钢结构厂房计算书

1、一、设计资料1.1 厂房信息该厂房采用单跨双坡门式刚架，厂房横向跨度12m柱顶高度5.1m，共8榀刚架，柱距6.3m,屋面坡度1/10，柱底铰接。窗高出柱脚1.5m,尺寸为1.5x3m, 每个柱距间居中设置一个。 两端山墙上各设门一个 (居中)，尺寸为 3.3x4.5m。 1.2 材料刚架构件截面采用等截面焊接工字形。钢材采用 Q235B焊条E43型。1.3 屋面及墙面材料屋面及墙面均为带100mm?岩棉夹层的双层压型钢板；檩条(墙梁)采用薄 壁卷边C型钢，间距为1.5m。1.4 自然条件抗震设防烈度为6度(不考虑地震作用)。地面粗糙度系数按 C类。二、结构布置该厂房跨度12m,柱距6m,共8

2、榀刚架，所以厂房纵向长度6.3 x( 8-1 )=44.1m, 由于纵向温度区段不大于300m横向温度区段不大于150m因此不用设置伸缩 缝。柱间支撑宜布置在温度区段的中部， 以减小纵向温度应力的影响。 并在屋盖 相应部位设置檩条、 拉条及撑杆，同时应该在柱间支撑布置的柱间布置屋盖横向 水平支撑。由于无吊车，且柱高 柱距，因此柱间支撑不用分层布置。结构布置图见附录2.1 截面尺寸确定(1) 焊接工字型截面尺寸：截面高度h以10mn为模数；截面宽度b以5mm 为模数，但工程中经常以10mm为模数；腹板厚度tw可取4mm 5mm 6mm大于 6mm以 2mm为模数；翼缘厚度t >6mm以2m

3、n为模数，且大于腹板厚度。(2) 工字型截面的高厚比(h/b ):通常取h/b=25;梁与柱采取端板竖 放连接时，该梁端h/b <6.5。(3) 等截面梁的截面高度一般取跨度的 1/401/30，即 300mm400mm。综上所述，初步选择梁柱截面均用等截面 H型钢300X300x 10X 152.2截面几何特性构 件 名 称截 面A( mr2)lxXlyXWxXi x mmi y mmWyX梁11850202006750135013175.5450柱11850202006750135013175.5450三、荷载计算3.1荷载取值计算(1) 屋面不可变荷载标准值(按水平投影面)：0.5

4、kN/ m2 (包括构件自重)；(2) 屋面可变荷载标准值(按水平投影面)：0.4kN/ m；(3) 基本雪压So=O.35kN/ m；对于单跨双坡屋面，屋面坡度 a =5.71讥 卩z=1.0雪荷载标准值Sk=SoX卩z=0.35kN/ m2 0.4kN/ m2,取屋面活荷载和雪荷载 中的较大值为0.4kN/ m?,不考虑积灰荷载。(4) 基本风压：0.35kN/卅。按门式刚架轻型房屋钢结构技术规程的规 定计算，基本风压3 0=1.0 X 0.35=0.3675kN/川，地面粗糙度系数按 C类。风荷载高度变化系数按建筑结构荷载规范的规定采用，当高度小于10m时，按10m高度处的数值采用，卩z

5、 =0.74。风荷载体型系数卩s，迎风面柱及屋面分别 为+0.80和-0.60，背风面柱及屋面分别为-0.50和-0.50。3.2荷载标准值计算(1) 屋面恒荷载标准值：0.5 X 6.3=3.15kN/m(2) 屋面活荷载标准值：0.4 X 6.3=2.52 kN/m(3) 风荷载标准值：qk=1.05卩s卩z 3 0 X柱距迎风面：柱上 5=1.05 X 0.8 X 0.74 X 0.3675 X 6.3=1.44 kN/m横梁上 q2=-1.05X0.6X 0.74X 0.3675X 6.3=-1.08 kN/m背风面：柱上 qa=-1.05X0.5X 0.74X 0.3675X 6.3

6、=-0.90 kN/m横梁上 q4=-1.05X0.5X 0.74X 0.3675X 6.3=-0.90 kN/m荷载简图如下所示：四、内力计算及组合4.1刚架内力计算注：剪力图：“+”表示方向“-”;轴力图：拉为正，压为负。(1) 在不可变荷载作用下内力图4M图（单位kN m）V图（单位kN）56N图(单位kN)(2) 在可变荷载作用下内力图M图（单位kN m）N图（单位kN）7V图（单位kN）（3）在风荷载作用下内力图（左风）15M图（单位kN -m）V图（单位kN）8N图（单位kN）（4）在风荷载作用下内力图（右风）10M图（单位kN m）V图（单位kN）N图（单位kN）114.2荷载组

7、合该结构只考虑承受屋面不可变荷载、屋面可变荷载、风荷载，所以进行刚架 内力分析时，所需考虑的荷载效应组合主要有：（1）1.2 X不可变荷载+1.4 x max可变荷载，雪荷载;（2）1.2 X不可变荷载+1.4 X风荷载；（3）1.2 X不可变荷载+0.85 X 1.4 X（不可变荷载+风荷载）4.3内力组合根据不同荷载组合下的内力分析结果， 找出控制截面的内力组合，控制截面 的位置一般在柱底（1-1 ）、柱顶（2-2 ）、梁支座（3-3 ）、梁跨中（4-4 ）等截面。 控制截面的内力组合主要有： 最大轴压力Nmax和同时出现的M及V较大值。 最大弯矩Mmax和同时出现的N及V较大值。鉴于轻型

8、门式刚架自重较轻，锚栓在强风下可能受到拔起力，需考虑组合。 最小轴压力Nmin和同时出现的M及V较大值，出现在不可变荷载和风荷截面内恒荷载活何载风何载1.2不可变+1.4 可1.2不可变+1.4 风1.2 不可变+1.4*0.力变荷载荷载85 （可变 +风荷 载）1-1M000000N-18.90-15.128.70-44.60-16.02-30.32V-5.66-4.538.37-13.362.21-3.352-2M-28.88-23.1123.96-68.16-11.68-39.42N-18.90-15.128.70-44.60-16.02-30.32V-5.66-4.531.03-13.

9、36-6.69-10.963-3M-28.88-23.1123.96-68.16-11.68-35.67N-7.52-6.011.89-17.74-8.26-13.93V18.2414.59-8.5543.04-35.8029.084-4M24.4219.53-7.9857.62-43.7643.05N-5.64-4.511.89-13.31-10.16-9.89V-0.56-0.45-2.04-1.32-3.23-3.64各情况下的截面内力值及组合值由上表可知，各控制截面的内力为：柱底截面：M=0，N=-44.60kN,V=-13.36kN柱顶截面：M=-68.16kN m N=-44.60

10、kNV=-13.36kN梁支座截面：M=-68.16kN m N=-17.74kN V=43.04kN梁跨中截面： M=57.62kN m N=-13.31kNV=-3.64kN五、刚架梁、柱的截面及稳定验算5.1构件的宽厚比验算翼缘部分：b/t=145/15=9.67 < 15=15，满足；腹板部分：h/t 4270/10=27 < 250=250，满足。5.2 刚架梁的验算(1) 梁的抗剪验算梁支座 V=43.04kN 查书可知k =5.34T所以梁支座处腹板的平均切应力： =15.94N/mm< ，满足;故 Vd 二hwtwfv =270X 10X 125=337.5k

11、N>40.04kN , 满足。梁跨中 V=-3.64kN查表可知 心严5.34梁跨中腹板的平均切应力:21.35N/mm所以故 Vd 二 hwtwfv =270X 10X 125=337.5kN>3.64kN , 满足。综上所述：梁的抗剪强度满足要求。(2) 有效宽度验算梁支座处：M=-68.16kN - m N=-17.74kNV=43.04kN2所以 i=47.05N/mm < f=1.50 ±45.5522=-44.05N/mm,满足20所以腹板全截面有效M=WXf=1350 X 103X 215Xl0-6=290.25kN mkNm> 68.16kN

12、m,满足。(3) 整体性验算当斜梁不超过1:5时，因为轴力很小可以把构件当做压弯构件计算，由于该厂房的坡度为1:10，因此可以不进行稳定性验算。5.3刚架柱的验算(1)抗剪验算柱顶：柱的内力 V=13.36kN 查书可知 g = 5.34柱顶腹板的平均切应力:2=4.95N/mm,满足;Vd 二 hwtwfv =270X 10X 125=337.5kN> 13.36kN ,满足。柱底：柱的内力 V=13.36kN 查书可知k =5.34V2 柱底腹板的平均切应力： =4.95N/mm< ，满足;Vd =hwtwfv -270X 10X 125=337.5kN> 13.36kN

13、 ,满足。所以柱的抗剪强度满足要求。(2)有效宽度验算柱顶 M=-68.16kN m N=-44.60kNV=-13.36kN=3.76 ±45.552所以 i=49.31N/mm < f22=-41.79N/mm一= ，满足故腹板全截面有效M=WXf=1350 X 103X 215Xl0-6=290.25kN m kNm> 68.16kN m,满足。(3) 整体性验算 平面内稳定性验算： 柱的计算长度一端铰接一端固定计算长度系数J =0.7所以，柱的计算长度1。= 5100 0.7 = 3570mm一 一b类截面 查表得x =0.9422 2 N/mm< f = 235N/mm所以柱的平面内整体稳定性验算满足要求六、节点设计6.1梁柱节点设计（1）构造要求1）螺栓排列应符合构造要求，采用端板平放。2）, 应满足扣紧螺栓的净空要求，通常不小于35mn，此节点处ew=56mmef =50mm3）螺栓排列端距不应小于两倍螺栓孔径，选取10.9级M20高强螺栓，两排螺栓之间最小距离为三倍直径，最大距离不应超过400mm因此可确定端板长L=880mm 宽 b=400mm6.2节点验算（1）每个受拉螺栓的最大拉力其抗拉承载力另一端