单层门式钢架建筑结构毕业设计说明书

本文格式为Word版，下载可任意编辑——单层门式钢架建筑结构毕业设计说明书山东建筑大学毕业设计说明书

1前言

在此次毕业设计中，设计内容包括建筑设计、结构设计和施工组织设计三部分。建筑设计在整个工程设计中起着主导和先行的作用，着重解决建筑物内部各种使用功能和使用空间的合理安排，建筑与周边环境，与各种外部条件的协调协同，内部和外表的艺术效果，各个细部的构造方式等。创造出既符合科学性又具有艺术的生产和生活环境。

结构设计是土木工程毕业设计的重要阶段，是毕业前的综合学习阶段,是深化、拓宽、综合教和学的重要过程,是对大学期间所学专业知识的全面总结。结构计算的目的在于保证所设计的结构和结构构件在施工和工作过程中能满足预期的安全性和使用性要求。

施工组织设计是毕业设计的实践阶段，把学到的理论知识能够灵活的运用到实践中去，锻炼学生的实践能力和组织能力。

本毕业设计题目为《济南某车间设计(方案五)》。在设计前期，我温习了《土建工程制图》、《房屋建筑学》、《钢结构》、《混凝土结构》、《结构力学》、《土力学》、《基础工程》、《建筑结构抗震设计》、《土木工程施工》、等知识，并借阅了《钢结构规范》、《混凝土规范》、《荷载规范》、《砌体规范》、《建筑地基基础设计规范》、《抗震规范》等规范。在网上搜集了不少资料，并做了笔记。

在建筑设计中，通过查找各种资料并结合自己工程本身的功能和特点初步确定建筑方案。在设计过程中，要考虑它的使用功能，建筑与结构，建筑与各种设备等相关技术的综合协调，以及如何以更少的材料，劳动力，投资和时间来实现各种要求，使建筑物做到适用，经济，稳固，美观。

在结构设计中，我通过所学的基本理论、专业知识和基本技能进行计算和分析(主要包括结构的布置和选型、一榀框架的设计、基础的设计、吊车梁的设计)。在结构设计后期，主要进行设计手稿的电脑输入和手工画图以及AUTUCAD计算机出图。

在施工组织设计中，我通过所学的基本理论和专业知识进行网络图和施工组织总平面图的绘制。

在设计的三个月里，在指导老师的帮助下，经过资料查阅、设计计算、以及外文的翻译，加深了对新规范、规程、手册等相关内容的理解。稳定了专业知识、提高了综合分析、解决问题的能力。在进行内力组合的计算时，进一步了解了Excel；在绘图时熟练把握了AutoCAD等专业软件。以上所有这些从不同方面达到了毕业设计的目的与要求,

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其目的与要求就是让我们在将来的工作岗位中能够胜任本职工作。

钢架设计的计算工作量很大，在计算过程中以手算为主，辅以一些计算软件的校正。由于自己水平有限，难免有不妥和疏忽之处，敬请各位老师批评指正。

2023年5月1日

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2建筑设计

建筑设计是在总体规划的前提下，根据任务书的要求综合考虑基地环境，使用功能，结构施工，材料设备，建筑经济及建筑艺术等问题。着重解决建筑物内部各种使用功能和使用空间的合理安排，建筑与周边环境，与各种外部条件的协调协同，内部和外表的艺术效果，各个细部的构造方式等。创造出既符合科学性又具有艺术的生产和生活环境。

建筑设计在整个工程设计中起着主导和先行的作用，除考虑上述各种要求以外，还应考虑建筑与结构，建筑与各种设备等相关技术的综合协调，以及如何以更少的材料，劳动力，投资和时间来实现各种要求，使建筑物做到适用，经济，稳固，美观2.1设计任务和设计要求2.1.1设计任务

本设计的主要内容是济南市某车间厂房设计，作为一个生产作业的空间设计，要在平面规划中自始至终遵循实用、功能需求和人性化管理充分结合的原则。材料运用简单,大方,厚实,环保的现代材料,在照明采光上使用全局照明,能满足生产的需要。经过精心设计,在满足各种生产活动需要的同时,又简单,大方,美观。.2.1.2设计要求

建筑法规、规范和一些相应的建筑标准是对该行业行为和经验的不断总结，具有指导意义，特别是一些强制性规范和标准，具有法定意义。建筑设计除了应满足相关的建筑标准、规范等要求之外，原则上还应符合以下要求：

⑴满足建筑功能要求；

⑵符合所在地规划发展的要求并具有良好的视觉效果；⑶采用合理的技术措施；

⑷提供在投资计划所允许的经济范畴内运作的可行性。2..2建筑物所处的自然条件2.2.1气象条件

建设地区的温度、湿度、日照、雨雪、风向、风速等是建筑设计的重要依据，例如：炎热地区的建筑应考虑隔热、通风、遮阳、建筑处理较为开敞；在确定建筑物间距及朝向时，应考虑当地日照状况及主要风向等因素。2.2.2地形、地质及地震烈度

基地的地形，地质及地震烈度直接影响到房屋的平面组织结构选型、建筑构造处理

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及建筑体型设计等。

地震烈度，表示当发生地震时，地面及建筑物遭遇破坏的程度。烈度在6度以下时，地震对建筑物影响较小，一般可不做抗震计算，9度以上地区，地震破坏力很大，一般应尽量避免在该地区建筑房屋，建筑物抗震设防的重点时7、8、9度地震烈度的地区。本工程为六度设防，在设计过程中应考虑抗震设防各方面的要求。2.2.3水文

水文条件是指地下水位的高低及地下水的性质，直接影响到建筑物基础及地下室。一般应根据地下水位的高低及底下水位性质确定是否在该地区建筑房屋或采用相应的防水和防腐措施。本工程地下水位埋深为10.20m-10.90m，对建筑物的影响很小，可不考虑水质对基础混凝土的侵蚀。2.3建筑物功能与特点该拟建的建筑位于济南市。

设计内容：此建筑为生产车间厂房，主要用于生产活动。此建筑总建筑面积为2215㎡。2.3.1平面设计

建筑朝向为南北向，平面布置满足长宽比小于5，采用纵向6m、横向8m的柱距2.3.2立面设计

该建筑立面为了满足采光和美观需求，窗均采用塑钢窗，门为推拉门。外墙面选用100mm厚夹心彩钢板。2.3.3防火

防火等级为二级，按乙级厂房设计厂房内最远的点距安全出口33.5m＜75m满足要求2.3.4抗震

本建筑为单层钢架厂房，平面布置规则，质量分布和刚度变化均匀，满足抗震要求。2.3.5排水

本建筑采用天沟内排水，布置既美观、简单又能有效利用雨水俭约水资源。

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3结构设计

3.1材料的选择

材料选择根据《门式刚架轻型房屋结构技术规程》CECS102：2023中的相关规定选取，由于本厂房是轻型门式刚架结构，本身自重较轻且吊车吨位较小，钢架承受荷载也较小，但本着俭约钢材的原则厂房梁、柱、等结构构件选用Q345钢，檩条采用Q235级钢，又由于厂房对材料的冲击韧性无特别要求，所以质量等级可以选用B级，且厂房对钢材无特别要求，为了节省造价，可采用沸腾钢，因此厂房梁、柱等结构构件均可选用Q345B钢材，吊车梁、檩条、压型钢板可选用Q235B钢材。

3.2解构方案的比较和选型

3.2.1柱网布置

本厂房建筑面积2160m2，由于本厂房荷载较小，应选用质量较轻、工业化程度较高、施工周期短、结构形式较简单的轻型门式刚架结构。其中柱距6m，对于跨度的选择，应尽量选择较大的跨度。跨度较大可以扩大柱网，这样可以提高厂房的通用性，扩大生产面积，俭约用地，加快建设速度，提高吊车的服务范围，因此本厂房采用24m的跨度。并根据工艺要求设为单跨。3.2.2屋面布置

根据屋面压型钢板的规格，檩条沿跨度方向每隔1.5m布置一道。根据《门式刚架轻型房屋结构技术规程》CECS102：2023中6.3.1之规定，由于檩条跨度为6m＜9m，故采用实腹式檩条。根据《门式刚架轻型房屋结构技术规程》CECS102：2023中6.3.5和6.3.6之规定，应在檩条三分点处设置一道拉条，拉条采用Φ10圆钢，圆钢拉条设在距檩条上翼缘1/3腹板高度范围内，屋脊拉条为刚性。3.2.3柱间支撑布置

根据《门式刚架轻型房屋结构技术规程》CECS102：2023中4.5.2之规定应在厂房两端第一柱间设置柱间支撑，并应在中间一个柱间设置柱间支撑，柱间支撑分为上柱柱间支撑和下柱柱间支撑布置。两端设上柱支撑，中间设上下柱支撑。在设置柱间支撑的开间，宜同时设置屋盖横向支撑，以组成几何不变体系。当有起重量不小于5t的吊车时，

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1Wy??1.4?352?2.85?102cm3

63.3.5.2净截面特征

?An?57.2?0.6?(35?2?2.35)?1.4?24?1.4?110.34cm2(35?2?2.35)?1.4?59.3?57.2?0.6?35?24?1.4?0.7?32.05cm110.34(35?2?2.35)?1.430.6?57.232Inx??(35?2?2.35)?1.4?(59.3?32.05)??0.6?57.2?(35121224?1.432?32.05)??24?1.4?(0.7?32.05)2?64.997?103cm4126499764997上下Wnx??2.325?103cm3，Wnx??2.028?103cm327.9532.05yn0?上翼缘对y轴的截面特性：

An?(35?2?2.35)?1.4?42.42cm2

353?1.4Iny??2?2.35?1.4?92?0.4469?104cm4124469Wny??255cm317.5

3.3.6梁截面承载力验算

3.3.6.1强度验算(1)正应力上翼缘正应力：

MmaxMH312.68?1068.6?106??上????150.4N/mm2?210N/mm2满足要求。65Wny2.325?102.55?10Wnx下翼缘正应力：

Mmax312.68?106??下??116.7N/mm2?210N/mm2满足要求。6Wnx2.028?10(2)剪应力

计算的突缘支座处剪应力：

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1.2Vmax108.76?103?1.2????37.76N/mm2?170N/mm2满足要求。

h0tw572?10(3)腹板的局部压应力

采用QU80钢轨，轨高130mm。lz?a?5hy?2hR?50?5?14?2?130?370mm；集中荷载增大系数??1.0，腹板的局部压应力为：

?c???P1.0?110.18?103tw?lz?6?400?29.78N/mm2?200N/mm2

(4)腹板计算高度边缘处折算应力

为计算便利偏安全的取最大正应力和最大剪应力验算。

McmaxM312.68?1062?312.68?10N?mm,??y1??(600?320.5?14)?105.08N/mm7Inx79?106VS1108.76?103?350?14?(600?7?320.5)????30.64N/mm27Ixtw79?10?6则折算应力为：

?eq??2??c2????c?3?2?105.082?29.782?105.08?29.78?3?30.642?107.78N/mm??1f?1.1?200?220N/mm22

β1——当σ与σc同号时，β1取1.1。3.3.6.2梁的整体稳定性验算

l1/b1?6000/350?17.14?10.5，因此需要计算梁的整体稳定性。

?1?l1?t6000?14??0.4?2.0b1?h350?600?b?0.73?0.18?1?0.73?0.18?0.4?0.802

I1?11?14?3503?50.02?106mm4,I2??14?2403?16.13?106mm4121212

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?b?I150.12??0.756I1?I250.12?16.13?b?0.8?(2?b?1)?0.8?(2?0.756?1)?0.4096

I1?I250.02?106?16.13?106iy???75.22mm

A11692?y?l1iy?600075.22?79.77

梁的稳定性系数为：

?y?t124320A?h?b??b2?[1?()??b]?yWx4.4h?0.802?432023692?60079.77?142?[1?()?0.4096]?2.13?0.679.7722.68?1064.4?600

?b'?1.07?0.282?b?1.07?0.282?0.942.13整体稳定性为：（取?y?1.0）

MmaxMH312.68?1068.6?106????157.84N/mm2?200N/mm2'65?b?WxWy0.94?2.68?102.55?10满足要求。

3.3.6.3腹板的局部稳定性验算

h0tw?5726?95?80?170，应配置横向加劲肋。

加劲肋间距amin?0.5h0?0.5?572?286mm,amax?2h0?2?572?1144mm，取a?1000mm外伸宽度：bs?h030?40?57230?40?59.2mm，取bs?60mm厚度：ts?bs15?6015?4mm，取ts?6mm

计算跨中处，吊车梁腹板计算高度边缘的弯曲压应力为：

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Mhc312.68?106?(600?320.5?14)????105.08N/mm27I79?10腹板的平均剪应力为：

V108.76?103????31.47Nmm2

hwtw572?6腹板边缘的局部压应力为：

P0.9?110.18?103?c???44.67Nmm2

twlz6?370(1)计算?cr

2hc?b?tw?1532?6?900?320.5?14?1536?0.58?0.85

则?cr?f?200Nmm2(2)计算?cr

?cr?fv?160Nmm2(3)计算?c,cr

则?c,cr?f?200Nmm2计算跨中区格的局部稳定性为：

???2???2?c?105.08?2?31.47?244.67????0.54?1.0，满足要求。?????????????202360200????c,cr?cr??cr?其他区格，经计算均能满足要求，计算从略。

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3.3.6.4挠度计算

?l?2p?a??2?2?110.18??3?0.235?2?k?2Mkx??w?1.03??312.68KN.ml6Mkxl2312.68?106?60002l0????4.92mm??6mm100010EIx10?206?103?79?103?1043.3.7焊缝计算

(1)上翼缘与腹板连接焊缝

?VS1???P?1hf??????w2?0.7ff?Ix??lz?22?108.6?103?350?14??600?320.5?7???1.0?110.18?103?1???????1.24mm72?0.7?200?79?10370???22取hf?6mm。

(2)下翼缘与腹板连接焊缝

108.76?103?240?14??520.5?7?VmaxS1hf???0.52mm

2?0.7ffwIx2?0.7?200?79?103?104取hf?6mm。

(3)支座加劲肋与腹板的连接焊缝

Rmax108.76?103hf???0.5mm

2?0.7lwffw0.7?3?(572?12)?200取hf?6mm。

3.3.8支座加劲肋计算

取平板支座加劲板的宽度为100mm，厚度为10mm。承压面积：Ace?100?10?1000mm2

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支座加劲肋的端面承应力为：

Rmax108.76?103?ce???108.76Nmm2?fce?325Nmm2

Ace1000稳定计算：

A?100?10?150?10?2500mm2Iz?11?10?1003??150?103?846000mm41212iz?hIz846000572??18.4,??0??31.9A2500iz18.4从上得知：属b类截面，查表可以知道

，所以依照以下公式来计算支

座加劲肋在腹板平面外的稳定性：

Rmax108.76?103?ce???46.68N/mm2?215N/mm2。

?A0.932?4740吊车梁施工图见图纸。

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3.4刚架设计

初步拟选用等截面刚架来设计，刚架柱及钢架柱都选用H450?250?8?12型截面。

3.4.1荷载计算

3.4.1.1恒载计算

屋面压型钢板及保温层自重标准值0.35kN/m2檩条（包括拉条）自重标准值0.05kN/m2刚架梁自重标准值0.15kN/m2墙梁及压型钢板自重标准值0.3kN/m2钢窗自重标准值0.4kN/m2刚架柱自重标准值0.15kN/m23.4.1.2活荷载的计算

（1）、屋面均布竖向活荷载设计值0.3kN/m2（2）、雪荷载标准值：

由《建筑结构荷载规范》GB50009-2023中6.2之规定有：

Sk??r?S0?1.0?0.3?0.3kN/m2（3）风荷载标准值

墙面风荷载标准值：由于厂房梁柱交点处与自然地面间的距离为9.9m，基本风压

?0?0.45kN/m2，则根据《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102：2023中附表A

之规定取风荷载标准值为：?k??s??z??o墙面迎风面：1?0.8?0.45?1.05?0.378kN/m2墙面背风面：1???0.5??0.45?1.05??0.236kN/m2

屋面风荷载标准值：屋脊处与自然地面间的距离为11.1m，根据《建筑结构荷载规范》GB50009-2023中表7.2.1和表7.3.1得：（以左吹风为例）

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左边迎风面：0.74?(?0.6)?0.45?1.05??0.210kN/m2右边背风面：0.74?(?0.5)?0.45?1.05??0.176kN/m23.4.1.3吊车及吊车荷载

本厂房只有一跨，且只有一台10t吊车，吊车梁两端设计为铰接，L=6m。（1）、一台吊车时最大轮压作用下牛腿的最大反力：

D1k,max?P)?119.85kNmax??yi?74.95?(0.6?1（2）、一台吊车时最小轮压作用下牛腿的最大反力：

D1k,min?P)?30.77kNmin??yi?19.23?(0.6?1（3）、一台吊车时横向荷载作用下的最大反力：

T2k,max?Hk??yi?5.65?(0.6?1)?9.04kN3.4.1.4作用在刚架上的荷载标准值计算：（1）作用于柱上的恒荷载：

由于侧墙上大部分面积为窗，所以可以以钢窗和墙梁中的自重较大值来计算，并且考虑刚柱自重，则柱上线荷载为：

0.4?6?1.2?3.6kN/m

（2）、屋面与檩条引起的线荷载：（考虑刚架梁自重）

?0.35?0.15?0.05??6?3.3kN/m

则：Px?3.3?sin2.86??0.16kN/m

Py?3.3?cos2.86??3.3kN/m（3）、吊车梁自重引起的恒载标准值：竖向力为：?921.9?430??10?3?6?8.112kN弯矩为：8.112??0.45?0.3??6.084kN?m

（4）、由于屋面活荷载值等于雪荷载值，所以取屋面活荷载，则由屋面活荷载引起的线荷载：

0.3?6?1.8kN/m