包头市金泰设备安厂设计

1、内 蒙 古 科 技 大 学 毕 业 设 计 说 明 书第一章 设计原始资料1.1工程概况本工程为一门式刚架结构厂房,设备安装生产线为新建，厂方位于包头稀土高新技术开发区。1.2设计原始资料121气象 极端最高气温 38.4摄氏度 极端最低气温 -30.4摄氏度 日最大降水量 100.8mm 年主导风向 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%122地质，地震 最高地下水位 -9.0m 标准冻结深度 -1.50m经勘查知地基承载力标准值为150kpa，无不良地基地震设防烈度 8度123设计参数 车间防火等级丁类级 冬季采暖室外计算温度 -19 厂

2、房采暖按18设计 夏季通风室外计算温度 27 不上人屋面活荷载 0.5 基本风压 0.55 基本雪压 0.25 积灰荷载 0.31.3其他设计资料车间长42米，宽12米，附属员工休息室建筑面积36，货物起重高度5m。车间采光面积比为1/6，车间地坪荷重10，均采用水磨石地面，全部地坪代设备基础完工后再施工。厂房设 3.3×3.6m及2.4×2.4m大门各一个，大门上设人行小门，门上有雨蓬，外挑900 mm。第轴线间有一标高为3m的操作平台，平台面积不小于15 ,用钢柱支撑，上部荷载标准值为2.0，设钢梯、平台护栏。车间内设桥式吊车一辆，软钩，吊车级别为3级(轻级工作制)。具

3、体参数见表1.1所示：表1.1软钩吊车性能参数起重量q（t）跨度（m）基本尺寸（）起重机重（t）最大轮压（kn）大车宽b大车轮距k轨面至车顶面高度h轨中心至大车外边缘b1大车小车510.5465035001870230142.665第二章 建筑设计说明21 工业建筑的特点及设计要求工业建筑是指用于从事工业生产的各种厂房。他与民用建筑一样，要体现适用、安全、经济、美观的方针；在设计原则、建筑用料和建筑技术等方面，两者也有许多共同之处。但由于生产工艺复杂多样，在设计配合、使用要求、室内采光、屋面排水及建筑构造等方面工业建筑又有如下特点：（1） 厂房的建筑设计师在工艺设计人员提出的工艺设计图基础上进

4、行的，建筑设计在适应生产工艺要求的前提下，应为工人创造良好的生产环境并使厂房满足适用、安全、经济和美观的要求。 （2） 由于厂房中的生产设备多，体量大，各部生产联系密切，并有多种起重运输设备通行，致使厂房内部具有较大的生活空间。（3） 当厂房宽度较大时，为满足室内采光、通风的要求，多设有天窗；为了屋面排水放水的需要，还应设置屋面排水系统。这些设施均使屋顶构造复杂。（4） 在单层厂房中，由于跨度大，屋面及吊车荷载较重，且在地震烈度较高的地区，宜采用钢结构骨架。钢结构的主要承重构件全部用钢材做成。这种结构抗地震和震动性能好，构建较轻，施工速度快，除用于吊车荷载重、高温或震动大的车间以外，对于要求建

5、设速度快、早投产早受益的工业厂房，也可采用钢结构。但钢结构易腐蚀，耐火性能差，使用时应采取相应的防护措施。 在进行工业建筑设计时应考虑以下几点要求：（1）建筑设计应满足生产工艺的要求，生产工艺的需要体现了使用功能的要求，它对厂房的面积，柱距、跨度，高度、平剖面形式等都有着直接的影响。（2）厂房应具有良好的生产环境，对于保证工人健康，提高劳动生产有着积极的促进作用。（3）应满足有关技术要求。设计中要解决的技术问题很多。首先要对安全问题予以足够重视。即厂房应具有必要的坚固耐久性能，使在外力、温度变化、化学侵蚀等各种不利因素作用下可以确保安全。对于有火灾或爆炸危险的厂房，应具有可靠的防火防爆措施以及

6、安全疏散措施。设计厂房时应遵守国家颁布的有关技术规范与规程。（4）要有良好的综合效益。建筑设计中要注意提高建筑的经济、社会和环境的综合效益。三者之间不可偏废，不能片面强调其中的一个或两个而忽略其他。（5）应注意建筑美观。工业建筑在使用、安全、经济的前提下，把建筑美与环境美作为设计的重要内容，美化室内外环境，创造良好的工作条件。22平面设计在设计配合上，厂房建筑平面设计和民用建筑是有区别的，厂房的平面设计是先由工艺设计人员进行工艺平面设计，在生产工艺平面图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，在平面设计中应使厂房平面形式规整、合理、简单以及减小占地面积、节能和简

7、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，是构件的生产满足工业化的要求。厂房的平面形式与生产工艺流程，生产特性有直接的关系。在建筑实践中常用的厂房平面形式有矩形、方形、l形和形等。该设计为小规模设备安装车间，吊车起重量为5t，各工段之间靠得较近，运输路线短截，工艺联系紧密，工程管线较短，形式规整，占地面积少，故该厂房平面形式采用矩形平面，且整个厂房柱及吊车轨顶标高相同，结构、构造简单，造价省，施工快；在宽度不大的情况下室内采光通风较容易解决。根据该厂房生产工艺特点，采用直线式的生产工艺流程，即原料由厂房一端进入，产品由另一端运出。在厂房中，为支撑屋顶和吊车设柱子，根据工艺流程和设备

8、布置对跨度和柱距大小提出了要求。在选择柱网时应考虑以下要求：（1）满足生产工艺要求。（2）遵守厂房建筑模数协调标准，跨度小于18m时，跨度的增减采用扩大模数3m数列。大于18m时，跨度的增减采用扩大模数6m数列。厂房山墙出抗风柱柱距宜采用扩大模数15m数列。（3）调整和统一柱网。（4）尽量扩大柱网，提高厂房的通用性和经济合理性。由于跨度根据设计资料已定为12m，因此采用3m数列的扩大模数。柱距在综合考虑以上因素的前提下，采用6m的柱距形式且不采用抽柱的形式，有利于提高结构的稳定性。本厂房设附属员工休息室，设附属跨，建筑面积36 m2。为了满足工人在生产过程前后的生产卫生及生活上的需要以保证产品

9、质量并为工人创造良好的休息条件，所以应该在车间附近设置员工休息室。休息室设计应本着“有利生产，方便生活”的要求进行。休息室应有良好的朝向及采光和通风的条件；休息室不应放在有粉尘、毒气和其他有害气体的下风向。23平台设计1、平台结构的组成和分类平台结构通常由铺板、主次梁、柱、柱间支撑，以及梯子、栏杆等组成。平台按使用要求可分为室内和室外平台，承受静力荷载和动力荷载平台、生产辅助平台，以及中、重型操作平台等；按支座处理方式的不同，普通结构还可分为：（1）直接搁在厂房柱的三角架或牛腿上的平台。（2）一侧支承于厂房柱或建筑物墙体，另一侧设独立柱的平台。（3）支承于设备上的平台。（4）全部为独立柱的平台

10、。本设计为了便于制作与安装，采用了一侧支承于厂房柱或建筑物墙体，另一侧设独立柱的平台结构。2、平台结构的布置（1）满足工艺生产操作的要求，保证通行和操作的净空。一般通行净空高度不应小于1.8m。宽度不宜小于0.9m,不应小于0.6m。平台四周一般均应设置防护栏杆，栏杆高度一般为1000。当平台高度2000时，尚应在防护栏杆下设置高度为100150的踢脚板。平台应设置供上下通行的梯子，梯子的宽度不宜小于600。 （2）确定平台结构的平面尺寸、标高、梁格及柱网布置时除满足使用要求外，梁、柱的布置尚应考虑平台上的设备荷载和其他较大集中荷载的位置以及大直径管道的吊挂等。（3）平台结构的布置，应力求做到

11、经济合理，传力直接明确。梁格的布置应与其跨度和适应。当梁的跨度较大时，其间距也宜增大。充分利用铺板的允许间距，合理布置梁格，以求较好的经济效果。（4）在可能条件下，平台的梁、板应直接支承在厂房柱、大型设备或其他结构上，以达到经济的目的。（5）为便于制造，使构件简单，平台结构的主梁、次梁和柱，一般应优先采用热扎型钢，对于梁构件，以采用热扎工字钢或h型钢最为经济。当梁的受力或跨度较大以致采用型钢梁不能满足构件的承载能力和刚度要求时，通常采用组合工字形截面焊接梁。3、平台结构的荷载（1）构件的自重（2）平台活荷载，对于一般工业平台可按2.0kn/m2计算，对于检修、安装时的堆料活荷载，可根据实际情况

12、合理分区考虑；（3）设备荷载，按实际情况考虑；对于一般机械动力设备，其动力影响可采用将设备荷载乘以动力系数1.11.2的方法来考虑； 本设计中为一般的单层平台，活荷载2.0kn/m2，为满足生产工艺的要求，保证操作、通行所需要的净空及安全。平台板采用花纹平钢板。主、次梁、柱均选用型钢。平台标高为3m。具体平面布置形式如图2. 1所示：图2.1 建筑平面图24剖面设计单层厂房的剖面设计是在平面设计的基础上进行的。在厂房的剖面设计中应该做到：在满足生产工艺要求的前提下，经济合理地确定厂房的高度及有效利用和节约空间；妥善地解决厂房采光、自然通风和屋面排水；合理地选择维护结构形式及其构造，使厂房具有随

13、气候条件变化良好的维护功能。1、厂房高度的确定厂房高度是由地坪面到屋顶承重结构下表面之间的距离。在一般情况，它与柱顶距地面的高度基本相等。所以常以柱顶标高来衡量厂房的高度；屋顶承重结构是倾斜的，则厂房高度是由地平面到屋顶承重结构最低点的垂直距离。柱子长度仍应满足模数协调标准的要求。对于有吊车厂房的柱顶标高由下式计算求得:h=h1+h+ch式中 h 柱顶标高；h1 轨顶标高。由工艺人员提出，本设计暂定为7m；h 吊车梁轨顶至车上小车顶面的净空尺寸，由设计任务书中桥式软钩吊车性能参数已知1.87m；ch 屋架下弦至小车顶面之间的安全间隙。此值应保证屋架产生最大挠度以及厂房地基可能产生的不均匀沉陷时

14、，吊车能正常运行，国家标准通用乔式吊车起重机界限尺寸中根据吊车起重量大小将定为400mm。 由吊车梁选用图集p14图集号为03sg520-1，吊车梁选用表（3）（大重新型）中选用序号1的吊车梁，其截面型号为gdl6-3，高度为450mm；由钢结构设计手册上p134选用38kg/m铁路重轨，其轨道高为134mm。则 牛腿标高为h1-轨道高-吊车梁高=7000-134-450=6400mm 取6600mm 轨顶标高h1最终定为牛腿标高+轨道高+吊车梁高=6600+134+450=7184mm 取7200mm 柱顶标高为h=h1+h+ch=7200+400+1870=9470mm 取9600mm2、

15、室内外地评标高的确定在一般情况下，单层厂房室内地坪于是外地面需设置高差，以防止雨水侵入室内，但为了便于运输工具进出厂房和不佳厂门口坡道的长度，这个高差又不宜太大，一般取150mm。对于单层厂房室内地坪标高，由厂区总平面设计确定，其相对标高定为±0.000。3、采光设计采光设计是根据室内生产对采光的要求来确定窗口的大小、形式及其布置。保证室内采光强度、均匀度及避免眩光。为使采光设计做到适用、经济，设计时应根据生产性质及其对采光的要求，按采光系数的标准值进行设计。在本厂房设计中采用的采光方式为双侧采光的方式，且依据实际任务书中采光面积比应大于1/61/8的要求，低侧窗采用3m×

16、3.6m，高侧窗采用3m×0.9m。计算窗地面积比：12×(3×3.6+3×0.9)+2×0.9/42×12=1/3.08 > 1/6 则满足采光要求。在设置中为方便工作和不使吊车梁遮挡光线，高侧窗的下沿距吊车梁顶面不应太高和过低，一般取600mm左右，综合考虑轨道的影响，本设计高侧窗下沿取距轨顶标高以上600mm。低侧窗台高度一般应略高于工作面高度。本设计取为1.2m （即窗台高为1.2m ）。4、通风设计在厂房设计中，良好的工作环境不仅要适宜的天然光线，还应有洁净的空气和正常的气候条件。厂房的通风方式有机械通风和自然通风，由

17、于本厂房采用双侧窗、没有特殊要求，且包头地区风力较大，因此采用自然通风便可满足要求。5、屋面排水形式工业厂房的排水方式又有组织排水和无组织排水。为了防止檐口水在风的作用下湿墙、进窗及立面美观要求，本设计屋面采用有组织排水，在有组织排水中要设天沟、女儿墙火檐口板、水斗、水落管和地下排水管网。据钢结构下册房屋建筑钢结构设计p14种所述：门式轻型刚架房屋的屋面坡度宜取1/81/20，在雨水较多的地区取其中的较大值。综合考虑本设计中的气象资料，屋面排水坡度取10。雨水斗要泄水率高，掺气量小。 图2.2目前采用较多的是65型铸铁雨水斗，由雨水斗和短插管组成如图2.4.1所示：工业厂房所用雨水管一般用铸铁

18、管较多，水落管是用支架固定在墙上。水落管的截面一般选用100200的管径。排水管的选择据轻型房屋钢结构构造图集p138所示：6m36m屋面排水设置,排水面积<=1400，排水管最大间距为18m。本设计排水管间距采用15m，落水管采用100落水管。满足构造要求。6、厂房的保温和隔热在厂房的剖面设计中还应考虑厂房的保温和隔热问题。由于厂房位于包头地区，考虑冬季气温较低，屋面及墙面须采用保温材料。因此厂房的维护结构采用带有保温夹芯的压型钢板，根据厂房的实际温度可选用屋面保温材料的厚度为100mm，墙面保温材料的厚度为80mm。具体剖面形势如图2.3所示：图2.3 1-1剖面图 25单层厂房定位

19、轴线的标定单层厂房定位轴线是确定厂房主要承重构件位置及其相互间标志尺寸的基准线，也是厂房施工放线和设备安装定位的依据。标定定位轴线时，应满足生产工艺要求，并注意减少构件的类型和规格；扩大构建通用互换性；提高厂房建筑的工业化水平。1、横向定位轴线横向定位轴线通过处是吊车梁、屋面板、基础梁、连系梁及墙板标志尺寸端部的位置。因该厂房不设置变形缝，所以中间柱的中心线应与横向定位轴线相重合，山墙为非承重墙，此时墙内缘和抗风柱外缘应与横向定位轴线相重合，端部钢架柱的中心线应自横向定位轴线内移600mm。2、纵向定位轴线纵向定位轴线在柱身通过处事无假货屋面大量标志尺寸端部的位置，也是大型屋面板边缘的位置。纵

20、向定位轴线的标定预调车桥架断头长度、桥梁断头与上柱内缘的安全缝隙宽度以及上柱宽度有关。为使吊车跨度与厂房跨度相协调，二者之间的关系为：l-lk=2e 式中 l-厂房跨度 lk -吊车跨度 e-轴线至吊车轨中心线之间的距离一般取750mm。由左图可知，e=h+cb+b。 因安全缝隙要等于或大于允许的缝宽，故有e-(b+h0)>=cb。根据柱距大小和吊车起重量大小由桥式软钩吊车性能参数表得h0=400mm b=230mm 图2.4 则750-（230+400）=12080说明安全缝隙宽度大于允许宽度，轴线与外墙内缘及柱外缘重合。2.6立面设计单层工业厂房立面设计是以厂房体形组合为前提的，在已

21、有体形的基础上利用柱子勒脚、门窗、墙面、线脚、雨蓬等部件，结合建筑构图规律进行有机的组合与划分，使立面简洁大方，比例恰当，达到完整对称，节奏自然，色调质感协调统一的效果。厂房体形必然受到生产工艺、结构形式、基地环境、气候条件以及环保要求等因素的制约。因此，不同的生产工艺流程有着不同的平面布置和剖面处理，厂房体形也不同。一般中小型机械工业厂房的体形多采用方形或长方形。在实践中，立面设计常采用垂直划分、水平划分、和混合划分等手法。影响立面设计的因素有：(1)、使用功能的影响。厂房是为生产服务的。不同的工艺流程、生产状况、运输设备有着不同的平面和剖面，对立面也有同样影响。厂房立面处理必须满足使用、安

22、全、经济的要求，具有建筑形象能反映出建筑内容的效果。（2）、结构形式的影响。结构型式对厂房的体型影响较大，屋顶形式在很大程度上决定着厂房的体型。（3）、气候、环境的影响。太阳辐射强度、室外空气的温度与湿度等因素对立面设计均有影响。寒冷地区的厂房要求防寒保暖，窗口面积不宜过大，空间组合集中，给人以稳重、深厚的感觉；炎热地区的厂房，为满足通风散热，常采用开敞式外墙，空间组合分散、狭长，反映出轻巧、明快的个性。 建筑物最显著的要素是它的正立面，它直接构成了建筑的外观。墙上的门窗、可见的装置和装潢系建构成了建筑外观的韵律，建筑材料的选择和着色在大面积墙面处理上有着重要的作用。同时，对于近处观看的效果和

23、远处观看的效果应给于同样的重视。所有的建筑材料多具有自己的物理和美学特性，金属板面可以横向铺设也可以竖向铺设。建筑立面是建筑组成部分中的焦点，门户窗的设置可以用来调整立面的虚实对比，他们必须平衡已达到整体效果的和谐。门窗的尺寸与建筑的大小有关，当使用标准尺寸的门窗时，应当根据立面的大小进行选择。门窗有序的布置和按排才能给建筑带来协调，一个和谐的立面需要对门窗进行调节。当门窗的位置不在同一高度时，可通过视觉效果增大门的尺寸来配合窗的排列。如有可能，应尽量避免使用孤立的单窗，因为窗是构成立面效果的最重要部分，同样，门也应该以同样的方式来构成立面效果。一栋建筑物的体型和立面，最总是以他的形状、材料之

24、感和色彩等多方面的总和，给人们留下一个完整深刻的外观印象。在立面轮廓、门窗排列、构件组合以及墙面划分基本确定的基础上，材料质感和色彩的选择、配置、是使建筑立面进一步取得丰富和生动效果的又一重要方面颜色与材质是不可分离的，然而，在传统和古典的建筑中，人们选择材料时并不太考虑他们的颜色。现代建筑将色彩放在第一位，而现代的工业建筑也融入了大量的色彩及色彩组合因素。预制轻钢建筑所能提供的丰富多彩的彩板颜色和多种可与彩板组合使用的建筑材料，使建筑的颜色得到非常多彩的和谐组合。有两种方法来确定工业建筑的色彩：（！）突出本建筑在环境中的位置，它的外观应表现为醒目的颜色，使建筑物作为标志性的形象出现。（2）将

25、建筑物融入到环境中，用与环境相协调的颜色。在群体工业建筑中，人们希望自己的建筑物与众不同，那么，使用较为醒目的颜色可以轻而易举地达到这一目的，而在较为宽广的场地中，建筑物应当尽可能融入周围的环境，在某些地区的政府规定获取与法令中，就有这样的要求。在这样的情况下，可使用一些较暖色调的颜色，如：褐色、绿色、土黄色、来达到与环境颜色的融合。在选择建筑的颜色时，也需要考虑不同的面，并且评价他们中的那一个面最为重要。墙面是大面积的可见立面，在本建筑中屋面板颜色均采用海蓝色，给人以清新、明快的感觉。其侧立面如图2.5所示，正立面如图2.6 所示：图2.5 侧立面图图2.6 正立面图27 单层厂房的室内设计

26、厂房的内部设计是一项综合设计，即把组成厂房内部空间的建筑构件和其他内含成分作为一个统一体，全面综合地进行构图设计。厂房的承重结构、外墙、屋顶、地面和隔墙等构成了厂房内部空间形式，涉内部设计的重要内容；生产设备及其布置、管道组织、艺术装饰、色彩处理等也都直接影响厂房内部的面貌及其使用效果，也是车间内部设计的有机组成部分，也是为工人创造良好工作环境的重要方面。1、厂房的生产设备布置可以有以下几种形式：（1）形状规格同一或接近，量大的设备应使其形成有规律成组的排列，尤其是在相同的大型而复杂的设备布置中，用其形成断续的节奏和轮廓线，一般能获得明显的组织性、规律性的视觉效果；（2）在很多情况下，一种形式

27、的机床和辅助设备给人的印象是单调的，在这种情况下较好的处理手法是用颜色按区段分组，用颜色区别主要和扶助的设备；2、在厂房的管道组织中根据使用和内部构图要应按下列原则布置：（1）内部管道不应给人以孤立无组织的感觉，硬是他们成为内部整体构图中的有机组成部分；（2）各种类型的管道，应分别涂以色彩，管道标志色如下表2. 1所示：表2. 1管道名称 颜 色 管道名称颜 色过热蒸汽管 红 乙 炔 管 深 蓝 饱和蒸汽管 红 氢 气 关 白 煤 气 管 黄 给 水 管 蓝 液化石油管 黄 排 水 管 绿 压缩空气管 浅 蓝 油 管 棕 绿厂房的色彩处理应打破车间内部的单调感及改变人们的心理状态，内部的色彩起

28、着重要的作用。厂房的内部色彩一般分环境色、机械色和标志色。环境色是指厂房内部的色彩。机械色一般是由石油设备制造厂选定。标志色又分为管道标志色和警戒标志色。管道标志色有利于识别复杂的管道系统，利于检修和防止事故。警戒标志色是为了生产安全，用于厂房内的一些易发生安全事故的设备或设备的某部分。3、单层厂房的钢梯设计在厂房中由于使用的需求，常设置各种钢梯，在本设计中又从地面到工作平台的工作梯和到吊车操作室的操作梯。作业平台梯选用钢梯图集02j401 p17 t4a07 的钢梯，每步高为200mm，踏步宽为 230mm 。上吊车的钢梯选用图集号 02j401 p102 边柱上吊车斜梯。金属梯易腐蚀，须先

29、涂防锈漆，再刷油漆，并需定期维修。2.8建筑构造做法类 别序号适用部位构 造 作 法标准图集号彩色压型钢板屋面1车间1.彩色压型钢板2.c型檩条和80聚苯乙烯朔料板3彩色压型钢板水磨石地面2车间1.12-18厚1：2.5水泥磨石地面磨光打蜡2.素水泥浆结合层一道3.20厚1：3水泥沙浆找平4.60厚（最低处）c20细石混凝土从门口向地漏找坡最低处不小于30厚5.聚氨酯三遍涂膜防水层1.51.8mm厚或用硅橡胶等其他防水涂料6.40厚c20细石混凝土随打随抹平，四周抹小八字脚7随时垫层8素土夯实98j1-地9水泥沙浆墙面3内墙1.2米以下1.刷内墙涂料2.5厚1：2.5水泥沙浆抹面，压实打3.1

30、3厚1：3水泥沙浆打低98j1-内3-c表2.2-1表2.2-2类 别序号适用部位构 造 作 法标准图集号彩色压型钢板墙面4内外墙1.2米以上1.彩色压型钢板2.c型檩条和80聚苯乙烯泡沫塑料保温材料3彩色压型钢板水刷石墙面外墙1.2米以下1.8厚1；1.5水泥石子（小八厘）罩面，水刷露出石子2.刷素水泥浆一道3.12厚1：3水泥沙浆打底扫毛4.砖墙面清扫积灰适量洇水98j1-外3-a细石混凝土散水61.40厚c20细石混凝土撒1：1水泥砂子，压实赶光。2.垫层100厚碎石或碎砖夯实，灌m2.5混合砂浆。3.素土夯实向外坡4。98j1-散4-a大理石板踢脚71.稀水泥浆擦缝2.安装10-20厚

31、大理石板3.20厚1：2水泥沙浆灌贴98j1-踢3-c水泥锯齿坡道81.25厚1：2水泥沙浆抹面，作出60宽7深锯齿2.素水泥结合层一道3.60厚c15混凝土4.垫层100厚碎石或碎砖夯实，灌m2.5混合砂浆。5.素土夯实（坡度按工程设计）98j1-坡6-a第三章 结构设计部分3.1钢结构的特点本设计除基础外均采用钢结构，钢结构体系与钢筋混凝土和砌体结构相比，其特点如下：1、 材料的强度高，塑性和韧性好。钢材和其他建筑材料诸如混凝土、砖石和木材相比，强度要高得多。因此，特别适用于跨度大活荷载很大的结构和构件。钢材还具有塑性韧性好的特点。良好的吸能能力和延性还是钢结构具有优越的 抗震性能。另一方

32、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，和力学计算的假定比较符合。钢材内部组织比较接近匀质和各向同性体，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，材质波动的幅度小。3、 钢结构制造简便，施工周期短。钢结构所选用的材料单纯而且是成材，加工比较简便，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，可以安装简便的普通螺栓和高强度螺栓，有时还可以在工地拼装和焊接成较大的单元再行吊装，以缩短工期。小

33、量的钢结构和轻钢屋架，也可以在现场就地制造，随即用简便机具吊装。此外，对已建成的钢结构也比较容易进行改建和加固，用螺栓连接的钢结构还可以根据需要进行拆迁。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，原因是刚才的强度与密度之比要比混凝土大得多。以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1/31/4，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，对抵抗地震作用有利。另一方面，质轻的屋盖结构对可变荷载的变动比较敏感，荷

34、载超额的不利影响比较大。受有积灰荷载的结构如不注意及时消灰，可能会造成事故。风吸力可能造成钢屋架的拉、压反号，设计时不能忽略。设计沿海地区的房屋结构，如果对飓风作用下的风吸力估计不足，则屋面系统有被掀起的危险。5、 钢材耐腐蚀性差。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，更应该特别注意。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，构件经过彻底的除锈并涂上合格的油漆，锈蚀问题并不严重。近年来出现的耐候钢具有较好的抗锈蚀性能，已经逐步推广应用。6、 钢材耐热但不耐火。钢材长期经受100的辐射热时，强度没有多大的变化，具有一定的耐热性能；但温

35、度达到150以上时，就必须用隔热层加以保护。钢材不耐火。重要的结构必须注意采取防火措施。例如，利用蛭石板、蛭石板喷涂层或石膏板等加以防护。防护使钢结构造价提高。目前已经开始生产具有一定耐火性能的钢材，是解决问题的一个方向。7、 钢材适应性强钢结构易与建造大跨度、大柱距的灵活车间，且便于加固和扩建，且安装接头用螺栓连接的钢结构容易拆卸，可用于活动房屋。生产钢材耗能低，又能够回收，对于循环利用保护环境是有利的。 32结构方案由于厂房位于包头稀土开发区，地基条件较好，厂方建完后基础沉降微小，所以厂房采用轻型门式刚架结构，门式刚架有以下优点：1、 采用轻型屋面，不仅可以减少梁柱截面，基础也减小。2、

36、刚架的侧向刚度借檩条的偶撑保证，省去纵向刚性构件并减小翼缘宽度。3、 刚架可采用变截面，截面与弯矩成正比，变截面时根据需要可改变腹板的高度和厚度及翼缘的宽度，做到材尽其用，该设计采用等截面，因厂房内设有桥式吊车。4、 竖向荷载通常是设计的控制荷载，但当风荷载较大或房屋较高时，风荷载的作用不应忽视，在轻型门式刚架中地震作用一般不起控制作用。5、 支撑的做法较轻便，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条件划分，单元之间在现场用螺栓连接，土建部分施工少，且工期短。门式刚架通常用于跨度936m,柱距为4.59m，设有吊车起重量较小的单房工业房屋或公用建筑，

37、设置桥式吊车时其重量不宜大于20吨，属于中、轻级工作制的吊车（柱距6m时，不宜大于30吨）设置悬挂吊车时起重量不宜大于3吨。 33构件选型3.3.1屋面板与墙板 屋面板与墙板均采用压型钢板，压型钢板是目前运用最多的板面材料。采用彩色镀锌钢板，经辊压冷弯成各种波形，具有轻质、高强、美观、耐用、施工简便、抗震性能好等特点。单层压型钢板的自重为0.10-0.18kn/m2,当有保温隔热要求时，采用双层钢板中间夹保温层的做法，屋面全部荷载标准之比较小，而且，目前压型钢板的加工和安装已达到标准化、工厂化、装配化。其最大允许檩距可根据板型、支撑条件、荷载及芯板厚度，在产品规格中选用，压型钢板与其他的屋面板

38、相比较，有着明显的优点：比太空板轻，而太空板要用防火卷材，压型钢板本身具有防火功能；石棉瓦材料存在脆性大的缺点，易开裂破损，因吸水而产生收缩龟裂和挠曲变形等。压型钢板却没有这些缺陷，而且还比较美观大方、立面效果好、自重轻、施工方便。压型钢板的构造规定（1） 压型刚办腹板与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撑构件（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，搭接长度不一小于下列限值:波高大于或等于70mm的高波屋面压型钢板 350mm波高小于70mm的高波屋面压型钢板 屋面坡度1/10时

39、， 250mm屋面坡度1/10时， 200mm墙面压型钢板 120mm(4) 屋面压型钢板测向可采用搭接式、扣合式或咬合式等不同的连接方式 。当侧向采用搭接式连接时，一般搭接一波，特殊要求时可搭接两波。搭接处用连接件紧固，连接件应设置在波峰上。对于高波压型钢板，连接件间距一般为700mm-800mm;对于低波压型钢板，连接件间距一般为300-400mm。当侧向采用扣合式或咬合式连接时，应在檩条上设置于压型钢板波形相配套的专用固定支座，两片压型钢板的侧边应确保扣合或咬合连接可靠。（5）墙面压型钢板之间的侧向连接宜采用搭接连接，通常搭接一个波峰，板和板的连接可设在波峰，亦可设在波谷。（6）铺设高波

40、压型钢板屋面时，应在檩条上设置固定支架，檩条上翼缘宽度应比固定支架宽度大10mm,固定支架用自攻螺钉或射钉与檩条连接，连接件可每波或隔波设置一个，但每块低波压型钢板不得小于3个连接件。根据屋面荷载和檩距由钢结构设计手册上p91常用压型钢板及檩距表6-1选用序号5 的yx35-190-760,截面的基本尺寸如图3.1及3.2 所示：图3.1墙板选用序号为14的yx15-225-900, 截面的基本尺寸如图3.3.1.2所示：图3.23.3.2檩条与拉条檩条宜优先选择实腹式构件，也可采用格构式构件，实腹式檩条一般设计成单跨简支构件，也可设计成连续构件。实腹式檩条分为槽钢檩条，槽钢檩条又分为普通槽钢

41、檩条和轻型槽钢檩条两种；高频焊接轻型h型钢檩条具有腹板薄、抗弯性能好、两主轴方向的惯性距比较接近以及翼缘板平直易于焊接等优点；卷边槽形冷弯薄壁型钢檩条是截面互换性大、应用普遍、用钢量省、制造和安装方便；卷边z形冷弯薄壁型钢檩条又分为直卷边z形和斜卷边z形，它的主平面x轴的刚度大，用作檩条时挠度小、用钢量省、制造和安装方便。构造要求：（1）、当檩条跨度大于4m时，应在檩条间跨中设置拉条。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。此支点的力需要传到刚度较大的构件。为此，需要在屋脊或檐口处设置斜拉条或刚性撑杆。当檩条用卷

42、边槽钢时，横向力指向下方， 图3.3斜拉条应如图3.3所示，以上论述适用于有风荷载和屋面风吸力小于重力荷载的情况当风吸力超过屋面永久荷载时，z形钢檩条的斜拉条需要设置在屋脊处，而卷边槽钢檩条则需设在屋檐处。因此为了兼顾两种情况，在风荷载大的地区或是在屋檐和屋脊处都设置斜拉条，或是把横拉条和斜拉条都做成可以既承拉力又承压力的刚性杆。拉条通常用圆钢做成，圆钢直径不宜小于10mm。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交替布置。当采用扣合式屋面板时，拉条的设置根据檩

43、条稳定计算确定。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。拉条、撑杆和檩条的连接见图3.4 图3.4 拉条可弯折，也可不弯折。弯折是要求弯折的直线长度不超过15mm,不弯折则需要通过斜垫板或角钢与檩条连接。（2）、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，见图3.5，檩条和檩托的连接螺栓不应少于2个，并沿檩条高度方向 图3.5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。 （3）、槽形和z形檩条上翼缘的肢尖或卷边应朝向屋脊方向，以减少和在偏心引起的扭矩。（4）、计算檩条时，不能把偶撑作为檩条的支撑点在本设计中选用实腹式檩

44、条，檩条按单跨简支设计，根据屋面坡度（1/101/3），采用卷边槽形冷弯薄壁型钢檩条。跨度6m，檩距为1.5m。跨中设一道拉条。高度一般取跨度的1/351/50且为了利用屈曲后强度，因此，初步选用c220×75×20×2.2。根据荷载和檩距大小取用，在普通钢结构屋盖中拉条直径不应小于10mm, 本设计中采用12光圆钢筋。3.3.3墙梁 墙梁一般采用冷弯卷边槽钢，有时也采用卷边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。墙板常做成落地式并与基础相连，墙板的重力直接传至基础，故墙梁的最大刚度平面在水平方向。当采用卷边槽形截面墙梁时，为便于墙梁与

45、刚架柱的连接而把槽口向上放置，单窗框下沿的墙梁则需要槽口向下放置。 墙梁应尽量等间距设置，在墙面的上沿下沿及窗框的上沿下沿处应设置一道墙梁。为了减少竖向荷载产生的效应，减少墙梁的竖向挠度，可在墙梁上设置拉条，并在最上层墙梁处设斜拉条将拉力传至刚架柱，设置原则和檩条相同。 墙梁可根据柱距的大小做成跨越一个柱距的简支梁或两个柱距的连续梁，前者运输方便，节点构造相对简单，后者受力合理，节省材料。墙梁按单跨简支设计，采用卷边槽形冷弯薄壁型钢。跨度6m，墙梁间距最大为1.5m。跨中设一道拉条。由于墙梁受风吸力的作用，为保证稳定性根据风荷载大小选用c160×70×20×3.0

46、。3.3.4吊车梁及轨道吊车梁有型钢梁，组合工字形梁，y型梁及箱形梁等形式型钢吊车梁（或加强型钢吊车梁），用型钢（有时用钢板，槽钢或角钢加强上翼缘）制成，制作简单，运输及安装方便。一般适用于跨度6m，吊车起重量q10t的轻、中级工作制的吊车梁。焊接工字形吊车梁由三块钢板焊接而成，制作比较简单，为当前常用的形式，当吊车轮压较大时，采用将腹板上部受压区加厚的形式较为经济，但会增加施工的不便，由于吊车梁跨度和起重量不大，为轻级工作制，为了结构的可靠性和节约材料，采用焊接工字形截面，并且在制作时吊车梁支座处制成简支梁的形式，由于要用压板法固定吊车轨道，所以上翼缘宽度b不小于320mm，支座使用突缘支座

47、，使结构计算简化，传力更加明确，且吊车梁一般设计成等截面的形式。吊车梁设计的一般规定：（1） 吊车梁一般按两台最大起重量的吊车进行设计的。当有可靠依据时，可按工艺提供实际排列的两台起重量不同的较大吊车或可能是一台吊车进行设计。（2） 吊车梁的设计应根据工艺提供的资料指定吊车工作制的要求，目前我国按吊车负荷率与工作时间率分为轻、中、重和特重四个等级（即a1-a3,a4-a5,a6,a7和a8）。（3） 吊车梁的形式选用应根据吊车的起重量及跨度大小，吊车梁的跨度及吊车工作制度等确定。 本设计根据所给吊车资料以及吊车梁选用图集p14图集号为03sg520-1，吊车梁选用表（3）（大重新型）中的吊车梁

48、综合考虑，初步确定吊车梁具体参数如下： h=450mm b1=300mm b2=220mm tw=8mm tf=12mm钢轨的选择由钢结构设计手册上p134选用38kg/m铁路重轨，铁路钢轨一般用于吊车起重量q<32t的轻、中级（a1a5）工作制的吊车。具体参数如下 a=97mm b=194mm h= 134mm 2e=124mm 2s=20mm b=338m3.3.5梁、柱因为厂房设有桥式吊车，柱宜采用等截面构件，且柱脚设计成钢接，且梁柱均采用轧制h型钢截面，其具有如下特点：（1）翼缘宽，侧向刚度大（2）抗弯能力强（3）翼缘表面相互平行，构造方便（4）可加工再生型材 在性能上，热轧h型

49、钢是一种具有优越性能的经济截面型材，与焊接h型钢相比，可降低成本费用20%以上，与传统的热轧i字形相比，可降低成本费用20%以上，其弱轴刚度可增加一倍以上，强轴抵抗矩也提高1050% 。按所设计的工程相比可降低用钢量15%以上，效益十分可观，所以现在许多国家都用h型钢代替工字型钢。本设计中初步选定梁柱截面均为轧制h型钢400×300×10×16。抗风柱为焊接h型钢，截面初步定为300×150×5×83.3.6平台平台的构成通常由铺板、主次梁、柱、柱间支撑以及梯子、栏杆组成。平台结构的布置应满足工艺生产的操作要求，保证通行和操作的净空，

50、应力求做到经济合理、传力直接明确。平台应满足强度、稳定性、刚度的要求，对直接承受动力荷载的平台梁及其连接应满足疲劳强度要求，铺板应尽量密铺在平台梁受压翼缘上并与其牢固连接，使其能阻止梁受压翼缘的侧向位移，保证梁的整体稳定性。工业厂房中平台结构一般可分为：（1）一般平台（2）普通操作平台（3）重型操作平台，平台结构一般采用梁柱体系。（1）、平台铺板：平台铺板一般应按照在支座（梁和加劲肋）处为铰接的单跨简支板计算，根据板区格，长短边的比例b/a分别按四边简支板（b/a2）或单向板（b/a2）计算而不考虑板中存在的拉力，同时钢铺板的厚度一般不小于6mm,根据平台操作荷载，本设计选用8mm后菱形花纹钢

51、板，厚度太大不经济，制造上有困难，厚度太小易锈蚀和发生翘曲变形，平台铺板下按构造要求设置加劲肋，肋的间距一般为板厚的100倍或短跨度的22.5倍的较小值。当加劲肋采用角钢时，截面一般不宜小于45×4或56×36×4，本设计中选用50×4的等边角钢。 （2）、平台梁一般宜尽量采用轧制截面（普通工字钢、h型钢或槽钢），本设计中采用轧制工字钢。布置梁格时应充分发挥铺板的作用，梁格有三种形式，即单向、双向和复式。该平台由主次梁构成，考虑到平台上的荷载为2kn/m2比较小和刚度要求，次梁选用i10，主梁选用i16。（3）、平台柱平台柱一般设计成等截面的实腹柱，实腹

52、柱的常用截面为普通工字钢、h型钢、焊接工字形截面。平台柱一般设计成上、下两端均为铰接的形式，按轴心受压构件设计，柱身的长细比不应大于150，柱脚螺栓均直接固定在底板上，柱脚底板的厚度不宜小于16mm，柱脚底板在地面以下部分应用强度等级较低的混凝土包裹（保护层厚度不小于50mm）,并应使包裹的混凝土高出地面约150mm。 地脚螺栓可按构造设计，但不小于16mm，一般采用2030mm，本设计中柱脚底板采用18mm，锚栓采用m24，平台柱选用i10。（4）、钢梯斜梯用于经常通行的操作平台，其宽度一般为700mm,特殊情况可加宽至8001200mm。斜梯与水平面的交角为45。60。，本设计采用60。，

53、斜梯的竖向荷载按2kn/m2 (对水平投影面）考虑，按构造设计：作业平台梯选用钢梯图集02j401 ，p17 的t4a07 的钢梯，每步高为200mm，踏步宽为 230mm 。上吊车的钢梯选用图集02j401， p102的边柱上吊车斜梯。3.3.7基础钢筋混凝土单独基础分为现浇柱基和预制装配式杯形基础两种，其形式一般常用的有锥形、阶梯形、杯形、长颈杯形和双柱杯形。构造要求：（1）、钢筋混凝土单独基础底面宜取矩形，长短边之比宜取12。（2）、单独柱基础可以设计为锥形基础或阶梯形。锥形基础边缘的高度不宜小于200mm，坡度不宜大于1:2,尤其应注意矩形柱基的短边坡度，阶梯形基础的每阶高度宜为300

54、500mm。本设计中采用现浇钢筋混凝土单独基础，混凝土强度等级为c25，采用级钢筋，基础下设100mm厚基础垫层，混凝土强度等级为c10，钢筋保护层为50mm，本设计采用刚性基础。3.3.8支撑及杆件支撑系统包括横向支撑、垂直支撑、系杆和柱间支撑。本设计中有横向支撑、柱间支撑和系杆。 柱间支撑的形式一般为交叉式柱间支撑。柱间支撑杆件的长细比查知不应超过 =300。支撑杆件的最小截面当采用角钢时，不宜小于70×6，当采用槽钢不宜小于12，十字交叉支撑的斜杆倾角一般采用35。55。 支撑中节点板厚度，当支撑中最大内力20t时，节点板厚度10mm，焊缝厚度不应小于6mm，长度不应小于80m

55、m。本设计中柱间支撑选用70×6的角钢。 横向支撑布置在轴线、轴线、轴线处，在其对应的部位设置柱间支撑。柔性系杆采用光圆钢筋，刚性系杆采用50×4双角钢制作。34结构布置3.4.1支撑的作用 为保证承重结构在安装和使用过程中的整体稳定性，提高结构的空间作用，减小刚架平面外的计算长度，应根据结构的形式、跨度、房屋高度、吊车吨位和所在地区的抗震设防烈度等设置支撑系统。柱间支撑还是承受房屋端部山墙的压力，吊车纵向刹车荷载，温度应力和地震作用，并将上述荷载传至基础。支撑设置时已考虑太空轻质大型屋面板或檩条（有檩体系）的支撑作用，故他们与刚架上翼缘应有可靠连接。太空轻质大型屋面板至少与刚架上翼缘有三点可靠焊接，檩条与刚架上翼缘的檩托用螺栓连接。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。支撑系统包括横向支撑、垂直支撑、纵向支撑、系