轻型钢结构厂房毕业设计

目录毕业设计（论文）题目：上海浦东新区南汇祝桥镇某轻钢厂房设计学院：土木工程专业：土木工程学号：10124390学生姓名：桑成生指导教师：胡宝琳起讫日期：2014.03-2014.06目录TOC\o"1-3"\h\u28590摘要与关键词 页构件号截面荷载项目内力恒荷载活荷载吊车荷载风荷载内力组合左Dmax右Dmax左Tmax右Tmax左风右风Nmax及M,VNmin及M,VMmax及N,V①②③④⑤⑥⑦⑧项目组合值项目组合值项目组合值1-1N(KN)35.6437.80205.3370.461.19-1.19-26.50-21.56①+②+③+⑤279.95①+⑦9.14①+0.9*（②+④+⑤+⑧）-14.22V(KN)-20.24-21.47-18.48-18.48-8.438.4335.072.25-68.6214.83-61.76M(KNM)39.7642.17-3.5845.5829.79-29.79-72.7612.19115.29-33.00156.522-2N(KN)35.6437.80205.3370.461.19-1.19-26.50-21.56①+②+③+⑤279.95①+⑦9.14①+②+③+⑤279.95V(KN)-20.24-21.47-18.48-18.48-8.438.4316.44-9.41-68.62-3.80-68.62M(KNM)-57.38-60.86-85.12-43.13-10.6710.6750.8529.37-214.03-6.88-214.033-3N(KN)35.6437.80-3.593.591.19-1.19-26.50-21.56①+②+④+⑤78.21①+0.9*（③＋⑥+⑦）7.50①+②+④+⑤78.21V(KN)-20.24-21.47-18.48-18.480.000.0011.70-12.33-60.1926.34-60.19M(KNM)-81.67-86.6249.39-15.14-10.6710.6767.7942.41-194.1033.40-194.10内力组合表1注：内力计算的“+、－”号规定：弯矩图以刚架外侧受拉为正，轴力以杆件受压为正，剪力以绕杆端顺时针方向旋转为正。截面荷载项目内力恒荷载活荷载吊车荷载风荷载内力组合左Dmax右Dmax左Tmax右Tmax左风右风Mmax相应的V、NMmin相应的V、N|V|max相应的M、N①②③④⑤⑥⑦⑧项目组合值项目组合值项目组合值4-4N(KN)24.5025.9917.8918.780.15-0.15-14.98-14.91①+②+④+⑤69.42①+0.9*（③+⑤+⑧）27.32①+②+④+⑤69.42V(KN)32.8534.85-5.851.261.18-1.18-24.84-19.8670.14-10.7770.14M(KNM)-81.67-86.6249.39-15.14-10.6710.6767.7942.41-194.1-8.66-194.15-5N(KN)22.2923.6517.8918.780.15-0.15-14.98-14.91①+②+③+⑥63.68①+0.9*（④+⑤+⑦）25.85①+②+④+⑤64.87V(KN)15.1716.10-5.851.261.18-1.18-11.64-8.8424.2418.9533.71M(KNM)27.2328.8822.86-9.40-5.345.34-14.92-22.6884.310.5441.376-6N(KN)20.0821.3017.8918.780.15-0.15-14.98-14.91①+②41.38①+0.9*（④+⑤+⑦）22.56①+②+③+⑥59.12V(KN)-2.51-2.66-5.851.261.18-1.181.562.18-5.17-7.43-12.2M(KNM)55.9459.33-3.66-3.660.000.00-37.78-37.78115.2718.64111.61内力组合表2注：内力计算的“+、－”号规定：弯矩图以刚架外侧受拉为正，轴力以杆件受压为正，剪力以绕杆端顺时针方向旋转为正。6.7截面验算1.刚架柱(1)截面选择初选截面如下表6-7-1所示表6-7-1刚架柱截面特性表部位截面简图截面特性刚架柱1-12-23-3截面500×300×11×15截面积A=146.4cm²惯心矩I=60800cmI=6770cm回转半径i=20.4cmi=6.80cm抵抗矩W=2520cmW=451cm（表中数据依据《钢结构基本原理》附录3）(2)强度验算1-1截面处最不利组合2-2截面处最不利组合3-3截面处最不利组合均满足要求。(3)整体稳定性验算1）平面内稳定柱脚为刚接时μ=1.0，故平面内计算长度为：长细比：稳定性验算：取2-2截面处最不利组合——弯矩作用平面内，按轴心受压构件的稳定系数，根据，b类截面查得；——参数，；——等效弯矩系数，对于有侧移框架柱。2）平面外稳定柱间支撑布置如图2-45所示图2-45柱间支撑布置上柱段计算长度下柱段计算长度上柱段取3-3截面处最不利组合——弯矩作用平面外，按轴心受压构件的稳定系数，根据，b类截面查得；——等效弯矩系数，；——均匀弯矩作用时构件的整体稳定系数，取。②下柱段取1-1截面处最不利组合取2-2截面处最不利组合—弯矩作用平面外，按轴心受压构件的稳定系数，根据，b类截面查得；—等效弯矩系数，；—均匀弯矩作用时构件的整体稳定系数，由近似公式得。(4)局部稳定性验算1）翼缘局部稳定翼缘宽厚比满足要求。2)腹板局部稳定上柱段腹板高厚比取3-3截面处最不利组合应力梯度因此取30下柱段取1-1截面处最不利组合应力梯度取2-2截面处最不利组合应力梯度2刚架梁（1）截面选择表6-7-1刚架柱截面特性表部位截面简图截面特性刚架梁4-45-56-6截面500×300×11×15截面积A=146.4cm²惯心矩I=60800cmI=6770cm回转半径i=20.4cmi=6.80cm抵抗矩W=2520cmW=451cm（表中数据依据《钢结构基本原理》附录3）（2）强度验算取4-4截面最不利组合正应力：剪应力：（3）整体稳定验算1）平面内稳定斜梁坡度为1：8，不超过1：5，因轴力很小可按压弯构件计算其强度和平面外稳定，不计算平面内稳定。2)平面外稳定在边跨每隔四根檩条设置一侧向支撑，故，取4-4截面最不利组合 ——弯矩作用平面外，按轴心受压构件的稳定系数，根据，b类截面查得；——等效弯矩系数，既有横向荷载又有端弯矩，杆端产生反向曲率——均匀弯矩作用时构件的整体稳定系数，由近似公式得（4）局部稳定验算1）翼缘局部稳定翼缘宽厚比满足要求2）腹板局部稳定取4-4截面最不利组合应力梯度（5）刚架侧移计算查《钢结构》可知，钢架柱顶位移限值[u]=l/400沿柱高度均布水平荷载作用下柱顶等效水平力：吊车水平荷载PC作用下的侧移时，柱顶等效水平力H可取则则柱顶水平力作用下的侧移u为：满足要求。7、节点设计7.1梁、柱节点设计1.梁柱的节点：刚架横梁与刚架柱连接采用端板竖放的连接方式。螺栓采用10.9级M16高强度摩擦型螺栓进行连接1）节点构造及螺栓布置（1）节点的构造见图7-1图7-1梁柱节点构造和端板（2）螺栓的布置端板螺栓应成对对称布置，在受拉和受压翼缘都应布置。并且宜使用螺栓群中心与翼缘中心重合或接近，因此采用将端板伸出截面高度如图13所示：2）螺栓强度验算螺栓采用10.9级M20高强度摩擦型，查得每个螺栓预应力P=155KN，构件接触面采用喷砂处理，摩擦面抗滑采用连接处传递内力直接用4-4截面内力即：M=194.1KN·mN=69.42KN，V=70.14KN（1）螺栓抗剪验算：每个螺栓抗滑承载力设计值为：螺栓群的抗剪承载力设计值：，满足要求。（2）每个螺栓承受的拉力，满足要求。（3）最外排螺栓在拉、剪共同作用下的验算：，满足要求。3）端板设计端板的平面—300×700（1）端板的厚度：按两边支撑类端板计算选取端板厚度20mm，满足要求。（2）端板设螺处腹板的强度：，满足要求。4）梁柱节点域验算，满足要求。综上，梁柱节点采用端板竖放的方式连接，端板为300×700，螺栓选用10颗10.9级M20摩擦型高强螺栓。7.2刚架横梁屋脊处节点连接1.节点构造及螺栓布置同梁柱连接一样采用端板竖放，螺栓连接的方式、节点的构造、端板及螺栓的布置见图7-2所示。图7-2梁柱节点构造和端板2.螺栓强度验算螺栓采用10.9级M20高强度摩擦型，查得每个螺栓预应力P=155KN，构件接触面采用喷砂处理，摩擦面抗滑采用连接处传递内力直接用6-6截面内力即：M=111.61KN·mN=59.12KN，V=12.2KN（1）螺栓群的抗剪承载力，满足要求（2）各螺栓承受的拉力（3）最外排螺栓在拉、剪共同作用下的验算：，满足要求（4）端板的厚度：按三边支撑类考虑选取端板厚度20mm，满足要求。（5）端板设螺处腹板的强度：，满足要求7.3柱脚设计1.柱脚处的内力设计值取1-1截面：M=115.29KN.mN=279.95KN（压）V=68.62KN2.确定底板面积基础抗压强度为C25，锚栓钢号为Q235，焊条为E43型系列焊条，手工焊，连接焊缝均为角焊缝，考虑局部承压强度的提高，混凝土的抗压强度设计值fc=11.9N/mm2,初步确定，，地板上锚栓的孔径d=60mm柱脚节点如图7-3所示：图7-3-1柱脚底板平面示意图尺寸满足要求。3.确定底板厚度为负值，所以柱脚需要锚栓来承担压力。对于三边支承及两边相邻支撑板：对于区格：图7-3-2相应区格内的最大应力为：对于区格Ⅱ：相应区格内的最大应力为：则：，假定板件厚度大于16mm，此时，由此计算底板厚度为：取4.锚栓设计锚栓计算简图如下：图7-3-3锚栓计算简图由于所以柱脚处有拉应力，且拉应力的合力应由锚栓来承担。则锚栓所承受的拉力为：则锚栓所需要的有效截面面积：（为锚栓抗拉强度设计值，）考虑到锚栓应留有一定余量，所以选取Q235锚栓M20，采用双螺帽。7.4牛腿设计1.拉应力计算牛腿根部弯矩；牛腿根部截面惯性矩；牛腿根部截面抗弯模量；最大拉应力；满足要求。2.剪应力计算力作用点处腹板中点剪应力最大。截面惯性矩；腹板中点以上截面面积矩；最大剪应力；,满足要求。3.折算应力计算验算牛腿根部腹板与翼板相交点折算应力。该点以上截面面积矩该点剪应力该点拉应力该点折算应力满足要求。4.焊缝计算角焊缝抗拉，抗剪强度设计值。翼板周边角焊缝长；腹板周边角焊缝长；翼板角焊缝高度；腹板角焊缝高度。取。抗弯验算抗剪验算腹板边缘的折算应力，则折算应力为满足要求。8基础设计8.1地基承载力特征值和基础材料本工程地质情况如下：地基土层自上而下为：人工填土，层厚1.0m；褐黄色粘土，层厚4.0m，fak=180KN/m2，γ=19KN/m3；灰色淤泥质粉土，层厚20m，fak=90KN/m2，γ=18KN/m3；暗绿色粘质粉土，未穿，fak=160KN/m2，γ=20KN/m3。地下水位在自然地表以下0.8m，水质对结构无侵蚀作用。按《建筑地基基础设计规范》(GB50007－2002),假定基础宽度小于3m，即按3m考虑，埋深1.5m，褐黄色粘土的空隙比e=0.94(>0.85),查得ηb=0，ηd=1.0。基础采用C30混凝土，钢筋采用HPB235，fy=210N/mm2，钢筋的混凝土保护层厚度为40mm；垫层采用C10混凝土，厚100mm。8.2基础底面内力及基础底面积计算相应的荷载效应标准组合时的内力值为：采用锥形基础，假定基础高度，考虑偏心荷载作用，将基础底面积扩大1.3倍，即A：采用基础，且b<3m，不需要对地基承载力特征值修正。基础的形状、尺寸及布置如图。验算基础底面压力：基础和回填土重：基础的总垂直荷载：基底总力矩：总荷载偏心：则需重新选取基础底面面积，修改为基础和回填土重：基础的总垂直荷载：基底总力矩：总荷载偏心：故基础底面尺寸满足要求。本工程地基基础设计等级按丙级考虑，按规范规定，地基可不作变形验算。8.3验算基础变阶处的受冲切承载力基础底面净压力计算荷载偏心距则基底净反力：基础冲剪验算面积上基底反力计算按面积上作用的计算验算冲切破坏面的抗剪承载力满足要求，基础不会发生冲切破坏。柱边基础弯矩计算柱边与远侧基础边缘距离柱边处的地基净反力：8.3验算基础变阶处的受冲切承载力长边方向选配φ14@200，As=1540mm2。短边方向选配φ10/12@200，As=958mm2。柱间支撑设计每一温度区段的每一柱列都应设置柱间支撑。本设计中只有一个温度区段，且长度小于150m，因此在温度区段中部和两端设置柱间支撑。由于是等截面柱，故柱间支撑沿柱中心线设置单片支撑。厂房个柱列的柱顶，均应设置通长的水平压杆。门式刚架结构中的交叉支撑可按拉杆设计，可认为受压斜杆不受力，采用C型钢。联系杆按刚性系杆设计。交叉支撑和联系杆都用Q235钢材。当地基本风压为，建筑平面尺寸为，边柱柱顶标高6.000m，室外地坪标高-0.150m，则屋顶至地面平均高度山墙边缘带宽度山墙中间区宽度为显然中间区受荷载面积大于端区，因此按中间区进行设计。山墙所受风荷载简化为作用于柱顶的节点力。当同一柱列设置多道柱间支撑时纵向力在支撑间可平均分配。9.1上段支撑设计有效受载面积迎风面风荷载体型系数，山墙中间区上柱段迎风面风荷载背风面风荷载体型系数，风荷载本设计中每一柱列均设置3到支撑，则平均分配到每一道支撑的纵向力（1）斜腹杆轴拉力按截面承载力确定斜腹杆截面：由于拉杆不必考虑稳定性问题，因此上段支撑斜腹杆用实心杆。（2）联系杆计算长度，按截面承载力：受压支撑构件的允许长细比，按长细比要求截面最小回转半径综合两者，选用C1402.0冷弯薄壁槽钢。（3）验算其稳定性：冷弯薄壁槽钢属于b类截面查表可得轴心压杆稳定系数满足要求。9.2下段支撑设计有效受载面积迎风面风荷载背风面风荷载下段支撑除承受山墙传来的风荷载外，还承受来自吊车刹车产生的纵向水平荷载：平均分配到每一道支撑的纵向力（1）斜腹杆轴拉力：按截面承载力确定斜腹杆截面：（2）联系杆计算长度，按截面承载力：受压支撑构件的允许长细比，按长细比