重型钢结构厂房毕业设计计算书

南京理工大学紫金学院毕业设计说明书(论文)作 者 : 鞠扬学 号：120105119系 ： 机械工程系专 业 : 土木工程题 目 : 重型机械厂金工装配车间设计指导者： (姓 名) (专业技术职务)评阅者： (姓 名) (专业技术职务)2016 年 5 月惠颖 教授讲师余洋毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 中 文 摘 要摘要 重型机械厂金工装配车间主要承担大型建筑机械等的加工、装配任务。其跨度为 36 米，内设 160/50T 桥式吊车一台，包括建筑设计、结构设计、支撑布置、内力计算与组合、主要承重构件设计和施工图绘制。通过毕业设计，使学生综合运用土木工程专业所学知识，对钢结构工业厂房的设计方法有比较深入的了解。关键词 建筑设计 结构设计 结构计算本 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 3 页 共 56 页毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 外 文 摘 要Title Heavy machinery factory metalworking assembly workshop design Abstract Heavy machinery factory metalwork assembly workshop is mainly responsible for large construction machinery processing, assembly tasks. The span is 36 meters, within 160/50T bridge crane, one Taiwan, including architectural design, structural design, support layout, internal force calculation and combination, the main load-bearing components design and construction drawing. Through the graduation design, the professional knowledge of students in the integrated use of civil engineering, the design method of steel structure workshop have more in-depth understanding.Keywords Architectural design Structure design Structure calculation 本 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 4 页 共 56 页目次1 引言 .52 建筑设计 .62.1 平面设计 .62.2 剖面设计 .82.3 立面设计 .102.4 其它设计 .103 结构选型及整体布置 .123.1 选择钢结构的必要性 .123.2 柱网布置 .123.3 屋架、框架的形式和相关尺寸 .123.4 屋盖支撑的布置 .133.5 柱间支撑布置 .143.6 抗风柱的布置 .154 荷载计算 .154.1 计算单元的划分以及计算简图的确定 .164.2 永久荷载 .164.3 可变荷载 .194.4 风荷载 .214.5 地震作用 .235 内力分析与组合 .235.1 框架内力计算的准备 .235.2 框架内力分析计算 .315.3 框架内力组合 .336 柱的计算 .376.1 柱的计算长度和容许长细比 .376.2 柱截面的计算 .396.3 缀条与柱的连接焊缝 .456.4 柱肩梁的计算 .456.5 柱脚的计算 .47本 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 5 页 共 56 页1 引言为了可以很好的回顾所学钢结构相关的知识，此次的设计选择了有吊车的重型钢结构厂房，并采用大型混凝土屋面板和墙板围护结构。文章从建筑、结构、施工图三个方面对厂房的设计过程作了简单的说明，设计的过程中难免会有遗漏或者不妥的地方，希望老师给予指正。1.1 工程概况这是一个新建的机械装配车间，厂址在武汉，厂房长 120m，宽 36m，总建筑面积 4320m2；内设一台 160/50T 桥式吊车；该厂房采用大型混凝土屋面板和墙板围护结构。1.2 地质水文及气象条件地质水文及气象条件如表 1-1 所示。建筑等级 I 地下水性质 无侵蚀性最冷月平均温度 3.4 地下水位标高 最高-8M最热月平均温度 28.8 土壤情况及性质 密实粘性土室外计算温度 冬季-2夏季 33许可耐压力 砌置深度 2 米时30N/cm2常年降雨量 1043.3mm 主导风向及风速 东北 1.9M/s最大积雪厚度 0 地震设计烈度 6 度表 1-1 地质水文及气象条件表1.3 生产车间工艺、组成及要求（1）装配车间设计主要承担设备的加工、装配任务，工艺流程为：仓库 机械加工 热处理 中间仓库 部件装配总装配 油漆 检验（2）总装配跨：轨顶标高 21 米，内设 160/50T 桥式吊车一台。（3）总装配车间是冷加工车间，由于加工零件及加工工序多，精度要求高，地面与上部运输频繁，机床设备及操作工人多，要求车间自然光线好，采光等级为三级，火灾危险性属戊类。本 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 6 页 共 56 页2 建筑设计2.1 平面设计2.1.1 厂房平面的布置形式由于厂房内设置一台 160/50T 桥式吊车，该吊车的跨度为 34m，由此确定该厂房为单跨；根据生产工艺等要求，确定该厂房为单层。所以厂房平面形式为矩形，如图 2-1 所示。图 2-1 厂房平面布置图2.1.2 柱网的确定根据厂房建筑模数协调标准（GBJ6-86）的要求：当跨度尺寸18m 时，按 60M 模数递增，即合理跨度可取 18m，24m，30m 和 36m；柱距采用 60M 数列，即 6m，12m，18m 等。由于厂房为 36120m，综合规范要求等方面的影响因素，确定该厂房的跨度为 36m，柱距为 6m。柱网布置如图 2-2 所示。图 2-2 柱网布置图2.1.3 定位轴线的确定本 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 7 页 共 56 页（1） 横向定位轴线通常用 等数字标识；除了边柱和变形缝处，其它都是从柱子的中 1 2 3心通过；墙的内缘与边柱的外缘相重合，定位轴线内缩 750mm，如图 2-3 所示。图 2-3 边柱轴线内缩示意图（2）纵向定位轴线通常用 等字母标识；标定了横向构件屋架，也是大型屋面板 A B C边缘的位置。吊车规格与工业建筑跨度的关系为：L - LK = 2e 式中 L K吊车的跨度，取 34m；L厂房的跨度，该厂房为 36m；e吊车轨道中心至纵向定位轴线的距离，由于该吊车为 160/50T， 所以 e 取 1m，如图 2-4 所示。图 2-4 吊车跨度与厂房跨度示意图2.1.4 变形缝的设置本 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 8 页 共 56 页普通钢结构厂房的温度区段的最大长度如表 2-1 所示。温度区段长度/m横向温度区段（沿屋架跨度方向）结构情况 纵向温度区段（垂直屋架跨度方向）柱顶刚接 柱顶铰接采暖房屋和非采暖地区的房屋220 120 150热车间和采暖地区的飞非采暖房屋180 100 125露天结构 120 表 2-1 温度区段最大长度表因为该厂房长 120m，宽 36m，按照上表所述的要求，可以不设置温度缝。而且厂房为规整的长方形结构，可以不设置抗震缝和沉降缝。2.2 剖面设计2.2.1 单层工业厂房相关高度的确定（1）厂房柱顶标高的确定H=H1+h6+h7式中：H柱顶标高，应符合 3M 模数；H1吊车轨道顶面标高（m） ，本设计为 21m；h6吊车轨顶至小车顶面的高度（mm） ，本设计为 5290mm；h7小车顶面至屋架下弦底面之间的安全净空尺寸（mm） ，取值为500mm。则 H=21000+5290+500=26790mm，取 3M 的模数 H=27000mm。柱顶标高，吊车轨道顶面标高，吊车轨顶至小车顶面的高度，小车顶面至屋架下弦底面之间的安全净空尺寸如图 2-5 所示。本 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 9 页 共 56 页图 2-5 厂房柱顶标高示意图（2）室内地坪标高的确定为了防止雨水浸入室内，同时考虑到单层工业厂房运输工具进出频繁，若室内外高差过大则会出入不方便，所以取 150mm。2.2.2 采光设计设计要求该厂房的采光等级为三级，查采光标准可知，该厂房采光要求的窗地面积比为 1:4。 由于厂房跨度为 36m，超越单侧采光所能解决的范围，所以该厂房将在侧墙采用双侧开窗采光。并将侧窗分为上下两段布置，即高侧窗和低侧窗。高侧窗有两排，分别为 31.5m 和 31m，低侧窗为 3.95.1m，经计算满足窗地比的要求。为方便工作和不使吊车梁遮挡光线，一般高侧窗的下沿比吊车梁顶面高出 600mm；低侧窗下沿一般应略高于工作面的高度，工作面高度取 900mm。2.2.3 通风设计为了节约环保，本厂房采用自然通风，除了高低侧窗户的布置外，在左山本 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 10 页 共 56 页墙立面设一道 3.63.6 的汽车门，在厂房的北立面设一道 4.55.4 的火车门。2.3 立面设计为了使立面简洁大方，比例恰当，达到完整均匀，节奏自然，色调质感协调统一的效果。本厂房的立面采用水平划分的手法，在水平方向设整排的矩形窗，组成水平条带，增加立体感。在左山墙立面设有 36003600 的汽车门，在北立面 45005400 的火车门；门上设有外挑的 900mm 的雨棚。如图 2-6 所示。 图 2-6 厂房南立面图2.4 其它设计2.4.