焊条。2.3 柱网布置本厂房建筑面积 2700m，其中柱距 6m，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