钢结构多层轻工业厂房-建筑设计说明书

1、本科毕业设计第 PAGE 48页前言本次毕业设计的课题为钢结构多层轻工业厂房毕业设计作为大学本科教育培养目标，是对整个本科学习的检验和考核，是深化、拓宽教学成果的重要过程。通过设计理论联系实际，将以往在书本上所学的理论知识用于解决实际问题，使我能更好的了解本专业的特点，也能为以后的学习和工作打下良好的基础。同时也培养了我们独立解决问题能力和刻苦耐劳的作风。在正个毕业设计过程中，我查阅了大量的资料、文献和以前所学过的专业课目，使我能将所学课目连成整体，比较系统全面的认识本专业的内涵。在这期间，用到的专业课有房屋建筑学、钢结构、钢筋混凝土结构、结构力学、建筑结构抗震设计、轻钢结构、土力学、高层房屋

2、设计原理等。本次设计不同于以往设计的最大的一点是，本设计过程中使用了大量计算机设计软件，比如：天正建筑7.5、MTS钢结构专业计算软件；设计中更要通过Word、Excel表格等写建筑、结构设计说明书。在整个设计过程中，我们从开始不熟练到能熟练操作各种软件，这对于我而言是一笔不小的财富。由于毕业设计都是由老师指导，自己安排设计进度，这也让我们从整体上了解了一个设计的全过程，统筹安排时间确定设计进度，直至完成整个设计。本设计包括建筑设计和结构设计两大部分，建筑设计部分包括：使用功能说明、工程概况及结构设计造型、采光通风设计、防火安全疏散设计、其它专用的特殊要求的构造设计、立面造型及材料选择、技术经

3、济分析、其它需要加以说明的问题。结构设计部分包括：结构方案的确定：包括屋面支撑布置、柱间支撑布置、内力计算单元；荷载计算：在竖向荷载作用下内力计算；在风荷载作用下内力计算。内力组合；框架梁、柱截面验算；节点设计（包括柱脚设计）；基础设计；墙梁、支撑的设计与计算；组合楼板的设计与计算。楼梯的设计与计算设计在指导老师的悉心指导和指正下，得以圆满完成。第一章 建筑设计说明书1 工程概况1.1 建筑概况多层轻工业厂房，底层层高为4.2m，二、三层层高为3.6m，该厂房的建筑面积为6500m2，土建总投资为500万元。采用钢结构框架组合楼板结构形式、双面复合彩钢夹芯板围护结构。土建部分的施工工期为110

4、天,总平面如图1.1所示。图1.1 总平面布置图1.2 工程地质条件（1）地形平坦，自然地表标高5.20m。（2）根据勘察报告，场区土层按自上而下顺序表述如下： = 1 * GB3 素填土，土层平均厚度1.30m，松散，湿，以粘土为主，含零星碎石，不宜为天然地基持力层； = 2 * GB3 粉质粘土，土层平均厚度4.20m，硬塑，标准地基承载力特征值fak =290kPa； = 3 * GB3 全风化云母片岩，土层平均厚度1.20m，遇水软化，地基承载力特征值fak =300kPa； = 4 * GB3 强风化云母片岩，土层平均厚度9.10m，遇水不易软化，地基承载力特征值fak =380kP

5、a。（3）地基基础方案分析：宜采用天然地基，选用粉质粘土、全风化云母片岩或强风风化云母片岩作为地基持力层，建议采用柱下独立基础。（4）抗震设防烈度为6度，拟建场地土类型为中硬场地土，场地类别为II类。（5）最大冻土深0.5m.1.3 气象条件（1）气温（见下表）：月份123456789101112平均气温/-5-241318202428242013-3平均最低气温/-8-5.5-1-1-5（2）降水平均年降雨量：550mm雨量集中期：7月中旬至8月中旬基本雪压：0.40kN/m2（3）风向主导风向：夏季为东南风；冬季为北风。基本风压：0.55kN/m2。1.4 其它技术条件（1）工程以承包方式

6、施工，除主要土建工程外，生产工艺设备及电梯由安装公司承包，水电通风由土建公司相应的施工队施工。（2）施工机械设备及大型工具供应条件有各类常用建筑机械可供选用，采用租赁方式使用。其中大型机械（塔式起重机、自行式起重机、推土机、挖土机等）由机械施工公司提供。中小型机械（混凝土搅拌机、卷扬机、翻斗车等）由本土建公司机械队按计划需要供应。大型工具（脚手架、井架、工具式模板、支撑等）由土建公司按计划需要供应。模板的零星配制在现场进行。（3）场地及运输条件如总平面图所示。现场场地平整，道路畅通，足以满足施工运输和交通使用。（4）水电动力供应条件施工所需蒸汽、照明及动力用电、上水均从北面房管局仓库引入。施工

7、污水需在工地沉淀后排到西面路旁明沟内。（5）劳动力供应及生活条件劳动力可按计划要求供应、满足施工需要。各主要工种工人以班组承包方式作业，要求在一段时间内能连续均衡作业。1.5 使用功能说明本结构为三层电子元件生产大楼，首先为要满足生产使用功能的要求，要考虑到车间的布局，工人的生活生产需要，所以综合考虑之后，要确定其采光、通风、防火、安全疏散等来保证使用功能的正常发挥。1.5.1多层钢结构厂房有以下几个特点：（1）结构自重较轻，强度高，能适用于大跨度的结构，并且施工方便、周期短、能更早的投入使用，所以经济效益好；（2）建筑物占地面积小。这不仅节约用地，而且还降低了基础和屋顶的工程量，缩短了工程管

8、线的长度，节约建设投资和维护管理费；（3）厂房宽度较小，顶层房间可不设天窗而用侧窗采光，屋面雨雪水排除方便，屋顶构造简单，屋顶面积较小，有利于节省能源；（4）交通运输面积大。这是由于多层厂房不仅有水平方向，也有垂直方向的运输系统（如电梯间、楼梯间、坡道）。这样就增加了用于交通运输的面积和体积；（5）多层厂房能点缀城市，美化环境、改变城市面貌。1.5.2建筑使用功能要求（1）满足建筑功能要求满足建筑物的功能要求，为人们的生产和生活活动创造良好的环境，是建筑设计的首要任务。此钢结构多层轻工业厂房是用来生产电子元件例如集成电路、电容器、电阻器，变压器等。设计此类轻工业厂房，首先要满足生产活动的要求，

9、厂房平面设置应实用、合理，采光通风良好，同时还要合理安排生产车间、库房、办公室、休息室、更衣间、厕所等生产办公和辅助性用房。（2）采用合理的技术措施正确选用建筑材料，根据建筑空间组合的特点，选择合理的结构、施工方案，使房屋坚固耐久、建造方便。近年来，我国设计建造的一些覆盖面积较大的体育馆，由于采用钢网架空间结构和整体提升的施工方法，既节省了建筑物的用钢量，也缩短了建筑物的施工期限。（3）具有良好的经济效益建造厂房是一个复杂的物质生产过程，需要大量的人力、物力和资金，在房屋的设计和建造中，要因地制宜、就地取材，尽量做到节省劳动力，节约建筑材料和资金。设计和建造厂房要有周密的计划和核算，重视经济领

10、域的客观规律，讲求经济效果。厂房设计使用要求和技术措施，要和相应的造价、建筑标准统一起来。（4）考虑建筑美观要求建筑物在满足使用要求的同时，还需要考虑人们对建筑物在美观方面的要求，考虑建筑物所赋予人们在精神上面的感受。（5）符合总体规划要求单体建筑是总体规划中的组成部分，单体建筑应符合总体规划提出的要求，因此，厂房的设计还要充分考虑和周围环境的关系，原有建筑的状况、道路的走向及绿化等方面和拟建厂房的关系。新设计的单体建筑，应使所在地形成协调的室外空间组合、良好的室外环境。2 建筑平面设计2.1 结构平面布置原则结构平面设计坚持“适用、安全、经济、美观”的设计原则，结构的平面分割是非常重要的，根

11、据结构设计的要求布置本结构。有建筑设计资料集5知多层厂房的平面布置原则为：厂房的平面布置应根据生产工艺流程、工段组合、交通运输、采光通风以及生产上的各种技术要求，经过综合研究后加以确定；厂房的柱网尺寸除应满足生产使用的需要外，还应具有最大限度的灵活性，以适应生产工艺发展和变更的需要；各工段间由于生产性质、生产环境的要求等的不同，组合时应将具有共性的工段做水平和垂直的集中分区布置；组合使用管理要求，合理布置楼电梯间、生活间、门厅和辅助用房等的位置。由以上的布置原则并结合本厂房的使用功能，结构的柱网布置如下图所示：图2.1 柱网布置2.2 建筑平面设计 2.2.1首层平面布置考虑到本结构为三层电子

12、元件生产大楼，对于首层平面布置首先要满足生产、生活的要求。由于结构纵向较长，考虑安全疏散和人们进出的方便，设有两个大门，大门宽为3.6m,并设有4.2m的坡道以方便卡车的进出；根据建筑设计要求库房面积大于350m2，则每层库房面积大于350/3=116.67m2，因此在首层平面两侧分别设置厂房，总面积为212.63 m2大于350/3=116.67m2；建筑设计要求设置货梯一部，详见货梯细部设计；根据竖向运输要求和工作人员的人数设置楼梯两部；根据本厂房的生产性质及查，阅相应的厂房的人员设置，故假定每层有员工120人，男女比例为1：3，所以男员工为30人，女员工为90人，根据建筑设计资料集5确定

13、厕所的布置，首层设有男女厕所各一个（详见厕所细部设计）；根据实际的厂房条件和员工人数设有女更衣室一间（147.47m2），男更衣室一间（49.14m2）办公室三间（147.47m2），休息室一间（49.14m2）、 配电室及杂物间各一间。平面的中间生产车间，建筑设计要求生产区面积要大于1800m2，则每层生产区面积大于1800/3=600m2，则根据实际布置的厂房平面知首层生产区面积为900 m2大于1800/3=600m2； 根据以上的布置绘制建筑平面布置图，详见建筑平面布置图。2.2.2标准层布置二层及三层同样也为生产区，平面布置与首层大致相同，详见建筑平面布置图。2.2.3货梯设计（1）

14、货梯设计的重要性 多层厂房的电梯间和主要楼梯通常不知在一起，组成交通枢纽。在具体设计中交通枢纽有常和生活、辅助用房组合在一起，这样既方便使用，哟利于节约建筑空间。它的具体位置是平面设计中的一个重要问题。它不仅与生产流程的组织直接有关，而且对建筑的平面布置、体型组合与里面处理以及防火、抗震等要求均有关系。（2）货梯的布置原则及平面组合形式 = 1 * GB3 楼电梯间及生活、辅助用房的位置应学则在厂房合适的位置，是之方便运输，有利工作人员上下班的活动，其路线应该做到直接、通顺、短截的要求。要避免人流、货流的交叉。 = 2 * GB3 货梯间的门要直接通向走道，并应设有一定宽度的过厅或过道。过厅及

15、过道的宽度应能满足楼面运输工具的外形尺寸急性实施各项技术要求。一般满足一辆车等候一辆车通过的的宽度。 = 3 * GB3 货梯坚应结合厂房主要出入口统一考虑，位置要明显，要注意与建筑参数、柱网、层高、层数及结构形式等的相互配合；更应该与建筑空间组合和立面造型的要求。（3）货梯的设计根据本结构的设计要求，我们选用的货梯为额定载重量为1600Kg，速度为1m/s,载客量为21人，货梯的轿厢尺寸为150022502200，井道尺寸为27002800，井房尺寸为34004500。设置此类货梯一部即可满足厂房垂直运输的要求。见右图： 图2.2 电梯平面图 2.2.4楼梯设计（1）规范要求楼梯间开间尺寸和

16、楼梯梯段宽度条例建筑楼梯模数协调标准及防火规范有关规定，作为主要交通用的楼梯梯段净宽根据使用过程中人流股数确定。楼梯梯段宽度是按照流股人数宽度确定的，流股人数宽度为0.55+（00.15）米，并且不少于两股人流。室内楼梯扶手高度自踏步前缘线量起不宜小于0.90m。靠楼梯井一侧水平扶手长度超过0.50m时，其高度不应小于1.05m。（2）实际设计楼梯的宽度：一般按人流宽度每股为0.55+（00.15）米计算，并不应少于两股人流，确定楼梯踢梯间宽度为2560mm,梯间宽度为1230mm 。楼梯踏步数:为了适使和安全，每个梯段踏步数不超过18步，不少于3步，故该厂房底层踏步设为14，其它层均为12,

17、踏步高度确定为150mm,宽度为270mm。楼梯平台: 采用矩形休息平台,宽度为1300mm且大于梯间宽度1230m，满足要求。楼梯的净空高度：楼梯平台部位的净高不小于2000mm，楼梯梯段部位的净高不小于2200mm，楼梯梯段最低、最高踏步的前缘线与顶部凸出物的内边缘线的水平距离不应小于300mm。楼梯梯段的最大坡度不超过38，均满足建筑楼梯模数协调标准。 图2.3 楼梯详图2.2.5卫生间的设计（1）规范要求规范要求：本厂房卫生间中蹲便器设置为：男15人/个，女15人/个；每个大便器占地4 m2，小便槽为0.6m/个；盥洗槽为每12人占600mm长度；洗手盆或龙头15人/个。（2）卫生间设

18、计本厂房拟定每层有人员120人，男女比例为1：3，即男员工为30人，女员工为90人。本结构设定每层男女厕所各一个：女厕所的蹲便器为 =4个，盥洗池一个，长为 0.6/12 90=4.5m，水龙头为 90/15=6个；男厕所的蹲便器为： 30/15=2个，小便池一个,长为1.2m，盥洗池一个,长为0.6/12 30=1.5m。 示意图如下： 图2.4 卫生间布置图3 立面造型及设计多层厂房的立面设计应贯穿在整个设计的全过程中。从方案设计开始就应该重视这方面的有关问题，它是整个设计的有机组成部分。只有这样才能使多层厂房具有完整的艺术造型和完美的立面观瞻。立面设计是为了满足使用功能和美化环境的需要而

19、进行的。同时，还可起到改善环境条件、保护结构和装饰美化建筑物的作用。并且要考虑它的耐久性、经济性；正确处理与施工技术的关系。建筑立面由许多构部件所组成：它们有墙体、梁柱、墙墩等构成房屋的结构构件，有门窗和内部使用空间直接连通的部件，以及台基、勒脚、檐口等主要起到保护外墙作用的组成部分。恰当地确定立面中这些组成部分和构部件的比例和尺度，运用节奏韵律、虚实对比等规律，设计出体型完整、形式与内容统一的建筑立面。 3.1 结构立面布置建筑造型在空间变化和体形上均有灵活而宜人的处理，造型设计不得在采光、通风、视线干扰、节能等方面严重影响或损害建筑使用功能，不过多地采用无功能意义的多余构件和装饰。由于该建

20、筑主要生产车间，立面布置以美观、简洁、大方为主。室外设施的位置合适，保持建筑环境的整体效果。对暴露在外墙的各种管道及设备均有必要的细部处理，不影响外立面造型效果。对外装空调的位置及洞口、支架形式均进行了有效的造型处理，合理设置给排水管道位置，开窗位置整体统一。3.2 体型组合 多层厂房的体型组合是设计中的重要环节。生产工艺、周围环境是影响体型组合的主要因素。建筑的体型组合尽可能地协调建筑物内再诸因素，充分反映其使用功能，又应与外界环境相协调。多层厂房由于生产设备的外形不大，生产空间大小变化不显著，因而他的体型就比较齐整划一。这样不但有利于结构的统一和工业化施工，亦有利于内部布置及建筑艺术的处理

21、。 3.3 实际立面设计本结构采用最简单的“一”字形构造。整个立面无外伸阳台，大门上方设悬挑雨篷，按照采光通风等要求立面设有窗子，并通过计算设有落水管、散水等排水构造。本厂房设置平屋顶，屋顶四面都外挑500毫米，屋面排水坡度为2%，并设天沟双面排水。4 采光通风设计4.1 采光设计4.1.1采光设计要求（1）采光设计应做到技术先进、经济合理，有利于生产、工作、学习、生活和保护视力。采光设计除应符合建筑采光设计标准（GB/T 500332001）外，尚应符合国家现行有关强制性标准、规范的规定。（2）自然采光采光系数（daylight factor）的定义 ：在室内给定平面上的一点，由直接或间接地

22、接收来自假定和已知天空亮度分布的天空漫射光而产生的照度与同一时刻该天空半球在室外无遮挡水平面上产生的天空漫射光照度之比。本标准应以采光系数C 作为采光设计的数量指标。 当采用侧面采光时，取采光系数的最低值Cmin作为计算依据。由于采光系数C不易计算，通常在工程中我们常采用窗地比作为更简单的依据。4.1.2采光计算（1）规范规定：据以上采光规定和要求，由于生产车间和办公室均设有隔墙，故采用单侧窗采光设计，查建筑采光设计标准知本厂房的采光等级要求为 = 3 * ROMAN III级， 采光系数标准值为，由于结构采用大型屋面板作为屋面，所以采用侧窗采光。查建筑采光设计标准采光等级要求为 = 3 *

23、ROMAN III级的工业厂房的允许窗地面积比；仓库的采光等级为五类，允许窗地比为1/10。（2）采光设计取一间房间进行计算，在这里我们取的为底层的一间办公室，其面积为6.37.8=49.14m2，由，则满足自然采光的窗的最小面积Ac=Ad/4=49.14/4=12.29 m2，假设窗高为2.1m，则窗宽为12.29 m2/2.1=5.85m,也就是说只有在侧面开2.1m5.85m的窗子才能满足此房间的采光要求，显然在面积为4.2m6.3m的墙体上2.1m5.85m的窗子是不能满足结构承重的要求的，所以对于此房间只能采用照明采光，同理计算知其他的房间同样需要照明采光，窗子的设置详见建筑平面布置

24、图。对于底层的仓库，其面积为6.37.82=98.28m2，窗地比为1/10，Ac=Ad/10=98.28/10=9.83m2，假设窗高为2.1m，则窗宽为9.83m2/2.1=4.68m,对于一层仓库，设有2个2.72.1 m2的窗子，Ac=22.72.1=11.34 m29.83 m2， 故此仓库的自然采光满足要求，不需要进行照明采光。二、三层厂房的窗子面积为Ac=22.7 1.8=9.72 m29.83 m2，故也按要求进行照明采光。4.2 通风设计生产车间中设备和门窗的布置，应有利于厂房的自然通风。设备、管道与建筑构配件之间的距离，应满足防腐蚀建筑工程施工和维修的要求。能否获取足够的自

25、然通风与通风开口面积的大小密切相关。一般情况下，当通风开口面积与地板面积之比不小于5时，房间可以获得比较好的自然通风。自然通风的效果不仅与开口面积与地板面积之比有关，事实上还与通风开口之间的相对位置密切相关。在设计过程中，应考虑通风开口的位置，尽量使之能有利于形成“穿堂风”。4.2.1卫生间通风厕所宜采用自然通风。合理的选用通风方式及通风排气设备，以增加厕所的换气量。应优先考虑自然通风，当利用自然通风不能满足室内卫生要求时，应采用加设排风设备。夏季自然通风应采用阻力系数小、易于操作和维修的进排风口和窗扇。大便器应采用具有水封功能的前冲式蹲便器，小便器宜采用半挂式便斗。有条件时可采用单坑排风的空

26、气交换方式，以满足卫生间的通风要求及空气质量。5 防火安全疏散设计5.1 防火设计5.1.1建筑防火的必要性为了防止和减少建筑火灾危害，保护人身和财产安全，工业建筑要满足建筑防火设计规范。建筑防火设计应遵循国家的有关方针政策，从全局出发，统筹兼顾，做到安全适用、技术先进、经济合理。建筑防火设计除应符合本规范的规定外，尚应符合国家现行有关标准的规定。5.1.2防火间距表5.1 厂房之间及其与乙、丙、丁、戊类仓库、民用建筑等之间的防火间距（m）名称甲类厂房单层、多层乙类厂房（仓库）单层、多层丙、丁、戊类厂房（仓库）高层厂房（仓库）民用建筑耐火等级耐火等级一、二级三级四级一、二级三级四级甲类厂房12

27、121214161325单层、多层乙类厂房12101012141325单层、多层丙、丁类厂房耐火等级一、二级121010121413101214三级141212141615121416四级161414161817141618单层、多层戊类厂房一、二级121010121413679三级1412121416157810四级16141416181791012高层厂房131313151713131517室外变、配电站变压器总油量（t）5，1025251215201215202510，501520251520253050202530202530355.1.3疏散设计表5.2 厂房内任一点到最近安全出口的

28、距离（m）生产类别耐火等级单层厂房多层厂房高层厂房地下、半地下厂房或厂房的地下室、半地下室甲一、二级3025乙一、二级755030丙一、二级三级806060404030丁一、二级三级四级不限6050不限505045戊一、二级三级四级不限10060不限7575605.1.4防火设计根据建筑防火规范要求，查得电子元件生产厂的火灾危险性分类为丙类，耐火等级为级，厂房的安全疏散距离为60米，防火分区面积最大允许占地面积为4000平方米。根据以上规范要求和实际生产要求，防火措施如下：（1）设两个大门如建筑平面图所示，计算得最大疏散距离为34.4m60m，可保证安全疏散距离；每层作为一个防火分区，每层建筑

29、面积为2211.3m24000 m2，满足要求；在厂房东西两侧分别设楼梯一部，并在东侧设有货梯一部，满足厂房安全疏散的要求；并且在各楼梯口均设有DN65消防栓，每层设有四个火灾照明应急灯。（2）柱、梁采用厚涂型钢结构防火涂料，其涂层厚度应达到设计值，且节点部位宜作加厚处理。压型钢板作为承重楼板结构，亦采用厚涂型防火涂料保护。6 其它专用的特殊要求的构造设计6.1 地面设计6.1.1地面类型底层地面的基本构造层宜为面层、垫层和地基；楼层地面的基本构造层宜为面层和楼板。当底层地面和楼层地面的基本构造层不能满足使用或构造要求时，可增设结合层、隔离层、填充层、找平层等其它构造层。6.1.2季节性冰冻地

30、面处理（1）季节性冰冻地区非采暖房间的地面以及散水、明沟、踏步、台阶和坡道等，当土壤标准冻深大于600mm，且在冻深范围内为冻胀土或强冻胀土时，宜采用碎石、矿渣地面或预制混凝土板面层。当必须采用混凝土垫层时，应在垫层下加设防冻胀层。（2）位于上述地区并符合以上土壤条件的采暖房间，混凝土垫层竣工后尚未采暖时，应采取适当的越冬措施。6.1.3地面设计本结构地基持力层在粉质粘土层，地面采用150厚碎石夯入土中，其上为60厚细石混凝土垫层，20厚水泥砂浆层一道（内掺建筑胶），55厚细石混凝土找平层，最上为50厚耐磨混凝土面层。对于厕所因为考虑到防水问题，故在20厚水泥砂浆之上设20厚细石混凝土找平层一

31、道， 1.5厚聚氨酯防水层两道，35厚细石混凝土找平层，50厚混凝土面层。本结构处于季节性冻土区，冻土深度小于600mm，且在冻深范围内无冻胀土或强冻胀土，故不须加防冻胀层。对于厕所的地面面由于受到水的侵蚀作用，故应加一层防水层，详见下图： 图6.1 地面详图及厕所地面详图6.2 屋面排水6.2.1规范要求屋面排水系统应迅速、及时地将屋面与水至室外雨水灌渠或地面。设计降雨强度应按当地或相邻地区暴雨强度公式计算确定。6.2.2屋面排水设计屋面排水作为结构排水的一个重要方面，设计时必须给予重视。本结构设有平屋顶， 屋顶四周设置天沟排水，无女儿墙。屋面用保温材料找坡，排水坡度2。基层与突出屋面结构(

32、电梯机房)的连接处，以及基层转角处(水落口、檐口、天沟、檐沟等)做成圆弧，落水口周围做成凹坑。布置雨水管排水，有建筑设计排水规范查得烟台年降水厚度为91.5mm/h,立管直径为100mm的立管最大允许汇水面积为720m2。本结构平面积为2211.3平方米，则所需的落水管个数为：2211.3/720=3.07,由于考虑到结构纵向长为94.5米，在屋顶前后均匀布置8个落水管。6.3 屋面、楼面防水6.3.1屋面防水屋面构造设计：结构层轻混凝土（珍珠岩）保温层找平层沥青卷材防水层保护层屋面局部小面积采用阻燃和防紫外线聚氨酯防水涂料，涂膜厚度2mm,由专业防水施工队，按规程施工。所有防水层，四周均粘贴

33、之泛水高度；屋面竖井及女儿墙阴阳转角处，应增加涂层厚度，作纤维布加强层；穿板面管道或泛水以下外墙穿管，安装后严格用细石混凝土封严，管根四周加嵌防水胶，与防水层闭合。6.3.2楼面防水卫生间加设聚氨酯防水涂层，涂膜厚度3mm，分两次涂刷，管根嵌防水胶，底沟内侧作防水涂层。此类房间标高均比相应的楼面低20mm，凡有水湿的房间，楼地面找坡，坡向地漏或排水口，坡度0.5%1.0%，以不积水为原则，凡管道穿过此类房间，均须与埋套管，高处地面30mm;地面预留风洞，洞边做混凝土坎边，高100mm或通踢脚高。7 材料选择1）屋面材料厂房采用钢筋混凝土屋面 。2）楼面材料本结构楼板采用钢结构框架组合楼板结构形

34、式。此楼板因其具有良好的使用性能而广泛的用与钢结构中。楼梯采用钢筋混凝土预制楼板。3）墙面材料围护结构采用双面复合彩钢夹芯板，连接件宜采用带有防水密封胶垫的自攻螺钉，内墙采用轻质隔板，墙厚均为200mm。 4）梁柱材料梁柱均采用热轧H型钢，截面由计算得。8 技术经济分析（1）强度高、质量轻钢材与其他建筑材料诸如混凝土、砖石和木材相比，强度高得多，弹性模量也高，因此结构构件质量轻且截面小，特别适用于跨度大荷载大的构件和结构。结构自重的降低，可以减小地震作用，进而减小结构内力，从而降低了基础的造价。此外，构件轻巧也便于运输和安装。（2）构建截面小，有效空间大由于钢材的强度高，构件截面小，所占空间就

35、小能跟好的满足建筑上大开间、灵活分割的要求。在楼层净空要求相同的条件下，其楼层高度要比混凝土的小，可以减小墙体高度，节约了室内空调所需的能源，减小了房屋维护和使用费用。同时，钢结构与混凝土相比，增加了室内有效使用面积，提高了投资方的经济效益。（3）抗震性能优越钢材组织均匀，接近各向同性，钢结构的实际工作性能比较符合目前采用的理论计算模型，因此可靠性高。同时，钢材塑性、韧性好，耗能能力强，抗震性能非常优越。（4）制造简单，施工周期短钢结构所用材料单纯，且多是成品或半成品材料，加工简单，工业化程度高，劳动强度低。钢结构构件在工地安装时，采用简单方便的焊接和螺栓连接，缩短了施工工期，结构施工周期短，

36、使整个建筑更早投入使用，不但可以缩短贷款建设的还贷时间，减少贷款利息，而且提前受到投资回报。（5）节能、环保与传统的砌体结构和混凝土结构相比，钢结构属于绿色建筑结构体系。钢结构房屋的墙体多采用新型轻质复合墙板或轻质砌块。本工程中外墙板采用ALC板，其导热系数为0.11W/(mK)，仅为混凝土的1/11，为砖砌体的1/7，是一种高效保温热维护结构材料。楼、屋面采用压型钢板-混凝土组合板，符合建筑节能的要求，可以达到节能50%的目标。钢结构的施工方式为干式施工，可避免混凝土实施施工所造成的环境污染。钢结构材料可利用夜间交通流畅期间运送，不影响城市闹市区建筑物周围的日间 交通，噪声也小。另外，建筑根

37、据需要拆迁时，用螺栓连接的钢结构可以拆迁再利用，有利于环境保护。 第二章 框架结构设计1 结构设计1.1 结构方案布置1.1.1柱网布置柱网尺寸首先应最大限度地满足建筑使用功能的要求，然后根据造价最省的原则，充分考虑加工、安装条件等因素综合确定。由于钢结构承载能力高而质量轻，与钢筋混凝土结构相比，钢结构应采用较大柱网尺寸，再节约造价的同时提高房屋的利用率。综合考虑以上条件，柱网尺寸取纵向7.2m+6m,横向6.6m+2.4m。1.1.2结构形式选择建筑物的结构形式应满足传力可靠，受力合力的要求。对多层钢结构建筑，可采用纯框形式，框架应双向刚接。如果结构刚度要求较高，纯框架难以满足要求（如高烈度

38、地区抗震侧移要求），可采用支撑框架形式。由于本工程位于6度抗震设防地区，结构只有六层，结构形式又比较规则，结构刚度要求不太高，纯框架形式很容易满足，经济性能优于框架支撑体系，故采用钢框架结构形式。1.1.3楼板形式选择楼板的方案选择首先要满足建筑设计要求、自重小和便于施工的原则，还要保证楼盖有足够的刚度。常见性使用钢筋混凝土现浇楼板、预制楼板等。目前多、高层房屋的楼板多采用压型钢板组合楼板，具有结构性能好，施工方便等特点。根据压型钢板对组合楼板承载力的贡献，楼板可分为组合型和非组合型两种。前者压型钢板兼起配筋作用，可部分或全部代替楼板的受拉钢筋；后者在受拉区应配置能承受全部拉力的受拉钢筋。除此

39、之外，在楼板支座处应根据计算要求配置负弯矩钢筋，同时，板中还要按构造配置分布钢筋以满足抗裂要求。组合楼板要进行施工阶段和使用阶段的验算。对施工阶段，压型钢板应进行强度和变形验算。为加快施工进度，一般不设临时支撑体系，此时压型钢板的跨度不宜过大（否则需要较厚的压型钢板，经济性能较差），其跨度一般在23m之间。在使用阶段，对于非组合型，设计计算与现浇钢筋混凝土组合楼板一样；对于组合型，按压型钢板和混凝土板共同受力计算。结合工程特点，本工程使用压型钢板组合楼板。1.1.4各层结构平面布置本工程平面为狭长形，且水平和竖向均为规则布置，没有大的刚度突变，可采用横向承重方案，主梁沿横向布置，楼板施工时压型

40、钢板下不设临时支撑，因此楼板跨度不宜过大，同时结合建筑使用功能要求进行次梁布置。各层的结构平面图详见结构施工图。2 框架计算简图2.1 计算单元取一榀典型横向框架作为计算单元。所选计算单元为下图阴影本部分所示： 图2.1 结构布置简图所取框架计算简图为： 图2.2 框架计算单元2.2 荷载计算2.2.1规范要求11111111 （1）初选截面时，荷载采用基本组合计算，由建筑结构荷载规范知，对于一般的框架和排架结构，基本组合可采用简化规则，并应用下列组合值中最不利组合考虑： = 1 * GB3 由可变荷载效应控制的组合： = 2 * GB3 由永久荷载效应控制的组合为：(2) 上式中分项系数和取

41、为： = 1 * GB3 永久荷载的分项系数：当其效应对结构不利时对由可变荷载效应控制的组合，应为1.2；对由永久荷载效应控制的组合，应为1.35。 = 2 * GB3 可变荷载的分项系数，一般情况下取为1.4；但对于标准值大于4的工业房屋楼面结构的活荷载应取为1.3。2.2.2荷载计算对于本结构：屋面活荷载标准值取为0.5KN/m2，屋面永久荷载标准值取为3.33KN/m2；楼面活荷载标准值取为5KN/m2，楼面恒荷载标准值取为3.8KN/m2；所以对屋面的基本组合取=1.35，=1.4 ；对楼面的基本组合取=1.2，=1.3。计算所取计算单元所受荷载如下（采用基本组合）：屋面恒荷载 图2.

42、3 屋面板详图大型屋面板 1.5KN/m2 1.35=2.03 KN/m2整浇混凝土层 25KN/m30.04m1.35=1.35KN/m2泡沫混凝土保温层 6 KN/m30.08m1.35=0.65 KN/m2二毡三油防水层 0.35KN/m2 1.35=0.47KN/m2 合计 =4.5 KN/m2屋面活荷载屋面雪荷载 0.4KN/m2 1.4=0.56 KN/m2屋面活荷载（不上人屋面） 0.5KN/m2 1.4=0.7KN/m2按照荷载规范知屋面活载取为：屋面雪荷载和屋面活荷载（不上人屋面）的较大值，故这里取为 0.7KN/m2。屋面总荷载为4.5 KN/m2+0.7KN/m2=5.2

43、 KN/m22）楼面恒荷载 图2.4 楼面详图5mm厚粘贴普通陶瓷砖 18KN/m30.005m1.2=0.108KN/m25mm厚抗裂砂浆保护层 14KN/m30.005m1.2=0.084KN/m2聚氨酯防水层1.5厚 10KN/m30.0015m1.2=0.018KN/m215厚水泥砂浆面层 20KN/m30.015m1.2=0.36 KN/m235厚细石混凝土土 25KN/m30.035m1.2=1.05 KN/m2100厚混凝土垫层 25KN/m30.1m1.2=3.0 KN/m2压型钢板 0.11KN/m2 1.2=0.12KN/m2 合计 =4.60 KN/m23）楼面活荷载为：

44、查荷载规范知：对于电子元件生产厂取楼面活载为5 KN/m21.3=6.5 KN/m2楼面总荷载为 4.6 KN/m2+6.5KN/m2=11.1KN/m22.3 截面初选2.3.1选取计算单元选取次梁CL1和主梁ZL1作为截面初选的计算单元，如下图所示： 图2.5 主次梁计算单元2.3.2次梁CL1截面初选（1）截面初选按建筑结构荷载规范要求次梁应沿平行于较短的主梁方向布置。本结构沿平行于短边方向每跨等间距布置两根次梁，见图2.5，各层取相同的次梁截面，故进行次梁设计时可按最不利荷载进行计算即可，即取屋面荷载和楼面荷载中的较大值进行计算，故取楼面荷载进行计算，楼面荷载值为：4.6 KN/m2+

45、6.5 KN/m2=11.1 KN/m2。选取计算单元梁CL1如下： 图2.6 CL1的计算简图及弯矩图均布荷载：q=11.1 KN/m2 2.6m=28.86KN/m次梁设计为简支梁，计算简图如上图所示，梁采用Q345钢，强度设计值f=310N/mm2。则取弯矩最大的跨中截面，最大弯矩为：Mmax =1/8ql2=1/828.86KN/m6.32m2=143.18KNM梁所需净截面抵抗矩为：Wnx=439697mm3首选型钢截面，查表的热轧H型钢：HN300150 单位长度的质量为37.3Kg/m，梁的自重为 Wnx= 490cm3439.697cm3满足要求。一般而言，对于跨度和荷载都不是

46、太大时，首选型钢截面，型钢截面成本较为低廉，并且由于截面的尺寸是在工厂设计好的，其翼缘和腹板都满足板件稳定的要求，故对于型钢构件是不需要验算其局部稳定性的。由于它的优点，所以在工程中应用广泛。 （2）次梁截面验算 = 1 * GB3 强度验算次梁受均布荷载作用：q=11.1 KN/m22.6m=28.86KN/m 图2.7 次梁截面简图次梁自重：g=9.837.3Kg/m=365.54N/m自重产生的跨中最大弯矩： Mg=2.176KN式中的1.2为恒载分项系数。支座处最大剪力为： =92.06KN总的跨中最大弯矩为： 143.18KN.M+2.176KNm=145.36KNm跨中截面最大正应

47、力： =278.6310N/mm2310N/mm2假定剪力都有腹板承担支座处最大剪应力： = =107.3 N/mm20.58310N/mm2=179.8 N/mm2故截面的强度满足要求。一般而言，型钢梁的腹板较厚，剪应力一般不起控制作用。因此，只在截面有较大削弱时，才必须验算剪应力。 = 2 * GB3 稳定性由于热轧型钢的局部稳定性自然满足，故不要进行验算。2.3.3 ZL2截面初选取计算单元如图2.5所示，ZL2梁采用Q345钢，设计为两端刚接梁，计算单元所受均布荷载为：q=11.1 KN/m22.6m=28.86KN/m；见下图：图2.8 ZL2的计算简图及弯矩图则取弯矩最大的跨中截面

48、：Mmax =1/12ql2=1/12 28.86KN/m6.32m2=95.45KN.M， 梁所需净截面抵抗矩为：Wnx=306000mm3偏安全的取热轧H型钢：HN300150，单位长度的质量为37.3Kg/m，梁的自重为，Wnx= 490cm3306cm3满足要求。2.3.4ZL1截面初选 （1）截面初选计算单元见下图：将主梁设计为两端刚接梁，梁采用Q345钢。 图2.9 ZL1的计算简图及弯矩图两侧次梁对主梁所产生的压力为：F=28.866.3+0.0379.86.31.2=184.58KN梁端的主梁的压力取为中间次梁的一半为92.29KN。主梁的支座反力（未记主梁自重）为：184.5

49、8KN+92.29KN=276.87KN梁跨中最大弯矩为：Mmax =319.95KNm 梁所需净截面抵抗矩为：Wnx= =983000mm3首选型钢截面，查表的热轧H型钢， 图2.10 ZL1截面简图取为HN400200 Wnx=1190cm3983cm3满足要求。主梁重量为66Kg/m。主梁截面尺寸如下图：（2）主梁截面验算 = 1 * GB3 强度验算主梁自重： g=9.866Kg/m=646.8N/m自重产生的跨中最大弯矩：Mg=646.81.27.82=3.9 KNm跨最大剪力为：92290N总的跨中最大弯矩为：319.95 +3.9=323.85 KNm跨中截面最大正应力： =25

50、9.2N/mm2310N/mm2支座处最大剪力为 ：276870+646.81.27.8/2=279897N假定剪力都有腹板承担支座处最大剪应力： =93.55N/mm20.58310N/mm2=179.8 N/mm2跨中截面腹板边缘折算应力： 2= =255.75N/mm22= =35.7N/mm2zs2= =263.12 N/mm21.1310N/mm2=341N/mm2故截面的强度满足要求。 = 2 * GB3 稳定性由于热轧型钢的局部稳定性自然满足，故不要进行验算。主梁上有现浇混凝土刚性铺板，故其整体稳定性满足，不需验算。2.3.5柱截面初选对于框架柱截面选择，近似按轴心受压构件考虑，

51、并适当的扩大。（1）截面初选 每层中柱所受力为：2（92.29+184.58）+0.657.8+6.3 (28.86+0.36)=742.9KN每层边柱所受力为：92.29+184.58+0.657.8+6.3 (28.86+0.36)/2=373.9KN底层中柱所承受的荷载为：3742.9KN=2228.7KN底层边柱所承受的荷载为：3373.9KN=1122.0KN考虑到可能出现的偏心作用，水平地震作用及偶然碰撞等作用，故偏安全的将中柱和边柱取为相同的截面，偏安全的用中柱的轴力进行截面初选。 = 1 * GB3 先假定杆的长细比查钢结构基础知：对于两端刚接的轴心受压构件计算长度系数的理论值

52、为0.6，考虑到对于无转动的固定端部，因实际上很难完全实现，一般采用建议值为0.65。考虑到中柱实际上为偏心受压构件，故将柱的最不利轴力扩大1.5倍，则N=1.52228.7=3343.1KN所以底层柱的计算长度为l0=5.2m0.65=3.38m；按照钢结构基础：对于荷载为30003500KN的压杆，可假定=6070。所以假定=60， 采用Q345；假定采用热轧型钢，假设 b/h0.8,属b类截面，查表得轴 心受压构件的稳定系数=0.736 ； 回转半径i= l0/=3.38/60=72.7 = 2 * GB3 按照整体稳定的要求确定截面面积由轴压构件整体稳定性得A= = =146.4cm2

53、查钢结构附表的 ix=0.43h iy=0.24b 图2.11 Z1截面简图 则h=130mm，b=233mm，单位长度的质量=172Kg/m。 考虑到柱子实际受力很复杂，故偏安全的取：HW400400 A=219.5 cm2146.4cm2满足要求。 （2）截面验算查表得回转半径 ix=17.5cm iy=10.1cmx= =21.9=150 规范规定对于柱和主要压杆，其容许长细比=150， 故柱的刚度满足要求。查表得稳定系数： =0.967 正应力：= =157.4N/mm2310N/mm2故柱的强度满足要求。截面符合对柱的整体稳定和容许长细比的要求。因为轧制型钢的翼缘和腹板一般较厚，都能

54、满足局部稳定要求。2.4 梁柱相对线刚度框架在竖向荷载作用下，可忽略节点侧移，按刚性方案设计。在水平荷载作用下，不能忽略节点侧移，按弹性方案设计。相对线刚度计算如下：钢材的弹性模量 E= 206103N/mm2主梁的惯性矩 Ib = 2.37104cm4 柱的惯性矩 Ic=6.69104cm4 考虑到现浇板的作用，对于主梁的截面惯性矩作如下调整：边跨主梁的计算用惯性矩 Ib1 =1.52.37104cm4 =3.56 cm4中跨主梁的计算用惯性矩 Ib2 =22.37104cm4 =4.74 cm4边跨主梁的线刚度：ib1= =9.39103KNm 中跨主梁的线刚度：ib2= =12.5210

55、3KNm底层柱的线刚度：iC1= =26.5103KNm 底层柱的线刚度：iC2= =38.28103KNm为便于计算，可将梁、柱的线刚度折算为相对线刚度进行计算，因此取边跨主梁的线刚度为基准值1，算得梁、柱的相对线刚度如下图所示： 图2.12 梁柱的相对线刚度3 荷载计算 3.1 荷载汇总 （1）屋面恒荷载大型屋面板 1.5KN/m2 1.356.3m=12.7KN/m 整浇混凝土层 25KN/m30.04m1.356.3m=8.5KN/m泡沫混凝土保温层 6 KN/m30.08m1.356.3m=0.88KN/m二毡三油防水层 0.35KN/m2 1.356.3m=2.96KN/m钢梁自重

56、 0.65KN/m1.35=0.88 KN/m合计 =29.07 KN/m（2）屋面活荷载屋面雪荷载 0.4KN/m2 1.46.3m=3.53 KN/m屋面活荷载（不上人屋面） 0.5KN/m21.46.3m=4.41KN/m按照荷载规范知屋面活载取：屋面雪荷载和屋面活荷载（不上人屋面）的较大值，故取为 4.41KN/m。（3）楼面恒荷载15厚水泥砂浆面层 20KN/m30.015m1.2=0.36 KN/m235厚细石混凝土土 25KN/m30.035m1.2=1.05 KN/m2聚氨酯防水层1.5厚 10KN/m30.0015m1.2=0.018KN/m2100厚混凝土垫层 25KN/m

57、30.1m1.2=3.0 KN/m2压型钢板 0.11KN/m21.2=0.12KN/m2 合计 =4.54 KN/m2楼面恒载为： 4.54 KN/m2 6.3m+1.20.65KN/m=29.4 KN/m（4）楼面活荷载查荷载规范知：对于电子元件生产厂取楼面活载为5 KN/m21.36.3m=40.95 KN/m2（5）各层框架节点集中荷载 A、D柱列7.8m标高处 钢柱 1.69KN/m3.6m1.2=7.3KN外墙 0.15KN/ m2 3.6m6.3m1.2=4.1 KN合计 =11.4 KN 4.2m标高处 钢柱 1.69KN/m3.6m1.2=7.3KN外墙 0.15KN/ m2

58、 3.6m6.3m1.2=4.1 KN合计 =11.4 KN -1.00m标高处 钢柱 1.69KN/m5.2m1.2=10.5KN外墙 0.15KN/ m2 5.2m6.3m1.2=5.9KN合计 =16.4 KN B、C柱列7.8m标高处 钢柱 1.69KN/m3.6m1.2=7.3KN4.2m标高处 钢柱 1.69KN/m3.6m1.2=7.3KN-1.00m标高处 钢柱 1.69KN/m5.2m1.2=10.5KN（6）风载基本风压 ：w0=0.55 KN/ m2地面粗糙度类别为B类按同一高度11.4=7.6m算为结构的平均高度。查建筑结构荷载规范得：风压高度变化系数z=1.0，风载体

59、型系数s=1.3，由于建筑高度H=11.4m30m，故取高度Z处的风震系数z=1.0， 风载值为：qw=1.4zzswo6.3m=1.4111.30.55 KN/ m26.3m=6.31 KN/m式中1.4为风载的分项系数。结构所受外力见下图： 图3.1 框架荷载简图其中：PA3=PD3=11.4KN PA2=PD2=11.4KN PA1=PD1=16.4KN PB3=PC3=7.3KN PB2 =PC2=7.3KN PB1=PC1=10.5KN 。3.2 竖向荷载计算3.2.1竖向荷载计算原则框架的近似计算有以下假定：忽略梁、柱轴向变形及剪切变形；杆件为等截面。（等刚度），以杆件轴线作为框架

60、计算轴线；在竖向荷载下结构的侧移很小，因此在竖向荷载作用下计算时，假 定结构无侧移；对本结构，在竖向荷载作用下，多层框架结构的侧移较小，且各层荷载对其它层的水平构件的内力影响不大，可以忽略侧移的影响，每层可按无侧移框架用弯矩二次分配法计算。弯矩二次分配法的计算步骤为：根据各杆件的线刚度计算各点杆端弯矩的分配系数，并计算竖向荷载作用下各跨梁的固端弯矩；计算框架各节点的不平衡弯矩，并对全部节点的不平衡弯矩同时进行第一次分配（期间不进行弯矩传递）并且注意要反号分配，之后将所有杆端的分配弯矩同时向其远端传递，传递系数取为1/2；将个结点由于传递弯矩产生的新的不平衡弯矩进行二次分配（反号分配），不传递，