本科畢業設計（論文）畢業設計（論文）題目生產車間設計系（院）土木工程系專業班級學生姓名學號指導教師職稱二一五年六月二十日本科畢業設計（論文）獨創聲明本人鄭重聲明所呈交的畢業設計論文，是本人在指導老師的指導下，獨立進行研究工作所取得的成果，成果不存在知識產權爭議。盡我所知，除文中已經注明引用的內容外，本設計（論文）不含任何其他個人或集體已經發表或撰寫過的作品成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體均已在文中以明確方式標明。本聲明的法律后果由本人承擔。作者簽名二一五年六月二十日畢業設計（論文）使用授權聲明本人完全了解關于收集、保存、使用畢業設計（論文）的規定。本人愿意按照學校要求提交學位論文的印刷本和電子版，同意學校保存學位論文的印刷本和電子版，或采用影印、數字化或其它復制手段保存設計（論文）；同意學校在不以營利為目的的前提下，建立目錄檢索與閱覽服務系統，公布設計（論文）的部分或全部內容，允許他人依法合理使用。（保密論文在解密后遵守此規定）作者簽名二一五年六月二十日本科畢業設計（論文）I生產車間設計摘要本工程為生產車間，廠房跨度為24米，柱距為66米，縱向總長為66米。廠區周圍道路暢通，地形平坦，自然地表標高1013M，基本風壓為205/KNM，基本雪壓為2035/KNM。結構形式采用輕鋼結構單層工業廠房形式，并設有抗風柱，基礎均采用柱下獨立基礎，柱腳采用帶加勁肋的剛接柱腳，圍護結構采用雙面巖棉復合彩鋼夾心板。本工程設計嚴格按照設計準則，滿足適用性，安全性，永久性的功能要求。關鍵字生產車間；輕鋼結構；工業廠房本科畢業設計（論文）IIDESIGNOFPISTONPRODUCTIONWORKSHOPINBOHAIBINZHOUABSTRACTTHEPROJECTWORKSHOPSPANIS24METERS,ANDSPACINGOF66METERS,THELONGITUDINALLENGTHIS66METERSTHEAREAAROUNDTHEROADISSMOOTH,FLATTERRAIN,NATURALTERRAINELEVATION1013M,BASICWINDPRESSURE,BASICSNOWSTRUCTUREFORMOFTHELIGHTSTEELSTRUCTURALMONOLAYERINDUSTRIALFACTORYBUILDINGFORM,ANDISPROVIDEDWITHTHEWINDCOLUMN,AREBASEDONTHEINDEPENDENTFOUNDATIONUNDERTHECOLUMN,THECOLUMNUSINGWITHSTIFFENINGRIBRIGIDCOLUMNBASECONNECTION,THERETAININGSTRUCTUREWITHDOUBLECOMPOSITEROCKWOOLSANDWICHPANELTHEENGINEERINGDESIGNISSTRICTLYACCORDINGTOTHEDESIGNCRITERIA,MEETTHEAPPLICABILITY,SAFETY,PERMANENTFUNCTIONALREQUIREMENTSKEYWORDSPRODUCTIONWORKSHOPLIGHTSTEELSTRUCTUREINDUSTRIALPLANT本科畢業設計（論文）I目錄引言1第一章建筑設計211建筑設計2111工程概況212建筑設計3121廠房平面布置3122結構設計選型4第二章結構設計621吊車梁設計6211吊車梁設計資料622內力計算623吊車梁截面尺寸確定及幾何特征計算8231截面尺寸確定8232梁截面幾何特征924梁截面承載力核算10241強度計算10242穩定計算11243疲勞強度驗算12244撓度驗算13245支座加勁肋計算13246焊縫計算13第三章門式剛架設計1431設計資料1432荷載計算1533內力計算16331永久荷載作用下的內力16332活荷載作用下的內力18本科畢業設計（論文）II333風荷載作用下的內力19334吊車荷載水平向右最大在左2134內力組合2335柱梁截面設計24351剛架柱設計2436剛架橫梁2837節點設計30371梁柱節點設計30372屋脊節點設計33373牛腿設計35374柱腳節點設計3638檁條設計38381設計資料38382荷載計算38383內力分析38384截面選擇39385確定有效截面并驗算強度39386穩定計算42387撓度計算43388拉條設計4339墻梁設計43391設計資料43392山墻墻梁設計44393縱向墻梁設計45310基礎設計463101設計資料463102柱基礎截面設計46參考文獻49謝辭50本科畢業設計（論文）1引言隨著我國國民經濟的不斷發展和科學技術的進步，鋼結構在我國的應用范圍也在不斷擴大。鋼結構自重輕，基礎簡單，鋼材的密度比是混凝土的3倍，強度是混凝土的14倍以上，墻體一般采用輕質復合墻板，每平方米建筑面積的質量遠小于鋼筋混凝土結構的自重。由于建筑物自重輕，對地耐力要求就低，適用于軟弱地基，因此鋼結構住宅降低了基礎工程的施工難度和造價。有效使用面積大，鋼結構的材料強度高，柱梁截面小，再加上鋼結構住宅的墻體因不參與承重，可采用高強度的輕質墻板，墻板厚度遠小于鋼筋混凝土結構的墻體厚度，從而使有效使用面積得到了提高。鋼結構體系施工周期短，由于構件工業化，產業化生產，施工周期比傳統建筑縮短50，構件由于在工廠制作生產，施工作業受天氣及季節影響小，工廠構件制作與現場構件安裝可以平行作業，大大縮短了建造周期和資金占用時間。抗震性能好。鋼結構本身有良好的延伸性，自重輕，自振周期長，較大變形下能吸收變形能，結構體系的連接多為柔性連接，維護結構可隨主體結構發生變位，其抗震性能得到大大提高。鋼結構由于符合時代的發展，鋼結構建筑被廣泛的應用于建筑行業，包括工業廠房的建筑、民用住宅的建筑和公共場所的建筑，如鳥巢體育館的建筑結構即為鋼結構建筑，具有很大的代表性，同時也是我國建筑行業開發利用鋼結構建筑的又一座里程碑，鳥巢的建成得到了國內和國際的好評，也為國內的建筑行業進行鋼結構建筑研究樹立信心，更加明確了發展方向。設計中，第一章為建筑設計，說明本工程的工程概況、建筑設計。第二章為結構設計，包括吊車梁的設計，吊車梁截面的設計以及驗算。第三章為門式剛架設計，包括柱截面設計，梁截面設計，節點設計，檁條設計，墻梁設計以及基礎設計。本科畢業設計（論文）2第一章建筑設計11建筑設計111工程概況本工程為生產車間，廠區周圍道路暢通。結構形式采用輕鋼結構單層工業廠房形式，圍護結構采用雙面巖棉復合彩鋼夾心板。本工程認真貫徹“適用、安全、經濟、美觀”的設計原則，立面時尚、簡潔、美觀；平面應滿足生產工藝的制作要求。批準建筑面積16002M，土建總造價100萬元。建筑等級結構安全等級級，耐火等級為級，采光等級為級。結構形式輕鋼結構門式剛架。設備中級（軟鉤）工作制吊車Q5T一臺。基本風壓05KN/2M，基本雪壓035KN/2M。1自然條件氣溫冬季采暖計算溫度7，夏季通風計算溫度27。主導風向夏季為東南風，冬季為西北風。降雨量年降雨量5885MM，一日最大降水量為1504MM。雨季施工起止日期7月1日8月31日。冬季施工起止日期12月10日次年3月10日。2地質條件及地理情況地形平坦，自然地表標高1013M。根據勘察報告，場區土層按自上而下順序表述如下根據外業鉆探觀察描述、靜探測試分析，場地地層成層性較好，橫向變化不大，沉積物以粉質黏土、粉土為主。在靜探勘察深度范圍內自上而下可分為6層1層素填土，2層粉土，3層粉質黏土，4層粉土夾粉質黏土，5層粉質黏土，6層粉土。該場地地下水的類型為第四系孔隙潛水，補給來源以大氣降水為主，排泄途徑以地下緩徑流和地面蒸發為主。本科畢業設計（論文）3地基基礎方案分析宜采用天然地基，建議開挖深度為200米左右，槽底高程控制在813M，以2層粉土為地基持力層，局部可能未挖至原狀土，建議繼續下挖并進行換填處理。地基承載力特征值FAK為90KPA。設計部門可根據GB500072011規范公式524進行深寬修正。抗震設防烈度為7度，擬建場地土類型為中軟場地土，場地類別為類。最大凍土深06M。3設備條件場地及運輸條件，現場場地平整，道路暢通，足以滿足施工運輸和交通使用。技術設備情況，施工單位設備齊全，可滿足施工要求。勞動力供應情況，勞動力可按計劃要求供應、滿足施工需要。各主要工種工人以班組承包方式作業，要求在一段時間內能連續均衡作業。現場采暖、上、下水管網及電力均由城市管網直接提供。12建筑設計121廠房平面布置該廠房的長度為66M，跨度24M，柱距為66M，由11榀門式剛架縱向布置。平面為矩形，這種平面形式滿足工藝生產流程的要求，物流運輸路線短捷，形狀規整，且廠房的跨度不大，室內采光和通風都能達到要求。矩形平面規整，結構構造簡單，施工周期短，造價低。廠房的建筑空間由生產車間，生活區，倉庫組成。根據生產工藝流程，廠房左側為生產區，并有一臺起重量為5T的吊車，邊跨設有抗風柱，用來增加結構的穩定性。本科畢業設計（論文）4圖11車間平面布置圖122結構設計選型本工程采用輕型門式剛架，在滿足生產工藝的前提下按等間距布置以方便構件加工生產和安裝。在柱外側設置墻梁，在墻梁上掛壓型鋼板墻體；在鋼架梁上設置檁條，在檁條上鋪設壓型鋼板屋面板，同時為提高結構整體性，按構造在柱間設置柱間支撐，在檁條、墻梁間設置拉條和撐桿及隅撐。柱按吊車要求布置牛腿，牛腿頂面距室內地坪標高63M。基礎均采用柱下獨立基礎，柱腳采用帶加勁肋的剛接柱腳。（1）廠房高度的確定單層廠房的高度是指地面至屋架下弦的垂直距離，一般情況下，屋架下弦的高度即是柱頂與地面之間的高度，所以單層廠房的高度即是地面到柱頂的高度，柱高由生產工藝確定，在此確定的是由室內地平到柱與梁的軸線交點處的高度。按公式HH1H2H3H室內地坪到柱與梁軸線的交點處的距離1H吊車軌頂至屋架下弦底面的距離2H地面至吊車軌頂的高度，由生產工藝決定3H地面至柱腳底面的距離，對于中型廠房一般為0810M，為方便施工與構件的生產取高度為93M。梁坡度為I01，門式剛架屋脊高度為HLI931201105M。本科畢業設計（論文）5（2）建筑立面設計廠房西、南、北面個設置大門，廠房正、背立面均設窗，離地面12米的墻體采用紅磚砌塊，墻體和屋面均采用彩色壓型鋼板，立面總體設計既有利于采光和通風又符合美觀大方的原則。（3）采光設計本設計的采光等級要求為III級，作業精確度為精細，采取雙側窗照明建筑采光設計標準，采光系數C3，窗地面積比估算值為1/4（輔助用房的采光設計按民用設計采光標準確定窗地比為1/61/8），該廠房總的建筑面積為1585，生產區的建筑面積為1427，由此可得，所需窗的面積為357根據這些數據計算出窗的尺寸，在標高12M處設置推拉窗，尺寸為30003000，在標高6米處設置高為高15米（正背面長66米，側面長24米）的帶型固定窗。本設計中，生產區窗的總面積為CA30M30M1915M66M212M24M39782M（4）通風設計根據該車間的性質可知該工業廠房對內部的塵埃、及溫度的波動限制不多，故采用自然通風，車間下部窗、辦公室、，檢測室及廁所均設置推拉窗外其他全為固定窗。（5）防火設計該廠房的建筑防火等級為二級，根據規范規定的防火安全距離要求，從廠房最遠處到出口的距離不能大于30M，設計中的出口布置滿足規范的要求。（6）保溫隔熱設計為保證廠房的圍護結構具有一定的保溫性能和在構造上的嚴密性，屋面和墻面均采用輕質高強的壓型鋼板，內夾一定厚度的聚苯板用來保溫隔熱。本科畢業設計（論文）6第二章結構設計21吊車梁設計211吊車梁設計資料圖21吊車簡圖該吊車為L225M，Q5T工作制A4級軟鉤吊車MAXPF42KN,MINPF1048KN，考慮一臺吊車荷載作用。吊車梁跨度66M，Q5T50T，可以不設置制動結構而將吊車梁上翼緣加寬，梁端部采用突緣支座。吊車梁材質取用Q235,腹板與上翼緣采用焊透的K形連接，與下翼緣采用貼腳焊縫連接，并均為自動焊，其余焊縫為手工焊接，自動焊焊條為H08A,手工焊焊條為E43型。22內力計算1計算吊車梁內力時，吊車梁自重及作用于其上走道的活荷載、積灰荷載、軌道等豎向荷載，可近似地以輪壓荷載乘以荷載增大系數B103，并考慮動力系數A105，吊車豎向荷載分項系數QG14進行計算。計算豎向輪壓MAXQKPPABG10510314426359KN每輪橫向水平力112KQQTNHH012（Q1OT,H012）本科畢業設計（論文）750129814722KTKN14147206QKTTKNG計算吊車梁下翼緣強度和穩定性時206TTKN支座最大剪力MAXV圖22剪力最不利位置MAX635966366636983666PKNVKN（2）計算彎矩時跨中最大豎向彎矩MAXM圖23最大豎向彎矩計算簡圖126359435838266ARKNMAX83523756359312356CMKN（3）計算強度時最大水平彎矩MAXTM本科畢業設計（論文）8圖24最大水平彎矩計算簡圖MAX2061235646359TMKNMKNM（4）計算撓度時最大水平彎矩MAXTM（計算簡圖如上圖）MAX4381105TKNMMKNM23吊車梁截面尺寸確定及幾何特征計算231截面尺寸確定設計按Q235鋼第一組剛才選用，此時2215/FNMM，2125/VFNMM（1）按經濟要求確定梁高所需梁截面抵抗矩63MAX12121235610690215MWCMF所需梁高33730769030319ECHCM（2）按照剛度要求確定梁高容許相對撓度取為600L，故600LV66MIN06100621566006001051LHFCMV初選梁高500WHMM。（3）按經驗公式確定腹板厚度73730585WWTHMM（4）按抗剪要求確定腹板厚度本科畢業設計（論文）93MAX98310121219500125WWVVTMMHF初選腹板50012。（5）梁翼緣截面尺寸為使截面經濟合理，選用上下翼緣不對稱工字形截面，所需翼緣板總面積按下式近似計算。3269010125002276065006WWWTHWAMMH上下翼緣按總面積的60和40分配。上翼緣面積069284557042MM，下翼緣面積049284371362MM。對于Q235鋼，根據構造要求8MMT50MM。初選上翼緣板3401240802MM，初選下翼緣板2001224002MM。翼緣板自由外伸寬度235235170151512180235YAMTMMF，翼緣板滿足局部穩定的要求，同時也滿足軌道寬度320BMM的要求。232梁截面幾何特征圖25吊車梁截面圖（1）毛截面特征21234201250121248ACM本科畢業設計（論文）1003412518201206501226229612480YCM223334113412341252429606201220122960611252412505012296534932122XICM435349322346524296XCMWCMCM2凈截面特性212342235201250121192ACM029312494201206476122026711920NYCM2233341129312293125026706201220122670611250084764761226745423122NXICM43454231949233NXCMWCMCM上43454231701267NXCMWCMCM下上翼緣對Y軸的特性23412408ACM上，2342235123516NCM上3411234393012YICM24393022351293473NYCM3347320417NYWCM3393023117YWCM24梁截面承載力核算241強度計算本科畢業設計（論文）11（1）正應力驗算上翼緣正應力66MAXMAX332212356104101949102041083/215/XTNXNYMMWWNMNMMS,應計算梁的整體穩定性。166001204720340500LTBHX02820282107107084123BBJJ計算整體穩定性6633221235610410084234610231108002/215/YXBXYMMWWNMNMMSJ滿足要求。本科畢業設計（論文）33最外排受力最大螺栓抗剪、抗拉力TBBT10754889914068511077315214VVNNNN滿足要求。2端板厚度驗算端板厚度取T14MM，由于其為伸臂端板FT6E61588990T114MMBF300205N滿足要求。3梁柱節點域的剪應力驗算由結構輔助設計軟件計算柱弱軸方向節點域腹板抗剪強度驗算結果該方向不用驗算節點域,節點域采用補強措施，補強方法單側貼焊補強板，補強板厚度3MM，節點域補強后滿足要求。4螺栓處腹板強度驗算當T286770476NKNPKN322WW04041901015353/MM215/MMET4511PNN滿足要求。最外排受力最大螺栓抗剪、抗拉力TBBT015485061005601769515210VVNNNN滿足要求。2端板厚度驗算端板厚度取T20MM，由于其為伸臂端板FT6E64585060T1932MMBF300205N滿足要求。本科畢業設計（論文）35373牛腿設計吊車梁及軌道自重在牛腿處產生的反力423238KG/M96810M7810KG/M1266108488DPKNMAXD為吊車最大輪壓通過吊車梁傳遞給柱的最大反力63656KN作用于牛腿根部的剪力V彎矩MMAX1214128488146365699304DVPKNMVE選用牛腿截面為300200401812圖329牛腿計算簡圖（1）集中荷載作用下腹板的抗剪強度為3229930410313512530021812NMNMMT時受壓穩定系數K2258911596685891159081668081088KYY鄰接板