戴南新源环保有限公司厂房设计

1、1 绪论自 20 世纪 90 年代以来，我国钢结构建筑的发展十分迅速，特别是一些代表城市 标志性高层建筑的建成，为钢结构在我国的发展揭开了新的一页。近十年轻钢建筑工 程得到迅速的发展，其具有施工周期短、综合经济效益好、抗震性能好、宜于拆卸搬 迁等优点，而且随着近年来防火、防腐新产品的不断出现，已较好地解决了轻钢结构 抗腐蚀性差的缺点，使得它在工业厂房以及民用设施中获得了更广泛的应用。本次毕业设计课题为戴南新源环保有限公司厂房设计， 结构类型采用门式钢架结 构，其目的是培养我们综合运用所学基础知识、专业知识与技能去分析和解决工程中 实际问题，使自己了解和掌握工程问题的力学建模以及工程结构的计算机

2、分析，培养 自己的综合素质和能力，提高从事本专业的实际工作能力，为今后走上工作岗位打下 扎实的基础。毕业设计过程中， 需要我们熟悉结构体系的类型并能根据建筑的特点选择合理的 结构形式；具备综合运用所学的专业知识及相关的参考资料、规范设计出合理实用的 建筑方案的能力；通过对门式刚架进行荷载计算，运用 3D3S 软件进行内力分析掌握 门式刚架设计要点。最后，基于任务书所给的条件及要求：本厂房地处泰州市，根据2 建筑结构荷载规范（ GB 50009-2012）的有关规定，基本风压为 0.4kN/m 雪压为 0.35kN/m 2 ，地面粗糙程度为 B 类。对本次设计采用的结构形式为轻钢门式刚 架结构。

3、门式刚架结构体系通常由轻型焊接 H 形钢（等截面或变截面）、冷弯薄壁型钢等 构成的门式刚架作为主承重结构， 配套用冷弯薄壁型钢 （槽钢）作为屋面檩条和墙檩； 屋面和墙面为压型钢板；以及相应的支撑系统所组成的结构体系。竖向荷载由围护结 构传递至门式刚架梁及柱，随后传递给基础。纵向承载结构由纵向柱列、吊车梁、柱 间支撑和基础等组成，厂房承受的水平荷载经由吊车梁、柱间支撑等构件传递至纵向 柱列，再传递给基础。本次设计将首先进行厂房的建筑布置及结构布置， 根据钢结构设计手册和门式刚 架的一些规范，采用 3D3S 辅助结构设计软件进行计算机建模，根据建模数据设计验 算檩条、支撑、抗风柱等构件，选一榀标准

4、榀刚架计算内力并校核梁柱截面是否满足 要求，最后设计计算节点域基础，完成整体设计。 ，基本2 建筑方案设计根据设计要求， 厂房整体采用双跨等跨矩形平面布置。 两跨均为 30m，厂房设 15t 桥式吊车两台（选用大连重工起重集团有限公司 DQQD 型），吊车工作级别为 A5 级， 轨顶标高为 8.2m。因此，在考虑门窗洞口布置的同时， 也应该考虑吊车的空间使用要 求和采光通风的需要。具体方案如图 2.1 所示。图 2.1 建筑平面图2.1 定位轴线及柱网布置参照任务书，本次设计为双跨等跨门式刚架厂房结构，跨度都为30m。根据GB50006-2010 厂房建筑模数协调标准， 纵向柱距布置为 6.0

5、m，横向间距为 6m。定位 轴线及柱网的详细布置方案详见建施 02。2.2 立面设计建筑立面布置体现了建筑的外部形象。作为厂房，建筑外观的美观要求较低，但是需要布置大气雄伟。为了保证人员与物资的流通，在两侧山墙各布置了两扇门。基 于采光及通风的考虑，在山墙与纵墙都布置大量平开窗，两侧纵墙均布置有封闭高窗 用来提高采光效果。基于出入方便考虑，在门洞处均设置有斜坡和雨棚。 厂房的立面详细布置方案如图 2.2 所示。图 2.2 建筑立面图2.3 剖面设计根据任务书要求，轨顶标高 8.2m，则柱顶标高：H H1 H2其中 H2为轨顶到柱顶的高度， H2=H6+H7+H8。H6 为轨顶到小车顶面的距离，

6、根 据门式刚架轻型房屋钢结构（有吊车）查吊车规格表可知为2185mm；H7 为小车顶面到梁的距离， 规范规定应 300mm，此处取 315mm；H8为梁高，由前知为 800mm， 则有：H 8.2 2.185+0.315+0.8 11.5m根据任务书要求，厂房室内外高差为 300mm。 本设计的屋面结构形式采用单脊双坡方式，在其他条件都相同的情况下，屋脊两 侧各需要一根檩条，而内天沟两侧也各需要一根檩条，因此，多一个屋脊就需要多一 根檩条；多一个内天沟也需要多一根檩条。同时也需要增加内天沟、落水管、室内排 水沟的用料，设置内天沟还容易因积水、积雪而加大荷载，甚至导致渗漏。如果因为 室内排水沟淤

7、塞需要疏通，还将影响正常使用，而对多级多坡不等高刚架，上述的问 题更加严重，应尽可能不采用。剖面图如图 2.3 所示。图 2.3 厂房剖面图2.4 采光通风设计根据厂房的设计与生产要求，厂房四面都设有窗户，由于厂房中设有吊车，光线 不能很好地进入室内，在吊车梁的上下段布置窗户，下段为平开窗，上段为固定的高 窗。这样的设计既解决了厂房的采光问题，又解决了通风问题。2.5 屋面排水设计屋面采用有组织排水，由规范知坡度为 1/10 1/20 ，取 1/10 。每个刚架布置一个直径为 120mm的 PVC雨水管，天沟纵向坡度取 1.5%。2.6 厂房的围护设计（1）外墙设计外墙在 1.2m 以下部分采

8、用 240 厚的灰砂砖墙，墙下设基础梁支撑在基础上。外墙在 1.2m 以上部分采用压型钢板，型号为 YX28-205-820-0.6。（2）屋面设计屋顶采用压型钢板， 型号为：YX351257500.6，用 C 型檩条与刚架梁连接， 檩距为 1.5m。（3）地面设计 根据任务书的所给条件，厂房内对地面没有特殊要求，由规范可知采用水泥砂浆地面即可。3 结构方案设计为了加强厂房结构的空间整体刚度和稳定性，厂房一般会适当地布置支撑体系， 支撑系统包括柱间支撑和屋盖支撑两大部分， 其主要作用是传递水平风荷载以及吊车 间产生的冲切力。轻型门式刚架厂房由承重结构系统、围护结构系统和支撑系统等 大部分组成，

9、如图 3.1 所示。其中，主结构有：横向刚架（包括中部和端部刚架）和 支撑体系，次结构有：屋面檩条和墙面檩条等；围护结构包括：屋面板和墙板；另外 还有基础。图 3.1 轻型门式刚架结构组成3.1 结构形式本厂房为钢结构厂的门式刚架结构。当厂房设有吊车时，为了节省材料和有效的 发挥钢结构的特点，采用变截面梁，变截面梁分三段，根据以往的工程实际情况，分 段处大致为反弯点处，以减小跨中弯矩带来的危害，至结构失稳，故变截面梁分段比 为 2:6:2。根据钢结构设计手册，一般钢结构的厂房使用铰接柱脚，当用于工业厂房且 有 5t 以上桥式吊车时，宜将柱脚设计成刚接。本厂房的吊车为 A5 工作制 15t 桥式

10、吊 车，故设计为刚接柱脚。设两对地脚螺栓。对于有桥式吊车的厂房，中柱不宜采用摇 摆柱。结构设计计算简图如图 3.2 所示：图 3.2 结构计算简图3.2 结构平面布置根据任务书要求，厂房全长 60 米，则设计柱距为 6m，共 11榀刚架。 在厂房两层山墙处需要布置抗风柱抵抗侧向风载。由于厂房两跨等跨均为30m，根据门式刚架轻型房屋钢结构（带吊车）（ 04SG518-3）的规定，抗风柱的柱距 设计为 6m， 6m，6m，6m。根据门式刚架轻型房屋钢结构技术规程（ CECS102：2002）规定，门式刚架 轻型房屋的屋面坡度宜取 1/101/20。具体坡度可详见建施 03。门式刚架轻型钢结构自重轻

11、，且厂房所处地理位置土质良好，因此选用浅基础中 的柱下独立基础。柱脚采用刚接柱脚，基础设计为台阶基础。基础的平面布置方式详 见结施 02，基础的具体参数及形式详见结施 04。（1）伸缩缝 温度变化将引起结构变形，使厂房结构产生温度应力。故当厂房平面尺寸较大时 为避免产生过大的温度变形和温度应力，应在厂房的横向或纵向设置温度伸缩缝。本 次设计的厂房长度为 60m，无需在横向上设置伸缩缝。（2）柱距的布置 根据厂房建筑统一化基本规则和建筑统一模数制可知，对厂房横向，当 厂房跨度 L18m 时，其跨度宜采用 6m 的倍数。所以本次设计厂房的柱距取 6m。（3）抗风柱布置根据门式刚架轻型房屋钢结构（带

12、吊车） 04SG518-3规定抗风柱的间距为： 6m，6m，6m，6m。（4）柱间支撑布置根据门式刚架轻型房屋钢结构（带吊车） 04SG518-3规定，在厂房的两端开间分别布置两道柱间支撑，上柱和下柱各一道。上柱柱间支撑为单片，连接于柱腹板 中心，下柱柱间支撑为双片，连接于柱两侧翼缘里侧。（5）基础布置 本次设计内容是钢结构厂房，根据任务书给出的地质条件，本次设计采用阶形式 的柱下独立基础。4 3D3S 辅助结构设计3D3S软件一款专业的钢结构软件，对设计门式刚架轻钢来说， 3D3S 可以简单迅 速的建模，在节点计算方面更有着异常强大的功能，能自动设计相关节点并且校核优 选，由于是基于 CAD

13、 的一款钢结构设计软件，可以直接在 CAD 出图。在辅助设计方 面更是可以直接校核支撑，设计并出基础图。3D3S软件进行设计时，首先设计刚架模板，然后将模板配置到设定好的柱网中， 接着分别对单榀框架进行材性定义和截面定义、荷载布置并计算其内力，再进行围护 结构设计如门窗、屋面檩条、墙面檩条、屋面支撑和抗风柱等构件，最后对整体模型 进行后处理编辑并输出相应的图纸以及计算书。4.1 刚架布置进入 3D3S 建模界面，进入模板生成界面，输入相应的模板信息，包括跨度、檐 口高、牛腿标高、梁分段比等。接着进入荷载信息界面，输入相应的荷载信息，包括 恒载、活载、基本风压等。模板信息和荷载信息输入完成后，建

14、模部分基本完成。进入轴网生成界面，把轴线数和轴线间距输入，轴线就生成完毕。进入刚架布置界面，点击生成的轴线，刚架就可以布置上去。具体操作如图 4.1所示。图 4.1 模板生成4.2 吊车布置吊车荷载参数中有相应的吊车信息，如施加吊车的节点和位置，吊车规格等，可根据工程实际情况选用合适的吊车。具体操作如图 4.2 所示图 4.2 吊车荷载参数信息4.3 抗风柱布置首先从截面库中选择抗风柱的截面，然后按照要求输入抗风柱间距，再选择布置抗风柱的主刚架即可。具体操作如图 4.3 所示。图 4.3 抗风柱布置4.4 屋面檩条和支撑设计布置顺序首先布置屋面檩条，其次进行门窗布置，然后布置墙檩，最后布置屋面

15、支撑、系杆和柱间支撑。 在本次毕业设计中， 屋面檩条设计的一些参数如图 4.4 所示，柱间支撑的一些参数如图 4.5 所示。结构模型如图 4.6所示。图 4.4 屋面檩条布置信息图 4.5 柱间支撑布置信息图 4.6 厂房结构模型4.5 围护结构的计算围护结构布置完成之后要运用软件进行计算，查看各构件是否满足强度、刚度、稳定性的要求。屋面檩条计算如图 4.7 所示，墙面檩条计算如图 4.8 所示。图 4.8 墙面檩条计算图 4.7 屋面檩条计算4.4 门式刚架的后处理单榀设计完成之后，对刚架进行后处理。先对齐模型并生成实体模型，接着进行主结构节点计算参数的设置、主结构节点连接形式的选择（如图

16、4.4 所示）、围护结构节点设计和牛腿设计 （如图 4.10所示），然后对节点归并， 主钢架命名和构件编号最后绘制施工图图 4.9 连接节点形式图 4.10 牛腿设计5 构件设计在构件设计中主要包括檩条设计、墙梁设计、抗风柱设计、支撑设计、吊车梁设 计。设计包括荷载计算、截面选择以及截面特性的计算、截面验算等。部分构件还需 进行稳定性验算、焊缝计算等。5.1 屋面檩条设计檩条选用冷弯薄壁型钢 C 型，屋面坡度为 1/10（=5.71 ）。檩条跨度 6.0m，檩距 1.5m，在横梁与屋面檩条之间设置一道拉条。材料采用 Q235-BF 。（1）荷载计算 根据屋面板的受力情况，分别计算永久荷载、屋面

17、均布活荷载和风荷载：（a）永久荷载：屋面压型钢板自重： 0.12kN/m2檩条及支撑（含拉条）自重： 0.05kN/m2（b）可变荷载：根据建筑结构荷载规范 GB50092012，当屋面均布活荷载和雪荷载同时存 在时，应取两者中的较大值。屋面活荷载 0.5 kN/m2，雪荷载 0.35 kN/m2。即可变荷载 取 0.5 kN/m2。（c）风荷载：本次设计的厂房位于泰州市海陵工业园区，基本风压为 0.40 kN/m2。厂房的檐口 标高为 11.5m，根据地面粗糙度为 B 类，由风压高度变化系数表可知 z=1.039。根据 门式刚架房屋技术规程可知，风荷载体型系数取边缘带计算， A=61.5=9

18、m2，又 6.3A 10，则： s 1.5log A 2.9 1.5log 9 2.9 1.47 则垂直屋面的风荷载标准值：k s z 0 1.05 1.039 1.47 0.40 0.64kN / m2（2）内力计算（a）永久荷载与屋面均布活荷载组合檩条线荷载标准值： qk 0.17 0.5 1.5 1.01kN / m檩条线荷载设计值： q （1.2 0.17 1.4 0.5） 1.5 1.36kN / mqx q sin 1.36 sin 5.71 0.13kN / mqy q cos 1.36 cos5.71 1.35kN / m弯矩设计值：qyl281 1.35 6.02 6.09k

19、N8qxl321 0.13 6.02 0.15kN32b）永久荷载与风吸力组合檩条线荷载设计值（见图 5.1）： qx 0.17 1.5 sin5.71 0.03kN /mqy 0.17 1.5 cos5.71 1.4 0.64 1.5 -1.09kN /mqky 0.64 0.17 cos5.71 1.5 0.71kN /m弯矩设计值： （跨中设一道拉条 ）qyl281 1.09 6.02 4.91kN8qxl2321 0.03 6.02 0.03kN32由上述可知，永久荷载与屋面均布活荷载的组合起控制作用yy图 5.1 屋面檩条计算简图3）截面选择及截面特性计算屋面檩条选用冷弯薄壁 C 型

20、钢，截面尺寸为 C18070202.5，则根据冷弯薄壁型钢结构技术规范( GB50018-2002)续表 B.1.1-4，可知檩条截面特性为：h = 180mm ；b = 70mm ；a = 20mm ；t = 2.5mm ；A 8.48cm2 ； x0 2.11cm ；Ix 420.20cm4 ；I y 54.42cm4 ； i x 7.04cm； iy 2.53cm ； Wx 46.69cm 3 ；Wymax 25.82cm3 ；Wymin 11.12cm3 ； I 3492.15cm 4；It 0.1767cm 4 ；e0=5.10cm max min截面验算：按毛截面计算截面应力：压）

21、1MxMy6.09 10630.15 1063136.24N /mm21WxWymax46.69 10325.82 103Mx M y Wx Wymin66.09 106346.69 10360.15 106311.12 1032116.95N /mm2压）Mx M y WxWymax6.09 10646.69 1030.15 10625.82 103124.63N / mm2拉）（a）受压板件稳定系数 k腹板：腹板为加劲板件minmax124.63136.240.915 1k 7.8 6.29 9.78 2 7.8 6.29 （ 0.915） 9.78 （ 0.915） 2 21.743 上

22、翼缘板：上翼缘板为最大压应力作用于部分加劲板件的支撑边min116.95 0.858 1 max 136.24k 5.89 11.59 6.68 2 5.89 11.59 0.858 6.68 0.8582 0.863b）受压板件的有效宽度腹板：k 21.743kc 0.863 ； b 180mm ； c 70mm ； t 2.5mm ； 1 136.24N/mm 270 21.743 1.952 1.1180 0.863ckbkc0.930.93故板组约束系数为： k1 0.11 2 0.11 2 0.3670.05 1.952 0.05205kk1205 0.367 21.7431 3.4

23、651 136.24由于 0.915 0 ，则 1.15，bc b/ (1 ) 180 / (1 0.915) 93.99mm由于 b/t 180 / 2.5 72，1818 1.15 3.465 71.73 ，38 38 1.15 3.465 151.42所以18 b /t 38所以截面有效宽度为：b/t21.8 be21.8 1.15 3.465 0.1 93.99180 / 2.5=93.84mmbe1 0.4be 0.4 93.84 37.54mm be2 0.6be 0.6 93.84 56.30mm上翼缘板：k 0.863 ； kc 21.743 ； b 70mm ； c 180m

24、m ； 1 136.24N/mm0.512 1.1c k 180 0.863 b kc 70 21.743故板组约束系数为： k1 1 1.3971 0.512136.24205kk1205 1.397 0.863 1.347由于 0.858 0，则1.15 0.15 1.15 0.15 0.858 1.021 ，bc b 70mm由于b/t 70/ 2.5 28，1818 1.021 1.347 24.73 ，38 38 1.021 1.347 52.26所以18b/t 38所以截面有效宽度为：21.8 21.8 1.021 1.347be (0.1)bc =(0.1) 70=65.43mm

25、e b/t c70 / 2.5be1 0.4be 0.4 65.43 26.17mmbe2 0.6be 0.6 65.43 39.26mm下翼缘板：全截面受拉，故全截面有效（c）有效净截面模量 上翼缘板的扣除面积宽度为： 70 65.43 4.57mm ， 考虑腹板截面内开孔： d=13mm，（距上翼缘边缘 50mm 处，拉条为 12mm）WenxWenym图 5.2 檩条有效截面示意图420.20 104 4.57 2.5 902 13 2.5 (180 / 2 50)2180/2434.508 104 mm3ax4 2 254.42 104 4.57 2.5 (4.57 / 2 26.17

26、 21.1)2 13 2.5 (21.1 2.5/ 2)221.12.516 104 mm3Wenymin54.42 104 4.57 2.5 (4.57/ 2 26.17 21.1)2 13 2.5 (21.1 2.5/ 2)270 21.1431.085 104mm3Wenx /Wx45.08 / 46.69 0.966Wenymax /Wymax25.16 / 25.82 0.974maxmaxWenymin /Wymin10.85 /11.12 0.976minmin为简化计算可取 Wenx 0.95Wx,Weny 0.95Wy ；当下翼缘有拉条孔时可取 Wenx 0.9Wx ,Wen

27、y 0.9Wy（4）截面验算（a）强度验算假设屋面能阻止檩条侧向失稳和扭转，则不考虑截面塑性发展，验算檩条在第一种荷载组合作用下的强度为：MxM y6.09 1060.15 106Wenx Weny4.508 104 * 2.516 1042141.06N /mm2 f2205N / mm2Mx M y6.09 1060.15 10644Wenx Weny4.508 104 1.085 104min148.92N / mm2 f 205N/ mm2所以强度满足要求（b）整体稳定性验算 永久荷载与风吸力组合下的弯矩小于永久荷载与屋面可变荷载组合下的弯矩， 据前面的计算结构，截面全部有效；同时不计

28、孔洞削弱，跨中设一道拉条，查冷弯 薄壁型钢结构设计规范 GB50018-2002附录 A.2.1 可知：b 0.50 ； 1 1.35 ； 2 0.1433Wex Wx 46.69 103mm3 ；Wey Wymax 25.82 103mm3檩条计算长度 l 0 bl 0.5 6 3m横向荷载作用点到弯心的距离 ea e0 x0 b/ 2 5.10 2.11 7/ 2 6.49cm2 2ea / h 2 0.14 6.49/18 0.14I w 0.156It l0 2 I y hh2Iy31080 2 0.933l0300 118.6 i y 2.53bx4320 Ah21yWx235fy1

29、18.62 46.694320 8.48 18 1.35 0.102 0.933 0.102233551.452 0.7bx0. 7应以 b x值代替 bx，bx= 1.091-0.2740.274= 1.091- = 0.902bx1.452风吸力使下翼缘受压，则稳定性为：MxM y6.09 1060.15 106x 3 3 bxWex Wey 0.902 46.69 103 25.82 10322150.42N / mm2 f 205N / mm2所以稳定性满足要求。（c）挠度验算5 qkyl 4 5 0.66 60004 vy 54y 384 EI x 384 2.06 105 420.

30、20 10412.87mm v l 30mm200所以挠度满足要求。（d）构造要求l0 300ix 7.0442.6 200l0 300i y 2.53118.6 200所以此檩条在平面内、外均满足要求5.2 墙檩设计在本次设计中考虑到墙梁的设计方法与屋面檩条的设计方法一致， 墙梁采用 C 型 檩条，由于篇幅的限制，在本次设计中采用的墙梁由软件直接生成，截面为14060203.0，经验算其强度、刚度、稳定性等均满足要求。5.3 屋面支撑设计门式刚架跨度为 30m，柱距为 6.0m，钢材为 Q235。基本风压为 0.40kN/mm2，在 厂房两端共设置 2 道水平支撑以抵抗风荷载的作用。(1)

31、荷载及内力计算本设计地处泰州市，其基本风压为 0=0.4 kN/m2，地面粗糙度为 B 类，查表知风 压高度变化系数取 z=1.039。迎风面 s =+0.8 ，背风面 s= 0.5 。2k 1.05 0.8 1.039 0.40 0.35kN /m 2由于风荷载一半传递给柱脚，一半传递到支撑，所以，风荷载设计值为：1 1 11.5+3.0Fw1 11.4 k S 1 1.4 0.35 (11.5+3.0) 6 10.63kNFw10.5Fw1cos cos4510.63 15.03kN0.5Fw12）杆件强度验算交叉斜杆（拉杆）：N1 15.03kN ， l 0 l 62 62 =8.49m

32、选用圆钢 12，其截面特性为 A 1.131cm2N1 15.03 1032An 1.131 102 132.9N / mm f 215N / mm因为张紧的圆钢不考虑长细比限制，因此根据计算结果可知强度满足要求。5.4 吊车梁计算（1）设计资料起重量为 15t，工作级别为 A5 的桥式吊车两边跨各一台，吊车梁跨度为 6.0m， 跨度为 s=28.5m。钢材采用 Q235钢，焊条为 E43 型。基本尺寸为：宽度 B=6434mm， 轮距 W=5000 mm，轨顶以上高度 H=2180mm，轨道型号 43kg/m，总重 G=36.372t， 小车重 g=6.227t，最大轮压 Pmax 196k

33、N ，最小轮压 Pmin 78.7kN 。（2）吊车荷载吊车荷载的动力系数 为 1.05，吊车荷载的分项系数 Q 为 1.40。吊车荷载设计值为：PQPmax 1.05 1.4 196 288.12kN0.05 Q gH Q 1.4 0.05 15 6.227 9.8/ 2 7.28kNn（3）内力计算（a）吊车梁的最大弯矩及相应的剪力因轮距为 5m，所以一台吊车的两个轮子同时作用在梁上时产生最大弯矩，梁上所有吊车荷载的合力 P 的位置，其产生最大弯矩的荷载简图如图 5.4：图 5.4 吊车梁计算示意图a)弯矩( b)剪力a1 W 5000mm， a2 a1 5000 / 4=1250mm 。

34、4考虑吊车自重对内力的影响，由跨度 6m 查表得，自重影响系数 w 1.03，则最大弯矩为： MP 2l a2 max W l62288.12 2 1.251.03 3 302.95kN6最大弯矩处相应的剪力为：lPa2V 2 2max W l6288.12 2 1.251.03 3 173.11kN6b)吊车最大剪力：VmaxRAW bl P P 1.03 6 5288.12 288.12 346.22kNc)由水平荷载产生的最大弯矩：MHH M maxP max7.28 302.95 7.43kN m288.12 1.034)截面选择a)经济高度按公式计算：hec 73 W 300 7 3

35、1.2 302.95 106 300 533.94mm215b) 按容许挠度值计算，由中级工作制桥式吊车，查表得容许挠度值为l1000则 hmin 0.6 fl l 10min v6 0.6 215 6000 1000 10 6 774mm ，所以选取高度为 650mm。c)吊车梁腹板厚度 t w按公式计算：按剪力确定腹板的厚度：tW 1.2V max 1.2 346.22 103 5.38mm ，取 12mm。Wh0 fV618 125h0650 2 163.5 3.57.10mmd) 吊车梁翼缘尺寸：W h0tW 1.2M max h0tw 1.2 302.95 106 618 12 2A

36、11500mm1 h06h0 f6 215 618 6采用 420 16。(5)截面特性 (a)毛截面特性：2A 42 1.6 25 1.6 61.8 1.2 181.36cm 2y042 1.6 64.2 25 1.6 0.8 61.8 1.2 32.5181.3637.25cmI x 1 42 1.63 42 1.6 65 37.25 0.8 21 25 1.63 25 1.6 37.25 0.821 3 65 261.83 1.2 61.8 1.2 37.2512 2127.25 103cm4S 4 2 1. 6 ( 6 5 3 7. 2 5 0. 8 ) ( 6 523 71. 22

37、52331. 6 ) 3 3 2. 2 2 1 0 c m3127.25 1033 3Wx4.59 103cm 3x 60 35.37b) 吊车梁净截面特性： 设螺栓孔直径为 24mm ，螺栓孔中心距吊车梁中心线为 90mm2An 42 2 2.4 1.6 25 1.6 65 3.2 1.2 173.68cm2173.68(42 2 2.4) 1.6 65 0.8 25 1.6 0.8 65 1.6 2 1.2 32.5 yn034.07mmInx 1 42 2.4 2 1.63 42 2.4 2 1.6 65 36.1 0.8 2 125 1.6 36.1 0.8 2 1 1.2 61.83

38、 1.2 61.8 36.1 32.5 2 121.4 10325 1.63上Wn上x121.4 103 4201cm365 36.1Wn下x121.4 103 3363cm 336.1上翼缘对 y 轴的特性：2A上 =42 1.6=67.2cm上2An上 = 42-2 2.4 1.6=59.52cm2Iy11.6 423 9878cm412Iny9878 2 2.4 1.6 9 9808.88cm4Wny9808.88 467cm342/2Wy9878 470cm342/26）强度计算a）正应力上翼缘最大正应力为：M max M H上WnxWny2288.02N /mm2 215N /mm2

39、302.95 106 7.43 106334201 103467 103翼缘的正应力为：max下Wn下x302.95 1063363 1032290.1N/ mm2 215N/ mm2b）剪应力平板支座的剪应力为：36VmaxS 346.22 103 2.22 1062250.33N / mm2 125N/ mm2（c）腹板的局部压应力为： 采用 43kg/m 钢轨，轨高为 140mmlz a 5hy 2hR 50 5 16 2 140 410mm 集中荷载增大系数为：1.0； F P 288.12kN腹板局部压应力为：F twlz1.0 288.12 10312 410258.56N /mm

40、22215N / mm2d）腹板计算高度边缘处的折算应力为：Mx h0 = 302.95 1036 650 16 2Wnx h 4201 10365068.56N / mm2VS=Ixtw346.22 103 23.22 4103 103 50.33N/mm2127.25 103 104 122c2c 3 268.562 58.562 68.56 58.56 3 50.332108.87N /mm2 1f 1.1 215 236.5N /mm2（7）稳定性验算（a）梁的整体稳定性l1 /b 6000 / 420 14.2 13 235/ fy 13，应计算梁的整体稳定性l1t111 b1h60

41、00 16420 6500.352 2.0b 0.73 0.18 0.352 0.793I1 1.6 42 9878cm4 （受压翼缘对 y 轴的惯性矩 ） 12I2 1.6 25 2083cm4 （受拉翼缘对 y轴的惯性矩 ）9878 2083181.3612 9878b 1 0.826 0.80b I1 I2 9878 20830.352 0.5 ， b 0.9 0.793 0.714b 0.8（2 b 1） 0.8 （2 0.826 1） 0.5228.12cmy l /iy 6000 / 8.12 73.9 梁的整体稳定性系数 b 为：4320 Ahb b 2y Wxyt1 24.4h

42、2350.793 73.924320 181.36 654.59 1031 73.9 1.64.4 6520.5222.584 0.6对其进行修正，得：b 1.07 0.2b82 1.07 02.528842 0.961整体稳定性为：Mx M y66302.95 1067.43 1062 2 3 3 384.5N/mm 215N/mmbWxWy0.961 4.59 103103470 103b）腹板的局部稳定性h0 /tw （65 1.6 2） /1.2 51.5 80 ，则可按构造配置横向加劲肋 加劲肋间距为： amin 0.5h0 0.5 (650 16 2) 309mm ， amax 2

43、h0 2 (650 2 16) 1236mm 则取 a 1000mmbs h0 40 650 16 2 40 60.6mm ， s 30 30则取 bs 80mmts bs 80 5.3mms 15 15 则取 t s 10mm8）刚度验算M k ,maxl6302.95 106 60006.9 10 4 1l 10EI x 10 2.06 105 127.25 103 104l 1000经验算，刚度满足要求。9）挠度验算22M k,max Pmax(l / 2 a2) 196 2 3 1.25 200.08kN m2 6 2M k,maxl200.08 106 600025 3 4 2.75

44、mm10EI x 10 2.06 105 127.25 103 1042.75 4 l4.6 10 4 l 6000 1000 经验算，挠度满足要求。（10）焊缝验算（a）上翼缘与腹板的连接焊缝：12 0.7 160346.22 103 42 1.6 （65 37.25 0.8） 103 2 1.0 196 103 2410127.25 103 1043.06mm取焊缝的焊脚尺寸为 6mm。（b）下翼缘板与腹板的连接焊缝：hVS1346.22 103 25 1.6 （37.25 0.8） 103 1.77mmhf1.77mmf 2 0.7ftwI x2 0.7 160 127.25 103 1

45、04取焊缝的焊脚尺寸为 6mm。（c）支承加劲肋与腹板的连接焊缝：hfRmaxn0.7 f twl w3346.22 1034 0.7 160 650 2 161.25mm取焊缝的焊脚尺寸为 6mm。5.5 抗风柱设计抗风柱通过弹簧钢片与屋面梁铰接，底端与基础铰接，则柱的计算长度系数=1.0 ，檐口设计标高为 11.5m（屋面坡度为 1/10），抗风柱顶标高 12.1m，柱底位于地 面以下 -0.300m。（1）荷载计算 根据抗风柱的受力情况，分别计算永久荷载和风荷载： （a）永久荷载：墙面压型钢板自重： 0.1kN/m2；墙梁自重： 0.07kN/m。（b）风荷载：基本风压 o 0.40kN

46、/m 2 ，地面粗糙度为 B 类，厂房的檐口标高为11.5m，则风压高度变化系数 z 1.039 。迎风面宽度取抗风柱间距为 6m。 风荷载体型系数取中间区段计算，则： s 0.65则垂直房屋墙面的风荷载标准值：ks z o 1.05 1.039 0.65 0.4 0.28kN /m2qwkkB 0.28 6 1.68kN /m抗风柱计算简图见图 5.5：图 5.5 抗风柱计算简图（2）截面选择及内力计算 选用宽翼缘 H 型钢柱 350240810，则截面特性为： A 74.4cm 2 ； Ix 16271.8cm 4 ； I y 2305.4cm 4 ； ix 14.78cm ；33iy 5

47、.56cm ；Wx 929.81cm3 ；Wy 192.11cm3 抗风柱的自重为 58.4kg/m，即 0.584kN/m。 抗风柱上下端均为铰接，则计算长度 l0 l 1.0 12.4 12.4m 忽略墙架垂直荷载的偏心，则抗风柱最大弯矩： Mmax ql02 8 81 1.68 1.4 12.42 45.21kN m 抗风柱最大轴力：Nmax 12.4 (0.28 6 0.584) 1.4 1.4 0.07 6 12.4/1.5 44.16kN3）截面验算（a）强度验算 不考虑截面削弱，净面积参量取值同毛截面。自由外伸宽度与其厚度之比，b1 240 8t 2 1011.6 13需要考虑塑

48、性发展系数的影响，即 x 1.05NMx44.16 102345.21 106 3AnxWnx74.4 102 1.05 929.81 1032252.2N / mm2 f 215N/ mm2则强度满足要求b）弯矩作用平面内整体稳定性验算x 83.9 150x 14.78 10因b / h 240 / 350 0.69 0.8，故按 a类截面设计，查规范得 x 0.758Ex2 2 5 22 EA 3.142 2.06 105 74.4 102 221.1 x21.1 83.921.95 106 N无端弯矩有横向荷载，则 mx =1.0NmxMx44.16 103xA xW1x(1 0.8 N

49、 ) 0.758 74.4 102 x 1xNEx55.0N / mm2 f 215N / mm21.0 45.21 1061.05 929.81 103 (1 0.844.16 103 )1.95 106 )所以，平面内稳定满足要求。（c）弯矩作用平面外整体稳定性验算： 由于墙檩外侧和墙板的支撑作用，可不验算其稳定性。（d）刚度验算l014.78 83.9 150y il0y 51.0506 18.0 150e）挠度验算按受弯构件验算，则vy15.4mm v 62mm2005 qkl 45 1.68 1190454384 EI x 384 2.06 105 16271.8 104故根据计算结果可知，所选择的抗风柱的强度、整体稳定性、挠度及刚度均满足要求6 门式刚架设计计算作用于门式刚架上的荷载有恒荷载、活荷载、吊车荷载以及风荷载，根据建筑 抗震设计规范