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滁州嘉东电器公司轻钢厂房设计毕业论文第一章 设计任务及要求1.1工程概况 （1） 工程名称：滁州嘉东电器公司轻钢厂房。 （2） 建设地点：滁州市。 （3）设计用途：仓储。 （4）建设规模：总建筑面积约为 3000m2。 （5）结构形式：双跨双坡单层轻钢门式刚架结构。 （6）吊车资料：厂房内设起重量 10t吊车 2台，轨道顶标高 7m。1.2设计原始资料 （1） 建筑物安全等级为二级；设计使用年限 50年，建筑类型为丁类，耐火等级为三级（耐火极限：钢柱不小于 2小时，钢梁不小于 1.5小时），刷超薄型防火涂料。 （2）气候条件：夏季室外计算温度： 32.5；冬季室外计算温度：5；绝对最高温度： 42；绝对最低温度：15；最大日降雨量： 300mm；主导风向：冬季：西北；夏季：东南；最大积雪深度： 240mm；最大冻深： 50cm； （3）工程地质条件：地势平坦，土壤冻结深度： -0.50m；地下水位：最高 -2.5m，最低 -3.5m；场地类别：III类；地基承载力特征值及土层厚度见表 1。表 1地基承载力特征值及土层厚度1.3建筑设计内容与要求 1.3.1建筑设计要求平面设计要求：根据使用功能要求确定车间平面及柱网尺寸；选择柱形式，初步确定柱截面；确定横向、纵向定位轴线以及变形缝的位置；门、窗位置，尺寸及选用；围护结构的设计；标注剖面图的剖切位置，索引标注三道尺寸（外部）及必要的标高尺寸等。立面设计要求：门窗条及内外墙面，粉刷的设计；雨蓬的设置；消防梯及屋面检修梯的设置；屋顶平面设计要求；屋面排水方案的确定；水落管数量及间距。剖面设计要求：厂房的高度的确定：门架檐口标高；轨顶标高；天窗的设计及选择，侧窗窗台标高；屋面构造：防水，保温，隔热的设计；抗震构造设计，变形缝等的处理。1.3.2建筑设计内容 （1）总平面图（ 1：500）及建筑设计说明 （2） 底层平面图及屋顶平面图（ 1：100） （3）正立面、侧立面、剖面图（ 1：100）1.4结构设计内容与要求 1.4.1 结构设计要求结构方案的确定，包括：平面柱网；承重结构，门架，檩条，支撑系统：柱间支撑；屋盖横向及纵向支撑；吊车梁的设计；抗风柱的设计；柱基础及墙基础的选型；牛腿的构造尺寸；结构计算。 (1)结构方案的确定包括结构选型、基础型式的确定和主要承重构件截面尺寸的确定。 (2)结构受力计算简图； (3)荷载计算及内力组合； (4) 结构内力计算及位移验算。 (5) 梁（包括吊车梁）、柱截面验算 (6) 节点、柱脚、基础设计 (7) 用软件进行电算分析，并与手算结果比较。 (8) 檩条设计、支撑设计。1.4.2结构设计图纸内容 (1) 结构设计说明 (2) 基础平面布置图、基础详图 (3) 支撑布置图 (4) 连接大样图 (5) 刚架详图 (6) 屋面结构布置图1.4.3结构设计说明书 （1） 结构方案选择，包括结构选型、结构布置和材料选用等。 （2） 结构设计依据。 （3） 结构设计计算的具体内容和步骤，包括计算简图选取、荷载计算、内力分析和组合、抗震验算、构件截面设计及结构构造说明等。 （4） 计算中所用必要数据和表格。 1.4.4 时间安排 （1） 实习、调研、收集资料 1周 （2）建筑设计 3周 （3）结构设计 9周 a结构方案确定1周 b结构内力计算及位移验算 2周 c梁、柱截面验算 2周 d节点、柱脚、基础设计 2周 e用软件进行电算分析，并与手算结果比较 1周 f檩条设计、支撑设计 1周 g外文翻译1周 h机动、答辩2周 第二章 建筑设计总说明2.1厂房平面设计2.1.1建筑平面形式的选择工业建筑中生产工艺要求是其设计主要依据，本厂房的生产工艺流程为直线型，生产工艺流程较简单。充分考虑到生产流程及建筑和结构的简单及合理性，平面采用矩形平面形式。本厂房采用单跨结构。2.1.2柱网的选择本厂房建筑面积在3000平方米左右，由于厂房荷载较小，故选择质量较轻，工业化程度较高，施工周期短，结构形式较简单的轻型门式钢架结构。为便于机械化生产，减少造价，所以柱距选择7.5m。对于跨度的选择，根据厂房建筑模数协调标准的要求，本厂房跨度大于18m，按30M模数增长，考虑到生产设备的大小和布置方式，为了有效提高厂房面积的利用率及吊车的服务范围，跨度选择为36m。2.1.3定位轴线的划分本厂房设计中，纵向定位轴线由下向上依次定为A，B，C，D；横向定位轴线从左向右依次定为1，2，3，4，5，15 。其中，横向定位轴线为中间柱的截面中心线与横向定位轴线重合，厂房的纵向结构构件如屋面板，吊车梁，连系梁的标志长度皆以横向定位轴线为界。纵向定位轴线为，对于抗风柱的设置，考虑到跨度为36m，柱距为7.5m，尽量使抗风柱间距与柱距相近，所以6m设置抗风柱。厂房边柱外缘与外墙内缘重合，边柱中心线与纵向定位轴线重合。 图2-1平面柱网布置图22厂房剖面设计2.2.1厂房高度的确定吊车拟采用10t桥式起重机吊车。根据设计资料，本厂房采用轨顶标高为7m，查阅相关规范可知吊车梁高度可取600mm，故牛腿标高H=7-0.1-0.6=6.3m。厂房左柱高9.6m,右柱高9.6m,中柱高11.4m。2.2.2室内外高差的确定为考虑到运输工具进出厂房的便利及防止雨水侵入室内，取厂房室内外高差为150mm。2.2.4厂房屋面排水设计为了使厂房立面美观，本厂房采用有组织内落内排，即使落水管沿室内柱子落下，将雨水排至地下水管道。考虑到西安的气象条件以及厂房最大高度的限制，厂房屋面排水坡度取1/10，天沟纵向坡度取5 。具体内天沟做法如下图所示。图2-2 边跨内天沟做法示意图2.3厂房立面设计厂房立面利用矩形窗，墙体勒脚等水平构件及其色彩变化形成立面划分形状，使立面简洁大方，具有开朗，明快的效果。立面上，采用底部为900mm高的砖砌体，表面以水泥砂浆抹面。门窗框口包角板以及女儿墙盖板均采用蓝色钢板，以丰富立面，同时也突出了门窗的重点部位。2.4厂房的构造设计2.4.1外墙本厂房外墙下部为900mm高240mm厚的砖砌墙体，上部为压型钢板，以避免压型钢板直接着地而产生锈蚀。压型钢板采用保温复合式压型钢板，板外侧采用YX3517565型钢板，内板采用平板式钢板。压型钢板外墙构造力求简单，施工方便，与墙梁连接可靠。转角处以包角板与压型钢板搭接，搭接长度为350mm，以保证防水效果。图2-3 纵墙与山墙角部节点示意图2.4.2屋顶构造本厂房屋面采用压型钢板有檩体系，即在钢架斜梁上放置C型冷轧薄壁钢檩条，再铺设压型钢板屋面。压型钢板凹槽沿排水方向铺设，以利于排水，排水坡度取1/20。具体构造如下图。图2-4 屋脊节点示意图2.4.3散水构造厂房周围做宽1000mm的混凝土散水，散水坡度取5%，散水构造由下至上为素土夯实，80厚碎砖打底，60厚C10混凝土，10厚1：2.5水泥砂浆抹面。具体做法如下图所示：图2-6 散水构造示意图2.5门窗明细表门窗编号尺寸数量长（mm）高（mm）M1430040006C1400050018C24000210028第三章 结构方案设计总说明 3.1材料的选择材料选择根据门式刚架轻型房屋结构技术规程CECS102：2002中的相关规定选取，由于本厂房是轻型门式刚架结构，本身自重较轻且吊车吨位较小，钢架承受荷载也较小，所以厂房梁、柱、檩条等结构构件可选用Q235钢，又由于厂房对材料的冲击韧性无特殊要求，所以质量等级可以选用B级，且厂房对钢材无特殊要求，为了节省造价，可采用沸腾钢，因此，长房梁、柱、檩条、吊车梁、压型钢板等结构构件均可选用Q235B钢材。3.2柱网布置本厂房建筑面积2950m，由于本厂房荷载较小，故选用质量较轻、工业化程度较高、施工周期短、结构形式较简单的轻型门式刚架结构。其中柱距7.5m，对于跨度的选择，应尽量选择较大的跨度。跨度较大可以扩大柱网，这样可以底稿厂房的通用性，扩大生产面积，节约用地，加快建设速度，提高吊车的服务范围，因此本厂房采用18m的跨度。并根据工艺要求设为双跨。3.3屋面布置根据屋面压型钢板的规格，檩条沿跨度方向每隔2m布置一道。根据门式刚架轻型房屋结构技术规程CECS102：2002中6.3.1之规定，由于檩条跨度为7.5m9m，故采用实腹式檩条。根据门式刚架轻型房屋结构技术规程CECS102：2002中6.3.5和6.3.6之规定，应在檩条三分点处设置一道拉条，拉条采用10圆钢，圆钢拉条设在距檩条上翼缘1/3腹板高度范围内，屋脊拉条为刚性。3.4柱间支撑布置根据门式刚架轻型房屋结构技术规程CECS102：2002中4.5.2之规定应在厂房两端第一柱间设置柱间支撑，并应在中间一个柱间设置柱间支撑，柱间支撑分为上柱柱间支撑和下柱柱间支撑布置。两端设上柱支撑，中间设上下柱支撑。在设置柱间支撑的开间，宜同时设置屋盖横向支撑，以组成几何不变体系。当有起重量不小于5t的吊车时，柱间宜采用型钢支撑。3.5屋盖支撑布置由于本厂房长82.5m，宽36m，根据门式刚架轻型房屋结构技术规程CECS102：2002中4.5.2之规定，将整个厂房可划分为一个温度区段。因此在厂房两端第一个柱间支撑设置横向水平支撑。此外，还应在厂房中间柱间内设置屋盖横向水平支撑，并应在上述相应位置设置刚性系杆。3.6墙面结构布置根据墙板的板型和规格，墙梁的布置沿高度方向间距每隔1.5m布置一道，根据冷弯薄壁型钢结构技术规范 GB50018-2002中8.4.2之规定，本厂房跨度7.5m6m，应在跨中三分点处各设置一道拉条，拉条承担的墙体自重通过斜拉条传至承重柱和墙架柱，且应每隔5道拉条设置一对斜拉条，以分段传递墙体自重，拉条为10圆钢。根据门式刚架轻型房屋结构技术规程CECS102：2002中6.4.2节，应设置门柱窗柱，且由于门柱、窗柱需承受墙板重及自重，所以应考虑为双向受弯构件。 第四章 檩条设计4.1 荷载设计4.1.1永久荷载压型钢板（两层 含保温层） 檩条（包括拉条） 4.1.2可变荷载（1）屋面均布活荷载标准值根据建筑结构荷载规范GB5009-2001，本厂房采用的压型钢板为轻型屋面板，屋面为不上人屋面，其水平投影面上的屋面均不活荷载按表4.3.1采用，标准值取。根据建筑结构荷载规范GB5009-2001中4.5.1之规定：施工或检修集中荷载标准值为 ，将屋面均布荷载转换为线荷载（2）屋面雪荷载标准值由设计任务书可知，基本雪压 ，根据建筑结构荷载规范GB5009-2001中6.2之规定取雪荷载标准值为： （ ）（3）屋面风荷载标准值 由设计任务书可知，基本风压，则根据门式刚架轻型房屋钢结构技术规程CECS102：2002中附表A之规定取风荷载标准值为：其中根据建筑结构荷载规范7.2.1之规定取1.02，按GB50009的规定值乘以1.05采用，查表A.0.2-2，有效受风面积，故取边缘区，角部区 ，则 （风吸力）4.1.3 荷载组合（1）1.2 永久荷载+1.4 max屋面均布活荷载、雪荷载 弯矩设计值：（2）对于平坡屋面（坡度为1/81/20），当风荷载较大时，应验算在风吸力作用下，永久荷载与风荷载组合下截面应力反号的情况，此时永久荷载的分项系数取1.0 即：1.0永久荷载+1.4风吸力荷载弯矩设计值：4.2 截面选择及截面特性选用C20075202.5型冷弯薄壁型卷边槽钢查表得其截面特性如下： 按第一种组合进行强度验算图4-1 檩条受力示意图 按毛面积计算的截面应力： 所以不合格，重新选择截面如下选用C22075202.5型冷弯薄壁型卷边槽钢表得其截面特性如下： 图4-2 卷边槽型冷弯型钢的截面特性 按第一种组合进行强度验算 4.3 受压板件的稳定性系数4.3.1腹板腹板为加劲板件， 且小于0，则根据冷弯薄壁型钢结构技术规范GB50018-2002中公得： 其中，为压力不均匀系数，K位为受压板件的稳定性系数。 图4-3 腹板的应力情况4.3.2上翼缘板上翼缘板为最大压应力作用于部分加劲板件的支承板，则根据冷弯薄壁型钢技术规程GB50018中公式5.6.2-得： 图4-4 翼缘的应力情况4.3.3受压板件的有效宽度 腹板 根据冷弯薄壁型钢结构技术规范GB50018-2002中公式5.6.3-2 得： ， 则受压板件的板组约束系数其中，为受压板件的板组约束系数，为计算系数。由于，故取。 为板件受压区宽度 则由冷弯薄壁型钢结构技术规范GB50018-2002中公式5.6.2-3可得：计算截面有效宽度： 由于腹板为加劲板， 则： 上翼缘 由冷弯薄壁型钢结构技术规范GB50018-2002中公式5.6.3-3可得： 则： 由于 故取 且 由冷弯薄壁型钢结构技术规范GB50018-2002中公式5.6.2-3得： 由于为部分加劲板则 下翼缘全截面受拉，全部有效4.3.4有效净截面模量图4-5 有效截面示意图上翼缘板扣除的面积宽度为：，同时在腹板的计算截面有一拉条连接孔，则有效净截面模量：4.4强度计算屋面能阻止檩条侧向失稳和扭转：4.5 稳定性验算（风吸力起控制作用）4.5.1不记孔洞削弱，近似取： 2.5.2受弯构件的整体稳定性系数由于檩条，拉条靠近上翼缘，故不考虑其对下翼缘的约束，可视为跨中无侧向支撑构件。查冷弯薄壁型钢结构技术规范GB50018-2002表A.1.2得， 其中，为檩条的侧向计算长度系数，横向荷载作用点到弯心的距离，为系数。 为梁在弯矩作用平面外的长细比。 所以（3）风吸力作用下檩条下翼缘受压区 满足要求。4.6 挠度验算查钢结构设计手册（上册）表2-11得，容许挠度 由公式7-29得满足要求。4.7 构造要求故此檩条在平面内、外均满足要求。第五章 吊车梁设计5.1 荷载的计算5.1.1 最大轮压的计算吊车原始资料：10吨桥式起重吊车，吊车参数如下：软钩，A5工作制，总重31.1吨，最大轮压13.9吨，小车重8.2吨，B=6485mm,轮距 W=4100，轮距及外轮廓几何尺寸如图1，2所示：119341001193图1 轮距示意图300120100875轨顶标高 7m图2 外轮廓几何尺寸由钢结构设计手册中吊车资料可知，其最大轮压为13.9吨，最小轮压为6.65吨，则根据建筑结构荷载规范GB50009-2001中5.1.1之规定可知：竖向荷载标准值为 又根据建筑结构荷载规范5.3.1之规定取吊车荷载动力系数=1.05，则吊车竖向荷载设计值为：=1.41.05139=204.335.1.2 横向荷载设计值由吊车资料可知吊车额定起重量为10吨，小车重量为8.2吨，且吊车工作制为A5级，为轻级工作制，因此每个轮上的横向荷载标准值为： 由建筑结构荷载规范5.1.2之规定知=0.12则：则其设计值为： 5.2 内力计算由于本厂房有两台10t吊车，设计时取最不利情况设计。吊车最大轮压标准值及轮距如图所示。吊车梁两端设计为铰接， L=7.5m。图5-1 一台吊车的最大轮压标准值示意图5.2.1一台吊车荷载作用下的内力（2个轮子时）图5-2一台吊车两个轮压时的计算简图（1） 梁上的所有荷载合力的位置=4100，=/4=1025所以图中A点的剪力为 最大弯矩标准值为 最大弯矩处的相应剪力值为：吊车梁的最大剪力为：=由横向水平荷载标准值作用产生的最大弯矩为横向水平荷载标准值作用产生的最大剪力为：5.2.4 一台吊车荷载作用下的内力（1个轮子时）最大弯矩标准值为 最大弯矩处的相应剪力值为：吊车梁的最大剪力为：=由横向水平荷载标准值作用产生的最大弯矩为横向水平荷载标准值作用产生的最大剪力为：则根据以上吊车计算汇总所需内力表5-1： 表5-1吊车计算汇总表吊车台数轮压数一台2283.51416.764.045.656208.7305.862.974.161268.44394.63.835.362143.17210.462.042.865.3 截面选择取吊车梁为单轴对称工字型截面，如图： 图5-3 吊车梁截面示意图5.3.1毛截面特性3.3.2 净截面特性上翼缘对y轴的特性：5.4 强度验算5.4.1 正应力按钢结构设计规范GB50017-2003中公式4.1.1计算上翼缘正应力，由于吊车梁要进行疲劳验算，所以、均取1.0，则：下翼缘应力：5.4.2 剪应力按钢结构设计规范GB50017-2003中公式4.1.2计算，平板支座时：5.4.3 腹板的局部压应力采用钢结构设计手册GB50017-2003中4.1.3之规定：梁上翼缘有沿腹板平面作用的集中荷载，且在该处又未设置加劲肋时，局部承压强度按计算。吊车轨道自重430N/m，轨高140mm，则：集中荷载增大系数 轻级吊车，F=P=所以局部压应力为：5.4.4 腹板计算高度边缘处的折算应力根据钢结构设计规范GB50017-2003中4.1.4规定：在梁的腹板计算高度边缘处同时有较大的正应力，剪应力，局部压应力，所以折算应力按下式计算由于与同号，则取1.1。则：5.5 稳定性验算5.5.1梁的整体稳定性按钢结构设计规范GB50017-2003中4.2.1之规定有：，应计算梁的整体稳定性，按钢结构设计规范GB50017-2003中4.2.1之规定有：在集中荷载下 为梁整体稳定的等效临界弯矩系数由钢结构设计规范GB50017-2003表B.1确定稳定性系数其中为受拉翼缘和受压翼缘对y轴的惯性矩对单轴对称工字型截面：加强受压翼缘则 满足要求。5.5.2 腹板的局部稳定性根据钢结构设计规范GB50017-2003中4.3.2之规定：，由于有局部压应力，故必须配置横向加劲肋，且应在支座处配置支撑加劲肋。根据钢结构设计规范GB50017-2003中4.3.6之规定：横向加劲肋应该在与之间设置，故取横向加劲肋间距，横向加劲肋在腹板两侧成对称布置。其外伸宽度，取，则腹板加劲肋厚度为。取之为6mm计算跨中处，吊车梁腹板计算高度边缘处的弯曲压应力为：根据GB50017，配置横向加劲肋的腹板应该按此公式计算其中为腹板的平均弯曲压应力，平均剪应力，局部压应力腹板的平均剪应力：腹板边缘局部压应力： 根据钢结构设计规范GB50017-2003中4.3.3之规定： 的计算由于梁受压翼缘未受到约束，所以腹板受弯通用高厚比： 的计算受剪通用高厚比： 的计算由于，局部压应力通用高厚比：所以，局部稳定性满足要求。5.6挠度验算验算吊车梁的挠度应按最大一台吊车的荷载标准值计算，且不乘动力系数，则挠度为：满足刚度要求。5.7 支承加劲肋的验算取支座加劲肋为，布置如下图：5-4支座加劲肋示意图则支座加劲肋的端面承受压应力为：稳定计算：属于b类截面，查表得，则支座加劲肋在腹板平面外的稳定性：满足要求。5.8 焊缝计算5.8.1 上翼缘与腹板连接处的角焊缝设计 由于构造要求， 故取。5.8.2下翼缘与腹板连接处的连接角焊缝设计根据构造要求取 。5.8.3 支座加劲肋与腹板的焊缝设 ，则根据构造要求取 。5.9 疲劳验算由于循环次数为次，根据钢结构设计规范GB50017-2003中6.1.1之规定，应进行疲劳验算。 最大弯矩（C点截面）处下翼缘连接焊缝附近主体金属的疲劳应力幅按照规范要求，采用一台起重量最大吊车的荷载标准值，不计动力系数。根据钢结构设计规范GB50017-2003中附表E之规定可知：构件和连接类别分别为2类，再查表6.2.1可知： 则：所以满足要求。横向加劲肋下端部附近主体金属的疲劳应力幅横向加劲肋下端部（离腹板下边缘60mm）附近主体金属的疲劳应力幅：查钢结构设计规范GB50017-2003中附表E可知，构件和连接类别均为4类，查表6.2.1得： ，故满足要求。 第六章 牛腿设计6.1 荷载计算根据吊车梁的设计，吊车梁截面面积, Q235钢的密度为,吊车梁自重为，轨道自重为 由吊车最大轮压引起的支座反力标准值为：图6-1 牛腿根部支座反力影响线示意图则牛腿根部承受的剪力：6.2 截面选择牛腿选用 偏心距为外伸长度为，截面高度， 截面宽度 ，翼缘板厚度 ，腹板厚度为，作用点处截面为。 图6-2 牛腿节点示意图则：6.3截面特性牛腿根部截面：图6-3 牛腿根部截面示意图6.4 强度验算6.4.1抗弯强度4.4.2抗剪强度6.4.3 腹板计算高度边缘处折算应力 和的最不利组合出现在腹板边缘，因此验算公式为：满足要求。6.5 焊缝验算由于牛腿翼缘竖向刚度差,一般不考虑承担剪力，同时为了与牛腿的工字型截面的传力方式一样，可以假定弯矩有牛腿的翼缘与柱子的连接焊缝承担，剪力由牛腿与柱子的连接焊缝承担。翼缘采用对接焊缝，其受力为：上翼缘焊缝应力为：满足要求由于采用的是对称截面，下翼缘的焊缝应力与上翼缘相同，由上可知，满足要求。腹板采用两条角焊缝，承受剪力为V，角焊缝尺寸为腹板高度为=h-2t=600-20=580mm角焊缝应力满足要求 第七章 抗风柱设计7.1 荷载计算7.1.1恒载山墙墙面板及墙梁自重为 7.1.2风荷载基本风压 ，厂房跨中不设置抗风柱，柱高 地面类别为B类，根据建筑结构荷载规范GB50009-2001表7.2.1 得： 则:风压标准值 7.1.3单根抗风柱承受的均布线荷载设计值为：恒载： 风荷载：7.2 内力分析抗风柱的柱脚和柱顶分别由基础和屋面支撑提供竖向及水平支撑，计算简图如下：图7-1 抗风柱支撑简图构件的最大轴力为：最大弯矩为：7.3 截面选择选用 型柱，则柱截面特性： 7.4 强度验算 因需要考虑疲劳，取为为1.0满足要求。7.5 稳定性验算 7.5.1平面内稳定由于抗风住两端铰接， 则：截面属于b类，查表得：则： 7.5.2平面外稳定性 考虑到抗风柱柱间支撑，则： 截面属于b类截面，查表得：由GB50017 附表B可知所以 其中 为均匀弯曲的受弯构件整体稳定性系数，为弯矩作用平面外的轴心受压构件的整体稳定性系数，为截面不对称影响系数，为受压翼缘的厚度。所以平面内、平面外稳定性均满足要求。7.6 挠度验算参考钢结构设计手册表2-11 得容挠度故挠度满足要求。 第八章 钢架设计8.1 荷载计算8.1.1恒载计算屋面压型钢板及保温层自重标准值 0.25 檩条（包括拉条）自重标准值 0.05刚架梁自重标准值 0.63悬挂设备自重标准值 0.2墙梁及压型钢板自重标准值 0.3钢窗自重标准值 0.4刚架柱自重标准值 1.28.1.2活荷载的计算（1）屋面均布竖向活荷载设计值 0.5（2）雪荷载标准值：由建筑结构荷载规范GB50009-2001中6.2之规定有：（3）风荷载标准值墙面风荷载标准值：由于厂房梁柱交点处与自然地面间的距离为9.6m10m，根据建筑结构荷载规范GB50009-2001中表7.3.1得：墙面迎风面：墙面背风面：屋面风荷载标准值：屋脊处与自然地面间的距离为11.4m，根据建筑结构荷载规范GB50009-2001中表7.2.1和表7.3.1得：（以左吹风为例）左边迎风面： 右边背风面： 8.1.3吊车及吊车荷载（1）一台吊车时最大轮压作用下牛腿的最大反力：（2）一台吊车时最小轮压作用下牛腿的最大反力：（3）、一台吊车时横向荷载作用下的最大反力：8.1.4作用在刚架上的荷载标准值计算：由于侧墙上大部分面积为窗，所以可以以钢窗和墙梁中的自重较大值来计算，并且考虑刚柱自重，则柱上线荷载为：作用于柱顶的集中荷载有女儿墙自重。女儿墙高1.2m,其他材料包括封檐，小柱，钢封檐板，铆钉，密封胶，泛水板，所以面荷载取2.8，所以集中力为（2）、屋面与檩条引起的线荷载：（考虑刚架梁自重）则：（3）、吊车梁自重引起的恒载标准值：竖向力为：弯矩为：（4）、由于屋面活荷载小于雪荷载，所以取屋面雪荷载，则由屋面雪荷载引起的线荷载：则： （5）、风荷载（以左吹风为例）左边柱上的线荷载：右边柱上的线荷载：由于女儿墙上风荷载引起的左边柱柱顶的集中水平力为：0.3367.51.2=3.024kN由于女儿墙上风荷载引起的右边柱柱顶的集中水平力为：0.217.51.2=1.89左边迎风面上的线荷载：右边迎风面上的线荷载：（6）吊车荷载 最大轮压作用于A柱列A柱列所受竖向力及弯矩，B柱列所受竖向力及弯矩， 最大轮压作用于B柱列A柱列所受竖向力及弯矩， B柱列所受竖向力及弯矩， 横向荷载作用于AB跨8.2 内力计算内力表：8.3 构件验算8.3.1刚架梁的验算（1）构件的截面特性钢梁为等截面梁，等截面梁的尺寸为H4003001016 构件宽厚比的验算翼缘部分：腹板部分：（3）抗剪验算梁采用的是等截面设计，其最大剪力为 ， 则根据门式刚架轻型房屋结构技术规程CECS102：2002中6.1.1中第6款的规定：梁的腹板高度变化小于60mm/m,可以考虑屈曲后强度，则：其中是受剪板件的凸曲系数，所以：其中，是屈曲后强度设计值其中，为抗剪承载力设计值满足要求。（4）弯、剪、压共同作用下的验算对于等截面梁，因截面相同，只需联合选出1-1, 2-2, 3-3截面中的最不利内力来进行验算 当工字型截面构件腹板受弯构件利用屈曲后强度时，应按有效宽度计算截面特性根据门式刚架轻型房屋结构技术规程CECS102：2002中6.1.2中第2款的规定进行下列验算：所以，取当截面部分受拉时，受拉区全部有效，受压区有效宽度应取 所以：由于 所以用公式其中，为构件有效截面所承担的弯矩，为构件有效截面最大受压纤维的截面模量满足要求。梁的整体稳定性验算 横梁平面内的稳定性验算根据门式刚架轻型房屋结构技术规程CECS102：2002截面属于b类截面，可查取，则应有：满足要求。（6）横梁平面外的稳定性验算考虑屋面板与檩条紧密连接，有蒙皮效应，檩条可作为横梁平面外支撑点，但为安全起见，计算按两个檩条间距考虑，即4000mm，平面外稳定性根据门式刚架轻型房屋结构技术规程CECS102：2002中6.1.4之规定进行验算：,截面属于b类截面，可查由GB50017 附表B可知,梁跨中有不少于两个等距离的侧向支撑点,则：，取 则：其中，为截面不对称影响系数，为截面的全高和受压翼缘厚度。此截面为对称截面，取之为0。根据钢结构设计规范GB50017-2003中附录B之规定：满足要求。8.3.2钢架柱的验算A.边柱的验算（1）边柱截面特性边柱选用截面为 型钢，且为等截面柱，则： （2）边柱构件宽厚比验算翼缘部分：腹板部分：（3）边柱抗剪验算柱截面最大剪力为 则根据门式刚架轻型房屋结构技术规程CECS102：2002中6.1.1中第6款的规定：抗剪承载力可按计算柱的腹板高度变化小于60mm/m,可以考虑屈曲后强度，则：0.8其中是受剪板件的凸曲系数，为与板件受剪力有关的参数。所以：其中，是屈曲后强度设计值其中，为抗剪承载力设计值满足要求。（4）边柱弯、剪、压共同作用下的验算 根据门式刚架轻型房屋结构技术规程CECS102：2002中6.1.2中第2款的规定进行下列验算：0所以，取，截面有效系数。，全截面有效，所以：由钢结构设计规范GB50017-2003中考虑屈曲后强度的计算，由于 所以用公式：满足要求。（5）中柱整体稳定性验算中柱平面内稳定性验算因最大弯矩和最大轴力在同一个截面，故应验算一组数据。 根据门式刚架轻型房屋结构技术规程CECS102：2002中公式6.1.3-7b可知柱的平面内计算长度系数为：公式中K是柱的线刚度;则：截面属于b类截面，可查得取，则应有：满足要求。B.中柱平面外稳定性验算a.中柱上柱平面外稳定性计算，由柱间支撑可知下柱的计算长度为=5100mm下柱的最不利内力组合为:根据CECS102中规定验算：由于截面属于b类截面，查表得 根据钢结构设计规范GB50017-2003中附录B之规定：取， 则：满足要求。b.中柱下柱平面外稳定性验算由柱间支撑可知下柱的计算长度为=6300mm下柱的最不利内力组合为:根据CECS102中规定验算：由于截面属于b类截面，查表得 根据钢结构设计规范GB50017-2003中附录B之规定：取， 则：(满足要求。 第九章 节点设计9.1梁柱节点（AB跨梁与A柱的节点）9.1.1螺栓强度验算采用10.9级M22高强摩擦型螺栓，分六排两列布置，如下图7-1所示： 图9-1 梁柱节面螺栓布置示意图钢号为Q235钢构件接触面的处理方法：喷砂高强螺栓预拉应力：190kN高强螺栓传力摩擦面数 摩擦面抗滑移系数 高强螺栓承载力设计值：受拉承载力：受剪承载力：节点最不利组合为： 满足要求、9.1.2端板厚度验算取端板厚度，按门式刚架轻型房屋结构技术规程CECS102：2002中7.2.9之规定进行验算：对于两边支承且端板外伸时：其中，为螺栓中心至腹板和翼缘板的距离。满足要求。9.1.3梁柱节点域剪应力按门式刚架轻型房屋结构技术规程CECS102：2002中7.2.10之规定：M为柱顶弯矩， 则：其中为节点域的高度，宽度，和厚度。剪应力分布不均匀系数=0.75，按塑性设计，参阅钢结构设计规范GB50017-2003满足要求。9.1.4螺栓处腹板强度验算根据门式刚架轻型房屋结构技术规程CECS102：2002中7.2.11之规定：满足要求。9.2梁梁节点9.2.1 等截面处梁梁节点采用10.9级M20高强摩擦型螺栓，分四排两列布置，如下图7-2所示：图9-2梁梁节面螺栓布置示意图钢号为Q235钢构件接触面的处理方法：喷砂高强螺栓预拉应力：155kN高强螺栓传力摩擦面数 摩擦面抗滑移系数 高强螺栓承载力设计值：受拉承载力：受剪承载力：节点最不利组合为： 满足要求取端板厚度，按门式刚架轻型房屋结构技术规程CECS102：2002中7.2.9之规定进行验算：对于两边支承且端板外伸时：满足要求。根据门式刚架轻型房屋结构技术规程CECS102：2002中7.2.11之规定：满足要求。9.2.2 屋脊截面处梁梁节点对于屋脊处的节点设计，与等截面处节点设计过程同理，经验算应用变截面处的节点设计可满足强度和稳定性要求，并且6-6与7-7截面设置相同，7-7截面的内力又较小，经验算后均能满足要求。9.3柱脚节点A 边柱柱脚最不利内力组合值为： 柱脚采用带加劲肋的支撑式刚接柱脚，形式如下图7-3：图9-3 柱脚底板剖面示意图底板下混凝土标号为C25锚栓采用Q235钢焊条采用E43型确定底板面积：底板长度和宽度应根据底板下的混凝土的抗压强度确定：基础混凝土为C25，初步确定 ，锚栓孔布置如下图7-4所示：9-4 柱脚底板平面示意图尺寸满足要求。确定底板厚度：为负值，所以柱脚需要锚栓来承担压力。安装孔有六个，每个孔边取40mm,削弱面积为=,估算应 力增大系数为所以底板所承受的均布压力为对于三边支承及两边相邻支撑板： 对于区格： 相应区格内的最大应力为：对于区格： 相应区格内的最大应力为： 则：，假定板件厚度大于16mm，此时，由此计算底板厚度为： 取锚栓设计：锚栓计算简图如下9-5：图9-5 锚栓计算简图由于所以柱脚处有拉应力，且拉应力的合力应由锚栓来承担。则锚栓所承受的拉力为：则锚栓所需要的有效截面面积：（为锚栓抗拉强度设计值，）考虑到锚栓应留有一定余量，所以选取Q235锚栓M27，采用双螺帽。抗剪键的设置：根据钢结构设计规范GB50017-2003规定，锚栓不能抗剪，应力应通过底板和基础顶面的摩擦力来传递，若不满足要求，则需要设置抗剪键。底板受压所承受的总压力为：R=303.43KN底板与混凝土基础间的摩擦力为（摩擦系数由经验取0.4）则不需要设置抗剪键。B 中柱柱脚最不利内力组合值为： 柱脚采用带加劲肋的支撑式刚接柱脚，形式如下图9-6：图9-6 柱脚底板剖面示意图底板下混凝土标号为C25锚栓采用Q235钢焊条采用E43型(1)确定底板面积底板长度和宽度应根据底板下的混凝土的抗压强度确定：基础混凝土为C25，初步确定 ，锚栓孔布置如下图9-7所示：9-7柱脚底板平面示意图尺寸满足要求。(2) 确定底板厚度为正值，所以柱脚不需要锚栓来承担压力。安装孔有六个，每个孔边取40mm,削弱面积为=,估算应力增大系数为所以底板所承受的均布压力为对于三边支承及两边相邻支撑板： 对于区格： 相应区格内的最大应力为：对于区格： 相应区格内的最大应力为： 则：，假定板件厚度大于16mm，此时，由此计算底板厚度为： 取第十章 基础设计10.1 基础的选择由于本设计采用的上部结构为轻型门式刚架结构，荷载较小，所以选择基础形式为钢筋混凝土独立基础，根据建筑地基基础设计规范GB50007-2002中8.2.2其构造要求是：1、锥形基础的边缘高度不小于200mm，阶梯形基础每阶高度宜在300-500mm；2、基础下垫层不小于70mm，垫层混凝土强度等级应为C10；3、底板受力钢筋直径不小于10mm，间距不小于100mm，不大于200mm，钢筋保护层厚度不小于40mm；4、基础混凝土强度等级不低于C20。所以，在本设计中，采用柱下独立基