毕业设计某单层工业厂房设计毕业设计.docx
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毕业设计某单层工业厂房设计毕业设计
【关键字】毕业设计
某单层工业厂房设计
摘要
本工程为一门式钢结构厂房,位于某高新技术开发区。
设备安装生产线为新建，
设计中主要包括建筑设计、结构设计、PKPM设计三方面内容。
建筑设计主要是确定建筑的平面、立面、剖面,以及对承重和维护结构进行布置。
结构设计部分首先确定结构方案以及承重构件的选型。
在此根底上完成厂房框架的内力分析及构件的设计，其内容包括门式刚架的内力计算和荷载组合,厂房柱的截面及节点设计,檩条设计,墙梁设计,吊车梁设计,钢筋混凝土根底设计和平台设计。
PKPM设计主要是对刚架进行计算，熟悉掌握PKPM系列软件的运用。
同时，对手算及机算的结果进行比较。
最终完成设计的全部内容。
关键词：
钢结构建筑设计结构设计PKPM钢筋混凝土根底
Abstract
Thisprojectisatypicalworkshopofgate-likesteelstructure,whichliesonrareearthhigh-techdevelopmentzone.theproduction-lineofequipment-setupisnew.
Thedesignmainlyincludesthreefactors:
designofarchitecture;designofstructureanddesignsbaseonthesoftwareofPKPM.
Thedesignofarchitecturecontainstheconstructiontheplane,theverticalsurface,thesectionplaneaswellasthearrangementofload-bearingandstructure-maintenance.
Thedesignofstructurefirstdeterminethedesignofconstructureandcarriershaping.Onthisbasis,analyzetheendogenicforceanddesignmembers,whichinclude:
thecalculationoftheendogenicforceofgate-likesteelcarrier,designofsectionandjointofcolumn,roofingpurlindesign,wallbeamdesign,cranebeamdesign,Reinforcedconcretefoundationdesignandplatformdesign.
DesignsbasedonthesoftwareofPKPMismainlyaboutthecalculationofSteelframe;ThenmasterthePKPMseriessoftwarefamiliarly;Atthesametime,comparetheresultwhichiscalculatedbyhandwiththecompleteresult;Finallyfinishallthecontentsofthisdesign.
Keyword:
Steelstructure;Designofarchitecture;Designofstructure;PKPM;
Reinforced-concretefoundation
第一章设计原始资料-----------------------------------------------------16
1.1工程概况-------------------------------------------------------------16
1.2设计原始资料---------------------------------------------------------16
气象-------------------------------------------------------------16
地质，地震-------------------------------------------------------16
设计参数---------------------------------------------------------16
1.3其他设计资料---------------------------------------------------------17
第二章建筑设计说明------------------------------------------------------18
2．1工业建筑的特点及设计要求---------------------------------------------18
2．2平面设计-------------------------------------------------------------19
2．3平台设计-------------------------------------------------------------20
2．4剖面设计-------------------------------------------------------------23
2．5单层厂房定位轴线的标定-----------------------------------------------25
2．6立面设计-------------------------------------------------------------26
2．7单层厂房的室内设计---------------------------------------------------29
2．8建筑构造做法----------------------------------------------------------31
第三章结构设计部分------------------------------------------------------33
3．1钢结构的特点----------------------------------------------------------33
3．2结构方案--------------------------------------------------------------34
3．3构件选型--------------------------------------------------------------35
屋面板与墙板------------------------------------------------------35
檩条与拉条--------------------------------------------------------36
墙梁--------------------------------------------------------------38
吊车梁及轨道------------------------------------------------------38
梁、柱------------------------------------------------------------39
平台--------------------------------------------------------------40
根底--------------------------------------------------------------41
支撑及杆件--------------------------------------------------------41
3．4结构布置--------------------------------------------------------------41
支撑的作用--------------------------------------------------------41
支撑布置--------------------------------------------------------42
柱间支撑的抗震构造措施------------------------------------------42
支撑构件设计----------------------------------------------------43
第四章结构设计部分----------------------------------------------------46
4．1基本设计规定--------------------------------------------------------46
4.6.1刚架荷载计算----------------------------------------------------72
4.6.2屋面恒荷载作用下的刚架内力计算----------------------------------73
4.6.3屋面活荷载作用下的刚架内力计算----------------------------------73
4.6.4左风荷载作用下的刚架内力计算------------------------------------79
4.6.5右风荷载作用下的刚架内力计算------------------------------------88
4.6.6吊车荷载作用下的刚架内力计算------------------------------------89
4.7刚架内力汇总及组合计算---------------------------------------------105
4.8刚架侧移和截面验算-------------------------------------------------108
4.8.1侧移计算----------------------------------------------------------108
4.8.2刚架构件截面验算-----------------------------------------------109
4.9刚架连接节点设计---------------------------------------------------114
4.9.1刚架梁柱连接节点设计-------------------------------------------114
4.9.2刚架跨中节点设计-----------------------------------------------116
4.9.3柱脚设计-------------------------------------------------------117
4.9.4牛腿设计-------------------------------------------------------121
4.10基础设计----------------------------------------------------------123
4.11.1平台板--------------------------------------------------------127
4.11.2次梁设计------------------------------------------------------128
4.11.3主梁设计------------------------------------------------------129
4.11.4平台柱设计----------------------------------------------------131
第五章PKPM设计部分---------------------------------------------------133
第六章外文翻译-------------------------------------------------------189
6.1外文原稿-----------------------------------------------------------189
6.2中文翻译-----------------------------------------------------------196
设计参考书目-----------------------------------------------------------202
第一章设计原始资料
1.1工程概况
本工程为一门式刚架结构厂房,设备安装生产线为新建，厂方位于某高新技术开发区。
1.2设计原始资料
1．2．1气象
极端最高气温40摄氏度
极端最低气温-5摄氏度
日最大降水量100.8mm
年主导风向北
最大风速25m/s
最大积雪深度80mm
冬季相对湿度35%
夏季相对湿度70%
1．2．2地质，地震
最高地下水位-9.0m
标准冻结深度-1.50m
经勘查知地基承载力标准值为150kpa，无不良地基
地震设防烈度7度
1．2．3设计参数
车间防火等级丁类Ⅲ级
冬季采暖室外计算温度-5
厂房采暖按18
设计
夏季通风室外计算温度30
不上人屋面活荷载0.5
基本风压0.55
基本雪压0.25
积灰荷载0.3
1.3其他设计资料
车间长42米，宽12米，附属员工休息室建筑面积36㎡，货物起重高度5m。
车间采光面积比为1/6～
，车间地坪荷重10
，均采用水磨石地面，全部地坪代设备基础完工后再施工。
厂房设3.3×3.6m及2.4×2.4m大门各一个，大门上设人行小门，门上有雨蓬，外挑900mm。
第①②轴线间有一标高为3m的操作平台，平台面积不小于15㎡,用钢柱支撑，上部荷载标准值为2.0
，设钢梯、平台护栏。
车间内设桥式吊车一辆，软钩，吊车级别为3级（轻级工作制）。
具体参数见表1.1所示：
表1.1软钩吊车性能参数
起
重
量
Q
（t）
跨
度
（m）
基本尺寸（㎜）
起重机重（t）
最大轮压
（kN）
大车宽B
大车轮距K
轨面至车顶面高度H
轨中心至大车外边缘B1
大车
小车
5
10.5
4650
3500
1870
230
14
2.6
65
第二章建筑设计说明
2．1工业建筑的特点及设计要求
工业建筑是指用于从事工业生产的各种厂房。
他与民用建筑一样，要体现适用、安全、经济、美观的方针；在设计原则、建筑用料和建筑技术等方面，两者也有许多共同之处。
但由于生产工艺复杂多样，在设计配合、使用要求、室内采光、屋面排水及建筑构造等方面工业建筑又有如下特点：
（1）厂房的建筑设计师在工艺设计人员提出的工艺设计图基础上进行的，建筑设计在适应生产工艺要求的前提下，应为工人创造良好的生产环境并使厂房满足适用、安全、经济和美观的要求。
（2）由于厂房中的生产设备多，体量大，各部生产联系密切，并有多种起重运输设备通行，致使厂房内部具有较大的生活空间。
（3）当厂房宽度较大时，为满足室内采光、通风的要求，多设有天窗；为了屋面排水放水的需要，还应设置屋面排水系统。
这些设施均使屋顶构造复杂。
（4）在单层厂房中，由于跨度大，屋面及吊车荷载较重，且在地震烈度较高的地区，宜采用钢结构骨架。
钢结构的主要承重构件全部用钢材做成。
这种结构抗地震和震动性能好，构建较轻，施工速度快，除用于吊车荷载重、高温或震动大的车间以外，对于要求建设速度快、早投产早受益的工业厂房，也可采用钢结构。
但钢结构易腐蚀，耐火性能差，使用时应采取相应的防护措施。
在进行工业建筑设计时应考虑以下几点要求：
（1）建筑设计应满足生产工艺的要求，生产工艺的需要体现了使用功能的要求，它对厂房的面积，柱距、跨度，高度、平剖面形式等都有着直接的影响。
（2）厂房应具有良好的生产环境，对于保证工人健康，提高劳动生产有着积极的促进作用。
（3）应满足有关技术要求。
设计中要解决的技术问题很多。
首先要对安全问题予以足够重视。
即厂房应具有必要的坚固耐久性能，使在外力、温度变化、化学侵蚀等各种不利因素作用下可以确保安全。
对于有火灾或爆炸危险的厂房，应具有可靠的防火防爆措施以及安全疏散措施。
设计厂房时应遵守国家颁布的有关技术规范与规程。
（4）要有良好的综合效益。
建筑设计中要注意提高建筑的经济、社会和环境的综合效益。
三者之间不可偏废，不能片面强调其中的一个或两个而忽略其他。
（5）应注意建筑美观。
工业建筑在使用、安全、经济的前提下，把建筑美与环境美作为设计的重要内容，美化室内外环境，创造良好的工作条件。
2．2平面设计
在设计配合上，厂房建筑平面设计和民用建筑是有区别的，厂房的平面设计是先由工艺设计人员进行工艺平面设计，在生产工艺平面图的基础上进行厂房的建筑平面设计。
厂房的平面设计除首先满足生产工艺要求外，在平面设计中应使厂房平面形式规整、合理、简单以及减小占地面积、节能和简化构造处理。
厂房的建筑参数应符合《厂房建筑模数协调标准》，是构件的生产满足工业化的要求。
厂房的平面形式与生产工艺流程，生产特性有直接的关系。
在建筑实践中常用的厂房平面形式有矩形、方形、L形和Ⅲ形等。
该设计为小规模设备安装车间，吊车起重量为5t，各工段之间靠得较近，运输路线短截，工艺联系紧密，工程管线较短，形式规整，占地面积少，故该厂房平面形式采用矩形平面，且整个厂房柱及吊车轨顶标高相同，结构、构造简单，造价省，施工快；在宽度不大的情况下室内采光通风较容易解决。
根据该厂房生产工艺特点，采用直线式的生产工艺流程，即原料由厂房一端进入，产品由另一端运出。
在厂房中，为支撑屋顶和吊车设柱子，根据工艺流程和设备布置对跨度和柱距大小提出了要求。
在选择柱网时应考虑以下要求：
（1）满足生产工艺要求。
（2）遵守《厂房建筑模数协调标准》，跨度小于18m时，跨度的增减采用扩大模数3M数列。
大于18m时，跨度的增减采用扩大模数6M数列。
厂房山墙出抗风柱柱距宜采用扩大模数15M数列。
（3）调整和统一柱网。
（4）尽量扩大柱网，提高厂房的通用性和经济合理性。
由于跨度根据设计资料已定为12m，因此采用3M数列的扩大模数。
柱距在综合考虑以上因素的前提下，采用6m的柱距形式且不采用抽柱的形式，有利于提高结构的稳定性。
本厂房设附属员工休息室，设附属跨，建筑面积36m2。
。
为了满足工人在生产过程前后的生产卫生及生活上的需要以保证产品质量并为工人创造良好的休息条件，所以应该在车间附近设置员工休息室。
休息室设计应本着“有利生产，方便生活”的要求进行。
休息室应有良好的朝向及采光和通风的条件；休息室不应放在有粉尘、毒气和其他有害气体的下风向。
2．3平台设计
1、平台结构的组成和分类
平台结构通常由铺板、主次梁、柱、柱间支撑，以及梯子、栏杆等组成。
平台按使用要求可分为室内和室外平台，承受静力荷载和动力荷载平台、生产辅助平台，以及中、重型操作平台等；按支座处理方式的不同，普通结构还可分为：
（1）直接搁在厂房柱的三角架或牛腿上的平台。
（2）一侧支承于厂房柱或建筑物墙体，另一侧设独立柱的平台。
（3）支承于设备上的平台。
（4）全部为独立柱的平台。
本设计为了便于制作与安装，采用了一侧支承于厂房柱或建筑物墙体，另一侧设独立柱的平台结构。
2、平台结构的布置
（1）满足工艺生产操作的要求，保证通行和操作的净空。
一般通行净空高度不应小于1.8m。
宽度不宜小于0.9m,不应小于0.6m。
平台四周一般均应设置防护栏杆，栏杆高度一般为1000㎜。
当平台高度〉2000㎜时，尚应在防护栏杆下设置高度为100～150㎜的踢脚板。
平台应设置供上下通行的梯子，梯子的宽度不宜小于600㎜。
（2）确定平台结构的平面尺寸、标高、梁格及柱网布置时除满足使用要求外，梁、柱的布置尚应考虑平台上的设备荷载和其他较大集中荷载的位置以及大直径管道的吊挂等。
（3）平台结构的布置，应力求做到经济合理，传力直接明确。
梁格的布置应与其跨度和适应。
当梁的跨度较大时，其间距也宜增大。
充分利用铺板的允许间距，合理布置梁格，以求较好的经济效果。
（4）在可能条件下，平台的梁、板应直接支承在厂房柱、大型设备或其他结构上，以达到经济的目的。
（5）为便于制造，使构件简单，平台结构的主梁、次梁和柱，一般应优先采用热扎型钢，对于梁构件，以采用热扎工字钢或H型钢最为经济。
当梁的受力或跨度较大以致采用型钢梁不能满足构件的承载能力和刚度要求时，通常采用组合工字形截面焊接梁。
3、平台结构的荷载
（1）构件的自重
（2）平台活荷载，对于一般工业平台可按2.0kN/m2计算，对于检修、安装时的堆料活荷载，可根据实际情况合理分区考虑；
（3）设备荷载，按实际情况考虑；对于一般机械动力设备，其动力影响可采用将设备荷载乘以动力系数1.1～1.2的方法来考虑；
本设计中为一般的单层平台，活荷载2.0kN/m2，为满足生产工艺的要求，保证操作、通行所需要的净空及安全。
平台板采用花纹平钢板。
主、次梁、柱均选用型钢。
平台标高为3m。
具体平面布置形式如图2.1所示：
图2.1建筑平面图
2．4剖面设计
单层厂房的剖面设计是在平面设计的基础上进行的。
在厂房的剖面设计中应该做到：
在满足生产工艺要求的前提下，经济合理地确定厂房的高度及有效利用和节约空间；妥善地解决厂房采光、自然通风和屋面排水；合理地选择维护结构形式及其构造，使厂房具有随气候条件变化良好的维护功能。
1、厂房高度的确定
厂房高度是由地坪面到屋顶承重结构下表面之间的距离。
在一般情况，它与柱顶距地面的高度基本相等。
所以常以柱顶标高来衡量厂房的高度；屋顶承重结构是倾斜的，则厂房高度是由地平面到屋顶承重结构最低点的垂直距离。
柱子长度仍应满足模数协调标准的要求。
对于有吊车厂房的柱顶标高由下式计算求得:
H=H1+h+Ch
式中H——柱顶标高；
H1——轨顶标高。
由工艺人员提出，本设计暂定为7m；
h——吊车梁轨顶至车上小车顶面的净空尺寸，由设计任务书中桥式软钩吊车性能参数已知1.87m；
Ch——屋架下弦至小车顶面之间的安全间隙。
此值应保证屋架产生最大挠度以及厂房地基可能产生的不均匀沉陷时，吊车能正常运行，国家标准《通用乔式吊车起重机界限尺寸》中根据吊车起重量大小将定为400mm。
由吊车梁选用图集P14图集号为03SG520-1，吊车梁选用表（3）（大重新型）中选用序号1的吊车梁，其截面型号为GDL6-3，高度为450mm；由《钢结构设计手册》上P134选用38kg/m铁路重轨，其轨道高为134mm。
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