轻钢结构最终计算书

烟台大学毕业设计- 1 -第一章 设计资料烟台市某加工厂，该厂房为单层，用双跨坡门式刚架，刚架跨度(15+21)m，柱高 8.1m；共有 11 榀刚架，柱距 6m，屋面坡度 1:10；地震设防列度为 7 度，设计地震分组为第一组，设计基本地震加速度值 0.10g 。刚架平面布置见图 1，刚架形式及几何尺寸见图 2。屋面及墙面板均为彩色压型钢板,内填充以保温玻璃棉板，详细做法见建筑专业设计文件；考虑经济、制造和安装方便，檩条和墙梁均采用冷弯薄壁卷边C 型钢，间距为 1.5m，钢材采用 Q235 钢，焊条采用 E43 型。40240501136 6060606BA 1图 1 刚架平面布置图12345678( )( 2) ( 3) 4 5 6 7图 2 刚架立面图烟台大学毕业设计- 2 -第二章 建筑设计一 平面设计根据生产工艺的要求，厂房平面为双跨矩形平面。柱网采用 6m15m+6m21m.其横向定位轴线除两端部与柱翼缘外侧重合外，其余均与柱中心线重合；纵向定位轴线两端与柱外缘重合，中间与柱中心线重合。厂方两端出入口洞口尺寸取 36003600。二 剖面设计1 厂房高度确定根据吊车轮距、外轮廓几何尺寸及吊车起吊高度的要求，吊车的轨顶标高为 5.7m,考虑刚架斜梁与柱连接的构造尺寸要求，柱顶标高为 8.1m。厂方室内外高差为 150mm。2 采光通风设计根据厂房生产状况，厂房的采光等级为级，由于厂房跨度较大（15m+21m）,考虑采用混合采光。低侧窗高度取 2400，宽度详见建施-2；高侧窗高度取 900mm,长度沿厂房全长。天窗采用采光带。通风问题主要是合理组织气流路经，利用穿堂风穿堂风即可解决其通风问题。具体设计是将两侧窗对窗，低侧窗下部为平开窗，方便开启和组织气流，形成穿堂风，上部为中悬窗或固定窗。高侧窗可为中悬窗或固定窗。3 屋面排水设计屋面排水方式采用女儿墙有组织排水，屋面排水坡度分别取 1/10、1/14 。三 立面设计采用竖向波形压型钢板外墙及彩板钢窗，形成竖向线条的立面效果，改变厂房长度和高度尺度的扁平视觉效果，使厂房显得庄重、挺拔。为使立面观感简捷明快，落水管采用内排外落方式。四 构造设计1 外墙构造外墙底部窗台以下部分采用 240 厚空心砖墙，高度为 1.2m， 墙下设基础梁支承在柱基础上。窗台以上部分外墙采用保温型压型钢板。墙板用墙梁与钢架柱连接。2 屋顶构造屋顶采用保温型压型钢板，用冷轧薄壁型钢檩条与钢架斜梁连接。屋面檐口部分采用有组织内排外落排水方式。3 地面构造因厂房内生产对地面无特殊要求，故采用水泥砂浆地面。其各构造层厚度可查阅工业建筑地面设计规范附录一得以确定。具体构造做法详见建筑施工图。五 总平面设计总平面设计应根据建设场地，综合考虑地形、建筑朝向、主导风向、防火安全、厂区内道路、绿化等因素，合理布置厂房位置，使其满足生产工艺要求，达到技术经济结烟台大学毕业设计- 3 -合、利于生产发展、方便职工生活的目的。第三章 结构设计一 荷载计算（一） 荷载取值计算1 屋盖永久荷载标准值（对水平投影面）YX51-380-760 型彩色压型钢板 0.15 KN/m250mm 厚保温玻璃棉板 0.05 KN/m2PVC 铝箔及不锈钢丝网 0.02 KN/m2檩条及支撑 0.10 KN/m2刚架斜梁自重 0.15 KN/m2悬挂设备 0.20 KN/m2合计 0.67 KN/m22 屋面可变荷载标准值屋面活荷载：按不上人屋面考虑，因受力面积大于 60mm2,取为 0.30 KN/m2。雪荷载：基本雪压 S0=0.40KN/m2。对于单跨双坡屋面，屋面坡角=5 4238 ， r=1.0，雪荷载标准值 Sk= rS0=0.40 KN/m2。取屋面活荷载与雪荷载中的较大值 0.40 KN/m2，不考虑屋面活荷载。3 轻质墙面及柱自重标准值（包括柱、墙骨架等）0.50 KN/m 24 风荷载标准值按门式刚架轻型房屋钢结构技术规程CECS102：2002 附录 A 的规定计算。基本风压 0=1.050.55=0.58 KN/m2，地面粗糙度类别为 C 类；风荷载高度变化系数按建筑结构荷载规范(GB50009-2001) 的规定采用，当高度小于 10m 时，按 10m 高度处的数值采用， z=0.74。风荷载体型系数 s：迎风面柱及屋面分别为 s1=0.25、 s2=1.0，背风面柱及屋面分别为 s3=0.55、 s4=0.65(CECS102：2002 中间区 )。5 吊车荷载5t 桥式吊车的基本资料见表 1。表 1 5t 桥式软钩吊车性能参数基本尺寸（mm）起重机重（t）最大轮压（KN）大车钢轨P1 P2 专用轨铁路轨序号 起重量Q(t)跨度(m)大车宽B大车轮距K轨面至车顶高度 H轨中心至大车外边缘 B1大车 小车不小于1 10.5 14 65烟台大学毕业设计- 4 -2 13.5 16 703 16.54650350017 764 19.5 20 855 22.5 5150 4000 22 906 25.5 25 1007 28.5 29 1058531.56400 52501870 230332.6115QU-60 TG-38由于厂房跨度为 21m,故选用序号为 4 的吊车。1)吊车竖向荷载,应利用柱子的反力影响线求得,因只有一台吊车,其影响线如图 3,以左轮为准。 2 Pmax/34 Pmax/34 Pmax/3图 3其中，P 为一个车轮的最大轮压，P max=85KN,Pmin 可由下式确定：Pmin=(Q+G)/n1P max=(5+22.6)/210-85=53KN故 Rmax =4 Pmax/3=113.33KN,Rmin=4 Pmin/3=70.67KN, Mmax=Rmax0.75=85.0KNm, Mmin=Rmin0.75=53.0KNm2)吊车横向水平荷载刹车时一个车轮的横向水平荷载为：T= (Q+Q1)/2n010=0.12(5+2.6)/(22)10=2.28KN所以作用于轨顶的水平荷载为 H=4T/3=3.04KN。吊车荷载的作用位置见图 4。6 地震作用据全国民用建筑工程设计技术措施结构中第 18.8.1 条建议：单层门式刚架轻型房屋钢结构一般在抗震设防烈度小于等于 7 度的地区可不进行抗震计算。故本工程结构设计不考虑地震作用。（二） 各部分作用的荷载标准值计算屋面：恒荷载标准值：0.676=4.02KN/m烟台大学毕业设计- 5 -活荷载标准值：0.406=2.40KN/m柱荷载：恒荷载标准值：0.568.1+4.0218=96.66KN活荷载标准值：2.4018=43.2KN风荷载标准值：迎风面：柱上 qw1=0.580.740.256=0.641KN/m横梁上 qw2=0.580.741.06=2.575KN/m背风面：柱上 qw3=0.58.740.556=1.416KN/m横梁上 qw4=0.580.740.656=1.674KN/m二 内力计算（以下计算均采用荷载的标准值）考虑本工程刚架跨度较大、厂房高度较高、有 5t 桥式吊车及刚架加工制造方便，刚架柱采用等截面刚架梁则选用变截面。柱脚按刚接支承设计。采用弹性分析方法确定刚架内力。各工况下的内力用力学求解器求得。（一）恒荷载下的弯矩、剪力、轴力 yx1234567890123( )( 3)( 5)6 7 8 9(0 ) -6. .8485 -27-. 041.5.-5.146287.84图 5烟台大学毕业设计- 6 -yx12345678910123( )( 3) ( 5)6 7 8 9( 0) 1-.206.1-4.2-.3.8-.73图 6（二）雪荷载下的弯矩、剪力、轴力 因雪荷载的作用形式和恒荷载一致，只是数值不同，故只需用恒荷载作用下的内力乘以 2.4/4.0.2=0.597 即可。（三） 风荷载下的弯矩、剪力、轴力（左风） yx12345678910123( ) ( 3) 4( 5) 6(7 )(8)(9 )0 ()19.45.894 7.0-0.-32-1.-2.-.874.5图 8烟台大学毕业设计- 7 -yx12345678910123( ) ( 3) ( 5) 6(7)(8)(9 )0 ()1.4图 9（四） 风荷载下的弯矩、剪力、轴力（右风）yx1234567890123( )( 3) ( 5)6 7 8 9( 0) 16.8.0511.7-.0.42-.62-.4.7图 10烟台大学毕业设计- 8 -yx1234567890123( )( 3) ( 5)6 7 8 9( 0) -.849.5 .2-14.0-1.-.-.-.8图 11yx1234567890123( )( 3)( 5)6 7 8 9( 0) 12.04图 12（五） 吊车荷载下的弯矩、剪力、轴力（最大轮压居左）yx1234567890123( )( 3) ( 5)6 7 8 9( 0) 1-. -0.208-. 4134.-7.图 13烟台大学毕业设计- 9 -yx12345678910123( ) ( 3) 4( 5) 6(7 )(8)(9 )0 ()1.2-407图 14yx1234567890123( ) ( 3) 4( 5) 6(7 )(8)(9 )0 ()1-0.247图 15（六） 吊车荷载下的弯矩、剪力、轴力（最大轮压居右）yx12345678910123( ) ( 3) 4( 5) 6(7)(8)(9 )0 ()-.04 1.75 -04-. 2-. -.857.图 16烟台大学毕业设计- 10 -yx12345678910123( ) ( 3) 4( 5) 6(7 )(8)(9 ) 0()1-0.472图 18yx12345678910123( ) ( 3) 4( 5) 6(7 )(8)(9 ) 0)(1)-0.7342图 19三 内力组合刚架结构构件按承载能力极限状态设计，根据建筑结构荷载规范(GB500092001)的规定，采用荷载效应的基本组合： 0SR。本工程结构构件安全等级为二级， 0=1.0。对于基本组