土木工程毕业设计

PAGE53目录摘要ⅠAbstractⅡ1建筑设计 1HYPERLINK\l"_Toc137959533"1.1建筑平面设计 1HYPERLINK\l"_Toc137959533"1.2建筑立面设计 4HYPERLINK\l"_Toc137959533"1.3建筑平面设计 62结构方案设计说明 7HYPERLINK\l"_Toc137959535"2.1构件截面尺寸及材料选择 7HYPERLINK\l"_Toc137959536"2.2结构体系抗震防火要求 73.荷载统计 9HYPERLINK\l"_Toc137959538"3.1恒荷载统计 9HYPERLINK\l"_Toc137959539"3.2活荷载统计 9HYPERLINK\l"_Toc137959540"3.3整个厂房部分作用的荷载 124.各种荷载作用下的内力分析 16HYPERLINK\l"_Toc137959542"4.1手算内力标准值 16HYPERLINK\l"_Toc137959543"4.2电算内力标准值 21HYPERLINK\l"_Toc137959550"5.门式刚架计算和选型 24HYPERLINK\l"_Toc137959551"5.1截面选型 24HYPERLINK\l"_Toc137959552"5.2刚架梁验算 27HYPERLINK\l"_Toc137959553"5.3刚架柱验算 28HYPERLINK\l"_Toc137959554"5.4位移验算 32HYPERLINK\l"_Toc137959560"6.檩条设计和计算 35HYPERLINK\l"_Toc137959561"6.1设计说明 35HYPERLINK\l"_Toc137959562"6.2荷载计算 35HYPERLINK\l"_Toc137959563"6.3内力计算36HYPERLINK\l"_Toc137959563"6.4截面选型及计算 37HYPERLINK\l"_Toc137959564"7.墙梁设计和计算 41HYPERLINK\l"_Toc137959565"7.1荷载计算 41HYPERLINK\l"_Toc137959566"7.2内力分析 42HYPERLINK\l"_Toc137959567"7.3截面选型和验算 427.4拉条计算 49HYPERLINK\l"_Toc137959568"8支撑设计 50HYPERLINK\l"_Toc137959569"8.1屋面横向水平支撑设计 50HYPERLINK\l"_Toc137959570"8.2柱间支撑设计 53HYPERLINK\l"_Toc137959571"9屋面板设计和计算 58HYPERLINK\l"_Toc137959572"9.1内力及截面验算 58HYPERLINK\l"_Toc137959573"9.2强度验算 61HYPERLINK\l"_Toc137959574"9.3刚度验算 61HYPERLINK\l"_Toc137959580"10吊车梁的设计 63HYPERLINK\l"_Toc137959581"10.1吊车梁的设计 63HYPERLINK\l"_Toc137959588"11节点设计 71HYPERLINK\l"_Toc137959589"11.1柱脚设计 71HYPERLINK\l"_Toc137959590"11.2梁柱节点设计 73HYPERLINK\l"_Toc137959591"11.3牛腿 79HYPERLINK\l"_Toc137959592"11.4抗风柱的计算 8112基础设计计算 84HYPERLINK\l"_Toc137959594"12.1基础设计资料 84HYPERLINK\l"_Toc137959595"12.2基础底面尺寸设计 84HYPERLINK\l"_Toc137959599"13全文总结 91HYPERLINK\l"_Toc137959602"14参考文献93HYPERLINK\l"_Toc137959603"15致谢 95HYPERLINK\l"_Toc137959604"附录：内力组合计算表 961建筑设计本建筑依据其功能要求设计成单层的单坡双跨刚架承重厂房，适用于《门式刚架轻型房屋钢结构规程》（CECS102）。建筑占地面积为：105m×48m=5040。平面详细情况见建筑物的平面图。功能布置依据所给出的建筑功能和相关规范要求，进行建筑内部的设计如下：1.1建筑平面设计本厂房平面设计考虑到现在较常用的刚架承重方案，采用轻型门式刚架。考虑柱距的经济性和受理的均匀合理性，所以纵向柱距取7.5m。此外，考虑到抗震设计的一些要求，建筑物应力求规则。因此，本次设计在平面上采用较为简单平面布置。对于建筑物大门的设置，考虑到有重型吊车出入，在左右山墙上采用4.5m×4.5m的推拉门。建筑物纵向墙体考虑到人员及设备的出入方便上，采用3.6m×3.6m的推拉门。屋顶为不上人屋顶，屋顶排水采用有组织外檐沟排水，层顶排水坡度为10%，檐沟内排水坡度为0.002。各详细情况表达见图1-1厂房平面图和图1-2屋顶平面图图1-1厂房平面图图1-2屋顶平面图1.2建筑立面设计考虑到排架结构的优点，柱间尽量多用窗，使窗与柱及窗间墙之间形成了有节奏的虚实对比，显得明快、活泼，同时也得到了良好的采光效果。大门2个，均匀布置。除了在1.5米高处设窗之外，在排架柱上部采用贯通的窗以减轻自重和增加厂房内部通风的功能。悬挂式雨蓬的运用，和大门的设置一同起到了突出主要入口功能，起到了吸引人流导向的作用。建筑立面详图见图1-3图1-3正立面图1.3建筑剖面建筑剖面从厂房轴线11-12处剖断，剖断处的各详细表达见图1-31.3.1建筑做法：1 屋面做法：II 级防水，不上人，保温隔热，2 地面做法：01ZJ001，地19，陶瓷地砖地面。总厚135mm.3 墙面做法：01ZJ001外墙22，涂料外墙面（一），总厚20mm，4 踢脚做法：01ZJ001，踢22（150高），面砖踢脚（一），总厚30mm，5 散水做法：01ZJ001，散4，水泥砂浆散水（二），总厚120mm。5门式刚架的计算算和选型5.1截面选型5.1.1构件件截面几何何参数梁柱采用国内焊焊接H型钢，截截面示意图图如下图所所示：由于有吊车荷载载，为满足足刚度要求求，柱采用用实腹等截截面，梁也也采用实腹腹等截面。所所选取的截截面如下所所示：1斜梁H8800×3350×110×144QQ235图5-1梁截面面示意图截面特性：截面面积积 A=1775.2截面惯性矩==1897717.666=100010..60截面抗弯系数=47442.944=5722.03截面回转半径=32..91=7.5562边柱H500××250××8×122Q2335图5-2边柱截截面示意图图截面特性截截面面积A=988.08截面惯性矩==429118.811=31127.003截面抗弯系数=17116.755=2500.16截面回转半径=20..92=5.6653中柱H500××400××8×144Q2335图5-3中柱截截面示意图图截面特性 截面面积A=1134.008截面惯性矩==643556.099=122802..03截面抗弯系数=25774.244=6400.10截面回转半径=21..91=9.7775.1.2构件件宽厚比验验算1梁：翼缘==12.1＜==15腹板==777.2＜=25002边柱：翼缘==10..08＜=15腹板==599.5＜=25003中柱：翼缘==14＜=15腹板==599＜=25005.2刚架梁的的验算1抗剪验算：剪力=1190.113平均剪应力=0.1114∴无需设设置横向加加劲肋2弯剪压共同作用用下验算查表得=55.34=00.9033∵==117∵∴按按公式计算=边缘应力比：=23.38=0.519=1.00∴受压区全截面有有效=4742.944×10000×215=10199.73斜梁平面外整体体稳定性验验算斜梁下翼缘受压压时，加隅隅撑作为梁梁平面外支支撑点，梁梁平面外计计算长度取取2.4m，即∴不需计算算5.3刚架柱的验算5.3.1边柱柱的验算1抗剪验算：柱柱截面最大大剪力=80..16平均应力力：=0.11142弯剪压共同作用用下验算取二组内内力：①②①查表表得=55.34=0.6996∵∵∴按按公式计算==12.71==0.519=1.00∴受压区全截面有有效=1716.755×10000×215=369..1满足要求3整体稳定验算=9000cm柱截面惯性矩梁截面惯惯性矩中柱长度边柱计算算长度欧拉临界力为满足要求4刚架柱平面外稳稳定验算考虑墙梁与柱连连接处有隅隅撑，故刚刚架柱的平平面外计算算长度取3.0mm查表得满足要求5.3.2中柱柱的验算1抗剪验算：柱柱截面最大大剪力=1100.56平均应力力：=0.13662弯剪压共同作用用下验算取二组内内力：①查表得=55.34=0.6996∵∵∴按按公式计算=边缘应力比：=8.64==0.533∴=1.00∴受压区全截面有有效=2574.244×10000×215=553..5满足要求3整体稳定验算=11440cmm柱截面惯性矩梁截面惯惯性矩中柱长度边柱计计算长度欧拉临界力为满足要求4刚架柱平面外稳稳定验算考虑虑墙梁与柱柱连接处有有隅撑，故故刚架柱的的平面外计计算长度取取3.0mm查表得满足要求5.4位移验算5.4.1风荷载载作用下的的位移因为刚架对称，所所以只计算算在左风下下的变形：：图5-5刚架在在左风荷载载下的变形形1.47mm,1..54mmm=1.47/90000=11/61222<[VV]=1//240满足要求求=1.54/90000=11/74118<[VV]=1//240满足要求求5.4.2横梁的的竖向挠度度图5-6刚架在在竖向荷载载下的变形形屋面恒荷载作用用下16mm屋面面活荷载作作用下144mm=1/827..6<[VV]=1//180满足要求求。6檩条的设计和计计算6.1设计说明明屋面做法：复合合屋面板。屋屋面坡度0.1，檩条跨跨度为刚架架跨度7.5m，水平檩檩条间距0.8m，均匀设设置2道拉条。钢钢材采用Q2355F图6-1檩条布布置简图6.2荷载计计算1恒载：屋屋面板0.22檩条条（包括拉拉条）自重重00.12活载：活载（受受荷面积＞＞60）0.3雪雪荷载00.5积积灰荷载0..33检修集中荷载（采采用等效均均步荷载）1×2/（0.8×7.5）=0.344风荷载受风面积积为：风载体型系数为为：风压高度度变化系数数：基本风压压5荷载组合（设计计值）6.3内力计计算引起绕x轴弯矩矩按简支梁梁计算，引引起弯矩按按三跨简支支梁计算。计计算简图为为见图6-1和6-2图6-2檩条内内力计算简简图跨中截面内力：：图6-3檩条内内力计算简简图1/3处负弯矩矩：跨中正弯矩：6.4截面选选型和计算算6.4.1截面面选型C1660×700×20××3.0图6-4檩条截截面示意图图截面面积截面惯性矩6.4.2截截面验算图6-5檩条截面面特征1应力计算和稳定定验算=181腹板=184NN/mm22=－178N/mmm2b/tt=1600/3=553.3=11.15=7.8+6..29×00.9677+9.778×0..967==23.003上翼缘=184N/mmm2=－175N/mmm2b/t=770/3==23.33==1.155－0.155=1.0007==0.909腹板=2.2＞1..1=0.3311＜1.7==2.676∴上翼缘=0.454＜＜1.1=11.4844＜1.7==1.161==23.99==23.99×2.55=60mm下翼缘受压，全全截面有效效∵屋面能阻止檩条条侧向失稳稳和扭转满足要求2刚度满足要求求7墙梁的设计和计计算本工程墙梁采用用卷边C形槽钢C160××70×220×3..0，跨度度l=7..5m，间间距l=11.5m，在1/3各设一根根根拉条，墙墙梁和拉条条均用Q235钢。墙梁梁自重0.0773kN//m。迎风风荷载标准准值：=1.05μssμzw0ll=1.005×1..0×1..01×00.35××1.5==0.566kN//m背风风荷载标准准值：=1.05μssμzw0ll=1.005×－1.1××1.011×0.335×1..5=－0.622kN//m本设计中墙梁有有一定竖向向承载能力力，且墙板板落地，墙墙梁与墙板板有可靠连连接。根据据规范要求求，可不考考虑墙梁自自重引起的的剪力和弯弯矩。图7-1墙梁布布置简图7.1荷载计计算墙梁所受荷载标标准值：水平=00.56kN/mm=－0.622kN//m墙梁所受荷载设设计值：水平 =0.56×11.4=00.7844kN//m=－0.62×1..4=－0.8668kNN/m7.2内力分分析图7-2墙梁内力力计算简图图1水平荷载，产生生的弯矩墙梁承担水平方方向荷载作作用下，按按单跨简支支梁计算内内力，则：：迎风Mx==1/8qyl2=1/88×0.7784×77.52=5.551kNN·m背风My==1/8qyll2=1/88×－0.8668×7..52=6.11kN··m2剪力水平方向剪力按按单跨简支支梁计算计计算迎风Vymaxx=0.55qyl=0..5×0..784××7.5==2.966kN背风VVymaxx=0.55qylll=0..5×0..868××7.5==3.2555kNN3双弯矩力矩因设有拉条，故故可不计算算双弯矩。7.3截面选型型及验算7.3.1截面面选型选择C形槽钢160××70×220×3，查查表可知其其截面特性性：图7-3墙梁截截面示意图图截面面积 A=99.45ccm2截面惯性矩Ix=3733.64cm4Iy=60..42ccm4截面抗弯系数Wx=46..71ccmWymaax=277.17cm3Wymiin=122.65cm3截面回转半径=6..29ccm=2.553cmm=2.224cm7.3.2截面面验算由弯矩Mx，MMxl，My引起的截截面各角点点应力符号号如图5.3所示。1各板件端部的应应力值为：：（1）迎风图7-4墙梁截截面受力示示意图（2）背风2各组成板件有效效截面（1）迎风荷载qy时时：腹板为受压的两两边支撑板板件，==1188N/mmm2==－118N/mmm2b/tt=1600/3=553.3=11.15=7.8+6..29×11+9.778×1==23.887上翼缘b/t=770/3==23.33==1.155－0.155=1.00==0.98腹板=2.16＞11.1=0..319＜＜1.7==3.637腹板受压全截面面有效。受受拉区也全全部有效上翼缘=0.463＜＜1.1=11.4699＜1.7==1.20==20==20×33=60mm＞0==22×70//4=355mm=660－35=225mmm（2）背风荷载qlyy时：腹板为受压的两两边支撑板板件，==－131NN/mm22==1311N/mmm2b/tt=1600/3=553.3=11.15=7.8+6..29×11+9.778×1==23.887下翼缘b/t=770/3==23.33==1.155－0.155=1.00==0.98腹板=2.16＞11.1=0..319＜＜1.7==3.452腹板受压全截面面有效。受受拉区也全全部有效下翼缘=0.463＜＜1.1=11.4699＜1.7==1.20==20==20×33=60mm＞0==22×70//4=355mm=660－35=225mmm3强度和稳定定验算（1）迎风时：由于与墙板的有有效连接能能阻止墙梁梁的侧向失失稳和扭转转，所以只只需验算其其应力满足足要求即可可：N/mm2＜f=2005N//mm2N/mm2＜=1200N/mmm2应力满足要求（2）背风时：此时，由于墙梁梁受压一侧侧无墙板连连接，不能能阻止墙梁梁的侧向失失稳和扭转转，所以需需验算其平平面外失稳稳和应力：：N/mm2＜f=2005N//mm2N/mm2＜=1200N/mmm2平面外失稳：kkN/mkN/m=35.6K=0.03=1.4kN·mN/mm2＜＜=2055N/mmm2应力和稳定均满满足要求4刚度验算（1）迎风时：mmm＜=50mm（2）背风时：mmm＜=50mm刚度满足要求7.4拉条计算跨中布置2根垂垂直拉条，其其计算简图图如下所示示：图7-5拉条内内力计算简简图当跨中拉条承担担一根墙梁梁的竖向支支撑作用时时，拉条所所受拉力：：N=0.37qqxl=0..37×00.09××7.5==0.255kN拉条所需截面面面积：An=按构造选用1○○8拉条，截截面面积550.3mmm2,它可以承承担10根墙梁梁的竖向支支撑作用。11节点设计计11.1柱脚脚设计柱脚采用埋入式式，其示意意图如图11-1所示图11-1柱脚脚示意图11.1.1边柱柱脚脚设计1柱脚内力设计值值图11-2边柱柱柱脚计算算简图柱脚采用埋入式式柱脚，用用C40细石混凝凝土二次浇浇灌。混凝凝土参数为为：=2..39=266.8埋入深度为：==1.5××500==750mmm满足要求满足要求11.1.2中中柱柱脚设设计1柱脚内力设计值值图11-3中柱柱柱脚计算算简图柱脚采用埋入式式柱脚，用用C40细石混凝凝土二次浇浇灌。混凝凝土参数为为：=2..39=266.8埋入深度为：==1.5××500==750mmm满足要求满足要求11.2梁柱节节点设计梁柱节点采采用端板拼接，如如图11--4图11-4梁柱柱拼接节点点11.2.1梁与边柱柱连接计算算结合A柱柱顶ⅣⅣ—Ⅳ截面内力力组合与左左半跨Ⅰ－Ⅰ截面内力力组合知连连接处内力力组合为：：采用10.9级M222高强螺栓栓连接，连连接表面用用钢丝刷除除锈，，每每个螺栓承承载力为：：，抗剪需需用螺栓数数量。初步步选用20个M22高强螺栓栓。图11-5边柱柱端板计算算详图1螺栓强度验算螺栓承受的最大大拉力值：：2连接板设计端板厚度t根据支承承条件确定定（1）两边支承类：：端板厚度度为：（2）无加劲肋类：：端板厚度为：综上，可取端板板厚度为：：3节点域剪应力计计算：（1）剪应力为：满足要求（2）验算腹板处拉拉力：满足要求4梁和端板间焊缝缝计算：（1）梁翼缘和端板板间焊缝采采用全熔透透对接K形焊缝（2）梁腹板与端板板间焊缝：：取11.2.2梁与中柱柱连接计算算结合B柱柱顶ⅣⅣ—Ⅳ截面内力力组合与左左半跨Ⅲ－Ⅲ截面内力力组合知连连接处内力力组合为：：其计算简图为：：图11-6中柱柱节点详图图采用10.9级M224高强螺栓栓连接，连连接表面用用钢丝刷除除锈，，每每个螺栓承承载力为：：，抗剪需需用螺栓数数量。初步步选用24个M24高强螺栓栓。图11-7中柱柱端板计算算详图1螺栓强度验算螺栓承受的最大大拉力值：：2连接板设计端板厚度t根据支承承条件确定定（1）两边支承类：：端板厚度度为：（2）无加劲肋类：：端板厚度为：综上，可取端板板厚度为：：3节点域剪应力计计算：（1）剪应力为：满足要求（2）验算腹板处拉拉力：满足要求4梁和端板间焊缝缝计算：（1）梁翼缘和端板板间焊缝采采用全熔透透对接K形焊缝（2）梁腹板与端板板间焊缝：：取11.3牛腿因B柱内力较大，同同时承担两两台吊车荷荷载，故取取B柱牛腿验验算。牛腿腿选用截面面型号为：：BH450×2250×66×10，钢钢材选用QQ345，e=5000mm，外伸伸宽度d==200mmm图11-8牛腿腿计算简图图11.3.1荷荷载计算恒荷载吊车梁及及轨道自重重标准值值设计计值活荷载吊车竖向向作用设计值D=11.42556.144=3588.60kkN11.3.2截面验算算图11-9牛腿腿截面简图图(1)拉应力计计算牛腿根部截面：：最大拉应力：＜＜满足要要求(2)剪应力计计算近似以腹腹板承受剪剪力＜满足足要求(3)折算应力力计算腹板与翼翼缘相交点点：＜1.1满足要求(4)焊缝计算算角焊缝抗拉抗剪剪强度设计计值翼板周边角焊缝缝长：腹板周边角焊缝缝长：翼板角焊缝高度度：取焊缝高度：==12mmm＞腹板角焊缝高度度：取焊缝高度：==8mm＞＞11.4抗风柱柱的计算抗风柱的柱顶和和柱脚分别别由屋面支支撑和基础础提供竖向向及水平支支承，计算算模型如111-100所示。图11-10抗抗风柱计算算模型1荷载计算：墙面恒载标准值值：恒载：风载：查表得得查表设设计值：经计算，2截面选取取取工字型截截面H3350200068QQ235截面特特性：绕强轴长细比：：绕弱轴长细比：：强度校核稳定验算查表表得挠度验算横向风风荷载作用用下，抗风风柱水平挠挠度12基础设计12.1基础础设计资料料，12.2基础础底面尺寸寸设计12.2.1边柱基础础设计选用设计内力为为：图12-2边柱基基础计算简简图1确定基础尺寸基础埋深为:初步修正地基承承载力:预估截面面积::取基础边缘的最大大和最小压压力:满足要求求满足要求求故该基础尺寸满满足要求2验算基础高度基底净反力:冲切有效高度::图12-3基底底反力示意意图考虑冲切时的多多边形面积积为:故该基础高度满满足冲切要要求图12-4边柱柱基础冲切切验算示意意图3基础底版配筋计计算（1）沿基础长边方方向:跨中截面最大弯弯矩：所需钢筋截面面面积：（2）沿基础短边方方向:跨中最大弯矩：：所需钢筋截面面面积：最后确定配筋为为:沿长边8@2000短短边8@220014参考文献[1]张其林林.轻型门式式刚架.济南：山山东科学技技术出版社社，20044[2]《轻型型钢结构设设计指南（实实例如图集集）》编辑辑委员会.轻型钢结结构设计指指南（实例例如图集）.北京：中中国建筑工工业出版社社，20000[3]赵熙元元，柴昶，武武人岱.建筑钢结结构设计手手册（上册册）.北京：治治金工业出出版社，19955[4]沈祖炎炎，陈扬骥骥，陈以一一.钢结构设设计基本原原理.北