前言設計題目來源于山西省某機械廠的二期機械配件加工廠房計劃。本次畢業設計主要任務是加工廠房的結構設計。課題來源于實際，其成果可直接或間接的滿足市場的需求，為社會服務，實現了畢業設計的社會經濟效應。此次設計的目的是為了培養我正確的設計思想，嚴謹的設計態度，掌握國內外先進的設計方法（PKPM、3DS鋼結構設計軟件的學習）。通過解決具有一定復雜程度的實際工程問題，使所學的專業知識與實踐相結合，進一步掌握輕型鋼結構的設計方法和設計原理。設計說明書內容詳實、完整、涉及面廣，對眾多參考資料進行了比較和校正，然后選擇采用雙跨四坡門式剛架的結構形式。依次按照主結構、次結構、支撐體系、圍護體系的順序進行詳細的設計計算。從材料、設計計算到構造要求等作了充分的考慮，在細節中附有大量的圖表加以說明。本設計還涉及到了薄壁型鋼和壓型鋼板以及保溫材料。這些材料性能十分優越，并獲得了較好的技術、經濟效果。從第一本《門式剛架輕型房屋鋼結構技術規程》頒發以來，門式剛架輕型鋼結構經歷了數十年的發展。門式剛架是工業廠房發展的趨勢，國內外對門式剛架的研究已相當成熟，正逐步向技術標準定型化、加工過程工廠化、施工工藝機械化的目標發展。國內外關于門式剛架設計的爭議主要集中在荷載取值和計算理論體系。本設計依據我國相關鋼結構設計規范，采用以概率論為基礎的極限狀態設計方法。在設計過程中，我收集了較多的工程設計資料，并深入現場進行實踐，從工程概況、方案論證、總體設計到結構設計，以科學的理論知識為基礎，以工程實例為依據，根據國家標準規范，結合科學手段精心設計完成。由于缺乏實踐經驗，錯誤在所難免，敬清諸位老師批評指正。設計資料與依據1.1工程概述本設計是長春市一汽輕型車廠機械加工裝配車間設計，該車間采用單跨雙坡的門式剛架結構。設計使用年限50年，安全等級二級，抗震等級丙類。車間跨度21m，長度51.8m，柱間距7.4m，柱高9.3m，屋面坡度1/20，帶一個起重量為5t的電動單梁吊車。屋面及墻面板均為彩色壓型鋼板，內填充保溫玻璃纖維棉，檁條間距1.47m。當地屋面活荷載標準值0.30KN/m,屋面恒荷載0.30KN/m2，基本風壓0.55KN/m2，基本雪壓0.55KN/m2。設計依據《門式剛架輕型房屋鋼結構技術規程》CECS102：2002《輕型鋼結構設計指南》．中國建筑工業出版社《鋼結構設計原理》．高等教育出版社《鋼結構設計手冊》（第三版）.中國建筑工業出版社《建筑結構荷載規范》(GB50009-2001)《鋼結構設計規范》（GB50017-2003）《冷彎薄壁型鋼結構技術規范》(GB50018-2002)《建筑鋼結構焊接規程》（JGJ81-2001）《建筑制圖標準》（GB/T50004-2001）《涂裝前鋼材表面銹蝕等級和涂裝等級》(GB8923)2方案論證2.1方案擬定及論證本次設計初步擬定采用門式剛架的結構形式。門式剛架體系具有多元化和完善化的特點，是建筑工業廠房發展的趨勢，具有大跨度、自重輕、韌性好、可重復使用、設計彈性大、美觀大方、安裝容易、施工周期短、抗震性能好、投資回收快、環境污染少，可應用于大跨度、高聳、重載工程，已廣泛應用于工業廠房、機場車庫、體育場館、倉庫、購物中心等工業與民用建筑，課題實際科研成果社會價值高、實用性強。門式剛架的結構形式分為單跨、雙跨、多跨剛架和帶挑檐的剛架等形式。根據《輕型鋼結構設計》規范建議，單層門式剛架的跨度應根據建筑使用條件和生產工藝確定，一般情況下以跨度為21~30米時較為經濟。本次設計的跨度為21米，選用單跨的形式最為合適經濟。由于本工程帶有5t吊車，所以采用柱與基礎剛接的門式剛架結構。初步方案采用雙坡單跨門式剛架，符合國家相關設計規范、經濟合理。2.2建筑設計2.2.1地質條件(1)地形條件：地勢平坦，鄰近城市干道，城市上下水及電煤氣管網在附近通過。(2)氣象資料：標準凍土深度1.8m，基本風壓值0.55KN/㎡，基本雪壓值0.55KN/㎡。(3)抗震設防烈度為7度，設計基本地震加速度為0.10g。(4)廠房地面土夯實后上鋪混凝土。表層覆蓋100mm厚的素混凝土，室內地坪標高為±0.000，室外地面標高為－0.302.2.2施工與安裝條件(1)各種材料保證供應，品種齊全。(2)施工技術力量雄厚，有足夠的運輸，吊裝設備。(3)構件加工和預測設施配套，保證工期。2.2.3(1)屋面采用板寬1000mm，波高130mm的YX130-300-600的壓型鋼板，有效覆蓋寬度750mm，屋面采用1/20的雙坡屋面。(2)墻體采用雙層鍍鋅壓型鋼板，鋼板間夾一層保溫棉。(3)廠房采用散排水。(4)車間采用鋁合金塑鋼推拉窗、平開窗，出入門采用夾芯板推拉門。門窗表表2-1門窗編號洞口尺寸選用圖集及規格數量（個）附注寬度(m）高度（m）M-136003600廠家訂作2夾芯板推拉門C-115001200廠家訂作28鋁合金塑鋼推拉窗C-236001500廠家訂作10鋁合金塑鋼平開窗3結構設計與計算3.1設計基本資料3.1.1設計基本資料本次車間設計采用單跨雙坡門式剛架，剛架跨度21m，柱高9.3m，柱距7.4m，八榀剛架，屋面坡度1/20；柱、梁采用Q345B，其他采用Q235B，螺栓采用摩擦型高強度螺栓10.9級和普通螺栓。焊條采用E43，基礎混凝土等級C20，柱、梁采用焊接組合梁，柱為等截面，梁為變截面，柱腳剛接，檁條和墻梁均采用冷彎薄壁C型鋼。3.1.2柱網應根據工藝、結構和經濟要求布置。按施工要求，廠房的橫向柱距、縱向柱距應滿足生產工藝、使用和發展要求。柱的位置和廠房的地上設備、起重及運輸通道、地下設備和設備基礎、地下管道相協調。按結構要求，柱網布置應盡量簡單，避免在同一區段內設置縱橫跨。按經濟要求，縱向柱距常對鋼材用量和造價有較大影響。增大柱距，柱和基礎的材料用量減少。綜合考慮以上原則并結合本工程實際情況，其布置如下圖3.1所示。圖3.1柱網布置（單位mm）3.1.3支撐布置1．柱間支撐和屋面支撐必須布置在同一開間內，形成抵抗縱向荷載的支撐桁架。2．支撐的間距一般為30～40m，不應大于60m。3．支撐可布置在溫度區間的第一個或第二個開間。當布置在第二個開間時，第一個開間的相應位置應設置剛性系桿。4．45°的支撐斜桿能最有效地傳遞水平荷載，當柱子較高導致單層支撐構件角度過大時，應考慮設置雙層柱間支撐。5．在剛性轉折處宜設置剛性系桿，如柱頂和屋脊。6．輕型門式剛架結構中的剛性系桿可由相應位置處的檁條兼作，檁條剛度或承載力不足時設置附加系桿。3.2荷載計算(1)恒荷載：屋面恒荷載（含檁條自重）0.5KN/m2恒荷載標準值0.3×7.4=2.2KN/m(2)活荷載：屋面活荷載0.50KN/m2雪荷載0.55KN/m2活荷載標準值0.55×7.4=4.1KN/m(3)風荷載：基本風壓0.55KN/m2，地面粗糙度等級為B類，w0=0.63×1.05=0.66kN/m2風載體型系數如圖3.2所示。圖3.2風載體型系數示意圖柱頂高度取9.3m，風壓高度變化系數，βz=1.0，則風荷載標準值為：：(4)吊車荷載（如表3-1所示）起重量Q(t)最大輪壓Pmax(t)最小輪壓Pmin(t)吊車總寬度B(mm)吊車輪距W(mm)54.231.0735003000吊車荷載（吊車為電動單梁吊車）表3-15噸吊車作用下產生的豎向荷載：圖3.3吊車梁支座反力影響線及豎向荷載（單位mm）標準值：吊車橫向水平荷載，每個輪子的水平剎車力T1的最不利位置同Pmax，(5)地震作用據《全國民用建筑工程設計技術措施—結構》中第18.8.1條建議：單層門式剛架輕型房屋鋼結構一般在抗震設防烈度小于等于7度的地區可不進行抗震計算。故本工程結構設計不考慮地震作用。3.3內力計算內力計算是通過清華大學的結構力學求解器計算的。本設計通過結構力學求解器，得出門式剛架分別在恒荷載、活荷載、吊車荷載、風荷載、作用下的彎矩、軸力、剪力圖，最終的數據進行下一步的荷載組合。3.3.1內力計算圖恒荷載作用下的內力圖圖3.4剛架在恒載作用下結構計算簡圖(單位KN/m)圖3.5剛架在恒載作用下的內力圖活荷載作用下的內力圖圖3.6剛架在活載作用下結構計算簡圖(單位KN/m)圖3.7剛架在活載作用下的內力圖(3)左風作用下的內力圖圖3.8剛架在左風作用下結構計算簡圖（KN/m）圖3.9剛架在左風作用下的內力圖(4)右風作用下的內力圖圖3.10剛架在右風作用下結構計算簡圖(單位KN/m)圖3.11剛架在右風作用下的內力圖(5)吊車豎向荷載（1）作用下的內力圖圖3.12剛架在吊車豎向荷載（1）作用下結構計算簡圖(單位KN)圖3.13剛架在吊車豎向荷載（1）作用下的內力圖(6)吊車豎向荷載（2）作用下的內力圖圖3.14剛架在吊車豎向荷載（2）作用下結構計算簡圖(單位KN)圖3.15剛架在吊車豎向荷載（2）作用下的內力圖(7)吊車橫向荷載（1）作用下的內力圖圖3.16剛架在吊車橫向荷載（1）作用下結構計算簡圖(單位KN)圖3.17剛架在吊車橫向荷載（1）作用下的內力圖(8)吊車橫向荷載（2）作用下的內力圖圖3.18剛架在吊車橫向荷載（2）作用下的結構計算簡圖（單位KN）圖3.19剛架在吊車橫向荷載（2）作用下的內力圖內力組合1.荷載組合門式剛架輕型房屋鋼結構的承重構件應按承載能力極限狀態和正常使用極限狀態設計，根據現行國家標準《建筑結構荷載規范》（GB5009—2001）的規定，對于一般框架、排架結構，可以采用簡化組合，按照下列組合值中取最不利值確定：A．1.2×恒荷載標準值計算的荷載效應+1.4×任一可變荷載標準值計算的荷載效應B．1.0×恒荷載標準值計算的荷載效應+1.4×風荷載標準值計算的荷載效應C．1.2×恒荷載標準值計算的荷載效應+1.4×活荷載標準值計算的荷載效應+0.6×1.4×風荷載標準值計算的荷載效應D．1.2×恒荷載標準值計算的荷載效應+1.4×風荷載標準值計算的荷載效應+0.7×1.4×活荷載標準值計算的荷載效應E．1.35×恒荷載標準值計算的荷載效應+所有可變荷載組合值產生的效應2.內力組合控制截面是指構件某一區段中承載力可靠指標相對最底的那些截面，它們對構件的截面設計有控制作用。本設計內力組合的計算控制截面取柱腳、柱頂、牛腿上截面、梁端截面?？刂平孛娴膬攘ΨN類有軸向力N、彎矩M、和水平剪力V。最不利的四種內力組合如下：(1)與相應的、組合；(2)與相應的、組合；(3)情況下+及相應；(4)情況下-（最大負彎矩）及相應；本次設計的內力組合由PKPM軟件求得，具體數據參看附錄一，由內力組合中取構件最不利內力組合分別為：柱1：柱腳截面M=﹣187.31KN.m，N=132.39KN，V=﹣54.62KN牛腿上截面M=﹣196.23KN.m，N=﹣172.51KN，V=54.62KN柱頂截面M=﹣301.83KN.m，N=﹣96.11KN，V=52.32KN柱2：柱腳截面M=187.31KN.m，N=132.39KN，V=54.62KN牛腿上截面M=196.23KN.m，N=﹣172.51KN，V=﹣54.62KN柱頂截面M=301.83KN.m，N=﹣96.11KN，V=﹣52.32KN梁1：大頭M=301.83KN.m，N=57.14KN，V=93.32KN小頭M=172.26KN.m，N=﹣49.12KN，V=2.50KN梁1：大頭M=﹣301.83KN.m，N=﹣57.14KN，V=93.32KN小頭M=﹣172.26KN.m，N=49.12KN，V=3.17KN3.4門式剛架設計3.4.1計算模型：如圖3.20所示3.4.2本次設計剛架柱截面初選焊接組合型H型鋼，截面尺寸H400×280×6×12，材質為Q345B，f=310N/mm2截面特性：A=89.76cm2Ix=27957cm4Iy=4391cm4WxWy=314cm3ix=17.64cmiy=3.4.3剛架柱驗算選取最不利內力組合：M=301.83KN.m，N=172.51N，V=54.62N(1)強度驗算：強度滿足要求。(2)平面內穩定驗算：，，屬B類截面，查受壓構件的穩定系數表，得。平面內穩定滿足要求。(3)平面外穩定驗算：，，屬C類截面，查受壓構件穩定性系數表，得。1.07將數據代入公式中平面外的穩定滿足要求。(4)局部穩定驗算：翼緣外伸寬厚比，滿足要求。腹板高厚比，滿足要求。(5)剛度驗算：剛度滿足要求。3.4.4剛架梁截面選擇剛架梁截面初選焊接組合型H型鋼，變截面，截面尺寸H350～500×250×6×10，材質為Q345B，f=310N/mm2截面特性：大頭：A=78.7cm2Ix=35546cm4Iy=2605cm4Wx=1422cm3Wy=208cm3ix=21.23cmiy=小頭：A=69.8cm2Ix=16251cm4Iy=2605cm4Wx=929cmWy=208cm3ix=15.25cmiy=3.4.5剛架梁驗算選取最不利內力組合：大頭：M=301.83KN.m，N=57.14N，V=93.32N小頭：M=172.26KN.m，N=49.12N，V=2.50N強度驗算：A:大頭故截面邊緣正應力比值用代替,,求得=22.32當即此時大頭端截面全部有效。大頭端同時受到壓彎作用，，不設加勁肋，則當時，，，故大頭端截面強度滿足要求。B:小頭故截面邊緣正應力比值用代替,,求得=22.16當即此時小頭端截面全部有效。小頭端同時受到壓彎作用，，不設加勁肋，則當時，，，故小頭端截面強度滿足要求。(2)穩定驗算：平面外計算長度，最小截面慣性矩，，屬C類截面，查受壓構件的穩定系數表，得。將數據代入公式中則穩定性滿足要求。(4)局部穩定驗算：翼緣外伸寬厚比，滿足要求。腹板高厚比，滿足要求。(5)剛度驗算：剛度滿足要求。3.4.6剛架柱頂變形計算查《輕型門式剛架》表3-1，柱頂在風荷載標準值作用下的位移限值為。按公式3.5節點計算3.5.1梁柱節點采用如圖3.20所示的連接形式。圖3.20梁柱連接圖連接處最不利一組內力組合值：A:螺栓驗算采用10.9級M20摩擦型高強螺栓，連接表面采用噴砂（丸）處理，查表得抗滑移系數，預拉力P=155KN。受力最大的一個螺栓拉力：受剪承載力設計值：故滿足強度要求。B:連接板設計端板厚度計算按梁端外伸來計算（設加勁板為兩邊支承）取端板厚度為18mm。C:節點域剪應力驗算故應增設斜加勁肋—135×10×135在端板設置螺栓處驗算構件腹板強度：。（滿足要求）。3.5.2梁與梁的連接節點采用如圖3.21所示的連接形式。連接處最不利的一組組合內力值：A:螺栓驗算采用10.9級M20摩擦型高強螺栓，連接表面采用噴砂（丸）處理，查表得抗滑移系數，預拉力P=155KN。圖3.21梁梁連接圖受力最大的一個螺栓拉力：受剪承載力設計值：故滿足強度要求。B:連接板設計端板厚度計算按梁端外伸來計算（設加勁板為兩邊支承）取端板厚度為18mm。3.6吊車梁設計3.6.1設計資料吊車梁跨度7.4m,一臺5t電動單梁吊車，跨度L=21m，最大輪壓4.23t，最小輪壓1.07t，吊車總寬3.500m，吊車輪距3.000m，軌道高度0.134m，材料選用Q235B。圖3.22吊車有關尺寸3.6.2內力計算(1)Mmax時最不利輪位如圖3-23所示。圖3.23Mmax時最不利輪位布置(2)求:(3)求:時最不利輪位布置如圖3-24所示。圖3.24Vmax時最不利輪位布置(4)求:房屋鋼結構的柱腳，宜113選用平板式鉸接，但本設計柱3.6.3截面選擇(1)梁高：1)按經濟條件確定：2)按允許撓度值確定：初選梁高h=450mm。(2)腹板厚度：1)按經驗公式：2)按抗剪要求：取(3)翼緣尺寸：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。上、下翼緣面積按60%和40%分配。上翼緣面積0.6×2837=1702mm2,下翼緣面積0.4×2837=1135mm2。初選上翼緣板—300×12，下翼緣板—220×8。翼緣板外伸寬度3.6.4驗算(1)截面特性：吊車梁上翼緣：(2)強度驗算：1)正應力：上翼緣正應力為下翼緣：2)剪應力：突緣支座處剪應力為：3)腹板局部承壓：(3)穩定性驗算：1)整體穩定性：2)局部穩定：翼緣：腹板：，應按構造配置橫向加勁肋。(4)加勁肋計算：1)橫向加勁肋的外深寬度為：取。橫向加勁肋厚度為：所以橫向加勁肋尺寸為。2)支座加勁肋：采用強度驗算：整體穩定驗算：此截面屬b類截面，查表得。(5)剛度驗算：(6)焊縫連接計算：1)上翼緣與腹板連接焊縫：上翼緣對中和軸面積距取。2)下翼緣與腹板的連接焊縫：下翼緣對中和軸的面積矩3)支座加勁肋與腹板連接焊縫：3.7牛腿設計牛腿尺寸如圖3-25所示。圖3.25柱牛腿（單位mm）牛腿根部斷面尺寸為。滿足強度要求。3.8屋面檁條設計3.8.1檁條跨度7.4m，檁條間距1.47m跨中設兩道拉條。檁條采用冷彎薄壁C型鋼檁條，鋼材采用Q235B，焊條采用E43型。圖3.26檁條截面軸線和荷載圖3.8恒荷載活荷載恒荷載標準值設計值活荷載標準值設計值荷載組合3.8彎矩設計值3.8(1)截面選擇檁條初步選用C220×75×20×2.5。703.76截面應力計算：（壓）（壓）（拉）（拉）(2)受壓板件的穩定系數1)腹板腹板為加勁板件，，由穩定系數公式2)上翼緣板上翼緣板為最大壓應力作用于部分加勁肋板件的支承邊，由穩定系數公式(3)受壓板件的有效寬度1)腹板。按受壓板件的板組約束系數公式板組約束系數按計算系數公式計算系數由于，則。。所以，。按截面有效寬度公式截面的有效寬度系數加勁板件的有效寬度2)上翼緣板。按受壓板件的板組約束系數公式板組約束系數按計算系數公式計算系數為由于，則所以，。按截面有效寬度公式截面的有效寬度系數加勁板件的有效寬度3)下翼緣板下翼緣全部面積受拉，全部有效。(4)截面模量上翼緣板的扣除面積寬度腹板的扣除面積寬度同時在腹板的計算截面上有一φ12拉條連接孔，（距上翼緣板的邊緣50mm），孔的位置與扣除面積位置基本相同，所以腹板扣除面積按24mm有效凈截面模量將數據代入公式中，得3.8.5(1)強度計算(2)撓度計算(3)構造要求故此檁條在平面內、外均滿足要求。3.9墻面檁條設計3.9.1設計資料剛架跨度21m，高度9.3m，屋面坡度5％，，房屋維護墻采用中間夾保溫棉的壓型鋼板，柱距7.4m,檁條間距1.5m，基本風壓，結構布置見圖3.27所示。圖3.27山墻墻架結構布置圖3.9.2荷載風荷載標準值根據建筑荷載規范，地面粗糙度系數按B類，高度處，風壓高度變化系數，風荷載體型系數取，。垂直于房屋山墻的風荷載標準值：均布風荷載設計值：作用于墻梁水平風荷載設計值：3.9.3截面選擇(1)初選墻梁為C200×75×20×2.5。圖3.28雙力矩B引起的正應力符號圖設墻梁自重設計值為墻梁按簡支計算，只計算強度不驗算穩定性。截面應力：（壓）（壓）（拉）（拉）(2)受壓板件的穩定系數1)腹板腹板為加勁板件，，由穩定系數公式2)翼緣板翼緣板1-3為最大壓應力作用于部分加勁肋板件的支承邊，由穩定系數公式(3)受壓板件的有效寬度1)腹板。按受壓板件的板組約束系數公式板組約束系數按計算系數公式計算系數為由于，則所以，。按截面有效寬度公式截面的有效寬度系數加勁板件的有效寬度2)翼緣板。按受壓板件的板組約束系數公式板組約束系數按計算系數公式計算系數由于，則。。所以，，按截面有效寬度公式加勁板件的有效寬度(3)截面模量上翼緣板的扣除面積寬度同時在腹板的計算截面上有一φ12拉條連接孔，（距上翼緣板的邊緣50mm），孔的位置與扣除面積位置基本相同，所以腹板扣除面積按24mm有效凈截面模量3.9.4(1)強度計算(2)撓度計算(3)構造要求故此檁條在平面內、外均滿足要求。3.10抗風柱設計3.10.1設計資料主剛架跨度21m，檐口高度9.3m，每側山墻設置2根抗風柱，山墻墻面板及墻梁自重為，基本風壓標準值為。3.10.2墻面恒載標準值風壓高度變化系數，風壓體型系數。風壓標準值單根抗風柱承受的均布線荷載設計值：恒載風荷載3.10.3忽略墻架梁垂直荷載的偏心矩，設柱自重為?？癸L柱的最大軸壓力為最大彎矩為剪力為3.10.4抗風柱初選截面為。截面特性：（1）彎矩作用平面內的穩定驗算，滿足剛度要求。查表得，滿足要求。（2）彎矩作用平面外穩定驗算，查表得。，滿足要求。（3）局部穩定驗算翼緣外伸寬厚比，滿足要求。腹板高厚比，滿足要求。支撐設計3.11.1柱間支撐柱間支撐可以與框架組成剛強縱向構架；為框架提供可靠的支撐或減少柱在框架平面外的計算長度；承受廠房端部山墻的風荷載，吊車縱向水平荷載及其他縱向力，來保證廠房骨架的整體穩定和縱向剛度。柱間支撐由屋架端部高度范圍內豎向支撐、吊車梁以上及屋架下弦間的上柱支撐和吊車梁以下的下柱支撐組成。柱間支撐縱向布置圖如3.29所示。圖3.29柱間支撐縱向布置圖（單位mm）(1)荷載計算：基本風壓，風壓高度變化系數，風壓體型系數。風壓設計值集中風荷載吊車縱向水平制動剎車力。(2)內力計算：柱間支撐計算模型如圖3.30所示。1)上柱支撐斜桿內力。桿件拉力設計值：截面選擇：桿件2-3的凈面積取圓鋼，取鋼管，1)下柱支撐斜桿內力，采用雙角鋼支撐。屬于B類截面，查表得。壓桿在循環荷載下的應力降低系數交叉支撐斜桿截面驗算：，下柱支撐驗算合格。3.11.2屋面屋面橫向水平支撐與柱間支撐布置相協調，并配置形成上、下整體共同工作的空間體系。在屋面上與柱間支撐相同的區間設置20的拉緊圓鋼交叉支撐。屋面支撐布置如圖3.31所示。圖3.31屋面支撐布置圖（單位mm）3.12柱腳設計3.12.1剛架柱柱腳設計柱腳的常用形式有鉸接柱腳和剛接柱腳，由于本設計設有吊車，故柱腳采用剛接。圖3.32為剛架柱柱腳。柱的截面尺寸為。上部結構傳至基礎頂面的豎向荷載標準值為，水平荷載標準值為，彎矩標準值為，室外高差0.15，基礎埋深1.65，基礎材料混凝土強度等級為C20，，基礎為素填土，基礎下有100毫米厚的混凝土墊層。圖3.53邊柱的基礎尺寸圖（單位mm）(1)確定基礎的尺寸1)地基承載力特征值基礎為素填土，基礎埋深深度大于0.5。承載力特征值應按下式修正2)確定基礎底面尺寸基礎的平均埋深先按中心荷載作用下的公式考慮到偏心荷載不大，現將基底面積增大10%，。初步選擇基底尺寸基礎及回填土重持力層承載力驗算即滿足要求。平均基底壓力滿足要求?；鬃畲髩毫?)確定基礎高度設基礎高度h=800mm，分兩階，每階高400mm。地基凈反力計算偏心距基礎邊緣處最大和最小的凈反力4)柱與基礎交接處的沖切計算沖切力基礎高度抗沖擊力滿足。5)基礎變階處的沖切計算沖切力基礎高度抗沖擊力滿足。(2)配筋計算1)基礎長邊方向柱邊（I—I截面）=邊階處（Ⅲ—Ⅲ截面）=長邊方向按As2配筋，實配1610，。2)基礎短邊方向柱邊（Ⅱ—Ⅱ截面）=邊階處（Ⅳ—Ⅳ截面）短邊方向按As2配筋，實配1210，706.5。3.8.2中間柱的基礎設計柱的截面尺寸為。上部結構傳至基礎頂面的豎向荷載標準值為，水平荷載標準值為，彎矩標準值為，室外高差為0.15，基礎埋深為1.65，基礎材料混凝土強度等級為C20，，基礎為100毫米的素混凝土墊層。(1)確定基礎的尺寸1)地基承載力特征值基礎為素填土，基礎埋深深度大于0.5。承載力特征值應按下式修正2)確定基礎底面尺寸基礎的平均埋深圖3.54中間柱的基礎尺寸圖（單位mm）先按中心荷載作用下的公式考慮到偏心荷載不大，現將基底面積增大10%，。初步選擇基底尺寸基礎及回填土重持力層承載力驗算即滿足要求。平均基底壓力滿足要求?；鬃畲髩毫?)確定基礎高度設基礎高度h=800mm，分兩階，每階高400mm。地基土的凈反力計算偏心距基礎邊緣處最大和最小的凈反力4)柱與基礎交接處的沖切計算取As=1沖切力基礎高度抗沖擊力滿足。5)基礎變階處的沖切計算取A=1沖切力基礎高度h=0.4<0.8抗沖擊力滿足。(2)配筋計算1)基礎長邊方向柱邊（I—I截面）=邊階處（Ⅲ—Ⅲ截面）=長邊方向按As2配筋，實配1310，。2)基礎短邊方向柱邊（Ⅱ—Ⅱ截面）=邊階處（Ⅳ—Ⅳ截面）=長邊方向按As2配筋，實配910，706.5。3.8.3抗風柱的基礎設計柱的截面尺寸為。上部結構傳至基礎頂面的豎向荷載標準值為，彎矩標準值為，室外高差0.15，基礎埋深1.65，基礎材料混凝土強度等級為C20，，基礎為100毫米厚的素填混凝土層。(1)確定基礎的尺寸1)地基承載力特征值基礎為素填土，基礎埋深深度大于0.5。承載力特征值應按下式修正2)確定基礎底面尺寸基礎的平均埋深圖3.55抗風柱的基礎尺寸（單位mm）先按中心荷載作用下的公式考慮到偏心荷載不大，現將基底面積增大10%，。初步選擇基底尺寸基礎及回填土重持力層承載力驗算即滿足要求。平均基底壓力滿足要求?；鬃畲髩毫?)確定基礎高度設基礎高度h=800mm，分兩階，每階高400mm。地基土凈反力計算偏心距：基礎邊緣處的最大和最小凈反力4)柱與基礎交接處的沖切計算取As=1沖切力基礎高度h=0.8=0.8抗沖擊力滿足。5)基礎變階處的沖切計算取A=1沖切力基礎高度h=0.4<0.8抗沖擊力滿足。(2)配筋計算1)基礎長邊方向柱邊（I—I截面）=邊階處（Ⅲ—Ⅲ截面）=長邊方向按As2配筋，實配1110，706.5。2)基礎短邊方向柱邊（Ⅱ—Ⅱ截面）=邊階處（Ⅳ—Ⅳ截面）=長邊方向按As2配筋，實配810，706.5。4結構的制作和防腐本設計所用的構件除剛架、抗風柱等，其他構件均為標準件，直接從市場上購買即可。4.1焊接H型鋼的制造工藝本設計的剛架柱、抗風柱、剛架梁均選用焊接H型鋼。焊接H型鋼主要的生產工藝為：準備工作、切割下料、組立成形、埋弧焊接、翼緣矯正、表面處理和構件驗收。4.1.1準備工作本設計共有11榀剛架和12根抗風柱。根據構件設計尺寸(附表1）、鋼材市場供應規范等條件，選擇合適的鋼材材料，材料表如下：鋼材材料表表4-1部件材料數量焊接變形余量尺寸柱翼緣Q235-B60.5mm/m3000×10×8500腹板Q235-B70.5mm/m2600×6×8500梁翼緣Q235-B80.5mm/m3000×10×9800腹板Q235-B90.5mm/m2700×8×9800抗風柱翼緣Q235-B20.5mm/m2000×6×8400腹板Q235-B20.5mm/m2200×4.5×9000構件下料尺寸表4-2部件材料焊接收縮余量尺寸長度方向寬度方向柱上翼緣Q235-B10mm10mm260×10×8465下翼緣Q235-B10mm10mm260×10×8010腹板Q235-B22mm168mm552×6×8530梁上翼緣Q235-B10mm10mm260×10×9735下翼緣Q235-B10mm10mm260×10×9735腹板Q235-B22mm194mm(541-272)×8×10113抗風柱翼緣Q235-B10mm10mm160×6×8400腹板Q235-B7mm166mm352×4.5×8632對工程所選用的型號、規格確認以及材料質量的檢驗后，按施工圖放1：1的大樣。4.1.2切割下料原材料由倉庫吊入切割平臺，采用數控多頭切割機切割，切割前應將鋼材表面切割區域的鐵銹、油污等清除干凈。切割后，去除熔渣和飛濺物。檢驗：(1)目測鋼材有無明顯的缺陷，并使用鋼尺檢查有無明顯尺寸誤差。(2)鋼材切割面無裂紋、夾渣和分層。(3)誤差標準：零件寬度、長度±3.0；切割面平面度0.05t；割紋深度0.3；局部缺口深度1.0。4.1.3鋼板組立前用平板矯正機矯正鋼板的變形，并在控制偏差范圍內，接觸平面無毛刺、污物和雜物。構件在自由狀態下進行組裝，其結構符合《施工及驗收規范》。將一塊翼緣板和腹板吊至H型組裝點焊機的輸入輥道，由主動輸入輥將工件輸入到主機上，將工件精確定位對中并按預定的程序進行自動點焊。將點焊成形的T型架在翻轉機上翻轉90°，用吊車分別將另一塊翼板和T型架吊到輥道，重復以上相同的程序，自動點固成H型鋼。點焊時所采用的焊材與焊條匹配，焊縫高度為6mm，焊縫長度為40mm，位置在焊道以內。質量檢驗允許偏差符合《鋼結構工程施工及驗收規范》，規定如表4-3所示。允許偏差表4-3項目允許偏差焊接剛架的高度±2.0mm中心偏移±2.0mm垂直度b/100且不大于2.0mm4.1.4采用門式全自動埋弧焊機，此次設計的焊縫采用6mm和8mm，焊接工藝見下表：埋弧焊焊接工藝表表4-4焊接厚度(mm)焊絲直徑(mm)焊接電流(A)電弧電壓(U)焊接速度(m/s)62450-47534-364083550-60034-363084575-62534-3630將組裝點焊成形的H型鋼，送入埋弧焊機的翻轉支架上，然后平移機脫離工件，由翻轉支架將工件翻轉45°，使焊縫處于船形位置，由單臂焊接操作機焊接第一條角焊縫。待完成后，翻轉支架，將工件轉至45°船形位置，焊接第二條角焊縫。焊接完成后，將工件送入180°鏈條翻轉機，翻轉180°后，完成另一面的兩條焊縫。注意事項：焊接完成后，邊緣30~50mm范圍內的鐵銹、毛刺、污垢等必須清除干凈，以減少產生焊接氣孔等缺陷的因素。引弧板與母材材質相同，焊接坡口形式相同，長度符合標準的規定。4.1.5由液壓輸送輥道將工件送入液壓翼緣矯正機進行矯正，直到達到標準規定的尺寸允許偏差。H型鋼矯正的過程如下：(1)根據待矯正的型鋼翼緣寬度和厚度調整機架的位置，使上輥輪和傳動輪符合矯正的要求。(2)將導向輪調到正確的位置，使其不受到過大的軸向力。(3)起動主電動機帶動傳動輥輪，使被矯正的H型鋼進行翼緣的連續矯正。4.1.6鋼材表面的處理方法包括：手工工具除銹、化學轉化膜、熱浸鍍滾動鋼絲輪除銹、酸洗除銹、噴砂除銹、電鍍、表面和進化以及射流控制真空除銹、激光除銹等。本設計為普通Q235鋼，綜合因素考慮，選用噴砂處理進行鋼材表面的處理，得到良好的表面狀態，死角部分采用手工除銹和酸洗除銹相結合，除銹等級選用Sa2。4.1.7構件制作完成后，應按設計圖和相關標準、規范的要求，對構件的尺寸進行檢驗。經檢驗允許偏差符合要求的構件尚需按設計要求進行除銹及防腐處理。經檢驗合格的構件應采用適當的包裝措施，并掛牌標注產品的數量、工程編號、運往地點等，以配合下一步的裝卸、運輸、存放。4.2結構防腐鋼結構采用的涂料、防腐對鋼結構的構造要求等應符合現行國家標準《工業建筑防腐設計規范》和《涂裝前鋼材表面銹蝕和防銹蝕等級》GB8923-1988的規定。本設計防腐涂層選用：底漆—中間漆—面漆。具體選用：底漆：X06-1磷化底漆，兩道178環氧底漆；中間漆：兩道CH201高防腐涂料；面漆：兩道有色醇酸面漆。底漆附著力強、防銹性能好；中間漆兼有底漆和面漆的性能，是理想的過渡漆，且可增加涂層厚度；面漆防腐、耐候性好?？偤穸葹?50μm。選用噴涂的方法，工效高，施工方便，漆膜光滑平整，對于噴涂的死角采用刷涂法補充。涂料施工在晴天和有通風良好的室內進行，避免在雨、雪、風沙天氣下在室外施工；低于5℃或高于35℃時，不宜施工。涂漆必須最后施工，不能與鋼結構的焊、鉚、割等工序交替進行，一般情況下，可在除銹后8h內進行涂裝施工。涂裝的間隔時間根據涂料的說明書的規定進行控制。螺栓孔周圍50mm不涂裝，高強螺栓連接的摩擦面不涂裝；不涂裝部位用膠帶覆蓋，膠帶覆蓋須牢固，對于現場安裝焊縫處留出附表1：部件材料數量尺寸柱上翼緣Q235-B33250×10×8365下翼緣Q235-B33250×10×8000腹板Q235-B33530×6×8365梁上翼緣Q235-B44250×10×9725下翼緣Q235-B44460×25×800腹板Q235-B44(530-280)×8×9725抗風柱翼緣Q235-B24150×6×8300腹板Q235-B12338×4.5×8300節點板柱與基礎Q235-B33460×25×800柱與梁Q235-B88250×20×710梁與梁Q235-B44250×20×480總結此次畢業設計是我們從大學畢業生走向未來工程師重要的一步。從最初的選題，開題到設計計算、繪圖直到完成設計。在此期間，查找資料，老師指導，與同學交流，