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棋牌游戏钢结构厂房毕业设计 小型钢结构厂房效

时间:2020-05-06 14:19

  钢结构厂房毕业设计小型钢结构厂房 效果图 本论文论述了单层钢结构厂房的焊接结构设计和焊接工艺的制作,针对跨度为 24 米的钢结构厂房,结合《钢结构设计手册》、 《建筑结构载荷规范》等资料首先选择了结构整体用钢的型号然 后进行了钢结构厂房整体平面结构的布置,起重机的型号选取, 根据沈阳地区的自然情况对刚架结构进行了设计以及强度校核, 选择了合适的柱脚和牛腿以及刚架柱与梁等节点,并且选取合适 的柱间支撑和屋顶水平支撑等保证强度的维护体系,参照 《GB985.1-2008》和《焊接手册》等资料选择了丝极埋弧焊和二 氧化碳气体保护焊的焊接方法进行施工,并设计了坡口形式和尺 寸等参数的焊接工艺,还叙述了钢结构厂房的现场施工工艺流程, 和施工注意事项。 paperdiscusses structuraldesign weldingprocess singlelayersteel structure workshop production,for steel structure workshop 24span, first select structuralsteel overalllayout planarstructure steelstructure workshop, crane model selection, combined Keywords: steel structure; steel structure workshop; submerged arc welding 1.1课题背景和意义 被喻为“绿色工厂”的钢结构厂房体系具有自重轻、安装容易、施工周期短、抗震性能好、棋牌游戏投资回收快、环境污染少等综合优势, 与钢筋混凝土结构相比,更具有在“高、大、轻”三个方面发展 的独特优势。最近在我国建筑工程领域中已经出现了产品结构调 整,长期以来混凝土和砌体结构一统天下的局面正在发生变化, 钢结构厂房以其自身的优越性引起业内关注,已经在工程中得到 合理的、迅速的应用,所以钢结构厂房的发展前景美好。众所周 知,建筑钢结构是一个复杂的系统工程,它包括钢结构设计等13 个主要工艺流程。焊接应用技术对整个工艺流程起到决定性的作 在钢结构行业的主要工艺流程中,焊接技术对整个流程起到决定性的作用。以热轧型钢(角钢、工字钢、槽钢、钢管等)、钢板、 冷加工成型的薄壁型钢以及钢索作为基本元件,通过焊接、螺栓 或铆钉连接将基本构件连成能够承受外载荷的结构称为钢结构。 目前钢结构已经在国门经济各部门获得非常广泛的应用。不仅在传统工业部门,棋牌游戏如工业与民用建筑业的建筑结构,交通运输业的 船舶、车辆、飞机、桥梁,电力部门的高架塔桅,水工建筑中的 闸门、大型管道以及机械工业中的工程机械、重型机械等方面, 而且在近年来新兴的航空业、海洋工程中都大规模应用了钢结构。 钢结构有如此广泛的应用,原因在于它具有以下的特点: a、强度高、重量轻钢才的强度要比混凝土高很多倍,因此当承 受载荷和周围环境相同时,用钢才制成的结构自重较轻,所需截 面积较小,运输和架设方便。 b、塑性和韧性好钢材具有良好的塑性,一般情况下,不会偶然 超载或局部超载造成突然的断裂破坏,而是实现有塑性变形的征 兆,可以及时采取补救的措施。钢材的良好韧性,对加载在其上 的动载荷有很好的适应性,为结构的安全提供了可靠的保证。 c、材质均匀钢材的内部组织均匀,各个方向的物理力学性能大 致相同,很接近各向同性体,在一定的应力范围内,钢材处于理 想的弹性状态,与工程力学所采用的基本假定较符合,故计算结 果准确可靠。 d、制造方便钢结构是由各种加工制成的型钢和钢板组成的,采 用焊接、螺栓或 铆接等工艺制成基本构件,运到现场装配拼接。所以制造简单、施工周期短、效率高,且修配、更换方便。这种工厂制造、工地 安装的施工方法,具备了成批大件生产和成品精度高等优点,同 时为降低造价、发挥投资的经济效益创造了条件[1]。 1.2国内外研究现状 钢结构厂房是近十年来发展最快的领域,在美国采用轻型钢结构厂房占非住宅建筑投资的 50%以上。这种结构工业化、商品化程 度高,施工快,综合效益高,市场需求量很大,已引起结构设计 人员认识。目前已经有多种的低层、多层和高层的设计方案和实 例。因其可做到大跨度、大空间,分隔使用灵活,而且施工速度 快、抗震有利的特点,必将对我国传统的厂房结构模式产生较大 冲击。 目前还存在着种种不尽人意或有待提高的方面,但钢结构厂房的发展潜力巨大,前景广阔。我国三十年来的改革开放和经济发展, 已经为钢结构厂房体系的应用创造极为有利的发展环境。首先, 从发展钢结构厂房的主要物质基础来看,自1996 年开始我国钢的 总产值就已超过 亿吨,居世界首位。而且随着钢材产量和质量持续提高,其价格正逐步下降,钢结构厂房的造价也相应有较大 幅度的降低。与之相应的是,钢结构厂房配套的新型建材也得到 了迅速发展。其次,从发展钢结构厂房的技术基础来看,在普通 钢结构厂房、薄壁轻钢结构厂房、高层建筑钢结构厂房、门式刚 架轻型房屋钢结构厂房、网架结构、压型钢板结构、钢结构厂房 焊接和高强度螺栓连接、钢与混凝土组合楼盖、钢管混凝土结构 及钢骨(型钢)混凝土结构等方面的设计、施工、验收规范规程 及行业标准已发行。有关钢结构厂房的规范规程的不断完善为钢 结构厂房体系的应用奠定了必要的技术基础,为设计提供了依据。 第三,从发展钢结构厂房的人才素质来看,经过几年来的发展, 专业钢结构厂房设计人员已经形成一定的规模,而且他们的专业 素质在实践中得到不断提高。而随着计算机在工程设计中的普遍 应用,国内外钢结构厂房设计软件发展迅猛,软件功能日臻完善, 为协助设计人员完成结构分析设计,施工图绘制提供了极大的便 利条件。 国外的门式刚架体系已经进入了设计、分析、出图程序化(如大型通用化设计软件包Loseke Building System Software)、构件加工、 安装施工、经营管理一体化流程的时代。同时在建造方面也发生 了变化。业主不是带图纸委托加工,而是向承包商定购某种轻型 钢结构房屋,承包商在规定时间内按业主要求按质建成并交付使 用。而且很多公司 都有自己的系列,以商品的形式交付使用。门式刚架钢结构体系已经普及到了各个领域内。日本工程界目前正就主刚架在地震力 作用时保有水平耐力(即构件达到塑性阶段时的承载力)所需的 Ds 值的取法(Ds 为地震空间结构分维,反映地震空间结构的相似性), 大断面 型冷弯薄壁型钢檩条及墙梁、高强度螺栓在椭圆孔处的受力状态等几个方面进行研究。 现今我国已建成的门式刚架轻钢结构房屋已达800 m2,而且以每年约100 万m2 的速度增加。这是个前所未有的大好机遇, 必将带动建筑业产品结构的调整,促进建筑结构向轻型化、系列 化发展。 目前国内门式刚架结构优化设计研究领域取得了较好的成绩。研究了门式刚架工业厂房最优柱距的问题,有了详细的数据。在优 化算法和敏度分析的研究上也已经取得了显著的成果。我国学者 采用渐近满应力法,研究开发了门式刚架结构优化设计软件SOA。 采用GIG (General Interactive Gradient)一般梯度法,研究了门式刚 架在荷载作用下的优化,与传统设计方法相比,取得了较好的效 果。采用离散复合形优化方法,依据《门式刚架轻型房屋钢结构 技术规程》(CECS 102:98),建立了门式刚架轻型结构离散变量优化 的数学模型,在 3D3S(V3.0)软件的基础上编制了门式刚架的结构 优化程序。使用遗传算法,对门式刚架进行了包括离散和连续变 量的截面、形状混合优化的研究,并与PFCAD 系统相结合,形成 了一个完整的门式刚架轻型房屋设计与优化系统[2]。 1.3本课题的研究内容及方案 本课题主要研究在沈阳地区跨度为24m 的钢结构厂房的焊接结 构及焊接工艺,从最开始对钢结构厂房的整体的平面布置结构和 立面布置结构的研究,然后对厂房的一些维护系统例如檩条、系 杆、水平支撑等进行了选取和连接方式的选择,以及节点的形式 选择,并且对刚架进行的强度校核,最后对需要焊接连接而成的 部位进行了焊接工艺的确定。 通过对钢结构厂房的特点及布置情况的学习后。查阅《钢结构设计手册》、《建筑荷载规范》以及《焊接手册》等资料,并且在指 导老师的指导下,对厂房的具体布置进行确定然后完成焊接工艺 等内容。 2.1建筑平面设计 2.1.1厂房平面形式的选择 9-36m,所以该厂房设计为单跨,为形式对称再设计为单跨双坡的常见形式。有起重机的厂房高度一般为 9-12m,所以定 厂房牛腿高度9m(满足3M模数)[3],厂房具体高度由起重机轨 顶标高及起重机所需净空高度进一步确定,由高度 9-12m 确定为 单层钢结构厂房。另外考虑到温度区段长度问题,由《钢结构设 计手册》表2-17(见表2.1)查得采暖和非采暖地区纵向温度区段 长度为220m,横向温度区段长度为120m,本结构横向24m纵向 72m都在以上范围内所以不用加设温度伸缩缝[3]。 表2.1温度区段长度值(m) 露天结构120 纵向温度区段220 180 120100 柱顶为铰接 150 125 2.1.2柱网的选择 由车间的长,宽尺寸,柱距的要求确定柱子的位置,柱在平面中排列所形成的网络为柱网。柱网的选择实际上是厂房跨度和柱距 的选择。 一般情况下柱距即刚架的最优距离为6-9m,超过9m时,屋面檩条与墙架体系用钢量增加太多,综合造价并不经济,现在我国应 用的基本柱距为6m,本结构厂房也选择6m的柱距[6]。 2.1.3屋面维护体系选择 檩条间距选择最常用的1.5m,并且选择应用最普遍,用钢量省,制造和安装方便且跨度小于等于6m的冷弯薄壁卷边槽钢(C 其高度在171.43mm附近,由《钢结构设计手册》表7-3选择檩 条截面规格为:C180*70*20*3.0 的檩条[3]。 为使屋面构成稳定的体系,还要在屋面上设置横向水平支撑,一般横向水平支撑间距为 30m-40m,本结构厂房总厂 72m 总共 12 个开间,所以在第一个开间、第七个开间和最后一个开间上设置 水平支撑,详细布置见图纸。 2.1.4定位轴线的确定 单层厂房的定位轴线是确定厂房主要承重构件位置的基准线,同时也是设备安装,施工放线的依据。依据我国现行的《厂房建筑 模数协调标准》中的规定,定位轴线的划分与柱网布置是一致的, 通常把厂房定位轴线划分为横向和纵向。垂直与厂房长度方向的 称为横向定位轴线,平行于厂房长度方向的称为纵向定位轴线。 横向定位轴线与刚架柱的横向中心线重合,纵向定位轴线柱顶标高的确定 为满足3M 模数,牛腿高度已定为 9m,吊车的轨道梁选择工字 型截面的600mm高的工字钢,这样吊车轨顶标高即为9600mm, 又根据文献[3]中的北京起重运输机械研究所 1-10t 吊钩 LDB 动单梁起重机技术规格中的10t起重机参数(见表2.2)中得知 起重机自身梁高875mm,起重机参数说明见图2.1,并且由《钢结构设计手册》中得知吊车顶面至屋顶的安全高度即所需净空尺 寸一般取 250mm-350mm,本结构取 350mm[3]。 这样厂房的柱 顶标高可用式(2.2)计算: 轨顶标高;h2 计算得H=10825mm,因为要满足3M模数,所以取11100mm即11.1m。 表2.210t 起重机参数 起重量10t A3~A5工作制 跨度s(m)22.5 起升高度(m)9/12 H1875 轨道型号38kg/m 总重(t)8.84 35003000 74.95 19.23 图2.1起重机参数 2.2.2屋脊高度确定 刚架的坡度一般为1/8~1/20,在雨水大的地方取较大值,沈阳地 区雨水不是很多,本结构选择 1/10 的坡度。则屋脊的高度 算得屋脊高度为11.4m。2.2.3 刚架结构形式的确定 门式刚架框架柱的形式有多种,按截面形式分,有等截面和变截面形式,变截面虽然节省材料但是构造连接及加工制造不方便, 一般当跨度较大或者高度很高时采用,所以本结构中采用等截面 刚架柱,等截面柱一般适合用于无吊车或者吊车起重量 Q20t 时,本结构中起重机为10t,所以适用。并且等截面刚架柱一般为 工字型,本结构中选择焊接型工字钢作为刚架柱,按构件体系分 有实腹式和格钩式,因为选择了工字钢自然是实腹式刚架柱[3]。 门式刚架的梁选用与柱相同的工字钢,刚架梁与柱的连接为刚接,柱脚与地面的连接因为厂房内设起重机,为了稳定性的考虑 选择刚接柱脚。另外在上述加设水平支撑的开间还要加设柱间支 撑,在两端山墙处每端加设三根抗风柱,抗风柱间距 6m 对称分 布,根据《钢结构设计手册》表 11-2[3]选择 QJZ12-6.0-1 即为 H300*150*4.5*8.0 的普通高频焊接H 型钢,门式刚架详细见图纸。 3.1刚架截面尺寸的确定 在钢结构厂房中,厂房梁柱的截面高度的计算公式可按公式(3.1)计算[6]: (3.1)3045 暂取截面高度为600mm。然后由《钢结构设计手册》中的焊接 工字型钢的截面特性表17-6 选出一种截面[3],其尺寸及截面特性 见表3.1,尺寸说明见图3.1。 表3.1所选焊接工字钢的截面尺寸及特性 A(cm)(Kg/m) ixSx (cm)(cm) (cm) (cm) (cm) (cm) (cm) 600560*120 300*20 图3.1工字钢截面尺寸参数 3.2材料的选择 钢结构所用钢材主要有两个种类,即碳素结构钢和低合金高强度结构钢。在本设计中选用碳素结构钢作为结构构件的主要用钢。 钢材强度主要由其中碳元素含量的多少来决定,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。 在由Q195 到Q275 的所有碳素结构钢的牌号中,且综合考虑结构 和构件的重要性,荷载性质,连接方法,工作条件等方面,Q235 钢是较理想的钢号。 还有吊车梁用钢也选用焊接钢板组成的工字形钢。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,这样可以减少制作工作量,提高工业化水平, 加快施工速度,进而降低工程造价。 另外设计资料中给出厂房所处环境在沈阳,沈阳冬季室外温度多数处在-12.9~-2之间,对于刚架和吊车梁承受重要载荷的部件由 于计算温度处于 0和-20之间,根据《钢结构设计手册》应选 用具有 0冲击性能和合格 级钢,即为Q235C。关于其材料的 成分和焊接性能在焊接工艺中会进一步阐述,表3.2 和表3.3 中分 别表述了Q235 钢材的力学性能和钢材强度设计值[3]。 表3.2钢材力学性能 一般机械性能抗拉强度fu 形冲击试验质量等级 冲击功(纵向)J不小于 2625 24 (N/mm)(N/mm) 表3.3钢材强度设计值(N/mm) 牌号Q235 抗剪fv125 3.3计算 3.3.1恒荷载标准值(对水平投影面) 压型钢板(二层含80厚的保温层) 0.30 KN/m2 檩条(包括 0.05KN/m2 刚架斜梁自重 0.15KN/m 0.50KN/m2 3.3.2活荷载标准值 屋面活荷载:按不上人屋面考虑,取为0.50KN/m2。雪荷载:基 0.30KN/m2。取屋面活荷载与雪荷载中的较大值 0.50 KN/m2,不考虑积灰荷载。 3.3.3 屋面荷载值 首先恒载的设计值是标准值乘以分项系数1.2,活载的设计值应 为标准值乘以分项系数1.4。 标准值0.506=3.0KN/m 设计值 3.01.2=3.6 KN/m 标准值0.56=3.0KN/m 设计值 3.01.4=4.2KN/m 3.3.4风荷载标准值 根据《建筑结构载荷规范》(GB50009-2006)中规定风荷载标准值Wk 可按公式(3.2) 高度z处的风振系数; 地面粗糙度类别为B类其中 w0 查得为 0.4, 图3.2风荷载体形系数(左来风)

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