成都华钢钢构公司轻钢结构厂房设计;土木工程

安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸第1页成都华钢钢构公司轻钢结构厂房设计土木工程崔龙089044458指导教师：刘卫云讲师摘要本设计是单层双跨轻钢结构工业厂房，采用门式刚架结构：每跨24米，每跨中都设有一台16吨、A3级桥式吊车。设计主要依据《钢结构设计规范》（GB50017—2003）和《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS102：2002）等国家规范。确定刚架平面布置后，先进行各种的荷载标准值计算，利用PKPM软件估算选梁、柱截面进行内力分析及组合，忽略地震荷载等因素的影响。在此基础上确定梁、柱的截面，并且利用位移法求出在荷载组合作用下的结构内力（弯矩、剪力、轴力），验算了其平面内外的稳定性。梁柱均采用Q235-B钢和10.9级摩擦型高强螺栓连接，局部焊接采用E43型焊条。在计算内力组合中，只选用了一种最不利的组合，最安全的结果计算。此外还进行了地基基础的计算，由于厂房处的地质条件较好，故采用了安全的柱下独立基础的设计方案。完成了梁、柱和房屋墙面檩条等构件的内力和截面的计算，及绘制了建筑和结构施工图纸。关键词：轻型钢结构、门式刚架、桥式吊车、内力分析、位移法、独立基础安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸第2页AbstractTheindustrialfactorybuildingofsteelconstructionisadoptedtotheportalframestructure:Eachspanis24mandconsistsof16tons,bridgetypecraneofA3grade.Thedesignismainlybasedonthecriterionof“CODERORDESIGNOFSTEELSTRUCTURES”（GB50017—2003）and“TECHNICALSPECIFICATIONFORSTEELSTRUCTUREOFLIGHT-WEIGHTBUILDINGSWITHGABLEFRAMES”（CECS102：2002）etc.Afterdecidedtheplanearrangementofframe,representativevalueofloadisfirstcaculated.TheinternalforceisanalyzedandcombinedinPKPMsoastochoosethesectionofbeamandcolumnandneglectesthefactorthatearthquakeisontheinfluenceofloadingetc.Basedontheseanalysis,thesectionofbeamandcolumniationisdecided.Thenthevibratecycleiscalculatedbythepeak-displacementmethodforstructuralinternalforce(bendingmoment,shearingforceandaxialforce).Next,checkingstabilityoftheplanestructure.ThesteelbeamandcolumnemploysQ235-Bcarbonstructuralsteel.Connectionboltsarehighstrengthoffrictiontypewithbehavioralgrade10.9.RodformanualweldingusuallyadoptsE43.Andduringcalculatetheinternalforce,akindofmostunfavorableassociationhavebeenonlyselected,fetchthesafestresulttocalculate.Inaddition,foundationofthegroundhasbeencaculated.Becausethegeologicalconditionoftheplaceoffactorybuildingisbetter,thedesignplanisadoptedontheindividualfootingunderthepost.Havingfinishedtheroofbeam,internalforceandthesectionofmembershavebeencaculated.Finallydrawthebuildingandstructure.KeyWords：Light-weightsteelstructuresportalframebridgetypecranetheinternalforceanalyzesutilizingthepeak-displacementmethodindividualfooting安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸第3页文献综述浅谈钢结构节点设计1.钢结构节点设计特点钢结构生产具备成批大件生产和高度准确性的特点，可以采用工厂制作、工地安装的施工方法，使其生产作业面多，可缩短施工周期，进而为降低造价、提高效益创造了条件，再加上钢结构在大跨度上优势明显且轻质高强，因此，现代建筑中，钢结构的应用越来越广泛。[1]钢结构房屋具有强度高、自重轻、施工速度快,抗震性能好及工业化程度高等特点,钢结构节点设计是结构能否安全可靠的关键,应该按照强节点弱构件或节点等强设计的原则,节点设计合理对结构整体性、可靠度以及建设周期有着直接影响。[2]2.钢结构节点设计的常规做法及一般性原则在钢结构连接中最常用的是焊缝连接和螺栓连接,铆钉连接现已很少采用。焊缝设计中焊缝大小要通过计算确定,不得任意加大焊缝,焊缝的重心应尽量与被连接构中心接近;焊丝焊剂应与母材强度相匹配,当两种材质钢材焊接时应选用与低标号材质相适应的焊条。如:E43对应Q235,E50对应Q345.;Q235与Q345连接时,应该选择低强度的E43,而不是E50。安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸第4页螺栓连接分普通螺栓连接、高强螺栓连接。普通螺栓抗剪性能差,多用在次要结构部位。高强螺栓根据受力特点分摩擦型连接和承压型连接,两种连接方式工作原理不同,可查阅相关资料,目前钢结构施工上摩擦型高强螺栓的连接应用较广泛,常用8.8s和10.9s两个强度等级。高强螺栓最小规格为M12,常用M16～M30。超大规格的螺栓性能不稳定,设计中应慎重使用。节点设计必须考虑安装螺栓、现场焊接等的施工空间及构件吊装顺序等。构件运到现场无法安装是初学者常犯的错误。此外,还应尽可能使工人能方便的进行现场定位与临时固定。节点设计还应考虑制造厂的工艺水平。比如钢管连接节点的相贯线的切口需要数控机床等设备才能完成。[2]钢结构构件连接节点的设计，在钢结构中占有十分重要的地位，它将直接影响结构的安全，制造安装、使用性能以及经济指标。其设计应遵循如下一般原则：1)节点内力传递途径简洁、受力明确、节点的构造应尽量与计算简图一致，以确保安全可靠。2)节点应有足够的强度和所需的刚度。对于高层建筑钢结构构件节点连接，当非抗震设防时，应按结构处于弹性受力阶段设计；当抗震设防时，应按结构进入弹塑性阶段设计，节点连接的承载力应高于构件截面的承载力。对于要求抗震设防的结构，当风荷载起控制作用时，仍应满足抗震设防的构造要求。3)具有良好的延性。采取合理的细部构造以免节点发生局部压屈或脆性破坏。4)连接节点构造力求简单，以便于加工制作、运输安装、调整和维护，尽可能减少工地拼装的工作量，以保证质量，提高工效。5)经济合理。[3]3.节点形式的选择在进行结构设计时,在结构分析过程中就应该想好用哪种节点形式,根据结构构件的选用,传力特性不同判断用刚节点、铰节点还是半刚节点,连接方式的不同对结构影响很大,比如:门式刚架结构,为了降低用钢量,钢柱选用变截面柱子,那么柱脚节点做成铰接,梁与柱连接处做成刚接就比较合理。轻钢结构形式多样,近年来,门式刚架钢结构获得了迅速发展,这种体系用钢省、造价低、制作简便、施工期短、商品化程度高,而且造型美观,适用面广,显示出很强的竞争优势。门式刚架中,连接节点的设计是整个设计过程中极其重要的一环,节点设计得当与否,对保证结构的整体性、可靠度以及建设周期和成本有着直接影响。轻型门式刚架中普遍采用高强度螺栓的端板连接,一般推荐采用端板连接作为主要的梁柱连接和构件拼接节点。[2]钢结构构件连接节点，根据受力变形特征，有三种基本类型：安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸第5页1)刚性连接：又称完全约束弯矩连接，它通常指连续或刚性框架连接，其特点为相交构件之夹角保持不变，无相对转动或近似地忽略其连接柔性，既可承受剪力又可承受弯矩作用。2)半刚性连接：又称柔性弯矩连接，它通常是在较重型的梁、较轻型的柱以及减少了刚度要求的情况下，采用的一种连接形式，该类连接能承受剪力与一定的弯矩作用。3)铰接连接：从理论上讲，是指在外力作用下，可自由转动的连接。又称为柔性连接或简支连接。该类型连接只承受剪力，而不考虑承受弯矩。上述三种连接中，半刚性连接及铰接连接，又统称为部分约束连接。然而，事实上对于一个连接节点而言影响其转动刚度的因素较多，难以一概而论，工程上理想的柔性连接是很少的，为此，只能近似地划分。一般工程上所说的柔性连接，是指连接在外力作用下，梁玉柱轴线夹角的改变量达到理想铰接（自由转动）转角的80%以上。要做到这一点，在连接中允许非弹性变形时必要的。而刚性连接是指节点在外力作用下，对转动约束能达到理想刚接（若以梁与柱连接为例，即为梁与柱轴线夹角保持不变的连接）的90%以上，而半刚性连接是指其转动约束性能介于刚性连接与柔性连接之间的连接。[3]4.梁与梁的刚性拼接连接应注意的问题1)相对弯矩和剪力而言，通常梁轴向力较小，故梁通常按受弯、受剪进行连接设计。2)柱外悬臂梁段与梁的刚性拼接接头，应在节点塑性区段以外及内力较小位置处，又为便于施工安装，常设在距梁端一米左右，当采用带悬臂梁端的柱单元时，悬臂梁段的长度一般距柱轴线不超过1.6m。3)如果将梁翼缘的连接按实际内力进行设计，则有损梁的连续性，可能造成建筑物实际情况与设计时内力分析模型不相协调，并降低结构的延性。因此，对要求结构有较好延性的抗震设计和按弹塑性设计的结构，其连接节点应按板件截面面积的等强度条件进行设计。4)梁腹板按实际内力拼接连接时，其连接承载力不应小于按腹板截面面积等强度条件所确定的腹板承载力之一半。5.梁与梁的铰接连接梁与梁的铰接连接，通常指次梁与主梁的简支连接。铰接连接节点构造简单，便于制作安装，在工程中被广泛采用，国内外工程中常见的连接类型主要有：安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸第6页1)双角钢连接：双角钢连接广泛应用于主、次梁的连接，也可用于梁与其他支承构件的连接，这种连接具有很多优点，如适宜用于端反力较大的情况，呈现出优良的抵抗梁中轴向压力的能力，有适当的抗轴向拉力的能力，构件受扭时，有较好的抗扭能力。为此对双角钢连接提出以下要求，连接角钢长度至少为T/2，以提供安装过程中的稳定。T为上、下翼缘与腹板相交处内圆弧根部之间的距离。若以h表示梁截面高度，k表示外翼缘至圆弧根部的距离，则T=h-2k。另外，还必须提供一个安装用净空。若连接角钢为不等肢角钢，则通常为次梁的腹板与角钢的长肢连接。连接的相对刚度与角钢长度、固定件尺寸及位置有关。设计时，通常略去主梁的扭转影响，而只考虑次梁端部与主梁连接之间的剪力作用，以及由此产生的附加弯矩影响来进行螺栓（焊缝）连接的计算。2)单板连接：单板连接，对工厂加工而言是较经济的，安装也较方便，被大量用于简支结构。单板连接基本上用来支承重力剪切荷载，它可抵抗梁中的轴压力，但不大适于抗扭；如果梁受压翼缘缺乏侧向支承，则应慎用。它有适度的刚接，这个刚度与连接高度也就是螺栓数及其尺寸有关。这种连接也常用于梁与柱翼缘的连接，但因置入螺栓、扩孔、铰孔或施加预拉力较困难，一般不用于梁与柱腹板的连接。因为是单剪，比起双角钢连接，螺栓数要求较多。3)单角钢连接：与单板连接类似，