单层轻型钢结构工业产房设计

1、某公司轻型钢结构厂房设计摘要轻型门式刚架结构是工业厂房、城市公共建筑的一种重要结构形式。随着我国经济的发展，工业厂房的数量日益增多。轻钢结构以其质量轻、样式美观、施工速度快、工业化程度高、综合经济效益明显等优点得到了迅速的发展。本设计是单层单跨轻钢结构工业厂房，采用门式刚架结构：跨度18米，设有一台5吨、A5级桥式吊车。根据城市规划、各种建筑工程规范及参考资料，结合设计资料，完成了建筑设计、结构设计、施工组织设计。在结构设计中刚架的内力计算采用结构力学求解器求解，并完成内力组合、节点设计、牛腿设计、柱下独立基础等的设计。绘制了建筑平面、剖面图，结构施工图，施工进度计划表。科学合理的完成了工业厂

2、房的设计。关键词：门式刚架、轻钢结构、桥式吊车、内力组合、结构力学求解器 、独立基础Design of Light-weight Frame Steel Structure for a companyAbstract: The light-weight steel frame is an important structure of industrial plants and public buildings of the city .As Chinas economic development and the number of industrial plants becomes more

3、and more.Light-Weight steel structure have been rapidly developed with its light weight、beautifull style、high speed construction,high Degree of industrialization,obvious comprehensive economic benefits.The design is single-layer and single-span steel structure industrial plants,using portal frame st

4、ructure 18-meter span,a 5-ton,A 5-dass overhead crane.According to city planning,all building specifications and reference materials,combined with design date,the architectural design,structural design and construction design have been completed.In the structural design the Steel frames internal for

5、ces has been computed with structural mechanics solver;the intermal force composition,joint design,bracket design and foundation design under column have been completed too.Whats more,I have drawn the architecture section,structural drawings and construction progress schedules,and designed in dustri

6、al plant scientifically and reasonably.Keeywords: portal frame, light steel structure, bridge cranes, intermal force composition, structural mechanics solver, independent foundation目录第一部分 建筑方案设计51 厂房的平面设计51.1 厂房定位轴线的确定51.2 柱网布置51.3 变形缝61.4 屋面板及墙面板的选择62 厂房的剖面设计62.1 轨顶及牛腿标高的确定62.2 内外高差的确定72.3 屋面排水设计72

7、.4 天沟计算73 厂房的立面设计84 厂房的构造设计85 总平面设计8第二部分 结构设计91 屋面檩条计算91.1 荷载标准值91.2 内力计算101.3 截面选择101.4 有效截面计算101.5 强度验算131.6 整体稳定验算131.7 挠度计算152 墙梁的计算162.1 荷载标准值162.2 墙梁荷载组合162.3 截面选择162.4 有效截面计算182.5 强度验算182.6 整体稳定验算182.7 风荷载作用下的挠度计算193 抗风柱计算193.1 荷载设计标准值203.2 截面选择及内力计算204 水平支撑计算224.1 风荷载设计值和杆件内力224.2 横杆235 柱间支撑

8、计算235.1 风荷载设计值和杆件内力235.2 吊车梁以上的柱间支撑245.3 横杆245.4 吊车梁以下的柱间支撑256 吊车梁计算256.1 吊车荷载256.2 内力计算256.3 截面选择及验算266.4 整体稳定性286.5吊车梁的竖向挠度验算286.6 疲劳验算286.7 局部稳定性验算286.8 支座加劲肋计算验算286.9 焊缝计算297 门式刚架计算307.1 荷载标准值317.2 截面特性327.3 线刚度327.4 刚架内力计算327.5 内力组合487.6刚架截面验算548 节点计算578.1 柱脚计算578.2 牛腿计算608.3 梁柱连接设计算649 地基基础计算6

9、79.1确定基础尺寸679.2 计算基底净反力689. 3 配筋计算69第三部分 施工组织设计71 1工程概况712施工方案.713施工组织编制.774施工措施.77致 谢.90参考文献.91第一部分 建筑方案设计1 厂房的平面设计根据设计题目的要求，进行初步方案设计。厂房平面为单跨矩形平面，其横向定位轴线均与柱中心线重合；纵向定位轴线与柱外皮相重合。厂房跨度18m，总长90m。1.1 厂房定位轴线的确定厂房跨度为18m，檐口标高为7.5m，设有一台起重量为5t，A5工作制吊车，吊车数据如下：软钩，吊车跨度约S=16.5m，小车顶面到轨顶的距离h1485mm，轨道中心到吊车边缘的距离约 b12

10、0mm。柱选用H型工字钢，截面尺寸为H450×300×8×10；梁选用H型工字钢，截面尺寸为H450×300×8×10。由吊车安全距离与厂房跨度的关系可知：L=S+2h+2K+2b式中 h柱截面高度；K安全距离。18=16.5+0.45×+2K+2×0.12 ，得安全距离为K=180mm>100mm，满足要求。由上可得：e=h+k+b=450+180+120=750mme:柱定位轴线到吊车轨道中心线之间的距离1.2 柱网布置 根据毕业设计指导书的要求而进行的初步方案设计，跨度为25m，柱距为6m。如下图所示。

11、柱网布置 1.3 变形缝门规要求门式刚架纵向不大于300m,横向大不大于150m。由于该厂房纵向长度为96m，所以不需设置伸缩缝；土壤地质条件较好，不需设置沉降缝；地震设防烈度为6度，根据规范小于7度不需考虑地震作用，故不设置防震缝。1.4 屋面板及墙面板的选择由毕业设计（指导书知，本厂房地处赣州市。该地区较为温暖，基本风压为0.30kN/m，基本雪压为0.30kN/m。根据以上的基本气象及荷载条件，屋面板及墙面板均选择压型钢板。屋面板型为：YX51-380-760，其屋面水平檩距取1.5m,厚0.8mm；墙面板型为：YX28-205-820，其墙梁间距取1.5m, 厚0.8mm。2 厂房的剖

12、面设计2.1 轨顶及牛腿标高的确定H：柱顶标高（为5.0 m）H1：轨顶标高； H2：轨顶到柱顶的高度h6：根据吊车规格可知为875mmh7：小车顶面到屋架高度，根据吊车资料可知须h7300mm因此H2300+875=1175mm,取为1500mmH1= H- H2=00=6.000mH1-0.700(轨道加吊车梁高)=6.000-0.700=5.300m如下图所示 厂房剖面图2.2 内外高差的确定厂房建筑室内外高差，考虑运输工具进出厂房的便利及防止雨水侵入室内，选取了150mm。2.3 屋面排水设计屋面排水方式采用有组织排水，屋面排水坡度1/10，檐沟纵向坡度10%，雨水管每立柱旁一根，用直

13、径160的PVC雨水管。设计资料，赣州市的年均降雨量为:871mm，日最大降雨量:110mm;时最大降雨量:82mm。2.4 天沟计算根据最大降雨强度-时降雨强度:I=82mm/h一.每个落水管所分担的雨水量计算:屋面长度L=18/2=9m 宽度B=6.0m 集水面积A=BL=6×9 =54 m2雨水量Qr=A´I´10-3/3600（m3/s）=54×82×10-3/3600=0.0012 m3/s二天沟断面计算天沟宽度:W=0.3m. 天沟设计最大水深HW=0.8H=0.8×0.16=0.13mAg=W´HW =0.3&

14、#215;0.13=0.039 m2 R=Ag/(W+2HW)=0.039/(0.26+2×0.13)=0.075mS：天沟泄水坡度=1/1000 N：彩板磨擦系数=0.0125天沟排水速度Vg= R2/3´S1/2/n=0.0632/3´(1/1000) 1/2/0.0125=0.401m/s天沟排水量(采用曼宁公式计算):Qg=Ag´Vg =Ag´Vg=0.033´0.401=0.013 m3/sQr=0.0017 m3/s 满足!三落水管计算落水管外径d=0.16m 管口面积Ad=R2=0.0201 m2落水管支数:1支 重力加

15、速度g=9.8 m/s2 天沟最大水深HW=0.13m落水管流量: Qd=m´Ad´(2gHW)1/2=1´0.0201´(2´9.8´0.13)1/2=0.0031 m3/sQr=0.0017 m3/s 验算满足!3 厂房的立面设计采用竖向波形压型钢板外墙及采板钢窗，形成竖向线条的立面效果改变厂房长度和高度尺高的扁平视觉效果，使厂房显得庄重、挺拔。4 厂房的构造设计(1) 外墙构造外墙全部采用夹芯板外墙，用H型墙梁与刚架柱连接。(2) 屋面构造 屋顶同样采用夹芯板，利用H型檩条与刚架梁连接。(3) 地面构造因厂房内生厂对地面没有特殊

16、要求，故采用水泥砂浆地面。5 总平面设计根据建筑场地示意图，综合考虑地形，建筑朝向、主导风向、防火安全，厂区内的道路绿化因素，合理布置厂房位置，使其满足生产工艺要求，达到技术经济合理，利于生产发展，方便职工的工作和生活的目的。第二部分 结构设计1 屋面檩条计算檩条选用卷边槽钢，屋面坡度为1/10 （ =5.71°），屋面材料为压型钢板，板型为 YX114-333-666-0.6。檩条跨度6m，在每跨三分点处各设一道拉条。在屋脊处和屋檐处设置斜拉条，水平檩距1.5m，檐口距地面高度7.5m。钢材Q235B。1.1 荷载标准值根据门刚规范,水平投影面大于60 m2 活载取不小于0.3KN

17、/m2 且不与雪荷载同时考虑,两者取大值,故此处活荷载取为0.3KN/ m2 （对水平投影面） 屋面板型为：YX51-380-760永久荷载:压型钢板及保温棉自重查资料得为0.25KN/ m2 檀条自重: 0.068KN/ m2檩条计算简图pyppyyxxx 风荷载：基本风压为0.30 kN/m 按门刚规范附录A，k=SZo查表可知 Z=1.0。风荷载体型系数取边缘带Z=-1.4（吸力）, 0=0.30 kN/m o=0.3´1.05=0.315 kN/m。 垂直屋面的风荷载标准值： k=-1.4´1.0´0.315=-0.441 KN/m2 1.2 内力计算 (

18、1) 工况一：永久荷载与屋面活荷载组合（1.2×永久荷载+1.4×可变荷载）檩条线荷载： P=1.2×0.25×1.5+1.2×0.068+1.4×0.315=1.162kN/m Px=P.sin5.71°=1.162×0.099=0.1156KN/mPy= P.cos571° =1.162×0.995=1.16kN/m檩条在最大刚度平面内的弯矩： Mx=ql2/8=1.16×62/8=5.22kN·m 檩条在最小刚度平面内的弯矩,弯矩最大值为跨中,大小为：ql2/32 My

19、=ql2/32=0.099×62/32=0.111kN·m (2) 工况二：永久荷载与风吸力组合,根据结构荷载规范对于荷载的组合，因在风吸力作用下，结构永久荷载对于结构本身有利，故荷载分项系数取为1.0（1.0×永久荷载+1.4×风荷载）：Px= （0.068+0.25×1.5）×1.0×sin5.71°0.045KN/mPy= 1.4×0.441×1.5+（0.068+0.25×1.5）×1.0×cos5.71°0.0689KN/m平面内弯矩：Mx=ql

20、2/8=0.0689×62/80.31KN/m平面外弯矩：My=ql2/32=0.045×62/ 32=0.05KN/m1.3 截面选择选用冷弯薄壁卷边槽钢C140×60×20×3.0，则：A=8.64cm2 重量6.78kg/m Ix=264.25cm4 Wx=37.75cm3 ix=5.53cm Iy=43.31cm4 It=0.1817cm4 Wy max=21.54cm3 Wy min=10.85cm3 iy=2.23cm x0=2.01cm Iw=4376.18cm4 e0=4.89cm 1.4 有效截面计算(1) 工况一：Mx =5

21、.22kN·m My=0.065N·m1,3=±Mx/ Wx+ My/ Wymax=±5.22×106/37.75×103+0.065×106/21.54×103=2,4=±Mx/ Wx+ My/ Wymin=±5.22×106/37.75×103+0.065×106/10.85×103=1，2，3，4四点各为：上翼缘支承边，上翼缘卷边边，下翼缘支承边，下翼缘卷边边1)上翼缘有效宽度：上翼缘为最大压应力作用在支承边侧的部分加劲板件min/max141.30

22、/144.27=0.979>-1时：受压稳定系数k5.8911.59+6.8421.099邻接板件（即腹板，为加劲板件）稳定系数kc：min/max135.26/141.30=0.957；-10 kc=7.86.29+9.78222.78上翼缘 b=60mm c=140mm 板组约束系数：取k1=1.396上翼缘有效宽度计算：1=141.30 N/mm2 ,>0 ×0.979=1.003 取bc=b=60mm18=18×1.003×1.492=26.94 b/t=60/3=20 b/t<18即上翼缘全截面有效2)腹板有效宽度：腹板为加劲板件，经上

23、面计算k=22.78,邻接板件（上翼缘）稳定系数kc=1.099取腹板 b=140mm c=60mm 板组约束系数：1=141.30 N/mm2 由于0.957<0 取=1.15bc=b/(1-)=140/1-(-0.957)=71.54mm 18=18×1.15×3.49=72.24 b/t=140/3=46.67 b/t<18,即受压区全部有效，根据规范，爱拉区亦全截面有效，所以腹板全截面有效。3)下翼缘有效宽度：根据应力可知，下翼缘全部受拉，故全截面有效综上所述，檩条在工况组合一下，全截面有效！(2) 工况二：Mx =2.178kN·m My=0

24、.025N·m1,3=±Mx/ Wx+ My/ Wymax=±（2.178×106）/37.75×103+0.025×106/21.54×103=2,4=±Mx/ Wx+ My/ Wymin=±（2.178×106）/37.75×103+0.025×106/10.85×103=1，2，3，4四点各为：上翼缘支承边，上翼缘卷边边，下翼缘支承边，下翼缘卷边边1)上翼缘有效宽度：根据应力可知，下翼缘全部受拉，故全截面有效2)腹板有效宽度：腹板为加劲板件，经上面计算k=22

25、.85,邻接板件（上翼缘）稳定系数kc=1.103取腹板 b=140mm c=60mm 板组约束系数：1=58.86 N/mm2 由于0.96<0 取=1.15bc=b/(1-)=140/1-(-0.96)=71.43mm 18=18×1.15×5.41=111.99 b/t=140/3=46.67 b/t<18,即受压区全部有效，根据规范，受拉区亦全截面有效，所以腹板全截面有效。3)下翼缘有效宽度：下翼缘为最大压应力作用在支承边侧的部分加劲板件min/max58.86/60.00=0.981>-1时：受压稳定系数k5.8911.59+6.8421.103

26、邻接板件（即腹板，为加劲板件）稳定系数kc：min/max56.53/58.86=0.96；-10 kc=7.86.29+9.78222.85下翼缘 b=60mm c=140mm 板组约束系数：取k1=1.396下翼缘有效宽度计算：1=58.86N/mm2 ,>0 ×1.103=0.985 取bc=b=60mm18=18×0.985×2.316=41.04 b/t=60/3=20 b/t<18即下翼缘全截面有效综上所述，檩条在工况组合一下，全截面有效！1.5 强度验算 因应力工况一明显大于工况二，故此处仅对工况一进行强度验算1=±Mx/ Wx

27、+ My/ Wymax=±5.22×106/37.75×103+0.065×106/21.54×103=141.30 N/mm2<f=205 N/mm22=±Mx/ Wx+ My/ Wymin=±5.22×106/37.75×103+0.065×106/10.85×103=144.27N/mm2<f=205 N/mm2强度满足！1.6 整体稳定验算根据门刚规范(CECS 102:2002)附录E验算檩条在风吸力（第二组荷载组合作用）下的整体稳定。屋面能阻止檩条侧向失稳和扭转

28、。腹板展开宽度 h=hd E=2.06×105N/mm2=2.06×10N/m2 11 =0.3 檩条下翼缘受压区长度l=6000mm 拉条间距l=3000mm 檩距s=1500mm荷载偏心距e=b/2=30mm 屋面板截面惯性矩I=2x105mm4/m 檩条承受的线荷载: q=py=0.484KN/m(1) 抗扭弹簧刚度Ct计算:屋面板与檩条连接的连接件等效刚度Ct1 (屋面板与檩条为隔一个波连接) 按公式一计算：Ct1=C100 (b/100)2=1700×(60/100)2=612Nm/m/rad按公式二计算：Ct1=130n=130×3=390N

29、m/m/rad（每米连接紧固件数目确定为3个） 两者取大值，则取Ct1=833Nm/m/rad与面板抗弯刚度相应的抗扭刚度Ct2 面板通常为双跨以上，k取4 C2t=kEI1s=4×2.06×105×2×105/1500= =1.1×108Nmm/m/rad=1.1×105Nm/m/rad 85 （2）考虑自由翼缘约束影响的修正系数计算: 从而K=0.0258自由翼缘加1/6腹板高度绕轴y-y的惯性矩Ifly 对自身惯性矩Iy=144128.5mm4 A=292mm2过檩条与自由翼缘加1/6腹板高度的形心的Y轴之间的间距为29-2.0

30、1=26.99Ifly=144128.5+292×26.99 2=356838.8 mm4（3） 对主轴y-y的弯矩计算（侧向弯矩考 虑） K=f/h=60/140=0.429 Mx=2.178KN·m 因为中间只设一道拉条，所以： 自由翼缘加1/6腹板高度 (4) Wfly的计算：Wfly= Ifly/y=356838.8/26.99=13265 mm3(5) 的计算：(6) 应力计算: 满足要求！1.7 挠度计算挠度满足要求！长细比验算：平面外有拉条作为支撑，所以计算长度取为3000mm长细比满足要求！由以上计算可知，此檩条在平面内外均满足构造要求！2 墙梁的计算房屋围

31、护墙采用压型钢板,板型为YX28-205-820。墙梁跨度为6.0m，墙梁间距为1.5m。根据构造要求在三分点处各设置有一道拉条，在屋檐处设置斜拉条。2.1 荷载标准值(1) 永久荷载： 压型钢板自重 0.15 kN/m 墙梁自重 0.10 kN/m 小计 0.25 kN/m (2) 风荷载 风荷载体型系数s=1.1，+1.1 基本风压o=0.3×1.05=0.315KN/ m垂直于房屋墙面的风荷载标准值k=SZo=-1.1×1.0×0.315=-0.347 kN/m(吸力)k=SZo=1.0×1.0×0.315=0.315 kN/m(压力)设

32、压型钢板落地并与基础相连，板与板之间有可靠连接。因此，墙梁只承受自重与风荷载。则：qx=墙梁自重=0.1 kN/m qw=风荷载较大值=0.347×1.5=0.521 kN/m2.2 墙梁荷载组合风荷载只取较大值即吸力0.521 kN/m (1.2×竖向永久荷载+1.4×水平风荷载)qx=1.2×0.1=0.12 kN/m qy=1.4×0.521=0.73 kN/m弯矩设计值: 2.3 截面选择选用冷弯薄壁卷边槽钢，截面尺寸为C140×60×20×3.0则截面系数：A=8.64cm2 重量6.78kg/m Ix=

33、264.25cm4 Wx=37.75cm3 ix=5.53cm Iy=43.31cm4 It=0.1817cm4 Wy max=21.54cm3 Wy min=10.85cm3 iy=2.23cm x0=2.01cm Iw=4376.18cm4 e0=4.89cm 2.4 有效截面计算Mx =3.29kN·m My=0.135N·m1,3=±Mx/ Wx+ My/ Wymax=±3.29×106/37.75×103+0.135×106/21.54×103=2,4=±Mx/ Wx+ My/ Wymin=&#

34、177;3.29×106/37.75×103+0.135×106/10.85×103=1，2，3，4四点各为：上翼缘支承边，上翼缘卷边边，下翼缘支承边，下翼缘卷边边1)上翼缘有效宽度：上翼缘为最大压应力作用在支承边侧的部分加劲板件min/max93.42/99.59=0.938>-1时：受压稳定系数k5.8911.59+6.8421.04邻接板件（即腹板，为加劲板件）稳定系数kc：min/max80.89/93.42=0.866；-10 kc=7.86.29+9.78220.582上翼缘 b=60mm c=140mm 板组约束系数：取k1=1.39

35、6上翼缘有效宽度计算：1=93.42 N/mm2 ,>0 ×0.938=1.359 取bc=b=60mm18=18×1.359×1.775=43.43 b/t=60/3=20 b/t<18即上翼缘全截面有效2)腹板有效宽度：腹板为加劲板件，经上面计算k=20.582,邻接板件（上翼缘）稳定系数kc=1.04取腹板 b=140mm c=60mm 板组约束系数： 1=93.42N/mm2 由于0.866<0，取=1.15bc=b/(1-)=140/1-(-0.866)=75.03mm 18=18×1.15×4.14=85.70 b

36、/t=140/3=46.67 b/t<18,即受压区全部有效，根据规范，爱拉区亦全截面有效，所以腹板全截面有效。3)下翼缘有效宽度：根据应力可知，下翼缘全部受拉，故全截面有效综上所述，墙梁全截面有效！2.5 强度验算 强度满足！2.6 整体稳定验算 故：稳定验算满足！2.7 风荷载作用下的挠度计算风荷载标准值:=0.521 kN/m,则跨内最大挠度为:挠度验算满足！长细比验算：长细比验算满足！由以上计算可知，此墙梁在平面内外均满足要求！3 抗风柱计算抗风柱两端采用铰接，则柱的计算长度系数1.0。檐口标高7.5m（屋面坡度为1/10），如下图所示，抗风柱设置于厂房跨中间处及跨度1/3处，抗

37、风柱处标高8.1m。3.1 荷载设计标准值q墙梁的自重标准值取0.10kN/m墙梁自重设计值为： 1.2×0.10=0.12kN/m，作用于柱各檩托处的垂直力为： 0.12×6.00=0.72 kN风荷载体型系数:=-1.0,1.0垂直于房屋墙面的风荷载标准值：1.05×1.0×0.30=0.315kN/m，均布风荷载设计值为： 1.4×0.315=0.441kN/m 作用于柱上的水平风荷载设计值为： 0.441×6.25=2.76 kN/m3.2 截面选择及内力计算选用焊接轻型H型钢 H450×300×8

38、5;10， A=99.40cm，=1373.8cm3，=19.1cm，重量73.89/m 。忽略墙架垂直荷载的偏心，设抗风柱自重为0.7kN/m，抗风柱计算长度，每隔一个设一个隅撑。抗风柱最大弯矩×2.76×8.100=22.64kN·m 抗风柱最大轴力0.72×5+8.100×0.7×1.2=10.4kN(1) 强度校核b/t=87/8=10.4,故取1.05 强度验算满足！(2) 弯矩作用平面内稳定性计算，查表得： 平面内稳定性验算满足！(3) 弯矩作用平面外的稳定性平面外稳定性因墙梁外侧墙板的支撑作用，可不验算。(4) 挠度验算

39、由于柱上下两端铰接，所以可按简支梁验算水平风荷载作用下的挠度。风荷载标准值:=0.315×6.251.97 kN/m 挠度验算满足！由以上计算可知，该抗风柱在平面内外匀满足要求！4 水平支撑计算门式刚架跨度为18m，柱间距为6.0m，钢材为Q235B。基本风压为0.30 N/mm，在厂房两端的第二跨及第8榀与第9榀刚架之间设置3道水平支撑以抵抗风荷载的作用。4.1 风荷载设计值和杆件内力根据门式刚架规范附录A：风荷载高度变化系数为1.0，风载体型系数取山墙面为：+1.0，-1.0 。则垂直于山墙的风荷载标准值为:=1.051.0×0.3=0.315kN/m屋面支撑荷载：节点

40、荷载标准值：11.48KN节点荷载设计值：16.07KN计算简图及杆件内力见下图所示：WW/2W/2W门式刚架轻型房屋钢结构技术规程中条：刚架斜梁上横向水平支撑的内力，应根据纵向风荷载按支撑于柱顶的水平桁架计算；对于交叉支撑的内力，可不计压杆的受力。 经计算各杆件受内力如下图所示。 w/2 w w w/2 24.11KN34.08KN24.11KN8.99KN8.04KN4.2 斜杆计算取端斜杆（最不利）计算（拉杆），N34.08 kN，600=848.5cm, 选用截面为90×6的角钢。则：A21.28 cm， =2.76cm， ；按公式计算强度: 强度验算合格！填板放八块， 满足

41、要求强度验算满足要求。柱间支撑直杆用檩条兼用，因檩条留有一定的应力余量，可不再验算。5 柱间支撑计算F12F双等跨门式刚架跨度为18m，柱间距为6.0m，钢材为Q235。在厂房的两端的第二跨及第8榀与第9榀刚架之间共设置3道垂直支撑以抵抗风荷载及吊车的纵向水平荷载等作用。不考虑地震作用，十字交叉斜杆最大长细比控制为300。计算简图如右图所示：5.1 风荷载设计值和杆件内力由门式刚架规范，风荷载体型系数取山墙面：+1.0，-1.0风载高度变化系数为1.0，则垂直于山墙的风荷载标准值为：=1.051.0×0.3=0.315kN/m，2.36KN10.54KNN1=3.07KNN3=16.

42、79KNN2=12.9KN风荷载设计值为： =(1.0+1.0)18/22.5/20.315=7.09 kN, =(1.0+1.0)18/2(2.5/2+5/2) 0.315=2261. kN。 吊车制动力设计值为: T=1.4×0.1×74=10.36kNF1=/3=2.36KNF2=/3+T/3=10.54KN 根据计算简图用结点法求解得杆件内力见下图所示: 吊车梁下柱间支撑的斜杆与地平面的夹角： 5.2 吊车梁以上的柱间支撑 3.07kN，选用截面为70×5,其几何特性为：A13.76cm， =2.16cm， ；按公式计算强度: 强度验算满足！填板放四块，5

43、.3 横杆12.9kN，600cm，选用截面为140×10角钢,其几何特性为：A54.74 cm， =4.34cm，。则 ；属b类截面，查表得，0.559按公式计算稳定性为：12.9×1000/0.559×54.74×1004.21N/mm<215N/mm 稳定性验算满足！填板放四块，5.4 吊车梁以下的柱间支撑16.79kN，=7810=781cm，选用截面为90×6的角钢。则：A21.28 cm， =2.76cm， ；按公式计算强度: 强度验算合格！填板放六块， 满足要求！6 吊车梁计算资料：起重量为5t，工作级别为A5的桥式吊车一台

44、，吊车梁跨度为6.0m，设置制动梁，吊车跨度为16.5m。钢材采用Q235，焊条为E43型。基本尺寸为：小车重 =1.8t,，最大轮压7.4t,吊车最小轮压2.3t轨道选用铁路重轨38（轨高134，底宽114，重量387.3N/m）。吊车宽：4500 ，轮距为3400mm。6.1 吊车荷载竖向荷载： ;（最大 轮压标准值），为吊车荷载动力系数。6.2 内力计算(1) 吊车梁的最大弯矩及相应剪力V：因轮距为3.4m>6/23m，所以一台吊车的最大弯矩有两种状况：最不利轮位如下左图所示，C点是最大弯矩对应的截面位置。如下右图最大剪力对应的轮位。p2ppp=pp吊车梁最大弯矩计算简图水平荷载：

45、H=1.41.3=0.42KN注：=0.12 Q时 Q=0.4Q Q时 Q=0.3Q 软钩 硬钩考虑吊车自重对内力的影响，将内力乘以增大系数，则最大弯矩和剪力设计值分别为：(2)最大剪力 V (3) 由水平荷载产生的最大弯矩M：6.3 截面选择及验算 (1) 初选吊车梁截面为H500300/200610，如右图所示：截面几何特性为：A=7880 I=3.48 I= 单位重量为：61.88N/mxya（1）强度计算 1）正应力. 上翼缘正应力： 下翼缘正应力： 2）剪应力 验算满足！ (3) 腹板的局部压应力采用387.3N/m的铁路重轨，轨高50+5×10+2×134=36

46、8mm集中荷载增大系数为108.78KN,则腹板局部压应力为： (4) 腹板计算高度边缘处的折算应力为： 0验算满足！6.4 整体稳定性因有制动梁，整体稳定可以保证，不需验算。6.5吊车梁的竖向挠度验算故挠度满足要求。6.6 疲劳验算 本厂房所设的吊车为A5中级工作制吊车，故不需进行彼劳验算。6.7 局部稳定性验算，故不需计算腹板的稳定性，仅需按构造配置横向加劲肋，按最大间距2 配置。2×500=1000mm.(取600mm)，在腹板两侧成对配置，加劲肋尺寸为：外伸，取100mm；厚，取8mm。6.8 支座加劲肋计算验算在腹板两侧按构造成对配置横向加劲肋。其尺寸为：外伸宽度为100m

47、m，厚度为8mm。取支座加劲肋为2-100×8mm，如下图所示:(1) 计算支座加劲肋的端面承压应力：验算满足！(2) 稳定计算：A：加劲肋截面应包括加劲肋和未加劲每侧范围内的腹板面积。计算长度取面积A=,属b类截面，查表得故支座加劲肋在腹板平面外的稳定性满足要求。6.9 焊缝计算(1) 上翼缘与腹板的连接焊缝计算：上翼缘对中和轴的面积矩为：(2) 下翼缘与腹板的连接焊缝计算：取下翼缘对中和轴的面积矩为： 则：(3) 支座加劲肋与腹板的连接焊缝计算：取 (4) 中间加劲肋与腹板连接焊缝采用构造：7 门式刚架计算单跨门式刚架跨度为18m，柱间距为6.0m，柱高为7.5m，牛腿高为5.0

48、m。屋面坡度为1/10，地震设防烈度为6度，刚架形式及几何尺寸见下图所示。刚架梁梁截面初选焊接H型钢H450300810，重量为73.89kg/m，梁自重为（对水平投影面）：柱截面初选焊接H型钢H450300810，重量为73.89kg/m，柱的自重为（竖向）：g=73.89×9.8=724.12N/m0.724kN/m7.1 荷载标准值(1) 永久荷载标准值：压型钢板及保温棉自重 0.25×6=1.5kN/m檩条自重 0.07kN/m刚架梁自重 0.727kN/m 2.30kN/m 吊车梁自重 0.619kN/m轨道自重 0.39 kN/m (2) 可变荷载标准值：取屋面

49、活荷载与雪荷载中较大值： 0.30×6.01.8kN/m(3) 风荷载标准值：基本风压值0.30 kN/m，地面粗糙度系数按B类取；按门式刚架规范(CECS 102:2002），房屋高度约为8.7m，风荷载高度变化系数取8.7m高度处的数值=1.0。风荷载体型系数：迎风面0.25，背风面-0.55。迎风面：×1.0×0.3×6×0.25=0.47kN/m （压力） 背风面：×1.0×0.3×6×(-0.55)=-1.04kN/m （吸力）(4) 吊车荷载标准值：最大轮压产生的荷载值：74+74×

50、2.5/6=166.7kN最小轮压产生的荷载值：23×23×2.6/6=42.9kN水平制动力：0.12×(5+1.8) ×(2.5/6+1) ×10/2=4.9kN7.2 截面特性梁柱相同： 7.3 线刚度梁柱的线刚度和梁的线刚度分别为：7.4 刚架内力计算 分别求解各种荷载作用下的弯矩及内力图.1恒荷载作用（1）利用结构力学求解器求解,根据结构及荷载数据输入命令如下：结点,1,0,0结点,2,18,0结点,3,0,5结点,4,18,5结点,5,0,7.5结点,6,18,7.5结点,7,9,8.4单元,1,3,1,1,1,1,1,1单元,3,

51、5,1,1,1,1,1,1单元,5,7,1,1,1,1,1,1单元,7,6,1,1,1,1,1,1单元,2,4,1,1,1,1,1,1单元,4,6,1,1,1,1,1,1结点支承,1,6,0,0,0,0结点支承,2,6,0,0,0,0单元荷载,3,3,2.3,0,1,90单元荷载,4,3,2.3,0,1,90结点荷载,3,1,6.04,-90结点荷载,3,-2,3.02结点荷载,4,2,3.02结点荷载,4,1,4.04,-90单元材料性质,1,2,19450,70751,2.294,0,-1单元材料性质,5,6,19450,70751,2.294,0,-1单元材料性质,3,4,19450,70751, ,0,-1END计算简图如下图所示： 恒荷载作用下结构计算简图（2）恒荷载作用下结构的弯矩图，剪力图，轴力图如下： 恒荷载作用下结构的弯矩图 恒荷载作用下结构的剪力图 恒荷载作用下结构的剪力图.2活荷载作用（考虑满跨均布）（1）利用结构力学求解器求解,根据结构及荷载数据输入命令如下：结点,1,0,