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1、东风食品厂双层钢结构厂房设计目录一、设计资料11.1工程概况11.2设计资料11.3设计任务要求1二、建筑设计22.1建筑平面设计22.2建筑立面设计22.3 采光设计22.4 厂房的保温隔热设计3三、结构计算33.1屋面系统43.2材料选择53.3檩条的设计53.4 墙梁设计113.5 钢屋架设计163.6钢框架设计303.7组合楼板设计533.8基础设计57四、谢辞64五、主要参考文献641设计资料1.1工程概况 本设计为东风食品厂双层钢结构厂房设计。厂房长48m左右，单跨，跨度为18m，柱距6m。车间内设电梯，厂房两侧设踏步为29步，4.3m高的外楼梯。厂房底层设有卫生间，厂房二层设有办
2、公室。1.2设计资料（1）工程水文地质条件场地平整，场地地面层位0.5米左右的杂土，以下有34米厚的亚粘土层，地基承载力标准值fk=180N/mm2,地下水位-2.5米（2）该工程地震设防烈度位6度（3）厂房基本数据：厂房长度48m，厂房为1跨，跨度18m，厂房层高分别4m，3.8m，一层要求不知卫生间。按防火要求设置楼梯及防火涂料。（4）屋面基本要求：该普通车间在南方某地，冬季设计温度为0，屋面采用压型钢板。（5）楼面活荷载标准值2.5kN/mm2,屋面活荷载标准值0.4kN/mm2，基本风压为0.4kN/mm2。（6）材料：屋架和梁柱：Q235BF,基础：C10、C20、C25，钢筋：HP
3、B235、HRB335;二层楼面为组合楼板；砂浆；混合砂浆、水泥砂浆。1.3设计任务要求1.3.1建筑设计确定建筑方案：合理确定平面柱网尺寸、建筑高度；建筑平面、立面和剖面设计；主要部位的构造设计及材料做法；绘制建筑施工图。1.3.2结构设计确定结构方案：根据建筑设计方案及设计原始资料，选择适当的结构体系，确定柱距、跨度、支撑体系等，合理布置结构构件。初步确定材料强度等级及构件截面尺寸结构内力分析及构件设计：对厂房横向刚架进行荷载计算；内力分析及截面设计；钢屋架、檩条、墙架及柱间支撑的设计；基础的设计及配筋；绘制结构施工图。2建筑设计2.1建筑平面设计有跨度18m确定该厂房为单跨，设计任务书要
4、求该厂房为双层钢结构厂房，结合该厂房的设计用途和生产工艺，因此厂房平面形式选为矩形。这种平面形式较适应工段间联系紧密，运输路线短捷，形状规整，经济的生产厂房，且这种平面形式由于宽度不大，室内采光和通风较容易解决。矩形形式规整，结构，构造简单，造价低，施工快，再者由于该生产线规模较小，采用此平面形式完全可以满足使用上和工艺上的要求。由于设计任务书给定了厂房柱距以及跨度，故不需要再重新选择厂房的柱网，即跨度为18m，柱距为6m。在1、11号轴线向外偏移600mm设置抗风柱（抗风柱外边缘距1轴、11轴分别为600mm），且柱距为6m，抗风柱外即为240mm厚砖墙。 在A轴3、4轴线间、A轴8、9轴线
5、间设3m3.6m的大门各一个，主要供材料和人员的出入，大门上设人行小门，门上有挡雨棚，外挑1000。在满足车间侧面采光面积比为1/6的前提下，所有柱间（除设门的柱间外）均设尺寸为3.3m2.1m的普通窗。外围散水坡度i=5%，宽1000mm，大门入口的坡道坡度i=10%，且设有防滑条，宽为1500mm。室内外高差为150mm，室外地面标高为-0.150m,在厂房的外围四周0.000m以上1.0m范围均为砌体砌筑的墙体，兼作窗台并支撑墙板。2.2建筑立面设计厂房的生产工艺流程对剖面设计的影响很大，因而在满足生产工艺要求的前提下，经济合理的确定厂房高度及有效利用和节约空间，解决好厂房的采光和通风，
6、使其有良好的室内环境，合理的选择屋面排水，围护结构的形式及其构造，使厂房具有随气候条件变化影响小的围护功能，进而保证生产的正常进行及为工人创造良好舒适的生产环境，同时满足建筑工业化要求。2.3 采光设计根据建筑采光设计标准的规定，车间侧面采光面积为1/6，则试设计在侧墙开窗采光。在吊车梁处设置高侧窗，提高了远离窗户处的采光效果，改善了厂房光线的均匀程度，所设的窗3.3m,高为2.1m，采光面积为3.32.140=277.2m248181/6=144 m2，满足要求。根据建筑采光设计标准的规定，车间顶部采光面积为1/13。采光带采用夹芯板屋面聚碳酸酯板采光带共设置2条纵向通长采光带，采光面积为2
7、.1362=151.2 m248181/13=66.5 m22.4 厂房的保温隔热设计为保证厂房的围护结构具有一定的保温性能和在构造上的严密性，屋面和墙面均采用轻质高强的夹芯板，内夹一定厚度的聚苯板用来保温隔热。2.5屋面排水方式的选择确定屋顶的排水方式时，一般可按下述原则进行选择：（1）高度较低的简单建筑，为了控制造价，宜优先选用无组织排水；（2）积灰多的屋面应采用无组织排水；（3）在降雨量大的地区或房屋较高的情况下，应采用有组织排水；（4）临街建筑雨水排向人行道时宜采用有组织排水。本厂房位于自贡市，属于降水量大的地区，又根据本厂房的为服装厂车间，所以，屋面积灰不多，综合上述因素，本厂房采用
8、屋面有组织排水。为使立面简洁大方，比例恰当，达到完整均匀，节奏自然，色调质感协调统一的效果。本厂房的立面采用水平划分的手法，在水平方向设整排的矩形窗，组成水平条带，增加立体感。低侧窗为水平推拉窗，高侧窗为上下翻转的悬窗，在正立面开有3.0m3.6m的门，门上设有外挑1200mm的雨棚。在水平方向附有不同色彩的板带，增强立面效果。3结构计算根据门式刚架轻型房屋钢结构技术规范（CECS102_2002）关于门式刚架建筑尺寸的规定：门式刚架的跨度宜采用936m。当边柱宽度不等时，其外侧应对齐。以3M为模数；门式刚架的平均高度宜采用4.59.0mm 当有桥式吊车时不宜大于12m；门式刚架的间距，即柱网
9、轴线问的纵向距离宜采用69m。在本设计中所给资料中提供的是一座跨度为18m，柱距为6m，单跨双层层厂房。在本设计中，门式刚架的柱、梁截面均选用等截面的实腹焊接工字形截面，为提高整个厂房的整体性和稳定性，柱脚的连接形式采用刚接柱脚，梁柱之间的连接采用高强螺栓，总体设计力求技术先进，经济合理，使用方便。3.1屋面系统3.1.1屋面板屋面板选用JxB42-333-1000型夹芯板，其具有轻质、高强、美观、耐用、覆盖面积较大、用料省、连接简单、施工方便、利于工业化生产，而且抗震、防火、可满足不同尺寸的要求。压型钢板间的搭接所用紧固件设于波峰之上，横向搭接与主导风向一致，且采用错缝铺法，一般错开12波即
10、可，以免重叠搭接。3.1.2檩条在该屋面体系中，选用卷边槽形冷弯薄壁型钢檩条，跨度6m，高度取跨度的1/351/50，最后由计算确定截面尺寸。 檩距取为1.5m，檩条的布置使腹板垂直屋面坡面，对槽钢檩条，宜将上翼缘卷边朝向屋脊方向，以减小屋面荷载偏心而引起的扭矩，宜采用双脊檩条方案。檩条的连接，与屋面可靠连接，以保证屋面能起阻止檩条侧向失稳和扭转，与压型钢板屋面连接，宜采用带橡胶垫圈的自攻螺钉，与屋架、刚架的连接设置角钢檩托，以防止檩条在支座处的扭转变形和倾覆，檩条端部与檩托的连接螺栓不少于2个，并沿檩条高度方向设置。为了减小檩条在安装和使用阶段的侧向变形和扭转，保证其整体稳定性而设置拉条，做
11、起侧向支撑点。规范规定，i=1/2.5，跨度6m时，在檩跨三分点出各设一道拉条。为了减小屋架上弦平面外的计算长度，并增强其平面外的稳定性，可将檩条与屋架上弦横向水平支撑在交叉点处相连，使檩条兼作支撑的竖压杆，参加支撑工作。在檐檩和其相邻的檩条间设撑杆，撑杆采用钢管内设拉条的做法。在檐口处设置斜拉条和撑杆。3.1.3围护结构体系砖墙墙面标高1.0m以下采用240砖墙，作为窗户下窗台和上部墙板的支撑段，同时也对地下潮气的上升起到一定的阻止作用，使墙板和柱免受腐蚀。压型钢板墙墙面标高1.0m以上的所有墙体均采用彩色夹心保温压型钢板，根据门窗尺寸和墙架间距选用合适的压型刚板来满足轻质、美观、耐用、保温
12、、施工简便、抗震、防火等方面的要求。墙梁墙梁的截面形式选为C型，跨度同柱距选为6m，开口方向参见墙梁布置图。在墙梁的三分点出各设一道拉条，作为墙梁的竖向支撑，在最上端的两相邻墙梁间设斜拉条将其以下拉条所受的拉力传于柱。3.2材料选择对建筑结构用钢而言，在满足强度的前提下，还要具有一定的塑性和韧性，随着含碳量的增加，碳素钢的强度也在提高，而塑性和韧性却在降低。综合考虑结构和构件的重要性，荷载性质，连接方法，工作条件等方面，Q235、Q345钢是较理想的钢号。在本设计中门式刚架结构用钢结构体系中，首选型钢，其次为焊接钢板制作构件，考虑到刚架梁柱截面较大，没有合适的型钢可造，故采用焊接工字形截面的焊
13、接成型钢来满足结构用钢的要求。其余的小柱，檩条，墙架，小梁，板材均可直接由热轧型钢，冷弯薄壁型钢和热轧钢板表中选用。在本设计中所涉及的所有连接所用钢材，如焊条，螺栓的钢材应与主体金属的强度相适应。焊条选用E43系列焊条，采用手工电弧焊。横梁跨中拼接点，梁柱拼接点所用螺栓一律为高强螺栓，其余为普通螺栓连接。3.3檩条的设计3.3.1 檩条的选择实腹式檩条的截面高度h，一般为跨度的1/351/50，故初步选用檩条为卷边槽形冷弯薄壁型钢16060202.5。实腹式檩条的截面均垂直于屋面坡面，且卷边C型槽钢的上翼缘肢尖（即卷边）朝向屋脊方向（以减小屋面荷载偏心而引起的扭矩）。屋脊檩条的布置采取双檩方案
14、，双脊檩之间的间距为0.2m，双脊檩与跨中线等距（0.1m），且此双檩条由圆钢相连，其余檩条水平邻距为1.5m，跨度6m，于1/3跨度处设2道拉条，在檐口处还设有撑杆和斜拉条。屋面为压型钢板，屋面坡度i=1/2.5（=21.8）3.3.2檩条计算（1）永久荷载压型钢板 0.30kN/m2檩条（包括拉条） 0.05kN/m2 0.35kN/m2（2）可变荷载屋面均布活荷载0.4kN/m2 雪荷载0.2kN/m2 取两者较大值0.4kN/m2 檩条内力计算（1） 永久荷载与屋面活载组合 弯矩设计值：（2） 永久荷载与风荷载吸力组合基本风压为0.4kN/m2檩条线荷载：弯矩设计值：综合上述两种组合可得，应按第一种荷载组合计算檩条内力。截面选择及截面特性（1）截面选择檩条高度h：初选时应考虑屋面荷载和跨度要求，h通常取檩条跨度l的1/501/35。由此可得檩条高度h取值为120mm171mm。选用卷边槽形冷弯薄壁型钢截面特性如下：应考虑有效截面，同时跨中截面有孔洞削弱，同时考虑用0.9的折减系数，则有效截面抵抗矩为：（2）有效截面计算 1）受压板件的稳定系数腹板腹板为加劲板件： 上翼缘板上翼缘板为部分加劲板件，最大压应力作用于部分加劲边：2）受压板件的有效宽度腹板 则：板组约束系数为：由于 计算得到截面的有效宽度为： 上翼缘板 则：板组的约束系数为： 下翼缘板下翼缘板全截面受拉，全部
