土木工程毕业设计（论文）-单层钢结构厂房设计.pdf

摘要 单层厂房是指只有一层工业厂房,适用于生产工艺流程在水平运输为主,有大型 起重运输设备和工厂的动态荷载,例如其中有冶金工业、机械制造业和其他行业等 等。 单层工业厂房的框架结构由支撑构件,其他垂直方向和水平方向承担荷载的功能 构件组合而成。 厂房依赖于各种结构合理的连接从而形成一个完整的结构体系,确保 厂房足够的坚固、经久耐用。钢筋混凝土结构和钢架结构在中国得到非常广泛的使 用,这两种结构由横向弯曲排架、纵向联系的杆件,以及支持系统的各个杆件和围护 结构这些部分统一组合而成。 单层钢结构厂房有着广泛的应用、成本合理的优势,以及建筑足够的精简,持久 耐用。 随着中国钢铁产量的增加,许多工厂都采用了钢结构的形式。 单层工业厂房侧 壁(俗称山墙)由于受风面积相对较大,所以厂房对其室内空间、 屋顶的面积以及受荷 强度要求很高,如何进行有效的荷载效应组合、 选取最不利内力组合， 作为柱及基础 的设计依据，将是本设计中要重点解决的问题。 关键词：内力组合；偏心受压；钢材;厂房 abstract single-layer workshop refers to only one layer for the industrial workshop, applicable to the production process flow in horizontal transportation primarily, a large lifting transportation equipment and more dynamic loads of factories, such as metallurgy industry, mechanical manufacturing industry and other industries and so on. single-layer workshops skeleton structure consists of propping works, and other vertical and horizontal load function of components. workshop relies on various structural components for a whole, reasonable connection form a complete structure empty to ensure workshop strong, durable. widely used in china are reinforced concrete structure and bent steel structure, consisting of transverse bent, longitudinal contact component, support system components, palisade structure and other parts. monolayer steel structure workshop has wide application and cost advantages; and its building construction is short, simple, durable. with the increase of steel production in china, many factories have adopted steel structure. single-layer workshop end wall (frontispiece) with larger area by wind, interior space requirements, workshop roof area, load, were bigger complex structure, how to effectively of combination of action effects, to select the most unfavorable combined, as column and internal based design basis, will be the focus of this article. keywords: internal force combination; eccentric loading; steels; workshop 目录 1 工程概况 . 1 1.1 建筑设计要求： . 1 1.2 设计资料： . 1 2 建筑设计 . 1 2.1 工业建筑设计应满足的要求 . 1 2.2 建筑构造做法 . 2 2.2.1 散水做法（水泥沙浆散水） . 2 2.2.2 坡道做法（水泥锯齿坡道） . 3 2.2.3 地面做法（水磨石地面） . 3 2.2.4 内墙做法（水泥沙浆墙面） . 3 2.2.5 墙板做法 . 3 2.2.6 踢脚板做法（大理石踢脚板） . 3 2.3 平面设计 . 4 2.4 剖面设计 . 5 2.5 立面设计 . 6 3 荷载计算 . 8 3.1 恒载计算部分： . 8 3.2 风载标准值计算： . 8 3.3 活载标准值计算： . 9 3.4 吊车荷载标准值计算： . 9 3.5 结构内力计算 . 10 3.5.1 柱截面参数： . 10 3.5.2 梁截面参数： . 10 3.5.3 梁柱的刚度计算 . 11 3.5.4 手算活载作用下结构内力： . 11 3.5.5 力矩分配法求结构内力： . 12 3.6 第轴钢架内力组合： . 41 3.7 最不利内力组合 59 4 门式刚架构件验算 . 63 4.1 边柱验算： 63 4.1.1 验算截面 1-1： . 63 宽厚比验算： . 66 4.1.2 验算上柱截面 3-3： 67 4.1.3 验算截面 4-4： 69 4.1.4 柱的平面外的整体稳定性验算： 71 4.2 中柱验算： . 74 4.2.1 截面 13-13 强度验算： 74 4.2.2 验算截面 12-12： 76 4.2.3 验算截面 11-11： 77 4.2.4 验算截面 10-10： 78 4.3 厂房钢梁的验算 . 82 4.3.1 斜段钢梁 h400500*300*12*16 验算： . 82 5 牛腿设计 . 86 5.1 荷载统计 . 86 5.2 截面选型 . 87 5.3 牛腿验算 . 88 6 吊车梁设计 . 90 6.1 设计资料 . 90 6.2 吊车荷载的计算 . 90 6.3 吊车梁验算 . 91 6.4 支座加劲肋 . 93 6.5 焊缝计算 . 94 7 支撑设计： . 95 7.1 屋面支撑 . 95 7.2 柱间支撑： . 97 8 节点设计： . 99 8.1 左边梁柱节点设计 . 99 8.2 截面 6-6 梁梁节点 . 101 8.3 截面 8-8 梁梁节点： . 103 8.4 屋脊梁梁节点： . 105 8.5 柱脚节点设计 . 106 8.5.1 左柱柱脚设计 . 106 8.5.2 中柱柱脚设计 . 109 9 屋面板设计 111 9.1 荷载分析 111 9.2 屋面板选型 111 9.3 内力计算 . 112 9.4 最不利内力组合 . 112 9.5 有效截面计算 . 113 10 墙面压型钢板设计 . 115 10.1 压型钢板选型 . 115 10.2 内力计算 . 115 10.3 压型钢板截面特性的计算 116 10.4 有效截面计算 116 10.5 强度验算： . 117 10.6 刚度验算 . 118 11 屋面檩条设计 . 118 11.1 设计资料和截面选型 . 118 11.2 截面初选 . 119 11.3 荷载计算 . 119 11.3 内力计算 . 120 11.4 有效宽度计算 . 121 11.5 稳定性计算 . 123 11.6 挠度验算 . 124 12 墙梁设计 . 124 12.1 设计资料和截面初选 . 124 12.2 墙梁强度验算 . 125 12.3 挠度验算 . 126 13 隅撑的设计 . 127 13.1 屋面隅撑设计 . 127 13.2 墙面隅撑设计 . 127 14 抗风柱设计 . 128 14.1 荷载分析 . 128 14.2 内力分析 . 129 14.3 抗风柱构件验算 . 129 15 基础设计 . 130 15.1 地质资料 . 130 15.2 内力计算 . 130 15.3 边柱基础设计 . 131 15.4 中柱基础设计 . 135 致谢辞 . 1400 参考文献 . 141 1 1 工程概况 1.1 建筑设计要求： 1. 地面：采用水磨石地面；墙体：1.2 米下用砖砌墙体，1.2 米以上采用压型钢板， 两部分墙体外观注意协调；屋面：屋面采用压型钢板，有保温要求；排水：要求采用天 沟有组织排水；其他：室内外高差为 0.150mm。建筑使用年限为 25 年。 2. 结构形式：主体为单层门式钢架，主钢构连接采用摩擦型高强度螺栓，其他构件 连接可采用焊接等其他方法。 车间两跨纵向各设一台吊车， 吊车荷载为 25t 中级工作制。 风载为 0.5kn/m2 地耐力为 205kpa。 1.2 设计资料： 1.规模：柳州市某钢结构厂房，为满足生产工艺要求，设计成两跨单层轻钢结构厂房， 总建筑面积 3495m2，建筑高度 13.15m。 2.防火要求：建筑物属二级防火标准。 3. 气象、水文、地质资料： 1）主导风向：夏季东南风、冬秋季西北风，基本风压值详表一，地面粗糙度为 b 类。 2）自然地面-3m 以下可见地下水。 3）地质资料：地质持力层为粘土，孔隙比为 e=0.8，液性指数 i1=0.90，场地覆盖层 为 1.5 米，场地土壤属类场地土，地耐力 fk详表一。 4）抗震设防：此建筑物为一般建筑物。建筑物地处 6 度抗震设防区内。不考虑雪 荷载。 2 建筑设计 2.1 工业建筑设计应满足的要求 在进行厂房建筑设计时，应该要考虑一下所阐述的几种因素： 一、满足生产工艺的要求： 2 生产工艺是工业建筑设计的重要依据，要满足建筑的使用功能要求。因此，建筑设 计要在建筑面积大小、柱距、梁的跨度、厂房高度、有无抗风柱以及结构方案和构造措 施等方面，必须满足生产工艺的各项要求。同时，建筑设计还要满足厂房所需的机器设 备的安装、操作、运转、检修等方面的要求。 二、满足建筑技术的要求： 1、工业建筑的坚固性及耐久性应符合建筑的使用年限。由于厂房静荷载和活荷载 比较大，建筑设计应为结构设计的经济合理性创造条件，使结构设计更利于满足坚固和 耐久的要求。 2、由于科技发展日新月异，生产工艺不断更新，生产规模逐渐扩大，因此，建筑 设计应使厂房具有较大的通用性和改建扩建的可能性。 3、应遵守厂房建筑模数协调标准及建筑模数协调统一标准的规定，合理 选择厂房建筑参数(柱距、跨度、柱顶标高等)，以便采用标准的、通用的结构构件，使 设计标准化、生产工厂化、施工机械化，从而提高厂房建筑工业化水平。 三、满足建筑经济的要求： 1、在不影响卫生、防火及室内环境要求的条件下，将若干个车间(不一定是单跨车 间)合并成联合厂房，对现代化连续生产极为有利。因为联合厂房占地较少，外墙面积 相应减小，缩短了管网线路，使用灵活，能满足工艺更新的要求。 2、建筑的层数是影响建筑经济性的重要因素。因此，应根据工艺要求、技术条件 等，确定采用单层或多层厂房。 3、在满足生产要求的前提下，设法缩小建筑体积，充分利用建筑空间。合理减少 结构面积，提高使用面积。 4、在不影响厂房的坚固、耐久、生产操作、使用要求和施工速度的前提下，应尽 量降低材料的消耗，从而减轻构件的自重和降低建筑造价。 5、设计方案应便于采用先进的、配套的结构体系及工业化施工方法。但是，必须 结合当地的材料供应情况，施工机具的规格和类型，以及施工人员的技能来选择施工方 案。 2.2 建筑构造做法 2.2.1 散水做法（水泥沙浆散水） 1、20 厚水泥沙浆抹面。 2、垫层（100 厚碎石或碎砖夯实灌 m2.5 混合沙浆）。 3、素土夯实向外找坡 40%。 说明：按开间分快浇注，每块长度 6 米，分格逢宽 20mm，用沥青沙浆嵌缝。 3 2.2.2 坡道做法（水泥锯齿坡道） 1、25 厚 1：2 水泥沙浆抹面，做出 60 宽 6 深锯齿。 2、素水泥沙浆结合层一道。 3、60 厚 c15 混凝土。 4、垫层（150 厚碎石或碎砖夯实灌 m2.5 混合沙浆） 5、素土夯实（坡度按工程设计做） 2.2.3 地面做法（水磨石地面） 1、12-18 厚 1：2 水泥磨石地面磨光打蜡。 2、素水泥沙浆结合层一道。 3、20 厚 1：3 沙浆找平层。 4、60 厚 c20 细石混凝土从门口向地漏找坡最低处不小于 30 厚。 5、聚氨酯三遍涂膜防水层 1.5-1.8 厚或用硅橡胶等其他防水涂料。 6、40 厚 c20 细石混凝土随打随抹平，四周抹小八字角。 7、垫层（100 厚碎石或碎砖夯实灌 m2.5 混合沙浆） 8、素土夯实。 2.2.4 内墙做法（水泥沙浆墙面） 1、刷内墙涂料。 2、5 厚 1：2.5 沙浆抹面，压实赶光。 3、13 厚 1：3 水泥沙浆打底。 2.2.5 墙板做法 1、彩色压型钢板。 2、c 型懔条和 80 聚苯乙烯泡沫保温材料。 3、彩色压型钢板。 2.2.6 踢脚板做法（大理石踢脚板） 1、稀水泥沙浆擦缝。 2、安装 10-20 厚大理石板。 3、20 厚 1：2 水泥沙浆灌贴。 4 2.3 平面设计 厂房的平面设计是现有工艺设计人员进行工艺平面设计，在生产工艺平面的基础上 进行厂房的建筑平面设计。厂房的平面设计除首先满足生产工艺要求外，在平面设计中 应使厂房平面形式规整、合理、简单以及减小占地面积、节能和简化构造处理。厂房的 建筑参数应符合厂房建筑模数协调标准，是构件的生产满足工业化的要求。 厂房的平面形式与生产工艺流程，生产特性有直接的关系。本厂房设计采用矩形平 面， 这种平面形式较其它形式平面各工段之间靠得较近， 运输路线短截， 工艺联系紧密， 工程管线较短，形式规整，占地面积少；整个厂房柱及吊车轨顶标高相同，结构、构造 简单，造价省，施工快；在宽度不大的情况下室内采光通风较容易解决。 在厂房中， 为支撑屋顶和吊车设柱子， 根据跨度和柱距大小提出了要求。 柱网选择： 柱网尺寸是根据生产工艺的特征，综合建筑材料、结构形式、施工技术水平、基地状况、 经济性以及有利于建筑工业化等因素来确定的。 由于跨度根据设计资料已定为 7.5m， 满 足在门式刚架轻型房屋结构技术规程cecs102:2002 中 p16 的门式刚架的间距，即 柱网轴线间的纵向距离宜采用 69m。（图 2-1） 平面设计如图 2.1 所示： 5 图 2.1 2.4 剖面设计 剖面设计是厂房建筑设计的一个组成部分。是在平面设计的基础上，主要解决建筑 空间如何满足生产工艺的各项要求。剖面设计应满足的以下要求：（1）适应生产需要 的足够空间；（2）良好的采光和通风条件；（3）屋面排水和满足室内保温隔热的维护 结构；（4）经济合理的结构方案；（5）为提高建筑工业化创造条件。 厂房剖面设计的具体任务是：确定厂房高度；选择厂房承重结构及围护结构方案； 处理车间的采光、通风及屋面排水等问题。 6 厂房高度对造价有直接的影响.在确定厂房高度时，应在不影响生产要求的前提下， 有效地节约并利用空间，使柱顶标高降低，从而降低建筑造价。 单层厂房室内地坪标高，由厂区总平面设计确定，其相对标高定为0.000。单层厂 房室内外需设一定的室内外高差，以防止雨水渗入室内，同时为便于汽车等运输工具通 行，此处室内外高差取 150mm。应在大门处设置坡道，其坡度不宜过大。剖面设计如 图 2.2 所示： 图 2.1 2.5 立面设计 单层厂房立面设计是工业建筑设计的组成部分之一。其立面造型与生产工艺、平面 形状、剖面形式结构类型密切相关，按厂房的功能要求，按技术条件及经济等因素，运 用建筑图原理和处理手法，是工业建筑具有间接、朴素、新颖、大方的外观形象创造出 内容与形式统一的体型。 影响立面设计的因素。(1)使用功能的影响：生产工艺流程、生产状况、运输设备等 不仅对厂房平面、剖面设计有影响，而且也影响着立面的处理。筑的形象应反映建筑的 内容。(2)结构、材料的影响：不同的结构形式和材料对立面处理会产生不同的效果。结 构型式对厂房的体型影响较大，屋顶形式在很大程度上决定着厂房的体型。(3)环境、气 候的影响气候条件主要指太阳辐射强度、 室外空气温度、 相对湿度等。 寒冷地区的厂房， 窗洞面积较小，而墙体面积较大，给人以稳重厚实的感觉；炎热地区强调通风，窗洞面 积较大，为减少太阳辐射热的影响，常采用遮阳板，建筑物的形象给人以开敞、明快的 感觉。 7 建筑物最显著的要素是它的正立面，它直接构成了建筑的外观。墙上的门窗、可见 的装置和装潢系建构成了建筑外观的韵律，建筑材料的选择和着色在大面积墙面处理上 有着重要的作用。同时，对于近处观看的效果和远处观看的效果应给于同样的重视。所 有的建筑材料多具有自己的物理和美学特性，金属板面可以横向铺上也可以竖向铺设。 现代建筑显示了对一些水平铺设彩板的兴趣， 虽然这样的铺设方法巡航式建筑看上 去挺不错的，但别忘了，横向的铺板容易积灰，排水也不太畅通，会使将来建筑维护的 费用大大提高。通过打断连续单调的彩板可以改变建筑的节奏，凹凸幼稚的墙面也可以 起到同样的效果。 装饰性的油漆可以使立面更为生动，但需尽量避免混乱的外装饰，可以使用规则的 几何形状来进行外墙装饰。 装饰涂料可以用来改变人的视觉比例，也可以用来使窗的外边线、落水管等构件与 墙面融为一体而显示建筑立面的整体效果。 建筑立面是建筑组成部分中的焦点，门户窗的设置可以用来调整立面的虚实对比， 他们必须平衡已达到整体效果的和谐。门窗的尺寸与建筑的大小有关，当使用标准尺寸 的门窗时， 应当根据立面的大小进行选择。 门窗有序的布置和安排才能给建筑带来协调， 一个和谐的立面需要对门窗进行调节。当门窗的位置不在同一高度时，可通过视觉效果 增大门的尺寸来配合窗的排列。如有可能，应尽量避免使用孤立的单窗，因为窗是构成 立面效果的最重要部分，同样，门也应该以同样的方式来构成立面效果。 颜色与材质是不可分离的，然而，在传统和古典的建筑中，人们选择材料时并不大 考虑他们的颜色。现代建筑将色彩放在第一位，而现代的工业建筑也融入了大量的色彩 及色彩组合因素。预制轻钢建筑所能提供的丰富多彩的彩板颜色和多种可与彩板组合使 用的建筑材料，使建筑的颜色得到非常多彩的和谐组合。有两种方法来确定工业建筑的 色彩：（1）突出建筑在环境中的位置，它的外观应表现为醒目的颜色，使建筑物作为 标志性的形象出现。（2）将建筑物融入到环境中，用与环境相协调的颜色。在群体工 业建筑中，人们希望自己的建筑物与众不同，那么，使用较为醒目的颜色可以轻而易举 地达到这一目的，而在较为宽广的场地中，建筑无用当尽可能融入周围的环境，在某些 地区的政府规定获取与法令中，就有这样的要求。在这样的情况下，可使用一些较暖色 调的颜色，如：褐色、绿色、土黄色、来达到与环境颜色的融合。在选择建筑的颜色是， 也需要考虑不同的面， 并且评价他们中的那一个面最为重要。 墙面是大面积的可见立面， 附属构筑物和守边疆“加重、强调、提高”色彩的影响力。用明亮色彩来为墙面上较暗 淡的色彩收边是不错的办法，而大面积使用同样明亮的色彩则可以使建筑物变得十分显 眼。 因此，本设计采用即明亮又易溶于环境的海蓝色作为主体色调。而低窗下的墙体则 采用的是清水砖墙，用来衬托出墙体的颜色。立面图如图 2.3 所示： 8 图 2.3 3 荷载计算 3.1 恒载计算部分： 由给出的任务书有， 本厂房柱距 7.5m， 取屋面恒载 0.4 kn/m 2， 横梁自重 0.15 kn/m2, 墙面恒载 0.4 kn/m 2。墙面恒载均布在柱子上。屋面恒载：0.47.5=3kn/m 横梁自重：0.157.5=1.13kn/m 墙面恒载：0.47.5=3kn/m 吊车梁作用下的荷载（选用工字钢规格为 h=750,b上=350,t上=16,b下=350，t下=16， tw=14）： 吊车梁自重:（350162+75014）785010 -6107.5=12.78kn 根据 pkpm 受力简图可以得出吊车梁的偏心距 e0=0.75m， 因此吊车梁引起的力矩 m=12.780.75=9.59knm 3.2 风载标准值计算： 本厂房选用的基本风压为 0 =0.50kn/m 2为封闭式，地面粗糙度系数按 b 类取值；风 荷载体形系数 s 按门式刚架轻型房屋钢结构技术规程（cecs 102-2002）取值。风 荷载体型系数 s 如下图所示： 9 地面粗糙度类别为 b 类，查建筑结构荷载规范（gb50009-2012）表 8.2.1，当 建筑高 10m 时，z=1.0；当建筑高 20m 时，z=1.23。本厂房高 16.00m，线性内差计算 得： 14. 10 . 1)1016( 1020 0 . 123. 1 z 0kzsz ww ， 1.0 s 不考虑脉动风荷载和积灰荷载影响，取 z=1.0。 左风作用下荷载计算(风吸力体型系数 1.0 s )： 11 22 33 44 7.51.00.251.140.57.51.07kn/m 7.51.0(-1.0)1.140.57.5-4.28kn/m 7.51.0(-0.65)1.140.57.5-2.78kn/m 7.51.0(-0.55)1.140.57.5-2.35kn/m qw qw qw qw 右风作用下的荷载计算： 14 23 32 41 7.51.0( 0.55)1.140.57.52.35kn/m 7.51.0( 0.65)1.140.57.52.78kn/m 7.51.0( 1.0)1.140.57.54.28kn/m 7.51.00.251.140.57.51.07kn/m qw qw qw qw 3.3 活载标准值计算： 屋面活载设为 0.5kn/m 2,因为是在柳州，故不考虑雪荷载。因此活载标准值为 0.5 7.5=3.75kn/m 3.4 吊车荷载标准值计算： 吊车参数：选用的吊车为 a4 中级工作制，吊车梁跨度 19.5m，吊车起重量为 30t， 吊车宽度 6.13m， 轨道高 90mm， 轮距 4.7m， 小车重 11t， 最小轮压 6.55t， 最大轮压 26.50t， 单侧轮数为 2 个。 10 根据建筑结构荷载规范（gb50009-2012）6.3.1，工作级别为 a1a5 的软钩吊 车，动力系数取 1.05。由 pkpm 可以得出吊车竖向荷载 dmax=356.91kn，dmin=88.22kn，吊 车横向水平荷载 tmax=27.61kn，故节点弯矩：mmax=dmaxe=356.910.75=267.68knm mmin=dmine=88.220.75=66.17knm 3.5 结构内力计算 本厂房为对称结构，故结构内力计算时候只取一半。采用的钢材均为 q345 钢，其 尺寸如下面所示： 图 3.3 梁柱各界面尺寸如上图，其中梁为变截面，柱子为等截面，单位均为 mm 3.5.1 柱截面参数： 截面面积:a=(45-22.0)1.2+2(352.0)=189.20cm 2 截面惯性矩: 33334 c11 11 i(bh -b h )3545 -(35-1.2)(45-22.0)71653.76cm 1212 3.5.2 梁截面参数： 本两跨厂房中每一跨梁平均分为三段截面，第一第三段均相同的不等截面梁规格为 h400500*300*12*16，中间段梁为等截面梁规格为 h400*300*12*16 11 左段梁（截面大的那边）平均截面面积： 2 21.6(301.2)(5021.6)1.2148.32cm lb a 梁惯性矩： 334 1 3050(301.2)(5021.6)66492.24cm 12 lb i 同理可得截面小那边的平均截面面积与惯性矩： 2 4 136.32cm 40393.52cm ls ls a i 因为中间段梁的截面为等截面 h400*300*12*16 故其截面面积与惯性矩为： 2 4 136.32cm 40393.52cm mls mls aa ii 梁平均截面面积与惯性矩： 2 4 (148.32136.32136.32)/ 3140.32cm 66492.2440393.5266492.2440393.52 (40393.52)/ 349093.09cm 22 a i 3.5.3 梁柱的刚度计算 柱子的抗拉刚度 26 206000189.20103.9010 knea 柱子的抗弯刚度 442 20600071653.761014.7610 knm c ei 梁的抗拉刚度： 26 206000140.32102.8910 knea 梁的抗弯刚度： 442 20600049093.091010.1110 knm b ei 3.5.4 手算活载作用下结构内力： 由于本厂房为双跨对称结构，故手算荷载的时候只取其中一半计算，结构中各个节 点均为刚接。计算结构内力时假设厂房梁柱构件抗拉强度为无限大，且屋面坡度仅为 10%，因此忽略斜梁的影响，从而转化为直梁计算。 12 图 3.4 模型受力示意图 3.5.5 力矩分配法求结构内力： 因为各个节点均为刚接，所以 s=4i 根据上面计算得出梁柱的 ea、ei 所以，梁：481.0 21 11.10 l ei i b bc ，柱： 14.76 1.11 13.3 c ba ei i l 1.11 0.7 1.110.481 0.481 0.3 0.4811.11 ba bc 均布荷载下梁端弯矩： 22 2 3.7521 137.81knm 1212 137.81knm 12 bc cb ql m ql m 天窗传下来集中荷载引起的弯矩： 2 2 “ 22 2 2 “ 22 9.7518.42.6 2.75knm 21 9.7518.42.6 19.46knm 21 p bc p cb f ab m l f a b m l 均布荷载与集中荷载弯矩的叠加： 137.81( 2.75)140.56knm 137.8119.46157.27knm bc cb m m 13 图 3.5 以下是结构力学求解器求出的结果，与手算对照：(下图为活载受力简图) 图 3.5 图 3.6 活载作用下的 m 图 14 图 3.7 活载作用下的 v 图 图 3.8 活载作用下的 n 图 由上可得出，手算结果与求解器得出的结果仅存在很小的误差，即手算满足。 风载与恒载均用求解器计算：由 pkpm 得出均布荷载为 3kn/m，集中荷载为 7.8kn/m，吊车梁自重 11.59kn,引起的弯矩为 8.70knm，墙面恒载 3kn/m，荷载示意图 如下： 图 3.9 15 图 3.10 恒载作用下的计算简图 图 3.11 恒载作用下的 m 图 图 3.12 恒载作用下的 n 图 16 图 3.13 恒载作用下的 v 图 左风作用下的受力图： 图 3.14 左风受力简图 图 3.15 左风作用下的 m 图 17 图 3.16 左风作用下的 v 图 图 3.17 左风作用下的 n 图 右风作用下的受力图： 图 3.18 右风受力简图 18 图 3.19 右风作用下的 m 图 图 3.20 右风作用下的 v 图 图 3.21 右风作用下的 n 图 3.5 吊车荷载情况分析： 一：一：当厂房仅有左跨有吊车荷载时有以下几种情况 （1）dmax在左柱，dmin在右柱，tmax向右 19 图 3.22 受力示意图 图 3.23 吊车荷载 m 图 图 3.24 吊车荷载 v 图 图 3.25 吊车荷载 n 图 （2）dmax在左柱，dmin在右柱，tmax向左 20 图 3.26 吊车荷载 m 图 图 3.27 吊车荷载 v 图 图 3.28 吊车荷载 n 图 （3）dmax在右柱，dmin在左柱，tmax向右 21 图 3.29 受力示意图 图 3.30 吊车荷载 m 图 图 3.31 吊车荷载 v 图 图 3.32 吊车荷载 n 图 （4）dmax在右柱，dmin在左柱，tmax向左 22 图 3.33 吊车荷载 m 图 图 3.34 吊车荷载 v 图 图 3.35 吊车荷载 n 图 因为该厂房为对称结构，故当仅有一台吊车作用在厂房右跨的时候，结构受力的情 况完全跟作用在左跨一致，计算步骤在此省略。 当厂房两跨均作用有吊车荷载时，有以下各种组合的情况 （9）左跨 dmax在左柱，dmin在右柱，tmax向左；右跨 dmax在左柱，dmin在右柱， tmax向左 23 图 3.36 结构受力简图 图 3.37 吊车荷载 m 图 图 3.38 吊车荷载 v 图 24 图 3.39 吊车荷载 n 图 （10）左跨 dmax在左柱，dmin在右柱，tmax向右；右跨 dmax在左柱，dmin在右柱， tmax向右 图 3.40 结构受力简图 图 3.41 吊车荷载 v 图 25 图 3.42 吊车荷载 m 图 图 3.43 吊车荷载 n 图 （11）左跨 dmax在左柱，dmin在右柱，tmax向左；右跨 dmax在左柱，dmin在右柱， tmax向右 图 3.44 结构受力简图 26 图 3.3.45 吊车荷载 v 图 图 3.46 吊车荷载 n 图 图 3.47 吊车荷载 m 图 （12）左跨 dmax在左柱，dmin在右柱，tmax向右；右跨 dmax在左柱，dmin在右柱， tmax向左 27 图 3.48 结构受力简图 图 3.49 吊车荷载 v 图 图 3.50 吊车荷载 n 图 28 图 3.51 吊车荷载 m 图 （13）左跨 dmax在右柱，dmin在左柱，tmax向左；右跨 dmax在右柱，dmin在左柱， tmax向左 图 3.52 结构受力简图 图 3.53 吊车荷载 n 图 图 3.54 吊车荷载 m 图 29 图 3.55 吊车荷载 v 图 （14）左跨 dmax在右柱，dmin在左柱，tmax向右；右跨 dmax在右柱，dmin在左柱， tmax向右 图 3.56 结构受力简图 图 3.57 吊车荷载 n 图 30 图 3.58 吊车荷载 m 图 图 3.59 吊车荷载 v 图 （15）左跨 dmax在右柱，dmin在左柱，tmax向左；右跨 dmax在右柱，dmin在左柱， tmax向右 图 3.60 结构受力简图 图 3.61 吊车荷载 m 图 31 图 3.62 吊车荷载 n 图 图 3.63 吊车荷载 v 图 （16）左跨 dmax在右柱，dmin在左柱，tmax向右；右跨 dmax在右柱，dmin在左柱， tmax向左 图 3.64 结构受力简图 32 图 3.65 吊车荷载 v 图 图 3.66 吊车荷载 m 图 图 3.67 吊车荷载 n 图 （17）左跨 dmax在右柱，dmin在左柱，tmax向左；右跨 dmax在左柱，dmin在右柱， tmax向左 33 图 3.68 结构受力简图 图 3.69 吊车荷载 n 图 图 3.70 吊车荷载 v 图 图 3.71 吊车荷载 m 图 34 （18）左跨 dmax在右柱，dmin在左柱，tmax向右；右跨 dmax左柱，dmin在右柱， tmax向右 图 3.72 结构受力简图 图 3.73 吊车荷载 m 图 吊车荷载 n 图 图 3.74 吊车荷载 v 图 35 （19）左跨 dmax在右柱，dmin在左柱，tmax向左；右跨 dmax左柱，dmin在右柱， tmax向右 图 3.75 结构受力简图 图 3.76 吊车荷载 v 图 图 3.77 吊车荷载 m 图 图 3.78 吊车荷载 n 图 36 （20）左跨 dmax在右柱，dmin在左柱，tmax向右；右跨 dmax左柱，dmin在右柱， tmax向左 图 3.79 结构受力简图 图 3.80 吊车荷载 n 图 图 3.81 吊车荷载 m 图 图 3.82 吊车荷载 v 图 37 （21）左跨 dmax在左柱，dmin在右柱，tmax向左；右跨 dmax右柱，dmin在左柱， tmax向左 图 3.83 结构受力简图 图 3.84 吊车荷载 n 图 图 3.85 吊车荷载 v 图 38 图 3.86 吊车荷载 m 图 （22）左跨 dmax在左柱，dmin在右柱，tmax向右；右跨 dmax右柱，dmin在左柱， tmax向右 图 3.87 结构受力简图 图 3.88 吊车荷载 v 图 39 图 3.89 吊车荷载 m 图 图 3.90 吊车荷载 n 图 （23）左跨 dmax在左柱，dmin在右柱，tmax向左；右跨 dmax右柱，dmin在左柱， tmax向右 图 3.91 结构受力简图 40 图 3.92 吊车荷载 n 图 图 3.93 吊车荷载 v 图 图 3.92 吊车荷载 m 图 （24）左跨 dmax在左柱，dmin在右柱，tmax向右；右跨 dmax右柱，dmin在左柱， tmax向左 41 图 3.93 结构受力简图 图 3.94 吊车荷载 v 图 图 3.95 吊车荷载 n 图 图 3.96 吊车荷载 m 图 3.6 第轴钢架内力组合： 由于钢架为对称结构，故计算的时候只取其中一半，左柱验算4个截面，右柱验算 4 个截面，设计时采用变截面梁，故梁验算 5 个截面（如下图所示）。 内力组合时考虑计算结构的强度与稳定性，组合 12 种如下所示： （1）1.2 恒载+ 1.4 活载 42 （2）1.2 恒载+ 1.4 风载 （3）1.2 恒载+ 1.4 吊车荷载 （4）1.2 恒载+ 1.4 活载+ 1.40.6 风载 （5）1.2 恒载+ 1.40.7 活载+ 1.4 风载 （6）1.2 恒载+ 1.4 活载+ 1.40.7 吊车荷载 （7）1.2 恒载+ 1.40.7 活载+ 1.4 吊车荷载 （8）1.2 恒载+ 1.40.6 风载+ 1.4 吊车荷载 （9）1.2 恒载+ 1.4 风载+ 1.40.7 吊车荷载 （10）1.2 恒载+ 1.4 活载+ 1.40.6 风载+ 1.40.7 吊车荷载 （11）1.2 恒载+ 1.40.7 活载+ 1.4 风载+ 1.40.7 吊车荷载 （12）1.2 恒载+ 1.40.7 活载+ 1.40.6 风载+ 1.4 吊车荷载 组合结果以 excel 形式导出 表 3.1 吊车工况 吊车各截面内力表 吊车 工况 截面 1 截面 2 截面 3 截面 4 截面 5 截面 6 截面 7 截面 8 截面 9 截面 10 截面 11 截面 12 截面 13 工 况 1 弯 矩 -27.00 -126.17 141.5 1 71.20 71.20 36.97 14.15 -8.68 -42.91 -79.08 -26.98 -93.15 157.51 剪 力 -9.63 -9.63 -24.33 -24.33 -5.41 -5.41 -5.41 -5.41 -5.41 10.53 10.53 24.31 24.31 轴 力 -353.65 -353.65 3.26 3.26 -23.04 -23.04 -23.04 -23.04 -23.04 2.41 2.41 -85.18 -85.18 工 况 2 弯 矩 116.33 -188.76 78.92 31.48 31.48 16.33 6.23 -3.88 -19.03 -23.39 53.32 -12.85 4.50 剪 力 -29.62 -29.62 -15.81 -15.81 -2.40 -2.40 -2.40 -2.40 -2.40 15.50 15.50 1.69 1.69 轴 力 -355.97 -355.97 0.94 0.94 -15.66 -15.66 -15.66 -15.66 -15.66 -0.60 -0.60 -88.82 -88.82 工 况 3 弯 矩 2.85 -19.57 46.60 -1.36 -1.36 1.02 2.61 4.20 6.59 11.86 87.97 -179.47 120.90 剪 力 -2.18 -2.18 -15.99 -15.99 0.38 0.38 0.38 0.38 0.38 15.38 15.38 29.19 29.19 轴 力 -90.08 -90.08 -1.86 -1.86 -16.09 -16.09 -16.09 -16.09 -16.09 1.73 1.73 -355.18 -355.18 工 况 4 弯 矩 146.18 -82.17 -16.00 -41.08 -41.08 -19.61 -5.31 9.00 30.47 67.55 168.26 -99.42 -32.10 剪 力 -22.17 -22.17 -8.36 -8.36 3.39 3.39 3.39 3.39 3.39 20.35 20.35 6.54 6.54 轴 力 -92.40 -92.40 -4.18 -4.18 -8.71 -8.71 -8.71 -8.71 -8.71 -1.28 -1.28 -358.19 -358.19 工 况 5 弯 矩 2.07 -1.15 -1.22 -2.13 -2.13 -0.19 1.11 2.41 4.36 23.39 -53.32 12.85 -4.50 剪 力 -0.32 -0.32 -0.32 -0.32 0.31 0.31 0.31 0.31 0.31 -15.50 -15.50 -1.69 -1.69 轴 力 -0.34 -0.34 -0.34 -0.34 -0.35 -0.35 -0.35 -0.3 5 -0.35 -0.60 -0.60 -88.82 -88.82 工弯114.01 -17.70 -20.28 -57.72 -57.72 62.49 28.14 -6.20 36.17 79.08 26.98 93.15 -157.51 43 况 6 矩 剪 力 -12.91 -12.91 -12.91 -12.91 4.45 4.45 4.45 4.45 4.45 -10.53 -10.53 -24.34 -24.34 轴 力 -5.67 -5.67 -5.67 -5.67 -13.38 -13.38 -13.38 -13.38 -13.38 2.41 2.41 -85.81 -85.81 工 况 7 弯 矩 -105.10 17.15 19.55 54.31 54.31 26.89 8.61 -9.66 -37.08 -67.55 -168.26 99.42 32.10 剪 力 11.99 11.99 11.99 11.99 -4.33 -4.33 -4.33 -4.33 -4.33 -20.35 -20.35 -6.54 -6.54 轴 力 5.46 5.46 5.46 5.46 12.44 12.44 12.44 12.44 12.44 -1.28 -1.28 -358.19 -358.19 工 况 8 弯 矩 6.84 0.61 0.49 -1.28 -1.28 -2.48 -3.27 -4.07 -5.27 -11.86 -87.97 179.47 -120.90 剪 力 -0.61 -0.61 -0.61 -0.61 -0.19 -0.19 -0.19 -0.19 -0.19 -15.38 -15.38 -29.19 -29.19 轴 力 0.13 0.13 0.13 0.13 -0.60 -0.60 -0.60 -0.60 -0.60 1.73 1.73 -355.18 -355.18 工 况 9 弯 矩 122.75 -189.09 78.59 29.20 29.20 13.43 2.92 -7.59 -23.36 -34.12 -33.93 167.58 -116.42 剪 力 -30.28 -30.28 -16.47 -16.47 -2.49 -2.49 -2.49 -2.49 -2.49 0.04 0.04 -27.57 -27.57 轴 力 -356.05 -356.05 0.86 0.86 -16.30 -16.30 -16.30 -16.30 -16.30 1.49 1.49 -443.64 -443.64 工 况 10 弯 矩 -134.81 -111.36 156.32 121.72 121.72 61.87 21.97 -17.92 -77.77 -142.94 -193.05 8.46 191.63 剪 力 2.28 2.28 -11.53 -11.53 -9.45 -9.45 -9.45 -9.45 -9.45 -9.83 -9.83 17.78 17.78 轴 力 -348.56 -348.56 8.35 8.35 -10.65 -10.65 -10.65 -10.65 -10.65 1.49 1.49 -443.64 -443.64 工 况 11 弯 矩 9.88 -172.90 94.78 82.94 82.94 41.77 14.32 -13.13 -54.31 -88.53 -113.49 88.02 37.06 剪 力 -17.75 -17.75 -3.95 -3.95 -6.50 -6.50 -6.50 -6.50 -6.50 4.89 4.89 4.89 4.89 轴 力 -350.77 -350.77 6.14 6.14 -3.31 -3.31 -3.31 -3.31 -3.31 -1.59 -1.59 -446.72 -446.72 工 况 12 弯 矩 -20.74 -125.77 141.91 69.88 69.88 34.73 11.29 -12.15 -47.30 -89.20 -114.36 87.15 36.32 剪 力 -10.20 -10.20 -24.01 -24.01 -5.55 -5.55 -5.55 -5.55 -5.55 -4.93 -4.93 -4.93 -4.93 轴 力 -353.7