重型钢结构厂房毕业设计计算书

1 引言
为了能够更好地回顾所学的钢结构相关的知识，此次的设计选择了有吊车的重型钢结构厂房，并采用轻钢围护结构。

文章从建筑、结构、施工图三个方面对厂房的设计过程作了说明，设计过程当中难免有遗漏或不妥的地方，希望老师再次指正。

1.1 工程概况
这是一个新建的机械装配车间，坐落在武汉，厂房的长132m，宽36m，总建筑面积4752m2；内设一台160/50T桥式吊车；该厂房采用轻钢围护结构设计。

1.2 地质水文及气象条件
1.3 生产车间工艺、组成及要求
（1）装配车间设计主要承担设备的加工、装配任务，工艺流程为：
仓库机械加工热处理中间仓库部件装配
总装配油漆检验
（2）总装配跨：轨顶标高21米，内设160/50T桥式吊车一台。

（3）总装配车间是冷加工车间，由于加工零件及加工工序多，精度要求高，地面与上部运输频繁，机床设备及操作工人多，要求车间自然光线好，采光等级为三级，火灾危险性属戊类。

2 建筑设计
2.1 平面设计
2.1.1 厂房平面的布置形式
由于厂房内设置一台160/50T桥式吊车，该吊车的跨度为34m，由此确定该
厂房为单跨；根据生产工艺等要求，确定该厂房为单层。

所以厂房平面形式为矩形。

2.1.2 柱网的确定
根据《厂房建筑模数协调标准》（GBJ6-86）的要求：当跨度尺寸≧18m时，按60M模数递增，即合理跨度可取18m，24m，30m和36m；柱距采用60M数列，即6m，12m，18m等。

由于厂房为36×132m，综合规范要求等方面的影响因素，确定该厂房的跨度为36m，柱距为6m。

柱网布置如下图所示：
2.1.3 定位轴线的确定
（1）横向定位轴线
通常以通常以○1○2○3等数字标识；除了边柱和变形缝处，其它都是从柱子的中心通过；墙的内缘与边柱的外缘相重合，定位轴线内缩750mm。

（2）纵向定位轴线
通常以○A○B○C等字母标识；标定了横向构件屋架，也是大型屋面板边缘的位置。

吊车规格与工业建筑跨度的关系为：
L - L
= 2e
K
——吊车的跨度，取34m；
式中 L
K
L——厂房的跨度，该厂房为36m；
e——吊车轨道中心至纵向定位轴线的距离，由于该吊车为160/50T，所以 e取1m。

2.1.4 变形缝的设置
普通钢结构厂房的温度区段的最大长度：
由于该厂房长132m
，宽36m ，按照上表的要求，可以不设温度缝。

且厂房为规整的长方形结构，可以不设抗震缝和沉降缝。

2.2 剖面设计
2.2.1 单层工业厂房相关高度的确定
（1）厂房柱顶标高的确定 H=H 1+h 6+h 7
式中：H —柱顶标高，应符合3M 模数 ；
H 1—吊车轨道顶面标高（m ），本设计为21m ；
h 6—吊车轨顶至小车顶面的高度（mm ），本设计为5290mm ；
h 7—小车顶面至屋架下弦底面之间的安全净空尺寸（mm ），取值为500mm 。

则H=21000+5290+500=26790mm ，取3M 的模数H=27000mm 。

（2）室内地坪标高的确定
为了防止雨水浸入室内，同时考虑到单层工业建筑运输工具进出频繁，若室内外高差过大则出入不便，所以取150mm。

2.2.2采光设计
设计要求该厂房的采光等级为三级，查《采光标准》可知，该厂房采光要求的窗地面积比为1:3.5。

由于厂房跨度为36m，超越单侧采光所能解决的范围，所以该厂房将在侧墙采用双侧开窗采光。

并将侧窗分为上下两段布置，即高侧窗和低侧窗。

高侧窗有两排，分别为3×1.5m和3×1m，低侧窗为3.9×5.1m，经计算满足窗地比的要求。

为方便工作和不使吊车梁遮挡光线，一般高侧窗的下沿比吊车梁顶面高出600mm；低侧窗下沿一般应略高于工作面的高度，工作面高度取900mm。

2.2.3 通风设计
为了节约环保，本厂房采用自然通风，除了高低侧窗户的布置外，在正立面各设两道3.6×3.6的汽车门，在厂房的两侧立面各设两道4.5×5.4的火车门。

2.3 立面设计
为了使立面简洁大方，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。

在山墙设有3600×3600的汽车门，在侧立面4500×5400的火车门；门上设有外挑的900mm的雨棚。

2.4 其它节点设计
2.4.1 墙面、屋面和地面的设计
（1）根据当地的水文气象条件，武汉属于夏热冬冷地区，“防热为主，兼顾保温”，均采用轻质高强度的压型钢板，内夹发泡型保温材料用来保温隔热。

墙厚240mm，墙板通过墙梁与钢架柱相连。

（2）屋面采用两层压型钢板，内填发泡型保温材料，自身就具有良好的防水作用，无需额外做防水层。

屋面檐口部分采用有组织排水方式。

（3）室内地面构造
2.4.2 排水、散水与坡道设计
由于该厂房较高，武汉的年降雨量较大，故采用有组织排水的方式。

落水管间距为12m。

外围散水坡度i=5%，宽600㎜；为了方便车辆进出，大门入口的坡道坡度i=7.5%，且设有防滑条。

坡道地面构造
2.4.3 防火设计
钢结构厂房具有耐火性能低的弱点，在未进行防火处理的情况下，其本身虽然不会起火燃烧，但火灾时，强度会迅速下降。

易出现塑性变形，产生局部损坏，造成钢结构整体倒塌失效。

由于该厂房的防火等级为戊类，根据生产工艺和安全防火要求，在厂房的两个山墙立面各设置两个3600×3600的汽车门，在侧立面各设置两个4500×5400的火车门。

各个钢构件涂防火材料。

2.4.4 楼梯
在厂房两头各设置一个吊车梯，在外墙设置一个消防检修梯，由于高度为30.8m，所以楼梯的设置中，有梯间休息平台。

3 结构选型及整体布置
3.1 选择钢材的必要性
与其他材料的结构相比，钢结构具有如下优点：钢材强度高，结构重量轻；材质均匀，且塑性韧性好；加工和焊接性能好；密封性好；钢材可重复利用。

由于该厂房跨度为36m，高度为30.8m，混凝土结构对这样的厂房无法胜任，钢材强度高、自重轻的优势尤为合适。

3.2 柱网布置
厂房的长为132m，跨度为36m，根据要求取柱距为6m，故采用6×36m的柱网。

3.3 屋架、框架的形式和相关尺寸
框架柱与屋架刚接。

使其内力分布较均匀。

框架跨度36m，端部高度2m。

屋架布置
由于该厂房为重型钢结构厂房，所以将柱脚做成刚接来增加横向框架的刚度，承重柱采用阶形柱。

上柱为工字型钢柱，下柱为格构式钢柱。

上柱截面尺寸
下柱截面尺寸
3.4 屋盖支撑的布置
屋盖支撑包括横向支撑、纵向支撑、垂直支撑和系杆(檁条)。

3.4.1上弦横向水平支撑布置
上弦横向水平支撑设在横向温度区段的两端，横向水平支撑的间距L0不宜超过60m，由于厂房的长132m>60m，所以在温度区段中部也设置一道横向水平支撑。

3.4.2 下弦横向水平支撑布置
与上弦支撑布置在同一柱间，它也形成一个平行弦桁架，位于屋架下弦平面。

3.4.3 下弦纵向水平支撑
在屋架下弦端节点间设置纵向支撑。

纵向水平支撑和横向水平支撑形成封闭合框，加强了屋架的整体稳定性，并提高了厂房的纵向刚度。

3.4.4 垂直支撑
3.4.5系杆（檩条）
上弦平面内，系杆由檩条代替，系杆只在屋脊及屋脊两边设置。

下弦平面内，在跨中设置一道系杆，在屋架两端设置系杆。

3.5 柱间支撑布置
上层柱间支撑要在下层柱间支撑布置柱间设置外，还在每个温度区段的端布设置。

3.6 抗风柱的布置
采用整体式体系，山墙柱上搭墙梁，墙梁跨度为6m；在山墙处设置抗风柱，柱距为6m。

4 荷载计算
4.1计算单元的划分以及计算简图的确定
4.1.1 计算单元的划分
为了计算方便，将厂房的空间结构简化为平面结构进行计算。

并近似地认为各个横向平面框架之间以及各个纵向平面框架之间是互不影响的，各自独立工作。

横向框架的间距、荷载相同，因此取出有代表性的一榀中间横向框架作为计算单元，如图阴影部分所示。

4.1.2 计算简图的确定
计算简图中，H为柱脚低至屋架下弦重心线与柱顶交点间的距离,即柱高，H1
为下柱高度，为19.4m，总高度为27m。

上柱与下柱偏为上柱高度，为7.6m；H
2
心距e
为500mm。

1
4.2 永久荷载
4.2.1屋盖自重
两层压型钢板（含保温） 0.30 KN/㎡
檀条及支撑 0.10 KN/㎡
钢架倾斜自重 0.15 KN/㎡
荷载总和 0.55 KN/㎡
屋架作用于框架柱的计算简图为下图所示，屋架间距6m。

Q为屋盖线荷载. Q=6×0.55=3.30KN/m
4.2.2 集中荷载
屋架反力 3.3×36/2=59.4KN
偏心距e 0.5m
集中荷载产生的弯矩 M 1=59.4×0.5=29.7KN ·M
4.2.3 柱及吊车梁的自重
（1）上柱自重（上柱自重标准值=上柱体积×7850Kg/m 3×1.1） A 上=18×940+2×30×500=46920mm ²
P 上=1.2× A 上H 1××7850Kg/m 3×1.1=36.95KN
（2）下柱自重（下柱自重标准值=下柱体积×7850Kg/m 3×1.3）
A 下=30×530+（200-16）×16×2+16×167×2+2×30×500+16×540=66828mm 2 P 下= 1.2×A 下H 2×7850Kg/m 3×1.3=174.63KN
（3）吊车梁自重
A 吊=2×25×500+18×1300=48400mm 2 P 吊=1.2×A 吊H ×7850Kg/m 3×1.4=38.30KN
M 1= P 吊a c -P 上e 1=38.30×0.7-35.01×0.5=9.31KN ·m
4.2.4 外墙自重
压型钢板（包含填充物） 0.25 KN/㎡
墙梁自重 0.10 KN/㎡ 支撑自重 0.10 KN/㎡ (+
合计 0.45 KN/㎡ 开窗处荷载自重
钢窗自重 0.4 KN/㎡
墙梁自重 0.10 KN/㎡ 支撑自重 0.10 KN/㎡ (+
合计 0.6 KN/㎡
图4-5
P 1= [( 2.9 + 0.70 ) × 0.45 + 4 × 0.6 ] × 6×1.2 =27.648KN P 2= [(3.7 + 4.5 ) × 0.45 + 4 × 0. 6]× 6×1.2 = 40.89KN
4.3 可变荷载 4.3.1 屋面活荷载
本厂房屋面为不上人屋面，均布活荷载标准值取0.3KN/㎡，武汉屋面雪荷载值为0.4KN/㎡，在可变荷载计算时，只取均布活荷载与雪荷载两者中的较大值，本厂房不考虑积灰荷载。

屋面线荷载 q=q 0×6=1.4×0.4×6=3.36KN/m 屋架反力 01
0.5 3.363660.482
w P ql KN =
=⨯⨯= 上下柱的偏心距 e=0.5m
集中荷载所产生的弯矩 M 1=60.48×0.5=30.24KN ·m
4.3.2 吊车荷载 （1）竖向荷载
本厂房采用160/50T 桥式吊车，查表得最大轮压P max =335KN ，最小轮压P min =103KN 。

吊车梁支座反力影响线如图所示：
D max = P max ∑y i =1.4×335×（1+0.86+0.63+0.49+0.59+0.45+0.22+0.08）
=2026.08KN
D min =（P min /P max ）·D max =（103/335）×2026.08=1622.49KN
（2）横向荷载
H K=K(g+Q)/n
g=小车自重标准值=63.3t
Q=最大起重量=160t
K=0.08
因此H K=0.08×（630＋1600)/8=22.33KN
T=γ.H K.∑y1=1.4×22.33×（0.34+0.49+0.63+0.86+1+0.59+0.45+0.22+0.08）=135.05KN
4.4 风荷载
风荷载的标准值，
式中，β
z
—z高度处的风振系数；
μ
s —风荷载体型系数，根据表1.1得μ
s
=-0.6；
μ
z —z风压高度变化系数，离地面20m时，μ
z
=1.25；离地面30m时，μ
z
=1.42。

风压高度变化系数按柱顶离室外天然地坪的高度27.15m取值，得μ
z
=1.37。

当厂房高宽比小于1.5时，μ
z =1，本厂房高宽比为0.75<1.5，所以μ
z
=1；
查《建筑荷载规范》可知，武汉的基本风压W
= 0.35 KN/㎡；计算简图如图所示，
风载体型系数
（1）W k1为屋架端部传给框架柱的集中荷载 100.826 3.96k z z W w KN μβ=⨯⨯⨯⨯⨯=
,100.526 2.48k z z W w KN μβ=-⨯⨯⨯⨯⨯=- （2）W 2为屋面传给框架柱的集中荷载 200.6 1.56 2.23k z z W w KN μβ=-⨯⨯⨯⨯⨯=-
,200.5 1.56 1.86k z z W w KN μβ=-⨯⨯⨯⨯⨯=- （3）q 为墙面传给框架柱的线风荷载 100.86 1.98/z z q w KN m μβ=⨯⨯⨯⨯=
,100.56 1.24/z z q w KN m μβ=-⨯⨯⨯⨯=-
集中力的合力 W= （W k1 + W k2 ）×1.4=2.42KN
W k ’=（W k1’+ W k2’）×1.4 = -6.07 KN
α μs
≤150 30° ≥60°
-0.6
0 +0.8
4.5 地震作用
该厂房为6级抗震，根据抗震设防烈度的要求，该厂房不考虑地震作用的计算。

5 内力分析与组合
5.1框架内力计算的准备
5.1.1 横梁及上下柱惯性矩的选取
（1）屋架折算惯性矩的近似计算
I
0=(A
1
y
1
2＋A
2
y
2
2)k
式中A
1，A
2
－屋架在跨中处的上弦杆和下弦杆的截面面积；
y
1, y
2
–屋架在跨中的上弦杆重心线和下弦杆重心线至中和轴的距离；
k为折减系数，屋架坡度为1/10,查表得k为0.7。

A
1
= 43.9 × 2 = 87.8cm2
A
2
= 37.6 × 2 = 75.2cm2
I 0= ( A
1
y
1
2+A
2
y
2
2)×k=0.7×[87.8×(350/2–2.91)2+75.2×
(350/2-3.98)2
I
= 3.37×106cm4
(2)上柱惯性截面（实腹式）：
I s =1.8×943/12+2×(50×33/12 + 50×3×48.52)=830487.6cm 4
(3)下柱（格构柱）折算惯性矩：
I 下=( A 1x 12+A 2x 22 ) × 0.9
A 1=223cm 2， A 2=386.4cm 2 A=A 1+ A 2=609.4cm 2
X 2=(52×3×(200-1.5)+2×76.51×9200-5.69-3.0))/609.4=98.8 cm X 2=200-98.8=101.2cm
I x =(223×101.2+386.4×98.8) ×0.9=5450095cm 4
5.1.2 杆端有单位变形时的支座反力
（1）柱
1
16
n μ=-= ()221
10.72
2δμλ=+=
31 2.61δμλ=+= ()311
10.343δμλ=
+=
21320.38D δδδ-==
011/0.905k D δ== 022/ 1.905k D δ== 033/ 6.944k D δ==
（2）梁
横梁的轴向变形很小，在计算中忽略框架横向侧移变形。

4 A EI l
μ=
2
B
EI
l μ=
5.2 框架内力分析计算
5.2.1 内力分析的几点说明
（1）横梁和柱子的轴向变形很小，所以计算中不考虑。

（2）荷载符号规定，水平向右为正，竖直向下为正，弯矩顺时针方向为正。

（3） M在受拉一侧。

（4）手算吊车刹车力作用下的内力
()()411041.251011211181818 1.2181820.71818=
23E EI EI EI δ⨯⎛⎫==⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯ ⎪⎝⎭上下＋＋()111111=.180.25 1.3518.180.25+2930.7520.71822EI EI ⎛⎫⎡⎤
∆-
⨯⨯⨯-⨯⨯⨯ ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦
上下4
1015.3010=E ⨯-
11111.0X δ+∆= 121.78X KN =
5.2.2 电算其它荷载内力（荷载，弯矩，剪力，轴力图）
（1）屋盖自重内力图
(2)外墙自重
（3）吊车竖向荷载
（4）屋面活荷载
（5）风荷载
（6）柱及吊车自重内力图
（7）永久荷载作用及内力图
5.3 框架内力组合5.3.1 内力组合表
5.3.2 1-1截面柱简图：
5.3.2 2-2截面柱简图：
5.3.3 3-3截面柱简图：
5.3.4 4-4截面
柱简图：
6 柱的计算
6.1 柱的计算长度和容许长细比
6.1.1 各段柱在平面内的高度、最大轴向力和相对惯性矩：
上段柱 H 1=760cm ；N 1=-290KN ；I 1=1
下段柱 H 2=1940cm ；N 2=-242.6KN ；I 2=6.56
6.1.2 柱段的线刚度比和计算参数：
389.0760
1940
56.6112211=⨯=⨯=
H H I I K 1127.60.51719.4H H η=
== 由《钢结构手册》查得μ值为：μ=2.07,系数μ还要乘以折减系数0.8 即20.8 2.07 1.66μ=⨯=，211 1.66 1.511.1
μμη=
==。

6.1.3 各段柱在平面内的计算长度为：
上柱: cm H H 114876051.11101=⨯==μ 下柱:cm H H 3220194066.12202=⨯==μ
6.1.4 各段柱在平面外的计算长度为：
上段柱：01625H cm '= 下段柱：021940H cm '=
6.2 柱截面的计算
下柱的截面尺寸上柱的截面尺寸6.2.1 上柱（实腹式柱）
A1=469.2cm2
I
1x
=830487.6cm4
W
1x =I
1x
/ 50=830487.6/50=16610cm3
回转半径： i
1x =cm A
I
X1.
42
2.
469
6.
830487
1=
=
I
1y
=2×30×502+94×1.82/12=69078cm4
W 1y =I
1y
/ 25=2763cm3
i 1y =cm A
Iy
1.
12
2.
469
69078
1
=
=
第一组合： N=290 M
max
=838.5
第二组合：N
max
=290 M=838.5
（1）强度计算
假设扣除翼缘上2-Φ21.5螺栓孔的面积，即：A n =469.2-2×(21.5× 3)=340.2cm 2
W nx =W 1x ×A n /A 1=12043cm 3 r=1.05
2
76
2
3/21581.7431.665.810204.105.1105.838102.34010290mm
N W M A N nx x n ≤=+=⨯⨯⨯+⨯⨯=+γ（满足要求）
（2）稳定性验算 H 01=1148cm
0.1/102063.271
.421148
max 23101=⨯====
βλmm N E i H x x KN H EA N X EX
82
43221017.13
.271.110692.41020614.3⨯=÷⨯⨯⨯==λπ 焊接工字钢对x 轴为b 累截面，查表的945.0=x ϕ
2
max 215/mm 10.8
x
x x x EX M N N A
N W N βϕγ+⎛
⎫- ⎪⎝⎭
＜（满足要求）
（3）平面外稳定性的验算
.1/1020652
1
.126252
3
101'=⨯====tx y y mm N E i H βλ01.144000
5207.12
=-
=b ϕ 焊接工字钢对Y 轴为b 类截面，查表的查表的847.0=y ϕ
362
47
29010838.510215/mm 0.847 4.69210 1.01 1.66110tx x y b x M N N A W βηϕϕ⨯⨯+=+⨯⨯⨯⨯＜（满足要
求）
（4）腹板局部稳定性计算
计算腹板与上，下翼缘交界处的应力
Mpa
y I M A N x x 7.53)30500(10304876.8105.83846920102909
6
31max =-⨯⨯⨯+⨯=+=σ
3.411min -=-=y I M A N x
x
σ 77.1max
min
max 0=-=
σσσα
由于206.10≤≤α
2.5241.7241.72235
)
2.265.048(0
0=≥
=-+w
y
t h f λα
（满足要求） （5）翼缘局部稳定计算 b=(500-18)/2=241mm
b/t=241/30=8.0<
y f 235
13
（满足规范要求）
6.2.2 下段柱（格构式柱）
（1）屋盖肢A R =223cm 2
重心轴 y 0=4.6cm
I Rx =53×32/12+53×3×(4.6-1.5)2+2×2867+2×61.44×(5.69+3-4.6)2=9437cm 4
i 1x =
cm A I R RX 51.6223
9437
== I Ry =533
×3/12+2×2867+2×61.44×(30-5.69)2
=115513cm
4
i 1y =
cm A I R
Ry 75.22223
115513
==
（2）吊车肢 A d =386.4cm2
I dx =2×3×503/12+54×1.62/12=62518cm 4
i dx = 12.7cm
（3）整体柱的截面特性 A 2=223+386.4=609.4cm 2
重心轴 y 0=386.4 ×（200-4.6）/609.4=101.2cm I 2x =(223×101.2+386.4×98.8)×0.9=5450095cm 4 i 2x =
cm A I X 69.994
.6099.05450095
2=⨯= 在计算柱长度系数时，格构式柱的截面惯性矩乘以0.9 即：I ‘2x =0.9×I 2x =5450095cm 4
56.66
.830487545009512==X X I I （3）格构式柱斜缀条采用L140
换算长细比
6.376
.444
.609273.3227
200=+='+=C x A A λλ N EA
N x
EX
72021096.71.1⨯==λπ 错误！未找到引用源。

=1.0 下柱截面属于b 类截面 查表得
稳定性计算
Mpa
N N W
M A N Ex
x
x x
mx x 91.638.4611.17)
1096.710
7.944909.01(10448751020780.110
094.6909.0107.944)1(7
6
36
43
22=+=⨯⨯⨯-⨯⨯⨯+⨯⨯⨯=-+-ϕβϕ （4）屋盖肢稳定性验算
kN
h M h Ny N X 16.15416.42002078006.42008.987.94421=-+
-⨯=+= 格构式缀条之间的距离是200cm ， 故0200x l cm =,平面外计算长度
02000y l cm
=。

错误！未找到引用源。

屋盖肢属于b 类截面 ，
y 0.934
ϕ=
Mpa Mpa A N R y 2157422300934.015411601≤=⨯=ϕ （5）吊车肢稳定性验算
kN
h M h Ny N X 73.15526.42002078006.42002.1017.94412=-+
-⨯=+= 故,平面外计算长度错误！未找到引用源。

吊车肢截面属于b 类截面，查的
计算稳定性
Mpa Mpa A N d y 2158.5638640
710.01554730
2≤=⨯=ϕ（满足要求） 6.2.3 缀条的计算
（1）下柱缀条的计算
kN f A V y f 14.15485
215
6094023585
=⨯==
柱最大剪力为V=319.3kN 此值大于154.14kN 应采用V=319.3进行计算 （2）横缀条的计算
横缀采用L125⨯80⨯8 以角钢长边与柱子相连，角钢短边设有附加缀条，以减少其计算长度，l 0x =195.4cm l 0y =120cm
角钢的面积 A=15.99cm 2 i x =4.01cm i y =2.29cm
4
.5229
.21207.4801.44.19500======
y y
y x x x i l i l λλ
横缀条的内力N=V/2=159.7kN
计算其稳定性，缀条截面无任何对称轴，属c 类截面，查表的759.0=y ϕ
222
3
/5.1502157.0/6.1311099.15759.0107.159mm N mm N A N n y =⨯≤=⨯⨯⨯=ϕ （3）斜缀条的计算
斜缀计算采用 L125⨯80⨯8
cm l x 27962004.195220=+= l 0y =120cm
Cos θ=195.4/279.6=0.698
斜缀条内力N=319.3 / 2 Cos θ=228.7kN
4.5229
.2120
7.6901.46
.27900==
=
===
y
y y x x x i l i l λλ
此截面为c 类截面查的645.0=y ϕ
2
22
3/5.1502157.0/7.22110
99.15645.0107.228mm N mm N A N n y =⨯≥=⨯⨯⨯=ϕ 6.3 缀条与柱的连接焊缝 6.3.1横缀条与柱的连接焊缝
设角钢背肢焊缝h r1=10mm 肢尖焊缝h f2=6mm 肢背焊缝
mm
h f h N
l f w
f
f w 1.129201.109285.07.065.0111=+=+⨯⨯=
取值为130mm ； 肢尖焊缝：
mm
h f h N
l f w
f
f w 7.78207.58285.07.035.0211=+=+⨯⨯=
取值为80mm
6.3.2 斜缀条与柱连接计算
设角钢背肢焊缝h f1=10mm 肢尖焊缝h f2=6mm 肢背焊缝：
mm
h f h N
l f w
f f w 2.176202.156285.07.065.01
11=+=+⨯⨯=
取值为180mm ； 肢尖焊缝：
mm
h f h N
l f w
f f w 1.160285.07.035.02
11=+⨯⨯=
取l=165mm
6.4 柱肩梁的计算
(a) (b)
上柱与下柱连接处设肩梁；肩梁形式采用单臂式，其高度取下柱截面高度的0.5-0.6，现采用肩梁高1000mm ； 上柱最不利组合： M=624.8kN.m N=290kN
选用肩梁腹板厚度t w =30mm, 其截面模量为： W=t w h 2/6=5000cm 3
如图上图所示
kN h
M N P X
12.78912.64414521=+=+=
P 2 =145-644.12=-499.12kN R B =789.12×97/200=382.7kN
R A =789.12-382.7=-42.7kN
6.4.1 肩梁腹板的计算
M max =382.7×(2-0.97)=394.2kN.m V=449.12-42.7=406.42kN 肩梁腹板的抗弯强度：
Mpa W M 1.7510500005.1102.39436
=⨯⨯⨯=γ<215Mpa ； 肩梁腹板的抗剪强度：
Mpa f Mpa It VS v w 12032.201000
301042.4065.13=≤=⨯⨯⨯==τ
6.4.2 连接焊缝的计算
焊缝1共2条，取焊缝厚度h 1=10mm 有效长度l 1=2×60h 1=1200mm
焊缝剪应力τ=449.12×103/（0.7×10×1200）=53.5Mpa<160Mpa ； 焊缝2共4条，取焊缝厚度h f =10mm 有效长度l 1=4×60h 1=2400mm
焊缝剪应力τ=789.12×103/（0.7×10×2400）=47Mpa<160Mpa ； 焊缝3共4条，取焊缝厚度h f =10mm 有效长度l 1=4×60h 1=2400mm
焊缝剪应力τ=382.7×103/（0.7×10×2400）=22.8Mpa<160Mpa
6.5 柱脚的计算
柱脚的形式
脚柱计算可采用前面下段柱屋盖肢和吊车肢截面稳定性计算的内力，即：
屋盖肢 N 1=1945kN 吊车肢 N 2=2418kN
6.5.1 柱脚底板计算
（1）柱底板尺寸 底板高度构造要求为：
L=600+2×20+2×45=730mm ，设底板宽度 B=680mm
基础采用C20混凝土，f c =9.6N/mm 2,不考虑局部承压提高系数c β，则柱底板下混凝土的压应力为：
屋盖肢 23
/6.99.3680730101945mm N R ≤=⨯⨯=
σ 吊车肢 23
/6.99.4680
730102418mm N d ≤=⨯⨯=
σ （2）板底厚度的计算 a: 屋盖肢的底板
a 1 ×
b 1=310×326=101060mm 2
051.1310
32611==b a
查的052.0=β 故 mm N a M R .10949.13109.3052.0422
1⨯=⨯⨯==βσ
t =mm f M t 9.2320510949.1664=⨯⨯==, 采用30mm 厚。

b: 吊车肢的底板
a 1 ×
b 1=310×326=101060mm 2
051.1310
326
11==b a
查的052.0=β 故 mm N a M R .10449.23109.4052.0422
1⨯=⨯⨯==βσ
t =mm f M t 8.26205
10449.2664
=⨯⨯==, 采用30mm 厚。

6.5.2 锚栓计算
下段柱对锚栓的最不利内力组合： 组合1 M min =-1349kN.m N=1419kN
组合2 M=-2078kN.m N min =945kN 锚栓的最大拉力
组合1：kN N 8.733046
.021349
9054.014191=-+⨯=
组合2：kN N 3.1501046
.022078
9054.09452=-+⨯=
屋盖肢和吊车肢各采用2个锚栓，每个锚栓的拉力为：1501.3/2=750.65kN 查表得锚栓直径采用80mm 。

6.5.3 锚栓加劲助的计算
（1）加劲助承受剪力为：
V = 750.65/2 = 375.3kN
加劲助采用-200×14×400，其抗剪强度为：
223
/125/53.100400
14103.3755.15.1mm N mm N th V ≤=⨯⨯⨯==τ （2）加劲助与支承顶板的连接焊缝采用h f =10mm
焊缝长度为：l w =200-2×10=180mm
τ=375.3×103/（0.7×2×10×180）=149Mpa<160Mpa （3）加劲助与靴板的连接焊缝采用h f =10mm
焊缝长度为：l w =400-2×10=380mm
2
2
2
/6.133380
1027.061203753007.06
1mm N l nh Ve w f f =⨯⨯⨯⨯⨯=
⨯=σ
23
/5.70380207.0103.3757.0mm N l nh V w f =⨯⨯⨯==τ
222
/160/24.130m m N m m N f f
f ≤=+〉〈
τβσ 6.5.4 柱脚底板和靴板的计算
（1） 加劲助○1
q 1 = 3.9×50=195N/mm
q 2 = 3.9×326/2=635.7N/mm
R = 195×310/2 + 635.7×310/4=79492N M = 195×3102/8+ 635.7×3102/12=7.43×106N.mm 设加劲助高为200mm ，厚为20mm ； 截面模量：W=20×2002/6=13333mm 3
抗弯强度：226
/205/4.4613333
2.1104
3.7mm N mm N ≤=⨯⨯=δ
抗剪强度：
22/120/81.29200
2079492
5.15.1mm N mm N th V ≤=⨯⨯==
τ 设加劲助○1与靴板及加劲助○2的连接焊缝为h f =10mm ，所以
τ=79492/（0.7×2×10×160）=35.5Mpa<160Mpa
（2）加劲助○2
q 1 = 3.9×310=1209N/mm
加劲助○1传来的集中荷载：p=2R=2×79492=158984N
加劲助○2近似地按照悬臂梁计算。

剪力：R=158984+1209×326/2=356051N
弯矩：M=1209×3262/4 + 158984×326=83.95×106N/mm 假设加劲助高为650mm ，厚为20mm ，计算： 截面模量：W=20×6502/6=1.408×106mm 3
抗弯强度：2
26
6/205/7.4910408.12.11095.83mm
N mm N ≤=⨯⨯⨯=δ 抗剪强度： 22/120/1.41650
20356051
5.15.1mm N mm N th V ≤=⨯⨯==
τ 加劲助○2与柱的连接焊缝h f =10mm
226
2
/65.906301027.06
1
1095.837.06
1m m N l nh M w f f =⨯⨯⨯⨯⨯=
⨯=
σ
2/37.40630
207.0356051
7.0mm N l nh V w f =⨯⨯==
τ
222/160/56.84m m N m m N f f
f ≤=+〉〈τβσ (3) 靴板的计算
靴板可近似地按悬臂梁计算。

q 1 = 3.9×45=175.5N/mm
q 2 = 3.9×310/2=604.5N/mm 由加劲助○1传来的集中荷载P=79492N
假设屋盖肢的靴板高度为650mm ，厚为20mm 。

吊车肢靴板与此同时。

靴板的最大剪力为：
V=175.5×304 + 604.5×254/2 + 79492=130123.5N
最大弯矩为： M=175.5×3042/2+ 604.5×2542/4 + 79492×254=38.05×106N ·mm
靴板的截面模量为：W=20×6502/6=1.408×106mm 3
抗弯强度：2
26
6/205/52.2210408.12.11005.38mm N mm N ≤=⨯⨯⨯=δ 抗剪强度： 22/120/15650
205
.1301235.15.1mm N mm N th V ≤=⨯⨯==
τ 靴板与屋盖肢的角钢连接焊缝，可取屋盖肢的内力N 1=1945kN ，设连接焊缝h f =10mm,共有四条焊缝。

223
/160/3.110630
1047.0101945mm N mm N ≤=⨯⨯⨯⨯=τ
6.5.5 柱肢与柱脚板底的连接计算
屋盖肢、靴板、加劲助与柱脚的连接焊缝厚度h f =10mm 。

（1） 靴板与底板的焊缝有效长度：
()()1268020680230240202021l mm =⨯-+--⨯-=⎡⎤⎣⎦； （2）柱腹板与底板的焊缝有效长度： 2520206002020020679l mm =-+-⨯-=； （3）加劲助○1与底板的焊缝有效长度： ()34231021040201840l mm =⨯⨯-⨯--=； （4）加劲助○2与底板的焊缝有效长度：
()4267930240201118l mm =⨯--⨯-=
12342021679184011185658w
l
l l l l mm =+++=+++=∑；
焊缝应力：
3
22
19541041.2/160/0.7125658
w f f V N mm f N mm h I τ⨯====⨯⨯＜
结论
毕业设计是大学四年生活的终结成果，题目是机械装配车间的建筑及结构设计。

本次的任务主要包括厂房的建筑建筑布局、结构设计以及图纸的绘制。

我开始很茫然，经过查阅大量的资料和老师的指点后，有了明确的方向。

一步一个脚印，先是做了建筑设计，书写建筑设计说明书，绘制建筑图；接下来做结构设计。

结构设计是这次设计的难点，包括支撑的布置、内力的计算、各节点的设计等。

这次的毕业设计使我对本专业有了更深的认识，更让我熟悉了土木工程厂房设计的重点与难点。

为了这次设计，我查阅了大量的学术资料和我们的专业课程书籍，消除了很多的知识盲点。

虽然这次设计的过程很繁琐，但在导师的耐心指导和同学的帮助下，经过一段时间的努力，把整套设计流程都做完了，形成了最终的设计成果。

通过这次的设计，更让我体会到做事的严谨性。

相信这次的毕业设计做完了，从中学到的不仅仅是专业知识，还有很多做事的态度。

致谢
我刚拿到设计题时感觉很迷茫，是惠颖老师细心地指导让我有了明确的方向。

她提供了很多与该厂房设计相关的重要信息，在一次又一次的授课后，又帮我们仔细地批改我们的设计图和说明书，让我的设计有了规范的样子。

通过这次设计，培养了我们的严谨态度，锻炼了我们吃苦耐劳和创新的精神。

这将非常有利于我们今后的学习和工作。

在此表示衷心的感谢！在这次设计的过程中，也得到了一些同学的帮助，在此一并表示感谢！
参考文献
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