轻钢厂房毕业设计计算书.doc

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 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：鼎盛鼎盛环环保保设备设备生生产车间设计产车间设计 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： 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 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 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； 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 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） 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 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。 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4.1m402.8 6503500650 300 120100 875 轨顶设计标高 图 2 外轮廓几何尺寸 核，中等压缩性 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 924.120.00.68832.319.40.18220 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 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 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 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