变截面钢架厂房计算书综述

1、三、设计条件1、本设计为一新管桁架的加工车间，为单层单跨钢结构厂房，位于厦门市集美区，厂房为24m,柱距为6.5m，檐口高9米。0.30kN/m3）根据工程经验，其他有关荷载取值如下：屋面活荷载：风荷载（基本风压） ：0.80kN/m屋盖自重（标准值，坡向）0.10 kN/m0.15 kN/m0.5mm厚压型钢板+75mn厚玻璃棉+钢丝网 0.15 kN/m檩条及支撑 刚架斜梁自重4）工程地质及水文地质资料地基容许承载力 180kPa最高地下水位：自然地坪下 3.00m地下水性质：有弱硫酸盐侵蚀；地面土质：盐碱土；自然地面绝对标高： 18.00m， 相对标高: 0.30m5）地震烈度本工程建筑

2、抗震设防类别为丙类，抗震设防基本烈度为7 度，设计基本加速度为 0.15g ，所在场地设计地震分组为第一组， II 类场地，地面粗糙度 为 B 类。四、建筑设计要求和内容1 、建筑设计的要求 平面设计要求：根据工艺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，必要的详图，索引标注三 道尺寸（外部）及必要的标高尺寸等； 剖面设计要求：厂房的高度的确定：门架檐口标高；侧窗窗台标高；立面设计要求：门窗条及内外墙面的设计；屋顶平面设计要求；屋面排水 方案的确定。2、建筑设计的内容平面图：比例 1：

3、200立面图：比例 1：200（正立面，背立面，侧立面）剖面图：比例 1：200屋顶平面图：比例 1： 200建筑设计说明书 1 份五、结构设计的要求和内容1、结构设计的要求结构方案的确定：平面柱网；承重结构，门式刚架，檩条，支撑系统：柱 间支撑；屋盖横向及纵向支撑；结构计算。2、结构设计的内容 门架计算前的准备工作；门式刚架计算单元的选择；门架的受力计算简图； 荷载计算：门架恒载、风荷载及屋面均布活荷载；内力计算及内力组合； 计算最不利荷载组合的内力值；门架计算；屋脊节点计算；柱梁接点计算； 基础设计；抗风柱；柱间支撑；完成完整结构施工图一套。3、设计的深度要求3.1 图纸内容：结构设计说明

4、书 ；柱、梁、柱间支撑等布置图；比例： 1：200 屋面檩条布置图、墙面檩条布置图；比例： 1：200 节点图（柱脚、檩托、柱和梁交接处） ； 刚架详图 ；比例： 1：30 结构计算书 1 份第一章 工程概况厦工公司欲建一座轻型门式刚架厂房。该厂房位于福建省厦门市内郊 区，场地类别为 B 类，主要用于工业生产的需要，从经济上带动郊区的发 展。该厂房共一层，建筑面积为1900m2。厂房无吊车梁，屋面按上人屋面 设计，屋面采用 YX56-180-720 压型钢板加 75mm 厚玻璃丝棉保温层， 刚架 梁柱均采用变截面，柱与基础为铰接，结构采用主要的材料为 Q345 钢材， 考虑积灰荷载 0.3 K

5、N/m2。1）当地的气候条件： 平均月气温：21C,最高气温38C,最低气温2 C。 基本风压： 0.8 KN/m2。降雨量：年均降雨量 1200mm； 主导风向：冬季为东北风，夏季为西南风。2）活荷载：屋面：按上人屋面采用；其他活荷载按建筑结构荷载规范 GB50009-2001 取值。3）建筑材料： 材料供应：型钢 Q235、Q345钢，焊条E43、E50;钢筋（HPB235,HRB335, HRB400）IIII 级；水泥400#600#;其他材料市场供 应。第二章 结构选型与结构布置2.1 结构选型该轻型门式刚架厂房的结构形式采取的是双坡单跨门式刚架。2.2 结构布置该厂房共一层，建筑面

6、积为 1900m2。厂房无吊车梁，屋面按上人屋面设计，屋面采用 0.5mm 厚压型钢板 +75mm 厚玻璃丝棉保温层 +钢丝网。 该厂房总共12 跨,跨度选用24m,柱距为6.5m,厂房的高度选用9m； 屋面坡度为 1/10；柱脚与基础采用铰接；刚架梁、柱均采用变截面。（以上均是根据门式刚架轻型房屋钢结构技术规程 CECS.102-20024.1.5 门式刚架轻型房屋的屋面坡度宜取1/81/20,在雨水较多的地区宜取其中的较大值。4.2.2门式刚架宜采用936m。当边柱宽度不等时，其外侧应对齐。4.2.2门式刚架的平均高度宜采用4.59.0m。当有桥式吊车时，不宜大于 12m。4.2.2门式刚

7、架的柱距，即柱网轴线间的纵向距离宜采用69m。4.3.1门式刚架轻型房屋钢结构的温度区段长度（伸缩缝间距） ，应符 合下列规定：纵向温度区段不大于 300m；横向温度区段不大于150m。）结构网格草图如下： 0 鄙 ,B90G5HIHIV tzFezIIIEl 厂IIIL _L_L_ 肘i iIII員 h? GZ硏詁！一 亠S一-徑师削师報W（,74 柱聊酰置餉測第三章荷载取值及荷载组合3.1荷载取值（1）永久荷载：0.5mm厚压型钢板+75mm厚玻璃丝绵+钢丝网钢梁斜梁自重檩条及支撑总计20. 15 KN/m20.15 KN/m220.10 KN/m0.40 KN/m（以上材料查建筑结构荷载

8、规范 GB 50009-2001附录A）（2）可变荷载：屋面均布活荷载（上人屋面）：2.0 KN/m2积灰荷载：0.30 KN/m2风荷载：2基本风压0.80 KN/m（以上分别根据建筑结构荷载规范GB 50009-20014.2.2工业建筑楼面（包括工作平台）上无设备区域的操作荷载，包括操作人 员、一般工具、零星原料和成品的自重，可按均布活荷载考虑，采用2.0KN/m2。生产车间的楼梯活荷载，可按实际情况采用，但不宜小于3.52KN/m2。）3.2 荷载组合3.2.1荷载计算式中上：风荷载标准值（kN / m2）；-0 :基本风压，按现行国家标准建筑结构荷载规范GB5009的规定采用；役：风

9、荷载高度变化系数，按现行国家标准建筑结构荷载规范 GB5009的规定采用，当高度小于10m时应按10m的高度处的数值采用；7 :风荷载体型系数，考虑内、外风压最大值的组合，且含阵风系数,按A.0.2的规定采用。以柱顶为准，h=9m,风压高度变化系数 5=1.00;以屋顶为准，h=10.2m,风压高度变化系数 J? =1.014。取该轻型门式钢架中间区的中间榀计算风荷载：风荷载体型系数（1）恒荷载标准值（沿水平投影面）：p =0.40 6.5 1/cos： = 2.61KN /m，（其中：tan a=0.1）（2）活荷载标准值：屋面活荷载：q1 =2.0 6.5 =13KN /m积灰荷载：q2

10、=0.3 6.5 =1.95KN /m风荷载：左柱：q3= g =1.05 虫缶 g =0.25汉 1.00汉1.05汉0.8汉 6.5 = 1.365 kN/m （压 力）左屋面：q4=gk=1.05虫&g=1.0%1.014x1.05%0.8x6.5 = 5.54 kN/m （吸力） 右柱：q5= gk =1.05 虫血 g=0.55 汇 1.00勺.05汉 0.8汉 6.5 = 3.003 kN / m （吸力） 右屋面：q6= gk =1.05虫& g =0.65汇 1.014勺.05汇 0.8汉 6.5 = 3.60 kN/m （吸 力）3.2.2 荷载组合（设计值）根据建筑结构荷载

11、规范GB 50009-2001的要求，永久荷载的分项系数 取1.2，可变荷载的分项系数取1.4。（1）恒载+屋面活载（全跨）+积灰荷载S仁1.2恒载+1.4 （屋面活载+积灰）,如图1y（2）恒载+屋面活载（半跨）+积灰荷载S仁1.2恒载+1.4 （屋面活载+积灰）,如图2S2（3）恒载+风荷载S2=1.0恒载+1.4风载（风载对结构有利时），S3=1.2恒载+1.4风载（风载对结构不利时），如图3S4=1.2恒载+0.9*1.4 （屋面活载+积灰+风载），如图4 ttli1 tf鼬蹄田畅丨tt tti i t t 1勉制社U如加T（5）恒载+风荷载+积灰荷载+屋面活载（半跨）S4=1.2恒载

12、+0.9*1.4 （屋面活载+积灰+风载），如图5段京鶴q?対KNb根据以上荷载组合的计算结果，取较不利组合（恒 +活+风）第四章内力计算通过结构常用设计软件PKPMfe算:4.3 刚架内力组合表计算简图如下：通过PKPMfe算结果输出并进行数据整理，详见下表:构件弯矩（kn- m轴力(KN剪力（KN梁上端、柱外侧梁下端、柱内侧梁上端、柱左侧梁下端、柱右侧梁上端、柱外侧梁下端、柱内侧柱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

13、.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-1275.6155.0-1730-305.8柱2F1275.6-155.0-321160-141.7G003510-36.1141.7（数据来源详见附件。）第五章截面计算6.1 截面选择H( mmB(mm)Tw(mm)T(mm)柱子大头7504001216小头5504001216梁1大头7503501014小头5503501014梁2大头7503501014小头5503501014根据弯矩包络图，剪力包络图，轴

14、力包络图可初步选定截面 选用H型钢，截面参数如右图标注。柱子和梁都采用变截面构造，以下是截面信息。6.2 截面信息下面计算截面的有关信息。柱子大头的有关截面信息为：lx=209443.84cm4，ly=170777cm4，Wx =5585.16cm3，Wy=853.85cm3，2ix=31.27cm，iy=8.92cm，A=214.16cm。柱子小头的有关截面信息为：Ix=105176.4cm4， I y =17074.12cm4 , W =3824.59cm3, Wy =85.37cm3，2ix=23.51 cm， iy =9.47cm，A=190.16cm。梁1大头的有关截面信息为：lx

15、=164095.44 cm4 ， ly =10010.18 cm4 ， W, =4375.87 cm3 ，3Wy=572.01cm，2 ix=31.05cm，iy =7.66cm，A=170.2 cm。梁1小头的有关截面信息为：lx=82256.58cm4，I y =10008.51 cm4 , W, =2991.14cm3, W, =571.91 cm3，ix=23.4cm , iy=8.16cm, A=150.19cm 。梁2大头的有关截面信息为：lx =164095.44 cm4 , Iy =10010.18 cm4 , Wx =4375.87 cm3 ,Wy =572.01 cm3,2

16、ix=31.05cm , iy=7.66cm , A=170.2 cm 。梁2小头的有关截面信息为：lx=82256.58cm4, I y =10008.51 cm4 , WX =2991.14cm3,0=571.91 cm3 ,2ix=23.4cm , iy =8.16cm, A=150.19cm。则整个结构的计算简图如下图：口IIJIMIMxl?xldEH WTI-ZnCi 气 :言壬 口rz-oog敢宜庭(KB1. T)6.3.1梁、柱构件的宽厚比柱的宽厚比限值：（根据钢结构-第二版中的1.3.3.1梁、柱板件的宽厚比限值工字形截面构件受压翼缘板的宽厚比限值：y 1 235/ fy ；工

17、字形截面梁、柱构件腹板的宽厚比限值：“乞250、, 235/ fy o）tw翼缘：y =（ 4 0 0 - 12 21 2 5. 一1 5 fy2 5./12 3 5, 3 4 51 2.3 8t 167（满足要求）腹板： 虹=750 -2 16 =60 ：250、235/ f y 二 250. 235/ 345 二 206.3 , tw 127（满足要求）梁1的宽厚比限值：翼缘：y 邛350 -10）/2 =12.14 15 235/ f； =15、235/345 =12.38 ,t14Sy（满足要求）hw 7 5 0- 2 1 4腹板： 7 2. 2 250 2 3耳/=250 235=/

18、 345 ,2 06.3tw107（满足要求）梁2的宽厚比限值验算同梁1故，截面的宽厚比都满足要求的）6.3.2梁、柱构件的腹板屈曲后的强度利用（根据钢结构-第二版中的1.3.3.1）（1）柱：腹板的高度变化=（750 -550）/12 -16.67mm /m : 60mm /m ,因此可按以下计算：则，37235 fy-0.7117.4KN （内力图得出的剪力设计值），（满足要求）（2）梁 1:腹板的高度变化=（750 550）/10 = 20mm/m :：: 60mm /m ,因此可按以下计算：柱的腹板平均高度：hw = 75028550 - 28二622mm，2按不设横向加劲肋来计算：k

19、 =5.34贝= h=0.88 0.8,且小于1.4,故此时37 氏 J235* fyf =1-0.64 （-0.8） f =166.2 N mm2 ,而Vd二hwtwf； =1033.75kN 298.8 KN （内力图得出的剪力设计值）,（满足要求）（3）梁 2:梁 2 的腹板平均高度：hw 二（750 -28）（550 -28）= 622mm ,2按不设横向加劲肋来计算：kt =5.34则，-0.88 0.8,且小于1.4,故此时37jk(235 fyf =1-0.64 ( -0.8) f =166.2 N mm2 ,而Vd =hwtwfv =1033.75kN 85.5KN （内力图得

20、出的剪力设计值）, （满足要求）故，腹板屈曲后的强度利用时满足要求的6.3.3 强度验算（根据钢结构-第二版中的1.3.3.2 ）（1）柱：V=117.4KN : 0.5Vd，故按公式 M乞M；计算，其中抗弯强度设计值M =Me-W=We=5.5851056kN m，（满Ae354.2kN mAeAe J（满足要求）（3）梁 2：取大头截面计算：nNWe* NMe =Me =We f - =1326.7kN，m674.4kN m（满足要求）取小头截面计算:二 MeNA= 911.68kN m 354.2kN m（满足要求）故，杆件的强度满足要求6.3.4 稳定验算柱：A 变截面柱的平面柱的平面内整体稳