鋼結(jié)構(gòu)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、前 言伴隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)與科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)已逐步在工業(yè)廠房，商業(yè)大樓，民用住宅，大型場(chǎng)館等公共建筑中被廣泛采用。鋼材的強(qiáng)度高，故在結(jié)構(gòu)中占體積小，因而建筑的實(shí)用空間就較大；鋼結(jié)構(gòu)可以成套預(yù)制裝配，故施工方便；鋼材可以回爐重新利用，故鋼結(jié)構(gòu)的再生性好。鋼結(jié)構(gòu)有著非常多的優(yōu)點(diǎn)，我國(guó)的鋼結(jié)構(gòu)事業(yè)也正處在蓬勃發(fā)展中。輕型鋼結(jié)構(gòu)除具有普通鋼結(jié)構(gòu)的材質(zhì)均勻，可靠性高；強(qiáng)度高，重量輕；塑性韌性，抗震性能好；便于機(jī)械化制造，施工期短；可回收，建筑造型美觀等特點(diǎn)以外，一般還具有取材方便，用料較省，自重更輕等特點(diǎn)。它對(duì)加快基本建設(shè)速度，特別對(duì)中小型企業(yè)的建設(shè)，以及對(duì)現(xiàn)有企業(yè)的挖潛、革新、改造等工作能夠起到顯

2、著的作用，因而受到建設(shè)單位，尤其是在工業(yè)建筑中的普遍歡迎。由于輕型鋼結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)很好，總造價(jià)較低，再加上結(jié)構(gòu)自重輕為改革重型結(jié)構(gòu)體系創(chuàng)造了條件。因此，輕型鋼結(jié)構(gòu)是很有發(fā)展前途的一種結(jié)構(gòu)形勢(shì)?；谝陨蠈?duì)輕型鋼結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)，我在畢業(yè)設(shè)計(jì)課題中選擇了輕型鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。本次設(shè)計(jì)的是萬利集團(tuán)民用工業(yè)園的輕鋼結(jié)構(gòu)房屋工程。通過這次設(shè)計(jì)，我希望能對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的計(jì)算原理、輕型鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和構(gòu)造要求有一個(gè)較系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)。同時(shí)，通過這次設(shè)計(jì)，培養(yǎng)自己理論結(jié)合實(shí)踐的能力，積累工程經(jīng)驗(yàn)，從而為將來走向工作崗位打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。摘 要近年來，輕鋼結(jié)構(gòu)因其取材方便、用料省、自重輕、構(gòu)件批量生產(chǎn)、現(xiàn)場(chǎng)施工速度快、周期短等諸多特點(diǎn)，在

3、我國(guó)取得了長(zhǎng)足的發(fā)展。其中，門式剛架造型由于其簡(jiǎn)潔美觀、平面布置靈活、安裝便利及可以滿足多種生產(chǎn)工藝和使用功能的要求等特點(diǎn)，目前正被運(yùn)用于越來越多的鋼結(jié)構(gòu)房屋建筑中。本工程是以輕型門式鋼架作為結(jié)構(gòu)形式的單層工業(yè)廠房。廠房共有兩跨，每跨設(shè)有兩臺(tái)橋式軟鉤吊車。廠房為雙坡屋面，除基礎(chǔ)和地基梁使用混凝土、外墻標(biāo)高1.2m以下為240厚磚墻外，其他所有主次要構(gòu)件均為鋼結(jié)構(gòu)。首先根據(jù)現(xiàn)有資料進(jìn)行建筑方案的比選及建筑的平、立、剖面的設(shè)計(jì)；然后建筑設(shè)計(jì)基礎(chǔ)之上的結(jié)構(gòu)布置、靜力計(jì)算、框架設(shè)計(jì)、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)、柱腳設(shè)計(jì)、檁條設(shè)計(jì)、柱間支撐設(shè)計(jì)、吊車梁設(shè)計(jì)及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等。建筑設(shè)計(jì)給結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供初步的計(jì)算資料，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)又把更

4、新的數(shù)據(jù)反饋給建筑設(shè)計(jì)，如此循環(huán)以得到最終設(shè)計(jì)結(jié)果。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，對(duì)各種構(gòu)件的基本的設(shè)計(jì)思路如下：(1)建立合理的力學(xué)模型，確定計(jì)算簡(jiǎn)圖；(2) 計(jì)算各種工況下構(gòu)件危險(xiǎn)截面的內(nèi)力；(3) 進(jìn)行荷載效應(yīng)組合，得到可能的最不利內(nèi)力；(4)對(duì)構(gòu)件危險(xiǎn)截面進(jìn)行內(nèi)力驗(yàn)算，繼而確定其具體尺寸(包括截面尺寸、板件厚度、螺栓直徑及間距、焊腳尺寸及長(zhǎng)度、疲勞驗(yàn)算等)。構(gòu)件的尺寸選擇一般是通過經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行初選，然后進(jìn)行驗(yàn)算調(diào)整直至其符合要求。在人工設(shè)計(jì)結(jié)束以后，利用3D3S鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件建模設(shè)計(jì)。首先對(duì)手算設(shè)計(jì)的主體構(gòu)件進(jìn)行驗(yàn)算和校核，然后利用軟件中圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模塊對(duì)廠房總體設(shè)計(jì)進(jìn)行完善，主要包括隅撐、女兒墻小立

5、柱等構(gòu)件。最終利用軟件自動(dòng)生成施工圖并加以必要修改，以建施和結(jié)施圖紙集的形式將總體設(shè)計(jì)表達(dá)出來。關(guān)鍵詞：輕型門式剛架；荷載組合；內(nèi)力分析；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與驗(yàn)算；3D3S建模目 錄第1章 引言11.1目前輕鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)及發(fā)展現(xiàn)狀11.2畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容與方法2第2章 建筑設(shè)計(jì)22.1工程概況22.2設(shè)計(jì)條件22.2.1.自然條件22.2.2.荷載條件22.2.3.材料規(guī)格32.2.4.施工與安裝條件32.3建筑設(shè)計(jì)32.3.1.設(shè)計(jì)依據(jù)及設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想32.3.2.設(shè)計(jì)特點(diǎn)及方案42.3.3.構(gòu)造說明5第3章 內(nèi)力計(jì)算63.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)資料63.2結(jié)構(gòu)布置73.2.1.柱網(wǎng)布置及抗風(fēng)柱布置73.2.2.橫向

6、框架結(jié)構(gòu)主要尺寸73.2.3.柱間支撐布置73.2.4.墻架布置83.2.5.屋面支撐93.2.6.支撐的布置93.3靜力計(jì)算113.3.1.計(jì)算簡(jiǎn)圖113.3.2.荷載計(jì)算123.3.3.梁柱截面估選143.3.4.內(nèi)力分析14第4章 框架設(shè)計(jì)234.1柱的設(shè)計(jì)234.1.1.邊柱截面設(shè)計(jì)234.1.2.中柱截面設(shè)計(jì)274.1.3.柱截面設(shè)計(jì)更改294.2橫梁的設(shè)計(jì)344.2.1.內(nèi)力組合344.2.2.跨中截面選擇354.2.3.梁端截面選擇364.2.4.梁翼緣和腹板的連接焊縫374.2.5.梁變截面設(shè)計(jì)374.2.6.加勁肋的設(shè)計(jì)384.3主要節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)394.3.1.橫梁和柱連接及橫梁

7、拼接形式和要求394.3.2.橫梁和柱的連接404.3.4.牛腿的設(shè)計(jì)與驗(yàn)算454.4柱腳設(shè)計(jì)474.4.1.底板尺寸474.4.2.肋板計(jì)算484.4.3.靴梁計(jì)算484.4.4.錨栓計(jì)算504.4.5.廠房側(cè)移計(jì)算51第5章 墻架及抗風(fēng)柱設(shè)計(jì)515.1山墻墻梁設(shè)計(jì)515.1.1.荷載及墻板設(shè)計(jì)515.1.2.墻梁設(shè)計(jì)525.2縱向墻梁的設(shè)計(jì)525.2.1.荷載及墻板設(shè)計(jì)525.2.2.墻梁設(shè)計(jì)535.3抗風(fēng)柱的設(shè)計(jì)535.3.1.截面選擇545.3.2.截面驗(yàn)算54第6章 檁條設(shè)計(jì)556.1荷載計(jì)算556.2內(nèi)力計(jì)算556.2.1.永久荷載與屋面活載組合556.2.2.考慮風(fēng)荷載吸力的組合

8、566.3截面選擇566.4確定有效截面并驗(yàn)算強(qiáng)度566.5風(fēng)吸力組合下穩(wěn)定計(jì)算586.6繞度計(jì)算586.7長(zhǎng)細(xì)比計(jì)算58第7章 柱間支撐設(shè)計(jì)597.1柱間支撐的形式597.2柱間支撐的設(shè)計(jì)597.2.1.荷載計(jì)算597.2.2.支撐構(gòu)件內(nèi)力計(jì)算（設(shè)計(jì)值）607.2.3.截面選擇和驗(yàn)算607.2.4.廠房縱向剛度計(jì)算61第8章 吊車梁與地基梁設(shè)計(jì)618.1吊車梁設(shè)計(jì)618.1.1.吊車梁資料618.1.2.吊車荷載計(jì)算618.1.3.內(nèi)力計(jì)算618.1.4.截面選擇628.1.5.強(qiáng)度計(jì)算648.1.6.穩(wěn)定性計(jì)算658.1.7.撓度計(jì)算678.1.8.支座加勁肋計(jì)算678.1.9.焊縫計(jì)算6

9、88.1.10.疲勞驗(yàn)算688.2地基梁設(shè)計(jì)698.2.1.縱向地基梁698.2.2.山墻地基梁70第9章 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)719.1地質(zhì)條件719.2基礎(chǔ)設(shè)計(jì)719.2.1.邊柱基礎(chǔ)設(shè)計(jì)719.2.2.中柱基礎(chǔ)設(shè)計(jì)77第10章 3D3S軟件計(jì)算過程82第11章 回顧與展望9511.1輕型門式剛架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)9511.2對(duì)輕鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展的建議96參考資料96附表一98附表二99第1章 引言1.1 目前輕鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)及發(fā)展現(xiàn)狀輕型鋼結(jié)構(gòu)建筑體系是指以單層非住宅的中小型工廠、倉(cāng)庫(kù)、商品、大型超市為主要對(duì)象的建筑1，這種建筑體系是采用輕型H型鋼（焊接或軋制；變截面或等截面）做成門型剛架、C型、Z型冷彎薄壁型鋼作檁

10、條墻梁，壓型鋼板或輕質(zhì)夾芯板作屋面、墻面圍護(hù)結(jié)構(gòu)，采用高強(qiáng)螺栓、普通螺栓及自攻螺絲等連接件和密封材料將承重結(jié)構(gòu)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)件在現(xiàn)場(chǎng)組裝起來的預(yù)制裝配式鋼結(jié)構(gòu)房屋體系。這種輕鋼結(jié)構(gòu)建筑具有以下特點(diǎn)：（1）構(gòu)造簡(jiǎn)單，材料單一。容易做到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化定型化，構(gòu)件加工制作工業(yè)化所以現(xiàn)場(chǎng)安裝預(yù)制裝配化程度高。銷售、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)可以全部采用計(jì)算機(jī)控制，產(chǎn)品質(zhì)量好，生產(chǎn)效率高。（2）自重輕，降輕了基礎(chǔ)材料用量；減少構(gòu)件運(yùn)輸、安裝工作量；并且有利于結(jié)構(gòu)抗震。（3）工期短。構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)定型裝配化程度高，所以現(xiàn)場(chǎng)安裝簡(jiǎn)單快速，一般廠房倉(cāng)庫(kù)簽訂合同后23個(gè)月內(nèi)可以交付使用。因?yàn)闆]有濕作業(yè)，現(xiàn)場(chǎng)安裝不受氣候影響。（4）可以滿足

11、多種生產(chǎn)工藝和使用功能的要求。輕鋼結(jié)構(gòu)建筑體系在建筑造型、色彩以及結(jié)構(gòu)跨度、柱距等方面的選擇上靈活多樣，給設(shè)計(jì)者提供充分展示才能的條件。（5）輕鋼結(jié)構(gòu)建筑屬于環(huán)保性、節(jié)能性產(chǎn)品，廠房可以搬遷，材料可以回收。（6）價(jià)格便宜。隨著我國(guó)鋼產(chǎn)量的提高，鋼材價(jià)格的下調(diào)，競(jìng)爭(zhēng)的激烈，輕鋼結(jié)構(gòu)建筑與其他同類磚混結(jié)構(gòu)建筑相比，造價(jià)持平或偏低。輕鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的混凝土和熱軋型鋼制作的屋面板、檁條等，不僅可減少梁、柱和基礎(chǔ)截面尺寸，使整體結(jié)構(gòu)質(zhì)量減輕，而且式樣美觀，工業(yè)化程度高，施工速度快，經(jīng)濟(jì)效益顯著2。由于輕鋼結(jié)構(gòu)突出的優(yōu)點(diǎn)，它已被廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)建筑、商業(yè)、服務(wù)性建筑、標(biāo)準(zhǔn)辦公樓、學(xué)校、醫(yī)院建筑、別墅、

12、旅游建筑、各類倉(cāng)庫(kù)性建筑、娛樂、體育場(chǎng)館、地震區(qū)建筑、活動(dòng)式可拆遷建筑、建材缺乏地區(qū)的建筑、工期緊的建筑、舊房改造、翻修等建筑領(lǐng)域。門式剛架的特點(diǎn)與發(fā)展在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，我主要進(jìn)行了門式輕鋼結(jié)構(gòu)廠房的設(shè)計(jì)和計(jì)算工作。門式剛架輕鋼結(jié)構(gòu)是一種常用的結(jié)構(gòu)形式，用途十分廣泛。自H型鋼問世后，門式剛架已成為一種固定的結(jié)構(gòu)形式，即形成在角隅處帶有變截面加腋的剛架，以加大它的跨度。不少西方先進(jìn)國(guó)家已把它作為一種經(jīng)濟(jì)的建筑體系，已商品化形式出售，有單跨、多跨、有無懸掛吊車等多種類型。剛架的用量與剛架的跨度、柱高以及屋面荷載大小有很大關(guān)系，特別是跨度加大，用鋼量顯著增加。所以，輕型門式剛架的適宜跨度在30

13、m以下，屋面應(yīng)于各種彩色壓型鋼板或壓型鋁板配套使用，墻體也應(yīng)采用輕質(zhì)維護(hù)材料，使結(jié)構(gòu)具有美觀輕巧的特點(diǎn)。門式剛架就其截面形式來分，有實(shí)腹式和格構(gòu)式等。實(shí)腹式剛架雖然用鋼量稍高，但它的構(gòu)件整齊，每榀剛架由4件梁柱構(gòu)件用螺栓連接而成，構(gòu)件的剛度較大，適用于長(zhǎng)途運(yùn)輸和多次拆裝搬運(yùn)，制造省工，工地安裝方便。在門式剛架結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中所占比重最大。門式剛架的形式由三塊鋼板焊成的工字型截面實(shí)腹剛架，截面形式簡(jiǎn)單，受力性能好，是常用的截面形式。當(dāng)采用軋制H型鋼時(shí)，可以減少制造焊接工作量。Z形截面實(shí)腹剛架，截面采用鋼板冷加工彎曲成型，主要優(yōu)點(diǎn)是有利于定型化生產(chǎn)，焊接拼裝工作量少，可以將構(gòu)件疊合運(yùn)輸。但截面不對(duì)稱，受

14、力性能較差。格構(gòu)式剛架常用于跨度較大的建筑，其材料選用和截面組成比較靈活，可采用普通角鋼、槽鋼、冷彎薄壁型鋼等，其截面為雙腹桿的矩形，以及三面腹桿的三角形。由薄壁型鋼組成的格構(gòu)式剛架經(jīng)濟(jì)，但制造費(fèi)工，桿件剛度也較小。不論實(shí)腹式還是格構(gòu)式剛架，其梁柱構(gòu)件都可做成等截面或變截面的。當(dāng)跨度和荷載較小時(shí)，一般采用等截面結(jié)構(gòu)；當(dāng)跨度和荷載較大時(shí)，宜采用變截面結(jié)構(gòu)，使結(jié)構(gòu)造型更接近于荷載作用下的彎矩圖形，使材料在截面的分布更加合理，并使結(jié)構(gòu)顯得輕巧。對(duì)格構(gòu)式剛架，一般柱為變截面，橫梁可采用等截面。近二十多年來，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的迅速發(fā)展，由于生產(chǎn)的需要，門式輕鋼結(jié)構(gòu)憑借其諸多優(yōu)點(diǎn)獲得了廣泛的應(yīng)用。但是，由

15、于我國(guó)目前還沒有相應(yīng)的輕鋼設(shè)計(jì)規(guī)范，大部分設(shè)計(jì)仍沿用現(xiàn)行的普通鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范來進(jìn)行門式剛架輕鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和計(jì)算，使得設(shè)計(jì)用鋼量指標(biāo)居高不下，或在沒有充分理論依據(jù)的情況下，憑經(jīng)驗(yàn)一味地追求低用鋼量而造成事故。因此，對(duì)門式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行系統(tǒng)的研究，建立和完善專門的設(shè)計(jì)規(guī)范勢(shì)在必行。1.2 畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容與方法作為大學(xué)四年學(xué)習(xí)實(shí)踐的最后也是最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，在將近一個(gè)學(xué)期的時(shí)間里，我以及唐婷婷、吳珊同學(xué)在武漢大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)研究所進(jìn)行了畢業(yè)設(shè)計(jì)，指導(dǎo)老師為郭耀杰和陳曉燕兩位老師。按照老師布置的任務(wù)，我主要完成了萬利集團(tuán)輕鋼結(jié)構(gòu)房屋設(shè)計(jì)。鋼結(jié)構(gòu)研究所將實(shí)際的工程作為學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)，避免了單純理論研究

16、和假課題設(shè)計(jì)的空洞性，使得學(xué)生通過真實(shí)命題的設(shè)計(jì)，實(shí)際問題的解決，靈活全面地運(yùn)用曾經(jīng)學(xué)過的理論知識(shí)，初步積累實(shí)際工程設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，基本掌握工程設(shè)計(jì)的方法，從而達(dá)到畢業(yè)設(shè)計(jì)大綱的要求。本設(shè)計(jì)主要包括建筑設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)兩大部分。建筑設(shè)計(jì)是根據(jù)現(xiàn)有資料進(jìn)行建筑方案的比選及建筑的平、立、剖面設(shè)計(jì)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是指在建筑設(shè)計(jì)基礎(chǔ)之上的結(jié)構(gòu)布置、靜力計(jì)算、框架設(shè)計(jì)、檁條設(shè)計(jì)、柱間支撐設(shè)計(jì)、吊車梁設(shè)計(jì)及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等。畢業(yè)設(shè)計(jì)應(yīng)完成廠房的建筑設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以手算為主完成廠房的計(jì)算，同時(shí)學(xué)習(xí)力學(xué)求解器、探索者結(jié)構(gòu)CAD、PKPM、3D3S等軟件進(jìn)行校核驗(yàn)算，編寫計(jì)算書，繪制建筑設(shè)計(jì)圖和結(jié)構(gòu)施工圖。第2章 建筑設(shè)計(jì)2.

17、1 工程概況萬利集團(tuán)輕鋼結(jié)構(gòu)房屋工程從屬于該集團(tuán)公司民用工業(yè)園工程。該工程主要包括四個(gè)廠房的設(shè)計(jì)：輕鋼結(jié)構(gòu)房屋、鋁窗加工廠房、機(jī)械加工廠房、噴涂廠房。畢業(yè)設(shè)計(jì)期間完成輕鋼結(jié)構(gòu)房屋設(shè)計(jì)。此項(xiàng)工程的具體要求如下：1廠房?jī)?nèi)凈高6米；2廠房柱距9米；3廠區(qū)通道寬度8米；4廠房大門均采用推拉門，為滿足消防等要求的輔助門采用平開門（寬度小于1.5米）；5廠房均采用內(nèi)天溝有組織排水，外墻體在標(biāo)高1.200米以下為240磚墻；標(biāo)高1.200米以上為雙層鍍鋅鋼板。屋面板采用雙層鍍鋅鋼板鎖邊屋面系統(tǒng)；6廠房?jī)?nèi)兩臺(tái)10噸吊車和兩臺(tái)5噸吊車。所有建筑應(yīng)盡量采用鋁合金隔熱門窗；建筑外觀要求美觀、新穎，能夠充分體現(xiàn)輕鋼結(jié)

18、構(gòu)建筑的美學(xué)特點(diǎn)。本工程平面面積為150×36=5400平方米。主要結(jié)構(gòu)平面及剖面布置見附圖。縱向共25榀，柱距為6m；橫向?yàn)?跨，跨度均為6m。廠房為雙跨，各跨內(nèi)設(shè)兩臺(tái)5t吊車和兩臺(tái)10t吊車，總共設(shè)4臺(tái)吊車。吊車梁軌頂標(biāo)高4m。2.2 設(shè)計(jì)條件1.2.2.1.2.2.2.2.1. 自然條件建筑物場(chǎng)地地勢(shì)平坦，地表高程38.5638.72m，地下水位標(biāo)高33.4m，無腐蝕性，標(biāo)準(zhǔn)凍融深度為0.81.2m。經(jīng)地質(zhì)勘測(cè)，地層剖面為：表層0.81.2m耕雜土；以下有2.5m深的亞粘土；再往下為厚砂卵層。亞粘土層可做持力層，地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值為150kN/m2。地基土容重19kN/m3。2.

19、2.2. 荷載條件荷載類型 A組 B組活載屋面活載0.3 kN/m20.4 kN/m2基本風(fēng)壓0.4 kN/m20.3 kN/m2基本雪壓0.5 kN/m220.4 kN/m2恒載屋面恒載0.3 kN/m20.5 kN/m2墻面恒載0.3 kN/m20.4 kN/m2基本地震烈度7°注：恒載包括結(jié)構(gòu)自重，墻面恒載指壓型鋼板墻重。吊車荷載另給。施工荷載為0.3 kN/m2。2.2.3. 材料規(guī)格鋼材：型鋼，鋼板，冷彎薄壁型鋼均為Q235B或Q345B；螺栓：摩擦型高強(qiáng)度螺栓8.8級(jí)和普通螺栓；焊條：手工焊、自動(dòng)埋弧焊和CO2氣保焊；基礎(chǔ)混凝土C30，墊層混凝土C15；鋼筋：直徑12mm

20、為級(jí)鋼筋，直徑10mm為級(jí)鋼筋。2.2.4. 施工與安裝條件(1) 各種材料保證供應(yīng)，品種齊全；(2) 施工技術(shù)力量雄厚，有足夠的運(yùn)輸、吊裝設(shè)備；(3) 構(gòu)件加工和預(yù)制設(shè)施配套，保證工期。2.3 建筑設(shè)計(jì)2.3.2.3.1. 設(shè)計(jì)依據(jù)及設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想1. 設(shè)計(jì)依據(jù)建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（GB50009-2001）建筑制圖標(biāo)準(zhǔn)（GB/T50104-2001）鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50017-2003）冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范（GB50018-2002）門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（CECS102:2002）輕型鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)造資料集（上、下冊(cè)）建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)（上、下

21、冊(cè)）鋼結(jié)構(gòu)連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)手冊(cè)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算王國(guó)周、瞿履謙著鋼結(jié)構(gòu)等其它設(shè)計(jì)手冊(cè)、標(biāo)準(zhǔn)圖集。2. 設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想(1) 設(shè)計(jì)滿足生產(chǎn)工藝的要求，這是對(duì)設(shè)計(jì)工作的基本要求；(2) 應(yīng)創(chuàng)造良好的操作環(huán)境，有利于保證工人健康和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率；3. 應(yīng)滿足有關(guān)技術(shù)要求：1) 廠房應(yīng)具有畢業(yè)的堅(jiān)固耐久性能，使在外力、溫度、濕度變化、化學(xué)侵蝕等各種不利因素作用下可以保證安全；2) 廠房建筑應(yīng)具有一定的靈活應(yīng)變能力，在滿足當(dāng)前使用的基礎(chǔ)上，適當(dāng)考慮到今后設(shè)備更新和工藝改革的需要，使遠(yuǎn)近期結(jié)合，提高通用性，并為以后的廠房改造和擴(kuò)建提供條件；3) 設(shè)計(jì)廠房時(shí)應(yīng)遵守國(guó)家頒發(fā)的有關(guān)技術(shù)規(guī)范和規(guī)程。4. 工藝建筑設(shè)計(jì)中要

22、注意提高建筑的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境的綜合效益，三者之間不能偏移太多。經(jīng)濟(jì)上，既要注意節(jié)約建筑用地和建筑造價(jià)，降低材料消耗和能源消耗，縮短建設(shè)周期，又要有利于降低經(jīng)常維修，管理費(fèi)用。在社會(huì)效益方面，應(yīng)試工業(yè)建筑投產(chǎn)以后，在它所影響范圍內(nèi)的社會(huì)生活素質(zhì)發(fā)生有利的變化。在環(huán)境效益方面，應(yīng)使工業(yè)建筑投產(chǎn)以后，在它所影響范圍內(nèi)的環(huán)境質(zhì)量符合國(guó)家有關(guān)部門規(guī)定的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)；5. 工業(yè)建筑在適用、安全、經(jīng)濟(jì)的前提下，把建筑美與環(huán)境美列為設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容，美化室內(nèi)外環(huán)境，創(chuàng)造良好的工作條件。2.3.2. 設(shè)計(jì)特點(diǎn)及方案1. 結(jié)合地區(qū)地質(zhì)、氣象條件及車間特征進(jìn)行建筑平剖面設(shè)計(jì)(1) 設(shè)計(jì)條件1) 自然條件：地表高程38.

23、5638.72m，地下水位標(biāo)高33.4m，無腐蝕性，標(biāo)準(zhǔn)凍融深度為0.81.2m。經(jīng)地質(zhì)勘測(cè)，地層剖面為：表層0.81.2m耕雜土；以下有2.5m深的亞粘土；再往下為厚砂卵層；亞粘土層可做持力層，地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值為150kN/m2。地基土容重19kN/m3。2) 氣象條件：雪荷載取.5kN/m2；風(fēng)荷載取0.4kN/m2；屋面活荷載取0.3kN/m2.3) 車間特征：車間長(zhǎng)150米，寬36米，縱面25榀，有兩臺(tái)5t的吊車和兩臺(tái)10t的吊車，凈高6米，為體型細(xì)長(zhǎng)的大跨工業(yè)廠房。(2) 根據(jù)上述特點(diǎn)，并結(jié)合當(dāng)?shù)刭Y源狀態(tài)及生產(chǎn)條件，確定設(shè)計(jì)方案為輕型鋼結(jié)構(gòu)廠房。1) 屋面采用Y×130-3

24、00-600型壓型鋼板。2) 主體結(jié)構(gòu)采用雙跨雙坡式實(shí)腹式變截面門式剛架承重。3) 外墻體在標(biāo)高1.200米以下為240磚墻，外貼瓷磚，顏色由業(yè)主確定；標(biāo)高在1.200米以上為雙層墻面彩色鋼板，鋼板間夾一層保溫隔熱材料；采用雙層玻璃窗，中間設(shè)保溫層。4) 采用內(nèi)天溝有組織排水。2. 平面形式、柱網(wǎng)布置及變形縫設(shè)置(1) 平面形式廠房平面形式與生產(chǎn)工藝流程、生產(chǎn)特征有直接關(guān)系。在建筑實(shí)踐中采用的廠房平面形式有矩形、方形、L形和形等。矩形平面是構(gòu)成其他平面形式的基本單位。有的將跨度平行布置，有的將跨度相垂直布置。當(dāng)生產(chǎn)規(guī)模較大，要求廠房面積較多時(shí)，常采用多跨組合的平面。平行跨布置適用于直線式的生產(chǎn)

25、工藝流程，即原料由廠房一端進(jìn)入，產(chǎn)品由另一端運(yùn)出。這種平面形式較其他形式平面各工段之間靠得較緊。運(yùn)輸路線短捷，工藝聯(lián)系緊密，工程管線較短；形式規(guī)整，占地面積少；整個(gè)廠房柱頂及吊車軌道頂標(biāo)高相同，結(jié)構(gòu)、構(gòu)造簡(jiǎn)單，造價(jià)省，施工快；在寬度不大的情況下室內(nèi)采光通風(fēng)都較容易解決。根據(jù)本設(shè)計(jì)廠房適用條件，選用兩跨平行跨布置。(2) 柱網(wǎng)布置進(jìn)行柱網(wǎng)布置時(shí)，考慮以下幾個(gè)方面的問題：1) 滿足生產(chǎn)工藝的要求。柱的位置應(yīng)與地上、地下的生產(chǎn)設(shè)備和工藝流程相配合，還應(yīng)考慮生產(chǎn)發(fā)展和工藝設(shè)備更新問題。2) 滿足結(jié)構(gòu)的要求。為了保證車間的正常使用，有利于吊車運(yùn)行，使廠房具有必要的橫向剛度，應(yīng)盡可能將柱布置在同一橫向軸線

26、上，以便與橫梁組成剛強(qiáng)的橫向框架。3) 符合經(jīng)濟(jì)合理的要求。柱的縱向間距同時(shí)也是縱向構(gòu)件（吊車梁、托架等）的跨度，它的大小對(duì)結(jié)構(gòu)重量影響很大，廠房的柱距增大，可使柱的數(shù)量減少，總重量隨之減小，同時(shí)也可減少柱基礎(chǔ)的工程量，但會(huì)使吊車梁及托架的重量增加，最適宜的柱距與柱上的荷載及柱高度有密切關(guān)系。在實(shí)際設(shè)計(jì)中結(jié)合工程的具體情況進(jìn)行綜合方案比較確定。4) 符合柱距規(guī)定的要求。近年來，隨著壓型鋼板等輕型材料的采用，廠房的跨度和柱距都有逐漸增大的趨勢(shì)，按廠房建筑統(tǒng)一化基本規(guī)則和建筑統(tǒng)一模數(shù)制的規(guī)定：結(jié)構(gòu)構(gòu)件的統(tǒng)一化和標(biāo)準(zhǔn)化可降低制作和安裝的工作量。對(duì)廠房橫向，當(dāng)廠房跨度L18m時(shí)，其跨度應(yīng)采用3m的倍數(shù)

27、；當(dāng)廠房跨度L>18m時(shí)，其跨度應(yīng)采用6m的倍數(shù)。只有在生產(chǎn)工藝有特殊要求時(shí)，跨度才采用21m、27m、33m等。對(duì)廠房縱向，以前基本柱距一般采用6m或12m；現(xiàn)在采用壓型鋼板作為屋面和墻面材料的廠房日益廣泛，常以18m甚至24m作為基本柱距。綜合上述幾個(gè)方面和考慮工藝、結(jié)構(gòu)，廠房柱網(wǎng)布置為：縱向?yàn)?5榀，柱距為6m；橫向?yàn)?跨，跨度均為6m；廠房為三柱雙跨。柱網(wǎng)具體布置如圖2.1所示：圖2.1 柱網(wǎng)布置圖(3) 溫度伸縮縫問題溫度變化將引起結(jié)構(gòu)變形，使廠房結(jié)構(gòu)產(chǎn)生溫度應(yīng)力。當(dāng)廠房平面尺寸較大時(shí)，為避免產(chǎn)生過大的溫度變形和溫度應(yīng)力，應(yīng)在廠房的橫向或縱向設(shè)置溫度伸縮縫。溫度伸縮縫的布置決定

28、于廠房的縱向和橫向長(zhǎng)度。縱向很長(zhǎng)的廠房在溫度變化時(shí)，縱向構(gòu)件伸縮的幅度較大，引起整個(gè)結(jié)構(gòu)的變形，使結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生較大的溫度應(yīng)力，并可能導(dǎo)致墻體和屋面的破壞。為了避免這種不利后果的產(chǎn)生，常采用橫向溫度伸縮縫將廠房分成伸縮時(shí)互不影響的溫度區(qū)段。按規(guī)范規(guī)定，對(duì)于熱車間和采暖地區(qū)的非采暖房屋，縱向溫度區(qū)段不超過180m，橫向區(qū)段不超過100m時(shí)，不用設(shè)置溫度伸縮縫。本廠房縱向尺寸為150m，橫向尺寸為36m，所以不用設(shè)置伸縮縫。3. 廠房?jī)?nèi)外建筑藝術(shù)處理本廠房采用水平劃分的手段進(jìn)行立面處理。水平劃分通常的手法是在水平方向設(shè)整排的帶形窗，用通長(zhǎng)的窗楣線或窗臺(tái)線將窗連成水平色帶；或利用檐口、勒腳等水平構(gòu)件，造

29、成水平條帶；在開敞式墻的廠房中，挑出墻面的多層擋面板，由于陰影的作用使水平線條更加突出；大型墻板廠房，常以與墻板相同大小的窗代替墻板構(gòu)成水平帶形窗。也有用涂層鋼板和淡色透明塑料制成的波紋板作為廠房外墻材料，它們與其他顏色墻面相間布置構(gòu)成不同色帶的水平劃分，自然形成水平線條，即可簡(jiǎn)化圍護(hù)結(jié)構(gòu)，又利于建筑工業(yè)化。結(jié)合本工程實(shí)際，在水平方向設(shè)整排帶行窗，用通長(zhǎng)的窗臺(tái)線將窗連成水平條帶，與1.200米240磚墻。1.200米以上涂色的鋼板墻構(gòu)成不同色帶的水平劃分，自然形成水平線條。廠房室內(nèi)設(shè)計(jì)時(shí)工業(yè)建筑的重要內(nèi)容之一。廠房的承重結(jié)構(gòu)、外墻、屋頂、地面和隔墻等構(gòu)成了廠房?jī)?nèi)部空間形式，是內(nèi)部設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容

30、；生產(chǎn)設(shè)備及其布置、管道組織、藝術(shù)裝修及建筑（小品）設(shè)計(jì)、室內(nèi)栽花種草、色彩處理等也都直接影響廠房?jī)?nèi)部的面貌及其使用效果，也是車間內(nèi)部設(shè)計(jì)的有機(jī)組成部分。本廠房?jī)?nèi)部空間采用目前最常用的跨間式，各跨并列組成了廠房的平剖面形式。為采光和通風(fēng)，屋頂上部可以設(shè)各種形式的天窗，其特點(diǎn)是跨間縱向空間暢通，比較寬敞，不敢封閉和壓抑感，還具有明顯的透視感和深遠(yuǎn)感；將車間通道在車間內(nèi)均勻布置，突出和發(fā)揮通道在室內(nèi)構(gòu)圖中的作用，相對(duì)的可改善設(shè)備布置無規(guī)律的感覺；在操作地點(diǎn)附近布置一些生產(chǎn)操作規(guī)程、勞動(dòng)保護(hù)條例，形式應(yīng)美觀，字跡應(yīng)工整、藝術(shù)，室內(nèi)環(huán)境色采用冷色，淺藍(lán)色，可使室內(nèi)趨于安靜，使人有如置身于自然環(huán)境中。2

31、.3.3. 構(gòu)造說明1. 屋面、墻體、地面構(gòu)造說明(1) 屋面構(gòu)造屋面板采用波高為130mm，波與波之間距離為300mm，單塊壓型板有效寬度為600mm的壓型鋼板Y×130-300-600，即W600型。壓型鋼板間的搭接所用緊固件設(shè)于波峰之上，橫向搭接與主導(dǎo)風(fēng)向一致，且采用錯(cuò)縫鋪法，一般錯(cuò)開12波即可，以免重疊搭接。屋面的坡度為5%，雙坡屋面，采用內(nèi)天溝有組織排水。(2) 墻體構(gòu)造標(biāo)高1.200m以下為240貼青灰色文化磚墻，MU10灰砂磚墻體，M5混合砂漿砌筑，作為窗戶下窗臺(tái)和上部墻板的支撐段，同時(shí)對(duì)地下潮氣的上升起到一定的阻止作用，使墻板和柱免受腐蝕。標(biāo)高1.200m以上為雙層鍍

32、鋅鋼板，鋼板間夾有離心超細(xì)玻璃絲棉卷氈作為保溫材料。根據(jù)門窗尺寸和墻架間距選用合適的壓型剛板來滿足輕質(zhì)、美觀、耐用、保溫、施工簡(jiǎn)便、抗震、防火等方面的要求。(3) 地面構(gòu)造廠房的地面用素土夯實(shí)后鋪100厚的C15混凝土，然后用20厚1：2水泥砂漿抹面，室內(nèi)地坪標(biāo)高為±0.000，室外地坪為-0.300。具體作法見建筑圖集。2. 門窗型號(hào)及數(shù)量門窗編號(hào)洞口尺寸選用圖集及規(guī)格數(shù) 量附 注寬高M(jìn)148003200廠家提供10鋁合金推拉門M28002400廠家提供4鋁合金平開門C136001800廠家提供42鋁合金推拉窗C214460900廠家提供2條形塑鋼窗C312001800廠家提供4鋁

33、合金推拉窗3. 室內(nèi)、室外裝修及防銹要求(1) 室內(nèi)墻面涂淺藍(lán)色涂料，地面除安全通道用翠綠色外，其余均用藍(lán)色，在操作地點(diǎn)附近布置一些生產(chǎn)操作規(guī)程，勞動(dòng)保護(hù)條例，形式美觀，字跡工整的藝術(shù)作品。(2) 室外1.200m以下的240磚墻表面貼瓷磚，顏色由業(yè)主自定，標(biāo)高1.200m以上的墻面均涂刷成藍(lán)色，沿縱向的墻面沿女兒墻布置1m寬淺藍(lán)色壓型鋼板。(3) 用各色硼鋇酚醛防銹漆F539打底，再選用各色醇酸磁漆C0442作為面漆。4. 一般說明(1) 本工程所有外露金屬構(gòu)件均采用防銹油漆打底，主體剛架表面涂刷防火涂料，以滿足二級(jí)耐火等級(jí)的要求，涂料厚度應(yīng)滿足柱耐火極限為2.5小時(shí)，鋼梁為1.5小時(shí)。(2

34、) 所有懸挑構(gòu)件均設(shè)置滴水線，所有室外外漏構(gòu)件，均紅丹打底,二底二度銀粉漆。(3) 本工程施工過程中須同結(jié)構(gòu)、水電工種密切配合，所有管道預(yù)留必須先留，不得后鑿，如遇有問題及時(shí)與設(shè)計(jì)人員協(xié)調(diào)。(4) 凡說明未詳盡之處，請(qǐng)參照現(xiàn)行有關(guān)施工規(guī)范執(zhí)行。第3章 內(nèi)力計(jì)算3.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)資料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部分主要包括結(jié)構(gòu)布置、結(jié)構(gòu)及構(gòu)件的設(shè)計(jì)，最后繪制技術(shù)施工圖。各部分設(shè)計(jì)應(yīng)與建筑設(shè)計(jì)密切配合，并注意施工方面的問題。1. 廠房跨度：2. 廠房長(zhǎng)度：3. 柱子間距：縱向25跨，跨度均為6m；橫向6跨，跨度均為6m。剛架結(jié)構(gòu)示意圖見圖3.1。圖3.1 剛架結(jié)構(gòu)示意圖4. 屋面結(jié)構(gòu)：屋面板采用波高為130mm，波與波

35、之間距離為300mm，單塊壓型板有效寬度為600mm的壓型鋼板Y×130-300-600，即W600型，采用雙跨雙坡式實(shí)腹式門式剛架作為主體承重結(jié)構(gòu)，剛架斜梁坡度為1：20，屋面同其坡度，采用內(nèi)天溝有組織排水。5. 墻體構(gòu)造：外墻在標(biāo)高1.200m以下為240磚墻，作為窗戶下窗臺(tái)和上部墻板的支撐段，同時(shí)也對(duì)地下潮氣的上升起到一定的阻止作用，使墻板和柱免受腐蝕。標(biāo)高1.200m以上為雙層鍍鋅鋼板，鋼板間夾有離心超細(xì)玻璃絲棉卷氈作為保溫材料。根據(jù)門窗尺寸和墻架間距選用合適的壓型剛板來滿足輕質(zhì)、美觀、耐用、保溫、施工簡(jiǎn)便、抗震、防火等方面的要求。6. 吊車資料：廠房為雙跨，各跨內(nèi)設(shè)有1臺(tái)5

36、t吊車和1臺(tái)10t吊車，各跨內(nèi)總共設(shè)有2臺(tái)吊車，雙跨共計(jì)4臺(tái)吊車，吊車梁軌頂標(biāo)高為4m。7. 使用鋼材：鋼材：型鋼，鋼板，冷彎薄壁型鋼均為Q235B或Q345B；螺栓：摩擦型高強(qiáng)度螺栓8.8級(jí)和普通螺栓；焊條：手工焊、自動(dòng)埋弧焊和CO2氣保焊；鋼筋：直徑12mm為級(jí)鋼筋，直徑10mm為級(jí)鋼筋。8. 荷載條件：荷載類型 A組 B組活載屋面活載0.3 kN/m20.4 kN/m2基本風(fēng)壓0.4 kN/m20.3 kN/m2基本雪壓0.5 kN/m20.4 kN/m2恒載屋面恒載0.3 kN/m20.5 kN/m2墻面恒載0.3 kN/m20.4 kN/m2基本地震烈度7°注：恒載包括結(jié)構(gòu)

37、自重，墻面恒載指壓型鋼板墻重。吊車荷載另給。施工荷載為0.3 kN/m2。9. 廠房?jī)?nèi)凈高：6m10. 廠區(qū)通道：寬度為8m11. 混凝土材料規(guī)格：基礎(chǔ)混凝土C30，墊層混凝土C15。3.2 結(jié)構(gòu)布置1.2.3.3.1.3.2.3.2.1. 柱網(wǎng)布置及抗風(fēng)柱布置1. 柱網(wǎng)布置綜合考慮工藝、結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟(jì)三個(gè)方面的要求，廠房柱網(wǎng)布置為：縱向?yàn)?5榀，柱距為6m；橫向?yàn)?跨，跨度均為6m；廠房為三柱雙跨。2. 抗風(fēng)柱布置按傳統(tǒng)抗風(fēng)柱布置。即抗風(fēng)柱柱腳與基礎(chǔ)鉸接，柱頂與屋架通過彈簧片連接。按這種布置方法，屋面荷載全部由剛架承受,抗風(fēng)柱不承受上部剛架傳遞的豎向荷載，只承受墻體和自身的重量和風(fēng)荷載,抗風(fēng)柱布

38、置與東西邊跨除中間柱的柱網(wǎng)節(jié)點(diǎn)上，抗風(fēng)柱布置圖見圖3.2陰影柱子，東西共八根。圖3.2 剛架山墻簡(jiǎn)圖3.2.2. 橫向框架結(jié)構(gòu)主要尺寸1. 橫向框架的結(jié)構(gòu)尺寸采用雙跨雙坡實(shí)腹式門式剛架，剛架橫梁與兩邊柱和中間柱均剛接，兩邊柱柱腳與基礎(chǔ)剛接，中間柱柱腳與基礎(chǔ)也采用剛接。此門式剛架主要尺寸為：(1) 跨度：2×18=36m(2) 柱高：邊柱：6.6m 中柱7.5m(3) 柱距：6m2. 門式剛架柱及橫梁柱擬采用等截面實(shí)腹式柱。柱截面擬采用H型鋼或焊接型鋼，鋼材擬采用Q235B。橫梁擬采用變截面工字形鋼，鋼材擬采用Q235B。為了設(shè)計(jì)上的方便，進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算時(shí)，將整個(gè)剛架看作等截面來進(jìn)行內(nèi)力

39、計(jì)算，選取截面。再利用選取的截面進(jìn)行驗(yàn)算。3.2.3. 柱間支撐布置1. 柱間支撐的作用和布置柱間支撐與廠房框架柱相連接，其作用為:組成堅(jiān)強(qiáng)的縱向構(gòu)件，保證廠房的縱向剛度；承受廠房端部山墻的風(fēng)荷載，吊車縱向水平荷載及溫度應(yīng)力等，在地震區(qū)尚應(yīng)承受廠房縱向的地震力，并傳至基礎(chǔ)；可作為框架柱在框架平面外的支點(diǎn)，減少柱在框架平面外的計(jì)算長(zhǎng)度。柱間支撐由兩部分組成：在吊車梁以上的部分稱為上層支撐，吊車梁以下部分稱為下層支撐，下層之間支撐與柱和吊車梁一起在縱向組成剛性很大的懸臂桁架，顯然，將下層支撐布置在溫度區(qū)段的端部，在溫度變化的影響方面將是很不利的。因此，為了使縱向構(gòu)件在溫度發(fā)生變化時(shí)能較自由的伸縮，

40、下層支撐應(yīng)該設(shè)在溫度區(qū)段中部。只有當(dāng)?shù)踯囄恢酶叨囬g總長(zhǎng)度又很短時(shí)，下層支撐設(shè)在兩端不會(huì)產(chǎn)生很大的溫度應(yīng)力，而對(duì)廠房縱向剛度卻能提高很多，這時(shí)放在兩端才是合理的。當(dāng)溫度區(qū)段小于90m時(shí)，在它的中央設(shè)置一道下層支撐；如果溫度區(qū)段長(zhǎng)度超過90m時(shí)，則在它的三分之一和三分之二點(diǎn)處各設(shè)一道支撐，以免傳力路程太長(zhǎng)。2. 柱間支撐的形式和計(jì)算柱間支撐按結(jié)構(gòu)形式可分為十字交叉式，八字式，門架式等。十字交叉支撐的構(gòu)造簡(jiǎn)單，傳力直接，用料節(jié)省，使用最為普遍，其斜桿傾角宜為45°左右，上層支撐在柱間距大時(shí)可改用斜撐桿；下層大或十字撐妨礙生產(chǎn)空間時(shí)，可采用門架式支撐。上層柱間支撐承受端墻傳來的風(fēng)力；下層柱

41、間支撐除承受端墻傳來的風(fēng)力以外，還承受吊車的縱向水平荷載，在同一溫度區(qū)段的同一柱列設(shè)有兩道或兩道以上的柱間支撐時(shí)，則全部縱向水平荷載（包括風(fēng)力）由該柱列所有支撐共同承受。當(dāng)在柱的兩個(gè)肢的平面內(nèi)成對(duì)設(shè)置時(shí)，在吊車肢的平面內(nèi)設(shè)置的下層支撐，除承受吊車縱向水平荷載外，還承受與屋蓋肢下層支撐按軸線距離分配傳來的風(fēng)力，靠墻的外肢平面內(nèi)設(shè)置的下層支撐，只承受端墻傳來的風(fēng)力與吊車肢下層支撐按軸線距離分配受力。柱間支撐的交叉桿，上層斜撐桿和門形下層支撐的主要桿件一般按柔性桿件設(shè)計(jì)，交叉桿趨向于受壓的桿件不參與工作，其他的非交叉桿以及水平橫桿按壓桿設(shè)計(jì)。端部支撐宜設(shè)在溫度區(qū)段端部的第二個(gè)開間，這種情況下，在第一

42、開間的相應(yīng)位置宜設(shè)置剛性系桿，剛架柱轉(zhuǎn)折處（如柱頂和屋脊）也宜設(shè)置剛性系桿。由支撐斜桿等組成的水平桁架，其直腹桿宜按剛性系桿考慮；若剛度或承載力不足，可在剛架斜梁間設(shè)置鋼管，H型鋼或其他截面形式的桿件，門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)的支撐，宜采用張緊的十字交叉圓鋼組成，用特制的連接件與梁柱腹板相連，連接件應(yīng)能適應(yīng)不同的夾角，圓鋼端部都應(yīng)有絲扣，校正定位后將拉條張緊固定。綜合以上的考慮，本工程沿縱向設(shè)置四道支撐，分別設(shè)在軸間，軸間、軸間和軸間。其中軸及軸為了防止縱向剛度過大，在溫度變化時(shí)不能自由的伸縮，只設(shè)置上層支撐，軸間及軸間既設(shè)置上層支撐，也設(shè)置下層支撐。門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)的支撐，宜采用張緊的十

43、字交叉圓鋼支撐，用特別的連接件與梁柱腹板連接，連接件能適應(yīng)不同的夾角。圓鋼支撐端部都有絲，校正定位后將拉張條張緊固定。其布置圖見圖3.3所示。圖3.3 縱向柱間支撐布置圖3.2.4. 墻架布置墻架一般由墻架梁河墻架組成。在非承重墻中，墻架構(gòu)件除了傳遞作用在墻面上的風(fēng)力外，尚需承受墻身的自重，并傳遞至墻架柱及主要橫向框架柱中，然后再傳遞至基礎(chǔ)。當(dāng)柱的間距在8m（采用預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土大型墻板時(shí)可放寬至12m）以內(nèi)時(shí)，縱墻可不設(shè)置墻架柱；否則需設(shè)置墻架柱以減少墻板的跨度。在高廠房中，為了減少墻架柱的跨度，常在墻梁柱中部設(shè)置一些水平方向的抗風(fēng)桁架。墻架梁的間距應(yīng)與窗孔位置和尺寸相適應(yīng)。墻架構(gòu)件間墻面的

44、面積不應(yīng)過大，以保證墻面有足夠的強(qiáng)度和剛度。一般在半磚墻中，不應(yīng)超過12m2；如在廠房中有動(dòng)力設(shè)備，特別是有硬鉤吊車時(shí)，則不應(yīng)超過9m2。1. 墻架布置(1) 門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)側(cè)墻墻梁的布置，應(yīng)考慮設(shè)置門窗，挑檐，雨篷等構(gòu)件和圍護(hù)材料的要求。(2) 門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)，當(dāng)采用壓型鋼板做圍護(hù)結(jié)構(gòu)時(shí)，墻梁宜布置在剛架柱的外側(cè)，其間距隨墻板板型和規(guī)格而異，且不應(yīng)大于計(jì)算確定的值。(3) 山墻可設(shè)置由斜梁，抗風(fēng)柱和墻梁組成的山墻墻架或采用門式剛架。(4) 為減少橫梁豎向計(jì)算跨度和增強(qiáng)其穩(wěn)定性，宜在橫梁間設(shè)置拉條。(5) 山墻墻架中，一般在墻角另設(shè)墻架角柱，當(dāng)山墻緊靠房屋端柱時(shí)，也可不設(shè)墻架角

45、柱，而直接將山墻墻梁支承于縱墻的墻梁上。(6) 墻架柱與屋架的連接對(duì)一般墻架柱。為使其上部連接不至于承受屋架或剛架的豎向荷載，常采用彈簧板與屋架或剛架的弦桿連接，以便將墻架柱的水平荷載傳到支撐節(jié)點(diǎn)上。2. 墻架構(gòu)件設(shè)計(jì)(1) 輕型墻體結(jié)構(gòu)的墻梁宜采用卷邊形成的Z形的冷彎薄壁型鋼。(2) 墻梁可設(shè)計(jì)成簡(jiǎn)支或連續(xù)構(gòu)件，兩端支承在剛架柱上。當(dāng)墻梁有一定豎向承載力且墻板落地及墻板間有可靠連接時(shí)，可不設(shè)中間柱，并可不考慮自重引起的彎矩和剪力。若有條形窗或房屋較高且墻梁跨度較大時(shí)，墻架柱的數(shù)量應(yīng)計(jì)算確定，當(dāng)墻梁需要承受墻板及自重時(shí)，應(yīng)考慮雙向彎曲。(3) 當(dāng)墻梁跨度L為46m時(shí)，宜在跨中設(shè)置一拉條，當(dāng)跨度

46、L大于6m時(shí)，宜在跨間三分點(diǎn)處各設(shè)一道拉條。在最上層墻梁處宜設(shè)斜拉條將拉力傳至承重柱或墻架柱。(4) 縱向墻架系由橫梁（墻梁）及拉條，窗鑲邊構(gòu)件，墻架柱，抗風(fēng)桁架等構(gòu)件組成。其作用是支撐墻體，保證墻體的穩(wěn)定，并將墻體承受的風(fēng)荷載傳遞到廠房骨架和基礎(chǔ)上。根據(jù)以上內(nèi)容，縱向墻架見圖3.4。3.4 縱向墻架布置圖3.2.5. 屋面支撐輕鋼結(jié)構(gòu)中屋面支撐的作用主要是：保證結(jié)構(gòu)的空間整體穩(wěn)定；承擔(dān)和傳遞水平風(fēng)荷載；避免壓桿側(cè)向失穩(wěn)，防止拉桿產(chǎn)生過大的振動(dòng)，支撐可作為屋架弦桿的側(cè)向支撐點(diǎn)，減小弦桿在屋架平面外的計(jì)算長(zhǎng)度，保證受壓弦桿的側(cè)向穩(wěn)定；保證結(jié)構(gòu)安裝時(shí)的穩(wěn)定與方便，屋面的安裝工作一般是從房屋溫度區(qū)段

47、的一端開始的，首先用支撐將兩相鄰屋架連系起來組成一個(gè)基本空間穩(wěn)定體，在此基礎(chǔ)上即可順序進(jìn)行其他構(gòu)件的安裝。不合理的支撐體系影響其作用的正常發(fā)揮，不能有效保證結(jié)構(gòu)的安全。3.2.6. 支撐的布置1. 屋面支撐的作用屋面支撐的內(nèi)力計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖3.5所示，支撐的斜桿大多設(shè)計(jì)為張緊的圓鋼，壓桿多設(shè)計(jì)為鋼管，節(jié)點(diǎn)荷載由抗風(fēng)柱傳遞。由于斜桿為張緊的圓鋼，而圓鋼只能承受拉力而不能承受壓力。因此，計(jì)算支撐內(nèi)力時(shí)不考慮虛線所示的受壓斜桿，只考慮壓桿和受拉斜桿的作用。屋面支撐中的壓桿可單獨(dú)設(shè)計(jì)，也可由檁條代替，當(dāng)用檁條代替壓桿時(shí)，檁條應(yīng)滿足壓彎桿件的要求，而且應(yīng)調(diào)整檁條間距使其設(shè)在支撐節(jié)點(diǎn)處。在第一開間設(shè)置壓桿且

48、支撐節(jié)點(diǎn)與抗風(fēng)柱節(jié)點(diǎn)相對(duì)應(yīng)，風(fēng)荷載通過第一開間設(shè)置的壓桿傳至第二開間支撐的節(jié)點(diǎn)處，這樣支撐才能起作用。拉條主要承受檁條弱軸方向的側(cè)向拉力，并且可作為該方向檁條的支撐點(diǎn)，減小其弱軸方向的計(jì)算長(zhǎng)度 ，當(dāng)檁條兼作屋蓋支撐壓桿時(shí)，如果設(shè)置拉條，則檁條弱軸方向的長(zhǎng)細(xì)比較容易滿足壓桿長(zhǎng)細(xì)比的要求。根據(jù)輕鋼規(guī)程要求，在屋脊的檐口處應(yīng)設(shè)置斜拉條和撐桿。部分設(shè)計(jì)者沒有充分分析撐桿的受力狀況，將撐桿按拉條設(shè)計(jì)成圓鋼，使撐桿起不到壓桿作用。由圖3.6可知在斜拉條拉力作用下?lián)螚U將受到壓力作用，而圓鋼不能承受壓力，因此，撐桿應(yīng)按壓桿設(shè)計(jì)，一般設(shè)計(jì)為圓鋼外套鋼管，這樣撐桿既能承受拉力作用也能承受壓力作用。圖3.5 屋蓋支

49、撐內(nèi)力計(jì)算簡(jiǎn)圖 圖3.6 屋蓋支撐受力分析簡(jiǎn)圖2. 支撐的布置(1) 橫向水平支撐：對(duì)于上弦橫向水平支撐，由于本工程擬采用有檁體系，故上弦水平支撐的橫桿可用檁條代替。對(duì)于下弦橫向水平支撐一般和柱間支撐設(shè)置在同一開間內(nèi)。當(dāng)房屋縱向溫度伸縮縫區(qū)段較短時(shí)，可設(shè)置在房間兩端的端部開間。屋面支撐布置圖如圖3.7所示。圖3.7 屋面支撐布置圖(2) 縱向水平支撐：當(dāng)房屋較高、跨度較大、空間剛度要求較高時(shí)，設(shè)有支撐中間屋架的托架為保證托架的側(cè)向穩(wěn)定時(shí)，或設(shè)有重級(jí)或大噸位的中級(jí)工作制橋式吊車、壁行吊車或有鍛錘等較大振動(dòng)設(shè)備時(shí)，均應(yīng)在屋架端節(jié)間平面內(nèi)設(shè)置縱向水平支撐?？v向水平支撐和橫向水平支撐形成封閉體系將大大

50、提高房屋的縱向剛度。當(dāng)屋架間距<12m時(shí)，縱向水平支撐常布置在屋架下弦平面。(3) 系桿：系桿有剛性系桿和柔性系桿兩種，當(dāng)橫向水平支撐設(shè)置在房屋溫度區(qū)段端部第二個(gè)柱間時(shí)，第一個(gè)柱間的所有系桿均為剛性系桿，其他情況的系桿可用柔性系桿。檁條要設(shè)拉條，以保證檁條的平面外剛度，在剛架的構(gòu)件轉(zhuǎn)折處，即柱頂轉(zhuǎn)角處和橫梁中央彎折處的受壓肢或受壓翼緣，應(yīng)設(shè)置側(cè)向支撐，當(dāng)橫梁與柱內(nèi)肢需設(shè)置側(cè)向支撐點(diǎn)時(shí)，可利用連接于外肢的檁條或墻梁設(shè)置角隅撐。此屋面支撐的檁條和拉條的布置如圖3.8所示。3.8 檁條布置圖(4) 檁條要設(shè)拉條，以保證檁條的平面外剛度。(5) 在剛架的構(gòu)件轉(zhuǎn)折處，即柱頂轉(zhuǎn)角處和橫梁中央彎折處的

51、受壓肢或受壓翼緣，應(yīng)設(shè)置側(cè)向支撐。當(dāng)橫梁與柱內(nèi)肢需設(shè)置側(cè)向支撐點(diǎn)時(shí)，可利用連接于外肢的檁條或墻梁設(shè)置角隅撐。隅撐布置如圖3.9所示。圖3.9 隅撐布置圖3.3 靜力計(jì)算3.3.3.3.1. 計(jì)算簡(jiǎn)圖單層廠房是由柱和屋架（橫梁）所組成，各個(gè)框架之間有屋面板或檁條，托架，屋蓋支撐等縱向構(gòu)件相互連接在一起，故框架實(shí)際上是空間工作的結(jié)構(gòu)，應(yīng)按空間工作計(jì)算才比較合理和經(jīng)濟(jì)，但由于計(jì)算較繁，工作量大，所以通常均簡(jiǎn)化為單個(gè)的平面框架來計(jì)算?？蚣苡?jì)算單元的劃分應(yīng)根據(jù)柱網(wǎng)的布置確定，使縱向每列柱至少有一根柱參加框架工作，同時(shí)將受力最不利的柱劃入計(jì)算單元中。此廠房的計(jì)算簡(jiǎn)圖見圖3.10陰影部分。圖3.10 框架計(jì)

52、算簡(jiǎn)圖3.3.2. 荷載計(jì)算1. 荷載取值計(jì)算屋蓋自重（標(biāo)準(zhǔn)值、坡向）屋面恒載0.30 kN/m2剛架斜梁自重0.15 kN/m2 = 0.45 kN/m2屋面活載0.30 kN/m2基本雪壓（屋面活載不與雪荷載同時(shí)考慮）0.50 kN/m20. 50 kN/m2墻面恒載0.30 kN/m2柱自重2.00 kN/m風(fēng)荷載0.40 kN/m22. 各部分作用荷載(1) 屋面恒載：標(biāo)注值0.45×6 = 2.70 kN/m設(shè)計(jì)值2.70×1.2 = 3.24 kN/m活載：標(biāo)注值0.8×6.0 = 4.80 kN/m設(shè)計(jì)值4.80×1.4 = 6.72 kN

53、/m(2) 墻面恒載：標(biāo)注值0.3×6.0 = 1.8 kN/m設(shè)計(jì)值1.8×1.2 = 2.16 kN/m(3) 柱恒載：邊柱標(biāo)注值2.0 kN/m設(shè)計(jì)值2.0×1.2 = 2.4 kN/m中柱標(biāo)注值2.0 kN/m設(shè)計(jì)值2.0×1.2 = 2.4 kN/m(4) 風(fēng)荷載向風(fēng)面柱上標(biāo)注值= 0.8×1.0×0.4×6 = 1.92 kN/m設(shè)計(jì)值1.92×1.4 = 2.69 kN/m向風(fēng)面橫梁上標(biāo)注值qk = -0.6×0.4×6 = -1.44 kN/m設(shè)計(jì)值-1.44×1.4

54、= -2.02 kN/m背風(fēng)面柱上標(biāo)注值qk = -0.5×0.4×0.6 = -1.20 kN/m設(shè)計(jì)值-1.20×1.2 = -1.68 kN/m背風(fēng)面橫梁上標(biāo)注值qk = -0.5×0.4×0.6 = -1.20 kN/m設(shè)計(jì)值-1.20×1.2 = -1.68 kN/m(5) 吊車梁（估取吊車梁自重2.0 kN/m）恒載標(biāo)注值2.0×6.0 = 12.0 kN設(shè)計(jì)值12.0×1.2 = 14.4 kN(6) 吊車根據(jù)吊車荷載達(dá)到其額定值的頻繁程度，取本工程中5t、10t吊車為中級(jí)。吊車荷載計(jì)算資料（取自大連重工技術(shù)規(guī)格）：5噸吊車吊車跨度16.5m，吊車寬度B = 5.05m，輪距BQ = 3.4m，吊車總重16.061t（即Qk = 160.61kN），小車重2.126t（即Q2,k = 21.26t）。最大輪壓85kN，最小輪壓34.8kN. 輪壓標(biāo)注值考慮動(dòng)力系數(shù)1.05，增大系數(shù)1.07，且考慮雙吊車相互影響系數(shù)0.9，考慮后得到Pmax,k = 85.95kN， Pmin,k = 35.12kN.10噸吊車吊車跨度16.5m，吊車寬度B = 5.7m，輪距BQ = 4.05m，吊車總重