门式钢架钢结构单层厂房设计

1、 目录概括 0. 简介- - -11. 建筑设计- -11.1 设计条件- - - 11.2 建筑平面设计- -21.3 剖面设计- - -31.4 立面设计- - -41.5 墙练习- -51.6 起重机和起重机梁- -51.7 地面练习- - 52、结构方案及结构分析- - -62.1 结构方案及结构体系-62.2 载荷计算- 72.3 钢架计算- - - 103.结构件设计- -403.1 刚架立柱设计-403.2 防风柱设计- -423.3 吊梁设计- -433.4 牛腿设计- - - 453.5 檩条设计- - -463.6 墙框设计- - 473.7 基本设计- - -473.8

2、角撑设计- - 48四、技术经济分析-484.1 项目概述-484.2 工程特点- - -484.3 价格标准- - -494.4 成本分析- - -49参考文献- - - - 50明- 51概括本设计项目为区内两跨钢结构，每跨配备10t梁式起重机。66米主要依据钢结构设计规范GB50017-2003和门式刚架轻型建筑钢结构技术规范GECS 102:2002等国家规定，设计规模、跨度、高度及用途项目综合考虑，根据经济性原则，在可能的条件下注意美观，对各构件的选材、选材、连接、经济性进行比较，最终选定单层门式钢架结构形式。梁柱节点刚性连接门式钢架具有结构简单、刚度好、受力合理、使用空间大、施工方

3、便等特点，便于工业化、商品化产品生产，轻钢与轻维护材料相匹配。结构框架系统已广泛应用于建筑结构，本设计是为了进行建筑轻钢结构实际工程的结构、结构设计与计算。承重结构主要进行受力分析和受力组合。在此基础上确定梁柱截面，对梁柱进行弯剪压缩计算，校核其平面外稳定性；梁柱均采用Q235钢，摩擦等级为10.9。式高强度螺栓连接，局部焊接采用E43型焊条，柱脚为刚性连接，梁柱节点也为刚性连接；屋顶和墙壁维护使用双层彩色聚苯乙烯夹芯板；另外，特别注意支撑设置，大括号设置，避免一些常见的拉杆设计错误。关键词：轻钢结构门式钢架受力分析双层彩色聚苯夹芯板节点抽象的本项目所在handan区域为双跨钢结构，66m每跨

4、设10t梁式起重机。本工程设计严格执行钢结构设计规范（GF50017-2003）和带门廊的轻型建筑钢结构技术规范（CECS 102:2002）等相关规定。综合考虑设计工程的规模和跨度使用原则，按照“应用、经济、美观”的条件下，各部分的连接方法、结构类型和材料由轻钢组成对别墅进行分析，然后选择使用单层A型钢的建筑形式。梁、柱节点是一种轻钢结构框架体系，具有结构简单、度数好、受力合理、使用空间大、施工方便等特点，并易于工业化。商品化生产，以轻质维护材料套件在建筑施工中已经广泛应用，本设计是对轻钢结构和实际工程进行建筑、施工设计和计算。论文包括基于这些分析的内力分析和组合；我们可以选择梁截面和光斑截

5、面。接下来，检查平面结构的稳定性计算器。钢梁柱采用Q235碳素结构钢。连接螺栓为摩擦型高强度螺栓，性能等级为 10.9。普通螺栓为Q235-BF钢制成的粗型。手工焊杆总则采用E43。柱腿采用刚性连接，柱梁连接采用铰接。墙面和屋顶采用装饰性彩色聚苯乙烯夹住电路板。否则，分析风地作用下钢构件建筑支撑系统的受力d状态，以及较大宽度建筑的支撑桁架设计。避免支架、拉杆、拉杆接头设计中的一些错误。关键词：轻钢结构；山墙框架；内力分析；双层彩色聚苯乙烯夹住电路板；接头邯郸钢铁有限公司钢包材主厂房设计学生： 导师：工程大学土木工程学院建筑结构与施工管理学院土木工程系0简介与钢筋混凝土结构相比，钢结构体系本身具

6、有重量轻、强度高、施工速度快等优点。随着国民经济建设的发展，混凝土和砖石结构的长期统一正在发生变化。钢结构产品越来越多地应用于大跨度空间结构、轻钢门式结构、多层及小型高层住宅区，应用领域不断扩大。从西气东输、西电东送、南水北调、青藏铁路、 2008年奥运会场馆设施、钢结构房屋、西部大开发等建设实践来看，我国建筑钢结构产业和市场的发展势头正在显现。十年的改革开放和经济发展，为钢结构系统的应用创造了非常有利的发展环境。 从钢结构发展的主要物质基础来看：钢材的发展是钢结构发展的关键因素。为适应建筑市场的需要，成品钢材将始终向材料品种齐全的标准化力量发展。国内建筑钢结构用钢数量、品种、质量快速发展，热

7、轧H型钢、彩钢板、冷弯型钢产能大幅提升，为发展创造了重要条件。的钢结构。其他钢结构中型钢和涂层钢板大幅增加，产品质量大幅提升。耐火材料、耐候钢、超薄热轧H型钢等一批新型钢材在工程中得到应用，为钢结构的发展创造了条件。 从设计、生产、施工专业化水平：钢结构行业经过几年的发展，专业钢结构设计师的素质在实践中不断提高。一批特色鲜明、实力雄厚的专业研究机构不断研发钢结构设计软件和新技术。近期，国内多款钢结构设计软件相继问世，可分别适应轻钢结构、网架结构、高层钢结构和薄壁拱结构的设计需求。随着计算机技术在工程设计中的广泛应用，钢结构设计软件的功能日益完善，为协助设计人员完成结构分析设计和施工图提供了极大

8、的便利。 展望未来，随着经济建设的蓬勃发展和交往的进一步扩大，建设更多的高层建筑、桥梁和大型公共场所等大型、超大型空间建筑的需求非常强烈。这将为钢结构发展提供更多机遇，钢结构行业繁荣发展的新局面即将到来。1 建筑设计1.1 设计条件1.1.1 自然条件施工现场位置工厂位于邯郸路以南，西邻中华大街主干道，交通便利。场地西侧远离主干道中心线（30米宽度） 30米，场地南北70米、东西长40米，道路和绿化由设计确定。建筑面积2000平方米约主导风向：冬季偏西北，夏季偏东南。土壤冻结深度： 0.4米.场地基础条件：见表1。抗震设防烈度： 7度。表 1 土壤分布及土壤物理力学性质土层数埋深_土壤层的描述

9、和识别土壤主要物理力学指标0.00.8杂填土，棕黄色，以淤泥为主，含大量碎砖、灰烬、树根等，潮湿，有塑性=17kN/m 30.84.2粉质粘土，黄褐色，极湿，可延展状态，含云母等。=18.7kN/m 3 ，e=0.900 Es=6.0MPa， f ak =115kPa4.2淤泥，灰褐色，饱和，可延展至柔软（此层未刺破）=18.5kN/m 3 , e=1.050 f ak =95kPa1.1.2 楼层数和建筑高度层数：1层。柱顶标高： 9.5m.跨度：2 个跨度，跨度分别为12m、 18 m。列间距：标准6.0m。结构体系：采用门式刚架结构屋顶坡度：1:12 1:181.1.3 设备条件：市场供

10、热、供电、水、污水均由市政管网直接提供。1.2 建筑平面设计1.2.1车间平面图和柱网布局柱网应根据工艺、建筑面积、结构和经济要求进行布置。根据施工要求，车间的水平柱间距和垂直柱间距应满足生产工艺、使用和开发要求。立柱的位置与车间的地上装置、起重运输通道、地下设备、地基和地下管线相协调。根据结构要求，柱网的布置应尽量简单，避免在同一截面设置竖跨。根据经济要求，立柱间距往往对用钢量和造价影响很大。增加柱间距可减少用于柱和基础的材料量。综合以上原则，结合工程实际情况，设计采用12m双跨、双坡闸式轻钢结构厂房，跨度分别为 。18m柱间距为6m，车间纵向长度为6m*11= 66m。中柱定位轴线穿过立柱

11、质心，侧立柱定位轴线位于立柱外缘。如建筑平面图所示。 建筑平面图1.2.2变形缝设计门式刚架轻型房屋钢结构技术规范规定，门式刚架轻房屋钢结构的温度断面长度（伸缩缝间距）应满足以下要求：纵向温度断面不大于300m;横向温度截面不大，一英寸150m。厂房纵向长度为100 66m，横向跨度为30m100,000 ，因此无需设置变形缝。1-3 剖面设计1.3.1柱顶高程的确定植物立柱标高设置为 9. 6m，轨顶标高设置为 6. 6m.符合厂房建筑模量协调标准的柱顶标高H的倍数300mm。厂房剖面图如下图所示。 剖面图1.3.2照明设计植物照明的效果直接关系到生产效率、产品质量和工人的劳动卫生条件。是衡

12、量工厂建设质量标准的重要因素。为满足房间的采光要求，采用了侧顶相结合的混合照明。屋顶铺设透明玻纤聚冷采光板，外墙设置双排窗户，窗户总高度3 0m.1. 3. 3通风设计厂房采用自然通风，单层厂房的自然通风是靠空气的热量和风压进行的。两山墙各设一门，两纵墙各设两门。共有6扇门以满足通风要求。1.3.4厂房屋顶结构及屋顶排水厂房为双跨双坡檩条屋顶。屋顶坡度分别为 1:12 和 1:18。屋面及围护结构采用双层保温彩板填充聚氨酯泡沫保温材料，外形为波纹状。在脊的两侧铺设玻璃纤维聚酯条。屋顶为非无障碍屋顶，护栏设置900mm较高。厂房地面采用外排水方式。按照200m每根雨水管集水面积不超过的原则，12

13、m设置每根雨水管（集水面积12m* 18m=216，略大于200， 12m* 12m=144），共12条雨水管道。采用热镀锌钢管雨水管，雨水管分布在立柱外侧。雨水管布置如屋顶平面图所示。屋顶排水示意图 1-4 立面设计厂房采用左右跨不对称结构，厂房前后也不对称。采用排水方式，使厂房统一、简洁、层次分明、整洁大方，给人鲜明而强烈的印象。正视图 侧立面图车间主色调为白色，辅以少量灰色，给人清新活泼的感觉。厂房的正立面和侧立面如上图所示。1.5 墙练习标高0.000-1.200，四周采用240mm厚混凝土实心砌块和M10水泥砂浆，砌体外墙饰以白色防水涂料；墙体部分（车间层以上部分1.200m）：墙体

14、部分锚固在工字钢柱上的墙梁上，墙梁上挂彩板；彩板部分（用于厂房标高以上部分1.200m）：外壁为60厚双层压型钢板填充聚氨酯泡沫夹芯板，颜色为白色，导热系数o。 4w/mk。1.6 起重机和起重机梁车间配备2台10t横梁起重机（地面控制），型号为LED型电动单横梁起重机，工作系统为A5，起重机梁标高6m。1-7 建筑结构设计1.7.1地面练习由于车间地面无特殊要求，地面采用水泥砂浆。具体方法是：平原土夯60mm厚石灰渣垫层；20mm水泥砂浆找平层0mm，厚度1：3； .1.7.2散水练习厂房外墙四周设置散水，散水宽度为1 000mm，散水坡度为3%。具体方法是：平原土壤压实；70mm厚 C10

15、 混凝土；15mm厚水泥砂浆。各伸缩缝应20mm沿混凝土散水长度方向设置，缝宽处预埋防水油膏，散水与外墙交界处设置6米全长格子缝。15mm当它下沉时，松散的水将被分裂。1. 7. 3斜坡练习室内与室外的高差为1。150mm斜坡与室外相连。坡面为水泥之字形。离门的距离是200mm1 5m. 4.6m.1.7. 4防潮层底层标高与地圈梁的顶面标高相同，地圈梁也可以作为防潮层，防止受潮。1. 7. 5门窗实操大门采用金属钢门，门宽4. 2m，高3. 85m.这是一扇双扇门。门口顶部500mm设置了厚厚的轻钢雨篷300mm，雨篷为1 5m. ，长度为4 .。6m使所有窗户都使用90系铝合金窗户。窗户有

16、自动控制中悬窗和平推窗两种。中悬窗规格有1200mm*1200mm和600mm*1200mm两种，均符合3M模数倍数。有一种类型的平面滑动窗口规范， 1200mm* 1200mm。绿色中空镀膜玻璃用于外墙、门窗玻璃。1.7.6防锈及防火措施因为钢材最大的弱点是容易生锈，不耐火，所以要做好防锈和防火措施。钢构件及附件表面涂刷防锈防火漆，达到对钢材的防锈防火效果。其具体要求是：所有钢制部件和配件均采用红珐琅制成，外露部分未涂红珐琅。外露零件表面经喷丸或喷砂处理生锈。除锈等级为Sa2。 5，然后在制造商应用环氧树脂。类底漆二度，安装后（包括焊接），在拼接点重新涂环氧富锌二度。油漆颜色：钢部件和配件都

17、涂成绿色。1.7.7建筑结构预留孔洞、预制件等，施工应与水、电、通风等相关工种的图纸密切配合。1.7.8.本说明书的部分内容在钢结构设计中按照国家有关规定执行。2、结构方案及结构分析2.1 结构方案和结构体系2.1.1设计依据业主提供的设计任务、城市规划通知和现行国家规定。如下：建筑结构荷载规定GB50009-2001钢结构设计规范GB50017-2003建筑物抗震设计规范GB50011-2010混凝土上部结构设计规范GB50010-2010钢结构设计手册第 3 版，第 1 卷。轻钢结构设计导则第2版（实例及图集）建筑结构荷载设计手册第 2 版钢结构连接设计手册，第 2 版。2.1.2结构形式

18、和布局 建筑物的结构形式应满足传力可靠、受力合理的要求。另外，车间有两台10t的起重机，所以选择了刚架结构。刚架结构传力清晰，结构简单，施工方便。本车间主要为冷作车间，照明应为二级。车间采用无天窗的双跨布局。每个车间配备两台起重机。屋面系统采用轻钢结构屋架系统，围护结构采用保温彩板。柱网的尺寸应最大程度满足建筑物的功能要求，然后根据最经济成本的原则，充分考虑加工、安装等因素综合确定。由于钢结构承载力高、自重轻，与钢筋混凝土上部结构相比，钢结构应采用更大的柱网尺寸，以节省成本，提高房屋的利用率。基于以上条件，柱网的尺寸取纵横两方面6m。 （结构方案如图）结构布局2.1.3材料选择 主厂房钢柱采用

19、Q235-B型钢，柱腹板、柱间支撑、屋架上下弦杆、屋架腹板均采用0235-B型钢，材料性能应符合低合金高强度结构钢（GB/T1591）的要求。根据要求，焊接材料应与之相适应。 E50系列焊条用于手工焊接，符合低合金钢焊条（GB/T5118）的要求。 T1295) 要求。基础采用柱下钢筋混凝土独立基础，钢筋采用热轧HRB335钢筋，混凝土上层采用C30，基础下100厚混凝土上垫层采用C15。 1.2米以下墙体采用机制黄河粉砂烧结砖MU10，砂浆为M5（0.000以下，水泥砂浆；0.000以上，混合砂浆）。屋面系统采用轻钢结构屋架系统，维护结构采用保温彩板。2.2 载荷计算 2.2.1静载标准值：

20、 屋顶：100mm加厚发泡胶夹芯板0.14kN / 檩条及支架0.05kN / 刚架斜梁自重0.11kN / 0.30kN/ 那么恒载的标准值为：0.30 x 6=1.8KN / m那么恒载设计值为：1.2*1.8=2.16 KN / m2.2.2变载标准值： 由于刚架的承重水平投影面积为36*6=21660，根据建筑物结构荷载规定”；雪荷载为Sk=rSo=1.0*0.25= 0.25 KN / 。取屋面活载和雪载中较大的值，0.40 KN / 。那么变载荷的标准值为：0.406=2.4KN / m。变载荷设计值为：1.4*2.4=3.36 KN / m2.2.3风荷载计算风压值为=0.35K

21、N/m2，柱顶标高9.5米为-0。 300m, h1= 0.4m, h2= 1.0m, 地面粗糙度为 B 级, 刚架计算宽度为 B= 6m.风荷载阵风系数9.8m按柱顶高度取z=1 z=：风荷载高度变化系数按现行国家建筑结构荷载规定风压高度变化系数按柱顶高度变化柱顶距室外自然地板，值为查表，当l离地时0米，z=1.0，当离地时5米，z=1.0，用插值法求z=1.0时离9.8米地 风荷载形状因数左风作用下刚架风荷载示意图 所以1k=zsz0B=1.0*0.8*1.0*0.35*6=1.68 KN/m2k=zsz0B =1.0*0.5 *1.0*0.35*6=1.05KN/m 3k=zsz0B=1

22、.0*0.6*1.0*0.35*6=1.26 KN/m 4k=zsz0B=1.0*0.5*1.0*0.35*6=1.05 KN/m1=1.4*1.68=2.35 KN/m2=1.4*1.05=1.4*1.05=1.47 KN/m3=1.4*1.26=1.76 KN/m4=1.4*1.05=1.47 KN/m2.2.4地震荷载： 该场地抗震设防烈度为7度，设计地震加速度值为0 15g，则水平地震影响系数最大值为max=0.12。地震分为第一组，设计特征周期为0.45s，建筑工地类别为类。采用底剪法，结构阻尼比取=0.05。本设计在考虑地震作用时假设门架是一个单一的自由系统（如下图），质点位于柱顶

23、。G顶=1.8*30=54KNG吊梁=8340*10(-6)*6*7850*10*4*10(-3)=15.71KNG柱=8480*10(-6)*10.1*7850*10*3*10(-3)=20.17KNG纵壁=0.13*9.6*6000*2=14.98KN计算周期时：G =1.0G屋顶 +0.5G起重机梁 +0.25G柱 +0.25G纵向墙 = 81.44KN计算地震作用时：G=1.0G屋顶+0.75G吊梁+0.5G立柱+0.5G纵墙=94.16KN通过对柱顶施加单位载荷，得到刚架的柔度=0.25*10-6N/m，则刚度K=1/=4*106周期T=2（m/K）=2*【8144*10-6/4】=

24、0.283s因为 T0.1s, Ts 所以 1=max=0.12底部地震总剪力 FEK=1Geq=0.12*94.16=11.30KNFE=1.4*11.30=15.82KN2.2.5起重机负载起重机采用起重机输送研究所LDB型10t软钩中间工作系统（A5）电动单梁起重机。起重机选型信息见表2：表 2 起重机参数起重量 Q(t)工作系统跨度小号(男)起升高度(男)基本尺寸（mm）追踪模型重量(t)轮压(千牛)乙WH最大_最小_10A510.592500200080038公斤4.2863.417.6410A516.593000250087538公斤5.8070.9511.07起重机梁支座反作用力

25、影响线跨度12m：D max,k1 =63.41*(1+2/3)=105.68KN D max,1 =1.4*105.68=147.95KNM max, 1 = D max, 1 e=147.95*0.75=110.96KN mD min, 1 =P min /P max D max , 1 = 7.64/63.41 147.95 = 17.82KNM min , 1=D min , 1e=17.82*0.75=13.37KNmT1 k =0.12*(G+g)/2*no=0.12*100/4=3KNT最大值，1 = T1k*D最大值。 1 /P max =3*147.95/63.41=7KN跨

26、度18m：D max,k2 =70.95*(1+2/3)=118.25KN D max,2 =1.4*118.25=165.55KNMmax ,2 = Dmax。 2 e=165.55*0.75=124.16KNmD min, 2 =P min /P max D max, 2 =11.07/70.95 165.55=25.83KNM min, 2 =D mine =25.83*0.75=19.37KNmT 2k =0.12*(G+g)/2*n o =0.12*100/4=3KNT max, 2 =T 2 *D max, 2 /P max =3*165.55/70.95=7KN2.3 刚架计算2

27、.3.1 受力分析静载恒载设计值为2.16KN/m，A、B、C三柱截面尺寸为H600*250*6*10，斜梁截面尺寸为H550*250*6* 10.计算图如下图所示。受力计算采用清华大学结构力学求解器。在材料属性中，EA采用无穷大，EI采用各构件的相对刚度。恒载分布图刚架弯矩图（KNM）刚架轴向力图（KN）刚架剪力图（KN）刚性变载荷垂直变载荷设计值为3.36kN/m。计算图如下图所示。受力计算采用清华大学结构力学求解器。在材料属性中，EA采用无穷大，EI采用各构件的相对刚度。垂直变载荷分布图竖向变载荷下刚架受力图如下图所示：刚架弯矩图（KNM）刚架轴向力图（KN）刚架剪力图（KN）风荷载计算

28、分别考虑了刚架各截面在左半跨左右风作用下的力值。左风分布图及其受力图如下图所示。左风分布图左风弯矩图（KNM）左风轴力图（KN）左风切变图 (KN)右风分布图及其受力图如下图所示：.右风分布图右风弯矩图（KNM）右风轴力图（KN）右风切变图 (KN)地震荷载计算对柱施加15.82kN的地震水平集中力，分别考虑左右地震作用时刚架各截面的力值。左震分布图及其受力图如下图所示：.左冲击分布图（KN）左冲击弯矩图（KNm）左冲击轴向力图（KN）左冲击剪切图（KN） 右震分布图及其受力图如下图所示：右冲击分布图（KN）右冲击弯矩图（KNm）右激（KN）轴向力图右震剪图（KN）起重机载荷计算起重机荷载组合

29、较多，故以刚架左半跨为研究对象，当Dmax作用于左侧Tmax左侧柱时，Dmax作用于右侧左侧柱Tmax，Dmax作用于左侧Tmax 作用于右列，Dmax 作用于左列。右列Tmax的四个基本条件向右，然后用Excel组合所有起重机组合，得到起重机载荷作用下各控制段的最大M和最小M，并选取相对应力值。下图以起重机载荷组合的两种情况为例进行说明。A 柱中的 Dmax1A柱Dmax1弯矩图A柱Dmax1轴向力图A柱处的Dmax1剪力图B 柱中的 Dmax1B柱Dmax1弯矩图B柱Dmax1的两轴受力图B柱处Dmax1的剪力图Tmax1 右Tmax1右弯矩图Tmax1右轴受力图Tmax1 的向右剪切力图

30、Tmax1 左Tmax1向左弯矩图Tmax1向左轴受力图Tmax1向左剪力图C 柱中的 Dmax2C柱Dmax2弯矩图C柱Dmax2轴向力图C柱处的Dmax2剪力图B 柱 Dmax2Dmax2 的 B 柱弯矩图B柱Dmax2轴向力图B柱处的Dmax2剪力图Tmax2 右Tmax2右弯矩图 Tmax2右轴受力图Tmax2 的向右剪切力图Tmax2 左Tmax2向左弯矩图Tmax2向左轴受力图Tmax2向左剪力图 合力二荷载组合合力静载 +0.9（任意两个或更多活载）静载 + 任何类型的活载投资组合项目米（千牛米）N/V投资组合项目米（千牛米）N/V+M max和对应的 N+0.9 (+)158.

31、09-49.13+51.71-35.04-M max和对应的 N+0.9 (+)-111.29134.37+-88.04-2.51N max和对应的 M+0.9 (+)58.47-194.49+8.87-165.98N min和相应的 M+0.9 (+)26.48-3.61+51.71-2.2二至二+M max和对应的 N+0.9 (+)-9.5-3.81+-17-2.2-M max和对应的 N+0.9 (+)-112.30-194.72+8.87-165.98N max和对应的 M+0.9 (+)102.53-194.49+51.44-165.98N min和相应的 M+0.9 (+)-10

32、.27-3.6+-17.74-2.2-+M max和对应的 N, V+0.9 (+)51.64-3.61+30.15-18.62-M max和对应的 N, V+0.9 (+)-87.54-44.98+-84.11-47.59N max和对应的 M, V+0.9 (+)-88.56-46.30+-84.11-47.59N min和对应的 M, V+0.9（+）13.07-3.15+-17.74-2.2-+M max和对应的 N, V+0.9 (+)24.83-2.82+2.94-2.51-M max和对应的 N, V+0.9 (+)-146.06-48.63+-104.11-47.59N max

33、和对应的 M, V+0.9 (+)-104.43-46.78+-104.11-47.59N min和对应的 M, V+0.9 (+)-16.34-2.75+-25.64-2.23.结构件设计3.1 刚架立柱设计3.1.1元素截面几何A柱截面为高频焊接H型钢（mm）H600*250*6*10。柱子截面无孔洞，截面积与净截面积A=A n = 89.68cm ； x方向的截面惯性矩为I x =5.327* 104cm4 ，y方向的截面惯性矩为I y =2.605* 103cm4 ； x方向的截面阻力矩和净截面阻力矩W x =W nx =1.776* 103cm3 ，y方向的截面阻力矩和净截面阻力矩W

34、 y =W ny =2.08* 102cm3 ；截面在 x 方向的回转半径 i x = 25.06 cm, y 截面在 i 方向的回转半径y = 5.54 cm;钢的弹性模量为E2.06*10 5 N/mm 2 。3.1.2柱强度和稳定性检查力量组合：(A) Nmax=-194.49KN，M=58.47KNm(B) N=49.13KN, Mmax=158.09KNm(C) N=134.37KN，-Mmax=-111.29KNm截面强度、条件：N/An+Mx/xWnxf(A) 194490/8968+58470000/1.05*1776000=53.04Nmm2f=215 Nmm2(B)4913

35、0/8968+158090000/1.05*1776000=90.25 Nmm2f=215 Nmm2(C)134370/8968+111290000/1.05*1776000=74.66 Nmm2f=215 Nmm2满足要求，即其截面强度满足要求。弯矩平面稳定性验算计算条件 N/xA+/xW1x(1-0.8N/NEX)f计算长度：lox= 9.8m, loy=6.3m长细比：x=lox/ix=39.1，y=loy/iy=113.7查表，轴压构件整体稳定系数为：x=0.903，y=0.470mx=1.0欧拉临界力：NE=2EA/1.1x2=10985.4KN(A)194490/0.903*896

36、8+58470000/1.05*1776000(1-0.8*194490/10985400)=55.86 Nmm2f=215 Nmm2(B)49130/0.903*8968+158090000/1.05*1776000(1-0.8*49130/10985400)=91.17 Nmm2f=215 Nmm2(C)134370/0.903*8968+111290000/1.05*1776000(1-0.8*134370/10985400)=76.83Nmm2f=215 Nmm2是的，即弯矩作用平面的稳定性满足要求。弯矩作用平面外的稳定性计算条件：N/yA+txMx/bW1xfy=0.470, =1.

37、0, tx=1.0, b=1.07-y2/44000=0.781.0(一)代入194490/0.47*8968+58470000/0.78*1776000=88.35 Nmm2f=215 Nmm2(B) 49130/0.47*8968+158090000/0.78*1776000=125.78 Nmm2f=215 Nmm2(C) 134370/0.47*8968+111290000/0.78*1776000=112.22 Nmm2f=215 Nmm2是的，即弯矩的面外稳定性满足要求。不需要检查局部稳定性。3.1.3刚架柱柱脚计算柱底板计算混凝土材质为C30，底板材质为Q345钢。立柱截面为H型

38、钢，截面尺寸为600*250，钢材为Q235钢，E43型，手工焊接。基础混凝土强度等级C30，混凝土抗压强度设计值fc=14.3N/mm2。基础顶面与柱脚底板面积相同。带靴梁的柱脚结构。确定立柱截面底板尺寸B，即：B=b+ 2c+ 2a+50=250+2*10+2*40+50=400mm还应满足max=N/BD+ 6M/BD2fc，同时应满足D2B，取D=800mm代替A=194490/320000+6*58470000/400*8002=1.98Nmm2fc=14.3N/mm2B=49130/320000+6*158090000/400*8002=3.86Nmm2fc=14.3N/mm2C=

39、134370/320000+6*111290000/400*8002=3.03Nmm2fc=14.3N/mm2因此，可以根据经验计算出第二种组合的最大应力。确定柱基底板的厚度底板反作用力q=3.86N/mm悬臂板，M1=0.5qa2=0.5*3.86*402=3088Nmm/mm四面支撑板，b/a=4.8，查表得=0.125，M2=qa2=0.125*3.86*402=772 Nmm/mm计算为悬臂长度为 b1= 的悬臂板。 40mmM3=0.5qb12=0.5*3.86*402=3088 Nmm/mm底板厚度 t=( 6M/f)= 20.8mm，使用底板厚度 t= 22mm。引导梁计算引导梁

40、高度 h取实心角焊缝在立柱与鞋梁之间的脚尺寸为： hf= 12mm1.5 (14) = 5.6mm，得 h1N/4*0.7h f f w +2 h f = 451.1mm，使用鞋梁高度 h1= 50cm。最大焊缝长度60hf=60*12=720500，可以。鞋梁板强度校核的厚度取t1 = 10mm，两块鞋梁板的弯矩： M=0.5qBa 2 =0.5*3.86*400*40 2 =1.24*10 6 Nmm，两块鞋梁板的弹性截面模量：W=2th 1 2 /6=2*10*500 2 /6= 833.3cm3 ，弯曲应力：=M/W=1240000/833333=1.48 N/mm 2 215N/mm

41、 2 , 可用。两块鞋梁板的最大剪力：V=qBa=3.86*400*40=61.76*10 3 N，最大剪应力： max =1.5V/2t 1 h 1 =1.5*61760/2*10*500=9.26 N/mm 2 f v =125N/mm 2鞋梁板下端与柱脚底板角焊缝连接角焊缝布置在鞋梁板外侧的全长上，而侧面仅布置在鞋梁板的悬伸部分，所以公式中l w = 144cm（暂定h f = 1.0cm），且h f =N/0.7l w f f w = 10.4mm, 采用 h f = 12mm, 8mmh y 16mm满足要求。地脚螺栓的计算在荷载组合中，选取弯矩最大、轴向力最小的组进行计算，则N=4

42、9.13KN，M max =158.09KNm max =N/BD+ 6M/BD 2 =3.86 N/mm2f c =14.3N/mm 2 min =N/BD -6M/BD 2 =-3.55 N/mm235d= 1260mm，取la= 1300mm。3.2 防风柱设计3.2.1设计资源车间3m山墙附近刚性框架之间的10.1m风柱6m。3.2.2部分初选选择H型钢HW450*30*15*15, A= 153cm2, ix= 18.4cm, iy= 6.65cm, Ix= 51853.5cm4, Iy= 6761.8cm4, Wnx= 2304.6cm3, 每米重量= 120.105kg/m3.2

43、.3负载计算抗风柱只承受水平方向山墙的风荷载，垂直方向没有墙板、雨篷等竖向荷载，所以抗风柱只承受自重垂直方向。风荷载计算计算单位取B= 6m，风荷载体形系数s=0.8，基本风压0=0.35KN/m2，风压高度变化系数z=1.005。风荷载设计值q=Qsz0B=1.4*0.8*1.005*0.35*6=2.36KN/m垂直荷载计算立柱重量Gk=120.105*10.1*10=12.13KN垂直载荷设计值F=1.2Gk=14.56KN3.2.4 力计算计算图如下：3.2.5截面强度和稳定性检查最差受力为：M=30.09KN米，N=14.56KN强度校核：条件：N/An+Mx/xWnxf14560/

44、15300+30090000/1.05*2304600=13.39N/mm2f=215N/mm2弯矩平面稳定性校核：条件为N/xA+mxMx/xW1x(1-0.8N/Nex) f计算出来的长度是lox=loy= 0.8l=0.8*10.1=8.08m长细比为x=lox/ix=808/18.4=43.9=150y=loy/iy=808/6.65=121.5=150查表：x=0.882, y=0.432欧拉临界应力2EA/1.1x2=14867.5KN，代入：14560/0.882*15300+1.0*30090000/1.05*2304600 (1-0.8*14560/14867500)=13.

45、53 N/mm2f=215 N/mm2弯矩平面外稳定性检查条件为 N/yA+txMx/bW1xfy=0.432, =1.0, tx=1.0, b=1.07-y2fy/44000*235=0.73代入：M=30.09KN米，N=14.56KN14560/0.432*15300+1.0*30090000/0.73*2304600=20.1 N/mm20.6， b =1.07-0.282/ b =0.7671.0M x / b W x +M y / y W y =285060000/0.767*2900000+12050000/1.2*420000=128.16+23.91=152.1 N/mm 2

46、 f=215 N/mm 2局部稳定性法兰：b1/t=(150-5)/14=10.415，腹板：h 0 /t w =572/10=57.280加劲肋计算：横向加强筋的悬伸宽度为：b s h 0 /30+40=572/30+40=60，取b s =100mm横向加强筋的厚度为：t s b s /15=100/15=6.7，取t s = 8mm，所以横向加强筋的尺寸为-8*100支撑加强筋支撑加劲肋尺寸为-10*100, A 0 =10*100= 1000mm2 , A=A 0 +15t w 2 = 1960mm2强度检查：=V max /A 0 =157270/1000=157.27N/mm 2

47、f=215 N/mm 2整体稳定性计算：=V max /A=157270/0.959*1960=83.67 N/mm2f=215 N/mm23.4 牛腿设计3.4.1牛腿强度设计外力设计值M=Dmax*150=165.55*0.15=24.83KN米，V=Dmax=165.55KN工字形截面最不利点A的强度计算：Ix=4.34* 108mm4，WA=2*Ix/h=2.95* 106mm3S1=250*6*297=4.46* 105mm3，=Ve/WA=24830000/2950000=8.42N/mm2=VS1/Itw=165550*446000/434000000*10=17 N/mm2降低

48、应力：c=(2+32) =(8.422+3*172) =30.62 N/mm2 1.1f=236.5N/mm2A=M/fWA=24830000/1.05*2950000=8.02 N/mm2当柱截面B点已经承受了很大的弯矩M和剪力V时，由于牛腿的传力，柱截面B点的强度也按折减应力校核：正应力：=N/A+M/W=24.5N/mm2偏心弯矩偶：H=Ve/d=70.77KN，剪应力：=(V+H)/Aw=44.7KNc=(2+32) =81.2 N/mm2 1.1f=236.5N/mm2，是的。3.5 檩条设计3.5.1设计资源屋面采用W60型（YX130-300-600）压型钢板制作，檩条水平距为1

49、.5m1，檩跨6m，檩跨中间设置支撑。3.5.2负载统计负载标准值：永久负载屋顶：100mm加厚发泡胶夹芯板0.14kN / 檩条及支架0.05kN / 0. 19 kN/ 可变载荷：取屋面活载和雪载中较大的值，0.40 KN / 。3.5.3 力计算檩条线负载P=( 1.21.18*0.19+1.4*0.4)*1.5=1.18KN/mP x =Psin5.71=0.12 KN/mP y =Pcos5.71=1.17 KN/m均载下檩条弯矩：Mx=Pyl2/8=1.17*36/8=5.26 KNm我的=Pxl12/8=0.12*9/8=0.14KNm3.5.4截面选择和截面属性如果选择C180

50、*70*20*2.5，则Ix=5.51* 106mm4, Wx=7.35* 104mm3, Wy=1.51* 104mm3, ix= 63.9mm, iy=, 23.6mm, 计算出的横截面用拉筋连接，取a折减系数为 0.9，Wnx=0.9Wx=6.62* 104mm3，WnyWy。3.5.5强度计算屋顶可防止檩条的横向屈曲和扭曲1=Mx/Wx+My/Wy=107.26N/mm2205 N/mm2，是的。3.5.6挠度计算Ny=5Pkyl4/384EIx= 27.8mm1/200= 30mm，是的。3.5.7长细比计算x=lx/ix=93.9200，y=ly/iy=127.2200，所以檩条都

51、满足平面外的要求。3.6 墙框设计3.6.1设计资源房屋围墙采用压型钢板，中间有保温层，墙框梁距1.5m0=0.35KN/m2，钢材为Q235钢。3.6.2负载和壁板设计墙梁采用槽钢200*76*5.2*9.0，自重g= 18.37Kg/m=0.1837KN/m壁重 0.25KN/m风荷载：qy=1.2*(0.1837+0.25*1.5)=0.67KN/m, qx=1.4*0.8*1.0056*0.3*6=2.03KN/m3.6.3 力计算Mxmax=qyl2/8=3.0KNm, Mymax=qxl2/8=9.135KNm3.6.4强度计算A= 23.4cm2，Wxmin= 20.5cm3，W

52、y= 152.2cm3，=Mx/Wx+My/Wy=197N/mm2205N/mm2，是的。3.6.5挠度计算V=5ql4/384EI= 5.4mml0/200= 30mm，是的。3.7 基本设计3.7.1底座底面尺寸的确定假设地基埋深为d= 1.3m，则由地基埋深可得到承载层的主要物理性质为：=18.7kN/m3，e=0.900，Es=6.0MPa，fak =115kPa。先对地基承载力进行深度修正，查表得d=1.0，b=0，m=17.68KN/m3，fa=fak+dm(d-0.5)=134KPa。选择力组合：N=-437.2KN，M=-128.3KNm，V=-12.71KN，Nk=-305.1KN，Mk=-91.6KNm，Vk=-9.1KN基本尺寸AN/(fa-Gd)= 3.5m2, 所以 b=(A/n)=1.4, 所以取 b= 2m, l= 3.0m, l/b=1.52.0, 所以不需要做宽度校正,使用杯口粉底。3.7.2检查负载偏心距 e基础处总垂直力：Fk+Gk=507KN底座总弯矩：M=92.5KNm偏心率：e=Mk/(Fk+Gk)= 0.18ml/6=