鋼結構廠房全套畢業(yè)設計（全套建筑圖、結構圖、計算書）

鋼結構廠房全套畢業(yè)設計（全套建筑圖、結構圖、計算書）,鋼結構廠房,全套,畢業(yè)設計,建筑,結構圖,計算 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 安徽工業(yè)大學 畢業(yè)設計（論文）報告紙 目錄 引　　言 1 文獻綜述 2 第一部分 建筑方案設計 8 1 廠房的平面設計 8 2 廠房的剖面設計 10 3 廠房的立面設計 11 4 廠房的構造設計 11 5 總平面設計 11 第二部分 結構設計 12 1 屋面檁條計算 12 2 墻面(軸線4～14)檁條計算 15 3 墻面(軸線A～E)檁條計算 18 4 抗風柱的計算 21 5 （A 、C）柱間支撐 23 6 柱（B）間支撐 25 7 橫向水平支撐 26 8 吊車梁計算 28 9 門式剛架計算 34 9.1 荷載標準值 34 9.2 初選截面 35 9.3 截面特性 35 9.4 剛架內力計算 36 10節(jié)點計算 68 10.1 柱腳計算 68 10.2 牛腿計算 73 10.3 梁柱連接設計計算 77 11 基礎梁及地基基礎計算 84 11.1 基礎梁計算 84 11.2 左柱基礎計算 86 11.3 中柱基礎計算 92 致　　謝 97 參 考 文 獻 98 外文翻譯 99 附錄A 畢業(yè)論文原始資料 109 附錄B 剛架計算內力組合表…................................................................................ .. 116 附錄C 英文翻譯原文資料 …............................................................... .................. 132 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 安徽工業(yè)大學 畢業(yè)設計（論文）報告紙 共 2 頁 第 1 頁 安徽工業(yè)大學 畢業(yè)設計（論文）報告紙 引　　言 鋼結構作為一種新興的結構型式方興未艾，由于其具有強度高、自重輕、安裝方便、造型美觀，施工周期短且不受季節(jié)變化影響，地基費用省等一系列優(yōu)點，與混凝土材料相比，屬環(huán)保型和可再次利用型材料，已被人們普遍接受。其中輕型鋼結構以其經濟、高效的優(yōu)點在工業(yè)廠房、倉庫、超市建筑中倍受青睞。本設計即為單層雙跨的輕鋼結構工業(yè)廠房，采用了門式剛架結構。 文獻綜述 門式剛架輕型鋼結構工業(yè)廠房最優(yōu)柱距研究 1.1簡介 工業(yè)廠房設計中柱網布置往往采用模數(shù)化柱距，而對門式剛架輕型鋼結構工業(yè)廠房來說，不合理的模數(shù)柱距會使用鋼量指標過大。本文根據(jù)筆者從事的幾個實際工程，對輕型鋼結構工業(yè)廠房的最優(yōu)柱距問題從設計用鋼量的角度作了較詳細的研究討論。 關鍵字：輕型鋼結構，門式剛架，柱距 The Study on Optimumal Column Spacing of the Portal Frame Light Steel Sructure of Industrial Building. Wang Yuantsing Wang Chunguang (Department of Civil Engineering, Tsinghua University) Abstract: Spacing module is often used in the layout of column system of industrial building. But in the portal frame light steel structure industrial building, unsuitable module can cause too large design steel cost. This paper introduces some problem and cooresponding solutions in the several practical projects the author engaged. The optimumal column spacing in the light steel structure industrial building is discussed in detial from the point of design steel cost. KeyWords: light steel structure; portal frame; column spacing 1.2概述 門式剛架輕型鋼結構是單層工業(yè)廠房中一種常見的結構形式。特別是近十多年來，隨著我國經濟建設的迅速發(fā)展，由于生產的需要，這類結構以其用鋼量低，重量輕，造價低，適用范圍廣等優(yōu)點而獲得廣泛的應用。不僅國外的輕鋼生產廠家紛紛將整套的廠房結構體系推向國內市場，國內的輕鋼生產廠家、設計單位也紛紛轉向這類結構的生產和設計。 但是，由于我國目前還沒有相應的輕鋼設計規(guī)范。大部分設計仍沿用現(xiàn)行的普通鋼結構設計規(guī)范來進行門式剛架輕鋼結構的設計和計算，使得設計用鋼量指標高攀不下，或在沒有充分理論依據(jù)的情況下，憑經驗一味地追求低用鋼量而造成事故。因此，對門式剛架輕型鋼結構進行系統(tǒng)的研究，建立和完善專門的設計規(guī)范勢在必行。 2.1設計方面 2.1.1屋面活荷載取值 框架荷載取0.3kN/m2已經沿用多年，但屋面結構，包括屋面板和檁條，其活荷載要提高到0.5kN/m2。《鋼結構設計規(guī)范》規(guī)定不上人屋面的活荷載為0.5kN/m2，但構件的荷載面積大于60m2的可乘折減系數(shù)0.6。門式剛架一般符合此條件，所以可用0.3kN/m2，與鋼結構設計規(guī)范保持一致。國外這類，要考慮0.15-0.5N/m2的附加荷載， 而我們無此規(guī)定，遇到超載情況，就要出安全問題。設計時可適當提高至0.5kN/m2?，F(xiàn)在有的框架梁太細，檁條太小，明顯有人為減少荷載情況，應特別注意，決不允許在有限的活荷載中“偷工減料”。 2.2.2屋脊垂度要控制 框架斜梁的豎向撓度限值一般情況規(guī)定為1/180，除驗算坡面斜梁撓度外，是否要驗算跨中下垂度？過去不明確，可能不包括屋脊點垂度?，F(xiàn)在應該是計算的。一般是將構件分段，用等截面程序計算，每段都要計算水平和豎向位移，不能大于允許值，等于要驗算跨中垂度?？缰写苟确从澄菝尕Q向剛度，剛度太小豎向變形就大。要的度本來就小，脊點下垂后引起屋面漏水，是漏水的原因之一。有的工程由于屋面豎向剛度過小，第一榀剛架與山墻間的屋面出現(xiàn)斜坡，使屋面變形。本人有此想法，剛架側移后，當山尖下垂對坡度影響較大時（例如使坡度小于1/20），要驗算山尖垂度，以便對屋面剛度進行控制。 2.2.3鋼柱換砼柱 少數(shù)設計的門式剛架，采用鋼筋混凝土柱和輕鋼斜梁組成，斜梁用豎放式端板與砼柱中的預埋螺栓相連，形成剛接，目的是想節(jié)省鋼材和降低造價。在廠房中，的確是有用砼柱和鋼桁架組成的框架，但此時梁柱只能鉸接，不能剛接。多高層建筑中，鋼梁與墻的連接也是如此。因為混凝土是一種脆性材料，雖然構件可以通過配筋承受彎矩和剪力，但在連接部位，它的抗拉、抗沖切的性能很并，在外力作用下很容易松動和破壞。有些設計，在門式剛架設計好之后，又根據(jù)業(yè)主要求將鋼柱換成砼柱，而梁截面不變。應當指出，砼柱加鋼梁作成排架是可以的，但將剛架的鋼柱換成砼柱，而鋼梁不變，是不行的。由于連接不同，構件內力也不同，要的工程斜梁很細，可能與此有關。 2.3.4檁條計算不安全 檁條計算問題較大。檁要是冷彎薄壁構件，受壓板件或壓彎板件的寬厚比大，在受力時要屈曲，強度計算應采用有效寬度，對原有截面要減弱，不能象熱軋型鋼那樣全截面有效。有效寬度理論是在《冷彎薄壁型鋼構件技術規(guī)范》（GB50018－2002）中講的，有的設計人員恐怕還不了解，甚至有些設計軟件也未考慮。但是，設計光靠軟件不行，還要能判斷。軟件未考慮的，自己要考慮。再有，設計人員往往忽略強度計算要用凈斷面，忽略釘孔減弱。這種減弱，一般達到6-15%，對小截面窄翼緣的梁影響較大。剛架整體分析采用的是全截面，如果強度計算不用凈截面，實際應力將高于計算值?！兑?guī)范》4.1.8、9條規(guī)定：“結構構件的受拉強度應按凈截面計算；受壓強度應按有效截面計算；穩(wěn)定性應按有效截面計算。變形和各種穩(wěn)定系數(shù)均可按毛截面計算”。有的單位看到國外資料中檁條很薄，也想用薄的。國外檁條普遍采用高強度低合金鋼，但我國低合金鋼Q345的沖壓性能不行，只有用Q235的。國外是按有效截面計算承載力的。如果用Q235的，又想用得薄，計算時還不考慮有效截面，荷載稍大時檁條就要垮。 3.1門式剛架輕型鋼結構合理柱距的選擇 廠房結構設計中首先要解決的問題是如何配合工藝要求進行柱網的平面布置。過去我國和前蘇聯(lián)習慣上將柱距模數(shù)定為3m(常用3m，6m，9m，12m等)，這實際上是照搬了預制鋼筋混凝土工業(yè)廠房的模數(shù)制。對門式剛架輕型鋼結構是否適用，尚很少有人對此進行專門的研究。然而，從綜合經濟分析的角度來看，合理的柱距(模數(shù))對設計的好壞影響極大。這是因為：(1)對門式剛架輕型鋼結構而言，任何一項設計，其設計用鋼量的多少是評價設計優(yōu)劣的一項重要指標。而設計用鋼量和柱距的大小是密切相關的(詳見以下工程實例) (2)用輕質屋面材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)笨重的預制鋼筋混凝土屋面板，并采用輕型墻體材料，改變了傳統(tǒng)工業(yè)廠房”肥梁，胖柱，重蓋，深基”的做法。設計中可采用由預制鋼筋混凝土限制的傳統(tǒng)柱距模數(shù)，或采用新的模數(shù)化柱距，以降低用鋼量指標。(3)廠房的實際用鋼量及費用還與鋼材的供應情況(品種規(guī)格)、構件標準化程度等密切相關。有時因材料替代及非標準構件的采用而造成的額外耗鋼還相當可觀。當然，離開了柱距模數(shù)，構件的標準化是無從談起的。 因此，只有從研究經濟柱距入手，確定合理的柱距模數(shù)，才能使門式剛架輕型鋼結構真正地實現(xiàn)設計標準化、定型化、專門化。從而推動門式剛架輕型鋼結構體系在我國的發(fā)展。 本畢業(yè)設計是一個米跨，帶有噸吊車的廠房，萬榮廠有兩個車間，林德發(fā)的畢業(yè)設計是一個米跨，帶有噸吊車,另一個是米跨，帶有噸吊車的廠房?？梢哉f，這三個廠房從跨度和吊車噸位而言是有很大差別的，都采用6米柱距是否合適？本人以剛架跨度和吊車噸位為主要變量，利用PKPM進行結構分析，對兩廠所采用的實腹式門式剛架輕型鋼結構體系在給定剛架跨度和吊車噸位的條件下，其設計用鋼量隨柱距的變化情況作了較系統(tǒng)的研究。主要考慮跨度：12m、15m、18m、24m、30m、36m；吊車噸位：0t、2t、5t、10t、15t、20t；及柱距為3m、6m、9m、12m、15m、18m的情況。結構計算簡圖見圖1。 圖1門式剛架計算模型（雙跨） 為使研究更具有普遍意義和可比性，本文在設計計算時采用以下參數(shù)：鋼材：Q235-B.F鋼； 風載：以0.35kN/m2為基本風壓值，近似取高度變化系數(shù)為1.0; 雪荷載:0.30kN/m2,考慮屋面坡度1:15,α<15°取屋面積雪分布系數(shù)為1.0。吊車荷載：吊車基本參數(shù)和尺寸依據(jù)《5～50一般用途電動橋式起重機基本參數(shù)和尺寸系列(ZQ1-62)》。 需要說明的是：①因本文考慮的是中級制工作廠房，吊車的噸位不大。因此在設計分析時，當柱距較小(<9m)，吊車梁采用加寬上翼緣的實腹式工形截面梁，以滿足側向穩(wěn)定的要求；當柱距為9m～18m時，由于采用加寬上翼緣的方式通常需較大的翼緣，故采用制動桁架體系。②同樣對檁條和墻架粱，當跨度大于9m時，因采用實腹式變得很不經濟或規(guī)格常受到限制，故采用桁架式。當跨度小于9m時，檁條和墻架梁采用冷彎薄壁型鋼，詳見參考文獻。③另外，本文在用鋼量計算中，未對節(jié)點進行詳細的設計，而是根據(jù)以往的經驗，將構件用鋼量乘1.1～1.4的放大系數(shù)，作為構件的總用鋼量。④本文各構件最危險截面考慮穩(wěn)定后最大應力(折算應力)控制在設計值的90％左右。 圖2.a跨，噸吊車 圖2.b跨，噸吊車 圖2.a～c給出了根據(jù)以上條件分析得到的涿州廠和萬榮廠各自在2x24m跨，2x(10+20)t吊車，2x18m跨，2x(3+5)t吊車及15m單跨，2t吊車條件下，各單項用鋼量及總用鋼量隨柱距的變化情況(單位：kg/m2)。 從上圖可以看出：①、對門式剛架輕型鋼結構體系而言，剛架用鋼量是最主要的，當剛架跨度較小時，剛架用鋼量甚至占總用鋼量的50％以上，而其它各單用鋼量，特別是墻架梁、柱間支撐、屋面支撐，其用鋼量只占比例較小的一部分，因此，如何設計好門式剛架對降低總用鋼量具有重要意義。②、隨著柱距的增大，作為整個廠房結構“用鋼量大戶”的剛架，其用鋼量比率是逐漸下降的，并且隨柱距的增加，下降的幅度逐漸趨于平緩。③、其它各項的用鋼量均隨柱距的增加而增加，并且增幅較大，特別是吊車梁，由于柱距較大，須采用格構形式，其用鋼量逐漸占主要地位，并最終超過了剛架的用鋼量。其次是檁條，因長細比的要求，用鋼量增加也較快。④、整個單層廠房上部結構，其總用鋼量隨柱距的增加先是逐漸減少，而后增加。呈“浴盆曲線”，這表明，就用鋼量指標而言，還是存在一個最優(yōu)柱距的。當然，由于不同人員在設計同一結構時時，各設計方案可能在結構體系，圍護布置等選擇上有所差別，從而各用鋼量指標不盡相同，但其用鋼量變化趨勢及上述結論是一致的。綜合各項用鋼量表明，對此特定的廠房而言，其由設計用鋼量確定的最優(yōu)柱距在6~8m。研究還表明，而對其它跨度和吊車噸位的情況，最優(yōu)柱距是不斷變化的。圖2.d~f還給出了無吊車情況，用鋼量隨柱距的變化情況。同樣，我們可以得出類似的結論，不同的是，無吊車時，不僅總用鋼量大大減少（因吊車梁用鋼量占很大比例），而且最優(yōu)柱距也有所變化，并有變大的趨勢，在上述條件下，其最優(yōu)柱距在8-9米。 以上僅是針對本工程的實際情況，對門式剛架輕型鋼結構體系的每平米用鋼量與柱距的關系所作的討論。實際上，影響最優(yōu)柱距及設計用鋼量的因素眾多，如目前研究方興未艾的蒙皮效應，空間協(xié)同作用等等，在此不再作詳細討論。 4.1 門式剛架的應用和展望 單層剛架中，輕型門式剛架的應用最為普遍。它是現(xiàn)階段國內輕鋼結構的代表，也是市場需求量最大的一種鋼結構形式。門式剛架按結構形式可分為實腹式和格構式。后者主要用于凈跨度較大的建筑，而實腹式門式剛架由于其外形美觀、線條醒目、安裝方便、節(jié)省鋼材和易于實現(xiàn)構件制作標準化的特點，被廣泛應用于單層工業(yè)廠房、超市、展覽館、體育館或倉庫式工業(yè)建筑，取得了非常好的經濟與社會效益。 門式剛架輕鋼廠房結構是輕鋼結構的重要分支，這種房屋具有重量輕、用鋼省、造價低、在7度及以下地區(qū)不需考慮抗震、形式美觀具有現(xiàn)代感、用途廣泛、制作簡單、施工周期短，深受制作、施工企業(yè)和廣大用戶歡迎。這種結構已成為鋼結構行業(yè)甚至整 個建筑業(yè)中發(fā)展最快的一種結構類型，每年新增建筑面積400多萬平米，已在很大程度上取代了傳統(tǒng)的混凝土工業(yè)廠房，取得了重大的經濟效益。輕型門式剛架作為輕鋼結構建筑體系中最具有生命力的結構形式，正在把我國輕型鋼結構體系的建設推向一個新高潮，可以預見不久的將來它的應用前景更為廣闊。 5.1結論 輕型鋼結構工業(yè)廠房的規(guī)范化設計尚處于探索階段，96年建設部已組織有關專家編寫《門式剛架房屋鋼結構設計規(guī)程》(草稿)。為加強對這方面的研究，本文通過對筆者從事的幾個實際工程實例的設計中遇到的一些問題及解決辦法的探討。希望起到拋磚引玉的作用。 參考文獻 [1]弓曉蕓 輕型鋼結構建筑體系的發(fā)展及展望《工業(yè)建筑》 1995 Vol.25 No.7 [2]郭彥林 輕型鋼結構工業(yè)廠房的主要結構形式—山型門式實腹式剛架結構 《工業(yè)建筑》 1997 Vol.27 No.3 [3]中國建筑標準設計研究所 《輕型鋼結構設計資料集》中國建工工業(yè)出版社 [4]趙熙元等主編 《建筑鋼結構設計手冊》冶金工業(yè)出版社，1995 第一部分 建筑方案設計 1 廠房的平面設計 根據(jù)生產工藝的要求，廠房平面為雙等跨矩形平面。其橫向定位軸線均與柱中心線重合；兩邊縱向定位軸線與柱外緣相重合，中間定位軸線與柱中心線重合。廠房內通道根據(jù)工藝需要及人員安全疏散要求，寬度取為3.6m。廠房前后出入洞口尺寸為。 臨時庫房、辦公室、會議室、休息室、廁所，根據(jù)生產要求和職工人員進行設計，考慮到面積和采光的要求，以附房的形式設置在廠房的南側。 廠房平面圖詳見建筑繪圖部分圖02。 1.1 廠房定位軸線的確定 廠房跨度均為18m，檐口標高為7.900m，每跨各設有一臺起重量為10t，A3工作制的橋式吊車，吊車數(shù)據(jù)如下： 吊車跨度S=16.5m，h＝1275mm（小車頂面到軌頂?shù)木嚯x），b＝180mm（軌道中心到吊車邊緣的距離）。 邊柱和中柱皆選用H型工字鋼，截面尺寸為H500×250×8×10； 梁選用H型工字鋼，截面尺寸為H600×250×8×10。 廠房選用封閉型定位軸線： 由吊車安全距離與廠房跨度的關系可知： 式中：—邊柱截面高度； —中柱截面高度； K—安全距離。 18=16.5+0.5+0.5/2+2K+2×0.18 ，得安全距離為K=195mm>80mm，滿足要求。 由上可得如下數(shù)據(jù)： mm mm 取 mm， mm 1.2 柱網布置 根據(jù)畢業(yè)設計（論文）指導書的要求，廠房的跨度均為18m，柱距為6m。如圖1.1所示。 圖1.1 柱網布置 1.3 變形縫 由于該廠房縱向長度為63m，所以不需設置伸縮縫；土壤地質條件較好，不需設置沉降縫；根據(jù)地震設防烈度為7度，也不需設置防震縫。 1.4 屋面板及墻面板的選擇 由畢業(yè)設計（論文）指導書知，本廠房地處安徽六安市。該地區(qū)較為溫暖，但是雨量較大，基本風壓為0.35kN/m，基本雪壓為0.55kN/m。 根據(jù)以上的基本氣象，荷載條件及屋面坡度為1/20，屋面坡度較小，屋面板采用高波板利于屋面排水，墻面板采用底波板 屋面板型為：W600型，其屋面水平檁距取2.0 m； 墻面板型為：W600型，其墻梁間距取1.2m。 2 廠房的剖面設計 2.1 軌頂及牛腿標高的確定 ：柱頂標高（現(xiàn)定柱高為7.9 m） ：軌頂標高； ：軌頂?shù)街數(shù)母叨龋? 如圖1.2所示。 圖1.2 廠房的剖面 2.2 內外高差的確定 廠房建筑室內外高差，考慮運輸工具進出廠房的便利及防止雨水侵入室內，選取了150mm。 2.3 采光及通風設計 根據(jù)廠房生產狀況，查表知廠房的采光等級為III級，且雙跨廠房采用單側采光，其窗地比取1/4。由于廠房中設有橋式吊車，光線受吊車梁的遮擋，不能有效地進入廠 房。在吊車梁處將側窗分為上下兩段布置，上段為高側窗、下段為低側窗，如圖1.2所示。 鑒于廠房為雙跨跨度均為18m，故此其通風問題主要是合理的組合氣流的路徑，利用穿堂風即可有效的解決其通風問題，具體設計中是將兩側窗對齊，低側窗下部為平開窗，方便開啟和組織氣流，形成穿堂風，上部可為固定窗，即高側窗為固定窗。 2.4 屋面排水設計： 屋面排水方式采用有組織排水，屋面排水坡度1/20，內天溝縱向坡度1%，雨水管每側5根，中間10根，用直徑φ150的PVC雨水管。 根據(jù)資料，按200m2的建筑面積匯水1m3的建筑排水計算天溝截面，故邊柱位置內天溝截面尺寸取高度為200mm，寬度為500mm ；中柱位置內天溝截面尺寸取高度為200mm，寬度為1000mm。均能滿足排水要求。 3 廠房的立面設計 采用豎向波形壓型鋼板外墻及采板鋼窗，形成豎向線條的立面效果改變廠房長度和高度尺高的扁平視覺效果，使廠房顯得莊重、挺拔。 4 廠房的構造設計 (1) 外墻構造 外墻底部窗臺以下部分采用240厚的空心磚墻，高度為0.9米，墻下設基礎梁支撐在柱基礎上，窗臺以上部分采用壓型鋼板外墻，墻板采用C型墻梁與剛架柱連接。 (2) 屋面構造 屋頂彩色壓型鋼采用板，利用C型檁條與剛架梁連接。 (3) 地面構造 因廠房內生廠對地面沒有特殊要求，故采用水泥砂漿地面，其構造厚度可查閱《工業(yè)建筑地面設計規(guī)范》附錄（一）得以確定。 5 總平面設計 根據(jù)建筑場地示意圖，綜合考慮地形，建筑朝向、主導風向、防火安全，廠區(qū)內的道路綠化因素，合理布置廠房位置，使其滿足生產工藝要求，達到技術經濟合理，利于生產發(fā)展，方便職工的工作和生活的目的，總平面圖參見建筑設計說明圖紙。 第二部分 結構設計 1 屋面檁條計算 1.1設計資料 檁條選用薄壁C型鋼，屋面坡度為1/20 （ α=2.86°），屋面材料為壓型鋼板。檁條跨度6m，跨中在兩分點處各設一道拉條。在屋脊處和屋檐處設置斜拉條，水平檁距2m，檐口距地面高度8m。檁條采用Q235-BF。 1.2 荷載標準值（對水平投影面） (1) 永久荷載： 屋面壓型鋼板自重： 0.10 檁條及支撐自重 ： 0.15 合 計： 0.25 kN/m (2) 可變荷載： 屋面均布活荷載0.50kN/m，雪荷載0.55kN/m，計 算時取兩者的較大值0.55 kN/m。 (3) 風荷載： 基本風壓：ω0=0.35 kN/m 按《建筑結構荷載規(guī)范》（GB50009-2001），房屋 高度小于10m，風荷載高度變化系數(shù)取10m高度處的數(shù)值 圖2.1 檁條計算簡圖 =1.0，風振系數(shù)。風荷載體型系數(shù)取邊緣帶=-1.4（吸力）。 垂直屋面的風荷載標準值： kN/m2 1.3 內力計算：（如圖2.1所示） (1) 永久荷載與屋面活荷載組合（1.2×永久荷載+1.4×可變荷載） 檁條線荷載： kN/m kN/m （雙跨是考慮積雪分布系數(shù)，） kN/m kN/m 彎矩設計值： kN·m kN·m (2) 永久荷載與風吸力組合（1.0×永久荷載+1.4×風吸力荷載） 檁條線荷載： kN/m kN/m 彎矩設計值： kN·m kN·m 1.4 截面選擇及截面特性 選用冷彎薄壁C型鋼C200×70×20×3 截面特性： cm cm cm cm cm cm cm cm cm cm cm cm 檁條跨中有一根拉條穿過，距C型檁條上翼緣的距離為40mm,則C型檁條截面面積矩可近似為： cm cm cm 1.5 強度驗算 假設屋面能阻止檁條側向失穩(wěn)和扭轉，則不考慮截面塑性發(fā)展， 根據(jù)公式，驗算檁條在第一種荷載組合作用下的強度為： N/mm N/mm N/mm N/mm 強度滿足要求。 1.6 穩(wěn)定性驗算 （1）有效截面模量 永久荷載與風吸力組合下的彎矩較永久荷載與屋面可變荷載組合下的彎矩小的很多，按上述方法計算的截面模量全部有效，同時不計孔洞削弱，則： cm cm 屋面能阻止檁條側向失穩(wěn)和扭轉，在風吸力作用下，按公式驗算在風荷載與屋面永久荷載組合作用下檁條（下翼緣）的穩(wěn)定性。 （2）受彎構件的整體穩(wěn)定系數(shù) 跨中無側向支撐，查表：，， () (3) 風吸力作用使檁條下翼緣受壓，根據(jù)公式，計算的穩(wěn)定性為 N/mm N/mm N/mm 穩(wěn)定性滿足要求，計算表明由永久荷載與屋面活荷載組合控制。 1.7 撓度計算 按公式 驗算其撓度 跨內最大撓度為 1.8 構造要求 ， 故此檁條在平面內、外均滿足要求。 2 墻面(軸線4～14)檁條計算 2.1設計資料 房屋圍護結構采用壓型板W750(YX35-125-750)，墻梁跨度為6m，間距為1.2m。在墻梁兩分點處設置一道拉條（φ12），在屋檐處設置斜拉條。 2.2 荷載標準值 (1) 永久荷載： 壓型鋼板自重： 0.10 墻面檁條自重： 0.15 0.25 kN/m 作用于墻梁上的豎向荷載標準值： kN/m (2) 風荷載 風荷載標準值 ： 風荷載體型系數(shù)： 由于，則 垂直于房屋墻面的風荷載標準值： kN/m kN/m（吸力） 作用于墻梁上的水平風荷載標準值： kN/m （吸力） 2.3 荷載設計值 恒荷載設計值： kN/m 風荷載設計值： kN/m 2.3內力計算 墻面壓型鋼板與檁條相連，且板與板有可靠連接，墻梁承受墻板與風荷載作用。 豎向荷載產生的最大彎矩： kN·m 水平風荷載產生的彎矩： kN·m 由單側壓型鋼板對墻梁由于偏心產生的彎矩對墻梁產生扭矩作用，但很小，由于壓型鋼板與墻梁連接很好，可認為壓型鋼板是墻梁的翼緣可阻止由于該彎矩產生的扭轉，所以壓型鋼板由于偏心產生的彎矩可以不計入穩(wěn)定計算。 2.4 截面選擇 選用冷彎薄壁C型鋼C180×70×20×2.5 截面特性： cm cm cm cm cm cm cm cm cm cm 檁條跨中有一根拉條穿過，距C型檁條上翼緣的距離為40mm,則C型檁條截面面積矩可近似為： cm cm cm 2.5 強度驗算 根據(jù)公式，驗算墻梁在自重荷載與風荷載組合作用下的強度： = N/mm N/mm N/mm N/mm 強度滿足要求。 2.6整體穩(wěn)定性驗算 （1）有效截面模量 在永久荷載與風吸力組合下，按上述方法計算的截面模量全部有效，同時不計孔洞削弱，則： cm cm 墻面能阻止檁條側向失穩(wěn)和扭轉，在風吸力作用下，按公式驗算在風荷載與墻面永久荷載組合作用下檁條的穩(wěn)定性。 （2）受彎構件的整體穩(wěn)定系數(shù) 查表為 (3) 在風吸力作用下，根據(jù)公式計算的穩(wěn)定性為： N/mm N/mm 穩(wěn)定性滿足要求。 2.7 風荷載作用下的撓度計算 風荷載標準值： kN/m，按公式 驗算其撓度。 跨內最大撓度為： mm mm 3 墻面(軸線A～E)檁條計算 3.1設計資料 房屋圍護結構采用壓型板W750(YX35-125-750)，墻梁跨度為4.5m，間距為1.2m。在墻梁兩分點處設置一道拉條（φ12），在屋檐處設置斜拉條。 3.2 荷載標準值 (1) 永久荷載： 壓型鋼板自重： 0.10 墻面檁條自重： 0.15 0.25 kN/m 作用于墻梁上的豎向荷載標準值： kN/m (2) 風荷載 風荷載標準值 ： 風荷載體型系數(shù)： 由于，則 垂直于房屋墻面的風荷載標準值： kN/m kN/m（吸力） 作用于墻梁上的水平風荷載標準值： kN/m （吸力） 3.3 荷載設計值 恒荷載設計值： kN/m 風荷載設計值： kN/m （吸力） 3.4內力計算 墻面壓型鋼板與檁條相連，且板與板有可靠連接，墻梁承受墻板與風荷載作用。 豎向荷載產生的最大彎矩： kN·m 水平風荷載（吸力）產生的彎矩： kN·m 由單側壓型鋼板對墻梁由于偏心產生的彎矩對墻梁產生扭矩作用，但很小，由于壓型鋼板與墻梁連接很好，可認為壓型鋼板是墻梁的翼緣可阻止由于該彎矩產生的扭轉，所以由壓型鋼板自重產生偏心矩可以不計入穩(wěn)定計算。 3.5 截面選擇 選用冷彎薄壁C型鋼160×60×20×2 截面特性： cm cm cm cm cm cm 檁條跨中有一根拉條穿過，距C型檁條上翼緣的距離為40mm,則C型檁條截面面積矩可近似為： cm cm cm 3.6 強度驗算 根據(jù)公式，驗算墻梁在自重荷載與風荷載組合作用下的強度： = N/mm N/mm N/mm N/mm 強度滿足要求。 3.7整體穩(wěn)定性驗算 （1）有效截面模量 在永久荷載與風吸力組合下，按上述方法計算的截面模量全部有效，同時不計孔洞削弱，則： cm cm 墻面能阻止檁條側向失穩(wěn)和扭轉，在風吸力作用下，按公式驗算在風荷載與墻面永久荷載組合作用下檁條的穩(wěn)定性。 （2）受彎構件的整體穩(wěn)定系數(shù) 查表為 (3) 在風吸力作用下，根據(jù)公式計算的穩(wěn)定性為： N/mm N/mm 穩(wěn)定性滿足要求。 3.8 風荷載作用下的撓度計算 風荷載標準值： kN/m，按公式 驗算其撓度。 跨內最大撓度為： mm mm 撓度滿足要求。 4 抗風柱的計算 4.1 設計資料 抗風柱通過彈簧鋼片與屋架鉸接，底端與基礎鉸接，則柱的計算長度系數(shù)，檐口設計標高為7.800m(屋面坡度為1/20)，如圖3.1所示，抗風柱設置如圖4.1，抗風柱頂標高7.700 m，地面以下-0.600m。 4.2 荷載 由上述計算可知: (1)墻梁支撐、墻面、壓型鋼板自重標準值： 0.25 kN/m 墻梁、支撐、壓型鋼板自重設計值： kN/m 作用于柱各檁托處的垂直力： kN (2)垂直于房屋墻面的風荷載標準值： kN/m 作用于柱上的水平風荷載設計值為： kN/m 圖4.1 抗風柱設置 4.2 截面選擇及內力計算 選用高頻H型鋼 250×150×4.5×6 截面特性： cm cm cm cm 忽略墻架垂直荷載的偏心，設抗風柱自重為0.30 kN/m 抗風柱計算長度： m 抗風柱最大彎矩： kN·m 抗風柱最大軸力： kN 4.3 穩(wěn)定性計算 (1) 彎矩作用平面內穩(wěn)定性計算 ， kN 由于自由外伸寬度與其厚度只比，需要考慮塑性發(fā)展系數(shù)的影響，即，。 由公式，驗算壓彎作用下，其平面內的穩(wěn)定性。等效彎矩系數(shù)取1.0；按a類截面 ，由，查表得：。 N/mm N/mm 平面內穩(wěn)定滿足要求。 (2) 彎矩作用平面外的穩(wěn)定性 由于墻梁外側和墻板的支撐作用，可不驗算其穩(wěn)定性。 4.4撓度驗算 風荷載標準值： kN/m，按公式 驗算其撓度。跨內最大撓度為： mm mm 5 （A 、C）柱間支撐 5.1設計資料 雙等跨門式剛架跨度為18m，柱間距為6.0m，鋼材為Q235。在廠房的兩端中和間各設置一道垂直支撐以抵抗風荷載及吊車的縱向水平荷載等作用?？拐鹪O防烈度為7度，則十字交叉斜桿最大長細比為：上斜桿為200，下斜桿為200。計算簡圖如圖4.1所示： 圖5.1 柱間支撐計算簡圖 圖5.2 桿件內力 5.2 荷載設計值和桿件內力 由《建筑結構和荷載規(guī)范》查得：風荷載高度變化系數(shù)：=1.0，風載體型系數(shù)：迎風面=+0.8，背風面=-0.5 。 由于廠房一面的風荷載由磚混結構的辦公樓承擔，所以只需要計算廠房山墻一面的風荷載，取兩者中的較大值。則垂直于山墻的風荷載標準值： =0.28 kN/m 風荷載設計值為： kN 吊車制動力設計值為: kN 桿件內力見右圖4.2所示: kN ， kN kN 5.3 吊車梁以上的柱間支撐:（壓桿） kN，cm，選用截面為圓鋼管,其幾何特性為：A＝6.31cm，i=2.37。則:,查表得：。 由公式計算其穩(wěn)定強度 : N/mm N/mm 穩(wěn)定性滿足要求。 5.4 吊車梁以下的柱間支撐:（壓桿） kN，cm，選用截面為圓鋼管,其幾何特性為：cm，cm。則,查表得。 按公式計算強度: N/mm N/mm 穩(wěn)定性滿足要求。 5.5 橫桿： 由于橫桿是貫通整個廠房，起箍的作用，所以可取較大直徑的圓。因為kNkN,可選用于相同的截面，選用截面為圓鋼管 。由于，且，所以截面穩(wěn)定性可以滿足。 6 柱（B）間支撐 6.1設計資料 雙等跨門式剛架跨度為18m，柱間距為6.0m，鋼材為Q235。在廠房的兩端中和間各設置一道垂直支撐以抵抗風荷載及吊車的縱向水平荷載等作用?？拐鹪O防烈度為7度，則十字交叉斜桿最大長細比為：上斜桿為200，下斜桿為200。計算簡圖如圖4.1所示： 圖6.1 柱間支撐計算簡圖 圖6.2 桿件內力 6.2 荷載設計值和桿件內力 由《建筑結構和荷載規(guī)范》查得：風荷載高度變化系數(shù)=1.0 ，風載體型系數(shù)：迎風面=+0.8，背風面=-0.5， 由于廠房一面的風荷載由磚混結構的辦公樓承擔，所以只需要計算廠房山墻一面的風荷載，取兩者中的較大值。則垂直于山墻的風荷載標準值： =0.28 kN/m 風荷載設計值為： kN 吊車制動力設計值為: kN 桿件內力見右圖4.2所示: kN ， kN kN 6.3 吊車梁以上的柱間支撐: （壓桿） kN，cm，選用截面為圓鋼管,其幾何特性為： cm，cm ,則:,查表得：。 由公式計算其強度 : N/mm N/mm 穩(wěn)定性滿足要求。 6.4 吊車梁以下的柱間支撐: （壓桿） kN，cm，選用截面為圓鋼管,其幾何特性為：cm，cm，則,查表得。 按公式計算強度: N/mm N/mm 穩(wěn)定性滿足要求。 6.5 橫桿： 由于橫桿是貫通整個廠房，起箍的作用，所以可取較大直徑的圓。因為kNkN,可選用于相同的截面，選用截面為圓鋼管 。由于，且，所以截面穩(wěn)定性可以滿足。 7 橫向水平支撐 7.1設計資料 門式剛架跨度為18m，柱間距為6.0m，鋼材為Q235。基本風壓為0.35 N/mm，在廠房兩端及中部共設置3道水平支撐以抵抗風荷載的作用。 7.2 風荷載設計值和桿件內力： 由《建筑結構和荷載規(guī)范》，風荷載高度變化系數(shù)為1.0，風載體型系數(shù)：迎風面=+0.8，背風面=-0.5 。 由于廠房一面的風荷載由磚混結構的辦公樓承擔，所以只需要計算廠房山 墻一面的風荷載，取兩者中的較大值。 則垂直于山墻的風荷載標準值： =0.28 kN/m 圖7-1 計算簡圖及桿件內力 風荷載設計值為: kN/m 計算簡圖及桿件內力見下圖5-1所示： kN Kn 7.3 橫桿（壓桿） 取端桿（最不利）計算， kN，cm,選用截面為圓鋼管,其幾何特性為：cm，cm，則 ，查表的 按公式計算穩(wěn)定性為： N/mm N/mm 穩(wěn)定性滿足要求。 7.4交叉斜桿（拉桿） 取最不利計算，kN，cm, 選用截面為圓鋼管其幾何特性為: cm，cm ,. 按公式計算強度： N/mm N/mm 強度滿足要求。 8 吊車梁計算 8.1 設計資料 起重量為10t，工作級別為A3的橋式吊車一臺，吊車梁跨度為6.0m，設置制動梁，吊車跨度為s=16.5m。鋼材采用Q235，焊條為E43型?；境叽鐬椋築=4770 mm，W=4000 mm，h=1275 mm，b=180 mm，軌道型號38 kg/m，小車重 =1.698 t,總重G=13 t，最大輪壓=92 kN, 最小輪壓=28 kN，額定起重量Q=10 t。 8.2 吊車荷載 吊車荷載的動力系數(shù)取1.05，吊車荷載的分項系數(shù)為1.40。 吊車荷載設計值為： kN 8.3 內力計算 (1) 吊車梁的最大彎矩及對應的剪力： 因輪距為4m，所以一臺吊車的最大彎矩只能是兩個輪子同時作用在梁上，梁上所有吊車荷載的合力的位置，其產生最大彎矩的荷載簡圖如下圖8.1所示： 圖8.1 吊車梁最大彎矩計算簡圖 圖8.2 最大剪力時荷載位置 4000 mm，4000/41000 mm。 自重影響系數(shù)(9.0m)取1.03，C點的最大彎矩為： kN·m 最大彎矩處相應的剪力為： kN (2) 最大剪力：荷載位置見圖6.2所示。 kN (3) 由水平荷載產生的最大彎矩： kN·m 8.4 截面選擇 (1) 經濟高度按公式計算： mm 初選吊車梁高度 mm (2) 容許撓度值按公式計算： mm 初選腹板高度 mm (3) 吊車梁腹板厚度按公式計算： cm 按剪力確定腹板的厚度按公式計算： mm 取 mm (4) 吊車梁翼緣尺寸可近似地按公式計算： mm 上翼緣截面均采用300×10mm，下翼緣截面均采用200×10mm 8.5 吊車梁截面幾何性質計算（截面尺寸見圖8.3所示） (1) 吊車梁毛截面特性： mm mm mm mm mm 上翼緣對y軸的截面特性： cm mm 圖8.3 截面組成 (2) 吊車梁凈截面特性： mm mm mm mm mm 上翼緣對y軸的截面特性： mm cm mm 8.6 強度計算 (1) 上翼緣最大正應力： N/mm N/mm (2) 腹板最大剪應力： N/mm N/mm (3) 腹板的局部壓應力： 采用38kg/m鋼軌，軌高為134mm, mm。 集中荷載增大系數(shù)為：kN 按公式計算腹板局部壓應力為 N/mm (4) 腹板計算高度邊緣處的折算應力為： N/mm N/mmN/mm 8.7穩(wěn)定性計算 (1) 梁的整體穩(wěn)定性 ，應計算梁的整體穩(wěn)定性，由公式計算： 因集中荷載并非在跨中附近 mm， mm 由公式得： mm 由公式計算梁的整體穩(wěn)定性系數(shù)為： 按下式修正得： 按下式計算整體穩(wěn)定性為： N/mm N/mm 整體穩(wěn)定性滿足要求。 (2) 腹板的局部穩(wěn)定性 ，應按構造配置橫向加勁肋（有局部壓應力）加勁肋間距為 mm，mm，取mm。 外伸寬度：mm，取mm 厚 度：mm，取mm 8.8吊車梁的豎向撓度驗算 kN·m mmmm（滿足要求） 8.9 疲勞驗算 本廠房所設的兩臺吊車均為A3級，故不需進行疲勞驗算。 8.10 支座加勁肋計算驗算 在腹板兩側成對配置橫向加勁肋： 取支座加勁肋為mm，如圖6.4所示。 (1) 計算支座加勁肋的端面承壓應力 N/mm N/mm (2) 穩(wěn)定計算： mm mm 圖8.4 支座加勁肋布置 mm ， 屬b類截面，查表得 按公式計算支座加勁肋在腹板平面外的穩(wěn)定性： N/mmN/mm 8.11 焊縫計算 (1) 上翼緣與腹板的連接焊縫： mm （當板厚小于16mm時 N/mm） 取 mm (2) 下翼緣板與腹板的連接焊縫： mm 取 mm (3) 支座加勁肋與腹板的連接焊縫：mm mm 假設滿足，取 mm 9 門式剛架計算 雙等跨門式剛架跨度為18 m，柱間距為6.0m，柱標高為7.6m，柱底標高為-0.6m,牛腿標高為5 m,屋面坡度為1/20，地震設防烈度為7度，剛架形式及幾何尺寸見下圖9.1所示： 圖9.1 剛架形式及幾何尺 剛架梁梁截面初選H，其截面積mm 單位長度梁的質量為（標準值）： kg/m 梁的自重為（對水平投影面）： N/mkN/m 邊柱、中柱截面初選：H，其截面積mm 單位長度柱的質量為（標準值）： kg/m 柱的自重為（豎向）： N/mkN/m 9.1 荷載標準值 (1) 永久荷載標準值： 壓型鋼板： kN/m 檁條及支撐自重： kN/m 剛架梁自重： kN/m 合計： kN/m (2) 可變荷載標準值： 屋面活荷載與雪荷載中較大值： 0.55×6＝3.3kN/m (3) 風荷載標準值： 基本風壓值0.35 kN/m，地面粗糙度系數(shù)按B類?。话础督ㄖY構荷載規(guī)范》（GB50009-2001），房屋高度小于10m，風荷載高度變化系數(shù)取10m高度處的數(shù)值=1.0，風振系數(shù)。風荷載體型系數(shù)：迎風面，背風面。 迎風面： kN/m （壓力） 背風面： kN/m （吸力） (4) 吊車荷載標準值： 最大輪壓產生的荷載值：kN 最小輪壓產生的荷載值：kN 水平制動力：kN 9.2 初選截面 梁截面： H 邊柱、中柱截面：H 9.3 截面特性 (1)梁截面特性： mm mm mm mm mm cm cm (2) 柱截面特性： mm mm mm mm mm cm cm 假設柱的線剛度和梁的線剛度，則： ， 以上在計算線剛度時，忽略了單位統(tǒng)一，現(xiàn)推導最終單位： 故在以下計算剛架內力中E取2.06的值代替。 9.4 剛架內力計算 9.4.1 結構計算簡圖及計算系數(shù) 9.4.1.1 采用位移法求解 位移法求解—不考慮桿件的軸向變形，基本未知量:結點B處角位移結點C處的角位移，結點F處的角位移和結點F處的線位移（在節(jié)點B、C、F分別施加控制轉動的約束，在節(jié)點F施加控制線位移的約束），結構計算簡圖如圖9.2所示。 圖9.2 結構計算簡圖 位移法基本方程： 9.4.1.2 計算系數(shù) (1) 基本結構在結點B有單位轉角=1單獨作用下的計算： 由各桿形常數(shù)，可得各桿端彎矩及部分剪力： ，，， ，， 作圖，如圖9.3所示： 圖9.3 圖 則： ，, 柱AB中點處值為；標高5.0m牛腿處值為；標高5.5m吊車水平制動力作用處值為；梁BC跨中處值為。 (2) 基本結構在結點C有單位轉角作用下的計算: 由各桿件形常數(shù)，可得各桿件端彎矩及部分剪力： 作圖，如圖9.4所示： 圖9.4 圖 則，， ，； 梁BC跨中處值為 (3) 基本結構在結點F有單位轉角作用下的計算： 由各桿件形常數(shù)，可得各桿件端彎矩及部分剪力： 作圖，如圖9.5所示： 圖9.5 圖 則：，， (4) 基本結構在結點F有單位水平位移作用下的計算： 由各桿件形常數(shù)，可得各桿件端彎矩及部分剪力： 作圖，如圖9.6所示： 圖9.6 圖 則, , ；標高5.0m牛腿處值為；標高5.