21米单跨双坡门式刚架轻钢厂房设计

第一章工程概况1.1设计资料1、总建筑面积1600m2左右；2、建筑层数：轻钢结构厂房，一层〔厂房横向跨度21m,纵向跨长78m〕；3、建筑高度：厂房檐口高7.8m；4、墙体：1.2米以下用砖砌墙体，1.2米以上采用压型钢板，墙体外观注意协调；5、屋面：屋面采用压型钢板+保温棉；6、其他：室内外高差为150mm；7、结构形式：厂房为门式刚架结构，根底采用钢筋混凝土独立根底；8、抗震设计：建筑物重要性类别为丙类，抗震设防烈度为7度，建筑场地类别为Ⅱ类；9、建筑物使用年限类别：三级，建筑耐久年限50年；10、主钢架钢材采用Q345钢，檩条、墙梁等采用Q235钢；11、纵向柱距6m，抗风柱柱距7m；12、屋面坡度1：10；13、地形条件：场地地势平坦开阔。1.2设计依据1、?门式刚架轻型房屋钢结构技术规程?〔CECS102：2002〕2、?钢结构工程施工质量验收标准?〔GB50205-2001〕3、?钢结构设计标准?〔GB50017-2003〕4、?混凝土结构设计标准?〔GB50010-2002〕5、?建筑结构制图标准?(GB5009-2001)6、?建筑结构可靠度统一标准?(GB50068-2001)7、?建筑结构设计手册?(冶金工业出版社2002版)8、?建筑结构荷载标准?(GB50009-2001)9、?建筑抗震设计标准?(GB50011-2001)1.3初设方案钢架柱与抗风柱厂房纵向长度78m,设纵向柱距6m，共设14榀框架，第1轴线钢架与第14轴线钢架设置抗风柱。厂房横向跨度21m，边跨设横向抗风柱柱距7m，共设2根抗风柱，柱底铰接。屋面、墙面布置屋面采用压型钢板加保温棉，采用C型冷弯薄壁性檩条，檩条隅撑隔跨布置，屋脊、屋檐处设置斜拉条，在第1轴线钢架与第2轴线钢架、第7轴线钢架与第8轴线钢架、第13轴线钢架与第14轴线钢架处设置水平支撑和竖向支撑，水平支撑与竖向支撑在同一空间内，从而提高屋面结构的整体空间性能。伸缩缝纵横向长度均在温度区段以内，不设置伸缩缝。图1-1柱网及平面布置图室内标高为0.00m，室内外高差为150mm，室外标高为-0.15m。在4~5轴线、10~11轴线与D轴线、A轴线相交处设有卷帘门，B~D轴线与14轴线相交处设有一道门，门窗详细尺寸如图1-2所示。室内标高为0.00m，室内外高差为150mm，室外标高为-0.15m。在4~5轴线、10~11轴线与D轴线、A轴线相交处设有卷帘门，B~D轴线与14轴线相交处设有一道门，门窗详细尺寸如图1-2、1-3所示。图1-2门窗尺寸及布置总图图1-3门窗尺寸及布置详图第2章荷载2.1永久荷载永久荷载标准值〔按照水平投影面〕计算屋面横载涂层压型钢板+保温棉0.25KN/m2冷弯C型卷边型钢檩条0.05KN/m20.30KN/m22.2可变荷载屋面活荷载0.5KN/m2，但是钢架的受荷载面积大于60m2KN/m2,活荷载与雪荷载中取较大值0.35KN/m2。2.3风荷载KN/m2，，地面粗糙度为B类取值，风荷载高度变化系数按现行国家标准值?建筑结构荷载标准?〔GB5009-2001〕的规定，当高度小于10m时，按照10m处的高度处作用取值UE=1.0，风荷载体型系数按照?门式钢架轻型房屋钢结构技术规程?〔CECS102:2002〕取值。第三章抗风柱设计3.1山墙布置横向跨度21m，一端山墙封闭的单层厂房，檐口标高7.8m，每侧山墙设置2根抗风柱，形式为等截面实腹工字钢。用于承受作用于山墙水平方向的风荷载，不承当竖向力。山墙墙面板采用压型钢板加保温棉，墙梁采用C型冷弯薄壁型刚，墙面结构自重为0.30kN/㎡，根本风压为0.65kN/㎡。3.2荷载计算墙面恒载标准值=0.30kN/㎡风压高度变化系数=1.0，风压体型系数=1.1。风压设计值×××0.65＝1.00〔kN/㎡〕单根抗风柱承受的均布荷载设计值为：恒载××××7＝3.36〔kN/㎡〕风荷载××××7＝9.80〔kN/㎡〕3.3内力分析抗风柱的柱脚和柱顶分别由根底和屋面支撑提供竖向及水平支撑。计算简图如下：图3-1抗风柱计算模型、截面选择选择工字型截面300×250×8×10。截面特性：截面面积为A=8040mm23那么构件的重度为〔8040/100〕××100×9.8/1000/1000＝0.62kN/m)×8.580＝34.148kN×2/7.8=92.49KN·m、截面验算绕强轴长细比为8580/219.1=39.16，绕弱轴考虑墙面檩条隅撑的支承作用，计算长度取3000mm,那么绕弱轴长细比为3000/23.1=129.9，满足抗风柱的控制长细比限值[λ]=180的要求。A、强度校核：B、稳定验算：=C、挠度验算：在横向风荷载作用下，抗风柱水平挠度为6.1mm<L/400=20.125mm抗风柱验算满足要求。第4章主刚架设计4.1、计算简图钢架是门式钢架轻钢厂房的主要承重结构，它承受由次结构〔檩条、抗风柱、墙梁〕传递过来的荷载，并将这些荷载传递到根底。本设计共有14榀钢架，采用中间榀〔无抗风柱〕钢架作为设计实例。H=7.8+210000mm同时为了更加充分的利用钢材的性能，使设计更加美观、合理经济，采用变截面柱，变截面梁与等截面梁相结合的组合方式。根据?门式刚架轻型房屋钢结构技术规程?〔CECS102：2002〕规定，对于单跨无吊车变截面工字型行柱截面尺寸要求如下：柱大头宽度h=H/(10~15)=7800/(10~15)=(520~780)那么取柱大头宽度h=600mm梁大头宽度h=L/(30~35)=21000/(30~35)=(600~700)那么取梁大头宽度h=600mm等截面梁宽度h=L/(55~65)=21000/(45~55)=(381~466)那么取等截面梁宽度h=400mm根据工字行截面高宽比的要求，可以得出梁柱的宽度那么b=柱截面宽度b= 取b=250梁大头截面宽度b=取b=200梁等截面截面宽度b=取b=200变截面梁位置×3000=6000mm为了施工方便，梁的大头截面宽度取与小头截面宽度一样。综上所述，梁柱尺寸以及其截面特性，如下下表4-1所示：表4-1梁柱截面尺寸及特性表梁柱截面名称变截面梁②H(400~600〕*200*6*8等截面梁③H400*200*6*8变截面柱①H(300~600)*250*8*10小头截面特性大头截面特性截面特性小头截面特性大头截面特性A〔mm〕55046700670072409640Ix〔CM〕1513038000380001198056500Iy〔CM〕10671068106826052610Wx〔CM〕756126712677991884Wy〔CM〕208208ix〔CM〕Iy〔CM〕Hw/Ht35中间榀计算模型：如图4-1、4-2所示。图4-1中间跨标准榀图4-2中间榀框架构件尺寸标高简图4.2、工况荷载N/m2钢架活载：0.3kN/m2根本风压值：0.65kN/m2根本雪压值：0.35kN/m2纵向钢架柱距为6m,钢架横载为q=0.3×6=1.8KN/m活载为p=0.3×6=1.8KN/mKN/m2，，地面粗糙度为B类取值，风荷载高度变化系数按现行国家标准值?建筑结构荷载标准?〔GB5009-2001〕的规定，当高度小于10m时，按照10m的高度处作用取值UE=1.0，风荷载体型系数按照?门式钢架轻型房屋钢结构技术规程?〔CECS102:2002〕取值。钢架荷载布置如下列图4-3、4-4、4-5、4-6所示。图4-3主钢架横载简图〔KN〕图4-4主钢架活荷载简(KN)图4-5主框架左风简图(KN)图4-6主框架右风荷载简图(KN)4.3工况内力钢架PKPM计算信息结构类型:门式刚架轻型房屋钢结构设计标准:按?门式刚架轻型房屋钢结构技术规程?计算节点总数:7柱数:2梁数:4支座约束数:2标准截面总数:4活荷载计算信息:考虑活荷载不利布置风荷载计算信息:计算风荷载钢材:Q345梁柱自重计算信息:柱梁自重都计算恒载作用下柱的轴向变形:考虑根底计算信息:计算根底门式刚架梁平面内的整体稳定性:按压弯构件验算钢结构受拉柱容许长细比:400钢结构受压柱容许长细比:180钢梁(恒+活)容许挠跨比:l/180柱顶容许水平位移/柱高:l/180地震作用计算:计算水平地震作用计算震型数：3场地土类别：Ⅱ类附加重量节点数：0设计地震分组：第一组地震力计算方法：振型分解法窄行输出全部内容4.3.2PKPM内力计算结果根据pkpm计算而得各截面内力包络图如图4-7至图4-9所示。图4-7主钢架弯矩包络图(KN.M)图4-8主钢架轴力包络图(KN)图4-9主钢架剪力包络图(KN)图4-10配筋包络和钢结构应力比图钢结构应力比图说明：〔1〕柱左：作用弯矩与考虑屈曲后强度抗弯承载力比值〔2〕梁上：作用弯矩与考虑屈曲后强度抗弯承载力比值图4-11横载+活载节点位移图〔mm〕图4-12钢梁绝对挠度图〔横载+活载〕〔mm〕、组合内力:如表4-2内力组合表所示。表4-2内力组合表柱小头柱大头梁大头梁小头等截面梁屋脊剪〔KN〕轴力(KN)63-5629-2626-23弯(KN.M)0854.4构件截面验算H形变截面钢柱截面验算(H1~H2)*B1*B2*Tw*T1*T2=(300~600)*250*250*8*10*10.1设计信息钢材等级：345截面塑性开展：不考虑构件所属结构类别：轻型门式刚架是否进行抗震设计：进行抗震设计设计内力是否地震作用组合：是抗震设防烈度：7度(0.10g)承载力抗震调整系数：γ截面类型=27;布置角度=0;计算长度：Lx=13.67,Ly=7.80;长细比λx=106.2,λ，构件长度=7.80;计算长度系数:Ux=1.75，Uy=，变截面H形截面H:B1=250,B2=250,H1=300,H2=600，T1=8，T2=10，T3=10轴压截面分类:X轴:b类,Y轴:c类.2设计内力：柱下端弯矩设计值柱下端轴力设计值柱下端剪力设计值柱上端轴力设计值柱上端剪力设计值.3柱构件设计①截面特性计算小头截面特性：A=7.2400e-003;Xc=1.2500e-001;Yc=1.5000e-001;Ix=1.1980e-004;Iy=2.6054e-005;ix=1.2864e-001;iy=5.9988e-002;W1x=7.9868e-004;W2x=7.9868e-004;W1y=2.0843e-004;W2y=2.0843e-004;大头截面特性：A=9.6400e-003;Xc=1.2500e-001;Yc=3.0000e-001;Ix=5.6524e-004;Iy=2.6066e-005;ix=2.4215e-001;iy=5.2000e-002;W1x=1.8841e-003;W2x=1.8841e-003;W1y=2.0853e-004;W2y=2.0853e-004;表4-3变截面柱内力标准组合柱下端柱上端②组合号MNVMNV12394567891011121314151617181920212223242526272829303132333435363738394041424344454647484950515253545556.4、抗剪验算根据?门式刚架轻型房屋钢结构技术规程?CECS102:2002第条进行板件最大宽厚比验算。翼缘局部腹板局部大头局部小头局部构件宽厚比满足要求柱截面的最大剪应力为小头腹板平均剪应力腹板计算高厚比35大头腹板平均剪应力腹板计算高厚比那么不按照拉力场设计，不设置横向加劲肋。抗剪满足要求。.5、截面强度验算①组合内力值：a、小头节点端：M12·m,N12=63.63kN,Q12=-23.6kN。b、大头节点端：M21·m,N21=-56.19kN,Q21=23.8kN。②强度验算：a.小头端：×103/2272=10.43〔N/㎜2〕<f=310N/㎜2弯矩为0，故截面边缘正应力比值β用代替公式=中的：=×=11.473〔N/㎜2〕根据公式=从而得到=因此有效宽度系数=1，即此时小头节点端截面全部有效。=N/A=5.07〔N/㎜2〕<f=310N/㎜2Q12=23.8kN<=(300-2×10)×6×180=194.4(kN)小头节点端截面强度满足要求。b.大头节点端：=N/A+M/We＝56N/㎜2<f=N/A-M/We＝56N/㎜2<f截面边缘正应力比值用代替公式=中的:=×4=111.13〔N/㎜2〕根据公式=从而得到因此有效宽度系数ρ=1，即此时大头节点端截面全部有效。大头节点端同时受到弯、剪、压作用，根据技术规程第条进行验算。因为Q21(kN)×(600-2×10)×8×180=417.2(kN)那么=-N/=(f-N/)=(310×18884000/1000000)-56×1884/100/96.4＝573.10kN·m=184.3kN·m<所以大头节点端截面强度满足要求。.6、整体稳定验算柱小头惯性矩=11980×104mm4大头惯性矩=56500×104mm4，/=0.212。梁最小截面惯性矩＝15130×104mm4，梁为等截面，斜梁换算长度系数1.0。对于横梁==15130×104/〔2××10500〕=7204对于柱==565000×104/7800=72435所以/=0.1224。查技术规程中表计算可得=1.67，平面内计算长度=9880mm。.7、平面外的稳定性验算变截面柱在平面内稳定性按照技术规程中第条规定进行验算。φxyVe=3640KN稳定验算：+〔N/mm2〕<310N/mm2变截面柱在平面外的稳定性按照规程第条的规定进行验算。查表得=0.394，楔率为。小头单元柱一端弯矩为0，故：因为>0.6，按照现行国家标准?钢结构设计标准?GBJ17-88的规定，查处相应的φby’代替。平面外稳定验算：+〔N/mm2〕<f=310N/mm2验算满足要求H形变截面钢梁(H1~H2)*B1*B2*Tw*T1*T2=(600~400)*200*200*6*8*8.1、设计总信息钢材等级：345轴压截面分类:X轴:b类,Y轴:c类截面塑性开展：不考虑构件所属结构类别：轻型门式刚架抗震设防烈度：7度(0.10g)设计内力是否地震作用组合：是承载力抗震调整系数：γ截面类型=27;布置角度=0;计算长度：Lx=21.10,Ly=，构件长度=3.52;计算长度系数:Ux=6.00，Uy=，变截面H形截面H:B1=200,B2=200,H1=600,H2=400，T1=6，T2=8，T3=8.2、设计内力.3、梁构件设计①截面特性计算小头截面特性：A=5.5040e-003;Xc=1.0000e-001;Yc=2.0000e-001;Ix=1.5126e-004;Iy=1.0674e-005;ix=1.6578e-001;iy=4.4037e-002;W1x=7.5630e-004;W2x=7.5630e-004;W1y=1.0674e-004;W2y=1.0674e-004;大头截面特性：A=6.7040e-003;Xc=1.0000e-001;Yc=3.0000e-001;Ix=3.7998e-004;Iy=1.0677e-005;ix=2.3807e-001;iy=3.9908e-002;W1x=1.2666e-003;W2x=1.2666e-003;W1y=1.0677e-004;W2y=1.0677e-004;表4-4变截面梁内力标准组合值②组合号MNVMNV12-34.6434567891011121314151617181920212223242526272829303132333435363738394041424344454647484950515253545556.4、抗剪验算宽厚比验算根据?门式刚架轻型房屋钢结构技术规程?CECS102:2002第条进行板件最大宽厚比验算。翼缘局部腹板局部大头局部小头局部构件宽厚比满足要求梁截面小头的最大剪应力为小头腹板平均剪应力腹板计算高厚比64梁截面小头的最大剪应力为大头腹板平均剪应力腹板计算高厚比那么不按照拉力场设计，不设置横向加劲肋。抗剪满足要求。.5、截面强度验算①组合内力值：大头节点端：M23·m,N23=29.0kN,Q23=53.6kN。小头节点端：M32N·m,N32=-26.0kN,Q32=35.6kN。②截面验算：a.大头节点端：σ1=N/A+M/We＝29N/㎜2<fσ2=N/A-M/We＝29N/㎜2<f故截面边缘正应力比值β＝σ2/σ1用代替公式=中的:=×253.1=278.4〔N/㎜2〕根据公式=从而得到=因此有效宽度系数ρ=1，即此时大头节点端截面全部有效。大头节点端同时受到压弯作用，根据技术规程第条的第二款规定进行验算。因为那么=-N/=(f-N/)×1267/(67×100)＝387.29kN·m=184.3kN·m<所以大头节点端截面强度满足要求。b.再验算小头节点端：σ1=N/A+M/We＝26000/5504+47300×388/(756×400)N/㎜2<fσ2=N/A-M/We＝26000/5504-47300×388/(756×400)N/㎜2<f故截面边缘正应力比值β＝σ2/σ1用代替公式=中的:=×65.14=71.65〔N/㎜2〕=从而得到=因此有效宽度系数ρ=1，即此时2号节点端截面全部有效。3号节点端同时受到压弯作用，根据技术规程第条的第二款规定进行验算。因为Q32(kN)=0.5×(400-2×10)×8×180=273.6(kN)那么=-N/=(f-N/)=234.36-29×756×·m=47.3kN·m<所以小头节点端截面强度满足要求。.6、整体稳定验算刚架梁平面外稳定性按照钢结构设计标准GB50017-2003对变截面单元〔梁〕进行验算。梁最小截面惯性矩＝15126×104mm4，梁为变截面，斜梁换算长度系数1.0。68，查表得0.562,，按照如下公式确定按大头节点端的受力验算构件平面外稳定性：〔N/mm2〕<f=310N/mm2构件满足要求H形等截面钢梁H*B1*B2*Tw*T1*T2=400*200*200*6*8*8.1、设计总信息钢材等级：345轴压截面分类:X轴:b类,Y轴:c类截面塑性开展：不考虑构件所属结构类别：轻型门式刚架抗震设防烈度：7度(0.10g)设计内力是否地震作用组合：是承载力抗震调整系数：γ截面类型=16;布置角度=0;计算长度：Lx=21.10,Ly=，构件长度=7.03;计算长度系数:Ux=3.00，Uy=，截面参数:B1=200,B2=200,H=400,Tw=6,T1=8,T2=8.2、设计内力：.3、梁构件设计①截面特性计算A=5.5040e-003;Xc=1.0000e-001;Yc=2.0000e-001;5;ix=1.6578e-001;iy=4.4037e-002;W1x=7.5630e-004;W2x=7.5630e-004;W1y=1.0674e-004;W2y=1.0674e-004;表4-5等截面梁标准内力组合值②组合号MNVMNV1234567891011121314151617181920212223242526282930313233343536373839404243444546474849505152535455564.4、截面强度验算①宽厚比验算根据?门式刚架轻型房屋钢结构技术规程?CECS102:2002第条进行板件最大宽厚比验算。翼缘局部腹板局部构件宽厚比满足要②组合内力值：N=26KNV=35.6KNM=47.3KN③强度验算：腹板计算高厚比H0/Tw=6×1000/388×6=15.12N/mm^2无需设置横向加劲肋σ1=N/A+M/We＝26000/5504+47300×388/(756×400)N/㎜2<fσ2=N/A-M/We＝26000/5504-47300×388/(756×400)N/㎜2<f故截面边缘正应力比值β＝σ2/σ1=-用代替公式=中的:=×65.14=71.65〔N/㎜2〕根据公式=从而得到=因此有效宽度系数ρ=1，即此时2号节点端截面全部有效。3号节点端同时受到压弯作用，根据技术规程第条的第二款规定进行验算。因为Q32(kN)×(400-2×10)×8×180=273.6(kN)那么=-N/=(f-N/)=234.36-29×756×·m=47.3kN·m<所以小头节点端截面强度满足要求。.5、稳定验算刚架梁平面外稳定性按照钢结构设计标准GB50017-2003对变截面单元〔梁〕进行验算。梁最小截面惯性矩＝15126×104mm4，梁为变截面，斜梁换算长度系数1.0。68，查表得62,，按照如下公式确定按大头节点端的受力验算构件平面外稳定性：〔N/mm2〕<f=310N/mm2构件满足要求第5章节点设计5.1、梁柱节点设计轻型门式钢架的梁柱连接一般做成刚性连接，通过端板和高强螺栓将梁柱结合成为整体。梁柱节点端板尺寸为宽度×厚度=250×16；长度=860mm，端板采用如图5-1所示的连接形式.图5-1梁柱节点连接示意图弯矩M=184.317kN.m,拉力N=29.000kN，剪力V=56.189kN假设采用10.9级M20摩擦型高强度螺栓连接，连接外表用钢丝刷除锈，=0.35,每个螺栓抗剪承载力为：×1××155×10=488〔kN〕抗剪需用螺栓数量n=62.5/48.8=2，初步采用10个M20高强螺栓。高强度螺栓直径=M20,承载力Ftb=124.000kN,Fvb=48.825kN。螺栓总排数5排〔受力螺栓排数=4排；构造设置1排〕，螺栓中心位置到翼缘外表的距离=45mm；到腹板中心的距离=50mm；间距=70mm。螺栓群布置如图5-2所示图5-2端板连接节点螺栓布置图螺栓承受最大拉力值：N1=＋＝+kN×155＝124kN所以，螺栓群抗剪，抗弯均满足。构件翼缘与端板的连接采用全熔透对接焊缝，腹板的连接采用与腹板等强的角焊缝，角焊缝焊脚尺寸为腹板6mm、与端板连接处6mm、与翼缘6mm焊缝强度:Ftw=200.0N/mm焊缝强度:Ftw=200.0N/mm端板外伸处加劲肋连接角焊缝计算满足计算5.2主梁次梁节点设计连接板尺寸:宽度×厚度=200×18；长度=580mm，连接板采用如图5-3所示的连接形式.图5-3主梁次梁连接示意图弯矩M=25.082kN.m,拉力N=0.000kN剪力V=34.108Kn图5-4主梁次梁节点螺栓连接示意图假设采用10.9级M20摩擦型高强度螺栓连接，连接外表用钢丝刷除锈，=0.35,每个螺栓抗剪承载力为：×1××155×10=488〔kN〕。抗剪需用螺栓数量n=62.5/48.8=2，初步采用8个M20高强螺栓。高强度螺栓直径=M20,承载力Ftb=124.000kN,Fvb=48.825kN。螺栓总排数4排，螺栓中心位置到翼缘外表的距离=45mm；到腹板中心的距离=50mm；间距=70mm。螺栓群布置如图4-4所示.螺栓承受最大拉力值：N1=＋＝+kN×155＝124kN所以，螺栓群抗剪，抗弯均满足。5.3屋脊梁节点连接板尺寸:宽度×厚度=200×18；长度=585mm，连接板采用如图5-5所示的连接形式.图5-5屋脊节点示意图弯矩M=40.447kN.m,拉力N=0.000kN剪力V=1.552kN假设采用10.9级M20摩擦型高强度螺栓连接，连接外表用钢丝刷除锈，=0.35,每个螺栓抗剪承载力为：×1××155×8=390.04〔kN〕。抗剪需用螺栓数量n=62.5/48.8=2，初步采用8个M20高强螺栓。高强度螺栓直径=M20,承载力Ftb=124.000kN,Fvb=48.825kN。螺栓总排数4排，螺栓中心位置到翼缘外表的距离=45mm；到腹板中心的距离=50mm；间距=70mm。螺栓群布置如图5-6所示:图5-6屋脊梁节点螺栓连接示意图螺栓承受最大拉力值：N1=＋＝+kN×155＝124kN所以，螺栓群抗剪，抗弯均满足。构件翼缘与端板的连接采用全熔透对接焊缝，腹板的连接采用与腹板等强的角焊缝，焊缝强度:Ftw=200.0N/mm，角焊缝剪应力满足。角焊缝焊脚尺寸腹板7mm，与端板连接处7mm,与翼缘7mm角焊缝应力。5.4柱脚节点钢架柱柱脚采用铰接的形式连接，柱脚锚栓不承受柱脚底部的水平力，柱脚底部水平力应由底板与混泥土之间的摩擦力或设置抗剪键来承当。柱脚底板厚度为20mm，根底混凝土等级C20，柱脚安装示意图如5-7所示：图5-7柱脚安装示意图图5-8柱脚节点螺栓连接示意图M=0.000kN.m,N=63.631KN/mn===6.45KN/m<KN/m柱脚混凝土抗压满足!柱脚锚栓的设计内力:M=0.000kN.m,N=29.872kN柱脚锚栓采用直径=M24,高强螺栓，抗剪强度Ftb=140.000N/mm,Ntb=49.350kN螺栓承受最大拉力值：N1=＝=14.94KN<Ntb=49.350kN螺栓承受最大拉应力力值：N2=＝=33.04N/mm<MaxFt=42.371N/mm满足要求。柱脚需要设计抗剪键，抗剪键设计剪力:V=23.826kN(组合号=2)，抗剪键截面:10，抗剪键长度:100.0mm，侧面混凝土压应力:，，抗剪键强度设计值:f=310.000N/mm,fv=180.000N/mm，抗剪键根部应力:sgm=30.037N/mm,tao=53.274N/mm，与底板连接角焊缝尺寸:6mm，角焊缝强度:Ffw=200.000N/mm，角焊缝应力:Ff=19.830N/mm,Fv=34.173N/mm，抗剪键放置:腹板与剪力方向平行，柱端与底板连接周边采用坡口焊缝。第6章檩条设计建筑结构荷载标准(GB50009--2001)冷弯薄壁型钢结构技术标准(GB50018-2002)门式刚架轻型房屋钢结构技术规程(CECS102:2002)风吸力下翼缘受压稳定验算：按式(-2)验算6.2．1檩条选型采用Q235钢，屋面坡度为5.711，檩条跨度为6m，间距为1.5m，中间设置拉条一道，拉条作用约束檩条上翼缘，檩条仅支承压型钢板屋面(承受活荷载或雪荷载),挠度限值为1/150，屋面板能阻止檩条侧向失稳，构造能保证风吸力作用下翼缘受压的稳定性，檩条建筑类型为封闭式建筑。檩条荷载KN/mKN/mKN/mKN/mKN根本风压:0.65KN/m风荷载标准值:0.65=KN/m截面及材料特性图6-1檩条示意图(°)b=70.000Wx1=0.5382E-04Wx2=0.5382E-04钢材钢号：Q235钢，屈服强度，6.3檩条截面验算内力计算：由y平面内荷载引起的绕x轴的弯矩，按单跨简支梁计算，=6m,由x轴平面内荷载引起的弯矩，考虑拉条作为侧向支撑点，按多跨连续梁计算=3m。弯矩如图6-2所示。图6-2檩条弯矩示意图荷载设计值：×××kN/m＝sin×kN/m＝cos×kN/m起控制作用的内力在檩条跨中：==××kN·m===××9=0.18kN·m截面强度验算考虑屋面能阻止檩条失稳和扭转，按照?门式钢架轻型房屋钢结构技术规程?进行强度验算。.1有效截面用毛截面模量计算板件应力分布，如图6-3所示：图6-3板件应力分布冷弯C形卷边型钢200×70×20×，截面特征如下：cm2,=2.000cm,cm4,=7.74cm,3,cm4,=2.50cm,=28.18cm3,=11.25cm3=+==139.46N/mm2=-=N/mm2=--=N/mm2=-+=N/mm2a、不均匀系数对于腹板，＝N/mm2，＝-148.11N/mm2腹板压应力分布不均匀系数＝对于上翼缘N/mm2，N/mm2上翼缘压应力分布不均匀系数＝b、计算系数腹板<0,计算系数上翼缘计算系数×c、稳定系数K上翼缘属于局部加劲板，最大压应力作用在支承边，>-1,d、板件能承受的最大压应力，本设计中檩条为压弯构件，＝f=205N/mm2e、计算系数、、对腹板：＝=0.11+=0.11+=＝对上翼缘：＝===＝f、计算有效宽厚比对腹板：＝200/2.5=80,可得49=18<<38=103===所以腹板上受压局部有效宽度：＝＝××对上翼缘：＝70/2.5=28,可得19=18<<38=41=b=70mm=所以上翼缘受压局部有效宽度：＝××在腹板的计算截面有一个14拉条连接孔，应扣除面积，距上翼缘35mm。.2计算、、、、＝898×104×3×(80－1.5)2×3×(80－313.71/2)24cm3cm3cm3.3强度验算=+==146.92N/mm2<215N/mm2=-=N/mm2<215N/mm2=--=-=N/mm2<215N/mm2=-+=-=N/mm2<215N/mm2即檩条的强度满足要求。檩条稳定性验算屋面板及横向支撑体系能阻止檩条侧向失稳，对上翼缘起侧向支撑和扭转约束的作用。根据前面的计算结果，截面全部有效，同时计算稳定性时不考虑孔洞削弱。=53.82=28.18受弯构件的整体稳定性系数查表得，由于均布风荷载方向离开弯心，故取正值，有一个侧向支撑。=h/2=20/2=10=2===因为>1那么==152.83N/<205N/稳定性验算满足要求檩条挠度验算受弯构件挠度计算：=26.18mm<l/150=40mm(满足要求)拉条设计拉条所受力即为檩条距中侧侧向支撑点的支撑应力N=0.625拉条所需面积安构造取，拉条直径大于10mm。那么取第7章墙梁设计7.1设计依据建筑结构荷载标准(GB50009--2001)冷弯薄壁型钢结构技术标准(GB50018-2002)门式刚架轻型房屋钢结构技术规程(CECS102:2002)风吸力下翼缘受压稳定验算：按式(-2)验算7.2设计数据7.2．1墙梁布置设墙梁跨度6m，墙梁间距1.5m，跨中设置一道拉条，约束墙梁外翼缘，拉条直径，拉条及墙梁都采用Q235钢，墙面采用压型钢板加保温棉，选用，压型钢板能阻止墙梁侧向失稳，构造能保证风吸力作用墙梁内翼缘受压稳定性。墙梁的布置方式如下列图7-1所示：图7-1墙梁布置方式图墙梁荷载KN/mKN/m根本风压:KN/m迎风风荷载标准值:0.68KN/m48KN/m墙梁所受荷载设计值竖向××1.5+0.05〕=0.51KN/m水平×1.4=0.925KN/m×1.4=1.047KN/m墙梁所受荷载标注值竖向×1.5+0.05=0.425KN/m水平=0.68KN/m=0.748KN/m荷载组合考虑两种情况：〔1〕+〔2〕+截面及材料特性墙梁形式:卷边槽形冷弯型钢C200X70X20X2.5b=70.000h=200.000c=20.000t=Wx1=0.5382E-04Wx2=0.5382E-04钢材钢号：Q235钢，屈服强度fy=，强度设计值f=7.3墙梁截面验算内力计算.1竖向荷载产生的弯矩，由于墙梁在跨中设置拉条一道，可视为墙梁支撑点弯矩如图：=0.517KNm.2水平荷载、产生的弯矩、，墙梁承当水平荷载作用下按照单跨简支梁计算迎风==.3剪力在竖向荷载作用下，两跨连续梁的最大剪力为：KN水平方向的剪力按照单跨简支梁计算迎风KN背风KN.4双弯扭力矩，初选墙梁为C，查表得=5.25cm，k=0.0060得迎风时荷载、对弯曲中心的全扭矩m=×××0.0525=0.082KN查得故得跨中最大双弯扭力矩得背风时荷载、对弯曲中心的全扭矩=×××0.0525=-0.022KN查得故得跨中最大双弯扭力矩截面强度验算.1各板件端部应力值B．背风7.3.2承当竖向荷载和迎风荷载时查表得，板件全截面有效同理可知，其他板件全截面有效由于各组成板件全截面有效，故墙梁有效截面特性即为面截面特性，考虑到墙梁跨中设置一道拉条，墙梁需要开孔，开孔孔径为d=16mm，那么扣除孔径之后的墙梁截面特性为：.3构件强度验算A．正应力迎风时，由于主要受压翼缘与墙面板连接，墙面板能够阻止墙梁发生侧向弯曲失稳，故仅验算墙梁强度即可；而逆风是，那么主要受压翼缘无墙面板约束，需验算其稳定性。墙梁正应力验算：B剪应力竖向剪应力水平剪应力故墙梁的弯曲正应力与剪应力均满足强度要求。稳定性验算背风时，墙梁主要受压翼缘无约束，那么此题中，根据以上计算结果，全截面有效。整体稳定性系数按下式计算：=偏平安考虑，拉条不作为侧向支承查表得由于荷载位于弯心下侧，故a=52.5mm==将带入整体稳定性公式中计算稳定性满足要求。刚度验算竖向按照两跨连续梁计算水平方向验算按照单跨简支梁计算刚度满足要求。拉条设计拉条所受力即为墙梁距中侧侧向支撑点的支撑应力N=0.625拉条所需面积安构造取，拉条直径大于10mm。那么取第8章支承设计8.1屋面支撑设计屋面水平支撑为柔性杆件，采用张紧得圆钢，支撑设计如下列图8-1所示：图8-1屋面支撑布置图整个体系按照受风荷载考虑，计算内力时按照各道支撑均匀受力模式，定义支撑只考虑拉杆，认为压杆推出工作，当考虑全部支撑共同传力时的最后效应，以保证安全。边列柱设柱间支撑，因此认为A、E轴处为屋盖横向支撑的支座。节点荷载标准值×××××〔0.65+0.15〕/2=11.0KN×××××〔0.65+0.15〕/2=12.08KN××××××节点内力设计值Fwk1=11.00×1.4=15.40KNFwk1=12.08×1.4=16.91KNFwk1=10.73×1.4=15.02KN根据屋盖支撑内力设计原那么，第一道水平支撑反力设计值×8.90KN选用的圆钢，有效截面面积强度校核：刚度校核：圆钢支撑设置花篮螺栓张紧，不需要考虑长细比的要求。8.2柱间支撑设计柱间支撑为柔性杆件采用张紧的圆钢，按照两侧半跨山墙风荷载的1/4考虑。柱间支撑与水平支撑布置在同一空间，柱间支撑布置图如下图8-2柱间支撑布置图节点荷载设计值选用的圆钢，有效截面面积强度校核：刚度校核：圆钢支撑设置花篮螺栓张紧，不需要考虑长细比的要求.第九章抗震设计和其他结构相比，门式钢架轻钢厂房具有良好的抗震性能，在抗震烈度为7度，场地类别为Ⅱ类的单跨双坡门式钢架轻钢结构厂房按照抗震计算的一般原那么，柱高不超过10m而且结构单元两端均有山墙的等高单跨厂房，当按照抗震标准的规定采取抗震构造措施时，可不进行横向或者纵向的截面抗震验算。以下是在设计时采取的抗震构造措施。〔1〕采用了对称规那么的柱网布置形式，使其产生的地震作用可以相互平衡抵消。〔2〕在第1轴线与第2轴线、第7轴线与第8轴线、第13轴线与第14轴线之间布置了水平支撑与竖向支撑，水平支撑与竖向支撑在同一空间内，使厂房形成了空间的传力体系。〔3〕柱截面选型采用的是工字行截面，增强抗震能力。〔4〕梁柱构件之间的连接，采用的是端板和高强螺栓连接，属于半刚性连接，当外力超过设计极限值时，将产生弹塑性变形，使受弯承载力降低，变形增大，具有良好的延性。〔5〕柱底设置抗剪键，增加抗剪能力和抗拔力。〔6〕自重轻、承受地震作用小，对于没有吊车荷载的厂房，使用期间的有效活荷载通常都不大。〔7〕屋面墙面采用的是压型钢板，具有很好的蒙皮效应。其实，在PKPM进行钢架计算的时候，所得的弯矩、剪力、轴力值的组合，已经考虑地震荷载作用。已能满足抗震要求，在此不做厂房的横向和纵向抗震验算。第10章根底计算10.1根底计算数据根底采用钢筋混凝土根底，详细信息如下表10-1所示：表10-1根底计算数据根底节点号附加墙重墙柱中心距杯口宽度根底埋深根底高度6、720．00地基承载力根底类型天然地面到基底距离混凝土强度等级宽度修正系数深度修正系数12010.2柱下根底计算根底节点号*6*根底反力，根底相连柱号：1内力标准组合表10-1根底标准组合表组合号MNV组合号MNV1234567891011121314151617181920212223242526表10-2标准组合最大值Mma对应组合号:26Mmi对应组合号:26Nma对应组合号:5Nmi对应组合号:21Vma对应组合号:21Vmi对应组合号:5表10-3根底根本组合表组合号MNV组合号MNV12345678910111213141516171811920212223242526272829303132333435363738394041424344454647484950515253545556表10-4根本组合最大值表Mma对应组合号:56Mmi对应组合号:56Nm对应组合号:11Nmi对应组合号:46Vma对应组合号:46Vmi对应组合号:11柱下根底长宽比设计表10-5根底根本信息表根底节点号附加墙重墙柱中心距杯口宽度根底计算埋深根底高度6、720．00地基承载力根底类型选用根底长宽比混凝土强度等级宽度修正系数深度修正系数1020①选用根底长宽比:1.00地基承载力计算采用柱底力标准组合计算最大根底底面积对应标准组合号:10, M=0.00,N=基底作用力标准组合值〔含覆土及根底自重〕:Mk=-35.21,Nk=基底标准组合作用力偏心值e=修正后的地基承载力特征值：fa=对应标准组合作用在基底边缘产生的应力:最大值最小值Pmin=根底计算采用柱底力根本组合根底计算最大配筋对应根本组合号8基底作用力:弯矩M=-45.05,轴力N=87.63,偏心值e=基底附加应力〔扣除覆土及根底自重〕:最大值最小值Tmin=表10-6根底各截面计算结果截面号冲剪所需高度构造所需高度Tmax边缘应力基底应力截面高度X向弯矩X向配镜Y向弯矩Y向配筋〔0-0〕83．57533〔1-1〕2712〔2-2〕7331(说明：计算配筋所采用高度为构造所需高度与冲剪所需高度的较大值,单位：mm2)(0-0)剖面计算配筋率：X向:0.014%,Y向:0.006%(0-0)剖面按0.15%构造配筋面积(mm2)：X向:820., Y向:838.(0-0)剖面按0.2%构造配筋面积(mm2)：X向:1094., Y向:1117.②地基承载力计算采用柱底力标准组合计算最大根底底面积对应标准组合号:18, M=基底作用力标准组合值〔含覆土及根底自重〕:Mk=对应标准组合作用在基底边缘产生的应力: 最大值Pmax=109.34;最小值Pmin=根底计算采用柱底力根本组合根底计算最大配筋对应根本组合号：8基底作用力:弯矩M=-45.05,轴力N=87.63,偏心值e=基底附加应力〔扣除覆土及根底自重〕:最大值Tmax=118.67,表10-7根底各截面计算结果截面号冲剪所需高度构造所需高度Tmax边缘应力基底应力截面高度X向弯矩X向配镜Y向弯矩Y向配筋〔0-0〕8619〔1-1〕317〔2-2〕7726(说明：计算配筋所采用高度为构造所需高度与冲剪所需高度的较大值,单位：mm2)(0-0)剖面计算配筋率：X向:0.016%,Y向:0.003%(0-0)剖面按0.15%构造配筋面积(mm2)：X向:805., Y向:922.(0-0)剖面按0.2%构造配筋面积(mm2)：X向:1073., Y向:1229.③地基承载力计算采用柱底力标准组合计算最大根底底面积对应标准组合号:18, M=0.00,N=16.60,V=基底作用力标准组合值〔含覆土及根底自重〕:Mk=-31.39,Nk=基底标准组合作用力偏心值e=根底底面尺寸：宽A=1.20; 长B=修正后的地基承载力特征值：fa=对应标准组合作用在基底边缘产生的应力: 最大值Pmax=111.76;最小值Pmin=根底计算采用柱底力根本组合根底计算最大配筋对应根本组合号：8基底作用力:弯矩M=-45.05,轴力N=87.63,偏心值e=基底附加应力〔扣除覆土及根底自重〕:最大值Tmax=123.27,表10-8根底各截面计算结果截面号冲剪所需高度构造所需高度Tmax边缘应力基底应力截面高度X向弯矩X向配镜Y向弯矩Y向配筋〔0-0〕5910〔1-1〕354〔2-2〕8022(说明：计算配筋所采用高度为构造所需高度与冲剪所需高度的较大值,单位：mm2)(0-0)剖面计算配筋率：X向:0.018%,Y向:0.002%(0-0)剖面按0.15%构造配筋面积(mm2)：X向:790., Y向:994.(0-0)剖面按0.2%构造配筋面积(mm2)：X向:1053., Y向:1325.④地基承载力计算采用柱底力标准组合计算最大根底底面积对应标准组合号:10, M=0.00,N=33.32,V=基底作用力标准组合值〔含覆土及根底自重〕:Mk=,Nk=基底标准组合作用力偏心值e=根底底面尺寸：宽A=1.08; 长B=修正后的地基承载力特征值：fa=对应标准组合作用在基底边缘产生的应力: 最大值Pmax=132.08;最小值Pmin=根底计算采用柱底力根本组合根底计算最大配筋对应根本组合号：8基底作用力:弯矩M=-45.05,轴力N=基底附加应力〔扣除覆土及根底自重〕:最大值Tmax=130.76,表10-9根底各截面计算结果截面号冲剪所需高度构造所需高度Tmax边缘应力基底应力截面高度X向弯矩X向配镜Y向弯矩Y向配筋〔0-0〕1015〔1-1〕372〔2-2〕8319(说明：计算配筋所采用高度为构造所需高度与冲剪所需高度的较