毕业设计轻型钢结构厂房设计

毕业设计（论文）题目轻型钢结构厂房设计学生姓名学号_专业班级_指导教师评阅教师完成日期2010年6月3日学位论文原创性声明本人郑重声明所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名2010年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保障、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关学位论文管理部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权省级优秀学士学位论文评选机构将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、保密，在_年解密后适用本授权书。2、不保密。（请在以上相应方框内打“”）作者签名2010年月日导师签名2010年月日目录建筑设计部分31平面设计32剖面设计33室内外高差的确定44厂房天然采光设计45通风设计46厂房屋面排水设计47厂房立面设计58厂房的构造设计581外墙582屋顶构造683散水构造79门窗明细表7结构设计部分810结构布置8101材料的选择8102屋面布置8103柱间支撑布置8104屋盖支撑布置8105墙面结构布置911荷载计算9111荷载取值9112竖向荷载导算9113风荷载导算10114吊车及吊车荷载13115地震作用计算1412吊车梁设计15121吊车荷载计算15122内力计算16123截面特性17124强度计算19125稳定性计算20126挠度计算22127支座加劲肋计算22128焊缝计算24129疲劳验算2413牛腿设计26131荷载计算26132截面特性27133强度验算28134焊缝验算28135加劲肋设计30136稳定性验算3114刚架设计31141初选截面31142内力手算32143内力电算38144内力组合表43145构件验算4815檩条设计63151荷载设计63152截面选择及截面特性65153受压板件的稳定性系数66154强度计算70155稳定性验算70156挠度验算71157构造要求7116抗风柱设计72161荷载计算72162内力分析72163截面选择73164强度验算73165稳定性验算73166挠度验算7417节点设计75171梁柱节点75172梁梁节点78173柱脚节点80174锚栓设计82175抗剪键的设置8318基础设计83181基础的选择83182基础埋深84183基础尺寸的确定84致谢92参考文献93附录1PKPM结构计算汇总94附录2施工图图纸129AKE帝国集团轻钢厂房设计学生指导老师大学学院摘要本设计工程为广州地区一120米双跨钢结构，各跨设一台吊车，主要依据钢结构设计规范GB500172003和门式刚架轻型房屋钢结构技术规程CECS1022002等国家规范，综合考虑设计工程的规模、跨度、高度及用途，依据“适用、经济、在可能条件下注意美观”的原则，对各组成部分的选型、选材、连接和经济性作了比较，最终选用单层门式钢架的结构形式。梁、柱节点为刚性连接的门式钢架具有结构简洁、刚度良好、受力合理、使用空间大及施工方便等特点，便于工业化，商品化的制品生产，与轻型维护材料想配套的轻型钢结构框架体系已广泛应用于建筑结构中，本设计就是对轻型钢结构的实际工程进行建筑、结构设计与计算。主要对承重结构进行了内力分析和内力组合，在此基础上确定梁柱截面，对梁柱作了弯剪压计算，验算其平面内外的稳定性；梁柱均采用Q235钢，109级摩擦型高强螺栓连接，局部焊接采用E43型焊条，柱脚刚性连接，夹层梁与柱节点铰接；屋面和墙面维护采用压型钢板；另外特别注重了支撑设置、拉条设置，避免了一些常见的拉条设计错误。ABSTACTTHEPROJECTSITUATEDINTHESUBURBSOFGUANGZHOUPROVINCEITIS120METERSINLENGTHANDA24METERSPANSETEDTWOCRANESANDEACHSPANHASAINTERCALATEDBEDTHEPROJECTDESIGNEDSTRICTLYCOMPLYWITHTHERELAVANTSTIPULATIONSOFTHE“CODEFORDESIGNOFSTEELSTRUCTURESGB500172003”AND“TECHNICALSPECIFICATIONFORSTEELSTRUCTUREOFLIGHTWEIGHTBUILDINGSWITHGABLEDFRAMESCECS1022002”,ANDSOMEOTHERSSYNTHESIZETHESCALEOFTHECONSIDERATIONDESIGNENGINEERINGANDACROSSAPRINCIPLEFORSPANANDUSE,ACCORDINGAS“APPLYING,ECONOMY,UNDERTHEPOSSIBLETERMATTENTIONBEAUTIFULLY“,CONNECTINGMETHOD,STRUCTURETYPEANDMATERIALOFEACHPARTWHICHCONSISTOFALIGHTWEIGHTSTEELVILLAAREANALYSED,THENCHOOSETHECONSTRUCTIONFORMTHATUSESINGLELAYERATYPESTEELTHEBEAM,PILLARNODEISALIGHTSTEELCONSTRUCTIONFRAMESYSTEMTHATRIGIDANDCOPULARATYPESTEELAWAREFORHAVINGCONSTRUCTIONSIMPLE,JUSTDEGREEGOODLY,SUFFERINGDINTREASONABLELY,USINGSPACEBIGLYANDSTARTINGCONSTRUCTIONCONVENIENCEETCCHARACTERISTICS,ANDEASYTOINDUSTRIALIZATION,COMMERCIALIZINGPRODUCE,THINKINGWITHLIGHTMAINTENANCEMATERIALTHEKITTHEALREADYEXTENSIVEAPPLYINGINTHEBUILDINGCONSTRUCTIONINSIDE,THISDESIGNISTOPROCEEDSTHEBUILDING,CONSTRUCTIONDESIGNTOTHESTRUCTURALANDACTUALENGINEERINGINLIGHTSTEELANDCALCULATIONTHETRACTATEINCLUDESTHEINTERNALFORCEANALYZESANDCOMBINES,BASEDONTHESEANALYSE,WECANCHOOSETHESECTIONOFBEAMANDCOLUMNIATIONNEXT,CHECKINGCOMPUTATIONSOFSTABILITYCALCULATIONOFTHEPLANESTRUCTURETHESTEELBEAMANDCOLUMNEMPLOYSQ235CARBONSTRUCTURALSTEELCONNECTIONBOLTSAREHIGHSTRENTHBOLTOFFRICTIONTYPEWITHBEHAVOUREGRADE109COMMONBOLTSAREROUGHTYPEMADEBYQ235BFSTEELRODFORMANNUALWELDINGUSUALLYADOPTSE43RIGIDCONNECTIONAPPLYTOTHECOLUMNLEGANDTHECONNECTIONOFCOLUMNANDBEAMADOPTSHINGEDCONNECTIONTHEMETOPEANDROOFAGEADOPTSPROFILEDSTEELSHEETOTHERWISE,ITISANALYZEDTHATTHEFORCEDSTATEOFTHEBRACINGSYSTEMFORASTEELFACTORBUILDINGUNDERWINDLOAD,ANDTHEDESIGNOFABRACINGTRUSSFORABUILDINGWITHLARGERWIDTHAVOIDSOMEERRORSINTHEDESIGNOFBRACE,TENTIONROD,TENTIONRODJOINTS关键词轻型钢结构门式钢架内力分析压型钢板节点KEYWORDSLIGHTWEIGHTSTEELSTRUCTURESGABLEDFRAMETHEINTERNALFORCEANALYZESPROFILEDSTEELSHEETJOINT建筑设计部分1平面设计根据题目所给条件双跨钢结构，跨度21及27米，长120米。参照工程应用实例，厂房平面布置为双跨矩形平面。其柱网采用6M21M和6M27M，除两端部柱中心线内偏横向定位轴线1/2柱宽外，其余均与横向定位轴线重合；纵向定位轴线与柱外缘重合详见施工图。抗风柱距分别取7M和9M厂房出入口尺寸取39003300。图11柱网布置图2剖面设计牛腿高度的确定吊车拟采用广州起重机械有限公司的LDA型10T电动单梁起重机。查阅相关规范可知吊车梁高度可取450MM，要求吊车顶面至斜梁与柱相交处最低点间的安全净空尺寸300MM，本厂房取400MM。根据设计资料檐口标高为8M和12M，屋顶坡度取1/12。斜梁高度初步取600MM。牛腿标高取6300MM和10300MM，详见图纸结施00。3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200MM。4厂房天然采光设计根据我国工业企业采光设计标准规定可知，本厂房的采光等级为III级。本厂房拟采用混合采光，双侧采光顶部采光。纵墙上的开窗总面积为212762145621276242336顶部采光带布置，详见图纸建施04。综上，满足采光要求。5通风设计采用500型通风器通风，布置情况详见图纸建施04。6厂房屋面排水设计采用檐沟外排水，压型钢屋面及檐沟构造做法如图61所示。图617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1100MM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。8厂房的构造设计81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811纵墙与山墙角部节点示意图82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，根据规范中广州地区降雨量，排水坡度取1/12。具体构造如下图。图821屋脊节点示意图83散水构造厂房周围做宽800MM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125水泥砂浆抹面。具体做法如下图所示图831散水构造示意图9门窗明细表表91门窗明细表尺寸门窗编号高度（MM）宽度（MM）数量M1390033008C12100276004C22100456002结构设计部分10结构布置101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CECS1022002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。102屋面布置根据屋面压型钢板的规格，檩条沿跨度方向每隔15M布置一道。根据门式刚架轻型房屋结构技术规程CECS1022002中631之规定，由于檩条跨度为75M9M，故采用实腹式檩条。根据门式刚架轻型房屋结构技术规程CECS1022002中635和636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。103柱间支撑布置根据门式刚架轻型房屋结构技术规程CECS1022002中452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。104屋盖支撑布置由于本厂房长120M，宽2127M，根据门式刚架轻型房屋结构技术规程CECS1022002中452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。105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15M布置一道，根据冷弯薄壁型钢结构技术规范GB500182002中842之规定，本厂房跨度6M，应在跨中位置设置一道拉条，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CECS1022002中642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。11荷载计算111荷载取值不考虑地震作用时，作用在屋顶上的荷载包括结构自重、屋面永久荷载、屋面活荷载及风荷载，各荷载的标准值分别如下（结构自重由程序自动计算，并参与相应的组合）屋面永久荷载GK04KN/M2屋面板006KN/M2，隔热层004KN/M2，檩条010KN/M2，屋面支撑005KN/M2，设备管线015KN/M2；屋面活荷载QIK03KN/M2；基本风压W005KN/M2；112竖向荷载导算作用在刚架斜梁上的永久荷载DL（不包含自重）为标准值04624KN/M1COS设计值2412288KN/M依据荷载规范，不考虑雪荷载则作用在刚架斜梁上的活荷载LL为标准值03618KN/M设计值1814252N/M端跨刚架的受载面积为中跨的1/2，因此在整体分析时，作用在端跨的实际荷载为中跨的一半。吊车梁自重引起的恒载标准值竖向力为310641068KN弯矩为85M113风荷载导算建筑所在场地地面粗糙度类别按B类考虑，则10M以下的风压高度变化系数为Z10，1015M取Z114，结构的风荷载体型系数依据规程附录A中的A01和A02条的相关规定计算。垂直于建筑物表面的风荷载标准值WK的计算公式为WKSZW0式中W0为基本风压，但需按现行国家标准荷载规范的规定值乘以系数105采用；S为体型系数，规程中给出了不同构件计算风荷载标准值时的体型系数，本设计厂房符合条件屋面坡度10、屋面平均高度H18M、房屋高宽比H/B10，且檐口高度不大于房屋的最小水平尺寸。按规程计算房屋边缘带宽度Z，Z为计算维护结构构件时的房屋边缘带宽度。AC轴最小水平尺寸LMIN270M，厂房高度H120M，则01LMIN01270270M04H0412048M01LMIN与04H的较小者为01LMIN270M，取Z270M，且Z4LMIN108M因此，取Z270M，2Z540M；CD轴最小水平尺寸LMIN210M，厂房高度H80M，则01LMIN01210210M04H048032M01LMIN与04H的较小者为01LMIN210M，取Z210M，且Z4LMIN084M因此，取Z210M，2Z420M。图1131风荷载体型系数及分区图左风荷载作用时，中间区刚架的风荷载标准值为I中间区系数荷载标准值（KN/M）（B为开间尺寸）WQZSIK01025051051025607912100510511063152WK306505105106562053Q405505105105561734WK5100510511063155606505105106562056WKQ705505105105561737左风荷载作用时，端区刚架的风荷载标准值为I端区系数荷载标准值（KN/M）（B为开间尺寸）ZBQSSIK2110Z1E05025042056050250425400881W2E141004205614100425402172KQ3E080065042056080650425401163W4E070（055）042056070550425401034K5E140（01）04205614010425403075WQ6E080（065）042056080650425401166K7E070（055）042056070550425401037W右风荷载作用时，中间区刚架的风荷载标准值为I中间区系数荷载标准值（KN/M）（B为开间尺寸）WQZSIK07025051051025607976100510510163156WK506505105106562055Q405505105105561734WK310051051163153206505105106562052WKQ105505105105561731WKQ右风荷载作用时，端区刚架的风荷载标准值为I端区系数荷载标准值（KN/M）（B为开间尺寸）ZBQSSIK2110Z7E05025042056050250424200767W6E141004205614100424202426KQ5E080065042056080650424201085W4E070055042056070550424200964K3E1401004205614100424202423WQ2E080065042056080650424201082K1E070055042056070550424200961W114吊车及吊车荷载1141各吊车工况下的牛腿的最大反力（1）两台吊车时最大轮压作用下牛腿的最大反力2,MAX9205718037249KIDPYKN（2）两台吊车时最小轮压作用下牛腿的最大反力,INI41KI（3）一台吊车时横向荷载作用下牛腿最大反力2,MAX21057803759KKITHYKN（4）一台吊车时最大轮压作用下牛腿的最大反力1,MAX920571408KIDPYKN（5）一台吊车时最小轮压作用下牛腿的最大反力1,INI462KI（6）一台吊车时横向荷载作用下牛腿的最大反力1,MAX210573KKITHYKN1142吊车对结构最不利荷载计算最大轮压作用于A柱列A柱列所受竖向力及弯矩，,MAX2409KFPKN2409751803KMFEKNMB柱列所受竖向力及弯矩，,IN17KD1K最大轮压作用于B柱列A柱列所受竖向力及弯矩，,MIN107KFPKN1075803KMFEKNMB柱列所受竖向力及弯矩，,AX249K24917K横向荷载作用于AB跨5ABTKN115地震作用计算由于门式刚架结构的自重较轻，地震作用产生的荷载效应一般较小。设计经验表明当抗震设防烈度为8度而风荷载标准值大于045KN/时，地震作用的组合一般不起控制作用，因此，本设计只采用抗震构造措施和简单验算而不做详细的计算。12吊车梁设计121吊车荷载计算图1211吊车梁的支座反力影响线吊车的支座反力影响线见图。最大轮压作用下牛腿的最大反力1197（67/1201）18653KNIYPMAX1K,D13153（67/1201）20497KNI2,横向荷载作用下的最大反力482（67/1201）752KNIYT2MAX11211吊车最大轮压由钢结构设计手册中吊车资料可知，其最大轮压为831T和913T。则根据建筑结构荷载规范GB500092001中511之规定可知竖向荷载标准值为195M跨度吊车MAXP814KKNMINP1049KN255M跨度吊车9I26根据建筑结构荷载规范531之规定取吊车荷载动力系数105，则吊车竖向荷载设计值为195M跨度吊车141058319811971KNMAX,KMAXP4114105107981541KNMININP14K255M跨度吊车141059139813153KNAX,KAX14105162982334KNINMINK1212吊车横向水平力由吊车资料可知吊车额定起重量为10吨，小车重量为27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14KHQG由建筑结构荷载规范512之规定知012，则依据建筑结构荷载规范GB50009的规定，得作用在每个车轮上的横向水平力为149812（1017）/4482KN/NQG41T122内力计算由于本厂房有两跨，有两台10T吊车，设计时取最不利情况并按两台吊车设计。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，L6M。吊车梁中最大弯矩及相应的剪力图1221吊车梁弯矩计算简图产生最大弯矩点（C点）的位置如上图所示，梁上所有荷载合力P的位置为，2500MM，1280530ALDWM2AW321/6/67根据钢结构设计手册832节中，最大弯矩标准值为2MAX84308140326576CKMKNM其中为吊车梁自重影响系数，查钢结构设计手册表82得103最大弯矩处的相应剪力值为381403678142657VKN1221吊车梁的最大剪力图12211吊车梁剪力计算简图3257103841084120836AIPRBKNLMAX2083VKN123截面特性取吊车梁为单轴对称工字型截面，如图65032816图1231吊车梁截面图1231毛截面特性2A30162650328194M8650/4723YM323232465028650/41814106189XIM23801658641506341247SM43AX92965018IWMY1232净截面特性21294516NA300865038/23459OYM322326415614890538650/348901895NXIM3NX82710W上039635415NX下124强度计算1241正应力按钢结构设计规范GB500172003中公式411计算上翼缘正应力，由于吊车梁要进行疲劳验算，所以、均取10，则XY上翼缘应力62232571094/15/9XNMNMW上下翼缘应力622325710459/15/4XNMNMW下1242剪应力按钢结构设计规范GB500172003中公式412计算，平板支座时3322MAX4208162751094/15/948VWVSNMFNMIT1243腹板的局部压应力采用钢结构设计手册GB500172003中413之规定吊车轨道自重2352N/M，轨高130MM，则5205162401ZYRLAHM集中荷载增大系数，FP89KN3221894/15/0CWZFFTL1244腹板计算高度边缘处的折算应力根据钢结构设计规范GB500172003中414规定2894/CNM6216570513485964/8NXMYNMI32MA420138/94WVSIT由于与同号，则取11。则C12222213856894563847/CNMFNM125稳定性计算1251梁的整体稳定性按钢结构设计规范GB500172003中421之规定有160213LB，应计算梁的整体稳定性，按钢结构设计规范GB500172003中421之规定有105236LTBH因集中荷载并非在跨中附近0718B由钢结构设计规范GB500172003表B1341421442601670783018832BIMI对单轴对称工字型截面加强受压翼缘1244122223606710659584303549609168104334YYBYBBYXYIIAMTAHWF，计算梁的整体稳定性系数为509602817769B计算整体稳定性（MH0）6MAX3224510079169/BMWNFNM满足要求。1252腹板的局部稳定性根据钢结构设计规范GB500172003中432之规定由于，由于有局部压应力，故必须配置横向加劲肋，065327580WHT且应在支座处配置支撑加劲肋。根据钢结构设计规范GB500172003中436之规定横向加劲肋应该在0563209HM与之间设置，故取横向加劲肋间距，横向加026321HM50AM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0684063SHB90SB。615STM126挠度计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262540710194310493L/8MKXMEIM满足刚度要求。127支座加劲肋计算取支座加劲肋为，布置如下图2901M图1271支座加劲肋计算简图则支座加劲肋的端面承受压应力为322MAX2081760/35/9CECERNMFNMA3344041102828105196875ZZZZIIMAHI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0983322MAX2081670/15/95RNMFNMA满足要求。128焊缝计算1281上翼缘与腹板连接处的连接焊缝为221TWXZ22334207806508310894169114FVSPHFILM由于构造要求，故取。FHT6FHM1282下翼缘与腹板连接处的连接焊缝为13420782635186940FTWXVSHFIM根据构造要求取。FHM1283支座加劲肋与腹板的连接焊缝为设，则8FH3MAX208113077646FTWRMLNF根据构造要求取。FH129疲劳验算由于循环次数为次，根据钢结构设计规范GB500172003中611之规定，510应进行疲劳验算。1291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62MAXIN12570/1348591634/84XMYNMI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GB500172003中附表E之规定可知构件和连接类别分别为2类，再查表621可知则12860C4122586037/NMN所以满足要求。1292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62245710/385916057/NMYNMI查钢结构设计规范GB500172003中附表E可知，构件和连接类别均为4类，查表621得1280C31122564/CNMN，故满足要求。13牛腿设计131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21940AM,吊车梁自重为，轨道自重为由37850/KGM7850126/N430/NM吊车最大轮压引起的支座反力标准值为AX94393409KDK图1311牛腿根部支座反力影响线示意图则牛腿根部承受的剪力3MAX1206410643710KVDKN截面选择图1311牛腿节点示意图牛腿选用偏心距为外伸长度为，截6504610BH420EM20DM面高度，截面宽度，翼缘板厚度，腹板厚度，HMBM1FT6WT力作用点处截面为。则34710562MVEKN132截面特性图1321牛腿根部截面示意图牛腿根部截面2240165210678AM33241501654290XIM439102951065XIWMY23640576810SM3165014280SM133强度验算抗弯强度62231520510/15/9XNMNMFNMW抗剪强度33224471076896/15/92VXWVSFIT腹板计算高度边缘处折算应力621450210479/921NXMYNMI3324478/6XWVSIT和的最不利组合出现在腹板边缘，因此验算公式为222239731456/15/NMFNM满足要求。134焊缝验算根据角焊缝尺寸构造要求的限制，故取。15FFWTHT6FHM腹板上竖向焊缝的有效截面面积为20765209WAM图1341截面焊缝示意图全部焊缝对X轴的惯性矩为2346507207440761076520289WIM焊缝最外边缘的截面模量为43156102587103/WWM翼缘和腹板连接处的截面模量为4328569102765103/W在弯矩作用下角焊缝最大应力62231520581/126095/87WFTWMNMNMW牛腿翼缘和腹板交接处有弯矩引起的应力和剪力引起的应力共同作用622320578/71M22349/5VWVNMA22222278651/10/MVFWFNN满足要求。135加劲肋设计取加劲肋2906，外伸长度为，且宜大于90MM，故取为110MM，宽043SHB度，故取宽度为10MM。布置如下图15SBT图1351加劲肋示意图210371460CEAM136稳定性验算2290612034333419696250ZIM3157498567ZZOZIIAHI截面属于B类截面，查表得024则322417/15/092VNMFNMA满足要求。14刚架设计141初选截面厂房跨度分别为27M和21M，拟选用变截面刚架来设计，根据已有资料和经验，再结合PKPM优化设计，初选截面如下刚架A轴柱选用型截面；AB跨刚架梁选用128340H型截面（分段长度比例为1116）及805240H型截面；B轴刚架柱（中柱）选用型截面；1681803412HBC轴刚架梁选用及型截面3208130256（分段长度比例为43）。具体布置如图1291所示340123401280083401234012800825012250128001025012250128001034012340128008340123401280083401234012800834012340128008250162501630080083201232012300824010240108005008160101601050081601016010500750816010160105008图1291142内力手算一品刚架的计算简图如图1421。1421BC跨内力先取BC跨计算。基本体系如图1422图1421图1422作基本结构的MP、M1、M2图（图1423A、B、C），由此求得自由项和系数如下AMP图（单位KNM）BERROR1图（单位M）CERROR2图（单位M）DM图（单位KNM）EI41693258EI1DSIMP1P1EI9147252983IIP2P2EI671082EI1DS21EI612823IM22EI6718EIDS2112力法方程为0EI41693XEI672EI170I72I1XI622解方程，得03KN192K,2利用叠加公式作M图，如图1423D所示。P21XM1422AB跨内力图14221先计算屋面均布恒载下内力1基本未知量共有两个基本未知量。CB,2杆端弯矩固端弯矩查表求得KNQLMFDE81452KNQLMFED81452LABPFEB32KNLPFBE0712各杆刚度取相对值计算，设,则1EI062I72I,12II0B0DE0DA叠加固端弯矩，可列出各杆杆端弯矩如下170623412461218457424EFEBEFEBEDAADDADEFEEDDDMI,MII,IIBB（3）位移法方程结点B平衡0,0DEAD将上步结果代入得（A）14582713ED结点E平衡0M,0EBD将上步结果代入得（B）1627ED（4）求基本未知量解（A）、（B）两方程，得1694,328ED（5）求杆端弯矩将求得的位移代入上述各杆杆端弯矩公式，得M126KNM47509K61483BEDEAD1423刚架整体内力综上，得到刚架的内力图如图14231、2、3图14231刚架弯矩图图14232刚架弯矩图图14233刚架剪力图143内力电算计算结果由清华大学结构力学求解器得出。1431恒载内力图恒载M图恒载N图恒载Q图1432活载内力图活荷载M图活荷载N图活载Q图1433风荷载内力图左风荷载M图左风荷载N图左风荷载Q图右风荷载M图右风荷载N图右风荷载Q图截面编号144内力组合表柱梁内力组合表1截面内力恒载屋面活荷载AC跨吊车荷载风荷载吊车竖向荷载吊车水平荷载左吹风右吹风DMAX作用于边柱DMAX作用于中柱TMAX向右作用TMAX向左作用123456781M9056784720731731751365N35192019840843204V1823160492M94783171716518N501960908208408438204V186231276755049633M394783171716518N5190680827259V2826109930493074M10470718915151518N5139246082082824V29685347730493705M10470718915151518N36234092084084286V819677730942746M591427851311538N16380693940202670V4751027M9149753513951831589N518632130479020246740V475481876760328M00N1368126153934324321396198V259070506906904579M907617181802N1368102615398343243213961398V25070506906904510M9076197181802N823513442936V139358020034181M7104241697197127N29823567444289536V139713580801950145构件验算1451刚架梁的验算1构件的截面特性两跨钢梁皆为变截面梁，大头截面A尺寸为H80024024081010209841AM025864XIM1047YIM465XI371YI32W439W小头截面B的尺寸为H5002402408101020741AM012XIM1087YIM34658XI5467YI2W389W等截面C的尺寸为H5001601608101020641AM0142XIM1087YIM3458XI5467YI2W389W小头截面D的尺寸为H5001601608101020641AM0142XIM1087YIM3458XI5467YI2W389W大头截面E的尺寸为H7501601608101020841AM02364XIM10294YIM345XI541YI230148XWM4308561YWM等截面F的尺寸为H3003203208121229A32XI1089YIM340176XI40651YI25WM397WM小头截面G的尺寸为H3002502508161620981A0124XI10849YIM3476XI465YI25WM397WM大头截面H的尺寸为H800250250816161204A026XI10589YIM346XI419YI21WM35WM2构件宽厚比的验算对于大头截面A翼缘部分240235161YBFT腹板部分89700WYHFT对于小头截面B翼缘部分240235161YBFT腹板部分5022356008WYHFT对于等截面C翼缘部分16042235761YBFT腹板部分5008WYHFT对于小头截面D翼缘部分16042235761YBFT腹板部分5008WYHFT对于大头截面E翼缘部分16042235761YBFT腹板部分759008WYHFT对于等截面F翼缘部分3204235161YBFT腹板部分008WYHFT对于小头截面G翼缘部分250423511YBFT腹板部分3008WYHFT对于大头截面H翼缘部分250423511YBFT腹板部分89700WYHFT3抗剪验算由于梁为变截面，所以分两段分别计算。对于等截面一段其最大剪力为则根据门式刚架轻型房屋1MAX9428VKN结构技术规程CECS1022002中611中第6款的规定梁的腹板高度变化小于60MM/M,则2453534WKAH028053877WYTF所以215/VFNM0830DWVHTKNMAX9428DKVK满足要求。对于变截面一段，只需验算最不利截面33其最大剪力2MAX9428VKN2453534WKAH50280718372537435WYHTKF所以21/VFNM0850DWVHTKNMAX94284DKVK满足要求。4弯、剪、压共同作用下的验算对于大头截面13097MKNM501KN7192VK根据门式刚架轻型房屋结构技术规程CECS1022002中612中第2款的规定进行下列验算83120479120541XWM3622115977/15/984XNMNFNMA36222101049/25XF2192222160231939310K849087575WPYHTKF所以，取1124068240735139WCHM全截面有效，所以735ECM304XW由于所以用公式DV3325014020541268NEEEYEMAWFNAKMK满足要求。对于等截面梁，因截面相同，只需联合选出33，44截面中的最不利内力来进行2验算15MKNM4073KN502VK根据门式刚架轻型房屋结构技术规程CECS1022002中612中第2款的规定进行下列验算4312685016012XWM32211754/15/04XNMNFNMA36222112015/XF210922221615210909K5028024837237135WPYHTKF所以，取112450258136WCHM全截面有效，所以8ECM3061XW由于所以用公式5DV4073160106325NEEEYEMAWFNAKMK满足要求。5梁的整体稳定性验算A、3097MK501NK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CECS1022002，第一段，第二段的，108065D12050D相连楔形段的长度比87根据门式刚架轻型房屋结构技术规程CECS1022002中附录D查得换算长度系数为，则计算长度为08521302BLSM28645XXI截面属于B类截面，可查得87225EO206174082618EXOANKN有侧移刚架柱取，则应有MX36016EO2250110397164878240721346/XXEEOMAWNF满足要求。B、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3000M，平面外稳定性根据门式刚架轻型房屋结构技术规程CECS1022002中614之规定进行验算取计算长度30YLM对于第一段变截面梁33截面197MKN501KN7192VK该构件的楔率为0806D012352417SFLHA0810373WYLI592YYLI由于截面属于B类截面，查表得085Y受压区1/3高度和受压翼缘对Y轴的截面性质受压区1/3高度为，则125093643M4014815202YI20241836034YAM0597YII0/791YSLI420024232543376117910359840YSBYXWYTAHWHF根据钢结构设计规范GB500172003中附录B之规定1728170284102BB取，则0T36122597