某机械厂车间设计和实现 土木工程管理专业

TOC\o"1-3"\h\u53141设计资料 1124502荷载计算 238492.1荷载取值计算 234382.1.2屋面可变荷载标准值 3303122.1.3风荷载标准值 3154042.1.4地震作用 385022.2各部分作用的荷载标准值计算 3260543内力分析 4145893.1在恒荷载作用下 4104563.2在活荷载作用下 5307733.3在风荷载作用下 6232964内力组合 8304425刚架设计 13290465.1截面设计 1313855.1.1框架柱的设计： 13131815.2.1刚架梁的设计： 17198105.2节点验算 20116505.3柱脚设计 23299936其它构件设计 25209436.1隅撑的设计 2576776.2檩条的设计 26236176.3墙梁设计 3075476.4山墙抗风柱设计 30308296.5柱间支撑的设计 3250276.6屋面支撑设计 32261257基础设计 33189757.1刚架柱下独立基础设计 33301237.2山墙抗风柱下独立基础设计 36283327.3墙下扩展基础设计 36184128施工组织设计 3725128.1编制目的 37194338.2.1概况 37236218.2.2工程特点： 3775288.3施工部署 38247748.3.1实施目标 38107628.3.2施工准备工作 38238308.3.3施工协调管理 38318998.3.4临时设施及材料堆场布置 3911518.3.5临时设施占地计划 39184728.4主要项目施工方案 39325468.4.1钢结构施工安装工艺及流程 39226668.4.2钢结构工程安装 3912158.4.3围护材料施工安装 40318778.5工程质量保证措施 40283988.6工期保证措施 40摘要：本文基于已给的设计数据，严格按照《钢结构设计规范》和《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》等国标，规程，在充分了解到工程规模以及用途的基础上，给出了总体设计方案，确定了结构体系，确定了构件的安放位置，进行了结构的应力计算，选定了构件截面，设计连接节点，绘制施工图。此外还进行了以下工作：吊车梁设计，刚架、檩条、墙梁的强度校核、稳定性校核，抗风柱的强度计算和稳定验算，最后完成支撑及拉条的设计。关键词：门式刚架;截面;均布荷载;荷载验算。Absrtact:Basedonthegivendesigndata,thispaperstrictlyfollowsthenationalstandardandregulationssuchas"SteelStructureDesignCode"and"TechnicalRegulationsforSteelStructureofPortalFrameLightHouse",andgivesacomprehensiveviewonthebasisoffullyunderstandingthescaleanduseoftheproject.Thedesignschemedeterminesthestructuralsystem,selectsthesectionofthecomponent,designsthejointnodes,anddrawstheconstructiondrawing.Inaddition,thefollowingworkwascarriedout:cranebeamdesign,strengthcheckofrigidframe,purlin,wallbeam,stabilitycheck,strengthcalculationandstabilitycheckofwind-resistantcolumn,andfinallythedesignofsupportandbracewascompleted.

Keywords:portalframe;section;uniformload;loadcheck。1设计资料8562设计对象为一机械工厂的加工制造车间，设计资料如下：建筑层数总共1层，且层面坡度；所使用的钢架类型为双跨门式，刚架数量为113榀，横跨距离为18m；每个立柱之间的距离为9m，立柱总长；地震加速度值0.10g，设防列度为7度；屋面及墙面板采用钢板铺设，且铺设前先铺设一层玻璃棉板，用以保温作用，钢板的类型为彩色压型钢板。基于成本，加工等方面的考虑，檩条和墙梁的材质选用为C型钢，距离；使用钢，焊条为。图1-1刚架平面布置图图1-2刚架形式及几何尺寸2荷载计算2.1荷载取值计算2.1.1屋盖永久荷载标准值（对水平投影面）玻璃棉板，其厚度为 檩条 刚架斜梁 悬挂设备 共2.1.2屋面可变荷载标准值活荷载：，这是在忽略屋面上没有其他施力物（人）的前提下取的值。雪荷载：基标准值要通过基本雪压以及屋面倾斜的角度来计算得到，其中，，，所以。取二者的较大值。轻质墙面及柱自重标准值：2.1.3风荷载标准值遵守《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范》GB51022-2015的相关规范。ω0=0.45KN/m2，ω0为基本风压，地面粗糙度根据规范确定为B类，钢架布置于位于厂区中心，风载体型系数如图：图2-1风荷载体型系数图2.1.4地震作用根据地震设防烈度指标判断是否需要考虑地震这一影响因素。对于单层轻型房屋，如果此地区的上述指标小于等于7度，在该区域的钢结构可以不考虑地震的影响。基于此本文将护理液地震的影响。2.2各部分作用的荷载标准值计算载荷标准值计算包括三个部分，分别是屋面、柱、迎风面、背风面。屋面：(下述所求均为标准值)恒荷载：活荷载：柱：恒荷载：活荷载：迎风面：柱上 横梁上背风面：柱上 横梁上3内力分析本设计的钢架类型选择等截面形式，梁柱也采用等截面，这样选择是由于下述原因：本次所设计的建筑为厂房，建筑总高不高，载荷适中，钢架的布置距离较小，此外等截面的钢架加工获取比较简单。图3-1刚架计算模型3.1在恒荷载作用下在3.1节的条件下，钢架M、N、V图见下。图3-2刚架在恒荷载作用下的M图图3-3刚架在恒荷载作用下的N图图3-4刚架在恒荷载作用下的V图3.2在活荷载作用下在3.2节的条件下，钢架M、N、V图见下。图3-5刚架在活荷载作用下的M图图3-6刚架在活荷载作用下的N图图3-7刚架在恒荷载作用下的V图3.3在风荷载作用下风载分为左风载以及又风载，在前者下在3.3节的前者条件下，钢架M、N、V图见下。图3-8刚架在左风荷载作用下的N图图3-9刚架在左风荷载作用下的V图图3-10刚架在左风荷载作用下的M图在后者下受又风荷作用，钢架内力图见下。图3-13刚架在右风荷载作用下的M图4内力组合对于组成钢架的构件来说，其设计原则应当是基于其所受的最大载荷，参考《建筑结构荷载规范》(GB50009－2001)，对于构件所承受的载荷，其确定值应符合γ0S≤R。对于内力组合来说，荷载效应组合的设计值S应当选取所有组合中对构件最不利的一种形式，相关组合情况如下（假设用C代表恒载，L代表活载，W代表风载），见表1：对于钢架梁，情况是：梁端截面：(1)和； (2)和梁跨中截面：(1)和； (2)和上述和或者一一对应。对于刚架柱，截面可能的最不利内力组合有：和； (2)和(3)和 ； (4)和同样前者后者一一对应。表1内力组合表(单位：N、Q(kN)；M(kN.m)；位置(m))表2最不利内力表5刚架设计5.1截面设计5.1.1框架柱的设计：要想选用合适的柱截面，必须对选择的目标进行校核计算。本文基于GJ-2的边柱，选择大小的柱截面,当然次选择知识初步进行的，接着还要对其进行检验是否合格，检验过程如下：构件截面验算本文选择的例柱，即GJ-2的边柱，其有关数据如下表。表5-1柱的相关参数基于《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范》完成板件最大宽厚比的计算并加以校验。本部分校验的板件包括翼缘板、腹板两个板件。下面是具体计算：翼缘板：符合规定。腹板：符合规定。符合规定。一般情况下，腹板如果出现弯曲现象，其抗剪能力会出现变化，因此有必要对其进行合理的设计计算,具体计算过程如下：考虑腹板高度最大变化率：依据，判断抗剪能力是否符合要求的标准是屈曲后强度，只要将二者进行比较即可，步骤如下。强度计算分为两种情况，第一是大头端截面；第二是小头断面。分述如下：第一种情况1）．腹板抗剪承载力设计值：没有安装辅助构件肋，故，2）.腹板有效截面计算：本部分内容的计算要包括三部分,分别是三个系数，具体计算如下.a．压应力不均匀系数，对于腹板两边缘的该值进行计算截面边缘正应力比值：b．当腹板承受载荷时，其稳定性的衡量参数为稳定系数，下面是对其计算的内容c．由（2）可知，所以参考式，其中会出现一个量即，因为的缘故，故与相等。对于，。得：故=1，表示大头端截面全部有效。3）强度验算此强度计算要综合考虑剪力、弯矩以及轴向力的影响，即三种形式的作用力同时施加在构件上时，验算构件的强度。因为，故截面强度：，符合要求。第二种情况：1）．腹板抗剪承载力设计值：同前，，2）.腹板有效截面计算：故：故=1，表示此截面都有效。3）强度验算，符合要求。稳定验算分为平面内，平面外两种情形：第一种：计算长度，计算长度系数。侧移刚度本文选用的钢架布置方式为①钢架间设置摇摆柱；②对称放置。基于以上两要考虑放大系数，即计算时要乘以这个系数如果立柱截面不是相等的情况，即变截面，那么其稳定性如何，下面是具体计算过程：经查：验算：，符合要求。第二种情形：取经查:，腹板承载区高：，故等于构件楔率：因为，代替，平面外稳定的验算：<符合要求。5.2.1刚架梁的设计：内力表指出了2、3号两个单元的承受内力的大小，即2号小于3号，所以2号单元不用进行验算。表5-2梁的相关参数计算板的宽厚比。本部分计算的板件包括翼缘板、腹板两个板件。下面是具体计算：翼缘板：符合要求。腹板：符合要求。符合要求。腹板高度变化率：分别校核，第一：大头端截面，第二：小头端截面的强度：（2）第一：1）．腹板抗剪承载力设计值：同前，，.腹板有效截面计算：本部分内容的计算要包括三部分,分别是三个系数。a．压应力不均匀系数且：b．计算受压板件稳定系数c．同前，对于Q345，。得：故=1，表示大头端截面全部有效。3）强度验算验算内容同前，具体计算如下由于，，符合要求。第二：1）．腹板抗剪承载力设计值：同前，，2）腹板有效截面计算：且：b．受压板件稳定系数c．，对于Q345，。得：故=1，表示此截面全部有效。3）强度验算截面强度：，符合要求。（4）稳定性验算。包括梁两方面,第一：平面内；第二：平面外：平面内：前面已经指出，本设计屋面坡度为2.86°，由于所以不用验算本部分内容。（5）梁平面外稳定验算：同前。查文献得:如果梁的两个部分所承受的弯曲应力一致，则，为等效弯矩系数腹板承载区高：，故等于。同前因为，替换，平面外：符合要求。5.2节点验算5.2.1梁柱连接节点(1)螺栓强度验算所用的螺栓型号为M22，且连接等级为10.9级，此外此螺栓连接应具有较大的抗滑移能力，其能力的大小用抗滑移系数（）来表征，本次连接μ=0.45，且预拉力，内力设计值：，单螺栓拉力值：螺栓群抗剪力值：，符合要求。，符合要求。(2)t验算二边支承类端板：(3)梁柱节点剪应力，合格。(4)螺栓处腹板强度验算，合格。图5-1刚架梁柱节点图5.2.2横梁跨中节点梁连接节点示意图如图5-2。首先计算出内力组合，其各个值为：，，图5-2梁连接节点示意图图5-3螺栓布置示意图①螺栓验算：，，且有：螺栓正确合理的进行布局有利于延长连接的使用期限。单个螺栓的拉力值已给出，现在需要计算出（1）螺栓群的拉力值（2）抗剪力设计值，如下式：（1）:,均（2）合格。②连接板端板厚度支撑区：，，，，取。5.3柱脚设计以GJ2边柱为例，柱脚形式如图。反力值最大值：，，（1）确定底板面积：砼的材料选用C20，。初选，，螺栓孔采用锚栓，孔径为：，符合要求。（a）柱脚形式（b）底板尺寸及锚拴位置图图5-4柱脚形式示意图（2）底板厚度：所承受的压力：各三边支撑板：，各板区，，，经查，悬臂板：，最不利板区得：取。所以柱脚底板尺寸参数为：。（3）锚拴设计：拔力：，轴力：，最大拉力：。取采用（弯钩式），长度。（4）剪力键的设计柱底最大剪力：，而，所以选用角钢的型号尺寸为、∟，A=7000>15716其它构件设计6.1隅撑的设计此构件的设计工作时基于受压构件展开的。首先确定出轴心力N，如下：图7-1刚架梁跨隅撑布置采用螺栓连接，型号尺寸为C级、M12。计算长度：。选择L50×4，各截面参数如下：，，，，，b类截面，查，为设计值；为折减系数。，符合要求。6.2檩条的设计6.2.1基本资料1、檩条为冷弯薄壁卷槽形钢，跨度9m，并在跨中间设置一结构，即拉条结构，总过数量设为2个，相邻两个檩条之间的距离在水平方向为1.5m。材料选用Q235。2、荷载，檩条所受载荷包括三种形式，即静载、活载、风载。Ⅰ.静载：Ⅱ.活载：。Ⅲ.风载：3、内力1）永久载荷与活载荷的合成载荷弯矩设计值：；由于，取处的负弯矩：风荷载高度变化系数取所以线荷载：弯矩设计值：；综上，选择1)形式开展强度及稳定计算。4、强度校核（1）截面选取：将校核对象当作简支梁来处理，并将屋面的因素考虑在内，挠度控制取，基于pkpm选择截面，结果是选则择，特性如下：;;;；；；；；（2）有效宽度的计算1）各个板件上受压部分（均计算两个板）：腹板：；下翼缘全截面有效。上翼缘：压应力不均匀系数：腹板：上翼缘：计算系数：腹板：；上翼缘受压区宽度：腹板：；上翼缘：，稳定系数：，腹板；上翼缘腹板：板组约束数：＜1.7。腹板计算系数，，得，故腹板的有效宽度：故腹板上受压部分的有效宽度为：对上翼缘板组约束系数：对于受压翼缘有效截面分布图如图7-1。由图7-1得有效面积和截面模量为：图7-1有效截面分布图3）强度校核：此部分内容要先选定一种组合方式，所有组合方式在前面已经给出，本设计选用第一种荷载组合时的弯矩进行强度校核。拉条的半径为，有效净截面模量，符合要求。（3）挠度计算：，符合要求。6.3墙梁设计6.3.1荷载计算墙梁采用C型钢，，，，6.3.2内力计算6.3.3强度计算墙梁，，，，取，根据以上计算结果，不验算墙梁的整体稳定性。6.3.4挠度计算，符合要求。6.4山墙抗风柱设计6.4.1荷载计算选用工字钢，，墙梁自重对抗风柱的偏心力矩为6.4.2内力计算，6.4.3验算构件的局部稳定性，因，故，符合要求。6.4.4强度验算横截面处的参数：；；；；；；6.4.5验算弯矩作用平面内的稳定性根据泊松比大小和截面类型，找到对应的ψx的数值， ，符合要求。6.4.6验算弯矩作用平面外的稳定性；以及截面类型，找到对应的ψy的数值，， ，在安全值之内。6.4.7挠度验算风的加载会发生水平方向的弯曲，挠度大小为：6.4.8柱脚设计柱脚的规格如下图，使用两个M20锚栓连接。图7-2抗风柱柱脚节点6.5柱间支撑的设计风对顶部出的节点产生的载荷大小：选取；受到的实际载荷大小：根据设计计算节点荷载根据设计计算斜杆拉力根据计算，作斜杆的圆钢选用12直径的，校核柱间支撑的强度验算：校核柱间支撑的刚度：圆钢在张紧的状态下满足刚度要求。最后综合分析选用16直径的。6.6屋面支撑设计每一条檩之间留空1.5m，水平方向每隔三米建立支撑。图7-3屋盖支撑计算简图根据经验一侧山墙的，节点受到的实际载荷大小，根据设计计算节点荷载，根据设计计算斜杆拉力，3．斜杆的参数设计和校核根据计算，作斜杆的圆钢选用12直径的，校核柱间支撑的强度验算：校核柱间支撑的刚度：圆钢在张紧的状态下满足刚度要求。最后综合分析选用16直径的。7基础设计7.1刚架柱下独立基础设计7.1.1地基承载力特征值和基础材料考察工地的实际情况：1、工地最表层的杂填土难以为建筑物提供基础持力，所以不能使用需要挖对应的各层土的数据，参考见附表1和附图1。2、用杂填土下面的一层来对建筑物提供基础持力，该层的厚度一般为1.5到1.8米之间。3、判断建筑场地的类型。4、地下水在地下7.00至7.90m之间最合理。5考虑所在地区发生地震时的强度大小，来设计最大冻深度的大小。附表1土体承载力特征值fak及压缩模量Es第二次的土多为为粘土层，fak大小为100千牛每平方米，据此需要1.5米的埋置深度。根据基础宽度修正fak大小：根据混凝土的类型，对应的fc=14.3，根据钢筋的型号，对应的，在钢筋周围浇上40公分的混凝土；100公分的垫层所用的混凝土的类型为C10。7.1.2基础底面内力及基础底面积计算根据设计，计算柱底截面内力的大小：；；不同载荷组合作用时的内力值大小：；；设；A的大小根据经验，一般为A0的1.1至1.4倍：选取A的大小为1.5m2，W的大小为0.375m3。基底荷载，计算内力值：图8-1刚架柱下独立基础图Mk=25.06KN·m校核底面压力：由于，符合当初的设计要求。7.1.3计算基础变阶处载荷大小，按受到冲切承载，算出相应的底面净反力：；·m；力的作用点和最大压力的之间的距离柱交接位置处的截面：；；；；取整；，符合安全设计求。7.1.4基础底面配筋计算 使用 使用基础短柱所用的钢筋的型号根据构造来准备。7.2山墙抗风柱下独立基础设计长宽都为一米的抗风柱至少需要埋一米深，基础底板所用的钢筋型号610@200。校核后符合安全设计。7.3墙下扩展基础设计7.3.1荷载计算钢板产生的载荷 玻璃棉板（厚50毫米）产生的载荷 总共 彩板墙面对砖墙产生载荷的上限：普通砖产生的载荷 水泥砂浆粉刷墙面产生的载荷 总共 砖墙自重所产生的荷载：圈梁自重所产生的载荷：基础顶面处所受的线荷载：7.3.2基础底面宽度的确定初选设基础宽度500mm，按标准长度计算： ，达标。两者之比：，达标。7.3.3验算砖墙底部截面处的承载力；；；高度和厚度之比：，达标。，达标。8施工组织设计8.1编制目的施工需要标准的技术规范来指引现场的施工和管理，技术规范要适应现场以确保实际生产能高效高质，同时保证现场人员的安全。8.2工程概况及特点8.2.1概况①采用轻型钢来搭建建筑的结构；②材料型号：屋架梁采用钢结构搭建，材料为Q235AF制成的钢板；屋架梁所使用的檩条材料为Q235，进行冷弯加工制成的薄壁C型钢；屋面采用压型彩钢板再加上玻璃保温棉进行保温。8.2.2工程特点：1、时间紧：从接收项目到设定计划，在进行施工、验收需在5个月内完成。2、工地现场的占地面积大：为了提高效率，各种原材料分好类按使用需要摆放，还需考虑起重机行走路线。3、构件品种多：该工程的结构形式采用了钢结构，许多部分所用的刚才都是经外面加工厂加工完成的，再送至现场。所以需要对现场的原材料进行合理地划分、编号，在使用的时候不出错乱。8.3施工部署8.3.1实施目标1完成优良的工程质量。2必须在规定工期内完工。3安全文明施工：安全第一条，从意识上进行教育，从操作上进行规范，从预防上进行监督，保证文明、安全施工。4科技进步目标：现代的工程建设中需要采用合理的科技管理方法和手段，到达工程在各个方面上的严格要求。8.3.2施工准备工作1、设计阶级：了解需求方的需要、掌握总体的设计思路，然后严格按施工图施工。2、原材料供应阶段：为了保证工程完成时和以后的质量，必须从材料源头进行严格控制和监管，原材料的质量需要满足国家制定的标准要求。对于工地现场所急需的并且现场没有采购的材料，应首先和业主协商能否使用等强度的材料进行替代，没有得到业主的同意不可随意更改对应的原材料。采购材料时，应主动向商家索要能够证明材料质量的检验书或者证明之类的文件。3、制作运输阶段：在外面工厂加工相应的钢构件时，需要进行技术交流防止加工错误出现。在双方进行技术交流后，制定达成一致的制作工艺方案，并对加工厂的设备、操作人员、加工材料提出相应的要求。4、安装阶段：材料在加工完运输时，需要提前联系工地，好做出相应的安排和准备，提供好相应的装卸机器和场地。5、竣工验收：竣工后，工程的管理部门应主动协调好各部门，做好验收准备，包括具体的时间、地点以及何种验收方式。8.3.3施工协调管理施工过程中的协调管理①现场与设计部门需要积极交流、配合，共同解决问题。②和设计部门一同进行初期的施工图审查，并根据实际施工过程中可能发生的问题，对图纸中不合理的地方提出进行共同修改。8.3.4临时设施及材料堆场布置在建筑施工过程中，会产生大量的垃圾，包括建筑垃圾和生活垃圾，必须妥善处理保护环境，进行工地临时设施占地进行合理地规划。8.3.5临时设施占地计划施工过程中的临时设施的搭建：比如办公场地、工人的所要居住的工棚、材料堆放场地等等。8.4主要项目施工方案8.4.1钢结构施工安装工艺及流程1安装工艺要求：

先进性梁的安装在进行屋架安装原材料、各种连接材料和构件要有相应的合格证明2具体的安装流程图：安装