单层厂房门式刚架结构计算书

单层厂房门式轻钢结构计算书一、设计资料现青岛地区某村委计划建设某单层门式轻钢厂房，无吊车荷载，占地面积20x50m2，地址条件很好，0.8m厚覆土，下部是强风化岩，地耐力450KPa，无地下水。请给其做建筑施工图和结构施工图，应能达成施工深度。规定：1.给出设计过程简介和设计注意事项。2.给出重要构件设计计算过程。3.提供施工图。该厂房为单层，采用单跨双坡轻型门式刚架结构，厂房跨度18m，总长度50m，檐口高度8.6m，牛腿标高为5.50m，屋面坡度为0.10；共有9榀刚架，两侧柱距7m，其他柱距6m；刚架平面布置见图，刚架形式及几何尺寸见图。刚架梁、柱除，另有注明外，均采用Q345钢。高强螺栓除另有注明外，均采用10.9级摩擦型连接高强度螺栓。锚栓除另有注明外，均采用Q345钢。

刚架形式及几何尺寸图二、设计荷载1.屋面恒载：0.30kN/m2计算刚架活载：0.30kN/m2计算檩条活载：0.50kN/m2雪荷载：0.20kN/m2基本风压：0.6kN/m2风压调整系数：1.052.由于青岛地区地震设防烈度为6度，故本工程结构设计不考虑地震作用三、内力分析考虑本工程刚架跨度较小、厂房高度较低、荷载情况及刚架加工制造方便，刚架采用等截面，梁柱选用变截面。柱脚按铰接支承设计。采用弹性分析方法拟定刚架内力。1.在恒载作用下2.在活载作用下3.在风荷载作用下 四、截面设计该门式轻钢厂房的柱截面采用焊接工字钢450*250*10*12，梁截面采用两种焊接工字钢：变截面焊接工字钢(H1~H2)*B1*B2*Tw*T1*T2=(600~450)*250*250*6*10*10不变截面焊接工字钢(H1~H2)*B1*B2*Tw*T1*T2=(450~450)*250*250*8*10*10柱的截面特性A=121.8cm2Xc=12.5cm；Yc=22.5cm；Ix=43774cm4；Iy=41702cm4高厚比、宽厚比腹板计算高厚比H0/Tw=41.8，满足规定；翼缘宽厚比B/T=7.50，满足规定梁的截面属性截面：H形变截面:(H1~H2)*B1*B2*Tw*T1*T2=(600~450)*250*250*6*10*10小头截面特性：A=75.80cm2；Xc=12.5cm；Yc=22.5cm；Ix=28180cm4；Iy=2.6049cm4；大头截面特性：A=84.8cm2；Xc=12.5cm；Yc=30cm；Ix=53272cm4；Iy=26052cm4；高厚比、宽厚比大头截面腹板计算高厚比H/Tw=96.67，满足规定；小头截面腹板计算高厚比H/Tw=71.67，满足规定翼缘宽厚比B/T=12.20，满足规定H形截面:(H1~H2)*B1*B2*Tw*T1*T2=(450~450)*250*250*8*10*10截面特性：A=84.4cm2；Xc=12.5cm；Yc=22.5cm；Ix=29505cm4；Iy=26060cm4；高厚比、宽厚比大头截面腹板计算高厚比H/Tw=53.75，满足规定；小头截面腹板计算高厚比H/Tw=53.75，满足规定翼缘宽厚比B/T=12.10，满足规定五、刚架梁设计本刚架梁柱是从中间7榀中选出钢梁1截面类型=27;布置角度=0;计算长度：Lx=18.09,Ly=3.00构件长度=3.01;计算长度系数:Ux=6.00Uy=1.00变截面H形截面H:B1=250,B2=250,H1=600,H2=450T1=6T2=10T3=10轴压截面分类:X轴:b类,Y轴:c类；构件钢号：Q345梁的弯矩包络梁下部受拉:截面1234567弯矩-41.69-35.71-33.61-31.22-28.54-25.57-23.70梁上部受拉:截面1234567弯矩140.50112.8391.9371.8552.5837.9428.51考虑屈曲后强度计算应力比=0.304抗剪强度计算应力比=0.130平面内稳定最大应力(N/mm*mm)=88.55平面内稳定计算最大应力比=0.286平面外稳定最大应力(N/mm*mm)=85.93平面外稳定计算最大应力比=0.277考虑屈曲后强度计算应力比=0.304<1.0抗剪强度计算应力比=0.130<1.0平面内稳定最大应力<f=310.00平面外稳定最大应力<f=310.00腹板高厚比H0/TW=84.17<[H0/TW]=206.33(CECS102:2023)翼缘宽厚比B/T=12.20<[B/T]=12.38(恒+活)梁的相对挠度(mm)截面1234567挠度值0.00-0.020.110.340.671.071.51最大挠度值=1.51最大挠度/梁跨度=1/5995.斜梁坡度初始值:1/10.00变形后斜梁坡度最小值:1/10.40变形后斜梁坡度改变率=0.038<1/3六、刚架柱设计本刚架梁柱是从中间7榀中选出钢柱3截面类型=16;布置角度=0;计算长度：Lx=14.24,Ly=3.10;长细比：λx=75.1,λy=53.0构件长度=3.10;计算长度系数:Ux=4.59Uy=1.00截面参数:B1=250,B2=250,H=450,Tw=10,T1=16,T2=16轴压截面分类:X轴:b类,Y轴:b类；构件钢号：Q345验算规范:门规CECS102:2023考虑腹板屈曲后强度，强度计算控制M=-140.50,N=-54.44考虑屈曲后强度强度计算应力比=0.278抗剪强度计算控制,V=-25.77抗剪强度计算应力比=0.034平面内稳定计算最大应力(N/mm*mm)=80.10平面内稳定计算最大应力比=0.258平面外稳定计算最大应力(N/mm*mm)=78.53平面外稳定计算最大应力比=0.253门规CECS102:2023腹板允许高厚比[H0/TW]=206.33翼缘允许宽厚比[B/T]=12.38考虑屈曲后强度强度计算应力比=0.278<1.0抗剪强度计算应力比=0.034<1.0平面内稳定计算最大应力<f=310.00平面外稳定计算最大应力<f=310.00腹板高厚比H0/TW=41.80<[H0/TW]=206.33翼缘宽厚比B/T=7.50<[B/T]=12.38压杆,平面内长细比λ=75.≤[λ]=180压杆,平面外长细比λ=53.≤[λ]=180验算刚架在风荷载作用下的侧移风荷载作用下柱顶最大水平（X向）位移:节点(4),水平位移dx=11.630(mm)=H/739.梁的(恒+活)最大挠度:梁(4),挠跨比=1/2161.风载作用下柱顶最大水平位移:H/739<柱顶位移允许值:H/180梁的(恒+活)最大挠跨比:1/2161<梁的允许挠跨比:1/180七、隅撑的设计隅撑计算轴力N=A*f/60/cosθ*sqrt(fy/235)；应力=N/φ/A梁下翼缘截面面积A=0.0025m*m；横梁钢材型号Q345钢翼缘钢板厚度10mm；横梁钢材屈服强度值fy =345N/mm2横梁钢材强度设计值f=310N/mm2；角钢计算长度=733.249mm角钢截面=L50x4角钢回转半径=0.99cm；角钢截面面积=0.00039m*m长细比λ=74.0656<=220；折减系数=0.6+0.0015*λ=0.711098稳定系数φ=0.628263；轴力N=11.0665kN；应力=45.1653N/mm2<220.44N/mm2螺栓计算角钢钢材钢号Q235钢；檩条的板件厚度2mm；螺栓直径14mm螺栓有效截面面积115.4mm*mm；螺栓孔径15mm螺栓连接抗剪强度设计值140N/mm2；螺栓连接抗压强度设计值305N/mm2螺栓连接抗剪承载力设计值16.156kN；螺栓连接抗压承载力设计值8.54kN螺栓连接承载力设计值<轴力N=11.0665kN八、檩条的设计冷弯薄壁型钢檩条设计屋面坡度(度):5.711檩条跨度(m):6.000檩条间距(m):0.750设计规范:门式刚架规程CECS102:2023风吸力下翼缘受压稳定验算：按附录E验算檩条形式:斜卷边Z形冷弯型钢XZ140X50X20X2.0钢材钢号：Q235钢拉条设立:设立一道拉条拉条作用:能约束檩条上翼缘净截面系数：1.000檩条仅支承压型钢板屋面(承受活荷载或雪荷载),挠度限值为1/150屋面板为两跨或两跨以上面板屋面板能阻止檩条侧向失稳构造不能保证风吸力作用下翼缘受压的稳定性每米宽度屋面板的惯性矩(m4):0.202300E-06建筑类型:封闭式建筑分区:中间区基本风压:0.630风荷载高度变化系数:1.000风荷载体型系数:-1.200风荷载标准值(kN/m2):-0.756屋面自重标准值(kN/m2):0.300活荷载标准值(kN/m2):0.500雪荷载标准值(kN/m2):0.300积灰荷载标准值(kN/m2):0.000检修荷载标准值(kN):1.000截面及材料特性檩条形式:斜卷边Z形冷弯型钢XZ140X50X20X2.0b=50.000h=140.000c=20.000t=2.000A=0.5392E-03Ix=0.1860E-05Iy=0.1547E-06It=0.7190E-09Iw=0.1299E-08Ix1=0.1621E-05Iy1=0.3936E-06θ=0.2199E+02Wx1=0.3038E-04Wx2=0.2247E-04Wy1=0.6107E-05Wy2=0.8067E-05钢材钢号：Q235钢屈服强度fy=235.000强度设计值f=205.000考虑冷弯效应强度f'=215.220截面验算|1.2恒载+1.4(活载+0.9积灰)组合|弯矩设计值(kN.m):Mx=3.653弯矩设计值(kN.m):My=0.268有效截面计算结果:Ae=0.5364E-03θe=0.2204E+02Iex=0.1845E-05Iey=0.1545E-06Wex1=0.2868E-04Wex2=0.2221E-04Wex3=0.2902E-04Wex4=0.2241E-04Wey1=0.5871E-05Wey2=0.7711E-05Wey3=0.5890E-05Wey4=0.7678E-05截面强度(N/mm2):σmax=199.182<=205.000|1.0恒载+1.4风载(吸力)组合|弯矩设计值(kN.m):Mxw=-2.158弯矩设计值(kN.m):Myw=-0.250有效截面计算结果:全截面有效。截面强度(N/mm2):σmaxw=127.016<=215.220按门式刚架规程CECS102:2023附录E计算:下翼缘压弯屈曲承载力减少系数:χ=0.712垂直荷载引起的下翼缘侧向弯矩:My'=-0.029下翼缘的稳定性(N/mm2):fstabw=143.271<=205.000荷载标准值作用下，挠度计算垂直于屋面的挠度(mm):v=32.306<=40.000计算满足檩条可以承受的最大轴力设计值为(KN):N=2.000九、墙梁的设计冷弯薄壁型钢墙梁设计墙梁跨度(m):6.000墙梁间距(m):1.500设计规范:门式刚架规程CECS102:2023风吸力下翼缘受压稳定验算：按附录E验算墙梁形式:斜卷边Z形冷弯型钢XZ140X50X20X2.0墙梁布置方式:口朝下钢材钢号：Q345钢拉条设立:设立一道拉条拉条作用:能约束墙梁外翼缘净截面系数:1.000墙梁支承压型钢板墙,水平挠度限值为1/100墙板能阻止墙梁侧向失稳构造不能保证风吸力作用墙梁内翼缘受压的稳定性墙梁支撑墙板重量单侧挂墙板墙梁上方一侧板重(kN/m):0.300每米宽度墙板的惯性矩(m4):0.202300E-06建筑类型:封闭式建筑分区:边沿带基本风压:0.525风荷载高度变化系数:1.000迎风风荷载体型系数:1.100背风风荷载体型系数:-1.500迎风风荷载标准值(kN/m2):0.577背风风荷载标准值(kN/m2):-0.787截面及材料特性墙梁形式:斜卷边Z形冷弯型钢XZ140X50X20X2.0b=50.000h=140.000c=20.000t=2.000A=0.5392E-03Ix=0.1860E-05Iy=0.1547E-06Ix1=0.1621E-05Iy1=0.3936E-06θ=0.2199E+02Wx1=0.3038E-04Wx2=0.2247E-04Wy1=0.6107E-05Wy2=0.8067E-05Ww1=0.1183E-05Ww2=0.5918E-06k=0.4601E+00Uy=0.0000E+00钢材钢号：Q345钢屈服强度fy=345.000强度设计值f=300.000考虑冷弯效应强度f'=312.953设计内力|1.2恒载+1.4风压力组合|绕主惯性轴强轴弯矩设计值(kN.m):Mx=4.484绕主惯性轴弱轴弯矩设计值(kN.m):My=-0.868水平剪力设计值(kN):Vx=3.638竖向剪力设计值(kN):Vy=0.770|1.35恒载|绕主惯性轴强轴弯矩设计值(kN.m):Mx1=-0.779绕主惯性轴弱轴弯矩设计值(kN.m):My1=-0.482水平剪力设计值(kN):Vx1=0.000竖向剪力设计值(kN):Vy1=0.867|1.2恒载+1.4风吸力组合|绕主惯性轴强轴弯矩设计值(kN.m):Mx2=-6.901绕主惯性轴弱轴弯矩设计值(kN.m):My2=-0.090水平剪力设计值(kN):Vxw=4.961竖向剪力设计值(kN):Vyw=0.770风压力作用验算抗弯控制组合：1.2恒载+1.4风压力组合有效截面特性计算结果:全截面有效。截面强度(N/mm2):σmax=289.719<=312.953抗剪控制组合：1.2恒载+1.4风压力组合截面最大剪应力(N/mm2):τ=20.064<=175.000风吸力作用验算组合:1.2恒载+1.4风吸力有效截面特性计算结果:Ae=0.5026E-03θe=0.2278E+02Iex=0.1727E-05Iey=0.1488E-06Wex1=0.2900E-04Wex2=0.2189E-04Wex3=0.2552E-04Wex4=0.1985E-04Wey1=0.5669E-05Wey2=0.7490E-05Wey3=0.5318E-05Wey4=0.8206E-05截面强度(N/mm2):σmaxw=349.939>300.000内翼缘受压稳定性验算：按门式刚架规程CECS102:2023附录E计算:内翼缘压弯屈曲承载力减少系数:0.576内翼缘的稳定性(N/mm2):fstab574.278>300.000截面最大剪应力(N/mm2):τw=27.360<=175.000荷载标准值作用下，挠度验算竖向挠度(mm):fy=1.782水平挠度(mm):fx=43.786<=60.000十、山墙抗风柱设计钢材等级：Q345柱距(m)：3.000；柱高(m)：9.050柱截面：焊接组合H形截面:H*B1*B2*Tw*T1*T2=450*300*300*10*12*12铰接信息：两端铰接柱平面内计算长度系数：1.000柱平面外计算长度：9.050强度计算净截面系数：1.000设计规范:《钢结构设计规范》允许挠度限值[υ]:l/400=22.625(mm)风载信息：基本风压W0(kN/m2)：0.300风压力体形系数μs1：1.000风吸力体形系数μs2：-1.000风压高度变化系数μz：1.380柱顶恒载(kN)：0.000柱顶活载(kN)：0.000墙板自承重风载作用起始高度y0(m)：0.000抗风柱设计1、截面特性计算A=1.1460e-002;Xc=1.5000e-001;Yc=2.2500e-001;Ix=4.0983e-004;Iy=5.4036e-005;ix=1.8911e-001;iy=6.8667e-002;W1x=1.8215e-003;W2x=1.8215e-003;W1y=3.6024e-004;W2y=3.6024e-004;2、风载计算抗风柱上风压力作用均布风载标准值(kN/m):1.242抗风柱上风吸力作用均布风载标准值(kN/m):-1.2423、柱上各断面内力计算结果△组合号1：1.35恒+0.7*1.4活断面号：1234567弯矩(kN.m)：0.0000.0000.0000.0000.0000.0000.000轴力(kN)：10.92110.0119.1018.1917.2816.3715.460断面号：8910111213弯矩(kN.m)：0.0000.0000.0000.0000.0000.000轴力(kN)：4.5503.6402.7301.8200.9100.000△组合号2：1.2恒+1.4风压+0.7*1.4活断面号：1234567弯矩(kN.m)：0.000-5.439-9.890-13.351-15.824-17.307-17.802轴力(kN)：9.7088.8998.0907.2816.4725.6634.854断面号：8910111213弯矩(kN.m)：-17.307-15.824-13.351-9.890-5.4390.000轴力(kN)：4.0453.2362.4271.6180.8090.000△组合号3：1.2恒+0.6*1.4风压+1.4活断面号：1234567弯矩(kN.m)：0.000-3.264-5.934-8.011-9.494-10.384-10.681轴力(kN)：9.7088.8998.0907.2816.4725.6634.854断面号：8910111213弯矩(kN.m)：-10.384-9.494-8.011-5.934-3.2640.000轴力(kN)：4.0453.2362.4271.6180.8090.000△组合号4：1.2恒+1.4风吸+0.7*1.4活断面号：1234567弯矩(kN.m)：0.0005.4399.89013.35115.82417.30717.802轴力(kN)：9.7088.8998.0907.2816.4725.6634.854断面号：8910111213弯矩(kN.m)：17.30715.82413.3519.8905.4390.000轴力(kN)：4.0453.2362.4271.6180.8090.000△组合号5：1.2恒+0.6*1.4风吸+1.4活断面号：1234567弯矩(kN.m)：0.0003.2645.9348.0119.49410.38410.681轴力(kN)：9.7088.8998.0907.2816.4725.6634.854断面号：8910111213弯矩(kN.m)：10.3849.4948.0115.9343.2640.000轴力(kN)：4.0453.2362.4271.6180.8090.000柱底剪力设计值:风压力作用(kN):7.868风吸力作用(kN):-7.8684、抗风柱强度验算结果控制组合：2设计内力：弯矩(kN.m)：-17.802;轴力(kN)：9.708抗风柱强度计算最大应力(N/mm2):10.620<f=310.000抗风柱强度验算满足。5、抗风柱平面内稳定验算结果控制组合：2设计内力：弯矩(kN.m)：-17.802;轴力(kN)：9.708平面内计算长度(m)：9.050抗风柱平面内长细比λx:48轴心受压稳定系数φx：0.818抗风柱平面内稳定计算最大应力(N/mm2):10.817<f=310.000抗风柱平面内稳定应力验算满足。抗风柱平面内长细比λx:48<[λ]=1506、抗风柱平面外稳定验算结果控制组合：2设计内力：弯矩(kN.m)：-17.802;轴力(kN)：9.708平面外计算长度(m)：9.05