1、前 言伴随着我国经济与科学技术的快速发展，钢结构已逐步在工业厂房，商业大楼，民用住宅，大型场馆等公共建筑中被广泛采用。钢材的强度高，故在结构中占体积小，因而建筑的实用空间就较大；钢结构可以成套预制装配，故施工方便；钢材可以回炉重新利用，故钢结构的再生性好。钢结构有着非常多的优点，我国的钢结构事业也正处在蓬勃发展中。轻型钢结构除具有普通钢结构的材质均匀，可靠性高；强度高，重量轻；塑性韧性，抗震性能好；便于机械化制造，施工期短；可回收，建筑造型美观等特点以外，一般还具有取材方便，用料较省，自重更轻等特点。它对加快基本建设速度，特别对中小型企业的建设，以及对现有企业的挖潜、革新、改造等工作能够起到显
2、著的作用，因而受到建设单位，尤其是在工业建筑中的普遍欢迎。由于轻型钢结构的经济指标很好，总造价较低，再加上结构自重轻为改革重型结构体系创造了条件。因此，轻型钢结构是很有发展前途的一种结构形势。基于以上对轻型钢结构的认识，我在毕业设计课题中选择了轻型钢结构设计。本次设计的是万利集团民用工业园的轻钢结构房屋工程。通过这次设计，我希望能对钢结构的计算原理、轻型钢结构的特点和构造要求有一个较系统的认识。同时，通过这次设计，培养自己理论结合实践的能力，积累工程经验，从而为将来走向工作岗位打下坚实的基础。摘 要近年来，轻钢结构因其取材方便、用料省、自重轻、构件批量生产、现场施工速度快、周期短等诸多特点，在
3、我国取得了长足的发展。其中，门式刚架造型由于其简洁美观、平面布置灵活、安装便利及可以满足多种生产工艺和使用功能的要求等特点，目前正被运用于越来越多的钢结构房屋建筑中。本工程是以轻型门式钢架作为结构形式的单层工业厂房。厂房共有两跨，每跨设有两台桥式软钩吊车。厂房为双坡屋面，除基础和地基梁使用混凝土、外墙标高 1.2m 以下为 240 厚砖墙外，其他所有主次要构件均为钢结构。首先根据现有资料进行建筑方案的比选及建筑的平、立、剖面的设计；然后建筑设计基础之上的结构布置、静力计算、框架设计、节点设计、柱脚设计、檩条设计、柱间支撑设计、吊车梁设计及基础设计等。建筑设计给结构设计提供初步的计算资料，结构设
4、计又把更新的数据反馈给建筑设计，如此循环以得到最终设计结果。在结构设计中，对各种构件的基本的设计思路如下：(1)建立合理的力学模型，确定计算简图；(2) 计算各种工况下构件危险截面的内力；(3) 进行荷载效应组合，得到可能的最不利内力；(4)对构件危险截面进行内力验算，继而确定其具体尺寸(包括截面尺寸、板件厚度、螺栓直径及间距、焊脚尺寸及长度、疲劳验算等)。构件的尺寸选择一般是通过经验公式进行初选，然后进行验算调整直至其符合要求。在人工设计结束以后，利用 3D3S 钢结构设计软件建模设计。首先对手算设计的主体构件进行验算和校核，然后利用软件中围护结构设计模块对厂房总体设计进行完善，主要包括隅撑
5、、女儿墙小立柱等构件。最终利用软件自动生成施工图并加以必要修改，以建施和结施图纸集的形式将总体设计表达出来。关键词：轻型门式刚架；荷载组合；内力分析；结构设计与验算；3D3S 建模目 录第 1 章 引言 .11.1 目前轻钢结构的特点及发展现状 .11.2 毕业设计的内容与方法 .2第 2 章 建筑设计 .22.1 工程概况 .22.2 设计条件 .22.2.1. 自然条件 .22.2.2. 荷载条件 .22.2.3. 材料规格 .32.2.4. 施工与安装条件 .32.3 建筑设计 .32.3.1. 设计依据及设计指导思想 .32.3.2. 设计特点及方案 .42.3.3. 构造说明 .5第
6、 3 章 内力计算 .63.1 结构设计资料 .63.2 结构布置 .73.2.1. 柱网布置及抗风柱布置 .73.2.2. 横向框架结构主要尺寸 .73.2.3. 柱间支撑布置 .73.2.4. 墙架布置 .83.2.5. 屋面支撑 .93.2.6. 支撑的布置 .93.3 静力计算 .113.3.1. 计算简图 .113.3.2. 荷载计算 .123.3.3. 梁柱截面估选 .143.3.4. 内力分析 .14第 4 章 框架设计 .234.1 柱的设计 .234.1.1. 边柱截面设计 .234.1.2. 中柱截面设计 .274.1.3. 柱截面设计更改 .294.2 横梁的设计 .34
7、4.2.1. 内力组合 .344.2.2. 跨中截面选择 .354.2.3. 梁端截面选择 .364.2.4. 梁翼缘和腹板的连接焊缝 .374.2.5. 梁变截面设计 .374.2.6. 加劲肋的设计 .384.3 主要节点设计 .394.3.1. 横梁和柱连接及横梁拼接形式和要求 .394.3.2. 横梁和柱的连接 .404.3.4. 牛腿的设计与验算 .454.4 柱脚设计 .474.4.1. 底板尺寸 .474.4.2. 肋板计算 .484.4.3. 靴梁计算 .484.4.4. 锚栓计算 .504.4.5. 厂房侧移计算 .51第 5 章 墙架及抗风柱设计 .515.1 山墙墙梁设计
8、 .515.1.1. 荷载及墙板设计 .515.1.2. 墙梁设计 .525.2 纵向墙梁的设计 .525.2.1. 荷载及墙板设计 .525.2.2. 墙梁设计 .535.3 抗风柱的设计 .535.3.1. 截面选择 .545.3.2. 截面验算 .54第 6 章 檩条设计 .556.1 荷载计算 .556.2 内力计算 .556.2.1. 永久荷载与屋面活载组合 .556.2.2. 考虑风荷载吸力的组合 .566.3 截面选择 .566.4 确定有效截面并验算强度 .566.5 风吸力组合下稳定计算 .586.6 绕度计算 .586.7 长细比计算 .58第 7 章 柱间支撑设计 .59
9、7.1 柱间支撑的形式 .597.2 柱间支撑的设计 .597.2.1. 荷载计算 .597.2.2. 支撑构件内力计算（设计值） .607.2.3. 截面选择和验算 .607.2.4. 厂房纵向刚度计算 .61第 8 章 吊车梁与地基梁设计 .618.1 吊车梁设计 .618.1.1. 吊车梁资料 .618.1.2. 吊车荷载计算 .618.1.3. 内力计算 .618.1.4. 截面选择 .628.1.5. 强度计算 .648.1.6. 稳定性计算 .658.1.7. 挠度计算 .678.1.8. 支座加劲肋计算 .678.1.9. 焊缝计算 .688.1.10. 疲劳验算 .688.2 地基梁设计 .698.2.1. 纵向地基梁 .698.2.2. 山墙地基梁 .70第 9 章 基础设计 .719.1 地质条件 .719.2 基础设计 .719.2.1. 边柱基础设计 .719.2.2. 中柱基础设计
