钢结构厂房计算书

1、.一、设计资料1.1 厂房信息该厂房采用单跨双坡门式刚架，厂房横向跨度 12m，柱顶高度 5.1m，共 8 榀刚架，柱距 6.3m，屋面坡度 1/10 ，柱底铰接。窗高出柱脚 1.5m，尺寸为 1.5x3m，每个柱距间居中设置一个。 两端山墙上各设门一个 （居中），尺寸为。1.2 材料刚架构件截面采用等截面焊接工字形。钢材采用Q235B，焊条 E43 型。1.3 屋面及墙面材料屋面及墙面均为带100mm厚岩棉夹层的双层压型钢板；檩条（墙梁）采用薄壁卷边 C 型钢，间距为 1.5m。1.4 自然条件抗震设防烈度为 6 度（不考虑地震作用）。地面粗糙度系数按C 类。二、结构布置该厂房跨度 12m，

2、柱距 6m,共 8 榀刚架，所以厂房纵向长度 6.3 ×（8-1 ）=44.1m,由于纵向温度区段不大于 300m、横向温度区段不大于 150m，因此不用设置伸缩缝。柱间支撑宜布置在温度区段的中部， 以减小纵向温度应力的影响。 并在屋盖相应部位设置檩条、 拉条及撑杆，同时应该在柱间支撑布置的柱间布置屋盖横向水平支撑。由于无吊车，且柱高 < 柱距，因此柱间支撑不用分层布置。结构布置图见附录2.1截面尺寸确定（ 1）焊接工字型截面尺寸： 截面高度 h 以 10mm为模数；截面宽度 b 以 5mm为模数，但工程中经常以10mm为模数；腹板厚度t w可取 4mm、 5mm、 6mm，大

3、于6mm以 2mm为模数；翼缘厚度t 6mm，以 2mm为模数，且大于腹板厚度。（2）工字型截面的高厚比（h/b ）：通常取h/b=2 5；梁与柱采取端板竖放连接时，该梁端h/b 6.5 。（3）等截面梁的截面高度一般取跨度的1/40 1/30 ，即 300mm400mm。综上所述，初步选择梁柱截面均用等截面H 型钢 300×300× 10×15.2.2截面几何特性IxIyWxi xi yWy构截A（mm2）443mmmm3× 10?× 10 ?× 10 ?× 10 ?件面名称梁11850202006750135013175

4、.5450柱11850202006750135013175.5450三、荷载计算荷载计算简图3.1 荷载取值计算（1）屋面不可变荷载标准值 （按水平投影面） ：0.5kN/ （包括构件自重） ；（2）屋面可变荷载标准值（按水平投影面）：0.4kN/ ；（3）基本雪压S0=0.35kN/ ；对于单跨双坡屋面，屋面坡度=5.71, z=1.0 雪荷载标准值 SK=S0× z=0.35kN/ < 0.4kN/ , 取屋面活荷载和雪荷载中的较大值为 0.4kN/ ，不考虑积灰荷载。.（4）基本风压： 0.35kN/ 。按门式刚架轻型房屋钢结构技术规程的规定计算，基本风压 0=1.0 &

5、#215;0.35=0.3675kN/ ，地面粗糙度系数按 C 类。风荷载高度变化系数按建筑结构荷载规范的规定采用，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 +0.80 和 -0.60 ，背风面柱及屋面分别为 -0.50 和-0.50 。3.2 荷载标准值计算（ 1）屋面恒荷载标准值： 0.5 × 6.3=3.15kN/m（ 2）屋面活荷载标准值： 0.4 × 6.3=2.52 kN/m（ 3）风荷载标准值： qk=1.05 sz0 ×柱距迎风面：柱上 q1 =1.05 ×0.8

6、 × 0.74 × 0.3675 ×6.3=1.44 kN/m 横梁上 q2 =-1.05 ×0.6 ×0.74 ×0.3675 ×6.3=-1.08 kN/m背风面：柱上 q3 =-1.05 ×0.5 ×0.74 ×0.3675 ×6.3=-0.90 kN/m 横梁上 q4 =-1.05 ×0.5 ×0.74 ×0.3675 ×6.3=-0.90 kN/m荷载简图如下所示：1.08kN/m0.90kN/m1.44kN/m0.90kN/m四、内力

7、计算及组合4.1 刚架内力计算.注：剪力图：“+”表示方向“”；轴力图：拉为正，压为负。(1) 在不可变荷载作用下内力图-28.88-28.88-28.88( 2 )3( 3 )242424.-28.882.42( 1 )( 4 )15M 图（单位kN·m）.18.240.56( 2 )-0.56( 3 )324-18.24( 1 )( 4 )-5.665.6615V 图（单位kN)( 2 )3( 3 )-5.64 -5.64-7.5224-7.52( 1 )-18.90 ( 4 )-18.9015N 图（单位kN ）.(2)在可变荷载作用下内力图-23.11-23.11-23.11

8、( 2 )3( 3 )21919.53.534-23.11( 1 )( 4 )15M 图（单位kN·m）14.590.45( 2 )-0.45( 3 )324-14.59( 1 )( 4 )-4.534.5315V 图（单位kN）.( 2 )3( 3 )-4.51 -4.5124-6.01-6.01( 1 )-15.12( 4 )-15.1215N 图（单位kN）(3) 在风荷载作用下内力图（左风）-7.98223.96( 2 )3( 3 )-5.93-11.084-5.9323.96-6.61( 1 )( 4 )15M 图（单位kN·m）.( 2 )3( 3 )3.051

9、.03-2.04-1.13-2.3724-8.55( 1 )( 4 )8.3715 3.46V 图（单位kN）(2)3(3)21.891.4448.70( 1 )( 4 )3.1815N 图（单位kN ）.(4) 在风荷载作用下内力图（右风）-77.12-5.89( 2 )3( 3 )23.99-5.89-10.6042-8.0623.99( 1 )( 4 )15M 图（单位 kN·m）2.518.411.902.52( 2 )3( 3 )-2.4124-2.92(1)(4)1-4.83-7.00 5V 图（单位kN）.2( 2 )3( 3 )42.823.263.18(1)(4)8

10、.7015N 图（单位 kN ）4.2荷载组合该结构只考虑承受屋面不可变荷载、屋面可变荷载、 风荷载，所以进行刚架内力分析时，所需考虑的荷载效应组合主要有：（1）1.2 ×不可变荷载 +1.4 ×max可变荷载，雪荷载 ；（2）1.2 ×不可变荷载 +1.4 ×风荷载；（3）1.2 ×不可变荷载 +0.85 × 1.4 ×（不可变荷载 +风荷载）4.3内力组合根据不同荷载组合下的内力分析结果， 找出控制截面的内力组合， 控制截面的位置一般在柱底（ 1-1 ）、柱顶（2-2 ）、梁支座（ 3-3 ）、梁跨中（ 4-4 ）等截面

11、。控制截面的内力组合主要有：最大轴压力 Nmax 和同时出现的 M 及 V 较大值。最大弯矩 Mmax 和同时出现的 N 及 V 较大值。鉴于轻型门式刚架自重较轻， 锚栓在强风下可能受到拔起力， 需考虑组合。最小轴压力 Nmin 和同时出现的 M 及 V 较大值，出现在不可变荷载和风荷载共同作用下，当柱脚铰接时M=0。.控制截面示意图1.2 不1.2 不1.2 不可可变可变变截面内恒荷载活荷载风荷载+1.4 可+1.4 风+1.4*0.力变荷载荷载85（可变+风荷载）M0000001-1N-18.90-15.128.70-44.60-16.02-30.32V-5.66-4.538.37-13.

12、362.21-3.35M-28.88-23.1123.96-68.16-11.68-39.422-2N-18.90-15.128.70-44.60-16.02-30.32V-5.66-4.531.03-13.36-6.69-10.96M-28.88-23.1123.96-68.16-11.68-35.673-3N-7.52-6.011.89-17.74-8.26-13.93V18.2414.59-8.5543.04-35.8029.08M24.4219.53-7.9857.62-43.7643.054-4N-5.64-4.511.89-13.31-10.16-9.89V-0.56-0.45-2

13、.04-1.32-3.23-3.64.各情况下的截面内力值及组合值由上表可知，各控制截面的内力为：柱底截面：M=0 ，N=-44.60kN,V=-13.36kN柱顶截面：M=-68.16kN · mN=-44.60kNV=-13.36kN梁支座截面：M=-68.16kN ·mN=-17.74kNV=43.04kN梁跨中截面：M=57.62kN ·mN=-13.31kNV=-3.64kN五、刚架梁、柱的截面及稳定验算5.1构件的宽厚比验算翼缘部分： b/t=145/15=9.67 15235/? =15 ，满足；?腹板部分： h0/t w=270/10=272502

14、35/? =250 ，满足。?5.2刚架梁的验算（ 1）梁的抗剪验算梁支座 V=43.04kN查书可知 k5.34梁支座处腹板的平均切应力： =?430402? ?=15.94N/mm270 × 10? ? ?/?270/10所以 ?=37 5.34 235/235? = 37 ? 235/?= 0.32 0.8，满足；故 Vdhw t w f v 270×10× 125=337.5kN> 40.04kN ,满足。梁跨中V=-3.64kN查表可知 k5.34?=36402梁跨中腹板的平均切应力： = ? ?270 × 10= 1.35N/mm? ?

15、所以 ? ?/?=270/1037 5.34 235/235? = 37 ? 235/?= 0.32 0.8，满足故 Vdhw t w f v270×10× 125=337.5kN> 3.64kN ,满足。综上所述：梁的抗剪强度满足要求。（2）有效宽度验算梁支座处： M=-68.16kN·mN=-17.74kNV=43.04kN=?=36×4135= 1.50 ±45.55?±17.74 × 10±68.16 × 10?1185020200 × 10?22所以 =47.05N/mm <

16、; f=-44.05N/mm12.?-44.05=?2 =47.05= -0.9361=16= 22.35? (1+?)2 +0.112(1-?) 2 +(1+?)?/?270/10=? ?= 0.095 < 0.8，满足28.1 ? 235/(? ? )28.1×22.35 × 235/(1.087 × 47.05)? 1所以腹板全截面有效M=WXf=1350 ×103 ×215×10-6 =290.25kN?m?= 290.25 -17.74 × 1350= 288.23 kN?m> 68.16kN?m，满足

17、。? = ?-?11850（3）整体性验算当斜梁不超过 1:5 时，因为轴力很小可以把构件当做压弯构件计算，由于该厂房的坡度为 1:10 ，因此可以不进行稳定性验算。5.3 刚架柱的验算（ 1）抗剪验算柱顶：柱的内力 V=13.36kN查书可知 k5.34柱顶腹板的平均切应力： =?133602?=270 × 10=4.95N/mm? ? /?270/10?=37 5.34 235/235? = 37 ? 235/?= 0.32 0.8，满足；Vdh w t w f v270× 10×125=337.5kN> 13.36kN , 满足。柱底：柱的内力 V=1

18、3.36kN查书可知 k5.34柱底腹板的平均切应力： =?=133602? ?270 × 10=4.95N/mm? ? /?270/10? =?= 37 5.34 235/23537 ?235/?= 0.32 0.8，满足；Vdhw t w f v270×10× 125=337.5kN> 13.36kN , 满足。所以柱的抗剪强度满足要求。（ 2）有效宽度验算柱顶M=-68.16kN ·mN=-44.60kNV=-13.36kN? 44.60 ×361068.16 × 10 × 135= ?± ?=1185

19、0±20200 × 104= 3.76 ±45.55?22所以 1=49.31N/mm < f2=-41.79N/mm?-41.79=2?1 =49.31= -0.84716?= (1+?)2 +0.112(1-?)2 +(1+?)= 20.26?/?270/10=? ?= 0.102 < 0.8，满足。235/(?28.1×20.2628.1 ? ? )× 235/(1.087 × 49.31)? 1.故腹板全截面有效M=WXf=1350 ×103 ×215×10-6 =290.25kN?m?= 290.25 -44.60 × 1350= 285.17 kN?m> 68.16kN?m，满足。? = ?-?11850（3）整体性验算平面内稳定性验算：柱的计算长度一端铰接一端固定计算长度系数=0.7所以，柱的计算长度 l 05100 0.73570mm? =?0=3570= 27.25b 类截面查表得x0.942?131?68.16622=× 10? ?0.942×3= 53.60N/mm< f = 235N/mm1350 × 10?所以柱的平面内整体稳定性验算满足要求