辽宁洪臣重型机械厂加工间建筑结构设计-毕业设计论文(机械厂建筑结构设计).doc

辽宁科技大学本科生毕业设计 毕业设计任务书 设计题目辽宁洪臣重型机械厂加工间建筑结构设计 设计类论文类生产实际科研实际社会实际其它来源 课题类别课题来源 毕业设计要求、设计参数、各阶段时间安排、应完成的主要工作等 毕业设计要求：1.建筑设计：设计深度为初步设计水平。确定厂房结构形式及设计方案。 具体要求：平面图、立面图、剖面图。平面图绘图比例：1；100、1：150 或 1：200 2.结构设计：主体结构设计达到技术设计水平，部分达到施工图要求。 结构设计计算：1)初选柱截面尺寸 2)选一榀有代表性的刚架结构计算，形成荷载简图。 3)风荷载计算 4) 屋面檩条及墙皮檩条计算 5)吊车梁计算 6)刚架内力分析 7)厂房柱基础计算 设计图纸： 布置图绘图比例：1；100、1：150 或 1：200 1)基础施工图，布置及详图。 2)刚架及屋面支撑布置图 3)吊车梁布置图 4)屋面檩条布置图 5)墙皮檩条布置图 6)刚架详图 设计参数： 1. 拟建工程为单层轻钢结构，平面呈矩形，长为 90m，跨度为单跨 21m。建筑物安全等级为二级；场地等 级二级；地基等级二级，综合评定岩土工程勘察等级为乙级。室内地坪标高为0.000，室内外高差为 150mm。 2. 建筑场地位于锦州市郊，标准冻土深为 1.2m，市郊最大冻深为 1.4m。建筑场地类别为类，回填土层 厚度为 1.0m，地层结构较简单，为震害有利地段。建筑宜采用天然浅基础，天然地基持力层为粘土，地基承载 力特征值为 130Kpa。 3. 基本风压为 0.6 kN/m2，基本雪压为 0.4 kN/m2。 4. 抗震设防烈度为 6 度，设计基本地震加速度值为 0.05 g。 5. 吊车资料（见资料图），本跨设有 2 台 5T 单梁吊车。轨顶标高为 6.500m。（A5） 时间安排：1、建筑方案确定，1 周。平面布置、立面布置、剖面布置（绘草图）； 2、绘制建筑平面图，1 周。完整的平面布置图； 3、绘制建筑立面图及剖面图，1 周。完整的立面布置图及剖面图； 4、建筑设计说明书、荷载计算、屋面檩条设计，1 周。计算书； 5、墙皮檩条设计、抗风柱设计，1 周。计算书； 6、吊车梁设计，刚架内力分析， 2 周。计算书； 7、基础设计（包括抗风柱基础），1 周。计算书及施工图； 8、绘制全部施工图，3 周。 9、上交所有图纸并修改，1 周。修改全部图纸； 10、指导教师及评阅人评阅 1 周。指导教师和评阅人评阅。 11、毕业答辩，1 周。 指导教师(签字)： 2015 年 10 月 26 日 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 页 辽宁洪臣重型机械厂建筑结构设计 摘 要 本设计是辽宁锦州洪臣重型机械加工厂房，结构承重体系为轻型门式刚架体系。 主要设计内容有建筑设计，结构设计。设计内容主要包括建筑设计和结构设计两个部 分，其中，建筑设计包括厂房平面、立面、剖面的设计，结构设计包括构件选型、檩 条设计、墙梁设计、刚架设计、构件验算、节点设计、抗风柱设计、基础设计。其中 刚架内力采用 CAD 及 PKPM 软件计算，找出最不利的内力进行梁柱构件验算。通过清晰 的设计思路和严谨的设计方法，使结构更加安全，稳定，并且加深了对轻型门式刚架 结构的了解。 关键词：轻型门式钢架;建筑设计;结构设计;内力计算;基础设计 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 页 Building structure design of Liaoning Hong Chen heavy machinery plant Abstract The design is in Jinzhou, Liaoning Hong Chen heavy machinery processing workshop, load-bearing structure system of lightweight steel portal frame system. The main content of the design with architectural design, structural design. Design content mainly includes: Architectural Design and structural design of two parts, of which architectural design including factory building plane, elevation, section design, structure design including the selection of its components, purlin design, the design of the wall beam, rigid frame design, the calculation of members, node design, wind column design, foundation design. The internal force of rigid frames by CAD and PKPM calculation, find the most unfavorable internal force of beam column member check. Through a clear design ideas and rigorous design method. Make the structure more safe, stable, and deepen the understanding of the light portal frame structure. Key words: Calculation of the light portal frame; architectural design; structure design; internal force and foundation design *大学本科生毕业设计 第 页 1 绪论1 1.1 门式刚架特点及适用范围.1 1.2 国内外轻型门式刚架结构研究现状.2 1.3 本文所做工作3 2 设计资料.4 2.1 工程概况4 2.2 设计原始资料 4 3 建筑设计.5 3.1 建筑平面设计5 3.1.1 柱网布置与定位轴线5 3.1.2 支撑布置5 3.1.3 屋盖布置5 3.1.4 构造措施5 3.2 剖面设计.5 3.2.1 厂房高度的确定.6 3.2.2 采光设计6 3.2.3 通风设计7 3.2.4 厂房的保温，隔热设计.7 3.2.5 构造措施7 3.3 建筑立面设计7 4 构件选型.8 4.1 压型钢板选择8 4.2 柱截面选择8 4.3 梁截面选择8 4.4 檩条选型.8 4.5 拉条的设置9 4.6 吊车梁选型9 *大学本科生毕业设计 第 页 4.7 钢轨型号 9 5 檩条设计.10 5.1 屋面檩条.10 5.1.1 计算简图10 5.1.2 荷载计算10 5.1.3 内力计算11 5.1.4 截面选择12 5.1.5 强度验算13 5.1.6 稳定性验算13 5.1.7 挠度计算14 5.1.8 刚度验算14 5.2 墙梁14 5.2.1 墙面布置14 5.2.2 荷载计算14 5.2.3 内力计算15 5.2.4 有效截面计算.15 5.2.5 净截面模量计算.18 5.2.6 强度验算18 5.2.7 稳定性验算18 5.2.8 挠度计算19 6 刚架设计.20 6.1 计算简图.20 6.2 梁柱截面特征21 6.3 荷载计算.21 6.3.1 屋面恒载22 6.3.2 屋面活载22 6.3.3 其它22 6.3.4 风荷载.22 *大学本科生毕业设计 第 页 6.3.5 吊车荷载23 6.4 内力计算及组合.24 6.4.1 恒载作用下内力图24 6.4.2 活载作用下内力图26 6.4.3 风荷载作用下内力图28 6.4.4 吊车横向荷载作用下内力图30 6.4.5 吊车竖向荷载作用下内力图32 6.4.6 内力组合35 7 构件验算.38 7.1 构件宽厚比的验算38 7.2 刚度验算.39 7.3 有效截面特性40 7.3.1 柱有效截面特性.40 7.3.2 梁有效截面特性.41 7.4 强度验算.42 7.5 稳定性验算42 7.6 位移验算.43 8 节点设计.45 8.1 梁柱节点设计45 8.1.1 连接螺栓计算.46 8.1.2 端板厚度计算.46 8.1.3 节点域剪力验算.47 8.1.4 端板螺栓处腹板强度验算47 8.2 梁节点设计47 8.2.1 连接螺栓计算.48 8.2.2 端板厚度计算.48 8.2.3 节点域剪力验算.49 8.3 牛腿节点.49 *大学本科生毕业设计 第 页 9 基础设计.51 9.1 基本资料.51 9.2 作用于基础顶面上的荷载计算51 9.3 基础尺寸及埋置深度52 9.4 验算持力层地基承载力53 9.5 基础高度验算54 9.6 基础底板配筋计算.55 9.7 杯壁配筋.58 10 抗风柱设计.59 10.1 荷载计算.59 10.2 柱截面选择59 10.3 内力分析.59 10.4 强度验算.60 10.5 稳定性验算60 10.5.1 平面内稳定性.61 10.5.2 平面外稳定性.61 10.5.3 位移验算61 10.6 抗风柱基础设计.62 10.6.1 基本资料62 10.6.2 作用于基础顶面上的荷载计算.62 10.6.3 基础尺寸及埋置深度.63 10.6.4 验算持力层地基承载力64 10.6.5 基础高度验算.64 10.6.6 基础底板配筋计算65 结论.67 致谢.68 参考文献.69 *大学本科生毕业设计 第 1 页 1 绪论 1.1 门式刚架特点及适用范围 门式刚架是对轻型房屋钢结构门式刚架的简称。近年来，它在我国快速发展，给 钢结构注入了新的活力。不仅在轻工业厂房中得到非常广泛的应用，而且在一些城市 公共建筑也得到了普遍的应用。 轻型门式刚架结构广泛应用具有以下特点： （1）用轻型屋面，不仅可以减少梁柱截面尺寸，基础也相应减少。 （2）在多跨建筑中可做成一个屋脊的大双坡屋面，为长坡面排水创造条件。设中 间柱可减少横梁的跨度，从而降低造价。中间柱采用钢管制作的上下铰接摇摆柱，占 空间小。 （3）侧向刚度及檩条的隅撑保证，省去纵向刚性构件，并减少翼缘宽度。 （4）刚架可采用变截面，截面与弯矩成正比。变截面时可根据需要改变腹板的高 度和厚度及翼缘的宽度，做到材尽其用。1 （5）支撑可做得较轻便，将其直接或用水平节点板连接在腹板上，可采用张紧的 圆钢。 （6）结构构件可全部在工厂制作，工业化程度高。构件单元可根据运输的条件划 分，单元之间可用螺栓在现场相连，安装快捷方便，土建施工量较少。 门式刚架适用于主要承重结构为单跨或多跨实腹式门式刚架，轻型屋盖或轻型外 墙；无桥式吊车或有起重量不大于 20t 的 A1A5 工作级别的桥式吊车或 3t 悬挂式起重 机；跨度在 936m 范围内；高度在 4.5m9m 内，当有桥式吊车时不宜大于 12m。 *大学本科生毕业设计 第 2 页 1.2 国内外轻型门式刚架结构研究现状 门式刚架轻型结构体系是近年来在钢结构建筑中应用相当广泛的一种形式，它是用 等截面或变截面的焊接 H 型钢做为梁柱，以冷弯薄壁型钢作檩条，墙梁，墙柱，以彩 钢板作为屋面板及墙板，现场用螺栓或焊接拼接的门式刚架为主要承重结构，再配以 零件，扣件，门窗等形式的比较完善的建筑体系，即门式刚架轻型结构体系。这种结 构在工厂批量生产，在现场按要求拼装形成。 在我国，随着压型钢板，冷弯薄壁型钢，H 型钢的引进和发展，轻型门式刚架体 系也引起了普遍的重视，应用越来越广泛，逐渐成为许多工业和民用建筑的首选体系。 但在美国的门式刚架轻型结构体系发展最快，应用最广泛，由于门式刚架轻型房屋钢 结构具有其他结构所不具备优点，而且经济效益十分显著。国外轻型房屋钢结构发展 较早，随着彩色压型钢板，H 型钢及冷弯薄壁型钢的问世，极大的推动了门式刚架轻型 钢结构的发展。随着新型建筑材料的出现，加工设备的不断改善，设计形式的多样化， 门式刚架轻型结构体系渐渐普及到大型的工业厂房。 在日本，门式刚架轻型结构体系 有两种类型：一种是日本自身发展起来的，已实现构件的标准化，定型化，装配化； 经济管理，设计，生产，施工，售后服务系统化。第二种是 1989 年以来，从美国引进 的轻钢结构体系的基础上发展起来的。 我国门式刚架结构体系起步较晚，是在引进国外相关材料和软件的基础上发展 起来的。早在 20 世纪 60 年代初，我国就对由焊接得工字截面组成的门式刚架轻型结 构进行了研究实验，主要是刚架的塑形设计，并应用于试点工程中。但由于我国多年 以来一直从节约钢材和资金的角度出发，对建筑钢结构采用限制使用的政策，因此门 式刚架结构体系未得到长足的发展，无论是设计水平还是施工水平，与国外相比还是 有很大的差距。近年来，随着我国钢产量的增加，H 型钢的出现，压型钢板，冷弯薄壁 型钢的生产，门式刚架房屋钢结构在我国大量的涌现，门式刚架轻型结构体系得到较 为广泛的应用。推动了该种结构体系在我国设计，成型一体化的进程。2 *大学本科生毕业设计 第 3 页 1.3 本文所做工作 本文通过对厂房建筑和结构进行合理的规划，使其满足工艺和使用要求，并考虑 将来可能发生的生产流程变化和发展，然后根据工艺设计确定车间平面及高度方向的 主要尺寸，同时布置屋盖结构，吊车结构，支撑体系及墙梁体系。结构方案确定以后， 即可按设计资料进行内力计算，构件验算，基础设计等。最后绘制施工图。在设计的 同时，对于钢结构厂房的设计流程更加清晰，明了。我们也再一次温习了大学四年以 来所涉及的知识，查缺补漏，温故知新，让我们对知识了解的更加透彻，并且这对于 未来从事钢结构方面的工作将提供很大的便利，给我们以动力。 *大学本科生毕业设计 第 4 页 2 设计资料 2.1 工程概况 建筑场地位于锦州市郊，厂房拟采用单跨双坡式，厂房跨度 21m，长度 90m，屋 面坡度为 2/21。柱顶标高 7.55m，轨顶标高 6.501m。设有两台 5t 单梁吊车，吊车工 作级别为 A5 级。室内外高差为 150mm，共 15 榀门式刚架。 2.2 设计原始资料 1.建筑物安全等级为二级，场地等级二级，地基等级二级，综合评定岩土工程勘查 等级为乙级，室内地坪标高为0.000。 2.标准冻土深为 1.2m，市郊最大冻深为 1.4m，建筑场地类别为类，回填土厚度 为 1.0m。建筑采用天然浅基础，地基持力层为粘土，地基承载力特征值为 130 kN/m2。 3.基本风压为 0.60kN/m2，基本雪压为 0.40kN/m2。 4.抗震设防烈度为 6 度，设计基本地震加速度为 0.05g。 *大学本科生毕业设计 第 5 页 3 建筑设计 3.1 建筑平面设计 3.1.1 柱网布置与定位轴线 厂房柱距方向总长度 90m300m，横向跨度方向总长度 21m150m，故不需设温度 伸缩缝。除房屋端部外，刚架柱柱距 6.0m，横向定位轴线与刚架柱形心轴重合，端部 刚架柱形心轴与横向定位轴线相距 150mm，纵向定位轴线位于刚架柱的外皮。跨间每 隔 4.5m 设置一根抗风柱。 3.1.2 支撑布置 厂房长度大于 60m，因此在厂房第二开间和中部位置设置屋盖横向水平支撑；并 在屋盖相应部位设置檩条、斜拉条和撑杆；同时在与屋盖横向水平支撑相应柱间设置 柱间支撑，由于柱高大于柱距，因此柱间支撑应分层布置。 3.1.3 屋盖布置 屋盖采用有檩体系，檩条水平间距 1.5m。无横向水平支撑的区段在刚架柱顶和屋 脊处设置纵向水平系杆，其中，柱顶纵向水平系杆采用钢管，屋脊处纵向水平系杆由 檩条代替，两侧用撑杆相连，撑杆外套 322 钢管，刚架梁两端负弯矩区段设置两道 隅撑。 3.1.4 构造措施 查门式刚架轻型房屋钢结构技术规程3第 4.3.1 条知，厂房纵向温度区段长度 不大于 300m，横向温度区段长度不大于 150m，不需要设置温度缝。 门上设有雨篷，外挑长度为 0.9m。外围散水坡度 i=5%，宽 900mm，大门入口的 坡道坡度 i=10%，且设有防滑条，宽为 150mm。 3.2 建筑剖面设计 厂房的生产工艺流程对剖面设计的影响很大，因而在满足生产工艺要求的前提下， 经济合理地确定厂房高度，解决好厂房的采光和通风，使其有良好的室内环境，合理 地选择屋面排水方式、围护结构形式及其构造，使厂房具有随气候条件变化影响小的 *大学本科生毕业设计 第 6 页 围护功能，进而保证生产的正常进行，具有一定的实际意义。 3.2.1 厂房高度的确定 单层厂房的高度是指地面至屋架下表面的垂直距离，一般情况下，屋架下表面的 高度即是柱顶与地面之间的高度，所以单层厂房的高度即是地面到柱顶的高度。 由生产工艺、生产设备、货物起吊高度、运输和其他各方面的要求，初步确定轨 顶标高为 6.501m，吊车梁高度取 820mm，轨道选截面高度为 107mm 的重轨，钢轨型 号为 24kg/m，垫层厚 24mm 由钢结构设计手册4（上）所给出的梁式软钩吊车性 能参数查得，轨面至吊车顶高度 H=820mm，小车顶面至屋架下弦底部的安全高度取 229mm，由此确定柱顶标高。 有吊车厂房柱顶标高的确定： 厂房柱顶标高：H=H1+h6+h7 式中：H柱顶标高，应符合 3M 模数 H1轨顶标高 h6轨面至吊车梁顶高度 h7吊车梁顶面至屋架下弦底部的安全高度 则 H=6501+820+229=7550mm，取柱顶标高为 7.55m，实际净空为 229mm。 厂房高度的标高：H=H+h 式中：h横梁截面高度 则 H=7550+500=8050mm。 屋脊标高的确定：H= H+L/2i 式中：H屋脊标高 L厂房跨度 i屋脊坡度，一般取 2/21。 则 H取 9.05 m。 3.2.2 采光设计 由于天然光的照度时刻都在变化，室内工作面上的照度也随之改变，因此，采光 设计不能用变化的照度来作依据，而是采用采光系数的概念来表示采光标准。 *大学本科生毕业设计 第 7 页 设计在侧墙开窗采光，且为双侧采光。在吊车梁处设置高侧窗，提高了远离窗户 处的采光效果，改善了厂房光线的均匀程度，所设窗宽 3.0m,高为 4.5m，窗地比为 ，不满足情况，所以加屋面采光板。 5 . 3 1 9021 25 . 4315 3.2.3 通风设计 厂房的通风方式有两种，即自然通风和机械通风，该厂房采用自然通风。自然通 风是利用空气的自然流动将室外的空气引入室内，将室内的空气和热量排至室外，针 对该厂房的特点可利用室内外的温差造成的热压和风吹向建筑物而在不同表面上造成 的压差来实现通风换气，不失为一种经济合理的通风方式。 3.2.4 厂房的保温、隔热设计 为保证厂房的围护结构具有一定的保温性能和在构造上的严密性，屋面和墙面均 采用轻质高强的压型钢板，内夹一定厚度的聚苯乙烯用来保温隔热。 3.2.5 排水设计 本厂房采用有组织排水，通过雨水管排向地沟，采用外天沟，排水管采用 5mm 厚 的橡胶管，间距为 18m，符合构造要求。落水管采用直径为 100mm 的硬塑料管，落水 管沿墙落至距地面 200mm 排向室外。 3.4 建筑立面设计 为使立面简洁大方，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。低侧窗为水平推拉窗，高侧窗为上下翻转的悬窗。在水平方向附有 不同色彩的板带，增强立面效果。 抗风柱间设有 3.5m3.9m 门两个，主要供车辆和人员的出入。采用侧面开光，窗 户尺寸为 3.0m4.5m。在厂房的外围四周0.000m 以上 0.9m 范围均为粘土砖砌筑的墙 体，兼作窗台并支撑墙板。 *大学本科生毕业设计 第 8 页 4 构件选型 4.1 压型钢板选择 压型钢板按表面处理方法分为镀锌钢板、彩色镀锌钢板、彩色镀铝锌钢板三种。 其中彩色镀锌钢板是目前工程实践中采用最多的一种原板。 压型钢板的截面形式较多，根据波高的不同，一般分为低波板（波高小于 30mm）、中波板（波高为 3070mm）、高波板（波高大于 70mm）。波高越高，界面 的抗弯刚度越大，承受的荷载也越大。屋面板采用高波板和中波板，中波板在实际中 采用的最多。 根据荷载情况及构造要求选择屋面压型钢板型号为 YX75-200-600，墙面压型钢板 型号为 YX35-125-750。 4.2 柱截面选择 根据设计要求采用焊接工字型等截面实腹式柱。刚架柱截面高度一般取柱高 H 的 1/121/25，初步选定 h=500mm，相当于 H/15。柱截面初步选择 hb=500mm300 w t f t mm10mm18mm。 4.3 梁截面选择 根据设计要求采用焊接工字型等截面梁。刚架梁截面高度一般取跨度 L 的 1/301/45，初步选定 h=500mm，相当于 L/42。梁截面初步选择 hb=500mm300 f t w t mm10mm18mm。 *大学本科生毕业设计 第 9 页 4.4 檩条及选型 檩条的截面形式分为实腹式和格构式两种。当檩条的跨度不超过 9m 时，应优先选 用实腹式檩条。本厂房檩条跨度 6.0m，屋面坡度小于 1/3，所以选用冷弯薄壁 C 型钢 檩条，截面形式为 C18070202.5。 墙梁选型与檩条一样，选用冷弯薄壁 C 型钢，截面形式为 C18070202.5。 4.5 拉条的设置 当墙梁跨度为 46m 时，宜在跨中设一道拉条；当墙梁跨度大于 6m 时，宜在跨间 三分点处各设一道拉条。拉条的作用是防止檩条侧向变形、扭转，并提供 X 方向的中 间支点。所以，本厂房的拉条设在檩条的跨中，采用圆钢截面。 4.6 吊车梁选型 根据吊车的参数：两台 5t 桥式吊车、工作级别 A5，跨度 16.5m，查08SG520-3 钢吊车梁图集5选编号为 HDL6-3 吊车梁，截面为 HN450200914。 4.7 钢轨型号 由于本厂房没有设置制动结构，所以在吊车梁下直接设置钢轨即可，钢轨高度为 107mm，型号为 24kg/m。 *大学本科生毕业设计 第 10 页 5 檩条设计 本厂房为封闭式建筑，屋面及墙面材料为 100mm 厚双层彩色压型钢板复合板，彩 板均为 0.6mm 厚镀锌彩板。屋面坡度：。钢材采用 Q235B，焊条采用 0 45 . 5 21 2 E43 型。 5.1 屋面檩条 5.1.1 计算简图 檩条跨度 6m，两端支撑在刚架上，于二分点处设一道拉条，水平檩距 1.5m。垂 直于屋面方向为简支梁，侧向为两跨连续梁，如图 5.1 所示。 5.1.2 荷载计算 (1) 永久荷载标准值 压型钢板 0.18kN/m 1 g *大学本科生毕业设计 第 11 页 檩条及支撑 0.10kN/m 2 g kN/m28. 0 g (2) 可变荷载标准值 屋面均布活荷载 0.5，雪荷载 0.40，计算时取二者较大值 0.50 2 kN/m 2 kN/m ，基本风压 0.60. 2 kN/m 2 kN/m k qm/75. 05 . 15 . 05 . 1qkN 5.1.3 内力计算 (1) 永久荷载与屋面活荷载组合 檩条线荷载: mkNpk/17 . 1 75 . 0 5 . 128 . 0 mkNp/55 . 1 75 . 0 4 . 12 . 142 . 0 mkNppx/147. 045 . 5 sin55 . 1 sin mkNppy/54 . 1 45. 5cos55 . 1 cos 弯矩设计值： mkN lP M y X 93 . 6 8 654 . 1 8 2 2 max 拉条处负弯矩： mkN lp M x y 165 . 0 32 6147. 0 32 22 max 拉条与支座间正弯矩： mkN lp M x y 083 . 0 64 6147 . 0 64 22 1 (2) 永久荷载与风荷载组合 风压高度变化系数（屋脊高度小于 10m，B 类地面粗糙度）, 查门0 . 1 z 式刚架轻型房屋钢结构技术规程3表 A.0.2-2 知，体型系数。（A=15 . 1 s ） 22 101262 3 , 2 maxmml lba lc *大学本科生毕业设计 第 12 页 垂直屋面的风荷载: 2 0 /725 . 0 6 . 005 . 1 )15 . 1 (0 . 1mKN zsk 檩条线荷载: mKNp/040 . 0 sin42 . 0 x mKNpy/109 . 1 45. 5cos/5 . 1725. 04 . 142 . 0 0 . 1）（ 弯矩设计值： mKN lp M y x 99 . 4 8 6109 . 1 8 2 2 max mKN lp M x y 045 . 0 32 604 . 0 32 22 max 5.1.4 截面选择 选用檩条 C,如图 5.2 所示。5 . 22070180 2 48 . 8 cmA 3 69.46cmwx 3 max 82.25cmwy 3 min 12.11cmwy 4 20.420cmIx 4 42.54cmIycmix04 . 7 cmiy53 . 2 cme10. 5 0 4 1767 . 0 cmIt 6 15.3492cmIwcmx110 . 2 0 ，截面上翼缘有效宽厚比，考虑有28 5 . 2 70 t b 80 5 . 2 200 t h 27 2 t b mmb5 .67 2 效截面,同时跨中有孔洞削弱,为简化计算，统一考虑 0.95 的折减系数,则有效净截面抵 抗矩： *大学本科生毕业设计 第 13 页 3 36.4469.4695 . 0 cmwenx 3 max 53.2482.2595 . 0 cmweny 3 min 56.1012.1195. 0cmweny 5.1.5 强度验算 屋面能阻止檩条侧向失稳和扭转，计算、点的强度为： 3 6 3 6 max 1 1053.24 10165 . 0 1036.44 1093 . 6 eny y enx x W M W M = 22 /215/95.162mmNfmmN = 2 3 6 3 6 min 1056.10 10165 . 0 1036.44 1093 . 6 eny y enx x W M W M 满足要求。 22 /215/60.140mmNfmmN 5.1.6 稳定性验算 跨中段上翼缘受压有面板约束，稳定性不用计算；仅计算风吸力作用跨中段下翼 缘稳定性。 永久荷载与风吸力组合下的弯矩小于永久荷载与屋面可变荷载组合下的弯矩,故全 截面有效,同时不计孔洞削弱,则 3 69.46cmWxWenx 3 12.11mincmWeyWeny 受弯构件的整体稳定性系数(跨中设有一道拉条)： bx 查表得 5 . 0 b 35 . 1 1 14 . 0 2 cm b xeea49 . 6 2 0 . 7 110 . 2 10 . 5 2 00 1 . 0 18 49. 614 . 0 2 /2 2 hea 2 2 )( 156 . 0 4 h l I I Ih I b y t y W =934 . 0 ) 18 6005 . 0 ( 42.54 1767 . 0 156 . 0 42.5418 15.34924 2 2 58.118 53 . 2 300 y *大学本科生毕业设计 第 14 页 ) 235 ()( 4320 2 1 2 yxy bx fW Ah =7 . 045. 11) 1 . 0934. 01 . 0(35 . 1 69.4658.118 1848. 84320 2 2 9 . 0 45 . 1 274 . 0 091 . 1 274 . 0 091 . 1 bx bx 风吸力作用使檩条下翼缘受压,查冷弯薄壁型钢结构技术规范6第 8.1.1 条，稳 定性计算公式为: 2 3 6 3 6 3 /79.122 1012.11 10045 . 0 1069.469 . 0 1099 . 4 mmN W M W M ey y exbx x 满足要求。 2 /205mmNf 5.1.7 挠度计算 按恒载+屋面活载标准值考虑： 43 40 4 1020.42010206 600045 . 5 cos17 . 1 384 5 384 5 x ky y EI lp v 满足要求。mm L mm40 150 70.22 5.1.8 刚度验算 查冷弯薄壁型钢结构技术规范6表 4.3.3 知，受压檩条长细比限值为 200。 20022.85 04 . 7 600 x 20058.118 53 . 2 300 y 故此檩条在平面内外均满足要求。 5.2 墙梁 5.2.1 墙面布置 墙面采用与屋面相同的材料。墙梁跨度为 6m，山墙墙梁的跨度为 4.5m。墙梁间 距为 1.5m，中间设一道拉条。 5.2.2 荷载计算 *大学本科生毕业设计 第 15 页 设墙面板落地并与砖墙相连，墙梁荷载包括墙面风荷载、压型钢板重、自重。 单侧压型钢板重： mkNqx/324 . 0 5 . 118 . 0 2 . 1 1 檩条、支撑重： mkNqx/18. 05 . 110. 02 . 1 2 mkNqqq xxx /504 . 0 21 水平风荷载：A= 22 101262 3 , 2 maxmml lba lc 查门式刚架轻型房屋钢结构技术规程3表 A.0.2-2 知，体型系数（背1 . 1 s 风面）或+1.0（迎风面） mkNBq zsy /455 . 1 5 . 16 . 005. 111 . 14 . 14 . 1 0 5.2.3 内力计算 竖向荷载产生最大弯矩及剪力： （无拉条时）mkN lq M x x 268 . 2 8 6504. 0 8 22 1 （跨中设一道拉条）mkN lq M x x 567 . 0 4 268 . 2 32 2 kN lq V x x 512 . 1 2 6504 . 0 2 max 水平风荷载产生最大弯矩及剪力： mkN lq M y y 547 . 6 8 6455 . 1 8 2 2 kN lq V y y 365 . 4 2 6455 . 1 2 max 5.2.4 有效截面计算 初选截面 C5 . 22075220 2 73 . 9 cmA 3 98.63cmwx 3 max 11.33cmwy 3 min 65.12cmwy *大学本科生毕业设计 第 16 页 4 76.703cmIx 4 66.68cmIycmix5 . 8cmiy66 . 2 cme11 . 5 0 4 2028 . 0 cmIt 6 05.6351cmIwcmx07 . 2 0 按冷弯薄壁型钢结构技术规范6第 5.6.8 条不考虑双力矩。按毛截面计算截面 角点处正应力： y y x x W M W M 2 3 6 3 6 1 /15.14733.10282.44 1098.63 10547 . 6 1065.12 10567 . 0 mmN , 2 3 6 3 6 2 /21.8533.10212.17 1098.63 10547. 6 1011.33 10567 . 0 mmN 2 3 /51.5733.10282.44mmN 2 4 /45.11933.10212.17mmN (1) 板件 1-2 为部分加劲板件，最大压应力在部分加劲边。 2 1max /15.147mmN 2 2min /21.85mmN 158 . 0 15.147 21.85 min max 板件 1-2 稳定系数 k 037 . 1 58 . 0 045. 058 . 0 22 . 0 15 . 1 045 . 0 22 . 0 15 . 1 22 k 邻板 2-4（加劲板）稳定系数 k 2 max /21.85mmN 2 min /45.119mmN 按计算140. 1 21.85 45.119 min max 1 c k =23.87 c k29 . 6 8 . 7 2 78 . 9 受压板件板组约束系数 1 k b=75mm c=220mm *大学本科生毕业设计 第 17 页 1 . 1611. 0 87.23 037. 1 75 220 c k k b c = 取=1.28 1 k28 . 1 /14 . 2 1 k 1 k 板件 1-2 有效宽厚比计算 2 1 /15.147mmN58 . 0 063 . 1 58 . 0 15 . 0 15 . 1 15. 015. 1 36 . 1 15.147 037 . 1 28 . 1 205205 1 1 kk 由时，取0mmbbc75 3830 5 . 2 75 022.2636 . 1 063 . 1 1818 t b 故需计算有效截面。 749.27 5 . 2 75 1 . 0 30 36 . 1 063 . 1 8 . 21 1 . 0 8 . 21 t b t b c t b e 故，即腹板失效区域（70-69.37=0.63mm）很小，计算mmtbe37.69749.27 时可不考虑。 (2) 板件 2-4 为加劲板件 受压板件稳定系数=23.87，邻接板件=1.037k c k 受压板件板组约束系数 1 k b=220mm c=75mm 1 . 1636 . 1 037. 1 87.23 220 75 c k k b c 取=0.47 47. 0 05 . 0 64 . 1 93 . 0 11 . 0 05 . 0 93 . 0 11 . 0 22 1 k7 . 1 1 k 1 k 板件 2-4 有效宽厚比计算 2 1 /21.85mmN 由知，04 . 115 . 1 *大学本科生毕业设计 第 18 页 2 . 5 21.85 87.2347 . 0 205205 1 1 kk mm b bc67.91 4 . 11 220 1 8864.1072 . 515. 11818 t b 取，板件 2-4 全截面有效。mmbb ce 67.91 (3) 板件 3-4 为受拉板件，全部有效。 综上所述，墙梁全截面有效。 5.2.5 净截面模量计算 33 3 2 4 1099.62 110 12/125 . 2501105 . 2121076.703 mmweny 33 2 4 1 1062.32 7 . 20 2/5 . 2 7 . 205 . 2121066.68 mmwenx 33 2 4 2 10 7 . 13 7 .2070 2/5 . 2 7 . 205 . 2121066.68 mmwenx 5.2.6 强度验算 正应力：不考虑双力矩，按计算。 eny y enx x W M W M 22 3 6 3 6 1 205/33.14594.10339.41 1099.62 10547 . 6 10 7 . 13 10567 . 0 mmfmmN 22 3 6 3 6 2 205/56.8694.10338.17 1099.62 10547 . 6 1062.32 10567 . 0 mmfmmN 22 3 205/55.6294.10339.41mmfmmN 22 4 205/32.12194.10338.17mmfmmN 切应力：查冷弯薄壁型钢结构技术规范6第 8.3.1 条， kNfkN tb V v x x 12048 . 6 5 . 225 . 2754 10512 . 1 3 4 3 3 0 max *大学本科生毕业设计 第 19 页 kNfkN tb V v y y 12018.12 5 . 225 . 22202 10365 . 4 3 2 3 3 0 max 故强度满足要求。 5.2.7 稳定性验算 不考虑孔径对腹板截面削弱，均按毛截面计算。 查冷弯薄壁型钢结构技术规范6表 A.2.1 得 5 . 0 b 35 . 1 1 14 . 0 2 cm h ea11 2 22 2 14 . 0 22 1114 . 0 2 /2 2 hea 2 2 )( 156 . 0 4 h l I I Ih I b y t y W =85 . 0 ) 22 6005 . 0 ( 66.68 2028. 0156 . 0 66.6822 05.63514 2 2 8 .112 66 . 2 600 5 . 0 y ) 235 ()( 4320 2 1 2 yxy bx fW Ah 7 . 0575 . 1 0 . 1) 1 . 085. 01 . 0(35. 1 98.63 8 . 112 2273 . 9 4320 2 2 917 . 0 575 . 1 274. 0 091 . 1 274. 0 091 . 1 bx bx 故 22 3 6 3 6 , 4 /205/09.180 1011.33 10268 . 2 1098.63917 . 0 10547 . 6 mmNfmmN W M W M ey x exbx y 稳定性满足要求。 5.2.8 刚度验算 查冷弯薄壁型钢结构技术规范6第 8.3.3 条，墙梁在水平方向的容许挠度与跨度 之比为 1/150。 满足要求。 mm l mm EI lq X wk 40 150 31. 9 1076.70310206384 6000800. 05 384 5 43 42 *大学本科生毕业设计 第 20 页 6 刚架设计 6.1 计算简图 取一榀中间刚架分析，得到刚架的计算模型，如图 6.1 所示。 横梁的计算跨度取立柱截面形心之间距离： ； mmhll c 20620219021000 0 横梁坡高：；mmlf98121/2206205 . 0tan5 . 0 0 坡长：；mmls10361995 . 0 /206205 . 0cos/5 . 0