轻型门式钢架毕业设计计算书

1、内蒙古科技大学毕业设计说明 内蒙古科技大学本科生毕业设计说明书题 目：包头精工钢结构公司厂房建筑结构设计学生姓名：卞 江学 号：0863104516专 业：土木工程班 级：土木2008-5班指导教师：曹芙波 副教授 内蒙古科技大学毕业设计说明 摘 要毕业设计题目是：包头精工钢结构公司厂房建筑结构设计。设计主要完成建筑设计和结构设计两部分内容，建筑设计主要完成厂房平面、立面、剖面设计，结构设计从构件选型到截面、节点连接验算，包括对工程图纸的具体要求及参数设计，达到施工图设计水平。本设计根据各项设计规范、设计原始资料完成。轻型钢结构单层装备车间厂房，其中有一台10吨A5级工作制吊车，24米跨度双坡

2、轻型门式刚架，7.5米柱距。总建筑面积1440。刚架柱下设有混凝土独立基础。整个设计使用国内外先进的设计方法，正确的设计思路，严谨的设计态度。通过对众多参考资料进行比较和校正，选择经济合理的方案，历时3个多月的反复验算，完成整个设计。关键词：建筑结构；建筑设计；结构计算；门式刚架；荷载AbstractThe graduation design topic is the project of Steel Structure Company of JingGong in Baotou Rare Earth Development Zone. The designation focuses main

3、ly on two parts, namely the architectural design and structural design. The architectural design is mainly composed by the plane, elevation, and profile design of the factory building. The structural design includes component selection, checking computations of cross-sections and joint connection. I

4、t also consists of specific requirements of engineering drawings and designing parameters achieved the level of drawing.This design according to various designing specifications, source material, and the requirements from the party. light steel structure of single layer and equipment, which has a 10

5、 tons class A5 service crane. 24-meter span double slope steel frame, 7.5 meters column distance. The total construction area 1440 square meters . There are independent foundation of concrete under the frame columns. We do the design with advanced design methods, the correct design ideas, and robust

6、 design approach. Through comparing and rectifying a number of references and three months of repeating calculation, this design is formally finished.Key words: Building structure; architectural design; structure calculation; steel; portal steel frame; load 目 录摘 要Abstract第一部分 结构选型和结构布置第一章 设计原始数据11.1

7、 工程概况11.2设计原始资料11.3 设计其他资料21.4 设计的任务和内容21.4.1 建筑设计内容21.4.2 结构设计内容21.5 设计完成应提交的文件和图表31.5.1计算说明书31.5.2图纸3第二章 建筑设计说明42.1单层门式刚架结构的组成42.2 工业建筑设计原则和依据42.3 平面设计52.4 剖面设计52.4.1 厂房高度的确定52.4.2 室内地坪标高的确定62.5 立面设计62.5.1 建筑立面设计需要满足的要求62.5.2 建筑立面设计的任务及步骤62.5.3 采光面积72.5.4 排水设计72.5.5 各种构造的做法7第三章 钢结构的特点及应用83.1钢结构的特点

8、83.2 钢结构的应用范围93.3 单层门式刚架结构的特点103.4 结构选型和整体布置10第四章 构件选型114.1 屋面板选型114.1.1轻型屋面的特点114.1.2压型钢板的构造规定114.2 压型钢板选择114.3柱的选择124.4 檩条选型124.5 拉条的设置124.6 墙梁选型134.7 吊车梁选型及钢轨型号134.7.1 吊车梁选型134.7.2 吊车轨道134.8 支撑体系布置134.9 制动平台结构134.10 基础设计134.10.1 基础的材料、形式、尺寸和构造134.10.2地基基础设计基本的规定14第五章 结构布置155.1 刚架的建筑尺寸和位置155.2 檩条和

9、墙梁的布置155.3 支撑和刚性系杆的布置155.4 檩条与钢梁的连接165.5 檩条的拉条和撑杆16第二部分 结构计算部分第六章 檩条、墙梁和抗风柱的设计176.1檩条设计176.1.1 荷载和内力计算176.1.2 截面选择与截面特性186.1.3有效净截面模量216.1.4强度计算216.1.5有效净截面模量246.1.6稳定计算246.1.7挠度验算256.1.8构造要求256.2 墙梁设计256.2.1 墙板设计256.2.2荷载标准值计算256.2.3 内力计算266.2.4 截面选择276.2.5有效截面276.2.6强度计算276.2.7稳定计算276.2.8挠度验算286.2

10、.9构造要求286.3抗风柱设计286.3.1内力计算286.3.2 截面几何特性296.3.3弯矩作用平面内的稳定性计算306.3.4弯矩作用平面外的稳定性计算306.3.5 局部稳定316.3.6挠度计算31第七章 钢吊车梁设计327.1吊车梁设计资料327.2 吊车荷载标准值327.3 吊车荷载设计值327.4其他荷载337.5内力计算337.5.1作用在吊车梁上的力的分析337.5.2在吊车荷载标准值作用下，吊车荷载的最大水平弯矩347.5.3附加弯矩和附加剪力347.5.4弯矩和剪力叠加357.6截面尺寸确定及几何特性计算357.6.1吊车梁确定高度357.6.2吊车梁腹板厚度确定3

11、67.6.3吊车梁翼缘宽度确定367.6.4制动结构与支撑构件367.6.5截面几何特性377.7吊车梁截面计算377.8稳定计算387.9焊缝连接计算397.10制动结构407.10.1制动边梁的强度与稳定计算407.10.2走道板的计算41第八章 刚架内力分析438.1荷载的组合438.2刚架荷载计算448.2.1永久荷载448.2.2活荷载448.3各部分作用荷载458.4刚架内力计算458.4.1 刚架在屋面恒载和刚架自重作用下的内力计算468.4.2在屋面活荷载作用下的内力计算498.4.3 刚架在左风荷载作用下的内力计算528.5右风作用在屋架上的内力计算778.6吊车荷载作用78

12、8.7内力组合90第九章 刚架侧移和截面验算919.1截面验算919.1.1 构件截面几何参数919.1.2 构件宽厚比验算919.1.3 刚架梁的验算929.1.4刚架柱的验算949.2刚架的变形计算969.2.1刚架柱顶的位移计算969.2.2刚架斜梁在竖向荷载标准值作用下的挠度限制计算97第十章 刚架连接节点设计9910.1牛腿设计9910.1.1牛腿截面设计9910.1.2柱连接处焊缝强度计算10010.2刚架梁柱连接节点设计10210.2.1螺栓验算10210.2.2端板厚度验算10310.2.3梁柱节点域的剪应力验算10310.2.4螺栓处腹板强度验算10410.2.5净截面的强度

13、验算10410.3刚架跨中梁拼接节点设计10410.3.1端板厚度验算10510.3.2螺栓处腹板强度验算10610.4柱脚设计10610.4.1 确定底板面积10610.4.2 柱脚底板混凝土基础顶面的承压应力验算10710.4.3 确定底板厚度10710.4.4柱脚锚栓截面计算10810.4.5焊缝计算108第十一章 基础设计11011.1基础设计资料11011.1.1设计资料11011.1.2荷载计算11011.2确定基础底面尺寸11011.2.1初选基底尺寸11111.2.2验算持力层地基承载力11111.3冲切验算11211.4基础底板的配筋计算113附表1116参考文献1171.规

14、范标准1172.教材1173.其他118中英文翻译119Introduction to Civil Engineering Papers119土木工程简介123致 谢126 115 内蒙古科技大学毕业设计说明 第一部分 结构选型和结构布置第一章 设计原始数据1.1 工程概况本设计为轻型门式刚架钢结构厂房，厂房位于包头市稀土高新技术开发区。厂房的跨度为24m,柱距为7.5m，车间总长度为60m。主跨设有起重量为10t的吊车一台，吊车的工作级别为A5级，轨顶标高为6.0m。室内外高差为120mm，素混凝土地面。1.2设计原始资料极端最高气温 38.4极端最低气温 -30.4日最大降水量 100.8

15、mm年主导风向 西北最大风速 25m/s最大积雪深度 210mm冬季相对湿度 55%夏季相对湿度 40%最高地下水位 -9.0m标准冻结深度 -1.60m 设计资料知地基承载力标准值为170kpa，无不良地基地震设防烈度 8度车间防火等级 丁类级不上人屋面活荷载 0.50kN/风荷载 0.55kN/雪荷载 0.25kN/1.3 设计其他资料厂房建筑面积为1440。车间采光面积为17.8%,采用水泥地面，全部地坪待设备基础完工后再施工。厂房设4.5m×3.9m门四个，门上有雨篷，外挑900mm。设有吊车制动板，上部荷载标准值为2.0kN/,设钢梯，护栏。1.4 设计的任务和内容1.4.

16、1 建筑设计内容图纸内容:图纸包括建筑平面图、立面图、剖面图，23个建筑构造节点详图，另外，还有门、窗明细表及必要的文字说明。建筑设计说明书内容：设计任务简介，建筑平、立、剖设计说明，承重及维护结构的选择布置，主要节点的构造说明。1.4.2 结构设计内容计算说明书中包含以下内容：确定结构方案的原因，承重构件的选型说明。完成厂房框架的内力分析及典型构件的完整设计。具体内容包括对厂房横向框架进行内力计算和荷载组合；典型厂房柱的截面及节点设计；檩条设计；墙梁设计；吊车梁设计；基础设计。图纸中完成以下内容：（1）基础平面布置图及基础详图；（2）屋面系统布置图及檩条节点详图；（3）刚架及刚架节点详图；（

17、4）柱、吊车梁、柱间支撑布置及连接节点详图；（5）墙皮系统布置图及节点详图；（6）吊车梁及节点详图。1.5 设计完成应提交的文件和图表1.5.1计算说明书厂房的各部分设计的计算过程及相关的计算简图。1.5.2图纸包括建筑施工图、结构施工图（其中包括两张手绘图）。 第二章 建筑设计说明2.1单层门式刚架结构的组成 单层门式刚架结构是指以轻型焊接H型钢（等截面或变截面）、热轧H型钢（等截面）或冷弯薄壁型钢等构成的实腹式门式刚架或格构式门式刚架作为主要承重骨架，用冷弯薄壁型钢（槽型、卷边槽型、Z型等）做檩条、墙梁；以压型金属板（压型钢板、压型铝板）做屋面、墙面；采用聚苯乙烯泡沫塑料、硬质聚氨酯泡沫塑

18、料、岩棉、矿棉、玻璃棉等作为保温隔热材料并适当设置支撑的一种轻型房屋结构体系。在目前的工程实践中，门式刚架的梁、柱构件多采用焊接变截面的H型截面，单跨刚架的梁-柱节点采用刚接，多跨者大多刚接和铰接并用。柱脚可与基础刚接或铰接。围护结构采用压型钢板的居多，玻璃棉则由于其具有自重轻、保温隔热性能好及安装方便等特点，用作保温隔热材料最为普遍。2.2 工业建筑设计原则和依据工业建筑设计是根据我国的建筑方针和政策，按照“坚固适用、技术先进、经济合理的设计原则，在满足工艺要求的前提下，处理好厂房的平面、剖面、立面，选择合适的建筑材料，确定合理的承重结构、围护结构和构造做法。工业建筑的设计要求如下：（1）符

19、合生产工艺的要求；为满足生产工艺的各种要求，便于设备的安装、操作和维修，要正确选择厂房的平面、剖面、立面形式及跨度、高度和柱距。确定合理的载重、围护结构与细部构造。（2）满足有关的技术要求；厂房应坚固耐久，能够经受自然条件、外力、温湿度变化和化学侵蚀等各种不利因素的影响。应具有较大的通用性和适当的扩展条件。应遵循厂房建筑模数协调标准，合理选择建筑参数（高度、跨度、柱距等）。应尽量选用标准构件，提高建筑工业化水平。（3）具有良好的经济效益；厂房在满足生产使用、保证质量的前提下，应适当控制面积、体积、合理利用空间，尽量降低建筑造价，节约材料和日常维修费用。（4）满足卫生等要求。厂房应消除或隔离生产

20、中产生的各种有害因素，如：冲击振动、有害气体、烟尘余热、易燃易爆、噪声等，有可靠的防火安全措施，创造良好的工作环境，以利工人的身体健康。2.3 平面设计厂房的平面设计是现有工艺设计人员进行工艺平面设计，在生产工艺平面的基础上进行厂房的建筑平面设计。厂房的平面设计除首先满足生产工艺要求外，在平面设计中应使用厂房平面形式规整，合理，简单以及减少占地面积，节能和简化构造处理。厂房的建筑参数应符合厂房建筑模数协调标准，使构件的生产满足工业化要求。单层工业建筑平面及空间组合设计，是在工艺设计及工艺布置的基础上进行的。因此，生产工艺是工业建筑设计的重要依据之一。一个完整的工艺平面图，主要包括以下几个内容：

21、(1) 根据生产的规模、性质、产品规格等确定的生产工艺流程；(2)选择和布置生产设备和起重运输设备；(3) 划分车间内部各生产工段及其所占有的面积；(4) 初步拟定工业建筑的跨间数、跨度和长度；(5) 提出生产对建筑设计的要求，如采光、通风、防振、防尘、防辐射等。本次设计的是一个单层工业厂房，厂房的建筑面积已经由设计任务书给定。跨度、柱距按生产工艺来确定。综合考虑各方面的因素本次设计的厂房跨度为24m，柱距为7.5m，长度为60m。2.4 剖面设计2.4.1 厂房高度的确定由设计资料可确定吊车的轨顶标高为6m。对起重量为10t、工作级别为A5的吊车，当厂房跨度为24m时，可求得吊车的跨度为,查

22、钢结构设计手册（上册）附表可查得吊车轨顶以上高度为1.876m；选定吊车梁的高度为0.65m，暂取轨道顶面至吊车梁顶面的距离为0.14m，垫板厚20mm。则牛腿顶面标高可按下式计算：考虑吊车行驶所需空隙尺寸为0.300m，则柱顶标高为： 屋面坡度为1/10，厂房跨度为24m，所以屋脊的高度为9.9m，故厂房的高度为9.9m。2.4.2 室内地坪标高的确定室内地坪标高就是确定室内地坪相对于室外地面高差，设高差的目的是防止雨水入侵室内，同时考虑单层工业建筑工具进出频繁，室内外高差过大则出入不便，故取120mm。2.5 立面设计2.5.1 建筑立面设计需要满足的要求（1）符合基地环境和总体规划的要求

23、；（2）符合建筑功能的需要和建筑类型的特征；（3）合理运用某些视觉和构图规律；（4）符合建筑所选用结构系统的特点及技术的可能性；（5）掌握相应的设计标准和经济指标。2.5.2 建筑立面设计的任务及步骤建筑立面设计是对建筑的各个立面以及其外表面上所有的构件，例如门窗、雨篷、遮阳、暴露的梁、柱等的形式、比例关系和表面的装饰效果等进行仔细的推敲。在设计时，通常是根据初步确定的建筑内部空间组合的平、剖面关系，例如房间的大小和层高、构部件的构成关系和断面尺寸、适合开门窗的位置等等，先绘制出建筑物各个立面的基本轮廓，作为下一步调整的基础。然后再进一步推敲各个立面的总体尺度比例的同时，综合考虑立面之间的相互

24、协调，特别是相邻立面之间的连续关系，并且对立面上的各个细部，特别是门窗的大小、比例、位置，以及各种突出物得形状等进行必要的调整。最后还应该对特殊部位，例如出入口等做重点的处理，并且确定立面的色彩和装饰用料。2.5.3 采光面积设计资料给出车间的采光面积比为1/61/8。本次单层厂房的设计采用侧面采光的方式，在厂房的侧面设有3.6m×2.4m的窗户18扇和通长设置的高为0.9m带型窗，采光面积共为255.96,符合设计任务书的要求。2.5.4 排水设计本次设计的厂房屋面采用有组织排水，通过雨水管排向地沟，采用内天沟，排水管采用5mm厚的橡胶管，间距为7.5m，符合构造要求。落水管采用直

25、径为100mm的硬塑料管，落水管沿墙落至距地面200mm排向室外。本厂房处于雨水偏少的西部地区包头市，主车间为单脊双破屋面，并且屋面坡度是1/10，所以能够满足排水的要求。2.5.5 各种构造的做法 (1) 吊车车档见吊车轨道及车档（00G514-6) 25页GCD-1； (2) 上吊车钢梯见钢梯（02J401) 33页T4C07； (3) 檩条、墙梁、隅撑节点详图见结构施工图图纸； (4) 雨篷节点详图、天沟节点详图、屋脊节点详图见建筑施工图纸。第三章 钢结构的特点及应用3.1钢结构的特点钢结构是用钢板、热轧型钢或冷加工成型的薄壁型钢制造而成的。和其他材料的结构相比，钢结构有如下一些特点：（

26、1）材料的强度高，塑性和韧性好；与其他材料相比刚才的强度高很多，因此，特别适用于跨度大或荷载很大的构件和结构。塑性好，结构对动力荷载的适应性强。良好的吸能能力和延性还使钢结构具有优越性的抗震性能。另一方面，由于钢材的强度高，做成的构件截面小而壁薄，受压时需要满足稳定的要求，强度有时不能充分发挥。（2）材质均匀，和力学计算的假定比较符合；钢材内部组织比较接近于匀质和各向同性体，而且在一定的应力幅度内几乎是完全弹性的。因此，钢结构的实际受力情况和工程力学计算结果比较符合。钢材在冶炼和轧制过程中质量可以严格控制，材质波动的范围小。（3）钢结构制造简便，施工周期短；钢结构所用的材料单纯而且是成材，加工

27、比较简便，并能使用机械操作。因此，大量的钢结构一般在专业化的金属结构厂做成构件，精确度较高。构件在工地拼装，可以采用安装简便的普通螺栓和高强度螺栓，有时还可以在地面拼装和焊接成较大的单元再行吊装，以缩短施工周期。（4）钢结构的质量轻；钢材的密度虽比混凝土等建筑材料大，但钢结构却比钢筋混凝土结构轻，原因是钢材的强度与密度之比要比混凝土大得多。比同样的跨度承受同样荷载，钢屋架的质量最多不过钢筋混凝土屋架的1/41/3，冷弯薄壁型钢屋架甚至接近1/10，为吊装提供了方便条件。对于需要远距离运输的结构，如建造在交通不便的山区和边远地区的工程，质量轻也是一个重要的有利条件。屋盖结构的质量轻，对抵抗地震作

28、用有利。（5）钢材的耐腐蚀性差；钢材耐腐蚀的性能比较差，必须对结构注意防护。尤其是暴露在大气中的结构如桥梁，更应特别注意。这使维护费用比钢筋混凝土结构高。不过在没有侵蚀性介质的一般厂房中，构件经过彻底除锈并提并涂上合格的油漆，锈蚀问题并不严重。（6）钢材耐热但不耐火。钢材长期经受100辐射热时，强度没有多大变化，具有一定的耐热性能；但温度达150以上时，就须用隔热层加以保护。钢材不耐火，重要的结构必须注意采用防火措施。3.2 钢结构的应用范围（1）大跨度结构；结构跨度越大，自重在全部荷载中所占比重也就越大，减轻自重可以获得明显的经济效果。因此，钢结构强度高而质量轻的优点对于大跨桥梁和大跨建筑结

29、构特别突出。 （2）重型厂房结构；钢铁联合企业和重型机械制造业有许多车间属于重型厂房。所谓“重”，就是车间里吊车的起重质量大（常在100t以上，有的达到440t），其中有些作业也十分繁重（24h运转）。这些车间的主要承重骨架往往全部部分采用钢结构。（3）受动力荷载影响的结构；由于钢材具有良好的韧性，设有较大锻锤或其他产生动力作用设备的厂房，即使屋架跨度不很大，也往往用钢制成。对于抗震能力要求高的结构，用钢来做也是比较适宜的。（4）可拆卸的结构；钢结构不仅质量轻，还可以用螺栓或其他便于拆装的手段来连接。需要搬迁的结构，如建筑工地生产和生活用房的骨架，临时性展览馆等，钢结构最为适宜。（5）高耸结构

30、和高层建筑；（6）容器和其他构筑物；用钢板焊成的容器具有密封和耐高压的特点，广泛用于冶金、石油、化工企业中，包括油罐、煤气罐、高炉、热风炉等。（7）轻型钢结构。钢结构质量轻不仅对大跨结构有利，对使用荷载特别轻的小跨度结构也有优越性。因为使用荷载特别轻时，小跨结构的自重也就成了一个重要因素。冷弯薄壁型钢屋架在一定条件下的用钢量可以不超过钢筋混凝土屋架的用钢量。轻型门式刚架因其轻便和安装迅速，近20年来如雨后春笋大量出现。3.3 单层门式刚架结构的特点单层门式刚架结构和钢筋混凝土结构相比有以下特点：（1）质量轻；围护结构由于采用压型金属板、玻璃棉及冷弯薄壁型钢等材料组成，屋面、墙面的质量都很轻，因

31、而支承他们的门式刚架也很轻。由于单层门式钢架结构的质量轻，地基的处理费用相对较低，基础也可以做得比较小。（2）工业化程度高，施工周期短；门式刚架结构的主要构件和配件均为工厂制作，质量易于保证，工地安装方便。除基础施工外，基本没有湿作业，现场施工人员的需要量也很少。构件之间的连接多采用高强度螺栓连接，是安装迅速的一个重要方面，但必须注意设计为刚性连接的节点，应具有足够的转动刚度。（3）综合经济效益高；门式刚架结构由于材料价格的原因其造价虽然比钢筋混凝土结构等其他结构形式略高，但由于采用了计算机辅助设计，设计周期短；构件采用先进自动化设备制造；原材料的种类较少，易于筹措，便于运输；所以门式刚架结构

32、的工期周期短，资金回报快，投资效益高。（4）柱网布置比较灵活。传统的结构形式由于受到屋面板、墙板尺寸的限制，柱距多为6m，当采用12m柱距时，需设置托架及墙架柱。而门式刚架结构的围护体系采用金属压型板，所以柱网布置不受模数限制，柱距大小主要根据使用要求和用钢量最省的原则来确定。此外，门式刚架体系的整体性可以依靠檩条、墙梁及隅撑来保证，从而减少了屋盖支撑的数量，同时支撑多用张紧的圆钢做成，很轻便。3.4 结构选型和整体布置基于门式刚架厂房有如上诸多的优点，并且，近二十年来特别是中国工程建设标准化协会编制的门式刚架轻型房屋钢结构技术规程于1998年颁布施行后门式刚架结构得到了迅速的发展，所以本次单

33、层厂房采用轻型门式刚架结构。综合设计资料的要求和结构及经济各方面的考虑，本单层厂房采用单脊双破的结构形式，外加单脊单坡的附属结构，该门式刚架的跨度为24m，柱距为7.5m，总长度为60m。第四章 构件选型4.1 屋面板选型4.1.1轻型屋面的特点 厂房屋顶应满足防水、保温隔热等基本围护要求。同时，根据厂房需要设置天窗解决厂房采光问题。钢结构厂房屋面采用压型钢板有檩体系，即在刚架斜梁上设置C型或Z型冷轧薄壁钢檩条，再铺设压型钢板屋面。彩色压型钢板屋面施工速度快，重量轻，表面带有色彩涂层，防锈、耐腐、美观，并可根据需要设置保温、隔热、防结露涂层等，适应性较强。4.1.2压型钢板的构造规定（1）压型

34、钢板腹板与翼缘水平面之间的夹角不宜小于45度；（2）压型钢板宜采用长尺寸板材，以减少板长度方向的搭接；（3）压型钢板长度方向的搭接端必须与支承构件（如檩条、墙梁等）有可靠的连接，搭接部位应设置防水密封胶带，搭接长度不宜小于下列限值：波高大于或等于70mm的高波屋面压型钢板： 350mm波高小于70mm的中波屋面压型钢板： 屋面坡度小于1/10时 250mm 屋面坡度大于1/10时 200mm 墙面低波压型钢板 120mm（4）屋面压型钢板侧向可采用搭接式、扣合式或咬合式等不同连接方式。4.2 压型钢板选择压型钢板的原板按表面处理方法分为镀锌钢板、彩色镀锌钢板和彩色镀铝锌钢板三种。其中彩色镀锌钢

35、板是目前工程实践中采用最多的一种原板。压型钢板原板材料的选择可根据建筑功能、使用条件、使用年限和结构形式等因素考虑。原板的钢板基厚度通常为0.41.6mm，原板的长度不限，应优先选用卷板。原板宽度应符合压型钢板的展开宽度。压型钢板的截面形式较多，国内生产的轧机已能生产几十种板型，但真正在工程中应用较多的板型也就十几种。压型钢板根据波高的不同，一般分为低波板（波高小于30mm）、中波板（波高为3070mm）和高波板（波高大于70mm）。波高越高，截面的抗弯刚度就越大，承受的荷载也就越大。屋面板一般选用中波板和高波板，中波板在实际采用的最多。根据屋面的荷载情况和构造上的要求可以由图集选出压型钢板的

36、类型。4.3柱的选择根据设计要求采用焊接工字形实腹式柱。选择柱截面时，考虑以下几个原则：（1）面积的分布应尽量开展，以增加截面的惯性矩和回转半径，提高柱的整体稳定性和刚度；（2）使两个主轴方向等稳定性，以达到经济的效果；（3）便于和其他构件进行连接；（4）尽可能构造简单，制造省工，取材方便。4.4 檩条选型檩条的截面形式可分为实腹式和格构式两种。当檩条的跨度（柱距）不超过9m时，应优先选用实腹式檩条。所以，本单层厂房的檩条选用实腹式檩条，檩条跨度为7.5m。常用的檩条形式为冷弯薄壁型钢截面，包括卷边槽钢（亦称C形钢）、直卷边Z形钢、斜卷边Z形钢。本次设计的单层厂房由于坡度小于1/3，所以选用C

37、形钢檩条。初选截面为C250×75×22×2.5,经验算符合承载力要求。4.5 拉条的设置当檩条跨度大于4m时，应在檩条间跨中位置设置拉条。当檩条跨度大于6m时，应在檩条跨度三分点处各设置一道拉条。拉条的作用是防止檩条侧向变形和扭转，并且提供x轴方向的中间支点。此中间支点的力需要传到刚度较大的构件。所以，本厂房的拉条设置在檩条的三分点处分别设置一道拉条；拉条采用圆钢截面。4.6 墙梁选型墙梁一般采用冷弯卷边槽钢，有时也可采用卷边Z形钢。墙梁在其自重、墙体材料和水平风荷载作用下，也是双向受弯构件。本厂房选用冷弯卷边槽钢，截面为C250×75×22

38、×2.5。4.7 吊车梁选型及钢轨型号4.7.1 吊车梁选型根据吊车的参数：起重量10t、工作级别A5、跨度22.5m、最大轮压为130kN，吊车梁截面定为618×10×390×18×300×14（上翼缘为宽翼缘、下翼缘为窄翼缘）。4.7.2 吊车轨道由于本单层厂房没有设置制动结构，所以在吊车梁直接设置钢轨道即可，钢轨道高度为0.14m，轨钢型号为43kg/m。4.8 支撑体系布置在厂房的两端部和正中间均设置上柱柱间支撑，并在正中间设置下柱柱间支撑。上柱柱间支撑设为人字形形式，下柱支撑设为交叉形式。上柱柱间支撑选用双角钢组合的十字形截

39、面L50×5，下柱柱间支撑采用单角钢L80×8制作。在屋面等间距设置三道屋面支撑，屋面支撑的压杆采用由双角钢组合的T型截面，拉杆采用单角钢制作。4.9 制动平台结构 经计算采用宽度为0.805m厚度为4mm的压花钢板，制动边梁选用25a的槽钢。4.10 基础设计4.10.1 基础的材料、形式、尺寸和构造（1）基础形状：独立基础的底面一般为矩形，长度比宜小于2。基础的截面形状一般可采用对称的阶梯形或锥型，当荷载引起的偏心距较大时，也可做成不对称形式，但基础中心对柱截面中心的偏移应为50mm的倍数，且同一柱列宜取相同的偏移值。（2）底板配筋：基础底板受力钢筋的最小直径不宜小于1

40、0mm，间距不宜大于200mm，也不宜小于100mm。当基础底面边长大于或等于2.5m时，底板受力钢筋的长度可取边长的0.9倍，并宜交错布置。当有垫层时，混凝土保护层厚度不应小于40mm，无垫层时，不宜小于70mm。（3）混凝土强度等级：基础的混凝土强度等级不宜低于C20。垫层的混凝土强度等级应为C15，垫层厚度不宜小于70mm，周边伸出基础边缘宜为100mm。4.10.2地基基础设计基本的规定为了保证建筑物的安全与正常使用，根据建筑物的安全等级和长期荷载作用下地基变形对上部结构的影响程度，地基基础设计和计算应该满足下述三项基本原则： （1）在防止地基土体剪切破坏和丧失稳定性方面，应具有足够的

41、安全度；（2）控制地基的变形，使之不超过建筑物的地基变形允许值，以免引起基础和上部结构的损坏或影响建筑物的正常使用功能和外观；（3）基础的材料、型式、尺寸和构造除应能适应上部结构、符合使用要求、满足上述地基承载力（稳定性）和变形要求外，还应满足对基础结构的强度、刚度和耐久性的要求。另外，力求灾害荷载）（爆炸等）作用时，经济损失最小。 第五章 结构布置5.1 刚架的建筑尺寸和位置 门式刚架的跨度取横向刚架柱间的距离，跨度宜为936m，宜为3M为模数，但也可不受模数限制。当边柱宽度不等时，其外侧应对齐。门式刚架的高度应取柱轴线与斜梁轴线交点至地坪的高度，宜取4.59m，必要时可适当放大。门式刚架的

42、高度应根据使用要求的室内净高确定，有吊车的厂房应根据轨顶标高和吊车净空的要求确定。柱的轴线可取柱下端（较小端）中心的竖向轴线，工业建筑边柱的定位轴线宜取柱外皮。斜梁的轴线可取通过变截面梁段最小端中心与斜梁上表面平行的轴线。门式刚架的合理间距应综合考虑刚架跨度、荷载条件及使用要求等因素，一般宜取6m、7.5m、9m。挑檐长度可根据使用要求确定，宜为0.5m1.2m，其上翼缘坡度取与刚架斜梁坡度相同。本次设计的厂房主刚架的跨度为24m，高度为9.9m，屋面坡度为1/10。共为9榀门式刚架。5.2 檩条和墙梁的布置檩条沿屋面布置于相邻刚架之间，故跨度为柱距7.5m。屋面檩条一般应等间距布置。但在屋脊

43、处，应沿屋脊两侧各布置一道檩条，使得屋面板的外伸宽度不要太长（一般小于200mm），在天沟附近应布置一道檩条，以便于天沟的固定。确定檩条间距时，应综合考虑天窗、通风屋脊、采光带、屋面材料、檩条规格等因素按计算确定。侧面墙梁的布置，应考虑设置门窗、挑檐、遮雨蓬等构件和围护材料的要求。当采用压型钢板作围护面时，布置在刚架柱的外侧，其间距由墙板板型和规格确定，且不大于由计算确定的数值。5.3 支撑和刚性系杆的布置支撑和刚性系杆的布置应符合下列规定：（1）在每个温度区段或分期建设的区段中，应分别设置能独立构成空间稳定结构的支撑体系；（2）在设置柱间支撑的开间，应同时设置屋盖横向支撑，以构成几何不变体系

44、；（3）端部支撑宜设在温度区段端部的第一或第二开间，柱间支撑的间距应根据房屋纵向受力情况及安装条件确定，一般取3045m；有吊车时不宜大于60m。（4）当房屋高度较大时，柱间支撑应分层设置；当房屋宽度大于60m时，内柱列宜适当设置支撑。（5）当端部支撑设在端部第二个开间时，在第一个开间的相应位置应设置刚性系杆；（6）在刚架转折处（边柱柱顶、屋脊及多跨刚架的中柱柱顶）应沿房屋全长设置刚性系杆；（7）由支撑斜杆等组成的水平桁架，其直腹杆宜按刚性系杆考虑；（8）刚性系杆可由檩条兼任，此时檩条应满足压弯构件的承载力和刚度要求，当不满足时可在刚架斜梁间设置钢管、H形钢或其他截面形式的杆件。5.4 檩条与

45、钢梁的连接实腹式檩条可通过檩托与刚架斜梁连接，檩托可用角钢和钢板做成，檩条与檩托的连接螺栓不应少于2个，并沿檩条高度方向布置。设置檩托的目的是为了阻止檩条端部截面的扭转，以增强其整体稳定性。5.5 檩条的拉条和撑杆拉条通常用圆钢做成，圆钢直径不宜小于12mm。圆钢拉条可设在距檩条上翼缘1/3腹板高度范围内。当在风吸力作用下檩条下翼缘受压时，屋面宜用自攻螺钉直接与檩条连接，拉条宜设在下翼缘附近。为了兼顾无风和有风两种情况，可在上、下翼缘附近交替布置，或在两处都设置。当采用扣合式屋面板时，拉条的设置根据檩条的稳定计算确定。刚性撑杆可采用钢管、方钢或角钢做成，通常按压杆的刚度要求 200来选择截面。

46、拉条、撑杆与檩条的连接：斜拉条可弯折，也可不弯折。前一种方法要求弯折的直线长度不超过15mm，后一种方法则需要通过斜垫板或角钢与檩条连接。第二部分 结构计算部分第6章 檩条、墙梁和抗风柱的设计6.1檩条设计6.1.1 荷载和内力计算 檩条设计封闭式建筑，屋面材料为压型钢板，屋面坡度为1/10(5.71°)，檩条跨度7.5m，于l/3点处各设一道拉条，共两道拉条；水平檩距1.5m。材料为Q235钢。(1) 永久荷载压型钢板（含保温） 檩 条（包括拉条） (2) 可变荷载屋面均布活荷载为0.5kN/，雪荷载为0.25kN/ 。荷载规范规定当屋面有积灰荷载时，积灰荷载应与雪荷载或不上人的屋

47、面均布荷载中的较大值同时考虑。即可变荷载采用0.5kN/。(3)内力组合 图6.1 檩条计算简图第一种组合：1.2×永久荷载+1.4×活荷载1）檩条线荷载： 标准值： 设计值：P =(1.2×0.35+1.4×0.5)×1.5 =1.12kN/m 则=P×sin5.71=1.12×0.0995=0.111kN/m，=P×cos5.71=1.114kN/m 2）在刚架最大主平面内（对轴）由引起的弯矩设计值（跨中设两道拉条），当>时采用跨度1/3处弯矩。檩条按简支构件设计：在刚架最小主平面内（对轴）由引起的弯矩设

48、计值（跨中设两道拉条）第二种组合 ：房屋的总高度为，可查得其风荷载高度变化系数为1.0，取边缘跨计算。根据门式刚架轻型房屋钢结构技术规程，计算其风荷载体形系数，知，垂直屋面的风荷载标准值为： 1)檩条线荷载 2）弯矩设计值（由于>，取跨中处进行验算）: 6.1.2 截面选择与截面特性(1)选用截面的毛截面尺寸初步选用,查冷弯薄壁型钢结构技术规范知其截面特性为： 先按毛截面计算截面的应力（压为正、拉为负）： 图6.2 檩条计算简图 (2)受压杆件的稳定系数 1）腹板 腹板为加劲板件，压力分布不均匀系数： 由轻型钢结构设计指南查得板件的受压稳定系数计算公式： 2）上翼缘上翼缘板为最大压应力作

49、用于部分加劲肋板件的支承边，压力分布不均系数: 由轻型钢结构设计指南查得板件的受压稳定系数计算公式： (3)受压板件的有效宽度 1）腹板 其中为邻接板件的受压稳定系数 按公式计算受压板件的板组约束系数： 由于，则 按公式计算： 即截面全部有效。 对于加劲板件，则有: 2）上翼缘板： 当时，有 由于，则 对于加劲板件 3）下翼缘板：下翼缘板全截面受拉，全部有效。 6.1.3有效净截面模量上翼缘板的扣除面积宽度为全截面有效，腹板全截面有效。同时在腹板的计算截面有一圆钢拉条孔径13mm的拉条连接孔（距上翼缘板边缘40），孔位置与扣除面积位置基本相同，所以腹板的扣除面积宽度按13计算。 图6.3 上翼缘板拉条连接孔 图6.4 腹板拉条连接孔 则有效净截面模量为： 6.1.4强度计算在永久荷载和活荷载作用下，屋面能阻止檩条侧向失稳和扭转，可不计算檩条的整体稳定性，按冷弯薄壁型钢结构技术规范公式计算、点的强度为： （压）<215N/ (拉)<215N/