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1、1.1轻型门式钢架大作业设计任务书2013,9,8，土木1004,1005班1.1.1设计题目：*集团轻钢结构设计1.1.2建设地点：武汉市（地形图见附图1）1.1.3 工程概况*集团轻钢结构房屋工程的具体要求如下：1、长度120m，柱网分别为4.58.1m，跨度分别为21m、24m、27m，檐口高度为9m，屋面坡度为1/10，1/11，屋面材料为单层彩板或夹芯板，墙面材料单层彩板或夹芯板，天沟为彩板天沟或钢板天沟。2、荷载：静荷载当无有吊顶时为，有吊顶时为；活荷载为（计算刚架时）、（计算檩条时）；基本风压，地面粗糙度为B类；雪荷载为；地震设防烈度为6度。3、所有建筑应尽量采用铝合金隔热门窗；
2、建筑外观要求美观、新颖，能够充分体现轻钢结构建筑的美学特点。1.1.4设计原始资料1）气象资料该地区为三级气候分区，其基本气象资料为：最冷月平均气温：3.0；最热月平均气温：28.8。极端最低温度5；极端最高温度41。平均年总降雨量1230.6 mm,日最大降雨量317.4 mm。最大积雪深度：32 mm。最大冻土深度：10 mm。冬季平均风速2.6 m/s，夏季平均风速2.5 m/s，30年一遇最大风速21.9 m/s。常年主导风向：东北夏季主导风向：西南风冬季主导风向：东北风2）地质水文资料建筑物场地地势平坦，地表高程38.5638.72m，地下水位标高33.4m，无腐蚀性。经地质勘测，地
3、表剖面为：表层0.81.2m耕杂土；以下有2.5m深的亚粘土；再往下为厚砂卵层。亚粘土可做持力层，地基承载力标准值为120KN/m2,地基土容重为19KN/m3。3）材料规格钢材：门式刚架采用Q235钢，楼面梁、屋面檩条、墙架、檩条采用Q235-B螺栓：采用扭剪型高强度螺栓10.9级,普通螺栓采用六角头螺栓（C级）；焊条：手工焊、自动埋弧焊和CO2气保护焊；基础混凝土C20,垫层混凝土C10；钢筋：直径为级钢筋，直径为级钢筋。4）地震设防烈度6度 ；1.1.5建设规模以及标准1） 建筑规模：建筑面积约，为单层钢结构建筑。2） 建筑防火等级：二级3） 建筑防水等级：二级4） 建筑装修等级：高级1
4、.1.6其它设计要求及资料单跨双坡门架1.1.7设计依据建筑结构荷载规范（GB500092001）钢结构设计规范（GB500172003）门式刚架轻型房屋钢结构技术规程CECS102: 2002冷弯薄壁型钢结构技术规范（GB500182002）建筑制图标准（GBJ10487）1.1.8参考资料轻型钢结构设计手册冷弯薄壁型钢结构设计手册建筑结构构造资料集（上、下册）建筑钢结构设计手册（上、下册）钢结构连接节点设计手册钢结构设计与计算房屋建筑学（中国建筑工业出版社）钢结构（王国周著）钢结构（魏明钟）轻型门式刚架（张其林）1.1.9.设计题目排列每人单独一题。屋架的跨度L（m）、柱距（m）、屋面坡度
5、i及荷载形式按下面列表的序号选择（04班按无吊顶静载计算，05班按有吊顶静载计算，每班每个学生按学号次序依次选题）。荷载一荷载二屋面坡度i=1/10屋面坡度i=1/11屋面坡度i=1/10屋面坡度i=1/11 跨度柱距2124272124272124272124274.51234561234565.178910111278910111261314151617181314151617186.61920212223241920212223247.52526272829302526272829308.13132333435363132333435361.2 建筑设计1.2.1 建筑设计指导思想1）设
6、计满足生产工艺的要求，这是对设计的基本要求。2）应创造良好的操作环境，有利于保证工人健康和提高劳动生产率。3）应满足有关技术要求：(1) 厂房应具有必要的坚固耐久性能，使在外力、温湿度变化、化学侵蚀等各种不利因素作用下可以确保安全；(2) 厂房建筑应具有一定的灵活应变能力，在满足当前使用的基础上，适当考虑到以后设备更新和工艺改革的需要，使远近期结合，提高通用性，并为以后的厂房改造和扩建提供条件；(3) 设计厂房时应遵守国家颁布的有关技术规范与规程。4）工业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，三者间不可偏废。5）工业建筑在适用、安全、经济的前提下，把建筑美与环境美列为设计的重要
7、内容，美化室内外环境，创造良好的工作条件。3.1.1 建筑布置 综合考虑工艺、结构和经济三方面的要求，按照钢结构设计规范，厂房可不设置伸缩缝，厂房柱网具体布置如下图所示：1.2.3 构造简要说明1）屋面及墙面构造 屋面板和墙面板采用75mm厚岩棉夹芯彩板，在其纵横向搭接处均应设置连续密封胶条。屋面的坡度为1：10的双坡屋面，采用内天沟有组织排水。2）地面构造厂房的地面用素土夯实后铺80厚C10混凝土，然后用20厚1：2水泥砂浆抹面。室内地坪标高为0.000，室外地坪为-0.3m，在进厂房门的室内外做成斜坡。3）刚架防锈处理用各色硼钡酚醛防锈漆F53-9打底，在选用各色醇酸磁漆C04-42作面漆
8、。4) 门窗型号及数量门窗编号洞口尺寸（mm）选用图集及规格数量附注宽高M150006000厂家提供2铝合金平开门C118001800厂家提供80铝合金推拉窗C218001200厂家提供80铝合金推拉窗 441.3 结构设计计算书1.3.1结构体系本设计结构体系为横向单跨双坡门式刚架承重体系，跨度21米，门式刚架斜梁坡度为1:10。纵向为檩条支撑体系，20跨，柱距6米。屋面板和墙面板采用75mm厚岩棉夹芯彩板，在其纵横向搭接处均应设置连续密封胶条。1.3.2结构布置1.柱网布置综合考虑工艺、结构及经济三个方面的要求，确定厂房柱网布置为：纵向20跨，跨度6米，横向单跨，跨度21米。2.横向框架结
9、构的主要尺寸、框架柱及横梁(1) 横向框架的结构尺寸采用单跨双坡门架，门架横梁与门架柱刚性连接，刚架柱与地基础的连接为锚栓刚性连接。结构示意图如下： 图1 结构示意图框架主要尺寸为：（1）跨度：21m（2）柱高：9.9m（3）柱距：6m横梁坡度为1:10（2）框架柱及横梁 框架柱采用等截面H型钢柱，钢材采用Q235钢，横梁采用分段变截面焊接工字形截面，钢材采用Q235钢。3. 墙架及柱间支撑布置墙架系由横梁（墙梁）及拉条、窗镶边构件、墙架柱、抗风柱等构件组成。其作用是支撑墙体，保证墙体的稳定，并将墙体承受的风荷载传递到厂房骨架和基础上。柱间支撑为交叉腹杆体系，交叉腹杆体系最为经济且刚度较大。4
10、. 屋盖支撑布置 门式刚架的屋盖支撑体系由纵向水平支撑、横向水平支撑和系杆构成。5.温度缝的设置1.3.3静力计算简图 选取轴刚架为典型单元进行静力计算，计算单元如图所示：图2 计算单元1.3.4荷载计算1.荷载取值计算永久荷载：恒载（坡向）：结构自重（包括屋面板、檩条、保温层及刚架自重）0.8mm厚压型钢板 0.15 kN/m2刚架及支撑 0.10 kN/m2刚架斜梁自重 0.15 kN/m2轻质墙面及柱自重（包括柱、墙骨架） 0.5 kN/m2可变荷载：活载：计算刚架取0.3kN/m2 计算檩条取0.5kN/m2雪载：0.2 kN/m2风荷载：基本风压按荷载规范GB50009-2001取，
11、地面粗糙等级B级，基本风压：由于柱高小于10m，不考虑高度变化系数，故取：风载体形系数按表A.0.2-1选取：图3 风载体形系数1.3.5檩条设计1） 截面选型按，檩条跨度,檩条高度，从而初选形檩条，檩距为，檩条跨度大于，故在檩条间跨设置拉条，在檐中处设置斜拉条和刚性撑杆。如图 1 23 4 图4 檩条计算简图2） 荷载标准值永久荷载： 压型钢板（含保温） 檩条（包括拉条） 合计 可变荷载：屋面均布活荷载和雪荷载的最大值为。3） 内力计算（1）永久荷载与屋面活荷载组合檩条线荷载弯矩设计值（2）永久荷载与风荷载吸力组合按建筑结构荷载规范GB500092001,房屋高度小于10米，风荷载高度变化系
12、数取10米高度处的数值，。按门式刚架轻型房屋钢结构技术规程CECS102: 2002附录A，风荷载体型系数为（边缘带），。垂直屋面的风荷载标准值：檩条线荷载 弯矩设计值（采用受压下翼缘设拉条的方案） 4） 截面选择及截面特性（1）选用，先按毛截面计算的截面应力为：（压） （压）（拉）（2）受压板件的稳定系数 腹板腹板为加劲板件，由冷弯薄壁型钢结构技术规范公式 上翼缘板上翼缘板为最大压应力作用于部分加劲件的支承边，由冷弯薄壁型钢结构技术规范公式（3）受压板件的有效宽度 腹板，由冷弯薄壁型钢结构技术规范公式按冷弯薄壁型钢结构技术规范公式计算的板组约束系数为由于，则，,所以，按冷弯薄壁型钢结构技术规
13、范公式计算的截面有效宽度为由冷弯薄壁型钢结构技术规范公式， 上翼缘板，按冷弯薄壁型钢结构技术规范公式计算的板组约束系数为由，则,所以，按冷弯薄壁型钢结构技术规范公式计算的截面有效宽度为由冷弯薄壁型钢结构技术规范公式， 下翼缘板下翼缘板全截面受拉，全部有效。 有效净截面模量 上翼缘板的扣除面积宽度为：；腹板的扣除面积为：，同时在腹板的计算截面有两个拉条连接孔（一个距上翼缘边缘，一个距下翼缘边缘），孔位置与扣除面积位置基本相同，所以腹板的扣除面积宽度按计算。有效净截面模量为 5） 强度计算屋面能阻止檩条侧向失稳和扭转，冷弯薄壁型钢结构技术规范公式6） 稳定计算（1）有效截面模量永久荷载与风吸力组合下的弯矩小于永久荷载与屋面可变荷载组合下的弯矩，根据前面的计算结果，可以取 （2）受弯构件的整体稳定系数按冷弯薄壁型钢结构技术规范附录A中A.2的规定计算查表，跨中设一道侧向支承，（取正值）（
