双跨钢结构厂房毕业设计

页前言1.1国内外钢结构建筑的现状和发展前景轻型钢结构是近十年来发展最快的领域，美国采用轻型钢结构占非住宅建筑投资的50%以上，日本的轻钢住宅已占住宅建筑的25%。轻型钢结构专用设计软件可在短时间内完成设计、绘图、工程量统计及工程报价，在制作上也实现了高度的标准化及工厂化。钢结构工业化、商品化程度高，施工速度快，综合效益高，市场需求量大，已成为工程各界的共识。轻型钢结构的“轻”有两个含义，一是采用轻型材料，二是钢材消耗量低。所以轻型钢结构门式刚架在工业厂房、仓库、飞机库、集贸市场、体育场馆、航空港、商业建筑中越来越得到人们的青睐。随着城市建设的发展和高层建筑的增多，我国钢结构发展十分迅速，钢结构作为一种绿色环保建筑，已被建设部列为重点推广项目。特别是在我国大中城市中，人多、土地资源少，而人们对住宅密度、环境绿地等要求越来越高的情况下，较大范围应用钢结构，是我国生产力发展到一定阶段的必然产物。目前，国家逐步调整政策鼓励发展钢结构，我国大力发展钢结构的条件已经成熟，正步入钢结构发展的黄金时期。1.2门式刚架特点及适用范围采用轻型屋面，不仅可减少梁柱截面尺寸，基础也相应减小；在多跨建筑中可做成一个屋脊的大双坡屋面，为长坡面排水创造了条件。设中间柱可减少横梁的跨度，从而降低造价。中间柱采用钢管制作的上下铰接摇摆柱，占空间小；刚架的侧向刚度籍檩条的隅撑保证，省去纵向刚性构件，并减小翼缘宽度；刚架可采用变截面，截面与弯矩成正比；变截面时根据需要可改变腹板的高度和厚度及翼缘的宽度，做到材尽其用；刚架的腹板可按有效宽度设计，即允许部分腹板失稳，并可利用其屈曲后强度，故腹板高度比可比《钢结构设计规范》（GB50017-2003）规定为大，即可减少腹板厚度；竖向荷载通常是设计的控制荷载，但当风荷载较大或房屋较高时，风荷载的作用不应忽视。在轻屋面门式刚架中，地震作用一般不起控制作用；支撑可做得较轻便，将其直接或用水平节点连接在腹板上，可采用张紧的圆钢；构构件可全部在工厂制作，工业化程度高。构件单元可根据运输条件划分，单元之间在现场用螺栓连接，安装方便快捷，土建施工量小。适用范围：门式刚架通常用于跨度为9-36m，柱距为6m，柱高为4.5-9m，设有吊车起重量较小的单层工业房屋或公共建筑（超市、娱乐体育设施、车站候车室、码头建筑）。设置桥式吊车时起重量不宜大于20t、属于中、轻级工作制的吊车（柱距6m时不宜大于30t）；设置悬挂吊车时起重量不宜大于3t。第一章基本资料和设计依据一、工程概况（一）工程名称：秦皇岛某机械厂钢结构厂房2号生产车间。（二）建设地点：拟建建筑物位于秦皇岛市郊。（三）建设规模：总建筑面积约2500平方米，双跨厂房。每跨均设有一台起重量为20t软钩中级工作制（A5）吊车（吊车采用大连重工起重集团DSQD型）。（四）结构类型：全钢单层双跨轻钢门式刚架结构。二、设计原始资料（一）气象条件1.常年主导风向：东北-西南风;基本风压、基本雪压查荷载规范。2.最大冻土深度：0.55m。（二）工程地质条件1.建筑场地持力层属粉质粘土，地基承载力特征值125kN/m2。2.稳定地下水埋深约15.5m，属潜水类型，对混凝土结构不具腐蚀性。3.抗震设防烈度6度，设计基本地震加速度值为0.05g，场地类别为Ⅲ类，设计地震分组：第三组。4.地基处理及基础方案：根据场地岩土工程条件和建筑物荷载特点，建议本工程采用天然地基。三、设计内容与要求建筑设计部分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）2）结构设计部分四、计算内容：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）结构内力计算及位移验算。3）梁、柱截面验算4）节点、柱脚、基础设计5）用软件进行电算分析，并与手算结果比较。6）檩条设计、支撑设计。7）吊车梁设计、基础设计8）外文参考资料翻译。五、图纸要求1）结构设计说明2）基础平面布置图3）吊车梁祥图，柱间支撑布置图4）檩条、拉条、支撑布置图5）屋面檩条布置图，连接大样图6）刚架图厂房结构选型及布置一、结构选型及方案论证因车间功能为装配零部件，吊车吨位较小（起重量<20t），屋面活载和恒荷载都较小，跨度不大，故采用轻型门式刚架结构。又为了零件存储运输方便，故采用双跨门式刚架，且采用结构简单，制作安装方便的双跨双坡门式刚架为最佳方案。二、结构布置厂房长度54米，故可不设温度区段，柱间支撑设在端部，隔一跨设一道中间设一道，共3道。檩条和墙檩间距1.5m，在檩条跨中设置两道拉条，在侧墙顶部设斜拉条。柱网布置图如下图：柱网布置图图建筑设计根据结构的重要性性、荷载特征征、结构形式式、连接方法法、钢材厚度度和工作温度度等因素综合合考虑，本设设计所用钢材材均采用Q235钢。屋面采采用保温复合合式压型钢板板，外层板板板厚0.8mm，型号为；；YX35--175-665。内板采用平平板式钢板。转转角处以包角角板与压型钢钢板搭接，搭搭接长度为3350mm，以保证防防水效果。设设置矿棉板保保温层，其厚厚度为50mm。基础混凝土土等级C25，钢筋为I级。高强螺螺栓和地脚锚锚栓均为10.9级。焊条采采用E43系列。一、平面设计根据题目所给条件件：双跨门式式轻钢钢结构构，跨度取224米，长54米。参照照工程应用实实例，厂房平平面布置为双双跨矩形平面面。其柱网采采用6m×24m，纵向定位位轴线与柱外外缘重合(详见施工图图)。抗风柱距距分别取8m。二、剖面设计厂房高度的确定：：根据吊车起起吊高度的要要求和所选吊吊车规格数据据资料，初步步确定轨顶标标高为7.22m，轨面至车车顶高度取H=18770mm，小车顶面面至屋架下弦弦底部的安全全高度取500mm，由此确定定柱顶标高。则H=7200+11870+5500=95570mm，取3M的模数H=96000mm=99.6m。厂房室内外高差按按一般值取150mm，屋面坡坡度取1:12。则厂房的高度为99.6+122×1/12==10.6mm。三、立面设计采用竖向压型钢板板外墙及钢窗窗，形成竖向向线条的立面面效果，改变变厂房长度和和高度尺度扁扁平视觉效果果，使厂房显显得庄重、挺挺拔。立面图图见施工图纸纸。构造设计4.1外墙本厂房房外墙下部为为600mm高240mm厚的砖砌墙墙体，上部为为压型钢板，以以避免压型钢钢板直接着地地而产生锈蚀蚀。压型钢板板采用保温复复合式压型钢钢板，板外侧侧采用YX3517565型钢板，内内板采用平板板是钢板。压压型钢板外墙墙构造力求简简单，施工方方便，与墙梁梁连接可靠。转转角处以包角角板与压型钢钢板搭接，搭搭接长度为350mm，以保证防防水效果。4.2外围护结构的保温温设计本厂厂房设计外围围护结构采用用压型钢板+矿棉板保温温层+压型钢板的的构造，室内内相对湿度，冬冬季室内计算算温度为16度，室外设设计计算温度度为负5度。压型钢钢板的厚度为为0.53mmm，矿棉板的的导热系数为为，维护结构构内表面感热热阻，外表面面感热阻取，根根据规范室内内相对湿度的的车间外墙室室内与围护结结构内表面之之间的容许温温差为7.5度，则可计计算矿棉板保保温层厚度如如下：要求，即考虑到保温温层的规格，可可取矿棉板保保温层厚度为为50mm。4.3外围护结构的保温温设计本厂厂房屋面采用用压型钢板有有檩条体系，即即在钢架斜梁梁上放置C型冷轧薄壁壁钢檩条，再再铺设压型干干板屋面。压压型钢板凹槽槽沿排水方向向铺设，以利利于排水，排排水坡度取。4.4散水构造厂房周周围做宽1200mmm的混凝土散散水，散水坡坡度取，散水水构造由下至至上为素土夯夯实，80厚碎砖打底底，60厚C10混凝土，10厚1:2.5水泥砂浆抹抹面。第四章结构设计计一、檩条设计本厂房为封闭式建建筑，屋面材材料为压型；屋面坡坡度：。檩条条跨度6m，于二分点点处设一道拉拉条，水平檩檩距1.5m；钢材采用Q235B。1.1荷载标准值值（对水平投投影面）1.1.1永久荷荷载标准值压型钢板板KKN/m²檩条及支撑KKN/m²―――――――――――――――――――――――――――――KN/m²1.1.2可变荷荷载标准值屋面均布活荷载00.5KN/m²，雪荷载0.25KN/mm²，计算时取取两者的较大大值0.6KN/m²；基本风压0.45KKN/m²。1.2截面选择选用C160×70×220×3图檩条验算有效截面：，且，故檩条全全截面有效。1.3内力计算1.3.1永久荷荷载与屋面活活荷载组合檩条线荷载:标准值设计值弯矩设计值：1.3.2永久荷荷载与检修或或施工集中荷荷载组合作用于每个檩条上上的线荷载：：标准值值p=0.33×1.5=00.45KNN/m设计值p=1.22×0.45==0.54KKN/m作用于每一根檩条条上的检修或或施工集中荷荷载为：标准准值1.0KKN/m设计值1.2KKN/m弯矩设计值：：1.4强度验算屋面能阻止檩条侧侧向失稳和扭扭转，计算AA、B点的强度为为：满足要求。1.5稳定性验算算跨中段上翼缘受压压有面板约束束，稳定性不不用计算；仅仅计算风吸力力作用跨中段段下翼缘稳定定性。永久荷载与风吸力力组合下的弯弯矩小于永久久荷载与屋面面可变荷载组组合下的弯矩矩,故全截面有有效,同时不计孔孔洞削弱,则受弯构件的整体稳稳定性系数：：查表得风吸力作用使檩条条下翼缘受压压,稳定性计算算公式为:满足要求。1.6挠度计算按恒载+活载标准准值考虑：满满足要求。二、吊车梁设计吊车车梁跨度LL=6m,无无制动结构,,钢材采用普普通Q235B热扎I型钢,单轴对称,上翼缘加强强。起重量Q﹙t﹚跨度S﹙mm﹚最大轮压Pmaxx﹙﹙KN﹚最小轮压Pminn﹙KN﹚轮距K﹙﹙mm﹚吊车宽度B﹙mmm﹚吊车重量G﹙KNN﹚小车重g﹙KN﹚﹚2022.515645.05000604019.42.9912.1吊车荷载计计算吊车竖向荷载动力力系数=1..05,横向向水平荷载系系数，吊车竖向荷荷载分项系数数，吊车梁自重重影响增大系系数取1.04竖向计算轮压P==P==229.332横向水平力H====7.892.2内力计算2.2.1吊车梁的的最大弯矩及及相应剪力a=1.0m,由结构构力学知识可可知,当合力与P对称地分布布与梁跨中两两侧时,P作用点截面面的弯矩达到到最大值,则a==0.25m..此时最大的弯矩为为:M=相应剪力VV=2.2.2吊车梁的的最大支座剪剪力2.2.3吊车梁梁最大水平弯弯矩MM2.3截面特性采用上上下翼缘等宽宽式工字型截截面，取梁的经经济高度为：：h=6000mm，，2.4强度验算正应力计算：突缘支座剪应力：：腹板的局部压应力力：2.5稳定验算2.5.1梁的整体稳定性﹙双轴对称工工字形截面﹚﹚=用代替，满足整体稳定性要要求。2.5.2腹板的局部部稳定性满足腹板局部稳定定性要求。2.6挠度计算满足要求。三、刚架设计3.1荷载计算3.1.1屋面自自重（标准值值，沿坡向）0.8mm厚压型型钢板0.20檩条及支撑0..10刚架斜梁自重0.220―――――――――――――――――――――――――――――＝0.503.1.2屋面活活载（标准值值）屋面雪荷载（标准准值）0.225，小于屋面面活荷载（标标准值）0.50，又两者不不同时考虑，取取大值。屋面活荷载0..503.1.3基本风风压＝0.45地面粗糙糙等级B级，按《门门式刚架轻型型钢结构技术术规程》CECS1102:20002,取封闭式建建筑类型中间间区风载体型型系数），如如下图：风荷荷载体形系数数3.2各部分作用用荷载3.2.1屋面恒恒荷载标准值：0.500××6=33.01设计计值：3.01××1.2＝3.613.2.2屋面活活荷载标准值：0.500××6＝3.01设计值：3..01×1..4＝4.213.2.3风荷荷载﹙左风时﹚3.2.4吊车荷荷载根据《厂房建筑模模数协调标准准》的要求，中中列相邻的吊吊车梁中心线线按1500mmm计算。边列列柱处吊车梁梁中心线至柱柱轴线的距离离按7500mmm考虑。吊车竖向荷载：吊车横向荷载：3.3截面及截面面特性，初选选梁、柱截面面及截面特性性梁柱采用国内焊条条H型钢。﹙1﹚对A、C柱型号：：﹙2﹚对梁和B柱型号：3.4刚架内力计计算根据结构力学知识识，由对称性性可知：3.4.1恒载作作用下的内力力计算：3.4.2活载作作用下的内力力计算：3.4.3左风荷荷载作用下内内力计算：轴力图3.4.3右风荷荷载作用下内内力计算：右风荷载计算简图图轴力力图剪力图图弯矩图3.4.4吊车水水平向右荷载载作用下内力力计算：轴力图剪力图弯矩图3.4.5吊车水水平向左荷载载作用下内力力计算：轴力图剪力图弯矩图3.4.6吊车车最大竖向荷荷载作用于边边柱时内力计计算：轴力图剪力图弯矩图3.4.7吊车最最大竖向荷载载作用在中柱内力计算算：轴力力图剪力图图3.5刚架各计算算截面内力标标准值汇总表表及内力组合合表四、构件验算图4-1各不利截面名称图图4.1柱验算4.1.1计算参参数1柱柱在平面内计计算长度横梁边柱中柱横梁的线刚刚度与边柱的的线刚度比较较：故边柱的计计算长度系数数：故边柱的计计算长度系数数：故柱子的平平面内计算长长度为：两个横梁的的线刚度之和和与中柱的线线刚度比值：：故中柱的计计算长度系数数：故柱子的平平面内计算长长度为：2柱柱的平面外计计算长度4.1.2钢架柱的的验算.A柱内力组合取M=-2447.93KKN,N==-258..53KN,,V=-334.42KKN截面塑形发发展系数﹙1﹚强度度验算正应力剪应力强度验算满足要求求。﹙2﹚稳定定验算平面内稳定对有侧移框架,等等效弯矩系数数此类截面属于a类类截面则：满足要求。平面外稳定此类截面属于a类类截面查表得得，满足要求。﹙3﹚截面面局部验算腹板部分局部稳定定验算：容许高厚比为：实际高厚比：满足要求。B柱内力组合合取M=1011.46KNN,N=--291.336KN,V=14..09KN截面塑形发发展系数﹙1﹚强度度验算正应力剪应力强度验算满足要求求。﹙2﹚稳定定验算平面内稳定对有侧移框架,等等效弯矩系数数此类截面属于a类类截面则：满足要求。平面外稳定此类截面属于a类类截面查表得得，满足要求。﹙3﹚截面面局部验算腹板部分局部稳定定验算：容许高厚比为：实际高厚比：满足要求。4.2梁验算4.2.1强度验算算内力组组合取M=--433.331KN·m,NN=-41..53KN,,V=--100.113KN截面塑塑形发展系数数强度验算算正应力剪应力满足要求。4.2.2稳定验算算平面内稳定验算：：由于坡度小，故斜斜梁不进行平平面内稳定性性验算。平面外稳定验算：：屋面檩条间距1..5m，隔一个檩檩条布置一对对儿隅撑，因因此梁的平面面外计算长度度取300cm。此类截面属于b类类截面查表得得，满足要求。4.2.3截面局部部稳定性验算算翼缘局部稳定性验验算：可考虑塑性系数梁梁腹板，可不不配横向加劲劲肋。验算檩条集中荷载载下的局部承承压因为内力组合取了了恒载+活载+吊车荷载，故故屋顶需要支撑长度，即即不需要设置置加劲肋。腹板部分局部稳定定验算：容许高厚比为：实际高厚比：即不需要加劲肋，局局部稳定性满满足要求。五、节点设计5.1梁柱节点设设计节点形式如图所示示：图5-1梁柱节点形式图5.1.1连接螺螺栓计算采用10.9级，M224摩擦型高强强螺栓，构件件接触面经喷喷砂后涂无机机富锌漆，预预拉力P＝225KN。抗滑移系系数查表得：：，这里有，,。受力最大的一个螺螺栓拉力：每个螺栓承受剪力力:每个高强度螺栓的的抗剪及抗拉拉承载力设计计值为:故强度设计满足。5.1.2端板计计算端板厚度t(假设设t>16mmm)此时,两边支承类类端板(端板外伸时)取端板厚t==20mm。5.1.3节点域域剪力验算满足要求。5.2梁梁节点设设计图5-2梁梁节点形式图5.2.1螺栓连连接螺栓计算算采用10.9级，M224摩擦型高强强螺栓，构件件接触面经喷喷砂后涂无机机富锌漆，预预拉力P＝225KN。抗滑移系系数查表得：：，这里有。螺栓所受的最大拉拉力：每个螺栓承受剪力力:每个高强度螺栓的的抗剪及抗拉拉承载力设计计值为:故强度设设计满足。5.2.2端板计计算端板厚度t(假设设t>16mmm)此时,两边支承类类端板(端板外伸时)取端板厚t==25mm。5.3柱脚节点设设计A柱脚的最大反力为为：M=0，N=-2558.53KKN,V=--34.422KN。基础混凝土抗压承承载力，锚栓栓采用4×M20﹙1﹚柱脚内力计算底板板反力底板板厚度计算：：按一边支撑撑计算，因此采用用25mm。﹙2﹚抗剪连接件计算抗剪承载力力满足要求，不不需要设置抗抗剪件接件。B柱脚的最大反力为为：M=0，N=-3771.78KKN,V=88.51KNN。基础混凝土抗压承承载力，锚栓栓采用4×M20﹙1﹚柱脚内力计算底板板反力底板板厚度计算：：按一边支撑撑计算，因此采用用28mm。﹙2﹚抗剪连接件计算抗剪承载力力满足要求，不不需要设置抗抗剪件接件。5.4牛腿节点5.4.1荷载计算作用于牛腿根部的的剪力V、弯矩M分别为：，焊缝：上翼缘采用用对接焊缝，下下翼缘与腹板板采用直角焊焊缝，取。牛腿根部的净截面面特征：下翼缘外边截面形心处上翼缘对形心的面面积距5.4.1牛腿与柱连接接焊缝计算翼缘采用对接焊缝缝，其受力为为牛腿上翼缘焊缝：牛腿下翼缘焊缝：：腹板采用两条角焊焊缝，腹板的焊缝：六、墙梁设计墙梁跨度，下设11200高砖墙，承承受墙面板自自重，墙梁仅仅考虑其自身身重量的弯曲曲，其主要承承受墙面板传传来的风压力力与风吸力，墙墙梁间距1.8m,中间设一道道拉条.外侧挂墙板板，墙梁和拉拉条材料均为为Q235钢。屋面坡度，基基本风压标准准值。墙梁荷载标标准值：墙体体自重：；迎迎风风载：；；背风风载：：。图6-1墙梁内力图图6.1荷载计算6.1.1墙梁所所受荷载设计计值竖向：水平：，6.1.2墙梁所所受荷载标准准值竖向：水平：，6.2内力分析6.2.1竖向荷荷载产生的弯弯矩由于墙梁中间设一一道拉条，可可视为墙梁支支撑点，弯矩矩如下：6.2.2水平荷荷载产生的弯弯矩墙梁承担水平方向向荷载作用下下，按单跨简简支梁计算内内力，则：迎风：背风：6.2.3剪力计计算在竖向荷载作用下下，两跨连续续梁的最大剪剪力水平方向的剪力按按单跨简支梁梁计算：迎风：背风：6.3截面选择与与验算由初选墙梁截面CC型钢160×70×20×3，其截面特特性：6.3.1各组成成板件有效截截面考虑到墙梁在跨中中处设一道拉拉条，墙梁需需开孔，统一一考虑0.9的折减系数数，则有效净净截面抵抗矩矩为：6.3.2强度验验算正应力：根据公式式迎风背风剪应力竖向剪应力水平剪应力故故墙梁的弯曲曲正应力，剪剪应力强度均均满足要求。6.3.3稳定验验算背风时，墙墙梁的主要受受压翼缘无约约束，需按下下式验算稳定定性：已知，，，拉条不能作为侧向向支撑，查表知整体稳定满满足要求。6.3.4挠度验验算竖向：：按两跨连续续梁计算水平方向向：按单跨简简支梁计算6.4拉条计算当在跨中处拉一道道拉条时，拉拉条所受拉力力：拉条所需截面积：：按构造选用1Ф88拉条，截面面面积50..3，它可承承担6根墙梁的竖竖向支撑作用用。七、砖墙下基础梁的设设计7.1纵向砖墙下下基础梁的设设计基础梁界面：，采采用C30混凝土，HPB2335级钢筋。查查得：。7.1.1基础梁梁荷载24墙（双面抹灰）单单位面积重：：基础梁顶面荷载为为：则：不需配筋计算。7.1.2正截面受受弯承载力计计算可以以选用3Ф16，可以。7.2山墙砖墙基基础梁设计山墙下基础梁的设设计与纵墙下下的基础梁设设计相同。故故截面和配筋筋完全相同。柱间支撑设计设计资资料：本工程为等等跨等高厂房房，跨度均为为24,厂房长度为54m。屋面横向水水平支撑衍架架的弦杆也就就是钢架的斜斜横梁，因而而选用的截面面只包括交叉叉斜杆和纵向向构件两种，交交叉斜杆按受受拉构件考虑虑，纵向构件件按受压构件件设计。﹙1﹚交叉斜杆设计交交叉斜杆选用用单角钢，一一般取厚度为为6--8mmm。224米跨屋面按按横向水平支支撑设计斜斜杆几何长度度：，容许长长细比：支撑平面内内：，需要的的最小回转半半径：平面外支撑撑：，需要的的最小回转半半径：选用1L80×6，。截截面由平面外外长细比条件件控制。﹙2﹚纵向构件设计纵纵向构架按压压杆考虑，采采用方钢管。，需需要的最小回回转半径：选用11L80×2，，屋面横向向水平支撑布布置。8.1风荷载内力力，风压高度变化系系数，体型系系数（山墙迎迎风面），中柱上柱支撑承受受山墙传来的的风荷载为：：单片柱间支撑顶风风荷载节点板板反力为：中柱吊车纵向水平平制动力（一一台吊车，每每侧两个刹车车轮）为：8.2柱间支撑的的内力计算假设交交叉斜杆只能能受力，当受受到纵向力的的方向时，虚虚线的斜杆退退出工作不受受力。将端点点均视为铰接接。8.3杆件截面选选择8.3.1上柱间间支撑斜杆2-3，采用用单角钢，几何长度上柱容许许长细比平面内计算长度bb=0.5ll=0.5××6.46==3.23ccm，所需回转半半径。平面外计算长度，需需要平行于角角钢肢边的回回转半径：。需要的角肢钢净面面积：式中0..85是单面角钢钢强度设计值值折减系数采用单角钢支撑，杆件与节点板以角角焊缝连接。8.3.2下柱间间支撑采用双角钢拼接（节节点板厚度取取10mm）。假设由外侧侧的支撑分肢肢承受。由吊吊车梁側的支支撑分肢承受受。双肢支撑撑两分肢间用用缀条或缀板板构件从增强强侧向刚度。吊车梁侧支撑需要要的净面积为为：外侧支撑需要的净净面积为：两分肢选用相同的的截面各为：：，验算支撑斜杆的长长细比将由平平面内控制。平面内计算长度：：平面内回转半径：：8.3.2下柱间间支撑横杆﹙中心受压﹚容许长长细比需要要的平面内回回转半径内力根据需要的，试选选用两角钢组组合截面验算支撑横杆的稳稳定性﹙平面内稳定定控制﹚：由b类截面查表得满足稳定性要求。九、抗风柱设计全钢架跨度度为24m，檐口高度9.6m,每侧山墙设设置2根抗风柱，抗抗风柱与屋架架斜梁及基础础均采用铰接接，柱距8.0m。9.1荷载计算图9-1抗风柱计算简图山墙墙面板板及墙梁自重重为,基本风压标标准值为。风压高度变变化系数，风风压体型系数数风压设计值值单根抗风柱柱承受的均布布荷载设计值值：恒载风荷载9.2柱截面选择择抗风柱初选截面为为截面特性：9.3内力分析忽略墙梁梁垂直荷荷载的偏心距距，设柱自重重为。抗风柱的最大轴压压力最大弯矩剪力为9.4稳定性验算算9.4.1平面内稳定定性9.4.2平面外稳定定性满足要求。9.4.3局部稳定定验算翼缘外伸伸宽厚比腹板高厚厚比9.5抗风柱柱脚计算柱与柱脚底板的连连接焊缝为周周边角焊缝连连接并连续施施焊；柱脚落落在混凝土强强度等级C30的基础短柱上上。9.5.1柱脚底板内内力设计值9.5.2计算指标锚栓采用：Q2335B，底板厚度：柱与柱脚的连接角角焊缝：混凝土采用C300级，抗压强强度设计值：：；混凝土强度影响系系数：。取：则：图9-2抗风柱柱脚图在铰接柱脚中，锚锚栓不需计算算，仅需按构构造要求取用用，因受力很很小，故可取取锚栓直径d＝24mm。9.5.3柱脚底板下下混凝土局部部受压计算底板下混凝土反力力：混凝土局部受压时时的强度提高高系数：则：9.5.4底板下后浇浇层抗剪承载载力计算水平抗剪剪承载力：故满满足要求。9.5.5柱脚底板厚厚度计算板段弯矩：图9-3板段尺寸，，按悬臂长度的的悬臂板计算算其板段弯矩：柱脚底板厚度：按构造要求选用tt＝16mm。焊缝采用周边围焊焊，焊角尺寸寸采用。9.6抗风柱基础设计抗风柱柱传到基础顶顶面的轴向力力虽小，但是是弯矩较大，故故抗风柱下基基础的尺寸和和形式取为同同钢架柱的基基础尺寸和形形式，可满足足要求。十、钢架柱基础设计10.1基础的选择由于本设计计采用的上部部结构为轻型型门式钢架结结构，荷载较较小，所以选选择基础形式式为钢筋混凝凝土独立基础础，根据《建筑地基基基础设计规范范》GB500007-20002中其构造要要求是：1.锥形基础的的边缘高度不不小于200mm，阶梯形基基础每阶高度度宜在300500mmm；2.基础下垫层层不小于70mm，垫层混凝凝土强度等级级应为C10；3.底板受力钢钢筋直径不小小于10mm，间距不小小于100mm，不大于200mm，钢筋保护护层厚度不小小于40mm；4.基础混凝土土强度等级不不低于C20。所以在本设设计中采用直直下独立基础础，在结构的的每根柱下均均设基础，基基础材料为C20混凝土和HPB2335钢筋，垫层层为100mm厚C10混凝土。10.2基础深埋根据本设计计中建筑上部部荷载和设计计要求中持力力层深度，选选定基础埋深深为自天然地地面下1.8m，基础下设100mm厚C10混凝土垫层层，所以垫层层底面标高为为-1.9mm(室内外高差差为450mmm)。10.3基础设计10.3.1AA柱确定基底底尺寸A柱脚脚的最大反力力：﹙1﹚﹚持力层承载载力特征值暂暂取。﹙2﹚﹚按中心荷载载初步估计基基础面积。若考虑荷载载偏心影响，将将基底面积扩扩大40﹪，。取，则：﹙3﹚﹚验算基底边边缘最大压力力基底处总竖竖向力：基础处总力力矩：，无偏偏心，则：，满满足要求。10.3.2确确定基础高度度和构造尺寸寸基础高度由由助于基础交交接处混凝土土抗冲切承载载力确定。假设基础高高度为800mm，垫层厚度度取100mm，垫层混凝凝土强度等级级为C10。基础冲切切偏心荷载下下由永久荷载载控制荷载效效应的基本组组合时：基底净反力力设计值的最最大值；净偏心距，冲切破坏面面上的抗冲切切能力为：受冲切承载载力截面高度度影响系数，当当基础高度时时，取1.0；当时，取0.9，其间按线线性插入法取取用。基础上柱截面尺寸寸由抗风柱脚脚板设计可知知：10.3.3基基础底板配筋筋⑴I--I截面地基净反力设计值值的最大值对对柱边II截面产生的的弯矩为：基底平均净净反力设计值值，。按构造配置钢筋。⑵II--II截面面沿短边方方向荷载没有有偏心，故II--III截面的弯按按轴心荷载作作用下的公式式计算：按构造配置钢筋。柱基础如图：十一、柱脚设计11.1A柱柱柱脚柱尺寸：850××360×112×14，锚栓钢材材为Q345，柱与柱脚脚底板采用完完全焊透的对对接焊缝，柱柱脚落在C30的1400××1000基础短柱上上，底板厚度度为30mm，锚栓强度度为：，混凝凝土强度影响响系数：，混混凝土弹性模模量，抗压强强度为。内力11.1.1柱脚脚底板厚度的的验算图11-1柱脚底板板的初选截面面如图：按三边支撑的板计计算，查表得弯矩系数：：其板段弯矩：（）柱脚底板厚度厚度满足要求。11.1.2锚栓栓验算，因此要验算锚栓栓受拉是否满满足条件。锚栓为6M48，总总有效面积受压区高度：锚栓受拉强度验算算：满足要求。11.1.3混凝凝土局部受压压计算：混凝土局部受压时时的强度提高高系数地板下细石混凝土土二次浇注层层抗剪承载力力计算水平抗剪承载力：：满足要求。沿柱边周边采用完完全焊透的连连接焊缝，不不必进行焊缝缝强度验算。11.2B柱柱脚柱尺寸：850××360×112×14，锚栓钢材材为Q345，柱与柱脚脚底板采用完完全焊透的对对接焊缝，柱柱脚落在C30的1400××1000基础短柱上上，底板厚度度为30mm，锚栓强度度为：，混凝凝土强度影响响系数：，混混凝土弹性模模量，抗压强强度为。内力11.2.1柱脚脚底板厚度的的验算图11-2柱脚底板板的初选截面面如图：按三边支撑的板计计算，查表得弯矩系数：：其板段弯矩：（）柱脚底板厚度厚度满足要求。10.2.2锚栓栓验算，因此要验算锚栓栓受拉是否满满足条件。锚栓为6M48，总总有效面积受压区高度：锚栓受拉强度验算算：满足要求。11.2.3混凝凝土局部受压压计算：混凝土局部受压时时的强度提高高系数地板下细石混凝土土二次浇注层层抗剪承载力力计算水平抗剪承载力：：满足要求。沿柱边周边采用完完全焊透的连连接焊缝，不不必进行焊缝缝强度验算。工程名:秦皇岛岛某机械厂钢钢结构2号厂房设计**************PK11..EXE********************日期:5/20/2013时间:22:440:36设计主要依据:《建筑结结构荷载规范范》(GB500009-22001);;《建筑抗抗震设计规范范》(GB500011-22001);;《钢结构构设计规范》(GB500017-22003);;《门式刚刚架轻型房屋屋钢结构技术术规程》(CECS102:22002);;结果输出总信息结构类型型:门式刚架轻轻型房屋钢结结构设计规范范:按《门式刚刚架轻型房屋屋钢结构技术术规程》计算算结构重要要性系数:1..00节点总数数:15柱数:66梁数:88支座约束束数:3标准截面面总数:5活荷载计计算信息:考虑活荷载载不利布置风荷载计计算信息:计算风荷载载钢材:Q235梁柱自重重计算信息:柱梁自重都都计算恒载作用用下柱的轴向向变形:考虑梁柱自重重计算增大系系数:1..20基础计算算信息:不计算基础础梁刚度增增大系数:1..00钢结构净净截面面积与与毛截面面积积比:0..85门式刚架架梁平面内的的整体稳定性性:不验算钢结构受受拉柱容许长长细比:3000钢结构受受压柱容许长长细比:1880钢梁(恒恒+活)容许挠跨比:ll/1180柱顶容许许水平位移/柱高:ll/60抗震等级级:3(钢结构为考考虑地震作用用)计算震型型数：3地震烈度度：7.000场地土类类别：Ⅲ类附加重量量节点数：0设计地震震分组：第三三组周期折减减系数:0.800地震力计计算方法：振振型分解法结构阻尼尼比：0.0500按GB550011--2001地震效应增增大系数1.0000窄行输出出全部内容节点坐标节点号XXY节点号XY节点号XY(11)0.007..20(2)24.0007.20(3))488.007.220(44)0.009..60(5)24.0009.60(6))488.009.660(77)8.0010..27(8)16.000110.27(9))322.0010.227(100)440.0010..27(11)12.000110.60(12))366.0010.660(133)0.000..00(14)24.0000.00(15))488.000.000柱关联号柱号节点Ⅰ节点Ⅱ柱号节点Ⅰ节点Ⅱ柱号节点Ⅰ节点Ⅱ(11)131(2)142(3)1553(44)14(5)25(6)336梁关联号梁号节点Ⅰ节点Ⅱ梁号节点Ⅰ节点Ⅱ梁号节点Ⅰ节点Ⅱ(11)47(2)59(3)7711(44)85(5)912(6)1006(77)118(8)1210支座约束信信息(1))133111(22)114111(3)151111柱上下节点点偏心节点号柱偏心值节点号柱偏心值节点号柱偏心值节点号柱偏心值(1))00.00(2))00.00(3))00.00(4))00.00(5))00.00(6))00.00(7))00.00(8))00.00(9))00.00(10))00.00(11))00.00(12))00.00(13))00.00(14))00.00(15))00.00标准截面信信息1、标准截面类型(1)16,,3000,300,5000,111.0,15.0,,15..0,5(2)16,,3000,300,6000,122.0,20.0,,20..0,5(3)27,,3000,300,5500,6650,6.0,,12..0,112.0,5(4)27,,3000,300,6500,5550,6.0,,12..0,112.0,5(5)27,,3000,300,5500,7750,6.0,,12..0,112.0,5柱布置截面面号,铰接信息,截面布置角角度柱号标标准截铰接截面布柱号标准截铰接截面布面号信息置角度面号信息置角度(1)1100(22)1000(3)1100(44)1000(5)1100(66)1000梁布置截面面号,铰接信息,截面布置角角度梁号标标准截铰接截面布梁号标准截铰接截面布面号信息置角度面号信息置角度(1)2200(22)2000(3)2200(44)2000(5)2200(66)2000(7)2200(88)20002、标准截面特性截面号XcYccIxIIyA10.1500000..25000000.624660E-0330..675522E-040.114170EE-0120.1500000..30000000.118552E-0220..900811E-040.118720EE-0130.0000000..00000000.000000E+0000..000000E+000.000000EE+0040.0000000..00000000.000000E+0000..000000E+000.000000EE+0050.0000000..00000000.000000E+0000..000000E+000.000000EE+00截面号ixiyW11xW2xW1yyWW2y10..209955E+000.690045E-0010.224984EE-0200.249884E-0220.455035E--030..450355E-0320..251622E+000.693369E-0010.339507EE-0200.395007E-0220.600054E--030..600544E-0330..000000E+000.000000E+0000.000000EE+0000.000000E+0000.000000E++000..000000E+0040..000000E+000.000000E+0000.000000EE+0000.000000E+0000.000000E++000..000000E+0050..000000E+000.000000E+0000.000000EE+0000.000000E+0000.000000E++000..000000E+00恒荷载计算...节点荷载:节点号弯矩垂直力水平力0柱荷载:柱柱号荷载类型荷载值荷载参数1荷载参数20梁荷载:连续数荷载个数荷载类型荷载值1荷载参数1荷载值2荷载参数211111.8000.0011111.8000.0011111.8000.0011111.8000.0011111.8000.0011111.8000.0011111.8000.0011111.8000.00恒荷载标准准值作用计算算结果柱内力柱号MNVVMNV1-62..2051.995--17.166-661.34-422.3417..1620..00106.1180.0000.00-966.570..00362..2051.99517.166661.34-422.34-17..16461..3442.334--17.166-1002.51-399.1417..1650..0096.5570.0000.00-933.370..006-61..3442.33417.1661002.51-399.14-17..16梁内力梁号MNVVMNV1102..5120.33537.577884.69-177.97-9..072193..0920.99845.100554.50-188.60-16..593-84..6917.9979.077992.48-166.785..194-54..5018.660--16.599-1993.09-200.9845..105-54..5018.66016.599992.48-177.41-2..336-84..6917.997-9.077-1002.51-200.3537..577-92..4817.441-2.333554.50-188.6016..598-92..4816.7785.199884.69-177.979..07恒荷载作用用下的节点位位移(mm)节节点号.X向位移Y向位移1-4.20..120.00..334.20..14-2.60..150.00..362.60..17-1.415..08-1.012..491.012..4101.415..011-1.316..6121.316..6活荷载计算...节点荷载:节点号弯矩垂直力水平力0柱荷载:柱柱号荷载类型荷载值荷载参数1荷载参数20梁荷载:连续数荷载个数荷载类型荷载值1荷载参数1荷载值2荷载参数211133.0000.0011133.0000.0011133.0000.0011133.0000.0011133.0000.0011133.0000.0011133.0000.0011133.0000.00活荷载标准准值作用下的的节点位移(mm)节节点号.X向位移Y向位移1-3.60..120.00..233.60..14-2.20..150.00..362.20..17-1.216..18-0.815..290.815..2101.216..111-1.118..7121.118..7风荷载计算...左风荷载标标准值作用节点荷载:节点号水平力垂直力0柱荷载:柱柱号荷载类型荷载值荷载参数1荷载参数2112.1660.000311.0880.000412.1660.000611.0880.0000梁荷载:连续数荷载个数荷载类型荷载值1荷载参数1荷载值2荷载参数2111-11.8500.00111-11.2400.00111-11.8500.00111-11.5400.00111-11.2400.00111-11.2400.00111-11.5400.00111-11.2400.00节点侧向（水水平向）位移移(mm)节点号δx节点号δx节点号δx节点号δx(1))5.1((2)2.2(3)11.2(4)4..6(5))3.1((6)2.4(7)44.0(8)3..7(9))2.9((10)2.8(11)33.9(112)2..8(13))0.0((14)0.0(15)00.0