钢结构厂房计算书.docx
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钢结构厂房计算书
一、设计资料
1.1厂房信息
该厂房采用单跨双坡门式刚架，厂房横向跨度12m柱顶高度5.1m，共8
榀刚架，柱距6.3m,屋面坡度1/10，柱底铰接。
窗高出柱脚1.5m,尺寸为1.5x3m,每个柱距间居中设置一个。
两端山墙上各设门一个（居中），尺寸为3.3x4.5m。
1.2材料
刚架构件截面采用等截面焊接工字形。
钢材采用Q235B焊条E43型。
1.3屋面及墙面材料
屋面及墙面均为带100mm?
岩棉夹层的双层压型钢板；檩条（墙梁）采用薄壁卷边C型钢，间距为1.5m。
1.4自然条件
抗震设防烈度为6度（不考虑地震作用）。
地面粗糙度系数按C类。
二、结构布置
该厂房跨度12m,柱距6m,共8榀刚架，所以厂房纵向长度6.3x（8-1）=44.1m,由于纵向温度区段不大于300m横向温度区段不大于150m因此不用设置伸缩缝。
柱间支撑宜布置在温度区段的中部，以减小纵向温度应力的影响。
并在屋盖相应部位设置檩条、拉条及撑杆，同时应该在柱间支撑布置的柱间布置屋盖横向水平支撑。
由于无吊车，且柱高<柱距，因此柱间支撑不用分层布置。
结构布置图见附录
2.1截面尺寸确定
（1）焊接工字型截面尺寸：
截面高度h以10mn为模数；截面宽度b以5mm为模数，但工程中经常以10mm为模数；腹板厚度tw可取4mm5mm6mm大于6mm以2mm为模数；翼缘厚度t>6mm以2mn为模数，且大于腹板厚度。
（2）工字型截面的高厚比（h/b）:
通常取h/b=2〜5;梁与柱采取端板竖放连接时，该梁端h/b<6.5。
（3）等截面梁的截面高度一般取跨度的1/40〜1/30，即300mm〜400mm。
综上所述，初步选择梁柱截面均用等截面H型钢300X300x10X15
2.2截面几何特性
构件名称
截面
A（mr2）
lx
X10?
?
?
?
ly
X10?
?
?
?
Wx
X10?
?
?
?
ixmm
iymm
Wy
X10?
?
?
?
梁
11850
20200
6750
1350
131
75.5
450
柱
11850
20200
6750
1350
131
75.5
450
三、荷载计算
3.1荷载取值计算
（1）屋面不可变荷载标准值（按水平投影面）：
0.5kN/m2（包括构件自重）；
（2）屋面可变荷载标准值（按水平投影面）：
0.4kN/m；
（3）基本雪压So=O.35kN/m；对于单跨双坡屋面，屋面坡度a=5.71
卩z=1.0雪荷载标准值Sk=SoX卩z=0.35kN/m2<0.4kN/m2,取屋面活荷载和雪荷载中的较大值为0.4kN/m?
不考虑积灰荷载。
（4）基本风压：
0.35kN/卅。
按《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》的规
定计算，基本风压30=1.0X0.35=0.3675kN/川，地面粗糙度系数按C类。
风荷载高度变化系数按《建筑结构荷载规范》的规定采用，当高度小于10m时，按
10m高度处的数值采用，卩z=0.74。
风荷载体型系数卩s，迎风面柱及屋面分别为+0.80和-0.60，背风面柱及屋面分别为-0.50和-0.50。
3.2荷载标准值计算
（1）屋面恒荷载标准值：
0.5X6.3=3.15kN/m
（2）屋面活荷载标准值：
0.4X6.3=2.52kN/m
（3）风荷载标准值：
qk=1.05卩s卩z30X柱距
迎风面：
柱上5=1.05X0.8X0.74X0.3675X6.3=1.44kN/m
横梁上q2=-1.05X0.6X0.74X0.3675X6.3=-1.08kN/m
背风面：
柱上qa=-1.05X0.5X0.74X0.3675X6.3=-0.90kN/m
横梁上q4=-1.05X0.5X0.74X0.3675X6.3=-0.90kN/m
荷载简图如下所示：
四、内力计算及组合
4.1刚架内力计算
注：
剪力图：
“+”表示方向“-”;
轴力图：
拉为正，压为负。
（1）在不可变荷载作用下内力图
M图（单位kNm
N图（单位kN）
（2）在可变荷载作用下内力图
M图（单位kNm
V图（单位kN）
（3）在风荷载作用下内力图（左风）
15
M图（单位kNm）
N图（单位kN）
（4）在风荷载作用下内力图（右风）
M图（单位kNm）
V图（单位kN）
4.2荷载组合
该结构只考虑承受屋面不可变荷载、屋面可变荷载、风荷载，所以进行刚架内力分析时，所需考虑的荷载效应组合主要有：
（1）1.2X不可变荷载+1.4xmax｛可变荷载，雪荷载｝;
（2）1.2X不可变荷载+1.4X风荷载；
（3）1.2X不可变荷载+0.85X1.4X（不可变荷载+风荷载）
4.3内力组合
根据不同荷载组合下的内力分析结果，找出控制截面的内力组合，控制截面的位置一般在柱底（1-1）、柱顶（2-2）、梁支座（3-3）、梁跨中（4-4）等截面。
控制截面的内力组合主要有：
1最大轴压力NU＜和同时出现的M及V较大值。
2最大弯矩MU和同时出现的N及V较大值。
鉴于轻型门式刚架自重较轻，锚栓在强风下可能受到拔起力，需考虑③组合。
3最小轴压力NU和同时出现的M及V较大值，出现在不可变荷载和风荷载
截面
内
恒荷载
活何载
风何载
1.2不
可变
+1.4可
1.2不
可变
+1.4风
1.2不可
变
+1.4*0.
力
变荷载
荷载
85（可变+风荷载）
1-1
M
0
0
0
0
0
0
N
-18.90
-15.12
8.70
-44.60
-16.02
-30.32
V
-5.66
-4.53
8.37
-13.36
2.21
-3.35
2-2
M
-28.88
-23.11
23.96
-68.16
-11.68
-39.42
N
-18.90
-15.12
8.70
-44.60
-16.02
-30.32
V
-5.66
-4.53
1.03
-13.36
-6.69
-10.96
3-3
M
-28.88
-23.11
23.96
-68.16
-11.68
-35.67
N
-7.52
-6.01
1.89
-17.74
-8.26
-13.93
V
18.24
14.59
-8.55
43.04
-35.80
29.08
4-4
M
24.42
19.53
-7.98
57.62
-43.76
43.05
N
-5.64
-4.51
1.89
-13.31
-10.16
-9.89
V
-0.56
-0.45
-2.04
-1.32
-3.23
-3.64
各情况下的截面内力值及组合值
由上表可知，各控制截面的内力为：
柱底截面：
M=0，N=-44.60kN,V=-13.36kN
柱顶截面：
M=-68.16kN•mN=-44.60kNV=-13.36kN
梁支座截面：
M=-68.16kN•mN=-17.74kNV=43.04kN
梁跨中截面：
M=57.62kN•mN=-13.31kNV=-3.64kN
五、刚架梁、柱的截面及稳定验算
5.1构件的宽厚比验算
翼缘部分：
b/t=145/15=9.67<15^235/?
?
?
=15，满足；
腹板部分：
h/t4270/10=27<250^235/?
?
?
=250，满足。
5.2刚架梁的验算
（1）梁的抗剪验算
梁支座V=43.04kN查书可知k5.34
梁支座处腹板的平均切应力：
t=-?
]-=鳥040齐=15.94N/mm
?
?
?
?
?
?
270X10
故Vdhwtwfv270X10X125=337.5kN>40.04kN,满足。
故Vdhwtwfv270X10X125=337.5kN>3.64kN,满足。
综上所述：
梁的抗剪强度满足要求。
（2）有效宽度验算
梁支座处：
M=-68.16kN・mN=-17.74kNV=43.04kN
5.3刚架柱的验算
（1）抗剪验算
?
?
?
=
375/235/?
?
?
?
=
270/10
37v5.3
=0.32<0.8，满足;
Vdhwtwfv270X10X125=337.5kN>13.36kN,满足。
柱底腹板的平均切应力:
?
?
?
?
?
?
?
13360
270X10
=4.95N/mm
?
?
?
=
37V?
?
?
/235/?
?
?
?
=
270/10
37V5.34/235/235
=0.32<0.8，满足;
Vdhwtwfv270X10X125=337.5kN>13.36kN,满足。
所以柱的抗剪强度满足要求。
（2）有效宽度验算
柱顶M=-68.16kN•mN=-44.60kNV=-13.36kN
?
?
?
?
?
?
?
44.60X1068.16X1$X135,
?
?
土？
厂—11850—±一20200XU—3.76±45・55
所以G=49.31N/mm2
o2=-41.79N/mm
?
?
-41.79
49.31
-0.847
所以柱的平面内整体稳定性验算满足要求
六、节点设计
6.1梁柱节点设计
（1）构造要求
1）螺栓排列应符合构造要求，采用端板平放。
2）?
?
?
，?
?
应满足扣紧螺栓的净空要求，通常不小于35mn，此节点处ew=56mmef=50mm
3）螺栓排列端距不应小于两倍螺栓孔径，选取10.9级M20高强螺栓，两排
螺栓之间最小距离为三倍直径，最大距离不应超过400mm因此可确定端板长
L=880mm宽b=400mm
6.2节点验算
（1）每个受拉螺栓的最大拉力?
?
?
?
=?
?
?
一=二:
丄：
；=59.12kN■■■■?
?
?
?
?
4X（300-12）
?
?
其抗拉承载力N?
?
=0.8P=0.8X155=124kN>107.8kN,满足要求。
（2）抗剪靠c处两个螺栓，每个承载力为12.03/2=6.02kN
每个螺栓的抗剪能力？
■■二学x?
?
?
=3.14X21.18X310=109.2kN>29.1kN,
44
满足要求。
（3）端板厚度确定
3
6505612410
562004505056215
又端板厚度不应小于螺栓直径因此取端板厚度t=20mm
图2柱脚节点设计
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