钢结构单层厂房结构计算书

钢结构单层厂房结构设计钢结构单层厂房结构计算书一、设计资料18m，柱高6m；共有12榀刚架，柱距6m，屋面坡度1:10；地震设防列度为6度，设计地震分组为第一组，设计基本地震加速度值0.05g。刚架平面布置见图1(a)，刚架形式及几何尺寸见图1(b)。屋面及墙面板均为彩色压型钢板,内填充以保温玻璃棉板，详壁卷边C型钢，间距为1.5m，钢材采用Q235钢，焊条采用E43型。BA1-1-钢结构单层厂房结构设计二、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0.15KN/m250mm厚保温玻璃棉板0.05KN/m2PVC铝箔及不锈钢丝网0.02KN/m2檩条及支撑0.10KN/m2刚架斜梁自重0.15KN/m2悬挂设备0.20KN/m2合计0.67KN/m22．屋面可变荷载标准值屋面活荷载：按不上人屋面考虑，取为0.50KN/m2。雪荷载：基本雪压S0=0.45KN/m2。对于单跨双坡屋面，屋面坡角α=5°42′38″，μr=1.0，雪荷载标准值Sk=μrS0=0.45KN/m2。取屋面活荷载与雪荷载中的较大值0.502，不考虑积灰荷载。3．轻质墙面及柱自重标准值（包括柱、墙骨架等）0.50KN/m24．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ω0=1.05×0.45KN/m2，地面粗糙度类别为B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，μz=1.0。风荷载体型系数μs：迎风面柱及屋面分别为＋0.25和－1.0，背风面柱及屋面分别为＋0.55和－0.65(CECS102：2002中间区)。5．地震作用18.8.1轻型房屋钢结构一般在抗震设防烈度小于等于7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-2-钢结构单层厂房结构设计屋面：恒荷载标准值：0.67×6=4.02KN/m活荷载标准值：0.50×6=3.00KN/m柱荷载：恒荷载标准值：0.5×6×6+4.02×9=54.18KN活荷载标准值：3.00×9=27.00KN风荷载标准值：迎风面：柱上qw1=0.47×6×0.25=0.71KN/m横梁上qw2=－0.47×6×1.0=－2.82KN/m背风面：柱上qw3=－0.47×6×0.55=－1.55KN/m横梁上qw4=－0.47×6×0.65=－1.83KN/m三、内力分析表2－29（铰接柱脚门式刚架计算公式）计算刚架内力。1．在恒荷载作用下λ=l/h=18/6=3ψ=f/h=0.9/6=0.15k=h/s=6/9.0449=0.6634μ=3+k+ψ(3+ψ)=3+0.6634+0.15×(3+0.15)=4.135985850.15444.13590.5289A=H=qlλΦ/8=4.02×18×3×0.5289/8=14.35KNMC=ql2[1(1+ψ)Φ]/8=4.02x182[1－(1+0.15)×0.5289]=63.78KN·mMB=MD=ql2Φ/8=－4.02×182×0.5289/8=－·m刚架在恒荷载作用下的内力如图。内力计算的“+、－”号规定：弯矩图以刚架外侧受拉为正，在弯矩图中画在受拉侧；轴力以杆件受压为正，剪力以绕杆端顺时针方向旋转为正。-3-钢结构单层厂房结构设计/mC·m·mB·mDAE18000++BCD++AE18000-B+C+-D-

+AE18000-4-钢结构单层厂房结构设计2．在活荷载作用下A=V=27.00KNA=H=3.00×18×3×0.5289/8=10.71KNMC=3.00×182[1－(1+0.15)×0.5289]/8=47.60KN·mMB=MD=3.00×182×0.5289/8=－64.26KN·m刚架在活荷载作用下的内力如图。q=3.00KN/mC-64.26KNm-64.26KNmBD47.60KNmAE10.71KN10.71KN1800027.00KN27.00KN图5.刚架在活荷载作用下的M图10.65KN13.34KN13.34KN27.00KN27.00KN++CBD++27.00KNAE27.00KN18000图6.刚架在活荷载作用下的N图-5-钢结构单层厂房结构设计1.07KN25.80KN

-10.71KNB+C+1.07KN-D10.71KN25.80KN-

+10.71KNAE10.71KN18000图7.刚架在活荷载作用下的V图3．在风荷载作用下对于作用于屋面的风荷载可分解为水平方向的分力qx和竖向的分力q。现分别计算，然后再叠加。(1)在迎风面横梁上风荷载竖向分力qw2y作用下11)516164.13590.1322qa2.82922VE6.35KN

l218A=2.82×9－6.35=19.03KNA=H=qlλΦ/4=2.82×18×3×0.1322/4=5.03KNMB=MD=5.03×6=30.18KN·mMC=ql2α－(1+ψ)Φ]/4=2.82×182×[0.52－1.15×0.1322]/4=22.38KN·m刚架在qw2y作用下的内力如图-6-钢结构单层厂房结构设计q=2.82KN/m22.38KNmDB

C30.18KNm30.18KNmA

E5.03KN5.03KN1800019.03KN6.35KN图8.刚架在风荷载q作用下的M图(2)在背风面横梁上风荷载竖向分力qw4y作用下qa1.83922VE4.12KN

l218A=1.83×9－4.12=12.35KNA=H=qlλΦ/4=1.83×18×3×0.1322/4=3.27KNMB=MD=3.27×6=19.62KN·mMC=ql2α－(1+ψ)Φ]/4=1.83×182×[0.52－1.15×0.1322]/4=14.52KN·m刚架在qw4y作用下的内力如图。/m·mB

CD·m·mAE-7-钢结构单层厂房结构设计(3)在迎风面柱上风荷载qw1作用下α=1，1221[6(2K)K][6(20.150.6634)0.66341]444.13590.9803A=－B=－qh12/2L=－0.71×62/(2×18)=－0.71KNH(2)(2KNqh0.71611A3.222222=0.71×6－3.22=1.04KNMqh20.7161222B(2)(20.9803)6.52KN44mMD=1.04×6=6.24KN·mMqh0.7161222C)]KNm44刚架在qw1作用下的内力如图。0.81KN·mq=0.71KN/mBCD6.24KN·m6.54KN·mAE3.22KN1.04KN180000.71KN0.71KN图10.刚架在风荷载q作用下的M图(4)在背风面柱上风荷载qw3作用下A=－B=－qh12/2L=－1.55×62/(2×18)=－1.55KNqh1.55611HE(2)(27.02KN2222A=1.55×6－7.02=2.28KNMD=7.02×6－1.55×62/2=14.22KN·mMB=2.28×6=13.68KN·m-8-钢结构单层厂房结构设计Mqh1.55612222C)]1.78KN44m刚架在qw3作用下的内力如图。mmBCDw3mmAE18000w3(5)在迎风面横梁上风荷载水平分力qw2x作用下α=1，β=00.15(4310.020284.13592.820.9VA(260.9)0.91VKNE218A=2.82×0.9(1+0.0202)/2=1.29KN=2.82×0.9－1.29=1.25KNM2.820.96C[50.0202]0.39KNm2MB=1.29×6=7.74KN·mMD=1.25×6=7.50KN·m刚架在qw2x作用下的内力如图。-9-钢结构单层厂房结构设计w2xmmCBDmmAE18000w2x(6)在背风面横梁上风荷载水平分力qw4x作用下1.830.9VA(260.9)0.59VKNE218A=1.83×0.9(1+0.0202)/2=0.84KN=1.83×0.9－0.84=0.81KNM1.830.96C[50.0202]0.26KNm2MB=0.81×6=4.86KN·mMD=0.84×6=5.04KN·m刚架在qw4x作用下的内力如图。C5.04KN·mq=1.83KN/mBD0.26KN·m4.86KN·mAE0.81KN180000.84KN0.59KN0.59KN图13.刚架在风荷载q作用下的M图-10-钢结构单层厂房结构设计(7)用叠加绘制在风荷载作用下刚架的组合内力。qw2y=2.82KN/mqw4y=1.83KN/m左风38.84KN·mqw2x=2.82KN/mqw4x=1.83KN/mBCD67.14KN·m31.80KN·m36.77KN·m8.93KN·mAq=0.71KN/m13.32KN0.65KNEqw3=1.55KN/m25.09KN16.76KN图14.刚架在左风向风荷载qw作用下的M图qw4y=1.83KN/mqw2y=2.82KN/m38.84KN·mqw4x=1.83KN/mqw2x=2.82KN/mBDC31.80KN·m67.14KN·m右风8.93KN·m36.77KN·mAE0.65KN13.32KNqw3=1.55KN/mq=0.71KN/m16.76KN25.09KN图15.刚架在右风向风荷载qw作用下的M图11.51KN11.51KN-25.09KNBC11.57KN-11.57KN16.76KN

D--16.76KN

AE25.09KN图16.刚架在左风向风荷载qw作用下的N图-11-钢结构单层厂房结构设计0.86KN24.06KN

-B

+-C9.95KND+9.06KN1.45KN15.69KN-

+0.65KN13.32KN

EA图17.刚架在左风向风荷载qw作用下的V图四、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》(GB50009－2001)0S≤R级，γ0=1.0。对于基本组合，荷载效应组合的设计值S从下列组合值中取最不利值确定：．1.2×恒荷载标准值计算的荷载效应+1.4×活荷载标准值计算的荷载效应．1.0×恒荷载标准值计算的荷载效应+1.4×风荷载标准值计算的荷载效应C．1.2×恒荷载标准值计算的荷载效应+1.4×活荷载标准值计算的荷载效应+0.6×1.4×风荷载标准值计算的荷载效应．1.2×恒荷载标准值计算的荷载效应+1.4×风荷载标准值计算的荷载效应+0.7×1.4×活荷载标准值计算的荷载效应E．1.35×恒荷载标准值计算的荷载效应+0.7×1.4×活荷载标准值计算的荷载效应梁跨中截面，对于刚架梁，截面可能的最不利内力组合有：梁端截面：(1)M及相应的、；(2)M及相应的、V梁跨中截面：(1)M及相应的、；(2)M及相应的、V对于刚架柱，截面可能的最不利内力组合有：(1)M及相应的、；(2)M及相应的、V(3)N及相应的±Mmax、V；(4)N及相应的±M、V内力组合见表1。-12-钢结构单层厂房结构设计刚架内力组合表（以左半跨为例）表1截面内力组组合项目荷载组合方式荷载组合项目M（·）N（）V（）M及相应的、VA1.2×恒+1.4×活193.3081.22－32.21（←）M及相应的、VB1.0×恒+1.4×风－7.891.05－1.67（←）

柱顶（B点）N及相应的±M、VA1.2×恒+1.4×活193.3081.22－32.21（←）刚N及相应的±M、VB1.0×恒+1.4×风－7.891.05－1.67（←）架M及相应的、V柱M及相应的、V

柱底（A点）N及相应的±M、VA1.2×恒+1.4×活0102.82－32.21（→）N及相应的±M、VB1.0×恒+1.4×风019.054.30（←）M及相应的、VA1.2×恒+1.4×活193.3039.8977.60（↑）刚支座（B点）M及相应的、VB1.0×恒+1.4×风－7.891.570.89（↑）架梁跨中（C点）M及相应的、VB1.0×恒+1.4×风－9.40－2.030.60（↓）M及相应的、VA1.2×恒+1.4×活－143.1831.81－3.21（↑）注：内力计算的“+、－”号规定：弯矩图以刚架外侧受拉为正，轴力以杆件受压为正，剪力以绕杆端顺时针方向旋转为正。-13-钢结构单层厂房结构设计五、刚架设计（一）截面设计参考类似工程及相关资料，梁柱截面均选用焊接工字钢450×200×8×12，截面特性：B=200mm，H=450mm，tw=8.0mm，tf=12.0mm，A=82.1cm2Ix=28181cm4，x=1252cm3，ix=18.53cmI=1602cm4，x=160.2cm3，ix=4.42cm（二）构件验算1．构件宽厚比的验算翼缘部分：b/t96/12815235/fy15腹板部分：h0/t426/853.25250235/f250wy2．刚架梁的验算(1)抗剪验算梁截面的最大剪力为max=77.60KN考虑仅有支座加劲肋，h/tswf0/2350.562y415.340.8v=125N/mm2u=hwtwv=426×8×125=426000N=426.0KNV=77.60KN<Vu，满足要求。(2)弯、剪、压共同作用下的验算取梁端截面进行验算N=39.89KN，V=77.60KN，M=193.30KN·N因，取，按规范GB70017式4.4.1-1验算，MhN2f1A(Ah)(f)f1f22Ah2-15-钢结构单层厂房结构设计(20012219221920012219)(215398908210)=220.90KN·m>M=193.30KN·，取M=MfMMV故(201f，满足要求。0uMM.5Veuf(3)整体稳定验算N=39.89KN，M=193.30KN·m．梁平面内的整体稳定性验算。计算长度取横梁长度l=18090mm，λx=l/ix=18090/185.3=97.63<[λ]=150，b类截面，查表得ψx=0.57022061082103N'Xe1592.000KNEA211.1.632.1297，β=1.0N1.0193.3010M398906mxxAN0.5708210xe0W)12521030.5700W)12521030.5701x'NEX039.891592)=165.15N/mm2<f=215N/mm2，满足要求。．横梁平面外的整体稳定验算点，但为安全起见，计算长度按两个檩距或隅撑间距考虑，即l=3015mm。对于等截面构件γ=0，μs=μw=1λy=μsl/iy0=3015/44.2=68.2，b类截面，查表得ψ=0.762by4320821042668.21222()1.13368.2104.4125234260.6取ψb’=1.07－0.282/ψ=0.821tNN1.0-)2NN''EX0EX00.975NyAe0MtW1br398900.76282100.975193.301060.8211252103189.73N/mm2f215N/mm2(4)按《钢结构设计规范》(GB50017－2003)校核横梁腹板容许高厚比梁端截面：-16-钢结构单层厂房结构设计39.8910193.3010213150.9633/4.86146.10N8210141.2428181106mm201.94maxminmaxh，满足要求。235故053.25(480.526.2)115.70twfy梁跨中截面：31.8110.18213112.093143103min/max3.87108.22N821010104.35628181mm201.93maxminmaxh，满足要求。235故053.25(480.526.2)115.30twfy(5)验算檩条集中荷载下的局部受压承载力檩条传给横梁上翼缘的集中荷载：F=(1.2×0.27×6+1.4×3.00)×3=18.43KNLz=a+5h+2hR=70+5×12+0=130mmF1.018.43103215Nc17.72N/mmf2tl8130wz/mm2验算腹板上边缘处的折算应力：取梁端截面处的内力：M=193.30KN·，N=39.89KN，V=77.60KNMIn193.301031213146.10N/28181104mm2σc=17.72N/mm2VSItw77.6010320012828181104419N/mm2239.89)17.7217.7239.89)334.6122222cc=130.65N/mm2<1.2f=258N/mm2，满足要求。-17-钢结构单层厂房结构设计3．刚架柱的验算抗剪验算柱截面的最大剪力为max=32.21KN考虑仅有支座加劲肋，h/t0swf/2350.562yswf/2350.562y415.340.8v=125N/mm2u=hwtwv=426×8×125=426000N=426.0KNV=32.21KN<Vu，满足要求。(2)弯、剪、压共同作用下的验算取梁端截面进行验算N=81.22KN，V=32.21KN，M=193.30KN·N因，取，按规范GB70017式4.4.1-1验算，MhN2f1h)(f)(AAff221Ah2(20012219221920012219)(215812208210)=215.61KN·m>M=193.30KN·，取M=MfMMV故(201，满足要求。f0.5VuMMeuf(3)整体稳定验算构件的最大内力：N=102.82KN，M=193.30KN·m．刚架柱平面内的整体稳定性验算。刚架柱高H=6000mm，梁长L=18090mm.柱的线刚度1=Ic1/h=28181×10/6000=46968.3mm3梁线刚度2=Ib0/(2ψS)=28181×10/(2×9045)=15578.2mm3K2/K1=0.332，查表得柱的计算长度系数μ=2.934。刚架柱的计算长度lxμh=17604mm。λx=l/ix=17604/185.3=95。0<[λ]=150，b类截面，查表得ψx=0.588-18-钢结构单层厂房结构设计22EA2063108210N'Xe1681.400KN1.195.022，β=1.0N102.82101.0193.3010M36mxxAN0.5888210102.82xeW1)1252100.588)0(31x'N1681.4EX0=181.45N/mm2<f=215N/mm2，满足要求。B．刚架柱平面外的整体稳定验算作为柱平面外的支承点，但为安全起见，计算长度按两个墙梁距离或隅撑间距考虑，即l=3000mm。对于等截面构件γ=0，μs=μw=1λy=μsl/iy0=3000/44.2=67.9，b类截面，查表得ψ=0.764by432067.912282104262)1.138(67.912524261034.4104.40.6取ψb’=1.07－0.282/ψ=0.822tNN1.0-)2NN''EX0EX00.942NyAe0MtW1br102.821030.76482100.942193.301060.8221252103193.32N/mm2f215N/mm2(4)按《钢结构设计规范》(GB50017－2003)校核刚架柱腹板容许高厚比柱顶截面：81100102131553min/max9.89N146.10821028181106136.21mm20187maxmin.maxh，满足要求。235故053.25(480.526.2)111.00twfy柱底截面：00-19-钢结构单层厂房结构设计h，满足要求。235故053.250.572.50twfy4．验算刚架在风荷载作用下的侧移μIc=Ib=28181cm4，ζt=Icl/hI=18000/6000=3.0刚架柱顶等效水平力按下式计算：H=0.67W=0.67×13.56=9.09KN其中W=(ω1+ω4)·h=(0.71+1.55)×6.0=13.56KNHh9.09106000333(2)(2mm[]12EI1220610328181104tch/15040mm（三）节点验算1．梁柱连接节点(1)螺栓强度验算梁柱节点采用10.9级M22高强度摩擦型螺栓连接，构件接触面采用喷砂，摩擦面抗滑移系数μ=0.45190KNN=39.89KN，V=77.60KN，M=193.30KN·。每个螺栓的拉力：MyN193.300.26539.891N1128.65KN0.8190152KNyn4(0.2650.16)8222iMyN193.300.1639.89N220819075.70KN.y2n4228(0.2650.16)i152KN螺栓群的抗剪力：NV0.90.910.451908615.677.60，满足要求。bnpKNVKNf最外排一个螺栓的抗剪、抗拉力：NNVbVNNtbt77.608128.65/0.971，满足要求。615.6/8152(2)端板厚度验算端板厚度取为t=21mm。-20-钢结构单层厂房结构设计按二边支承类端板计算：t[ebw6eeN364046128.6510f20.9wtmm2e(ee)]f[46200240(4046)]205ffw(3)梁柱节点域的剪应力验算M193.30106，满足要求。106.52N/mm2f125N/mm2ddt42642610vbcc(4)螺栓处腹板强度验算t2=75.70KN<0.4P=0.4×190=76.0KN0.4Petww0.4190103.52N/mmf215N/mm，满足要求。206224682．横梁跨中节点横梁跨中节点采用10.9级M20高强度摩擦型螺栓连接，构件接触面采用喷砂，摩擦面抗滑移系数μ=0.45，每个高强度螺栓的预拉力为155KN，连接处传递内力设计值：N=31.81KN，V=3.21KN，M=143.18KN·。每个螺栓的拉力：-21-钢结构单层厂房结构设计MyN143.180.26531.81N11950.8155124KNKNyn4(0.2650.16)8222iMyN143.180.1631.81N2255.79KN0.8155124KNy422(n02)0.265.168i螺栓群的抗剪力：NV0.90.910.451558502.23.21，满足要求。b

fnpKNVKN最外排一个螺栓的抗剪、抗拉力：NNVbVNNtbt395.01.21/80.771，满足要求。502.2/8124(2)端板厚度验算端板厚度取为t=18mm。按二边支承类端板计算：t[ebw6ee3N6404695.0110ft17.8wmm2e(ee)]f[46200240(4046)]205ffw(3)螺栓处腹板强度验算t2=55.79KN<0.4P=0.4×155=62.0KN0.4Petww0.4155103168.48N/mmf215N/mm，满足要求。22468图19.刚架梁跨中节点-22-钢结构单层厂房结构设计3．柱脚设计刚架柱与基础铰接，采用平板式铰接柱脚。(1)柱脚内力设计值N=102.82KN，相应的V=32.21KN；N=19.05KN，相应的V=4.30KN。(2)由于柱底剪力较小，Ｖ=32.21KN<0.4Nmax=41.13KN般跨间不需剪力键；但经计算在设置柱间支撑的开间必须设置剪力键。另N>0，考虑柱间支撑竖向上拔力后，锚栓仍不承受拉力，故仅考虑柱在安装过程中的稳定，按构造要求设置锚栓即可，采用4M24。(3)柱脚底板面积和厚度的计算．柱脚底板面积的确定b=b0+2t+2c=200+2×12+2×(20~50)=264~324mm，取b=300mm；h=h0+2t+2c=450+2×12+2×(20~50)=514~574mm，取h=550mm；底板布置如图。验算底板下混凝土的轴心抗压强度设计值：基础采用C20混凝土，c=9.6N/mm2N102.821030.62N/mmf9.6N/mm，满足要求。2c2bh300550cB．底板厚度的确定根据柱底板被柱腹板和翼缘所分割的区段分别计算底板所承受的最大弯距：b2/b1=96/426=0.225<0.3b2的悬壁板计算：1212Ma0.621466608Nm4221212对于悬壁板部分：Ma0.6250775Nm422底板厚度t6Mmax/f66608/21513.6mm，取t=20mm。-23-钢结构单层厂房结构设计六、其它构件设计（一）隅撑的设计隅撑按轴心受压构件设计。轴心力N按下式计算：NAf60cosf20012215y12.0910312.16NKN23560cos44.68连接螺栓采用普通C级螺栓M12。隅撑的计算长度取两端连接螺栓中心的距离：l0=633mm。选用L50×4，截面特性：A=3.90cm2，Iu=14.69cm4，u=4.16cm3，iu=1.94cm，iv=0.99cmλu=l0/iu=633/19.4=32.6<[λ]=200，b类截面，查表得ψu=0.927单面连接的角钢强度设计值乘以折减系数α：λ=633/9.9=63.94，α=0.6+0.0015λ=0.696N12.1610348N/mm215N/mm，满足要求。2.0f2A0.6960.927390yu（二）檩条的设计1．基本资料檩条选用冷弯薄壁卷槽形钢，按单跨简支构件设1/106m水平檩距1.5m。材质为钢材Q235。2．荷载及内力考虑永久荷载与屋面活荷载的组合为控制效应。檩条线荷载标准值：Pk=(0.27+0.5)×1.5=1.155KN/m檩条线荷载设计值：Pk=(1.2×0.27+1.4×0.5)×1.5=1.536KN/mPx=Psinα=0.153KN/m，P=Pcosα=1.528KN/m；-24-钢结构单层厂房结构设计弯距设计值：Mx=Pl2/8=1.528×62/8=6.88KN·mM=Pxl2/8=0.153×62/32=0.17KN·m3．截面选择及截面特性(1)选用C180×70×20×2.2Ix=374.90cm4，x=41.66cm3，ix=7.06cm；I=48.97cm4，ymax=23.19cm3，ymin=10.02cm3，i=2.55cm，χ0；先按毛截面计算的截面应力为：M6.88100.1710M661172.48/（压）xyNmm2WW41.661023.191033xymaxM6.88100.1710M66Nmm（压）2148.18/x2yWW41.661010.021033xyminM6.88100.1710M66Nmm（拉）3157.82/x2yWW41.661031023.193xymax(2)受压板件的稳定系数．腹板腹板为加劲板件，ψ=σ/σ=－157.82/172.48=－0.915>－1，k=7.8－6.29ψ+9.78ψ=21.743B．上翼缘板上翼缘板为最大压力作用于部分加劲板件的支承边，ψ=σ/σmax=148.18/172.48=0.859>－1，kc=5.89－ψ+6.68ψ2=0.863(3)受压板件的有效宽度．腹板k=21.743，kc=0.863，b=180mm，c=70mm，t=2.2mm，σ1=172.48N/mm2cbkkc7021.7431.9521.11800.863板组约束系数k1ξ－0.05)2=0.367kk0.367217431722051/205./.4813.080-25-钢结构单层厂房结构设计由于ψ=σ/σ<0，取α=1.5，bc=b/(1)=180/(1+0.915)=93.99mmb/t=180/2.2=81.8218αρ=18×1.15×3.080=63.76，38αρ=38×1.15×3.080=134.60所以18αρ<b/t<38αρ则截面有效宽度e93.9981.62(21.860bmmcb/t81.82be1=0.4be=0.4×81.62=32.65mm，be2=0.6be=0.6×81.62=48.97mmB．上翼缘板k=0.863，kc=21.743，b=70mm，c=180mm，σ1=172.48N/mm2cbkkc1800.8630.5127021.7431.1板组约束系数11/1/0.5121.398k205k1k/1398863205.0./172.4811.197由于ψ=σ/σ>0，则α=1.15－0.15ψ=1.15－0.15×0.859=1.021，bc=b=70mm，b/t=70/2.2=31.8218αρ=18×1.021×1.197=22.00，38αρ=38×1.021×1.197=46.44所以18αρ<b/t<38αρ则截面有效宽度bbmme7057.0521.81021(97cb/t31.82be1=0.4be=0.4×57.05=22.82mm，be2=0.6be=0.6×57.05=34.23mm-26-钢结构单层厂房结构设计C．下翼缘板下翼缘板全截面受拉，全部有效。12.9522.8234.23(4)有效净截面模量上翼缘板的扣除面积宽度为：70－57.05=12.95mm；腹板的扣除面积宽度为：93.99－81.62=12.37mm，同时在腹板的计算截面有一φ1335mm位置与扣除面积位置基本相同。所以腹板的扣除面积按φ13计算，见图。有效净截面模量为：374.901012.95222.24.9013(9022Wenx3.81310mm4390Wenymax48.9710412.952.2/222.822132.2(21.12.2/2)221.12.25710mm4348.9710412.952.2/222.822132.2(21.12.2/2)2

Wenymax7021.10.97410mm43enx/Wx=0.915，enymax/Wymax=0.973，enymin/Wymin=0.9724．强度计算按屋面能阻止檩条侧向失稳和扭转考虑：M6.0.17M688106101187.97/205/xNmmfNy2WWe3.813102.2571044enxnymaxmm2M6.0.17M68810610xNmmfNy22162.99/205/WWe3.813100.9741044enxnyminmm25．挠度计算51.155cos560004ymm[]l/20030mm38420610374.91034，满足要求。-27-钢结构单层厂房结构设计6．构造要求λx=600/7.06=85.0<[λ]=200，满足要求λ=300/2.55=117.6<[λ]=200，满足要求（三）墙梁设计1．基本资料6m7.35m1.200m以上采用彩色压型钢板。墙梁间距1.5m，跨中设一道拉条，钢材为Q235。2．荷载计算(1)墙梁采用冷弯薄壁卷边C型钢160×60×20×2.5，自重g=7kg/m；(2)墙重0.22KN/m2；(3)风荷载基本风压ω0=1.05×0.45=0.473KN/m2CECS1022002中的围护结构计算：ωk=μsμω0，μs－1.1（+1.0）本工程外墙为落地墙，计算墙梁时不计墙重，另因墙梁先安装故不计拉条作用。qx=1.2×0.07=0.084KN/m，q=－1.1×0.473×1.5×1.4=－1.093KN/m3．内力计算Mx=0.084×62/8=0.378KN·，My=1.093×62/8=4.919KN·m4．强度计算墙梁C160×60×20×2.5，平放，开口朝上xmax=19.47cm3，Wmin=8.66cm3，=36.02cm3，=288.13cm4参考屋面檩条的计算结果及工程实践经验，取enx=0.9x，eny=0.9yM0.378104.91910M66x200.2N/mmf2yW0.9100.936.0210W8.6633enxeny205N/mm2侧牢固相连，可不验算墙梁的整体稳定性。-28-钢结构单层厂房结构设计5．挠度计算51.10.4731.560004mm]l/20030mm，满足要求。384206103288.13104（四）山墙抗风柱设计1．基本资料本工程山墙墙板为自承重墙；抗风柱6274mm，间距采用6m，承受的荷载有自于刚架横梁和基础的简支构件。该地区基本风压ω0=0.45KN/m2B3.0m柱采用Q235钢。2．荷载计算(1)抗风柱选用焊接工字钢300×200×6×10，自重g1=44.6kg/m(2)墙梁及其支撑构件重量取g2=7kg/m(3)风荷载：按CECS102:2002中的围护结构计算。ωk=μsμω0，μs－1.0(+1.0)，ω0=1.05×0.45=0.473KN/m2qz=1.2×(0.07×6×3+44.6×6.274×10-2)=4.87KNq=1.4×1.0×1.0×0.473×6=3.97KN/m墙梁自重对抗风柱的偏心力矩为1.2×0.07×6×3×0.23=0.35KN·m3．内力计算N=4.87KN，M=1/8×3.97×6.2742+0.35=19.88KN·m4．验算构件的局部稳定性翼缘宽厚比b/t=96/10=9.6<13235/fyN19.886M101032.214.873min/maxNxAW56800634.11030.493xmm2maxmin，因1.6<α0<2.0，01.947maxl0=6274mm，λx=l/=48.5<[λ]=150-29-钢结构单层厂房结构设计235h280故48046.7，满足要求。(0.526.2)91.50fyt6w5．强度验算截面特性：A=56.8cm2，Ix，x=634.1cm3，ix=12.94cm，I=1334cm4，=133.4cm3，i=4.85cmNAnMxWxnx4.871035680019.881061.05634.110330.7N/mm2f215N/mm26．验算弯矩作用平面内的稳定性λ=48.5，b类截面，查表得ψx=0.8631056802EA206KN23N'X4463.148，β=1.0NAxM4.87101.019.881036mxxN0.86356800W0.8)1.05634.11030.81xx'NEX4.87)4463.1=30.85N/mm2<f=215N/mm2，满足要求。7．验算弯矩作用平面外的稳定性考虑隅撑为抗风柱平面外的侧向支撑点l0y=3000mm，λ=l0y/=3000/48.5=61.9<[λ]=150，b类截面，查表得ψ=0.7972fyy，η=1.0，βtx=1.01.070.983b44000235NM10.04.871.0119.881036xtxyWA568000.7973bx10.983634.110=32.97N/mm2<f=215N/mm2，满足要求。8．挠度验算抗风柱在水平风荷载作用下，可视为单跨简支梁按下式计算其水平挠度：5l5344.976274kmm]l/40015.7mm384EI3843206109511104x9．柱脚设计因抗风柱承受的竖向荷载很小，故垫板尺寸按构造要求确定。采用-30-钢结构单层厂房结构设计－400×300×20；锚栓采用2M20，平面布置如图。（五）柱间支撑的设计1．柱间支撑的布置如图2程，不再作压弯杆件的刚度及承载力验算。3．柱间支撑荷载及内力支撑计算简图如图。作用于两侧山墙顶部节点的风荷载为（山墙高度取7.2m取μs=0.8+0.5=1.3，ω1=1.3×1.0×0.45×18×7.35/2=38.70KN167按一半山墙面作用风载的1/3考虑节点荷载标准值为：Fwk=1/3×1/2×38.70=6.45KNFW节点荷载设计值Fw=1.4×6.45=9.03KN斜杆拉力设计值N=9.03/cos43.9191°=12.54KN4．斜杆截面设计及强度验算斜杆选用φ12圆钢，25400强度验算：N/A=12.54×1032<f=215N/mm2图25.柱间支撑计算简图-31-钢结构单层厂房结构设计刚度验算：张紧的圆钢不需要考虑长细比的要求。但从构造上考虑采用φ16。（六）屋面支撑设计1．屋面支撑布置檩条间距1.5m，水平支撑间距3m，如图。W/2WWWWWW/218000AB2．屋面支撑荷载及内力屋面支撑斜杆采用张紧的圆钢，支撑计算简图如图。一侧山墙的风荷载体型系数μs=1.0，节点荷载标准值Fwk=0.45×1.0×1.0×3.0×7.35/2=4.96KN；节点荷载设计值Fw=4.96×1.4=6.94KN；斜杆拉力设计值N=2.5×6.94/cos29.0546°=19.85KN；3．斜杆截面设计及强度验算斜杆选用φ12圆钢，2强度验算：N/A=19.85×1032<f=215N/mm2刚度验算：张紧的圆钢不需要考虑长细比的要求。但从构造上考虑采用φ16-32-钢结构单层厂房结构设计（七）雨蓬设计1．基本资料雨蓬总长6000mm，采用悬伸式，悬伸长度1500mm。采用Q235钢。雨蓬围护结构采用YX51－380－760型单层彩板，檩条选用C180×70×20×2.2。2．荷载计算(1)永久荷载YX51－380－760型单层彩板0.15KN/m2檩条、雨蓬梁及其它构件0.10KN/m2合计0.25KN/m2则作用于雨蓬梁上的线荷载标准值为：0.25×3=0.75KN/m2(2)活荷载沿板宽每隔1.0m取一个施工或检修集中荷载，每个集中荷载取1.0KN，作用位置取雨蓬最外端。则作用于雨蓬梁上的活荷载标准值为3.5KN。(4)风荷载雨蓬的风荷载体型系数μs=2.0，ω0=0.45KN/m2ωk=μsμω0=2.0×1.0×0.45=0.90KN/m2折算成作用于雨蓬梁上的荷载标准值为：0.90×3=2.70KN/mP=4.9KN3．内力计算及截面设计g+q=4.68KN/m雨蓬梁的计算简图如图。g+q=1.2×0.75+1.4×2.70=4.68KN/mP=1.4×3.5=4.9KN1500梁根部为最不利截面：M=12.62KN·，。图27.雨蓬计算简图雨蓬梁选用变截面焊接工字型钢(200~100)×150×6×8。梁根部截面特性：A=3504m2，Ix=6×1843/12+8×150×962×2=2523×1044，x=2523×104/96=26.3×1043-33-钢结构单层厂房结构设计V11.921038N/mmf125N/mm，满足要求。10.22ht6184v0wM12.62106x45.7N/mmf21.0526.310W4xnx215N/mm2，满足要求。雨蓬梁与刚架柱采用4M20普通C级螺栓连接。七、基础设计（一）刚架柱下独立基础设计1．地基承载力特征值和基础材料本工程地质情况如下：±0.000m~－0.6m，回填土含腐殖质，γ=16KN/m3，ak=80KN/m2，E=300N/mm2；－0.6m~－2.70m，一般亚粘土，γ=20KN/m3，ak=230KN/m2，E=500N/mm2；－2.70m以下为风化混合土，ak=300KN/m2，E=600~1000N/mm2；地下水位位于－5.0m处。综合考虑建筑物的用途、基础的型式、荷载大小、工程地质及水文地质条件等，持力层考虑为一般亚粘土层，ak=230KN/m2，基础的埋置深度取1.0m。假定基础宽度小于3m，按《建筑地基基础设计规范》(GB50007－2002)式5.2.4修正ak：a=fak+ηbγ(b－3)+ηγ(d－0.5)=230+1.6×[(16×0.6+20×0.4)/1.0]×(1.0－0.5)=244.1KN/m2基础采用C20混凝土，c=9.6N/mm2，t=1.10N/mm2钢筋采用HPB235，f=210N/mm2，钢筋的混凝土保护层厚度为40mm；垫层采用C10混凝土，厚100mm。2．基础底面内力及基础底面积计算柱底截面采用荷载基本组合时的内力设计值：N=102.82KN，V=32.21KN，M=0相应的荷载效应标