1、三、設(shè)計條件1、本設(shè)計為一新管桁架的加工車間，為單層單跨鋼結(jié)構(gòu)廠房，位于廈門市集美區(qū)，廠房為 24m，柱距為6.5m，檐口高9米。3）根據(jù)工程經(jīng)驗，其他有關(guān)荷載取值如下： 屋面活荷載： 0.30kN/m2風(fēng)荷載（基本風(fēng)壓）： 0.80kN/m2屋蓋自重（標(biāo)準(zhǔn)值，坡向） 0.5mm厚壓型鋼板+75mm厚玻璃棉+鋼絲網(wǎng) 0.15 kN/m2檁條及支撐 0.10 kN/m2剛架斜梁自重 0.15 kN/m2 4）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3.00m 地下水性質(zhì)：有弱硫酸鹽侵蝕；地面土質(zhì)：鹽堿土； 自然地面絕對標(biāo)高：18.00m， 相對標(biāo)高:0.30

2、m5）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)計基本加速度為0.15g ，所在場地設(shè)計地震分組為第一組，II類場地，地面粗糙度為B類。四、建筑設(shè)計要求和內(nèi)容1、建筑設(shè)計的要求平面設(shè)計要求：根據(jù)工藝要求確定車間平面及柱網(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、窗位置，尺寸及選用；圍護結(jié)構(gòu)的設(shè)計；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)計要求：廠房的高度的確定：門架檐口標(biāo)高；側(cè)窗窗臺標(biāo)高； 立面設(shè)計要求：門窗條及內(nèi)外墻面的設(shè)計；屋頂平面設(shè)計要求；屋面排水方案的確定。2、建筑設(shè)計的內(nèi)容 平面圖：比例1：2

3、00 立面圖：比例1：200（正立面，背立面，側(cè)立面） 剖面圖：比例1：200 屋頂平面圖：比例1：200 建筑設(shè)計說明書1份五、結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求和內(nèi)容1、結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求結(jié)構(gòu)方案的確定：平面柱網(wǎng)；承重結(jié)構(gòu)，門式剛架，檁條，支撐系統(tǒng)：柱間支撐；屋蓋橫向及縱向支撐；結(jié)構(gòu)計算。2、結(jié)構(gòu)設(shè)計的內(nèi)容門架計算前的準(zhǔn)備工作；門式剛架計算單元的選擇；門架的受力計算簡圖；荷載計算：門架恒載、風(fēng)荷載及屋面均布活荷載；內(nèi)力計算及內(nèi)力組合；計算最不利荷載組合的內(nèi)力值；門架計算；屋脊節(jié)點計算；柱梁接點計算；基礎(chǔ)設(shè)計；抗風(fēng)柱；柱間支撐；完成完整結(jié)構(gòu)施工圖一套。3、設(shè)計的深度要求3.1 圖紙內(nèi)容：結(jié)構(gòu)設(shè)計說明書 ；柱、梁、柱

4、間支撐等布置圖；比例：1：200屋面檁條布置圖、墻面檁條布置圖；比例：1：200節(jié)點圖（柱腳、檁托、柱和梁交接處）；剛架詳圖 ；比例：1：30結(jié)構(gòu)計算書1份第一章 工程概況廈工公司欲建一座輕型門式剛架廠房。該廠房位于福建省廈門市內(nèi)郊區(qū)，場地類別為B類，主要用于工業(yè)生產(chǎn)的需要，從經(jīng)濟上帶動郊區(qū)的發(fā)展。該廠房共一層，建筑面積為1900m2。廠房無吊車梁，屋面按上人屋面設(shè)計，屋面采用YX56-180-720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0.3 KN/m2。1）當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件： 平均月氣溫：21，最高氣溫38，最

5、低氣溫2。 基本風(fēng)壓：0.8 KN/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GB50009-2001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；水泥400#600#；其他材料市場供應(yīng)。第二章 結(jié)構(gòu)選型與結(jié)構(gòu)布置2.1 結(jié)構(gòu)選型該輕型門式剛架廠房的結(jié)構(gòu)形式采取的是雙坡單跨門式剛架。2.2 結(jié)構(gòu)布置 該廠房共一層，建筑面積為1900m2。廠房無吊車梁，屋面按上人屋面設(shè)計，屋面采用0.5mm厚壓型鋼

6、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6.5m，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)門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程CECS.102-20024.1.5 門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。4.2.2 門式剛架宜采用936m。當(dāng)邊柱寬度不等時，其外側(cè)應(yīng)對齊。4.2.2門式剛架的平均高度宜采用4.59.0m。當(dāng)有橋式吊車時，不宜大于12m。4.2.2 門式剛架的柱距，即柱網(wǎng)軸線間的縱向距離宜采用69m。4.3.1 門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)的溫度區(qū)段長度（伸

7、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3.1 荷載取值 （1）永久荷載： 0.5mm厚壓型鋼板+75mm厚玻璃絲綿+鋼絲網(wǎng) 0. 15 KN/m2 鋼梁斜梁自重 0.15 KN/m2 檁條及支撐 0.10 KN/m2 總計 0.40 KN/m2（以上材料查建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB 500092001附錄A）（2）可變荷載：屋面均布活荷載（上人屋面）： 2.0 KN/m2積灰荷載： 0.30 KN/m2風(fēng)荷載： 基本風(fēng)壓 0.80 KN/m2 （以上分別根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB 50009-2001 4.2.

8、2 工業(yè)建筑樓面(包括工作平臺)上無設(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2.0 KN/m2。生產(chǎn)車間的樓梯活荷載，可按實際情況采用，但不宜小于3.5 KN/m2。)3.2 荷載組合3.2.1 荷載計算 計算簡圖如下圖：根據(jù)門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程CECS.102-2002附錄A 風(fēng)荷載計算，式中：風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值（）；：基本風(fēng)壓，按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB5009的規(guī)定采用；：風(fēng)荷載高度變化系數(shù)，按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB5009的規(guī)定采用,當(dāng)高度小于10m時,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

9、最大值的組合，且含陣風(fēng)系數(shù)，按A.0.2的規(guī)定采用。以柱頂為準(zhǔn)，h=9m，風(fēng)壓高度變化系數(shù)=1.00； 以屋頂為準(zhǔn)，h=10.2m，風(fēng)壓高度變化系數(shù)=1.014。取該輕型門式鋼架中間區(qū)的中間榀計算風(fēng)荷載：風(fēng)荷載體型系數(shù) （1） 恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值（沿水平投影面）： ，(其中：tan =0.1)（2）活荷載標(biāo)準(zhǔn)值： 屋面活荷載： 積灰荷載：風(fēng)荷載：左柱：（壓力）左屋面：（吸力）右柱：（吸力）右屋面：（吸力）3.2.2 荷載組合（設(shè)計值）根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB 50009-2001的要求，永久荷載的分項系數(shù)取1.2，可變荷載的分項系數(shù)取1.4。（1）恒載+屋面活載（全跨）+積灰荷載 S1=1.2恒載+

10、1.4（屋面活載+積灰），如圖1（2）恒載+屋面活載（半跨）+積灰荷載S1=1.2恒載+1.4（屋面活載+積灰），如圖2（3）恒載+風(fēng)荷載S2=1.0恒載+1.4風(fēng)載（風(fēng)載對結(jié)構(gòu)有利時），S3=1.2恒載+1.4風(fēng)載（風(fēng)載對結(jié)構(gòu)不利時），如圖3 （4）恒載+風(fēng)荷載+積灰荷載+屋面活載（全跨）S4=1.2恒載+0.9*1.4（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）S4=1.2恒載+0.9*1.4（屋面活載+積灰+風(fēng)載），如圖5根據(jù)以上荷載組合的計算結(jié)果，取較不利組合（恒+活+風(fēng)）。第四章 內(nèi)力計算通過結(jié)構(gòu)常用設(shè)計軟件PKPM電算：4.3 剛架內(nèi)力組合表 計

11、算簡圖如下：通過PKPM電算結(jié)果輸出并進行數(shù)據(jù)整理，詳見下表：構(gòu)件彎矩（KN·m）軸力（KN）剪力（KN）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)柱1A00351012.3-141.7B-1275.633.0-321220141.7梁1B1275.6-33.01730305.8-C-192.5233.9-94083.9-梁2C192.5-233.994083.9-D-44.3454.9-1413-14.1梁4D44.3-454.9141-521.1-E-147.6255.3-943-83.9梁3E147.6-255.394-3-83.9F-

12、1275.6155.0-1730-305.8柱2F1275.6-155.0-321160-141.7G003510-36.1141.7（數(shù)據(jù)來源詳見附件。）第五章 截面計算6.1 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。H（mm）B(mm)Tw(mm)T(mm)柱子大頭7504001216小頭5504001216梁1大頭7503501014小頭5503501014梁2大頭7503501014小頭5503501014 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。6.2 截面信息下面計算截面的有關(guān)信息。柱子大頭的有關(guān)截面信息為：=209443.

13、84，=170777， =5585.16，=853.85，=31.27， =8.92，A=214.16。柱子小頭的有關(guān)截面信息為：=105176.4，=17074.12， =3824.59，=85.37，=23.51，=9.47，A=190.16。梁1大頭的有關(guān)截面信息為：=164095.44，=10010.18， =4375.87，=572.01，=31.05， =7.66，A=170.2。梁1小頭的有關(guān)截面信息為：=82256.58，=10008.51， =2991.14，=571.91，=23.4，=8.16，A=150.19。梁2大頭的有關(guān)截面信息為：=164095.44，=10010

14、.18， =4375.87，=572.01，=31.05， =7.66，A=170.2。梁2小頭的有關(guān)截面信息為：=82256.58，=10008.51， =2991.14，=571.91，=23.4，=8.16，A=150.19。則整個結(jié)構(gòu)的計算簡圖如下圖：6.3.1 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1.3.3.1 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：；工字形截面梁、柱構(gòu)件腹板的寬厚比限值：。） 翼緣：， （滿足要求） 腹板：，（滿足要求） 梁1的寬厚比限值： 翼緣：， （滿足要求） 腹板：， （滿足要求） 梁2的寬厚比限值驗算同梁1故，截

15、面的寬厚比都滿足要求的。6.3.2 梁、柱構(gòu)件的腹板屈曲后的強度利用（根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)-第二版中的1.3.3.1）（1）柱：腹板的高度變化=，因此可按以下計算： 柱的腹板平均高度：， 按不設(shè)橫向加勁肋來計算： 則，0.7<0.8,故此時=180，而，>117.4（內(nèi)力圖得出的剪力設(shè)計值），（滿足要求）（2）梁1：腹板的高度變化=，因此可按以下計算： 柱的腹板平均高度：， 按不設(shè)橫向加勁肋來計算： 則，,且小于1.4，故此時=1-0.64（-0.8）=166.2，而>298.8（內(nèi)力圖得出的剪力設(shè)計值）， （滿足要求）（3）梁2： 梁2的腹板平均高度：， 按不設(shè)橫向加勁肋來計算： 則

16、，,且小于1.4，故此時=1-0.64（-0.8）=166.2，而>85.5（內(nèi)力圖得出的剪力設(shè)計值）， （滿足要求） 故，腹板屈曲后的強度利用時滿足要求的。6.3.3 強度驗算 （根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)-第二版中的1.3.3.2）（1）柱：，故按公式計算，其中抗彎強度設(shè)計值，2）梁1： 取大頭截面計算：， （滿足要求） 取小頭截面計算：， （滿足要求）（3）梁2： 取大頭截面計算：， （滿足要求） 取小頭截面計算：， （滿足要求） 故，桿件的強度滿足要求。6.3.4 穩(wěn)定驗算 柱：A變截面柱的平面柱的平面內(nèi)整體穩(wěn)定計算：柱的平面內(nèi)計算長度，首先要確定，而確定必須先確定柱頂水平荷載作用下的側(cè)移剛度K

17、，可采用一階分析法計算程序得出。由，知，當(dāng)左側(cè)柱頂作用單位1KN的力的時候，利用右側(cè)柱頂?shù)奈灰瓶梢暂p松的算出側(cè)移剛度K，計算方法比較復(fù)雜，這里利用PKPM建模計算，由于PKPM是自動計算剛架自重的，因此這里設(shè)置的單位力為活荷載。下圖是PKPM的建模模型以及計算結(jié)果。 則， 由于柱腳為鉸接，則： 故，柱平面內(nèi)的計算長度， 柱平面外的計算長度，按b類截面查鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范附錄C，表C-2，得， ，因此， （滿足要求）（根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)-第二版中的1.3.3.4）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)定計算： 根據(jù)門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程6.1.4規(guī)定進行驗算。 ，按c類截面查

18、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范附錄C，表C-3，得； 因為柱一端鉸接，故，。按下式進行驗算： ， （滿足要求） （根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)-第二版中的1.3.3.6）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10°（1：5）時，因軸力很小可按壓彎構(gòu)件計算其強度和剛架平面外的穩(wěn)定，不計算平面內(nèi)的穩(wěn)定。由于該廠房的屋面坡度為5.71°（1:10），則可不進行計算梁1的平面內(nèi)的穩(wěn)定。第六章 連接節(jié)點計按照以下圖端板的支承條件的連接方式計算。7.1 梁柱節(jié)點設(shè)計采用以下圖的連接方式計算。（1）節(jié)點連接方式：節(jié)點采用M30（10.9級）高強度摩擦型高強螺栓連接，構(gòu)件接觸采用噴砂，摩擦面抗滑移系數(shù)u

19、=0.45，每個高強度螺栓的預(yù)拉力P=355KN（查鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊，表4-12）。（2）節(jié)點內(nèi)力：M=1056.8，N=312KN，Q=298.8KN。（3）螺栓桿軸方向受拉受剪驗算：，取，（滿足抗剪要求）以下是一個高強度摩擦型螺栓連接的承載力驗算：， （滿足抗拉、抗剪要求）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：則，。 （滿足抗拉要求）柱截面的平均高度為， （滿足要求）（按規(guī)范GBJ17-88規(guī)定，當(dāng)時，對無局部壓應(yīng)力（）處可不配置加勁肋）故此節(jié)點不需要設(shè)加勁肋，由于中間螺栓屬于無肋類，致使端板厚度過大，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

20、勁肋。（4）端板厚度計算：端板的厚度可根據(jù)不同的支撐條件進行計算，但不應(yīng)小于16mm，和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：；b） 兩邊支承類端板：當(dāng)端板外伸時，；當(dāng)端板平齊時，； 綜上所算，取端板厚度。（5）梁柱相交的節(jié)點域剪力驗算：， （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)計要求，在梁柱節(jié)點設(shè)置一道斜向加勁肋。7.2 斜梁與斜梁的拼接節(jié)點設(shè)計采用以下圖的連接方式計算。 （1）節(jié)點連接方式：節(jié)點采用M24（10.9級）高強度摩擦型高強螺栓連接，構(gòu)件接觸采用噴砂，摩擦面抗滑移系數(shù)u=0.45，每個高強度螺栓的預(yù)拉力P=225KN（查鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊，表4-12）

21、。（2）節(jié)點內(nèi)力：M=354.2，N=78KN，Q=85KN。（3）螺栓桿軸方向受拉受剪驗算： （4）端板厚度計算：a）伸臂類端板：；b）兩邊支承類端板：當(dāng)端板外伸時，；當(dāng)端板平齊時，；故，取端板厚度。7.3 屋脊梁梁拼接節(jié)點設(shè)計 （1）節(jié)點連接方式：節(jié)點采用M24（10.9級）高強度摩擦型高強螺栓連接，構(gòu)件接觸采用噴砂，摩擦面抗滑移系數(shù)u=0.45，每個高強度螺栓的預(yù)拉力P=225KN（查鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊，表4-12）。（2）節(jié)點內(nèi)力：M=674.4，N=116KN，Q=35.3KN。（3）螺栓桿軸方向受拉受剪驗算： （滿足抗拉要求） （4）端板厚度計算：a）伸臂類端板：；b）兩邊支承類端板：當(dāng)端板外