钢结构毕业设计.doc

1 目录目录 1.方案设计方案设计2 1.1.设计原始资料.2 1.2.设计基本要求.2 1.3.设计依据：.2 1.4.车间设计概况：.2 1.5.车间的结构选型：.3 2.建筑设计建筑设计3 2.1. 平面设计.4 2.2. 立面设计.5 2.3.剖面设计.5 2.4.图纸说明.6 3.结构设计结构设计6 3.1.屋架设计.6 3.2.墙架设计.30 3.3 确定板的厚度和荷载设计值.32 3.3.1 荷载计算32 3.3.2 板的计算跨度及区格划分.32 3.3.3 分区格进行内力计算33 3.3.4 板的配筋及配筋表.35 3.4 次梁设计.35 3.4 主梁设计.42 3.4.1 主梁设计主次梁、节点连接计算46 3.5.柱的设计.49 3.5.6 内力组合计算56 3.6.基础设计.63 3.6.3.基础底板厚度的确定.63 4.施工组织设计施工组织设计65 4.1.编制说明.65 4.2.指导思想及实施目标.66 4.3.工程概况和工程特点.67 4.4.施工技术方案.67 4.5.工程质量目标、质量保证体系.73 4.6. 技术组织措施.76 4.7.施工进度计划和保证措施.80 4.8.安全保证体系.82 4.9.环境保护及文明施工措施.84 4.10.施工现场平面布置.85 参参 考考 资资 料料.87 致致 谢谢.88 2 1.方案设计方案设计 1.1.设计原始资料设计原始资料 本厂房位于呼和浩特市市区，主导风向为西北方，地基承载力为 fk =150kpa, 冻土深度：1.6m，抗震设防烈度为 8 度，地震基本加速度为 0.2g，采暖、上、下水 管道、电力均由城市管网直接提供。 1.2.设计基本要求设计基本要求 以国家颁布的现行规范规程为依据，认真贯彻安全可靠，技术先进，经济合理， 美观大方的原则，还要考虑施工的可行性。 1.3.设计依据：设计依据： 1. 根据毕业设计任务书提供的资料进行设计。 2. 国家颁布的有关土建设计各种现行规范规程。 3. 本设计抗震设防烈度为 8 度，设计基本加速度值为 0.20g。 4. 本车间为标准生产车间，合理使用年限为 50 年。 1.4.车间设计概况：车间设计概况： 1. 本设计图中0.000 相当于绝对标高值，根据毕业设计的要求，室内外高差 为 0.150m。 2. 柱网布置：车间基本柱距为 8m，跨度为 30m。 3. 总建筑面积：5907。 4. 层数：，办公室、检修室、库房为二层，车间等其他房间为三层。 5. 房间组成： (1).车间主任室二间约为：224= 48 m2. (2).男女更衣室各三间约为：348= 144 m2 (3).检修室二间约为：248 =96 m2 3 (4).车间库房二间约为：248 =96 m2 (5).男女卫生间各三间约为：348 =144 m2 (6).车间约为： 5379 m2 1.5.车间的结构选型：车间的结构选型： 本钢结构工业厂房的结构选型以工艺和使用要求为基本依据，并尽可能适应今 后可能产生的生产工艺和使用要求的变化，同时考虑了技术经济指标对设计的要求。 该钢结构厂房的结构选型主要包括以下主要结构模型的选型： 1.整体结构选型：根据目前的钢结构厂房大多选用为框排架结构体系，故本设 计选为钢框结构体系。 2.主框架的选型:本钢结构厂房的主框架用梯形钢屋架代替框架横梁，梯形屋架 与框架柱刚接，考虑到此厂房为轻工业厂房，且无吊车荷载，所以框架柱选实腹式 等截面柱。 3.屋盖的选型：本设计采用轻型钢结构五檩屋面，采用 1.5m6.0m 太空轻质大 型屋面板，板直接搁置在屋架上弦节点上。 4.支撑系统选型：本钢结构厂房的支撑系统由两大部分组成，即柱间支撑和屋 盖支撑，屋盖支撑由横向支撑、垂直支撑和系杆组成。因为此厂房长为 64m，根据 规范要求只在厂房两端设置上、下弦横向支撑，在屋架的两端和跨中设置垂直支撑， 目的是形成空间稳定结构。 2.建筑设计建筑设计 建筑设计在现有的自然环境与总体规划的前提下，根据设计任务书的要求，综 合考虑使用功能、结构施工、材料设备、经济艺术等问题，着重解决建筑内部使用 功能和使用空间的合理安排，内部和外表的艺术效果，各个细部的构造方式等，创 造出既符合科学性，又具有艺术效果的工作环境。 建筑设计应考虑建筑与结构等相关的技术的综合协调，以及如何以更少的材料、 4 劳动力、投资和时间来实现各种要求，使建筑物做到适用、经济、坚固、美观。 本方案采用框架结构，框架结构是由梁、柱、节点及基础组成的结构形式，横 梁和立柱通过节点连成一体，形成承重结构，将荷载传至基础。其特点是承重系统 与非承重系统有明确的分工，支承建筑空间的骨架与梁，柱是承重系统，而分割室 内外空间的围护结构和轻质隔墙是不承重的，这种结构形式强度高，整体性好刚度 大，抗震性好，开窗自由。 框架结构是多层、高层建筑的一种主要结构形式。这种结构体系的优点是建筑 平面布置灵活，能获得较大的使用空间，建筑立面容易处理，可以适应不同的房屋 造型。同时，在结构性能方面，框架结构属于柔性结构，自振周期较长，地震反应 较小，经过合理的结构设计可以具有较好的延性性能。框架结构是由梁、柱、节点 及基础组成的结构形式，横梁和柱，通过节点连为一体，形成承重结构，将荷载传 至基础，整个房屋全部采用这种结构形式的称为框架结构或纯（全）框架结构，框 架可以是等跨或不等跨的，也可以是层高相同或不完全相同的，有时因工艺和使用 要求，也可能在某层抽柱或某跨抽梁，形成缺梁、缺柱的框架。 当柱为正方形或接近正方形，或楼面荷载较大的情况下，可采用纵横向承重方 案，这时楼面常为现浇双向板楼盖或井字梁楼盖，两个方向的框架同时承受竖向荷 载和水平荷载。 建筑物是社会物质和文化财富，它在满足使用要求的同时，还需要考虑人们对 建筑物在美观方面的要求，本方案采用对称方式，其主体三层，房间对比明显，给 人以稳重踏实的感觉。 2.1. 平面设计平面设计 建筑平面是表示建筑物在水平方向房屋各部分的组合关系。由于建筑平面通常 较为集中反映建筑功能方面的问题，一些剖面关系比较简单的工业建筑，它们的平 面布置基本上能够反映空间组合的主要内容，因此，首先从建筑平面设计入手。但 是在平面设计中，我始终从建筑整体空间组合的效果来考虑，紧密联系建筑剖面和 立面，分析剖面、立面的可能性和合理性，不断调整修改平面，反复深入。也就是 说，虽然我从平面设计入手，但是着手于建筑空间的组合。 各种类型的工业建筑，从组成平面各部分面积的使用性质来分析，主要可以归 5 纳为主要使用部分和辅助使用部分两类。 2.2.2.2. 立面设计立面设计 立面设计是为了满足使用功能和美化环境的需要而进行的。同时，还可起到改 善环境条件、保护结构和装饰美化建筑物的作用。并且要考虑它的耐久性、经济性； 正确处理与施工技术的关系。 建筑立面可以看成是由许多构部件所组成：它们有墙体、梁柱、屋面等屋的结 构构件，有门窗等和内部使用空间直接连通的部件，以及台基、坡道散水、檐口等 主要起到保护外墙作用的组成部分。恰当地确定立面中这些组成部分和构部件的比 例和尺度，运用节奏韵律、虚实对比等规律，设计出体型完整、形式与内容统一的 建筑立面，是立面设计的主要任务。 建筑立面设计的步骤，通常根据初步确定的房屋内部空间组合的平剖面关系， 例如房屋的大小、高低、门窗位置，构部件的排列方式等，描绘出房屋各个立面的 基本轮廓，作为进一步调整统一，进行立面设计的基础。设计时首先应该推敲立面 各部分总的比例关系，考虑建筑整体的几个立面之间的统一，相邻立面间的连接和 协调，然后着重分析各个立面上墙面的处理，门窗的调整安排，最后对入口门廊、 建筑装饰等进一步作重点及细部处理。 完整的立面设计，并不只是美观问题，它和平、剖面的设计一样，同样也有使 用要求、结构构造等功能和技术方面的问题，但是从房屋的平、立、剖面来看，立 面设计中涉及的造型和构图问题，通常较为突出。 2.3.2.3.剖面设计剖面设计 建筑剖面图是表示建筑物在垂直方向房屋各部分的组合关系，剖面设计主要表 现为建筑物内部结构构造关系，以及建筑高度、层高、建筑空间的组合与利用。它 和房屋的使用、造价和节约用地有着密切关系，也反映了建筑标准的一个方面。其 中一些问题需要平、剖面结合在一起研究，才具体确定下来。 本工程为服装厂服装加工车间，层高为 3.6m,直交通采用楼梯，因为考虑到车间内 要进车，所以门的高度根据车辆的尺寸来确定，窗高要满足通风采光要求。 6 2.4.2.4.图纸说明图纸说明 1.平面图比例为 1：100，要求标注横纵轴号并且标注三道尺寸线(门窗洞口尺 寸，轴线间或房屋开间尺寸以及外包线总寸)。室外坡道、散水和室内标高要明确， 剖切线位置要能反映细部，有必要的节点大样图，指北针等。 2.剖面图比例为 1：100，要求二道尺寸线(门窗洞口高度，总高度)及主要标高 (室内外地坪标高，屋脊标高等)。 3.立面图比例为 1：100，要求标注二道尺寸线(门窗洞口高度，总高度)及主要 标高。 3.结构设计结构设计 本设计的结构设计包括结构图的绘制和结构的计算两部分。 1.结构图：屋架施工图、屋架支撑布置图、梁柱施工图及其节点大样图、柱支 撑布置图、板配筋图、墙架布置图等。 2.结构计算：屋架内力计算、梁柱强度计算、屋架支撑计算、柱间支撑计算、 基础计算等。 3.1.3.1.屋架设计屋架设计 3.1.1.3.1.1.设计资料设计资料 1.呼和浩特地区一服装厂服装加工车间。采用无檩屋盖体系，梯形钢屋架。车 间跨度 30m，长度 64m，柱距 8m，地震设计烈度为 8 度，设计基本加速度为 0.2g， 厂房高度 14.3m。采用 1.5m6.0m 太空轻质大型屋面板，板直接搁置于屋架上弦节 点上，屋面坡度 i=1/10. 屋面标准活荷载 0.5 kn/m2，屋面积灰荷载标准值 0.4kn/m2，雪荷载标准值为 0.4kn/m2，风荷载标准值为 0.55kn/m2。 2.选择钢材和焊条 根据呼和浩特地区的计算温度和荷载性质及连接方法，钢材选用 q235-b。焊条 7 采用 e43 型，手工焊。 3.屋架形式及尺寸 采用平坡梯形屋架。 屋架计算跨度为 l0l-30029700mm， 端部高度取 h01990mm， 中部高度取 hh0+1/10l1990+0.130000/23490mm， 屋架杆件几何长度见图 1 所示，屋架跨中起拱 42mm（按 l/500 考虑） 。 为使屋架上弦承受节点荷载，配合屋面板 1.5m 的宽度，腹杆体系大部分采用下 弦间长为 3.0m 的人字式，仅在跨中考虑到腹杆的适宜倾角，采用再分式。 图图 1 1：屋架杆件几何长度（单位：屋架杆件几何长度（单位：mmmm） 3.1.2.3.1.2.屋盖支撑布置屋盖支撑布置 根据车间长度、屋架跨度和荷载情况，设置两道上、下弦横向水平支撑。因柱 网采用封闭结合，为统一支撑规格，厂房两端的横向水平支撑设在第一柱间。在第 一柱间的上弦平面设置刚性系杆保证安装时上弦杆的稳定，第一柱间下弦平面也设 置刚性系杆以传递山墙风荷载。在设置横向水平支撑的柱间，于屋架跨中和两端共 设三道垂直支撑。在屋脊节点及支座节点处沿厂房纵向设置通长的刚性系杆，下弦 跨中节点处设置一道纵向通长的柔性系杆，支撑布置见附图 2。图中 sc 表示横向水 平支撑，cc 表示垂直支撑，xg 表示系杆，与横向水平支撑相连的为 gwj1,其余为 gwj2。 8 图图 2 2：屋面支撑布置图（单位：屋面支撑布置图（单位：mmmm） 3.1.3.3.1.3.荷载计算与组合荷载计算与组合 1、荷载计算 屋面荷载与雪荷载不会同时出现，计算时取二者中的较大值，故取屋面活荷载 0.5 kn/m2进行计算。屋面沿水平投影面积分布的自重（包括支撑）按经验公式 g=0.12+0.01130 kn/m2具体荷载计算及汇总如表 1 所示。 22 荷载计算及汇总表荷载计算及汇总表 表表 1 1 项次荷载名称标准值 kn/m2设计值 kn/m2备注 1太空轻质大型屋面板0.850.851.35=1.1475沿屋面坡向分布 2防水层0.10.11.35=0.135沿屋面坡向分布 3屋架和支撑自重0.450.451.35=0.608沿水平 分布 4悬挂管道0.050.051.35=0.0675 恒载总和1.451.958 5屋面均布活荷载0.50.51.4=0.7沿水平面分布 6积灰荷载0.40.56沿水平面分布 9 可变荷载0.51.19 当屋面与水平面的倾角小于 30 度时，风荷载对屋面产生吸力，起着卸载作用，一般 不予考虑。 2、荷载组合 计算屋架杆内力时，应考虑如下三种荷载组合： (1).全跨恒荷载+全跨屋面均布活荷载: （1.96+1.26）1.5628.96 knf (2).全跨恒荷载+半跨屋面均布活荷载: 全跨节点恒荷载: 1.961.5617.62 kn 1 f 半跨节点活荷载: 1.261.5611.34 kn 2 f (3).全跨屋架及支撑自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载： 全跨节点屋架自重： 0.6081.565.47 kn 3 f 半跨屋面板自重及活荷载： (0.85+0.5)1.5612.15 kn 4 f 1、2 为使用节点荷载情况，3 为施工阶段荷载情况。 施工时只有屋架及支撑自重是分布于全跨的恒荷载，而屋面板自重及施工荷载 （取屋面活荷载数值）即可能出现在左半跨，也可能出现在右半跨，取决于屋面板 的安装顺序。当从屋架两端对称安装屋面板时，则不必考虑此种荷载组合。 屋架计算简图如图 3 所示 10 图图 3 3：屋架计算简图：屋架计算简图 3.1.4.3.1.4.内力计算内力计算 采用图解法计算屋架在左半跨单位集中荷载作用下的杆力系数。根据算得的节 点荷载和杆力系数，进行杆件内力组合并求出各杆的最不利内力，屋架构件内力组 合见表 2 所示。 屋架构件内力组合表屋架构件内力组合表 表表 2 2 第二种组合第三种组合 构件名称 第一种组合 下的杆件内力 在左半跨在右半跨 左右 计算杆 件内力 上 弦 ab bc、cd de、ef fg、gh hi、 ij jk 0 -325.019 -523.338 -620.063 -643.85 -613.528 0 -293.474 -466.078 -542.418 -549.65 -505.61 0 -236.47 -388.67 -472.51 -507.27 -505.61 0 -163.94 -257.04 -294.05 -290.78 -257.63 0 -102.86 -174.11 -219.15 -245.37 -257.63 0 -325.02 -523.34 -620.06 -643.85 -613.53 11 下 弦 ab bc cd de ef 173.545 437.040 579.424 636.552 631.397 157.64 392.04 511.75 550.65 530.53 125.12 321.09 435.56 492.66 507.85 88.54 217.71 280.01 295.23 276.06 53.70 141.66 198.38 233.10 251.76 173.545 437.040 579.424 636.552 631.397 斜 腹 杆 ab bb bd dc cf fd dh he ej jf -325.27 261.09 -216.98 159.82 -122.21 78.22 -44.22 9.29 22.61 -51.05 -295.45 234.12 -191.05 136.89 -99.93 58.26 -24.69 -8.41 40.02 -66.96 -234.50 191.95 -163.83 125.36 -101.66 72.06 -50.84 27.33 -7.55 -11.59 -165.94 129.95 -104.23 72.67 -50.48 26.20 -5.97 -13.32 32.41 -48.11 -100.64 84.77 -75.06 60.31 -52.34 40.99 -33.99 24.98 -18.56 11.22 -325.27 261.09 -216.98 159.82 -122.21 78.22 -50.84 27.33 -13.32 40.02 -18.56 11.22 -66.96 竖 杆 aa cb ec gd ie kf -14.48 -28.96 -28.96 -28.96 -28.96 93.14 -14.48 -28.96 -28.96 -28.96 -28.96 71.66 -8.81 -17.62 -17.62 -17.62 -17.62 71.66 -8.81 -17.62 -17.62 -17.62 -17.62 33.65 -2.74 -5.47 -5.47 -5.47 -5.47 33.65 -14.48 -28.96 -28.96 -28.96 -28.96 93.14 3.1.5.3.1.5.杆件截面选择杆件截面选择 1、上弦 fg、gh 整个上弦不变截面，取上弦最大杆力的 hi、ij 进行计算。n- 643.85kn，l0x1507mm，l0yl13014mm（按大型屋面板与屋架保证三点焊接考虑， 取 l1为两块屋面板宽） 。根据腹杆最大设计杆力 nab-325.27kn，取中间节点板厚 度 t10mm，支座节点板厚 t12mm。 假设 50，由表查得0.856（由双角钢组成的 t 形截面属 b 类） ，需要的 截面面积： 3498 mm234.98cm2 s a 215856 . 0 1085.643 3 f n 一般角钢厚度15mm，属第一组，故取215 n/mm2。需要的回转半径为f cm01 . 3 50 7 . 150 0 x xs l i 12 cm03 . 6 50 4 . 301 0 y ys l i 上弦应采用两不等边角钢以短边相连组成的 t 形截面。根据需要的、 s a xs i 查表，选用 2l1258010（短边相并）： ys i a39.42cm2，2.26cm，6.11cm（节点板厚 10mm） ，150。 x i y i 验算 ： 严格执行外，还应 根据本工程工艺的施工特点，特别注意以下几个方面： (1)超前导管注浆及回填注浆必须严格按照设计规定进行，严禁敷衍行事， 造成上层塌陷，形成重大事故。 (2)认真做好监控量测，及时做好分析和汇报，以便对施工方案及支护进 行及时修改。 (3)土方开挖严格控制步长，不得超长，要指定专人观察上层变化，发现 危险及时处理或撤离到安全区域。 (4)施工中定期检查电源线路和设备的电部件，确定用电安全，洞内照明， 且能使用 36v 低压灯。 84 (5)喷射机、水箱、风包、注浆缸待应进行密封性能和耐压试验，合格后 方可使用，喷射砼施工作业中，要注意经常检查出料弯头，输料管，注浆管 和管路接头等有无磨薄击穿或松脱现象，发现问题及时处理。 (6)全部机械要设专人管理，修理机械故障时，必须使设备断电停风，向 施工设备送电，送风前应通知有关人员。 (7)喷射作业中处理堵管时，应将输料管顺直，必须紧接喷头，疏通管路 的工作风压不得超过 0.4mpa。 (8)注浆管压浆时，注意缸内保持一定数量的砂浆，以防缸体放空，砂浆 喷出伤人。 (9)非操作人员不得进入正进行施工的作业区，施工中喷头和注浆管前方 严禁站人。 (10)施工操作人员的皮肤应避免与速凝剂等直接接触。 (11)喷射手工作时，宜采用防尘口罩、防尘帽、防尘毛巾、长筒乳胶手 套和专用工作服等防护用品。 4.9.4.9.环境保护及文明施工措施环境保护及文明施工措施 施工现场必须按照施工现场管理规定 ，在醍目地段设置施工标牌，标明工程 项目名称、建设单位、施工单位、工程项目负责人、工程开工日期、施工许可证批 准文号和现场总平面示意图。施工现场张贴安全标语，机械设备前设置操作规程， 以引起施工人员的注意，始终保持文明施工的良好环境。 建立文明施工管理责任制，将本标段划分若干区域，将每个区域的责任落实到 有关管理人员和施工作业班组，使整个施工现场区域责任明确，奖罚分明。加强施 工现场的物料管理，现场各种材料堆放整齐，不乱堆乱放，各施工小区要做到随时 清理建筑垃圾，保持场地整洁。 施工道路保持畅通，消防设施齐全，符合防火要求，现场的排水防洪系统，始 终处于良好的使用状态。施工及生活污水要有组织的进行排放。 施工工人安全帽安全带等，安全措施严格执行，施工用电，高处向地南抛东西 等具体事项，具体安排，随时检查违者罚款。 施工现场必须做到精心施工，文明操作，拆除钢模板及架子时严禁从高空向地 85 下抛掷。钢架管拆除后，要随时卸下扣件，清除残留的砂浆，进行调直，并分规格 整齐堆放。卸下的扣件要及时回收，给螺栓除锈涂油，并分规格存放。 加强现场文明施工的日常管理工作，建立健全各项规章制度。职工生活设施， 应符合卫生、通风、照明、防雨、防雪等要求。职工的膳食、饮水等应符合卫生要 求。在施工过程中，随时检查，随时纠正，使施工现场文明，形成良好的文明施工 风气。 做好施工现场周围的环境保护及环境卫生工作，正确处理和其他各标段的关系， 加强协调，减少和避免发生不必要的矛盾及问题。 出入施工现场的各种机械、设备及时向有关部门申报，对噪音较大的机械、设 备尽量不同时开启或尽量避开夜间和午休时间，尽可能的将噪声控制在国家规定的 范围之内。 混凝土搅拌时注意烟尘污染，并采取相应的措施加以解决，注意工人食堂大灶 的烟尘污染。各类炉、灶排放的烟气不得超过国家标准。 4.10.4.10.施工现场平面布置施工现场平面布置 总体说明说明如下： 1.熟悉了解设计图纸，施工方案和施工进度计划的要求，通过对有关资料的 调查研究及分析，掌握现场四周地形，工程地质，水文地质等实际情况。 2.根据布置原则，居住区和施工区应该具有一定的距离。将其分成两个部分 进行布置。 3.垂直运输井架的位置影响其他项目的位置，因此首先考虑。考虑到有4 座垂直运输井架，且厂房建筑各个位置都要用到，为满足最大服务半径，将 垂直运输井架放在厂房南北两边各两个，位置略靠近厂房四角。 4.砂浆及混凝土搅拌台位置的选择上，考虑尽量靠近使用地点，并考虑运输 卸料方便，将它们布置在施工现场西南入口附近。 5.水泥，砂，石的堆放为了方便卸料和搅拌，放在搅拌台附近位置。 6.石灰库房，化灰池，仓库间，工具间，电工间考虑布置在厂房北面，钢筋棚布置 在厂房正北面位置，方便完成工艺后直接施工。 7.办公室位置考虑到应靠近施工现场，设于工地的西南入口处。 86 87 参 考 资 料 1.国家标准.钢结构设计规范(gb50017-2003).北京：中国计划出版社，2003 2.国家标准