门式钢架钢结构单层厂房设计-毕业设计说明书

河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书2013年门式钢架钢结构单层厂房设计Abstract 1 1 1 2 3 4 5 5 5 6 6 7 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书2013年本设计工程为邯郸地区一66米双跨钢结构，每跨各设置一10t梁式吊车。主要依据《钢结构设计规范})GB50017-2003和《门式刚范，综合考虑设计工程的规模、跨度、高度及用途，依据“适用、经济、在可能条件下注意美观”的原则，对各组成部分的选型、选材、连接和经济性作了比较，最终选用单层门式钢架的结构形式。梁、柱节点为刚性连接的门式钢架具有结构简洁、刚度良好、受力合理、使用空间大及施工方便等特点，便于工业化，商品化的制品生产，与轻型维护材料相配套的轻型钢结构框架体系己广泛应用于建筑结构中，本设计就是对轻型钢结构的实际工程进行建筑、结构设计与计算。主要对承重结构进行了内力分析和内力组合，在此基础上确定梁柱截面，对梁柱作了弯剪压计算，验算其平而内外的稳定性;梁柱均采用Q235钢，10.9级摩擦型高强螺栓连接，局部焊接采用E43型焊条，柱脚刚性连接，梁与柱节点也刚性连接;屋面和墙面维护采用双层彩色聚苯乙烯夹芯板;另外特别注重了支撑设置、拉条设置，避免了一些常见的拉条设计错误。关键词:轻型钢结构门式钢架内力分析双层彩色聚苯乙烯夹芯板节点河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书2013年STEELSTRUCTUREOFLIGHTWEIGHTjpints.河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书2013年河北工程大学土木工程学院土木工程专业建筑结构与施工管理方向钢结构体系国其本身所具有的自重轻、强度高、施工快等优点，与钢筋混凝土结构相比，更具有在“高、大、轻”三个方面发展的独特优势。随着国家经济建设的发展，长期以来混凝土和砌体结构一统人下的局面正在发生变化。钢结构产品在大跨度空间结构、轻钢门式结构、多层及小高层住宅领域的建筑口益增多，应用领域不断扩人。从西气东送、西电东输、南水北调、青藏铁路、2008年奥运会场馆设施、钢结构住宅、西部大开发等建设实践来看，一个发展建筑钢结构行业和市场的势头正在我国出现。十年来的改革开放和经济发展，已经为钢结构体系的应用创造了极为有利的发展环境。从发展钢结构的主要物质基础看:钢材的发展是钢结构发展的关键因素。为适应建筑市场的需要，成品钢材将朝着品种齐全材料标准化力一向发展。国产建筑钢结构用钢在数量、品种和质量上发展都很快，热轧H型钢、彩色钢板、冷弯型钢的生产能力大大提高，为钢结构发展创造了重要的条件。其他钢结构中型钢、及涂镀层钢板都有明显增长，产品质量有较大提高。耐火、耐候钢、超薄热轧H型钢等一批新型钢已开始在工程中应用，为钢结构发展创造了条件。从设计、生产、施工专业化水平看:钢结构行业经过几年的发展，专业钢结构设计人员的素质在实践中得到不断提高。一批有特色有实力的专业研究所、设计院不断研究和升发出钢结构设计软件和新技术。日前，国内许多钢结构设计软件相继问世，可分别适应轻钢结构、网架结构、高层钢结构、薄壁拱形结构的设计需要。随着计算机技术在工程设计中的普遍应用，钢结构设计软件功能的日臻完善，为协助设计人员完成结构分析设计、施工图绘制提供了极大的便利。展望未来，随着经济建设的蓬勃发展和交流的进一步扩大，要建造更多的高层建筑、桥梁和大型公共场所等大空间和超大空间建筑物的需求十分旺盛。这将为钢结构的发展提供更多的机会，钢结构产业兴旺发展的新局面就在眼前。建筑场地地段情况该厂房位于邯钢路以南，西临主干道中华大街，交通方便。场区西侧距主干道（30米宽）中心线30米，场区南北长70米，东西长40米，内部道路及绿化由设计确定。建筑面积约2000河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书2013年主导风向：冬季西北风，夏季东南风。土壤冻结深度：0.4米。抗震设防烈度：7度。Es=6.0MPa，fak=115kPafak=95kPa1．1．2建筑物层数与层高柱顶标高：9.5m。跨度：2跨，跨度分别为12m，18m。柱距：标准6.0m。结构系统：采用门式刚架结构屋面坡度：1：121：181．1．3设备条件：市场内的采暖、电力、上下水道均由市内管网直接提供。1.2.1车间平面形式及柱网布置柱网应根据工艺、建筑面积、结构和经济要求布置。按施工要求，厂房的横向柱距、纵向柱距应满足生产工艺、使用和发展要求。柱的位置和厂房的地上设各、起重及运输通道、地下设备和设各基础、地下管道相协调。按结构要求，柱网布置应尽量简单，避免在同一区段内设置纵横跨。按经济要求，纵向柱距常对钢材用量和造价有较大影响。增大柱距，柱和基础的材料用量减少。综合考虑以上原则并结合本工程实际情况，本设计采用跨度分别为12m、18m的双跨两坡门式轻型钢结构厂房。柱距为6m，厂房纵向长度是6m*11=66m。中柱处定位轴线经过柱的形心，边柱处定位轴线在柱的外边缘处。如建筑平面布置图所示。河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书2013年建筑平面布置图1.2.2变形缝设计《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》规定门式刚架轻型房屋钢结构的温度区段长度(伸缩缝间距)，应符合下列规定:纵向温度区段不大于300m;横向温度区段不大一于150m。本厂房纵向长度为66m,横向跨度为30m,固可不用设置变形缝。1.3.1柱顶标高的确定厂房柱标高设为9.6m，轨顶标高6.6m。满足《厂房建筑模数协调标准》规定的柱顶标高H厂房的剖面简图如下图所示。剖面图1.3.2采光设计厂房采光的效果直接关系到生产效率、产品质量以及工人的劳动卫生条件，它是衡量厂房建筑质量标准的一个重要因素。为了满足室内采光要求，采用侧面和顶部相结合的混合采光。在屋面铺设透明玻璃纤维聚酷采光板带，并在外墙设置双排式带窗，窗总高为3.0m。河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书2013年该厂房采用自然通风，单层厂房的自然通风利用空气的热压和风压作用进行的。在两山墙处各设置一个大门，在两边纵墙处也各设置两个大门。则总共6个门，来满足通风要求。1.3.4厂房屋面构造及屋面排水本厂房为双跨两坡有檩条屋面，屋面坡度分别为1：12和温彩板内填聚氨酯泡沫保温材，外形样式为波纹式。在屋脊两侧铺设玻璃纤维聚酯采光板带。屋面为不上人屋面，固将女儿墙设置成900mm高。该厂房屋面采用外排水方式，按照规范中规定的每个雨水管的汇水面积不超过200m㎡的原则，每隔12m设置一个雨水管(汇水面积为12m*18m=216㎡,略大于200㎡和12m*12m=144㎡)，共12个雨水管。雨水管分布在柱的外侧。雨水管的布置如屋顶平面图所示。屋面排水示意图本厂房采用左右两跨非对称式结构，厂房前后也非对称。采用内排水方式，这样厂房造型统一、简介、轮廓分明、整洁大方，给人以鲜明而强烈的印象。河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书2013年正立面图侧立面图厂房主体颜色为白色，并辅以少量灰色，给人以清新明快的感觉。厂房的正立面图和侧立面标高±0.000-1.200范围内采用240mm厚混凝土实心砌块，M10水泥砂浆砌筑，用白色耐水墙体部分(用于车间标高1.200m以上部分):墙体部分为工字型钢柱上锚固墙梁，在墙梁上挂彩板;彩板部分(用于车间标高1.200m以上部位):外墙为60厚双层压型钢板内填聚氨酯泡沫夹芯板，颜色为白色，导热系数≤o.4w／mk。河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书2013年本厂房内设10t梁式吊车(地面操控)两部，型号为LED型电动单梁起重机，工作制度为A5，1.7.1地面做法因厂房内地面无特殊要求，固采用水泥砂浆地面，其具体做法为:素土夯实60mm厚石灰炉渣垫层;20mm厚1:3水泥砂浆找平层;l0mm厚1:2水泥砂浆(随捣随抹平)。1.7.2散水做法在厂房外墙周围设置散水，散水宽度为l000mm,散水坡度为3具体做法为:素土夯实;70mm厚C10混凝土;15mm厚水泥砂浆。混凝土散水沿长度方向每6米设一道伸缩缝，缝宽20mm,缝内嵌防水油膏，散水与外墙交接处设置通长分格缝，分格缝宽为15mm，用沥青麻丝嵌缝，以防止外墙下沉时将散水拉裂。坡道宽为1.5m，长为4.6m，坡度为20%，锯齿坡道以方便汽车进出厂房。室内地坪标高与地圈梁顶面标高一致，可将地圈梁兼做防潮层，起防潮作用。令大门采用金属钢门，门宽为4.2m，高为3.85m，为双扇外开门，布置位置如厂房的平面图所示。在门口顶上500mm处设置300mm厚的轻型钢质雨篷，雨篷挑出1.5m，长为4.6m。令所有窗采用90系列铝合金窗。有两种形式的窗，分别是自动控制的中悬窗和平推窗。中悬窗规*1200mm。令外墙门窗玻璃均采用绿色中空镀膜玻璃。1.7.6防锈防火措施因为钢材的最大弱点就是易锈蚀、不耐火，固应对钢材做防锈防火的措施。采用在钢构件、配件表面涂防锈防火油漆来达到对钢材的防锈防火作用。其具体要求为:钢制构件、配件全部红丹打底，不露面部分红丹不刷油漆，露面部分构件表面采用喷丸法或喷砂法除锈，除锈等级为Sa2.5，然后在制造厂涂环氧类底漆二度，安装后(包括焊接)在拼接点处补涂环氧富锌二度。油漆颜色:钢质构件、配件均采用绿色油漆。1.7.7建筑结构预留孔洞、预理件等，施上时应与水、电、通风等有关工种图纸密切配合施工。1.7.8.本说明的部分，按钢结构设计中的有关国家规范执行。2.1.1设计依据业主提供的设计任务书，城市规划通知书，以及现行的国家规范规程等。如下:《建筑结构荷载规范》GB50009-2001《钢结构设计规范》GB50017-2003《建筑抗震设计规范》GB50011-2010《混凝上结构设计规范》GB50010-2010《轻型钢结构设计指南》第2版(实例与图集)《建筑结构荷载设计手册》第2版河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书2013年《钢结构连接节点设计手册》第2版。2.1.2结构形式及布置建筑物的结构形式应满足传力可靠，受力合理的要求。又该车间有10t吊车两台，故选择采用刚架结构。刚架结构传力明确，构造简单，施工亦较方便。本车间主要为冷加工车间，采光要为二级，车间采用双跨布置，无天窗，每个车间设置两台吊车，屋盖系统采用轻钢结构屋架体系，围护结构采用保温彩板。柱网尺寸应最大限度的满足建筑使用功能要求，然后根据造价最省的原则，充分考虑加工，安装等因素综合确定。由于钢结构承载能力高而质轻，与钢筋混凝上结构相比，钢结构应采用较大的柱网尺寸，在节约造价的同时提高房屋的利用率。综合以上条件，柱网尺寸纵向和横向均取6m.(结构平面布置图见图)CC结构布置图2.1.3材料选择主厂房钢柱采用Q235-B钢材，柱腹杆，柱间支撑，屋架上下弦，屋架腹杆均采用0235-B钢材，材料性能应满足《低合金高强度结构钢》(GB/T1591)的要求，焊接材料应与之相适应，手工焊采用E50系列焊条，满足《低合金钢焊条》(GB/T5118)的要求，自动焊和半自动焊的焊丝应满级钢筋，混凝上采用C30，基础下100厚混凝上垫层采用C15。1.2米以下墙体采用机制黄河淤泥烧结砖MU10，砂浆采用M5(±0.000以下，水泥砂浆;屋盖系统采用轻钢结构屋架体系，维护结构采用保温彩板。2.2.1恒载标准值:0.30kN/㎡0.30kN/㎡刚架斜梁自重则恒载标准值为:0.30x6=1.8KN/m则恒载设计值为：1.2*1.8=2.16KN/m2.2.2可变荷载标准值:河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书2013年由于刚架的受荷水平投影面积为36*6=216㎜²>60㎜²,故按《建筑结构荷载规范》取屋面活荷载(按不上人屋面考虑)标准值为0.40KN/㎡;雪荷载为Sk=μrSo=1.0*0.25=0.25㎡。取屋面活荷载与雪荷载中较大值0.40KN/㎡。则可变荷载标准值为:0.40x6=2.4KN/可变荷载设计值为：1.4*2.4=3.36KN/m2.2.3风荷载计算处取为βz=1:风荷载高度变化系数按现行国家《建筑结构荷载规范》风压高度变化系数按柱顶离室外天然地坪的高度为，取值查表得，在离地面l0米时，μz=1.0,在离地而5米时，μz=1.0，用插入法求出离地而9.8米处μz=1.0风荷载体形系数wwww左风作用下刚架的风荷载示意图河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书2013年ω2=1.4*1.05=1.4*1.05=1.47KN/mω3=1.4*1.26=1.76KN/mω4=1.4*1.05=1.47KN/m2.2.4地震荷载:本场地地震设防烈度为7度，设计地震加速度值为0.15g，则查规范得水平地震影响系数的最大值为αmax=0.12。地震分为第一组，设计特征周期为0.45s,建筑场地类别为Ⅲ类。采用底部剪力法，结构阻尼比取为ζ=0.05。本设计假定一榀门架在考虑地震作用时为单自由体系(如下图所示)，质点位置在柱顶处。G屋盖=1.8*30=54KNG吊车梁=8340*10^(-6)*6*7850*10*4*10^(-3)=15.71KNG柱=8480*10^(-6)*10.1*7850*10*3*10^(-3)=20.17KNG纵墙=0.13*9.6*6000*2=14.98KNG=1.0G屋盖+0.5G吊车梁+0.25G柱+0.25G纵墙=81.44KN通过在柱顶施加一单位荷载求得一榀刚架的柔度δ=0.25*10-6N/m，则刚度K=1/δ=4*106周期T=2π（m/K）½=2*π【8144*10-6/4】½=0.283s底部总地震剪力FEK=α1Geq=0.12*94.16=11.30KNFE=1.4*11.30=15.82KN2.2.5吊车荷载吊车采用采用北京起重运输机研究所LDB型10t软钩中级工作制(A5)电动单梁吊车，吊车选用资料如表2所示:S起升高度S起升高度河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书2013年HHminWBmax度PP99吊车梁支座反力影响线Dmax,k1=63.41*(1+2/3)=105.68KNDmax,1=1.4*105.68=147.95KNT1k=0.12*（G+g）/2*no=0.12*100/4=3KNTmax，1=T1k*Dmax。1/Pmax=3*147.95/63.41=7KNDmax,k2=70.95*(1+2/3)=118.25KNDmax,2=1.4*118.25=165.55KNT2k=0.12*（G+g）/2*no=0.12*100/4=3KNTmax，2=T2*Dmax，2/Pmax=3*165.55/70.95=7KN2.3.1内力分析恒载的设计值为2.16KN/m，取A,B,C三柱的截面尺寸为H600*250*6*10,斜梁截面尺寸为H550*250*6*10。计算简图见下图，内力计算采用清华大学结构力学求解器，材料性质中EA采用无穷大，EI采用各杆件相对刚度。河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书2013年恒载分布图河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书2013年刚架轴力图（KN）刚架剪力图（KN）坚向可变荷载材料性质中EA采用无穷大，EI采用各杆件相对刚度。河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书2013年竖向可变荷载分布图则刚架在竖向可变荷载作用卜的内力图如下图所示：河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书2013年刚架轴力图（KN）刚架剪力图（KN）风荷载计算分别考虑左半跨在左风和右风作用下刚架各截面的内力值。左风分布图及其内力图如下图所河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书2013年左风分布图河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书2013年左风轴力图（KN）左风剪力图（KN）右风分布图及其内力图如下图所示：河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书2013年.右风分布图河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书2013年右风轴力图（KN）右风剪力图（KN）地震荷载计算在柱项作用一地震水平集中作用力15.82kN，分别考虑左震和右震作用时刚架各截面的内力值。左震分布图及其内力图如下图所示：河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书2013年.左震分布图（KN）河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书2013年左震轴力图（KN）左震剪力图（KN）右震分布图及其内力图如下图所示：河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书2013年右震分布图（KN）河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书2013年右震轴力图（KN）右震剪力图（KN）吊车荷载计算Dmax作用在左柱Tmax向右、Dmax作用在右柱Tmax向左及Dmax作用在右柱Tmax向右这四种基本情况，再用Excel组合好所有吊车组合，求得各控制截面在吊车荷载作用下的最大M和最小M，选出相对应内力值。下图为吊车荷载组合的其中两种情况作为示意。河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书2013年Dmax1在A柱弯矩图河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书2013年Dmax1在A柱轴力图Dmax1在A柱剪力图河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书2013年Dmax1在B柱弯矩图河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书2013年Dmax1在B柱二轴力图Dmax1在B柱剪力图河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书2013年Tmax1向右弯矩图河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书2013年Tmax1向右轴力图Tmax1向右剪力图河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书2013年Tmax1向左弯矩图河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书2013年Tmax1向左轴力图Tmax1向左剪力图河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书2013年Dmax2在C柱弯矩图河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书2013年Dmax2在C柱轴力图Dmax2在C柱剪力图河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书2013年Dmax2在B柱弯矩图河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书2013年Dmax2在B柱轴力图Dmax2在B柱剪力图河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书2013年Tmax2向右弯矩图河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书2013年Tmax2向右轴力图Tmax2向右剪力图河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书2013年Tmax2向左弯矩图河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书2013年Tmax2向左轴力图Tmax2向左剪力图河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书2013年Ⅰ-荷载组合恒载+0.9(任意两种或两种以上活载)恒载+任一种活载Ⅰ+Mmax及相应⑴+0.9(⑵+⑷+⑸+⑻+158.09-49.13⑴+51.71-35.04-Mmax及相应⑴+0.9(⑶+⑹+⑺+⑼+-111.29134.37⑴+-88.04-2.51Nmax及相应M⑴+0.9(⑵+⑶+⑷)58.47-194.49⑴+8.87-165.98⑶N及相应M⑴+0.9(⑹+⑿)26.48-3.61⑴+51.71-2.2min⑿max及相应⑴+0.9(⑹+⑿)-9.5-3.81⑴+-17-2.2-Mmax及相应⑴+0.9(⑵+⑶+⑷+⑸)-112.30-194.72⑴+8.87-165.98N⑶Nmax及相应M⑴+0.9(⑵+⑶+⑷)102.53-194.49⑴+51.44-165.98⑶河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书2013年Nmin及相应M⑴+0.9(⑹+⑿)-10.27-3.6Ⅲ-+Mmax及相应⑴+0.9(⑶+⑷+⑹+⑿)51.64-3.61ⅢN，V-Mmax及相应⑴+0.9(⑵+⑸)-87.54-44.98N，VN及相应⑴+0.9(⑵+⒁)-88.56-46.30maxM，VM，VⅣ-+Mmax及相应⑴+0.9(⑶+⑹+⑺+⑾)24.83-2.82-M及相应⑴+0.9(⑵+⑷+⑸+⑻+-146.06-48.63maxN，V⑽+⒁)Nmax及相应⑴+0.9(⑵+⑽)-104.43-46.78M，VN及相应⑴+0.9(⑺+⑿)-16.34-2.75minM，V⑿⑶⑴+-84.11-47.59⑵⑴+-84.11-47.59⑵⑿⑾⑴+-104.11-47.59⑵⑴+-104.11-47.59⑵⑿3.1.1单元截面几何特性A柱截面为高频焊接H型钢(mm)H600*250*6*10。柱截面无孔洞，截面面积和净截面面积A=A=89.68cm²;x方向的截面惯性矩为I=5.327*104cm4,y方向的截面惯性矩为ny=2.605*103cm4;x方向的截面抵抗矩和净截面抵抗矩Wx=Wnx=1.776*103cm3，y方向的截面抵抗矩和净截面抵抗矩为W=W=2.08*102cm3；x方向的截面回转半径i=25.06cm,y方向的截面回转yny半径i=5.54cm;钢材的弹性模量E2.06y3.1.2柱子强度及稳定性验算截面强度，条件：N/An+Mx/γxWnx≤f河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书2013年满足要求，即其截面强度满足要求。弯矩作用平面内的稳定验算条件N/ψxA+β/γxW1x（1-0.8N/NEXˊ)≤f计算长度：lox=9.8m，loy=6.3m长细比：λx=lox/ix=39.1，λy=loy/iy=113.7查表得，轴心受压构件整体稳定系数为：ψx=0.903，ψy=0.470βmx=1.0(A)194490/0.903*8968+58470000/1.05*1776000(1-0.8*194490/10985400)=55.86N·mm2≤(B)49130/0.903*8968+158090000/1.05*1776000(1-0.8*49130/10985400)=91.17N·mm2≤(C)134370/0.903*8968+111290000/1.05*1776000(1-0.8*134370/10985400)=76.83N·mm2≤可，即弯矩作用平面内的稳定性满足要求。可，即弯矩作用平面外的稳定性满足要求。局部稳定性不需要验算。3.1.3刚架柱的柱脚计算柱脚底板计算混凝土采用C30，底板采用Q345钢。柱截面为H型钢，截面尺寸为600*250，钢材为Q235钢，为E43型，手工焊。基础混凝上强度等级为C30,混凝上抗压强度设计值fc=14.3N/mm2。基础顶面与柱脚底板面积相同。采用带靴梁的柱脚构造。确定柱截面底板尺寸B，即令：B=b+2c+2a+50=250+2*10+2*40+50=400mm还应满足σmax=N/BD+6M/BD2≤fc，同时还应满足D≤2B，取D=800mm代入得σA=194490/320000+6*58470000/400*8002=1.98N·mm2≤fc=14.3NσB=49130/320000+6*158090000/400*8002=3.86N·mm2≤fc=14.3NσC=134370/320000+6*111290000/400*8002=3.03N·mm2≤fc=14.3N/mm2故可，经验算第二种组合最大的应力。确定柱脚底板厚度河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书2013年靴梁计算靴梁板强度验算靴梁板下端与柱脚底板的角焊缝连接角焊缝布置在靴梁板外侧全长，内侧只布置在靴梁板的外伸部分，所以Σlw=144cm(式中暂hf锚栓的计算则锚栓中拉力为：T={M-N（D/2-x/3）}/(D-c-x/3)=276.1KN,在柱身一侧设锚栓数为3，则：3.2.1设计资料在车间靠山墙边的刚架间设置三抗风柱，抗风柱柱高为10.1m，两抗风柱间距为6m，室内外3.2.2截面初选选用H型钢HW450*30*15*15，A=153cm2,ix=18.4cm,iy=6.65cm,Ix=51853.5cm4,Iy=6761.8cm4,Wnx=2304.6cm3，每米重量=120.105kg/m3.2.3荷载计算抗风柱水平方向只承受山墙的风荷载，竖直方向上，没有墙板，雨蓬等传来的竖向荷载，所以抗风柱竖直方向上只承受自重。风荷载计算计算单元取B=6m,风荷载体型系数μs=0.8，基本风压ω0=0.35KN/m2，风压高度变化系数μ竖向荷载计算柱自重为Gk=120.105*10.1*10=12.13KN竖向荷载设计值F=1.2Gk=14.56KN3.2.4内力计算河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书2013年3.2.5截面强度和稳定验算14560/15300+30090000/1.05*2304600=13.39N/mm2＜f=215N/mm2弯矩平面内稳定验算：条件为计算长度为lox=loy=0.8l=0.8*10.1=8.08m长细比为λx=lox/ix=808/18.4=43.9＜[λ]=150λy=loy/iy=808/6.65=121.5＜[λ]=15014560/0.882*15300+1.0*30090000/1.05*2304600（1-0.8*14560/14867500）=13.53N/mm2＜f=215N/mm2弯矩平面外稳定验算14560/0.432*15300+1.0*30090000/0.73*2304600=20.1N/mm2＜f=215N/mm2，可。3.3.1设计资料厂房跨度为30m，长度为66m,柱距6m。吊车梁跨度6m,每跨各设一台10t电动单梁吊车。吊车采用采用北京起重运输机研究所LED型10t软钩中级工作制(A5)电动单梁吊车中级工作制。最大轮压Pmax=70.95KN，最小轮Pmin=11.07KN，吊车总宽B=3000mm,吊车轮距W=2500mm，轨道3.3.2内力计算河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书2013年FFFABMmaxQPmax=1.4*70.95=99.33KNRB=2*99.33*2375/6000=78.64KNVc左=-Vc右=T1=0.12*(G+g)/2n0=0.12*100/4=3KNQT1=1.4*3=4.2KN求VmaxVmax时最不利轮位为FFAABVmax=99.33*（3.5+6）/6=157.27KN求VTmaxVTmax=4.2*157.27/99.33=6.65KN3.3.3截面估算A=14120mm2,Ix=8.77*108mm4,Iy=6.3*107mm4,ix=249.2mm,iy=66.8mm,Wx=2.9*106mm3,Wy=4.2*105mm3.河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书2013年正应力σ上=Mmax/Wx+MT/Wy=285060000/2900000+12050000/420000=126.99N/mm2＜f=215N/mm2σ下=Mmax/Wx=285060000/2900000=98.3N/mm2＜f=215N/mm2剪应力突缘支座处剪应力：τ=1.2Vmax/h0tw=1.2*157270/572*10=32.99N/mm2＜fv=125N/mm2腹板局部稳定lz=a+5hy+2hR=50+5*10+2*134=368mm，σc=ψF/twlz=1.0*99330/10*368=26.99N/mm2<fv=125N/mm2整体稳定性1t1/b1h1=6000*14/300*600=0.47＜2b=0.73+0.18ζ=0.73+0.18*0.47=0.816b=0.5b=0.8(2αb-1)=0.8*(2*0.5-1)=0bWx+My/γyWy=285060000/0.767*2900000+12050000/1.2*420000=128.16+23.91=152.1N/mm2＜f=215N/mm2局部稳定性翼缘：b1/t=（150-5）/14=10.4＜15，腹板：h0/tw=572/10=57.2＜80横向加劲肋的外伸宽度为：bs≥h0/30+40=572/30+40=60,取bs=100mm横向加劲肋的厚度为：ts≥bs/15=100/15=6.7，取ts=8mm，所以横向加劲肋的尺寸为-8*100支座加劲肋A=A0+15tw2=1960mm2max/A0=157270/1000=157.27N/mm2＜f=215N/mm2max/ψA=157270/0.959*1960=83.67N/mm2＜f=215N/mm23.4.1牛腿强度设计所承受的外力设计值M=Dmax*150=165.55*0.15=24.83KN·m,V=Dmax=165.55KN工字型截面最不利A点的强度计算：河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书2013年AAIx=4.34*108mm4,WA=2*Ix/h=2.95*106mm3S1=250*6*297=4.46*105mm3,σ=Ve/WA=24830000/2950000=8.42N/mm2τ=VS1/Itw=165550*446000/434000000*10=17N/mm2折算应力：σc=(σ2+3τ2)½=(8.422+3*172)½=30.62N/mm2＜1.1f=236.σA=M/βfWA=24830000/1.05*2950000=8.02N/mm2当柱截面B点已承受较大弯矩M及剪力V时，由于牛腿传力作用，亦对柱截面B点的强度按正应力：σ=N/A+M/W=24.5N/mm2偏心弯矩力偶：H=Ve/d=70.77KN,剪应力：τ=(V+H)/Aw=44.7KN3.5.1设计资料屋面采用W60型（YX130-300-600）压型钢板，水平檩距为1.5m，檩条跨度6m，于檩条跨中3.5.2荷载统计荷载标准值:永久荷载屋面:100mm厚聚苯乙烯泡沫塑料夹芯板0.14kN/㎡0.19kN/㎡取屋面活荷载与雪荷载中较大值0.40KN/㎡。檩条线荷载P=（1.21.18*0.19+1.4*0.4）*1.5=1.18KN/mPx=Psin5.71=0.12KN/mP=Pcos5.71=1.17KN/my檩条在均布荷载作用下的弯矩：河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书2013年3.5.4截面选择及截面特性选用C180*70*20*2.5，则Ix=5.51*106mm4,Wx=7.35*104mm3,Wy=1.51*104mm3,ix=63.9mm,iy=,23.6mm，计算截面有拉条连接，取0.9折减系数，Wnx=0.9Wx=6.62*104mm3,Wny≈Wy.3.5.5强度计算屋面能阻止檩条侧向失稳和扭转3.5.6挠度计算Νy=5Pkyl4/384EIx=27.8mm＜l/200=30mm,可。3.5.7长细比计算λx=lx/ix=93.9＜200,λy=ly/iy=127.2＜200，故此檩条在平面内3.6.1设计资料房屋围护墙采用中间夹保温层的压型钢板，墙架横梁间距为1.5m，基本风压标注值ω0=0.35KN/m2,钢材为Q235钢。3.6.2荷载及墙板设计墙梁采用槽型钢200*76*5.2*9.0，自重g=18.37Kg/m=0.1837KN/m墙重0.25KN/m风荷载：qy=1.2*(0.1837+0.25*1.5)=0.67KN/m，qx=1.4*0.8*1.0056*0.3*6=2.03KN/m3.6.3内力计算3.6.4强度计算A=23.4cm2,Wxmin=20.5cm3,Wy=152.2cm3，σ=Mx/Wx+My/Wy=197N/mm2＜205N/mm2,可。3.6.5挠度计算V=5ql4/384EI=5.4mm＜l0/200=30mm,可。3.7.1基础底面尺寸的确定假定基础埋深为d=1.3m，自基础埋深可得持力层的主要物理性质如下：γ=18.7kN/m3，e=0.900，Es=6.0MPa，fak=115kPa。先对地基承载力进行深度修正，查表得ηd=1.0，ηb=0，γm=17.68KN/m3，fa=fak+ηdγm(d-0.5)=134KPa。选择内力组合：N=-V=-12.71KN，Nk=-305.1KN,Mk=-91.6KN·m,Vk=-9.1KN基础底面尺寸A≥N/（fa-γGd）=3.5m2,于是b=(A/n)=1.4,所以取b=2m,l=3.0m,l/b=1.5＜2.0,故无需做宽度修正，采用杯口基础。3.7.2验算荷载偏心距e基础处总竖向力：Fk+Gk=507KN偏心距：e=Mk/(Fk+Gk)=0.18m＜l/6=0.5m,可。3.7.3验算最大压力Pkmax3.7.4基础底板配筋计算基底净反力设计值Pj=F/bl=84.5KPa河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书2013年基底最大净反力Pjmax=F/bl+6M/bl2=127.2KPa＜1.2fa=160.8KPa柱脚底板截面尺寸为400*800，取h=800mm,h0=755mm,则Bc+2h0=1910mm＜b=2000mm变阶处截面：b1+2h01=1.51m冲切力：Pjmax[(l/2-l1/2-h01)b-(b/2-b1/2-h01)²]=95.7KN抗冲切力：0.7βhpft(b1+h01)h01=367.9KN＞95.7KN3.7.5基础底板配筋计算Myh0=932.1mm2MⅢ=45.8KN,AxⅢ=MⅢ/0.9fyh01=794.5mm2比较AxⅠ和AxⅢ,应按AxⅠ配筋，现于2.0m范围内选用8ψ14，A=1230mm2＞932.1mm2计算短边方向的弯矩，取Ⅱ-Ⅱ截面Pj=84.5KPa,MⅡ=61.3KN·m3.7.6基础梁设计取基础梁的截面尺寸为：250*150，h/b=1.7,满足要求。基础梁承受的荷载主要为墙重，则qk=0.25*（3.9/2+10.2）=3.04KN/m,梁自重：gk=0.94KN/m,则梁跨中最大弯矩设计值：M=24.2KN·m查表知，环境类别为一类，混凝土强度等级为C30时，梁的混凝土保护层最小厚度为25mm，minh/h0=0.45fth/fyh0=0.29％,且ρ值大于0.2％h/h0=0.23％,满足要求。隅撑按轴心受压构件设计。由于隅撑成对布置，且角度θ取为45°,则每根隅撑轴心轴心力N按下式计算：N=0.5Af(fy/235)½/60cosθ=0.5*250*10*215/60*cos44.68°=6.3KN连接螺栓采用普通C级螺栓M12。隅撑的计算长度取两端连接螺栓中心的距离：l0=yf=0.718*215=154.4N/mm2,满足要求。4.技术经济分析本设计建筑名称为邯钢钢材包装物主厂房，该厂房位于邯钢路以南，西临主干道中华大街，交通方便。场区西侧距主干道（30米宽）中心线30米，场区南北长70米，东西长40米，内部道路及绿化由设计确定。该车间有10t吊车共两台，采用刚架结构。刚架结构传力简单，构造简单，施工亦较方便。采光要求为三级，室内通风适当组织即可，采用中央集中空调。营业区冬季温度要求不低于15本建筑设计采用新型建筑材料，基础为钢筋混凝土独立基础。承重结构均采用钢结构。屋盖和围护结构采用保温彩板。河北工程大学土木工