门式刚架厂房毕业设计说明书例题

PAGE本科毕业设计说明书题目：院（部）：专业：土木工程班级：姓名：学号：指导教师：完成日期：毕业设计说明书28目录摘要ⅢABSTRACTⅣ1前言12建筑设计32.1设计任务和设计要求32.2建筑物所处的自然条件32.3建筑物功能与特点43结构设计53.1材料的选择53.2结构方案的比较和选型53.3吊车梁的设计73.3.1设计资料73.3.2吊车荷载的计算73.3.3内力计算73.3.4截面选择93.3.5界面特征103.3.6梁截面承载力验算113.3.7焊缝计算153.3.8支座加劲肋计算153.4钢架设计173.4.1荷载计算173.4.2内力计算213.4.3内力组合363.4.5截面验算383.5牛腿设计423.5.1荷载计算423.5.2截面选择423.5.3截面特征433.5.4强度验算433.5.5焊缝验算433.6支撑设计453.6.1屋面支撑设计453.6.2柱间支撑设计463.7节点设计483.7.1梁柱节点483.7.2梁梁节点513.7.3柱脚节点533.8基础设计573.8.1基础的选择573.8.2基础埋深573.8.3基础设计573结论61 谢词62参考文献63摘要本设计为轻型钢结构厂房，采用轻型门式刚架体系，轻型钢结构建筑质量轻，强度高，跨度大，钢结构建筑施工工期短，相应降低投资成本，经济实惠。它在我国有着较为广泛的应用前景。轻型钢结构的屋面荷载较轻，因而杆件截面较小、较薄。它除具有普通钢结构的自重较轻、材质均匀、应力计算准确可靠、加工制造简单、工业化程度高、运输安装方便等特点外，一般还具有取材方便、用料较省、自重更轻等优点。本设计说明书包括建筑设计，结构设计两部分。建筑设计部分具体为建筑平面形式的选择，厂房剖面设计，厂房立面设计，厂房的构造设计，门窗明细表。结构设计部分包括方案选择，吊车梁设计，檩条设计，抗风柱设计，牛腿设计，刚架设计（内力组合），节点设计。各章节都详细演算了主要构件的计算过程。本次设计图纸部分有：厂房平面图，立面剖面及节点详图，刚架施工图，厂房檩条墙梁布置图，吊车梁施工图，支撑布置图，基础平面布置图。关键词：轻型钢结构；门式刚架；建筑设计；结构设计

APlantDesigninZhangqiu(ProgramVII)AbstractThedesignforthelightsteelstructureplant,itusesoflightportalframesystem,theconstructionoflightsteelstructureislightweight,highstrength,large-span,andsteelstructureconstructionperiodisshort,theinvestmentcostsislower,economicbenefits.IthasamoreextensiveapplicationprospectsinChina.Thelightsteelstructureoftheroofloadislighter,andthusasmallercross-sectionbar,thin.Inadditiontoitsordinarylighterweightsteelstructures,materialuniformity,accurateandreliablestresscalculation,simpleprocessing,ahighdegreeofindustrialization,transportandotherfeatureseasyinstallation,thegeneralalsohaseasymaterialtobeusedthantheprovinces,theadvantagesoflighterweight.Thedesignspecification,includingarchitecturaldesign,structuraldesignandconstructionorganizationdesignofthreeparts.Architecturaldesignfortheconstructionplanetosomeofthespecificformsofchoice,plantprofiledesign,plantdesignelevation,thestructureofplantdesign,doorandwindowschedules.Partofthestructuraldesign,includingprogramselection,thedesignofthecranebeam,purlindesign,pillarofwind-resistantdesign,corbeldesign,rigidframedesign(combinationofinternalforces),thenodedesign.Chaptersdetailthemaincomponentsofcalculuscalculation.Partofthedesigndrawingsareasfollows:plantfloorplan,Nodeelevationprofilesanddetailed,FrameConstruction,wall-beampurlinplantlayoutmap,constructionofcranebeammap,supportlayoutmap,foundationplan. KeyWords:Lightsteelstructure；Portalframe；ArchitecturalDesign；Structuraldesign1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，建筑与周围环境，与各种外部条件的协调配合，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(方案七)》。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，坚固，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。巩固了专业知识、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；在绘图时熟练掌握了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,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。刚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。****年5月31日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，建筑与周围环境，与各种外部条件的协调配合，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，坚固，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。材料运用简洁,大方,结实,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,又简洁,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，尤其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，应考虑当地日照情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，地面及建筑物遭受破坏的程度。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2269㎡。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、简洁又能有效利用雨水节约水资源。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》CECS102：2002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，但本着节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殊要求，所以质量等级可以选用B级，且厂房对钢材无特殊要求，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Q235-B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，故选用质量较轻、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，节约用地，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》CECS102：2002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》CECS102：2002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Φ12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》CECS102：2002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10t的吊车时，柱间宜采用型钢支撑。3.2.4屋盖支撑布置由于本厂房长90m，宽24m，根据《门式刚架轻型房屋结构技术规程》CECS102：2002中4.5.2之规定，将整个厂房可划分为一个温度区段。因此在厂房两端第一个柱间支撑设置横向水平支撑。此外，还应在厂房中间柱间内设置屋盖横向水平支撑，并应在上述相应位置设置刚性系杆。3.2.5墙面结构布置根据墙板的板型和规格，墙梁的布置沿高度方向间距每隔1.5m布置一道，根据《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018-2002中8.4.2之规定，本厂房跨度为6m，应在跨中三分点处各设置一道拉条，拉条承担的墙体自重通过斜拉条传至承重柱和墙架柱，且应每隔5道拉条设置一对斜拉条，以分段传递墙体自重，拉条为Φ12圆钢。根据《门式刚架轻型房屋结构技术规程》CECS102：2002中6.4.2节，应设置门柱窗柱，且由于门柱、窗柱需承受墙板重及自重，所以应考虑为双向受弯构件。3.3吊车梁设计3.3.1设计资料图3-1吊车轮压示意图吊车总重量：8.84吨，最大轮压：74.95kN，最小轮压：19.23kN。3.3.2吊车荷载计算吊车荷载动力系数，吊车荷载分项系数则吊车荷载设计值为竖向荷载设计值横向荷载设计值3.3.3内力计算吊车梁中最大弯矩及相应的剪力如图位置时弯矩最大C点最大弯矩Mmax对应的截面位置考虑吊车自重对内力的影响，将内力乘以增大系数，则最大弯矩和剪力设计值分别为：吊车梁的最大剪力如图位置的剪力最大A点受到剪力最大时截面的位置，。水平方向最大弯矩。3.3.4截面选择梁高初选容许最小高度由刚度条件决定，按容许挠度值()要求的最小高度为：。由经验公式估算梁所需要的截面抵抗矩梁的经济高度为：。取。确定腹板厚度。按抗剪强度要求计算腹板所需的厚度为：。取。确定翼缘尺寸初选截面时:上翼缘尺寸取，下翼缘尺寸取。初选截面如下图所示：吊车梁截面3.3.5截面特征毛截面特性上翼缘对中和轴的毛截面面积矩。上翼缘对y轴的截面特性：净截面特征上翼缘对y轴的截面特性：3.3.6梁截面承载力验算强度验算(1)正应力上翼缘正应力：满足要求。下翼缘正应力：满足要求。剪应力计算的突缘支座处剪应力：满足要求。腹板的局部压应力采用QU80钢轨，轨高130mm。；集中荷载增大系数，腹板的局部压应力为：腹板计算高度边缘处折算应力为计算方便偏安全的取最大正应力和最大剪应力验算。则折算应力为：β1——当σ与σc同号时，β1取1.1。梁的整体稳定性验算，因此需要计算梁的整体稳定性。梁的稳定性系数为：整体稳定性为：（取）满足要求。腹板的局部稳定性验算，应配置横向加劲肋。加劲肋间距，取外伸宽度：，取厚度：，取计算跨中处，吊车梁腹板计算高度边缘的弯曲压应力为：腹板的平均剪应力为：腹板边缘的局部压应力为：(1)计算则(2)计算计算则计算跨中区格的局部稳定性为：，满足要求。其他区格，经计算均能满足要求，计算从略。挠度计算3.3.7焊缝计算选用Q345钢，E50型焊条的手工焊则上翼缘与腹板连接焊缝取。下翼缘与腹板连接焊缝取。支座加劲肋与腹板的连接焊缝取。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：支座加劲肋的端面承应力为：稳定计算：从上得知：属b类截面，查表可以知道，所以按照下列公式来计算支座加劲肋在腹板平面外的稳定性：。吊车梁施工图见图纸。3.4刚架设计初步拟选用等截面刚架来设计，刚架柱截面类型H450×250×8×10，钢架梁截面类型H450×250×6×10。3.4.1荷载计算恒载计算屋面及屋面构件、墙面及墙架构件的自重均为0.2kN/㎡檩条、墙梁自重为0.1kN/㎡吊车梁自重为0.1kN/㎡结构自重0.45kN/m活荷载的计算（1）、钢架受荷水平投影面积为7.5×24=180㎡>60㎡，屋面均布竖向活荷载设计值0.3（2）、雪荷载标准值：由《建筑结构荷载规范》GB50009-2012中7.1之规定有：(风荷载与雪荷载相等，荷载组合时只取其中一个荷载)（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8.4m，基本风压，则根据《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102：2002中附表A之规定取风荷载标准值（对中间一榀钢架）为:左风：地面粗糙度类别为B类，建筑物离地面平均高度<10m，查《建筑结构荷载规范》GB50009-2001中表8.2.1风压高度变化系数墙面迎风面：左半屋面：右半屋面：墙面背风面：右风的情况对等于左风，方向反对称与左风。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=7.5m。（1）、吊车工况吊车荷载共有4中工况：=1\*GB3①最大轮压在左，最小轮压在右，并且同时有向右的水平荷载；=2\*GB3②最大轮压在左，最小轮压在右，并且同时有向左的横向水平荷载；=3\*GB3③最大轮压在右，最小轮压在左，并且有向右的横向水平荷载；=4\*GB3④最大轮压在右，最小轮压在左，并且有向左的横向水平荷载。因为结构具有对称性，所以，前两种工况就是典型的吊车荷载情况，如下图所示。工况=1\*GB3①工况=2\*GB3②（2）、吊车梁一半为简支梁。简支梁支座反力的影响线如下图(a)所示，荷载最不利布置如下图(b)所示。 (a) （b）、一台吊车时最大轮压作用下牛腿的最大反力：（4）、一台吊车时最小轮压作用下牛腿的最大反力：（5）、横向水平荷载计算大车每个车轮传来的横向水平力标准值为：一台吊车时横向荷载作用下的最大反力：其中是考虑多台吊车并存的折减系数；仅一台吊车，该系数为1.0。作用在刚架上的荷载标准值计算：（1）作用于柱上的恒荷载：墙梁、墙面板及柱自身线荷载为作用于柱上的线荷载（0.1+0.2）×7.5+0.6=2.85kN/m（2）、屋面与檩条引起的线荷载（考虑刚架梁自重）：（0.2+0.1）×7.5=2.25kN/m（3）、吊车梁自重引起的恒载标准值：初选吊车梁的截面尺寸H540×350×6×14，暂不计入可能需要设置的加劲肋、吊车轨道等重量，初步估算吊车梁自重为1.01kN/m，那么，钢架柱因吊车梁重量而受到的集中力标准值为1.01×7.5=7.58kN.吊车梁重量计入永久荷载。竖向集中力为：1.01×7.5=7.58kN（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：kN/m（5）、风荷载（以左吹风为例）由于女儿墙上风荷载引起的左边柱柱顶的集中水平力为：0.89×0.83=0.74kN由于女儿墙上风荷载引起的右边柱柱顶的集中水平力为：－1.95×0.83=－1.62kN屋面风荷载与屋面垂直，左半屋面沿竖向和水平方向分解：水平向：-3.54×sin2.86=-0.18kN/m竖直向：-3.54×cos2.86=-3.54kN/m右半屋面沿竖向和水平向分解：水平向：-2.30×sin2.86=-0.11kN/m竖直向：-2.30×cos2.86=--2.30kN/m各荷载工况下的荷载简图3.4.2内力计算计算简图各单元的信息表如下表所示：单元号截面类型长度/mm面积/mm²绕y轴惯性矩/（）绕x轴惯性矩/（）（1）、（4）450×250×8×1084008440260629500（2）、（3）450×250×6×1012015758026052817恒载计算对钢架柱截面==对钢架梁截面=206则：代入力法方程求解得：,则用叠加法计算：手算恒载内力图如下：吊车梁自重下的内力吊车梁重量1.01KN/m，吊车梁集中荷载为Ｆ＝1.01×7.5=7.58ＫＮ，Ｍ＝Ｆ·ｅ＝７.５８×０.７５＝５.６９ＫＮ·ｍ代入力法方程求解得：，则用叠加法计算：手算吊车梁自重荷载下内力图如下：吊车梁自重属于恒荷载，在进行荷载组合时，将吊车梁自重作用下的内力直接加到恒载内力里。活载作用下的内力由于本厂房是对称结构，故取结构的一半进行计算选取基本结构和基本未知力（3）建立力法方程（4）计算系数和自由项作出图代入力法方程求解得：，则用叠加法计算：手算活载内力图如下：吊车刹车荷载作用下的内力（1）由于本厂房是对称结构，但是荷载不对称，故取全结构结构的一半进行计算（2）选取基本结构和基本未知力（3）建立力法方程（4）计算系数和自由项作出图根据对称性：代入力法方程求解得：，则用叠加法计算：手算吊车水平荷载作用下的内力图如下：左风荷载作用下的内力由于本厂房是对称结构，但是荷载不对称，故取全结构进行计算，计算简图a：计算过程同上可得内力图为右风荷载作用下的内力 吊车靠近柱（左柱）时的吊车竖向荷载内力图计算简图3.4.3内力组合构件及截面内力及组合号永久荷载活荷载风荷载吊车刹车吊车靠近柱左右左右左右左柱１标准值作用下内力M43.5455.26-80.27-18.6129.04-29.04-3.9027.08N-57.72-26.1342.1932.57-0.74-0.74-118.42-32.27V-16.43-17.3923.396.38-6.72-6.72-7.607.60组合一√√√√M1.2×(43.54)+0.9×1.4×(55.26+29.04+27.08)=192.59.N1.2×(-57.72)+0.9×1.4×(-26.13-0.74-32.27)=-

-143.78V1.2×(-16.43)+0.9×1.4×(-17.39-6.72-7.60)=--59.67组合二√√√√M1.2×(43.54)+0.9×1.4(-80.27-29.04-3.90)=-90.40N1.2×(-57.72)+0.9×1.4(-26.13+42.19-0.74-118.42)=-

-199.17V1.2×(-16.43)+0.9×1.4(23.39-6.72-7.60)=-8.2878组合三√√M1.2×(43.54)+0.9×1.4(-80.27)=-48.89N1.2×(-57.72)+0.9×1.4(42.19)=--16.10V1.2×(-16.43)+0.9×1.4(23.39)=9.76组合四√√√√M1.2×(43.54)+0.9×1.4×(55.26+29.04-3.90)=153.55N1.2×(-57.72)+0.9×1.4×(-26.13-0.74-118.42)=-252.33V1.2×(-16.43)+0.9×1.4×(-17.39-6.72-7.60)=--59.67２标准值作用下内力M-88.34-90.82135.39103.77-8.88-8.8822.20-13.68N-50.14-26.1342.1932.57-0.74-0.74-118.42-32.27V-16.36-17.3921.9522.7500-7.607.60√√√M1.2×(-88.34)+0.9×1.4(135.39+22.20)=92.56N1.2×(-50.14)+0.9×1.4(42.19-118.42)=-156.22V1.2×(-16.36)+0.9×1.4(21.95-7.60)=-1.55√√√√M1.2×(-88.34)+0.9×1.4(-90.82-8.88-13.68)=--248.87N1.2×(-50.14)+0.9×1.4(-26.13-0.74-32.27)=--134.68V1.2×(-16.36)+0.9×1.4(-17.39+7.60)=--31.97√√M1.2×(-88.34)+0.9×1.4(135.39)=-64.5834N1.2×(-50.14)+0.9×1.4(42.19)=--7.01V1.2×(-16.36)+0.9×1.4(21.95)=-

8.03√√√√M1.2×(-88.34)+0.9×1.4(-90.82-8.88+22.20)=-203.66N1.2×(-50.14)+0.9×1.4(-26.13-0.74-118.42)=-243.23V1.2×(-16.36)+0.9×1.4(-17.39-7.60)=-51.12构件及截面内力及组合号永久荷载活荷载风荷载吊车刹车吊车靠近柱左右左右左右左梁３标准值作用下内力M64.4460.75-105.58-99.3000-0.3-0.30N-17.39-17.3924.0324.3500-7.52-7.67V001.54-6.170.74-0.74-1.87-1.11√√√M1.2×(64.44)+0.9×1.4(60.75)=153.87N1.2×(-17.39)+0.9×1.4(-17.39)=-42.78V1.2×(0)+0.9×1.4(0.74)=0.93√√√M1.2×(64.44)+0.9×1.4(-105.58-0.3)=-56.08N1.2×(-17.39)+0.9×1.4(24.03-7.52)=-0.065V1.2×(0)+0.9×1.4(1.54-1.87)=-0.42√√√M1.2×(64.44)+0.9×1.4(-99.30)=-47.79N1.2×(-17.39)+0.9×1.4(24.35)=-9.81V1.2×(0)+0.9×1.4(-6.17-0.74)=-8.71√√√√M1.2×(64.44)+0.9×1.4(60.75-0.30)=153.50N1.2×(-17.39)+0.9×1.4(-17.39-17.39)=-64.69V1.2×(0)+0.9×1.4(-0.74-1.11)=-2.33左梁２标准值作用下内力M-88.34-90.82131.70111.90-8.888.8822.20-13.68N-17.39-17.3924.0324.3500-7.52-7.67V26.226.13-41.04-31.390.740.74-1.870.74√√√√M1.2×(-88.34)+0.9×1.4(131.70+8.88+22.20)=99.093N1.2×(-17.39)+0.9×1.4(24.03-7.52)=-0.07V1.2×(26.2)+0.9×1.4(-41.04+0.74-1.87)=

-21.69√√√√M1.2×(-88.34)+0.9×1.4(-90.82-8.88-7.67)=--241.29N1.2×(-17.39)+0.9×1.4(-17.39-7.67)=-52.44V1.2×(26.2)+0.9×1.4(26.13+0.74-1.11)=63.90√√M1.2×(-88.34)+0.9×1.4(131.70)=-59.93N1.2×(-17.39)+0.9×1.4(24.03)=9.41V1.2×(26.2)+0.9×1.4(-41.04)=-20.27√√√√M1.2×(-88.34)+0.9×1.4(-90.82-8.88-13.68)=--248.87N1.2×(-17.39)+0.9×1.4(-17.39-7.67)=-52.44V1.2×(26.2)+0.9×1.4(26.13+0.74+0.74)=66.23最终内力组合数值如下表所示：组合内力表（即内力设计值）单元号小节点轴力N/kN小节点剪力V/kN小节点弯矩M/kN·m大节点轴力N/kN大节点剪力V/kN大节点弯矩M/kN·m说明1-143.78-59.67192.59-134.68-31.97-248.87小节点和大节点是指节点编号的大小，轴力负号表示压力，剪力负号表示绕所在隔离体逆时针方向2-52.4466.23-248.87-64.69-2.33153.503-64.69-2.33153.50-52.4466.23-248.874-134.68-31.97-248.87-143.78-59.67192.593.4.5截面验算（一）截面设计初选梁柱截面均采用焊接工字钢450X250X8X10，截面特征如下表所示：单元号截面类型长度/mm面积/mm²绕y轴惯性矩/（）绕x轴惯性矩/（）绕x轴的回转半径/mm绕y轴的回转半径/mm（1）、（4）450×250×8×108400844026062950018756（2）、（3）450×250×6×1012015758026052817519359（二）构件验算下面验算1号单元（钢架柱）、2号单元（钢架梁），由于对称，3号单元、4号单元都不用验算刚架柱(1)强度验算根据门架规程第6.1.1条进行板件最大宽厚比验算，柱翼缘板自由外伸宽厚比：（250-8）/2/10=12.1<,满足规程的限制要求；腹板宽厚比：（450-2×10）/8=53.75<,满足要求。对1号单元小节点：，腹板受剪强度满足要求；满足要求对1号节点大节点：可判断大节点腹板受剪强度满足要求；（2）整体稳定性验算a)平面内稳定长细比：稳定性验算——弯矩作用平面内，按轴心受压构件的稳定系数，焊接工字型钢柱绕x、y轴均为b类截面，根据，查得；——参数，；——等效弯矩系数，。b)平面外稳定柱在高5m处设置柱间支撑，即平面外计算长度长细比：，，查b类截面表，得平面外稳定系数其中，满足要求。钢架梁(1)构件宽厚比验算：根据门架规程第6.1.1条进行板件最大宽厚比验算，柱翼缘板自由外伸宽厚比：（250-6）/2/10=12.2<,满足规程的限制要求；腹板宽厚比：（450-2×10）/6=71.67<,满足要求。对2号单元小节点：，腹板受剪强度满足要求；满足要求；对2号单元大节点，可判断腹板受剪满足要求；满足要求。(2)弯、剪、压共同作用下的验算，取梁端截面进行验算，因V<0.5Vd，满足要求。(3)整体稳定性验算梁的整体稳定性验算：，

3.5牛腿设计钢材为Q235，采用E50系列焊条，手工焊。连接焊缝采用沿周边围焊，转角处连续施焊，没有起弧落弧所引起的焊口缺焊，且假定剪孔仅由牛腿腹板焊缝承受。并对工字形翼缘端部绕转部分焊缝忽略不计。3.5.1荷载计算根据吊车梁的设计，吊车梁截面面积，Q345钢的密度为，吊车梁的自重为，轨道自重为由吊车最大轮压引起的支座反力标准值为。则牛腿根部承受的剪力：。3.5.2截面选择牛腿选用450×250×8×12,偏心距为，外伸长度为200图2-65牛腿根部截面示意图则3.5.3截面特性3.5.4强度验算抗弯强度：抗剪强度：腹板计算高度边缘处折算应力σ和τ最不利组合出现在腹板边缘，因此验算公式为：满足要求3.5.5焊缝验算根据角焊缝尺寸构造要求的限制，，所以，腹板连接焊缝的有效截面面积为：全部焊缝对x轴的惯性矩为：焊缝在最外边缘的截面模量为：。焊缝在翼缘和腹板顶部连接处的截面模量为：强度验算在偏心弯矩作用下角焊缝最大应力为：考虑到在牛腿翼缘和腹板交接处弯矩和剪力共同作用引起的应力为：弯矩引起的应力：剪力引起的应力：满足要求3.6支撑设计3.6.1屋面支撑设计刚架跨度24米，柱距7.5米，布置如下图屋面支撑布置图(1)支撑几何长度：,支撑平面内：容许长细比：需要最小回转半径支撑平面外：需要最小回转半径：选用，纵向构件按压杆考虑，采用圆钢管。容许长细比：，选用焊接薄壁圆管83×4，,屋面支撑布置总图3.6.2柱间支撑设计图2-67柱间支撑布置总图柱间支撑布置，如上图所示。山墙风压为0.45kN/m2，风压高度变化系数，风压体型系数为计算荷载风压设计值：吊车梁纵向水平荷载单片柱间支撑柱顶风荷载节点反力位移：则柱间支撑构件中内力的计算：柱间支撑桁架内力分析如右图所示，并将各个节点作为铰接点计算。截面设计：上部柱间支撑斜杆2-3采用单角钢、单片支撑。几何长度：。平面内计算长度：。上部柱间支撑按斜拉杆设计，容许长细比。需要斜平面回转半径：。平面外计算长度：需要钢管的回转半径：需要钢管的净截面积为：选用，材料特征为：(2)下部柱间支撑斜杆4-5采用钢管支撑，几何长度平面内计算长度：需要斜平面回转半径：平面外计算长度：需要钢管回转半径：需要角钢的净截面积为：选用材料特征为：。杆件与节点板以角焊接连接，安装螺栓在节点板范围以内，不需扣除螺栓孔，，满足要求。(3)下部柱间支撑横杆3-4。容许长细比，需要平面内回转半径：内力：选用焊接薄壁圆钢89×3.5，。验算支撑横杆的稳定性（考虑平面内稳定）：由类截面查《钢结构设计规范》得。满足要求！3.7节点设计3.7.1梁柱节点螺栓布置及验算梁柱节点采用下图所示做法，连接处内力设计值可取M=248.87kN·m，N=52.44kN，V=66.23kN。采用M24的10.9级摩擦型高强度螺栓连接，摩擦面采用喷砂处理，，。梁柱节点布置图梁柱节点螺栓布置图每个螺栓的抗剪承载力设计值为——抗力分项系数的倒数，一般取0.9；——一个螺栓的传力摩擦面数。每个螺栓属于同时承受摩擦面剪力和螺栓杆轴方向外拉力的情况。每个螺栓承受的摩擦面间剪力每个螺栓的抗拉承载力设计值为螺栓承受拉力值按下列公式计算（其中，各有4个螺栓）其他8个螺栓承受的力更小，也满足要求。端板（连接板）厚度设计本设计有三种端板区域，伸臂类、无加劲肋类及两边支撑类，应分别用不同的公式计算其厚度值，然后取三者最大值。伸臂类：两边支撑类（当端板平齐时）：无加劲肋类：——螺栓中心至翼缘板表面的距离；——螺栓中心至腹板的距离；——螺栓间距；——端板宽度；——端板钢材的抗拉强度设计值，端板厚度，取。综上，端板厚度取。梁柱节点域验算。节点域的剪应力满足规范要求，按构造要求在两边设置加劲肋。构件腹板强度验算采用翼缘内第二排一个螺栓的拉力设计.经计算得到：则满足要求！3.7.2梁梁节点螺栓布置及验算采用M24的10.9级摩擦型高强度螺栓连接，摩擦面采用喷砂处理，，。螺栓布置下图所示：梁梁节点布置图梁梁节点螺栓布置图每个螺栓的抗剪承载力设计值为——抗力分项系数的倒数，一般取0.9；——一个螺栓的传力摩擦面数。每个螺栓的抗拉承载力设计值为螺栓承受拉力值按下列公式计算（其中，各有4个螺栓）其他4个螺栓承受的力更小，也满足要求。端板（连接板）厚度设计本设计有两种端板区域，伸臂类、两边支撑类，应分别用不同的公式计算其厚度值，然后取两者最大值。伸臂类：两边支撑类（当端板平齐时）：——螺栓中心至翼缘板表面的距离；——螺栓中心至腹板的距离；——螺栓间距；——端板宽度；——端板钢材的抗拉强度设计值，端板厚度，取。综上，端板厚度取。3.7.3柱脚节点柱脚最不利内力组合值为：。底板下混凝土标号为C20锚栓采用Q345钢焊条采用E50型确定底板长宽初步确定柱脚布置见柱脚布置示意图(3-75)为负值，说明底板与基础脱离，产生拉应力，该拉应力应由锚栓来承担。确定锚栓直径基座反力示意图如图2-70所示图3-74基座反力示意图由，有锚栓所需的有效截面面积查表得，直径为27mm的锚栓的有效面积，满足要求。确定底板厚度柱脚布置见下图因基础所受压力最大，边界条件较不利因此这部分板所受弯矩最大对边缘三边支撑板：，由。查表得弯矩系数设底板厚度超过16mm，即，所以，底板厚度取。柱与底板的连接计算柱翼缘与柱脚底板采用角焊缝连接，腹板采用角焊缝连接，质量等级为一级。柱与底板的焊脚尺寸，按构造要求：，，取,。柱与底板焊缝的截面积：全部焊缝对x轴的惯性矩为：柱与底板的连接焊缝计算满足要求满足要求满足要求。.8.基础设计3.8.1基础的选择由于本设计采用的上部结构为轻型门式刚架结构，荷载较小，所以选择基础形式为钢筋混凝土独立基础，根据《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002中8.2.2其构造要求是：1、锥形基础的边缘高度不小于200mm，阶梯形基础每阶高度宜在300-500mm；2、基础下垫层不小于70mm，垫层混凝土强度等级应为C10；3、底板受力钢筋直径不小于10mm，间距不小于100mm，不大于200mm，钢筋保护层厚度不小于40mm；4、基础混凝土强度等级不低于C20。所以，在本设计中，采用柱下独立基础，在结构的每根柱下均设基础，