設(shè)計(jì)條件1、本設(shè)計(jì)為一新管桁架的加工車(chē)間，為單層單跨鋼結(jié)構(gòu)廠房，位于廈門(mén)市集美區(qū)，廠房為24M，柱距為65M，檐口高9米。3）根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，其他有關(guān)荷載取值如下屋面活荷載030KN/M2風(fēng)荷載（基本風(fēng)壓）080KN/M2屋蓋自重（標(biāo)準(zhǔn)值，坡向）05MM厚壓型鋼板75MM厚玻璃棉鋼絲網(wǎng)015KN/M2檁條及支撐010KN/M2剛架斜梁自重015KN/M24）工程地質(zhì)及水文地質(zhì)資料地基容許承載力180KPA最高地下水位自然地坪下300M地下水性質(zhì)有弱硫酸鹽侵蝕；地面土質(zhì)鹽堿土；自然地面絕對(duì)標(biāo)高1800M，相對(duì)標(biāo)高030M5）地震烈度本工程建筑抗震設(shè)防類別為丙類，抗震設(shè)防基本烈度為7度，設(shè)計(jì)基本加速度為015G，所在場(chǎng)地設(shè)計(jì)地震分組為第一組，II類場(chǎng)地，地面粗糙度為B類。四、建筑設(shè)計(jì)要求和內(nèi)容1、建筑設(shè)計(jì)的要求平面設(shè)計(jì)要求根據(jù)工藝要求確定車(chē)間平面及柱網(wǎng)尺寸；選擇柱形式，初步確定柱截面；確定橫向、縱向定位軸線的位置；門(mén)、窗位置，尺寸及選用；圍護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)；標(biāo)注剖面圖的剖切位置，必要的詳圖，索引標(biāo)注三道尺寸（外部）及必要的標(biāo)高尺寸等；剖面設(shè)計(jì)要求廠房的高度的確定門(mén)架檐口標(biāo)高；側(cè)窗窗臺(tái)標(biāo)高；立面設(shè)計(jì)要求門(mén)窗條及內(nèi)外墻面的設(shè)計(jì)；屋頂平面設(shè)計(jì)要求；屋面排水方案的確定。2、建筑設(shè)計(jì)的內(nèi)容平面圖比例1200立面圖比例1200（正立面，背立面，側(cè)立面）剖面圖比例1200屋頂平面圖比例1200建筑設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1份五、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求和內(nèi)容1、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求結(jié)構(gòu)方案的確定平面柱網(wǎng)；承重結(jié)構(gòu)，門(mén)式剛架，檁條，支撐系統(tǒng)柱間支撐；屋蓋橫向及縱向支撐；結(jié)構(gòu)計(jì)算。2、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容門(mén)架計(jì)算前的準(zhǔn)備工作；門(mén)式剛架計(jì)算單元的選擇；門(mén)架的受力計(jì)算簡(jiǎn)圖；荷載計(jì)算門(mén)架恒載、風(fēng)荷載及屋面均布活荷載；內(nèi)力計(jì)算及內(nèi)力組合；計(jì)算最不利荷載組合的內(nèi)力值；門(mén)架計(jì)算；屋脊節(jié)點(diǎn)計(jì)算；柱梁接點(diǎn)計(jì)算；基礎(chǔ)設(shè)計(jì)；抗風(fēng)柱；柱間支撐；完成完整結(jié)構(gòu)施工圖一套。3、設(shè)計(jì)的深度要求31圖紙內(nèi)容結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)；柱、梁、柱間支撐等布置圖；比例1200屋面檁條布置圖、墻面檁條布置圖；比例1200節(jié)點(diǎn)圖（柱腳、檁托、柱和梁交接處）；剛架詳圖；比例130結(jié)構(gòu)計(jì)算書(shū)1份第一章工程概況廈工公司欲建一座輕型門(mén)式剛架廠房。該廠房位于福建省廈門(mén)市內(nèi)郊區(qū)，場(chǎng)地類別為B類，主要用于工業(yè)生產(chǎn)的需要，從經(jīng)濟(jì)上帶動(dòng)郊區(qū)的發(fā)展。該廠房共一層，建筑面積為1900M2。廠房無(wú)吊車(chē)梁，屋面按上人屋面設(shè)計(jì)，屋面采用YX56180720壓型鋼板加75MM厚玻璃絲棉保溫層，剛架梁柱均采用變截面，柱與基礎(chǔ)為鉸接，結(jié)構(gòu)采用主要的材料為Q345鋼材，考慮積灰荷載03KN/M2。1）當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件平均月氣溫21，最高氣溫38，最低氣溫2?；撅L(fēng)壓08KN/M2。降雨量年均降雨量1200MM；主導(dǎo)風(fēng)向冬季為東北風(fēng)，夏季為西南風(fēng)。2）活荷載屋面按上人屋面采用；其他活荷載按建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB500092001取值。3）建筑材料材料供應(yīng)型鋼Q235、Q345鋼，焊條E43、E50；鋼筋（HPB235，HRB335，HRB400）IIII級(jí)；水泥400600；其他材料市場(chǎng)供應(yīng)。第二章結(jié)構(gòu)選型與結(jié)構(gòu)布置21結(jié)構(gòu)選型該輕型門(mén)式剛架廠房的結(jié)構(gòu)形式采取的是雙坡單跨門(mén)式剛架。22結(jié)構(gòu)布置該廠房共一層，建筑面積為1900M2。廠房無(wú)吊車(chē)梁，屋面按上人屋面設(shè)計(jì)，屋面采用05MM厚壓型鋼板75MM厚玻璃絲棉保溫層鋼絲網(wǎng)。該廠房總共12跨，跨度選用24M，柱距為65M，廠房的高度選用9M；屋面坡度為1/10；柱腳與基礎(chǔ)采用鉸接；剛架梁、柱均采用變截面。（以上均是根據(jù)門(mén)式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程CECS1022002415門(mén)式剛架輕型房屋的屋面坡度宜取1/81/20,在雨水較多的地區(qū)宜取其中的較大值。422門(mén)式剛架宜采用936M。當(dāng)邊柱寬度不等時(shí)，其外側(cè)應(yīng)對(duì)齊。422門(mén)式剛架的平均高度宜采用4590M。當(dāng)有橋式吊車(chē)時(shí)，不宜大于12M。422門(mén)式剛架的柱距，即柱網(wǎng)軸線間的縱向距離宜采用69M。431門(mén)式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)的溫度區(qū)段長(zhǎng)度（伸縮縫間距），應(yīng)符合下列規(guī)定縱向溫度區(qū)段不大于300M；橫向溫度區(qū)段不大于150M。結(jié)構(gòu)網(wǎng)格草圖如下第三章荷載取值及荷載組合31荷載取值（1）永久荷載05MM厚壓型鋼板75MM厚玻璃絲綿鋼絲網(wǎng)015KN/M2鋼梁斜梁自重015KN/M2檁條及支撐010KN/M2總計(jì)040KN/M2（以上材料查建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB500092001附錄A）（2）可變荷載屋面均布活荷載（上人屋面）20KN/M2積灰荷載030KN/M2風(fēng)荷載基本風(fēng)壓080KN/M2（以上分別根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB500092001422工業(yè)建筑樓面包括工作平臺(tái)上無(wú)設(shè)備區(qū)域的操作荷載，包括操作人員、一般工具、零星原料和成品的自重，可按均布活荷載考慮，采用20KN/M2。生產(chǎn)車(chē)間的樓梯活荷載，可按實(shí)際情況采用，但不宜小于35KN/M2。32荷載組合321荷載計(jì)算計(jì)算簡(jiǎn)圖如下圖根據(jù)門(mén)式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程CECS1022002附錄A風(fēng)荷載計(jì)算，0ZSK15式中風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值（）；K2/MN基本風(fēng)壓，按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB5009的規(guī)0定采用；風(fēng)荷載高度變化系數(shù)，按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范ZGB5009的規(guī)定采用,當(dāng)高度小于10M時(shí),應(yīng)按10M的高度處的數(shù)值采用；風(fēng)荷載體型系數(shù)，考慮內(nèi)、外風(fēng)壓最大值的組合，且含陣風(fēng)系數(shù)，S按A02的規(guī)定采用。以柱頂為準(zhǔn)，H9M，風(fēng)壓高度變化系數(shù)100；1Z以屋頂為準(zhǔn)，H102M，風(fēng)壓高度變化系數(shù)1014。2Z取該輕型門(mén)式鋼架中間區(qū)的中間榀計(jì)算風(fēng)荷載風(fēng)荷載體型系數(shù)S（1）恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值（沿水平投影面），其中TAN01P04651/COS26/KNM（2）活荷載標(biāo)準(zhǔn)值屋面活荷載Q0513/積灰荷載269風(fēng)荷載左柱（壓KSZ0Q315251086513MKN/力）左屋面（吸KSZ0444/力）右柱（吸力）KSZ0Q5151086530MKN/右屋面（吸KSZ0664/力）322荷載組合（設(shè)計(jì)值）根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB500092001的要求，永久荷載的分項(xiàng)系數(shù)取12，可變荷載的分項(xiàng)系數(shù)取14。（1）恒載屋面活載（全跨）積灰荷載S112恒載14（屋面活載積灰），如圖1（2）恒載屋面活載（半跨）積灰荷載S112恒載14（屋面活載積灰），如圖2（3）恒載風(fēng)荷載S210恒載14風(fēng)載（風(fēng)載對(duì)結(jié)構(gòu)有利時(shí)），S312恒載14風(fēng)載（風(fēng)載對(duì)結(jié)構(gòu)不利時(shí)），如圖3（4）恒載風(fēng)荷載積灰荷載屋面活載（全跨）S412恒載0914（屋面活載積灰風(fēng)載），如圖4（5）恒載風(fēng)荷載積灰荷載屋面活載（半跨）S412恒載0914（屋面活載積灰風(fēng)載），如圖5根據(jù)以上荷載組合的計(jì)算結(jié)果，取較不利組合（恒活風(fēng)）。第四章內(nèi)力計(jì)算通過(guò)結(jié)構(gòu)常用設(shè)計(jì)軟件PKPM電算43剛架內(nèi)力組合表計(jì)算簡(jiǎn)圖如下通過(guò)PKPM電算結(jié)果輸出并進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，詳見(jiàn)下表彎矩（KNM）軸力（KN）剪力（KN）構(gòu)件梁上端、柱外側(cè)梁下端、柱內(nèi)側(cè)梁上端、柱左側(cè)梁下端、柱右側(cè)梁上端、柱外側(cè)梁下端、柱內(nèi)側(cè)A0035101231417柱1B127563303212201417B1275633017303058梁1C19252339940839C19252339940839梁2D44345491413141D44345491415211梁4E14762553943839E14762553943839梁3F12756155017303058F1275615503211601417柱2G0035103611417（數(shù)據(jù)來(lái)源詳見(jiàn)附件。）第五章截面計(jì)算61截面選擇根據(jù)彎矩包絡(luò)圖，剪力包絡(luò)圖，軸力包絡(luò)圖可初步選定截面。選用H型鋼，截面參數(shù)如右圖標(biāo)注。柱子和梁都采用變截面構(gòu)造，以下是截面信息。62截面信息下面計(jì)算截面的有關(guān)信息。柱子大頭的有關(guān)截面信息為20944384，170777，558516，85385XI4CMYI4CXW3CMYW，3CM3127，892，A21416。XICYIC2C柱子小頭的有關(guān)截面信息為1051764，1707412，382459，8537XI4YI4MXW3CMYW，3CM2351，947，A19016。XICYIC2C梁1大頭的有關(guān)截面信息為16409544，1001018，437587，57201XI4MYI4MXW3CMY，3CMH（MM）BMMTWMMTMM大頭7504001216柱子小頭5504001216大頭7503501014梁1小頭5503501014大頭7503501014梁2小頭55035010143105，766，A1702。XICMYIC2CM梁1小頭的有關(guān)截面信息為8225658，1000851，299114，57191XI4YI4XW3CYW，3C234，816，A15019。XICMYIC2CM梁2大頭的有關(guān)截面信息為16409544，1001018，437587，57201XI4YI4XW3CY，3C3105，766，A1702。XICMYIC2CM梁2小頭的有關(guān)截面信息為8225658，1000851，299114，57191XI4YI4XW3CYW，3C234，816，A15019。XICMYIC2CM則整個(gè)結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡(jiǎn)圖如下圖631梁、柱構(gòu)件的寬厚比柱的寬厚比限值（根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)第二版中的1331梁、柱板件的寬厚比限值工字形截面構(gòu)件受壓翼緣板的寬厚比限值；1523/YBFT工字形截面梁、柱構(gòu)件腹板的寬厚比限值。）0/WYHFT翼緣，4012/5123/1523/4186YBFT（滿足要求）腹板，750/0/06312WYHFT（滿足要求）梁1的寬厚比限值翼緣，350/12453/1523/418YBFT（滿足要求）腹板，770/0/206310WYHFT（滿足要求）梁2的寬厚比限值驗(yàn)算同梁1故，截面的寬厚比都滿足要求的。632梁、柱構(gòu)件的腹板屈曲后的強(qiáng)度利用（根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)第二版中的1331）（1）柱腹板的高度變化，因此可按750/1267M/60/（）以下計(jì)算柱的腹板平均高度，35293WH按不設(shè)橫向加勁肋來(lái)計(jì)算534K則，071174（內(nèi)力圖得出的剪力設(shè)計(jì)值），180DWVVHTFKKN（滿足要求）（2）梁1腹板的高度變化，因此可按以750/120M/6/（）下計(jì)算柱的腹板平均高度，852WHM按不設(shè)橫向加勁肋來(lái)計(jì)算34K則，,且小于14，故此時(shí)083725YHTKF1064（08）1662，F(xiàn)2NM而2988（內(nèi)力圖得出的剪力設(shè)計(jì)值），10DWVVHTKK（滿足要求）（3）梁2梁2的腹板平均高度，7502862WHM按不設(shè)橫向加勁肋來(lái)計(jì)算34KT則，,且小于14，故此時(shí)083725YTKF1064（08）1662，F(xiàn)2NM而855（內(nèi)力圖得出的剪力設(shè)計(jì)值），10DWVVHTKK（滿足要求）故，腹板屈曲后的強(qiáng)度利用時(shí)滿足要求的。633強(qiáng)度驗(yàn)算（根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)第二版中的1332）（1）柱，故按公式計(jì)算，其中抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值7405DVKNVNEM，23FM6312058106758105684NEEEEWMFKNMKA2）梁1取大頭截面計(jì)算，138761056NEEENFKMKNA（滿足要求）取小頭截面計(jì)算，91683542NEEEWNMFKKNA（滿足要求）（3）梁2取大頭截面計(jì)算，132674NEEEWNMFKMKNA（滿足要求）取小頭截面計(jì)算，91683542NEEENFKKNA（滿足要求）故，桿件的強(qiáng)度滿足要求。634穩(wěn)定驗(yàn)算柱A變截面柱的平面柱的平面內(nèi)整體穩(wěn)定計(jì)算柱的平面內(nèi)計(jì)算長(zhǎng)度，首先要確定，而確定必須先確定柱頂水平RUR荷載作用下的側(cè)移剛度K，可采用一階分析法計(jì)算程序得出。由，知，當(dāng)左側(cè)柱頂作用單位1KN的力的時(shí)候，利用右側(cè)柱HU頂?shù)奈灰瓶梢暂p松的算出側(cè)移剛度K，計(jì)算方法比較復(fù)雜，這里利用PKPM建模計(jì)算，由于PKPM是自動(dòng)計(jì)算剛架自重的，因此這里設(shè)置的單位力為活荷載。下圖是PKPM的建模模型以及計(jì)算結(jié)果。則，103KHUNM由于柱腳為鉸接，則34112COEIKH故，柱平面內(nèi)的計(jì)算長(zhǎng)度，07OXLU柱平面外的計(jì)算長(zhǎng)度，9YM，按B類截面查鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范附錄354102YXXFUHIC，表C2，得，08X228019EXOEONAKN因此，22119612063151OMXXEOOEOENMNMFNMAW，（滿足要求）（根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)第二版中的1334）故，變截面柱平面內(nèi)的整體穩(wěn)定滿足要求。B變截面柱平面外的整體穩(wěn)定計(jì)算根據(jù)門(mén)式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程614規(guī)定進(jìn)行驗(yàn)算。，按C類截面查鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范附錄C，表9510YOYLIC3，得；03Y因?yàn)橹欢算q接，故，21075098TEXOEXONN。227310706844YB按下式進(jìn)行驗(yàn)算，621291052871039678OTYEBXNMNMFAW（滿足要求）（根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)第二版中的1336）故，變截面柱平面外的整體穩(wěn)定滿足要求。注當(dāng)斜梁坡度不超過(guò)10（15）時(shí)，因軸力很小可按壓彎構(gòu)件計(jì)算其強(qiáng)度和剛架平面外的穩(wěn)定，不計(jì)算平面內(nèi)的穩(wěn)定。由于該廠房的屋面坡度為571（110），則可不進(jìn)行計(jì)算梁1的平面內(nèi)的穩(wěn)定。第六章連接節(jié)點(diǎn)計(jì)按照以下圖端板的支承條件的連接方式計(jì)算。71梁柱節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)采用以下圖的連接方式計(jì)算。（1）節(jié)點(diǎn)連接方式節(jié)點(diǎn)采用M30（109級(jí)）高強(qiáng)度摩擦型高強(qiáng)螺栓連接，構(gòu)件接觸采用噴砂，摩擦面抗滑移系數(shù)U045，每個(gè)高強(qiáng)度螺栓的預(yù)拉力P355KN（查鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)，表412）。（2）節(jié)點(diǎn)內(nèi)力M10568，N312KN，Q2988KN。KNM（3）螺栓桿軸方向受拉受剪驗(yàn)算，取，31284BTNNN0835284BTPKN，（滿足909453113VFP抗剪要求）以下是一個(gè)高強(qiáng)度摩擦型螺栓連接的承載力驗(yàn)算，（滿足抗拉、抗剪要求）2981432/1VTBN由于軸力、剪力引起的拉力可以忽略，故螺栓可承受的最大拉力為11MAX2222056828190437406MYKN則，。（滿足抗拉要求）1MAXBTN柱截面的平均高度為，75062OHM，（滿足要求）650418923YOWFHT（按規(guī)范GBJ1788規(guī)定，當(dāng)時(shí)，對(duì)無(wú)局部壓應(yīng)力（）025YOWFHT0C處可不配置加勁肋）故此節(jié)點(diǎn)不需要設(shè)加勁肋，由于中間螺栓屬于無(wú)肋類，致使端板厚度過(guò)大，為了滿足端板厚度的要求，同樣為了減少力偶作用下的局部變形，故設(shè)三道加勁肋。（4）端板厚度計(jì)算端板的厚度可根據(jù)不同的支撐條件進(jìn)行計(jì)算，但不應(yīng)小于16MM，和T梁端板連接的柱翼緣部分應(yīng)與端板等厚度。A）伸臂類端板；36602841695FTENTMBB）兩邊支承類端板當(dāng)端板外伸時(shí)，；23862FWTENTBF當(dāng)端板平齊時(shí)，；154FTWWTMEEF綜上所算，取端板厚度。30TM（5）梁柱相交的節(jié)點(diǎn)域剪力驗(yàn)算，610581518072VBCMNFDT（滿足要求）故不需要設(shè)置斜加勁肋，但是為了滿足構(gòu)造設(shè)計(jì)要求，在梁柱節(jié)點(diǎn)設(shè)置一道斜向加勁肋。72斜梁與斜梁的拼接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)采用以下圖的連接方式計(jì)算。（1）節(jié)點(diǎn)連接方式節(jié)點(diǎn)采用M24（109級(jí)）高強(qiáng)度摩擦型高強(qiáng)螺栓連接，構(gòu)件接觸采用噴砂，摩擦面抗滑移系數(shù)U045，每個(gè)高強(qiáng)度螺栓的預(yù)拉力P225KN（查鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)，表412）。（2）節(jié)點(diǎn)內(nèi)力M3542，N78KN，Q85KN。KNM（3）螺栓桿軸方向受拉受剪驗(yàn)算0825180BTNPKN11MAX222234871648180BTMYKNN（4）端板厚度計(jì)算A）伸臂類端板；36501829FTENTMBB）兩邊支承類端板當(dāng)端板外伸時(shí)，；618692FWTENTBF當(dāng)端板平齊時(shí)，；1274FTWWTMEEF故，取端板厚度。25TM73屋脊梁梁拼接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)（1）節(jié)點(diǎn)連接方式節(jié)點(diǎn)采用M24（109級(jí)）高強(qiáng)度摩擦型高強(qiáng)螺栓連接，構(gòu)件接觸采用噴砂，摩擦面抗滑移系數(shù)U045，每個(gè)高強(qiáng)度螺栓的預(yù)拉力P225KN（查鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)，表412）。（2）節(jié)點(diǎn)內(nèi)力M6744，N116KN，Q353KN。KNM（3）螺栓桿軸方向受拉受剪驗(yàn)算0825180BTNP（滿足抗拉要求）11MAX2347MYN180BTKN（4）端板厚度計(jì)算A）伸臂類端板；3651802419FTENTMBB）兩邊支承類端板當(dāng)端板外伸時(shí)，；6872FWTENTBF當(dāng)端板平齊時(shí)，；122464FWTENTMBF故，取端板厚度。5TM74鋼柱柱腳設(shè)計(jì)（1）節(jié)點(diǎn)連接方式鋼柱柱腳采用鉸接方式與基礎(chǔ)連接，地角螺絲采用M24錨栓。（2）柱腳節(jié)點(diǎn)內(nèi)力M0，N332KN，Q1174KN。KNM（3）柱腳地板的尺寸確定，取截面，32210CBLF4059BLM則，。3285904CNNMA）懸臂板2211160