毕业设计（论文）-辽宁洪臣重型机械厂加工间建筑结构设计.doc

辽宁科技大学本科生毕业设计 毕业设计任务书 设计题目辽宁洪臣重型机械厂加工间建筑结构设计 设计类论文类生产实际科研实际社会实际其它来源 课题类别课题来源 毕业设计要求、设计参数、各阶段时间安排、应完成的主要工作等 毕业设计要求：1.建筑设计：设计深度为初步设计水平。确定厂房结构形式及设计方案。 具体要求：平面图、立面图、剖面图。平面图绘图比例：1；100、1：150 或 1：200 2.结构设计：主体结构设计达到技术设计水平，部分达到施工图要求。 结构设计计算：1)初选柱截面尺寸 2)选一榀有代表性的刚架结构计算，形成荷载简图。 3)风荷载计算 4) 屋面檩条及墙皮檩条计算 5)吊车梁计算 6)刚架内力分析 7)厂房柱基础计算 设计图纸： 布置图绘图比例：1；100、1：150 或 1：200 1)基础施工图，布置及详图。 2)刚架及屋面支撑布置图 3)吊车梁布置图 4)屋面檩条布置图 5)墙皮檩条布置图 6)刚架详图 设计参数： 1. 拟建工程为单层轻钢结构，平面呈矩形，长为 90m，跨度为单跨 21m。建筑物安全等级为二级；场地等 级二级；地基等级二级，综合评定岩土工程勘察等级为乙级。室内地坪标高为0.000，室内外高差为 150mm。 2. 建筑场地位于锦州市郊，标准冻土深为 1.2m，市郊最大冻深为 1.4m。建筑场地类别为类，回填土层 厚度为 1.0m，地层结构较简单，为震害有利地段。建筑宜采用天然浅基础，天然地基持力层为粘土，地基承载 力特征值为 130Kpa。 3. 基本风压为 0.6 kN/m2，基本雪压为 0.4 kN/m2。 4. 抗震设防烈度为 6 度，设计基本地震加速度值为 0.05 g。 5. 吊车资料（见资料图），本跨设有 2 台 5T 单梁吊车。轨顶标高为 6.500m。（A5） 时间安排：1、建筑方案确定，1 周。平面布置、立面布置、剖面布置（绘草图）； 2、绘制建筑平面图，1 周。完整的平面布置图； 3、绘制建筑立面图及剖面图，1 周。完整的立面布置图及剖面图； 4、建筑设计说明书、荷载计算、屋面檩条设计，1 周。计算书； 5、墙皮檩条设计、抗风柱设计，1 周。计算书； 6、吊车梁设计，刚架内力分析， 2 周。计算书； 7、基础设计（包括抗风柱基础），1 周。计算书及施工图； 8、绘制全部施工图，3 周。 9、上交所有图纸并修改，1 周。修改全部图纸； 10、指导教师及评阅人评阅 1 周。指导教师和评阅人评阅。 11、毕业答辩，1 周。 指导教师(签字)： 2015 年 10 月 26 日 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 页 辽宁洪臣重型机械厂建筑结构设计 摘 要 本设计是辽宁锦州洪臣重型机械加工厂房，结构承重体系为轻型门式刚架体系。 主要设计内容有建筑设计，结构设计。设计内容主要包括建筑设计和结构设计两个部 分，其中，建筑设计包括厂房平面、立面、剖面的设计，结构设计包括构件选型、檩 条设计、墙梁设计、刚架设计、构件验算、节点设计、抗风柱设计、基础设计。其中 刚架内力采用 CAD 及 PKPM 软件计算，找出最不利的内力进行梁柱构件验算。通过清晰 的设计思路和严谨的设计方法，使结构更加安全，稳定，并且加深了对轻型门式刚架 结构的了解。 关键词：轻型门式钢架;建筑设计;结构设计;内力计算;基础设计 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 页 Building structure design of Liaoning Hong Chen heavy machinery plant Abstract The design is in Jinzhou, Liaoning Hong Chen heavy machinery processing workshop, load-bearing structure system of lightweight steel portal frame system. The main content of the design with architectural design, structural design. Design content mainly includes: Architectural Design and structural design of two parts, of which architectural design including factory building plane, elevation, section design, structure design including the selection of its components, purlin design, the design of the wall beam, rigid frame design, the calculation of members, node design, wind column design, foundation design. The internal force of rigid frames by CAD and PKPM calculation, find the most unfavorable internal force of beam column member check. Through a clear design ideas and rigorous design method. Make the structure more safe, stable, and deepen the understanding of the light portal frame structure. Key words: Calculation of the light portal frame; architectural design; structure design; internal force and foundation design *大学本科生毕业设计 第 页 1 绪论.1 1.1 门式刚架特点及适用范围.1 1.2 国内外轻型门式刚架结构研究现状.2 1.3 本文所做工作.3 2 设计资料.4 2.1 工程概况.4 2.2 设计原始资料 .4 3 建筑设计.5 3.1 建筑平面设计.5 3.1.1 柱网布置与定位轴线.5 3.1.2 支撑布置.5 3.1.3 屋盖布置.5 3.1.4 构造措施.5 3.2 剖面设计.5 3.2.1 厂房高度的确定.6 3.2.2 采光设计.6 3.2.3 通风设计.7 3.2.4 厂房的保温，隔热设计.7 3.2.5 构造措施.7 3.3 建筑立面设计.7 4 构件选型.8 4.1 压型钢板选择.8 4.2 柱截面选择.8 4.3 梁截面选择.8 4.4 檩条选型.8 4.5 拉条的设置.9 4.6 吊车梁选型.9 *大学本科生毕业设计 第 页 4.7 钢轨型号 .9 5 檩条设计.10 5.1 屋面檩条.10 5.1.1 计算简图.10 5.1.2 荷载计算.10 5.1.3 内力计算.11 5.1.4 截面选择.12 5.1.5 强度验算.13 5.1.6 稳定性验算.13 5.1.7 挠度计算.14 5.1.8 刚度验算.14 5.2 墙梁.14 5.2.1 墙面布置.14 5.2.2 荷载计算.14 5.2.3 内力计算.15 5.2.4 有效截面计算.15 5.2.5 净截面模量计算.18 5.2.6 强度验算.18 5.2.7 稳定性验算.18 5.2.8 挠度计算.19 6 刚架设计.20 6.1 计算简图.20 6.2 梁柱截面特征.21 6.3 荷载计算.21 6.3.1 屋面恒载.22 6.3.2 屋面活载.22 6.3.3 其它.22 6.3.4 风荷载.22 *大学本科生毕业设计 第 页 6.3.5 吊车荷载.23 6.4 内力计算及组合.24 6.4.1 恒载作用下内力图.24 6.4.2 活载作用下内力图.26 6.4.3 风荷载作用下内力图.28 6.4.4 吊车横向荷载作用下内力图.30 6.4.5 吊车竖向荷载作用下内力图.32 6.4.6 内力组合.35 7 构件验算.38 7.1 构件宽厚比的验算.38 7.2 刚度验算.39 7.3 有效截面特性.40 7.3.1 柱有效截面特性.40 7.3.2 梁有效截面特性.41 7.4 强度验算.42 7.5 稳定性验算.42 7.6 位移验算.43 8 节点设计.45 8.1 梁柱节点设计.45 8.1.1 连接螺栓计算.46 8.1.2 端板厚度计算.46 8.1.3 节点域剪力验算.47 8.1.4 端板螺栓处腹板强度验算.47 8.2 梁节点设计.47 8.2.1 连接螺栓计算.48 8.2.2 端板厚度计算.48 8.2.3 节点域剪力验算.49 8.3 牛腿节点.49 *大学本科生毕业设计 第 页 9 基础设计.51 9.1 基本资料.51 9.2 作用于基础顶面上的荷载计算.51 9.3 基础尺寸及埋置深度.52 9.4 验算持力层地基承载力.53 9.5 基础高度验算.54 9.6 基础底板配筋计算.55 9.7 杯壁配筋.58 10 抗风柱设计.59 10.1 荷载计算.59 10.2 柱截面选择.59 10.3 内力分析.59 10.4 强度验算.60 10.5 稳定性验算.60 10.5.1 平面内稳定性.61 10.5.2 平面外稳定性.61 10.5.3 位移验算.61 10.6 抗风柱基础设计.62 10.6.1 基本资料.62 10.6.2 作用于基础顶面上的荷载计算.62 10.6.3 基础尺寸及埋置深度.63 10.6.4 验算持力层地基承载力.64 10.6.5 基础高度验算.64 10.6.6 基础底板配筋计算.65 结论.67 致谢.68 参考文献.69 *大学本科生毕业设计 第 1 页 1 绪论 1.1 门式刚架特点及适用范围 门式刚架是对轻型房屋钢结构门式刚架的简称。近年来，它在我国快速发展，给 钢结构注入了新的活力。不仅在轻工业厂房中得到非常广泛的应用，而且在一些城市 公共建筑也得到了普遍的应用。 轻型门式刚架结构广泛应用具有以下特点： （1）用轻型屋面，不仅可以减少梁柱截面尺寸，基础也相应减少。 （2）在多跨建筑中可做成一个屋脊的大双坡屋面，为长坡面排水创造条件。设中 间柱可减少横梁的跨度，从而降低造价。中间柱采用钢管制作的上下铰接摇摆柱，占 空间小。 （3）侧向刚度及檩条的隅撑保证，省去纵向刚性构件，并减少翼缘宽度。 （4）刚架可采用变截面，截面与弯矩成正比。变截面时可根据需要改变腹板的高 度和厚度及翼缘的宽度，做到材尽其用。1 （5）支撑可做得较轻便，将其直接或用水平节点板连接在腹板上，可采用张紧的 圆钢。 （6）结构构件可全部在工厂制作，工业化程度高。构件单元可根据运输的条件划 分，单元之间可用螺栓在现场相连，安装快捷方便，土建施工量较少。 门式刚架适用于主要承重结构为单跨或多跨实腹式门式刚架，轻型屋盖或轻型外 墙；无桥式吊车或有起重量不大于 20t 的 A1A5 工作级别的桥式吊车或 3t 悬挂式起重 机；跨度在 936m 范围内；高度在 4.5m9m 内，当有桥式吊车时不宜大于 12m。 *大学本科生毕业设计 第 2 页 1.2 国内外轻型门式刚架结构研究现状 门式刚架轻型结构体系是近年来在钢结构建筑中应用相当广泛的一种形式，它是用 等截面或变截面的焊接 H 型钢做为梁柱，以冷弯薄壁型钢作檩条，墙梁，墙柱，以彩 钢板作为屋面板及墙板，现场用螺栓或焊接拼接的门式刚架为主要承重结构，再配以 零件，扣件，门窗等形式的比较完善的建筑体系，即门式刚架轻型结构体系。这种结 构在工厂批量生产，在现场按要求拼装形成。 在我国，随着压型钢板，冷弯薄壁型钢，H 型钢的引进和发展，轻型门式刚架体 系也引起了普遍的重视，应用越来越广泛，逐渐成为许多工业和民用建筑的首选体系。 但在美国的门式刚架轻型结构体系发展最快，应用最广泛，由于门式刚架轻型房屋钢 结构具有其他结构所不具备优点，而且经济效益十分显著。国外轻型房屋钢结构发展 较早，随着彩色压型钢板，H 型钢及冷弯薄壁型钢的问世，极大的推动了门式刚架轻型 钢结构的发展。随着新型建筑材料的出现，加工设备的不断改善，设计形式的多样化， 门式刚架轻型结构体系渐渐普及到大型的工业厂房。 在日本，门式刚架轻型结构体系 有两种类型：一种是日本自身发展起来的，已实现构件的标准化，定型化，装配化； 经济管理，设计，生产，施工，售后服务系统化。第二种是 1989 年以来，从美国引进 的轻钢结构体系的基础上发展起来的。 我国门式刚架结构体系起步较晚，是在引进国外相关材料和软件的基础上发展 起来的。早在 20 世纪 60 年代初，我国就对由焊接得工字截面组成的门式刚架轻型结 构进行了研究实验，主要是刚架的塑形设计，并应用于试点工程中。但由于我国多年