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土木工程专业毕业论文--钢结构设计目录第1章建筑部分11.1工程概况11.1.1工程简介11.1.2自然条件11.1.3地质条件及地理情况11.1.4荷载21.1.5设备21.2单层厂房平面设计21.2.1平面形式的确定21.2.2柱网布置的确定21.2.3厂房门的确定31.2.4散水的确定31.2.5生产辅助用房31.3单层厂房剖面设计41.3.1柱顶标高的确定41.3.2室内地坪标高的确定41.3.3采光、通风的确定41.3.4屋面排水的确定51.4.厂房立面设计61.5.其他建筑构造61.5.1屋面的确定61.5.2地面的确定61.5.3门口坡道做法71.5.4雨棚的确定7第2章吊车梁设计92.1设计资料92.2荷载92.3内力计算102.4吊车梁截面尺寸确定及几何特征计算112.4.1梁截面尺寸确定112.4.2梁截面几何特性132.5梁截面承载力核算132.5.1强度计算132.5.2整体稳定性验算142.5.3腹板局部稳定计算152.5.4梁挠度计算152.5.5抗疲劳验算162.6梁连接计算162.6.1梁端与柱的水平连接162.6.2翼缘板与腹板连接焊缝162.6.3支座加劲肋截面及连接计算17第3章檩条的设计193.1檩条毛截面几何特性193.2荷载计算193.3有效截面计算203.4强度计算233.5稳定性计算243.6挠度计算243.7拉条强度验算25第4章墙梁设计264.1截面选择264.2荷载计算264.3内力计算274.4截面验算294.5拉条强度验算32第5章门式刚架设计335.1设计资料335.2荷载计算335.3内力计算365.4内力组合485.5截面验算495.5.1刚架梁495.5.2刚架柱51第6章节点设计566.1梁柱节点566.2梁梁节点586.2.1螺栓布置及验算586.2.2端板厚度设计596.3牛腿节点606.3.1牛腿处荷载计算606.3.2牛腿根部与柱的连接焊缝计算606.3.3牛腿根部截面强度验算626.4柱脚节点636.4.1确定底板尺寸636.4.2确定底板厚度646.4.3确定锚栓直径646.4.4柱与底板的连接计算656.4.5加劲肋设计与连接计算66第7章基础设计697.1基础梁设计697.1.1基础梁设计资料697.1.2基础梁截面设计697.2基础设计717.2.1确定基底尺寸717.2.2确定基础高度和构造尺寸747.2.3基础底板配筋75结束语77外文翻译78参考文献87致谢88附录89第1章建筑部分1.1工程概况1.1.1工程简介1建筑面积:2500m2,土建总投资:300万元。2建筑等级:结构安全等级Ⅱ级,耐火等级为Ⅱ级,采光等级为Ⅲ级。3结构形式与结构体系:单层带吊车的轻钢结构体系,跨度30m。1.1.2自然条件⑴气温:冬季采暖计算温度-7℃,夏季通风计算温度27℃。⑵风向:夏季主导风向东南,冬季主导风向西北。⑶降雨量:年降雨量767.4mm,小时最大降雨量120.4mm。⑷雨季施工起止日期:7月1日-8月31日。⑸冬季施工起止日期:12月10日-次年3月10日。1.1.3地质条件及地理情况1地形平坦,自然地表标高34.0m。2根据勘察报告,场区土层按自上而下顺序表述如下:①含沙粘土,土层平均厚度0.8m,可塑,标准地基承载力特征值fak150kPa,不宜作为天然地基持力层;②粘土,土层平均厚度2.5m,可塑,标准地基承载力特征值fak220kPa,,宜作为天然地基持力层;③强风化角砾岩,土层平均厚度2.2m,遇水不易软化,地基承载力特征值fak400kPa,良好的地基持力层和下卧层;④中风化角砾岩,土层厚度大,遇水不软化,地基承载力特征值fak1000kPa,良好的地基持力层和下卧层。3拟建场地地下水为基岩裂隙水,勘查期间在勘探深度内各孔均未见地下水。4地基基础方案分析:宜采用天然地基,全风化角砾岩、强风化角砾岩或中风化角砾岩为地基持力层,建议采用-1.0m~-3.0m柱下独立基础。5抗震设防烈度为6度,拟建场地土类型为中硬场地土,场地类别为II类。6最大冻土深0.5m.7基础及其以上覆土的平均重度20KN/m3。1.1.4荷载荷载按建筑结构荷载规范GB50009-2001选用。1.1.5设备中级(软钩)工作制吊车Q=5T两台。轨道选用铁路重轨轨高170mm。1.2单层厂房平面设计1.2.1平面形式的确定厂房的平面设计除首先满足生产工艺的要求外,在建筑设计中应使厂房的平面形式规整以便节省投资和占地面积,选择经济合理和技术先进的柱网使厂房具有较大的通用性,并使厂房符合工业化施工的要求,正确解决采光和通风,合理地布置生活用房,妥善处理安全疏散及防火措施等。该工业厂房的平面形式采用矩形。这种平面形式较其他形式平面各工段之间靠的较紧,运输路线短捷,工艺联系紧密,工程管线较短,形式规整,占地面积少。且该厂房的宽度不大,室内采光通风都较容易解决。1.2.2柱网布置的确定由于厂房生产线多为顺跨间布置,所以柱距的尺寸主要取决于结构形式与材料,以及构件标准化的要求。我国装配式钢结构厂房使用的基本柱距是6m。6m柱距厂房的单方造价最经济,所用的屋面板、吊车梁、墙板等构配件已经配套,并积累了比较成熟的设计与施工经验。同时考虑纵横向都能布置生产线,且工艺上需要进行技术改造,更新设备和重新布置生产线时,十分灵活,不受柱距的限制,使厂房具有更大的通用性,厂房柱距取6m,跨度30m,长度72m。1.2.3厂房门的确定结构耐火等级为Ⅱ级,防火规范中对此种建筑的最远点至疏散门的允许距离要求为不限,考虑到工艺设计及行走方便,厂房开设五个门,平面位置详见建筑平面图,门的宽度和高度为,厂房门采用双扇平开门。门与主要交通干道相近,能方便运输设备进出与人流疏散。1.2.4散水的确定为保护外墙不受雨水的侵蚀,在外墙的四周将地面做成向外倾斜的坡度,以便将屋面雨水排至远处,所以设置了散水,散水的坡度为5%,宽度取为1000mm,散水的构造做法为:素土夯实,70mm厚1:3:6碎石(砖)三合土,10mm水泥砂浆抹面,,散水面距地面的距离为20mm。散水做法见下图。图1-1散水做法1.2.5生产辅助用房生产辅助用房层数为两层,一层、二层层高均为3米,包括办公室、会议室、男女洗手间、男女换衣间、男女洗浴室、,采用内隔墙隔开,内隔墙采用轻质隔墙,辅助用房分隔及门窗洞口位置详见平面图。1.3单层厂房剖面设计1.3.1柱顶标高的确定由于厂房内有吊车作业,柱顶标高按下式来确定:式中:??柱顶标高(m),必须符合3M的模数;??吊车轨顶标高(m),一般由设计人员提出;??吊车轨顶至小车顶面的高度(m),根据吊车资料查出;??小车顶面至屋架下弦底面之间的安全净空尺寸(mm)。此间隙尺寸,按国家标准及根据吊车起重量可取300mm,400mm,1200mm。根据设计要求,取6.4m,查吊车资料可得:取1870mm,取400mm。确定柱顶标高为:H6.4+1.87+0.48.67m,取8.7米,符合3M要求.。1.3.2室内地坪标高的确定建筑物的室内外地坪高差,一般根据各种建筑物的使用性质、出人口要求、场地地形和地质情况等因素确定,其室内外最小高差应满足规范要求。在一般情况下,单层厂房室内地坪与室外地面需设置高差,以防止雨水倒灌侵入室内。但为了便于运输工具出入厂房和不加长门口坡道的长度,这个高差又不宜太大,在该厂房设计中高差取值为300mm。确定室内地坪标高为,室外标高为。1.3.3采光、通风的确定该厂房设计中采用天然采光,采光设计就是根据采光等级,查规范确定窗地比来确定窗子的面积,从而布置窗户的形式及标高,以保证室内采光强度、均匀度及避免眩光。本厂房的采光等级为III级。本厂房拟采用双侧采光,因此窗地面积比为/应大于1/4。纵墙立面采用带窗采光,生活区门窗采用800*800mm以及1500*1800mm两种尺寸的门窗。由于生活区的遮挡光线原因,山墙同样设置门窗采光,以增加厂房的采光面积。纵墙背立面上的开窗总面积为:纵墙正立面的开窗总面积为:山墙上的开窗面积为:则开窗总面积为:建筑面积为:则床地比为:故满足采光要求。1.3.4屋面排水的确定为了使厂房立面美观,本厂房采用有组织内落内排,即使落水管沿室内柱子落下,将雨水排至地下水管道。考虑到青岛气象条件以及厂房最大高度的限制,厂房屋面排水坡度取1/10,天沟纵向坡度取1%。具体内天沟做法如下图所示。图1-2天沟做法示意图1.4.厂房立面设计立面设计是平面、剖面设计的继续,它和平面、剖面是不可分割的整体。平面、剖面设计中,重点从平面组合等方面,解决生产使用和经济之间的关系;在立面设计中,则主要从外观形象方面,反映平面、剖面功能,使形式与内容得到统一。厂房立面利用矩形窗,墙体勒脚等水平构件及其色彩变化形成立面划分形状,使立面简洁大方,具有开朗,明快的效果。立面上,采用底部为1000mm高的砖砌体,表面以水泥砂浆抹面。门窗框口包角板以及女儿墙盖板均采用蓝色钢板,以丰富立面,同时也突出了门窗的重点部位。1.5.其他建筑构造1.5.1屋面的确定本设计中厂房屋面采用有檩体系,即在刚架斜梁上设置C型冷弯薄壁型钢檩条,再铺设彩钢夹芯板屋面,它施工速度快,重量轻表面带有色彩涂层、防锈、耐腐蚀、美观。屋顶坡度考虑屋面排水需要,屋面坡度取为10%。1.5.2地面的确定由于厂房内有重型物品的堆放或车辆行驶,由此考虑建筑物的地面构造采用混凝土实铺地面。地面在铺设时,将开挖的土回填夯实后,在上面铺设碎石或三合土,然后用1:3水泥砂浆找平,然后再铺设混凝土面层。由于在该厂房中有焊接,会产生火花,为了避免出面意外,地面采用特殊的不发光地面。地面做法如下图所示。图1-3厂房地面做法1.5.3门口坡道做法在车间的大门外,应做行车坡道。一般坡度取1:5~1:10之间,在该厂房中取15%,则外坡道的水平长度为2000mm。坡道的构造做法是:素土夯实,20mm厚1:3水泥砂浆面层,50mmC20混凝土填层,坡道布置下图:图1-4坡道做法示意1.5.4雨棚的确定雨棚高出门洞100mm,即标高为4.000。雨棚尺寸确定如下:厚度为100mm,外挑为1500mm,宽度略比门洞尺寸宽,取为3600mm。1.5.5屋脊的确定屋面板采用彩色夹芯板,屋面连接形式及构造见下图:图1-5屋脊节点示意图第2章吊车梁设计2.1设计资料吊车梁选用焊接工字形截面的简支吊车梁系统,跨度为6m,无制动结构,支撑与钢柱,采用加强受压翼缘的方式提高吊车梁的整体稳定性。焊接吊车梁的钢材型号为Q235钢,焊条为E43钢,桥式软钩吊车性能参数如下表2-1所示:表2-1吊车技术参数起重量Qt跨度lkm工作制吊钩类型轮距尺寸(m)最大轮压P(KN)小车重(t吊车总重(t轨道高(mm)56中级软钩8.51.819.21702.2荷载计算吊车梁内力时,吊车梁的自重及作用于其上走道的活荷载、灰荷载、轨道等竖向荷载,可近似以轮压乘荷载增大系数,并考虑动力系数、吊车竖向荷载分项系数进行计算。竖向轮压:kN横向水平力:kN2.3内力计算(1)支座最大剪力:图2-1最大剪力对应的截面位置简图(2)最大竖向弯矩:①两台吊车三个轮图2-2最大弯矩M对应的截面位置简图②两台吊车两个轮图2-3最大弯矩M对应的截面位置简图③一台吊车两个轮此情况计算出来的弯矩值一定比情况②小,所以不起控制作用,在此不在计算。综上所述,第二种情况内力最大起控制作用。⑶最大水平弯矩:2.4吊车梁截面尺寸确定及几何特征计算2.4.1梁截面尺寸确定⑴经济高度:钢材选用Q235,此时所需梁截面抵抗矩所需梁高(按经济公式)⑵按刚度要求确定梁高:⑶按经验公式确定腹板厚度:⑷按抗剪要求确定腹板厚度:初选腹板-500*8⑸梁翼缘截面尺寸确定:为了使截面经济合理,选用上下翼缘不对称工字形截面,所需翼板总面积按下式近似计算:上下翼缘按总面积60%及40%分配,上翼缘面积下翼缘面积翼板自由外伸宽度2.4.2梁截面几何特性⑴梁对X轴的惯性矩及面积矩:图2-4吊车梁截面简图梁对y轴的惯性矩2.5梁截面承载力
本文标题:土木工程专业毕业论文--钢结构设计
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