双跨钢结构厂房设计计算书

'河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文）2013年毕业设计说明书（毕业论文）毕业设计（论文）题目专业：土木工程专业学生：赵鹏指导教师：王羡农河北工程大学土木工程学院2013年05月29日 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文）2013年摘要本设计工程为邯郸地区一67.5米双跨钢结构。主要依据《钢结构设计规范})GB50017-2003和《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》GECS102:2002等国家规范，综合考虑设计工程的规模、跨度、高度及用途，依据“适用、经济、在可能条件下注意美观”的原则，对各组成部分的选型、选材、连接和经济性作了比较，最终选用单层门式钢架的结构形式。梁、柱节点为刚性连接的门式钢架具有结构简洁、刚度良好、受力合理、使用空间大及施工方便等特点，便于工业化，商品化的制品生产，与轻型维护材料相配套的轻型钢结构框架体系己广泛应用于建筑结构中，本设计就是对轻型钢结构的实际工程进行建筑、结构设计与计算。主要对承重结构进行了内力分析和内力组合，在此基础上确定梁柱截面，对梁柱作了弯剪压计算，验算其平而内外的稳定性;梁柱均采用Q235钢，10.9级摩擦型高强螺栓连接，局部焊接采用E43型焊条，柱脚刚性连接，梁与柱节点也刚性连接;屋面和墙面维护采用双层彩色聚苯乙烯夹芯板;另外特别注重了支撑设置、拉条设置，避免了一些常见的拉条设计错误。关键词:轻型钢结构门式钢架内力分析双层彩色聚苯乙烯夹芯板节点1 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文）2013年AbstractThisprojectinhandanareaisa67.5mdouble-spansteelstructure.Theprojectdesignedstrictlycomplieswiththerelavantstipulationsofthe"CODEFORDESIGNOFSTEELSTRUCTURES(GF50017-2003)"and"TECHNICALSPECIFICATIONFORSTEELSTRUCTUREOFLIGHTWEIGHTBUILDINGSWITHGABLEDFRAMES(CECS102:2002)",andsomeothers.Synthesizethescaleoftheconsiderationdesignengineeringandacrossaprincipleforspananduse,accordingas"applying,economy,underthepossibletermattentionbeautifully",Connectingmethod,structuretypeandmaterialofeachpartwhichconsistofalight-weightsteelvillaareanalysed,thenchoosetheconstructionformthatusesinglelayeratypesteel.Thebeam,pillarnodeisalightsteelconstructionframesystemthatrigidandcopularatypesteelawareforhavingconstructionSimple,justdegreegoodly,sufferingdintreasonablely,usingspacebiglyandstartingconstructionconvenienceetc.characteristics,andeasytoindustrialisation,commercializingproduce,thinkingwithlightmaintenancematerialthekitthealreadyextensiveapplyinginthebuildingconstructioninside,thisdesignistoproceedsthebuilding,constructiondesigntothestructuralandactualengineeringinlightsteelandcalculation.Thetractateincludestheinternalforceanalyzesandcombines,basedontheseanalyses;wecanchoosethesectionofbeamandcalumniation.Next,checkingcomputatiansofstabilitycalculatianoftheplanestructure.ThesteelbeamandcolumnemploysQ235carbonstructuralsteel.Connectionboltsarehighstrengthboltoffrictiontypewithbehavioralgrade10.9.CommonboltsareroughtypemadebyQ235-B.Fsteel.RodformanualweldingusuallyadoptsE43..Rigidconnectionsapplytothecolumnlegandtheconnectionofcolumnandbeamadoptshingedconnection.ThemetopeandroofageadoptstheBauble-deckedcoloredpolystyreneclampsthecircuitboard.otherwise,itisanalysedthattheforcedstateofthebracingsystemforasteelfactorbuildingunderwindland,andthedesignofabracingtrussforabuildingwithlargerwidth.Avoidsomeerrorsinthedesignofbrace,tensionrod,andtensionrodjpints.Keywords:Lightweightsteelstructures;gabledframe;theinternalforceanalyzes;Thedouble-deckedcoloredpolystyreneclampsthecircuitboard;joint2 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文）2013年目录第一章建筑设计----------------------------------------------------------错误！未定义书签。§1.1概述------------------------------------------------------------------错误！未定义书签。§1.2平面设计------------------------------------------------------------错误！未定义书签。§1.3剖面设计------------------------------------------------------------错误！未定义书签。§1.4立面设计------------------------------------------------------------错误！未定义书签。§1.5墙体做法------------------------------------------------------------错误！未定义书签。§1.6吊车及吊车梁------------------------------------------------------错误！未定义书签。§1.7其它------------------------------------------------------------------错误！未定义书签。第二章结构设计----------------------------------------------------------错误！未定义书签。§2.1结构选型与布置---------------------------------------------------错误！未定义书签。§2.2荷载计算------------------------------------------------------------错误！未定义书签。§2.3刚架计算-------------------------------------------------------------错误！未定义书签。第三章结构构件设计-----------------------------------------------------错误！未定义书签。§3.1刚架柱设计----------------------------------------------------------错误！未定义书签。§3.2吊车梁设计---------------------------------------------------------错误！未定义书签。§3.3抗风柱设计----------------------------------------------------------错误！未定义书签。§3.4牛腿设计-------------------------------------------------------------错误！未定义书签。§3.5檩条的设计----------------------------------------------------------错误！未定义书签。§3.6墙架设计-------------------------------------------------------------错误！未定义书签。§3.7撑设计----------------------------------------------------------------错误！未定义书签。致谢------------------------------------------------------------------------------错误！未定义书签。参考文献------------------------------------------------------------------------错误！未定义书签。3 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文）2013年邯钢钢材包装物主厂房设计学生：赵朋指导教师：王羡农河北工程大学土木工程学院土木工程专业建筑结构与施工管理方向第一章建筑设计§1.1概述1.1.1设计题目：邯钢钢材包装物主厂房1.1.2工程概况该厂房主要建筑为单层两跨钢结构厂房，由于钢材包装需要运输，因此该厂房两跨均需设置吊车梁。采光要求为三级，室内通风适当组织即可，采用中央集中空调。营业区冬季温度要求不低于15摄氏度。本建筑设计采用新型建筑材料，基础为钢筋混凝土独立基础。承重结构均采用钢结构。屋盖和围护结构采用保温彩板。1.1.3设计条件：1．自然条件：（1）建筑场地地段情况：该厂房位于邯钢路以南，西临主干道中华大街，交通方便。场区西侧距主干道（30米宽）中心线30米，场区南北长70米，东西长40米，内部道路及绿化由设计确定。建筑面积约2000平方米。（2）主导风向：冬季西北风，夏季东南风。1 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文）2013年（3）土壤冻结深度：0.4米。（4）场地地基情况：见表1。（5）抗震设防烈度：7度。土层分布及土的物理力学性质指标土埋深层范围土层描述与鉴别土的主要物理力学指标编号杂填土，褐黄色，以粉土为主，3①0.0—含大量碎砖、灰渣、树根等，潮湿，γ=17kN/m0.8可塑3②0.8—粉质粘土，黄褐色，很湿，可塑γ=18.7kN/m，e=0.9004.2状态，含云母等Es=6.0MPa，fak=115kPa3③粉土，灰褐色，饱和，可塑至软γ=18.5kN/m，e=1.0504.2—塑（本层未被打穿）fak=95kPa2．建筑物层数与层高：（1）层数：1层。（2）柱顶标高：9.5m。（3）跨度：2跨，跨度分别为12m，18m。（4）柱距：标准7.5m。（5）结构系统：采用门式刚架结构（6）屋面坡度：1：8~1：203．设备条件：市场内的采暖、电力、上下水道均由市内管网直接提供。1.1.4设计依据1、业主的设计要求2、《门式钢架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS102:2002）3、《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)4、《钢结构工程施工质量验收规范》(GB50205-2001)5、《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GB50018-2002)6、《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)7、《钢结构设计手册》（第三版）.中国建筑工业出版社8、《建筑制图标准》（GB/T50104-2001）9、《建筑设计防火规范》（GBJ16-87）10、《钢结构设计规范》(GB50017-2003)2 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文）2013年1.1.5本工程图纸所注尺寸单位尺寸以毫米为单位，标高以米为单位。§1.2平面设计1.2.1车间平面形式及柱网布置柱网应根据工艺、建筑面积、结构和经济要求布置。按施工要求，厂房的横向柱距、纵向柱距应满足生产工艺、使用和发展要求。柱的位置和厂房的地上设备、起重及运输通道、地下设备和设备基础、地下管道相协调。按结构要求，柱网布置应尽量简单，避免在同一区段内设置纵横跨。按经济要求，纵向柱距常对钢材用量和造价有较大影响。增大柱距，柱和基础的材料用量减少。综合考虑以上原则并结合本工程实际情况，本设计采用跨度为18m、12m的双跨四坡门式轻型钢结构厂房。柱距为7.5m，厂房纵向长度是7.5m×9=67.5m。中柱处定位轴线经过柱的形心，边柱处定位轴线在柱的外边缘处。如柱网平面布置图所示。1.2.2变形缝设计《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》规定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。本厂房纵向长度为67.5m，横向跨度为30m，固可不用设置变形缝。3 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文）2013年§1.3剖面设计1.3.1柱顶标高的确定厂房柱高设为9.6m,轨顶标高7.8m。满足《厂房建筑模数协调标准》规定的柱顶标高H应为300mm的倍数。轨顶的标高H1取为600mm的倍数。轨顶标高H1=h1+h2+h3+h4+h5=3m+0.5m+2m+1.1m+1.2m=7.8m柱顶标高H=h1+h2+h3+h4+h5+h6+h7=7.8m+0.8m+0.9m=9.5m式中h1——需跨越的最大设备高度，取为3m；h2——起吊物与跨越物间的安全距离，一般为400～500mm之间，取为500mm；h3——起吊物的自大物件高度，取为2m；h4——吊索最小高度，根据起吊物件的大小和起吊方式决定，一般大于1m，取为1.1m；h5——吊钩至轨顶面的距离，由吊车规格表查得，取为1.2m；h6——轨顶至小车顶面的距离，由吊车规格表查得，取为800mmh7——小车顶面至屋架下弦底面之间的安全距离，应考虑到屋架的挠度、厂房可能不均匀沉陷等因素，最小尺寸为220mm，湿陷性黄土地区一般不小于300mm，为了检修吊车梁方便这里取为0.9m；1.3.2设计标高的确定设计标高±0.000，室外设计标高-0.300,室内外高差为300mm。4 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文）2013年1.3.3采光设计厂房采光的效果直接关系到生产效率、产品质量以及工人的劳动卫生条件，它是衡量厂房建筑质量标准的一个重要因素。为了满足室内采光要求，采用侧面和顶部相结合的混合采光。在屋面铺设透明玻璃纤维聚酯采光板带，并在外墙设置双排式带窗，窗总高为3.9m。1.3.4通风设计该厂房采用自然通风，单层厂房的自然通风利用空气的热压和风压作用进行的。在两山墙处各设置两个大门，在两边纵墙处各设置一个大门。则总共6个门，来满足通风要求。1.3.5厂房屋面构造及屋面排水本厂房为双跨四坡有檩条屋面，屋面坡度为1/9,屋面板为双层彩色压型钢板内填聚氨酯泡沫保温材，外形样式为波纹式。在屋脊两侧铺设玻璃纤维聚酯采光板带。屋面为不上人屋面，不设置女儿墙。该厂房屋面采用内排水方式，按照规范中规定的每个雨水管的汇水面积不超过200m²的原则,屋面中间设置一个内天沟并每隔12m设置一个雨水管(汇水面积为12m×18m=216m²，略大于200m²)，共7个雨水管。厂房两边的屋面也设置天沟，每隔18m设置一个雨水管(汇水面积为9m×18m=162m²)，每边共5个。则雨水管总数量为17个，采用热镀锌钢管雨水管，并将雨水管分布在柱的内侧。雨水管的布置如屋顶平面图所示。§1.4立面设计本厂房采用左右两跨对称式结构，厂房前后也对称。因为采用内排水方式，这样厂房造型统一、简介、轮廓分明、整洁大方，给人以鲜明而强烈的印象。厂房主体颜色为浅蓝色，并辅以少量白色，给人以清新明快的感觉。厂房的正立面图和侧立面图如下图所示。5 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文）2013年§1.5墙体做法（1）标高±0.000～0.900范围内采用240mm厚混凝土实心砌块，M10水泥砂浆砌筑，用白色耐水性涂料装饰砌体外墙部分。（2）墙体及女儿墙部分（用于车间标高0.900m以上部分）：墙体部分为工字型钢柱上锚固墙梁，在墙梁上挂彩板；构造与墙体部分相同。（3）彩板部分（用于车间标高0.900m以上部位）：外墙为60厚双层压型钢板内填聚氨酯泡沫夹芯板，颜色为浅蓝色，导热系数≤0.4w/mk。§1.6吊车及吊车梁本厂房内设3t梁式吊车（地面操控）两部，工作制度为A5。吊车梁主要由轨顶标高来确定，厂房的轨顶设计标高为7.8m，轨顶至柱顶距离为1.7m，即柱顶标高为9.5m，符合《厂房建筑模数协调标准》的规定。§1.7其它1.7.1地面做法因厂房内地面无特殊要求，固采用水泥砂浆地面，其具体做法为：素土夯实；60mm厚石灰炉渣垫层；20mm厚1:3水泥砂浆找平层；10mm厚1:2水泥砂浆（随捣随抹平）。6 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文）2013年1.7.2散水做法在厂房外墙周围设置散水，散水宽度为1000mm，散水坡度为3%，具体做法为：素土夯实；70厚C10混凝土；15厚水泥砂浆。混凝土散水沿长度方向每6米设一道伸缩缝，缝宽20，缝内嵌防水油膏，散水与外墙交接处设置通长分格缝，分格缝宽为15mm，用沥青麻丝嵌缝，以防止外墙下沉时将散水拉裂。1.7.3坡道做法室内比室外标高差为300mm，用坡道连接室内外，坡道面为水泥锯齿状，距门边距离为200mm，坡道宽为1.5m，长为4.6m，坡度为20%。锯齿坡道以方便汽车进出厂房。1.7.4防潮层室内地坪标高与地圈梁顶面标高一致，可将地圈梁兼做防潮层，起防潮作用。1.7.5门窗做法◆大门采用金属钢门，门宽为4.2m，高为4.8m，为双扇外开门，布置位置如厂房的立面图所示。在门口顶上500mm处设置300mm厚的轻型钢质雨篷，雨篷挑出1.5m，长为4.6m。◆所有窗采用90系列铝合金窗。有两种形式的窗，分别是自动控制的中悬窗和平推窗。中悬窗规格有两种，1200mm×1200mm和900mm×1200mm，均符合3M模数倍数的。平推窗规格也有两种，1200mm×1500mm和1800mm×1500mm。◆外墙门窗玻璃均采用绿色中空镀膜玻璃。1.7.6防锈防火措施因为钢材的最大弱点就是易锈蚀、不耐火，固应对钢材做防锈防火的措施。采用在钢构件、配件表面涂防锈防火油漆来达到对钢材的防锈防火作用。其具体要求为：◆钢制构件、配件全部红丹打底，不露面部分红丹不刷油漆，露面部分构件表面采用喷丸法或喷砂法除锈，除锈等级为Sa2.5，然后在制造厂涂环氧类底漆二度，安装后（包括焊接）在拼接点处补涂环氧富鋅二度。◆油漆颜色：钢质构件、配件均采用绿色油漆。1.7.7建筑结构预留孔洞、预埋件等，施工时应与水、电、通风等有关工种图纸密切配合施工。1.7.8本说明的部分，按钢结构设计中的有关国家规范执行。7 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文）2013年第二章结构设计§2.1结构选型与布置因吊车吨位较小，屋面恒载和活荷载都很小，跨度较大，故采用轻型门式刚架结构，造价较低，施工速度快，施工难度较低。刚架结构形式采用实腹式，刚架形式为双跨四坡，屋面坡度皆取为1/10。厂房长度为67.5m，故只设一个温度区段。厂房的结构平面布置图如图7所示，屋脊处设的双檩条同时兼作刚性系杆。在厂房两端第一个开间设置上柱段柱间支撑，在厂房纵向中央上下柱段都设柱间支撑。在与有柱间支撑开间相应的屋盖位置均设置横向支撑，以形成几何不变体系。在端部的第一开间与端部支撑相应位置及刚架转折处(柱顶和屋脊处)设置刚性系杆。柱间支撑布置如图：檩条的间距一般取1.5m，墙梁的间距根据门窗情况设定，一般也为1.5m，间隔设置隅撑，间距为3m，截面尺寸根据计算得到，并在跨中设置一道拉条，在屋脊和侧墙的顶部，还应设置斜拉条。截面支撑布置如下：8 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文）2013年§2.2荷载计算荷载取值2.2.1恒载：屋面：100mm厚聚苯乙烯泡沫塑料夹芯板0.14kN/㎡檩条及支撑0.05kN/㎡刚架斜梁自重0.11kN/㎡0.30kN/㎡则恒载标准值为：0.30*7.5=2.25KN/m恒载设计值：2.25*1.2=2.7KN/m2.2.2可变荷载：由于刚架的受荷水平投影面积为30*7.5=225mm2>60mm2，故按《建筑结构荷载规范》取屋面活荷载(按不上人屋面考虑)标准值为0.40KN/㎡;雪荷载为Sk=μrSo=1.0*0.25=0.25KN/㎡。取屋面活荷载与雪荷载中较大值0.40KN/㎡。取屋面活荷载与雪荷载中较大值0.40kN/㎡。则可变荷载标准值为：0.40*7.5=3.0kN/m可变荷载设计值：3.0*1.4=4.2kN/m2.2.3风荷载计算风压值ωο=0.35KN/m2，柱顶标高为9.5米，室外天然地坪标高为-0.300m,h1=0.4m,h2=1.0m，地面粗糙程度为B类，刚架计算宽度为B=7.5m。风荷载阵风系数按柱顶高z=9.5m处取为βz=1:风荷载高度变化系数按现行国家《建筑结构荷载规范》风压高度变化系数按柱顶离室外天然地坪的高度为，取值查表得，在离地面l0米时，μz=1.0,在离地而5米时，μz=1.0，用插入法求出离地而9.5米处μz=1.09 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文）2013年则标准值：ω1k=βz·μs•μz•ω0•B=1.0*0.8*1.0*0.35*7.5*1.05=2.205kN/m（压力）ω2k=βz·μs•μz•ω0•B=1.0*1.0*(-0.4)*0.45*1.05*7.5=-1.4125kN/m（吸力）ω3k=βz·μs•μz•ω0•B=1.0*1.14*(-0.6)*0.45*1.05*7.5=-2.425kN/m（吸力）ω4k=βz·μs•μz•ω0•B=1.0*1.14(-0.5)*0.45*1.05*7.5=-2.025kN/m（吸力）ω5k=βz·μs•μz•ω0•B=1.0*1.14(-0.4)*0.45*1.05*7.5=-1.6125kN/m（吸力）ω6k=βz·μs•μz•ω0•B=1.0*1.14(-0.4)*0.45*1.05*7.5=-1.6125kN/m（吸力）Fw1=βz·μs•μz•ω0•BL=1.0*1.14*1.3*0.45*1.05*7.5*0.9=4.725kN（压力）Fw2=βz·μs•μz•ω0•BL=1.0*1.14*(-1.3)*0.45*1.05*7.5*0.9=4.725kN（吸力）Mw1=4.725·0.9/2=2.216kN•mMw2=4.725·0.9/2=2.216kN•m设计值：ω1=2.205·1.4=3.807kN/mω2=(-1.4125)·1.4=-1.9775kN/mω3=(-2.425)·1.4=-3.395kN/mω4=(-2.025)·1.4=-2.835kN/mω5=(-1.6125)·1.4=-2.258kN/mω6=(-1.6125)·1.4=-2.258kN/mF1=4.275·1.4=6.615kNF2=(-4.275)·1.4=-6.615kNM1=2.216·1.4=3.1024kN•mM2=2.216·1.4=3.1024kN•m10 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文）2013年2.2.4地震荷载:本场地地震设防烈度为7度，设计地震加速度值为0.15g，则查规范得水平地震影响系数的最大值为αmax=0.12。地震分为第一组，设计特征周期为0.45s,建筑场地类别为Ⅲ类。采用底部剪力法，结构阻尼比取为ζ=0.05。本设计假定一榀门架在考虑地震作用时为单自由体系(如下图所示)，质点位置在柱顶处。G屋盖=1.8*30=54KNG吊车梁=8340*10^(-6)*6*7850*10*4*10^(-3)=15.71KNG柱=8480*10^(-6)*10.1*7850*10*3*10^(-3)=20.17KNG纵墙=0.13*9.6*6000*2=14.98KN计算周期时：G=1.0G屋盖+0.5G吊车梁+0.25G柱+0.25G纵墙=81.44KN计算地震作用时：一G=1.0G屋盖+0.75G吊车梁+0.5G柱+0.5G纵墙=94.16KN-66通过在柱顶施加一单位荷载求得一榀刚架的柔度δ=0.25*10N/m，则刚度K=1/δ=4*10-6周期T=2π（m/K）½=2*π【8144*10/4】½=0.283s因为T∈【0.1s，Ts】所以α1=αmax=0.12底部总地震剪力FEK=α1Geq=0.12*94.16=11.30KNFE=1.4*11.30=15.82KN2.2.5吊车荷载吊车采用采用北京起重运输机研究所LDB型3t软钩中级工作制(A5)电动单梁吊车，吊车选用资料如下所示:11 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文）2013年起工跨起基本尺寸（mm）轨道重量轮压重量Q作度升高度型号（t）（KN）制（mBWHPmaxPmin（t）度S）（m）3A51092502005338kg2.8521.4.8.5000/m8505A51693002507838kg4.4236.8.8.5005/m85218m跨吊车基本尺寸示意图跨度12m：Dmax,。k1=21.85*(5.5+7.5)/7.5=37.87KNDmax,。1=1.4*37.87=53.02KNMmax。1=Dmax。1·e=53.02*0.6=31.81KN·mDmin。1=Pmin/Pmax·Dmax。1=4.80/21.85·53.02=11.65KNMmin。1=Dmin。1·e=11.65*0.6=6.99KN·mT1k=0.12*（G+g）/2*no=0.12*(30+0)/4=0.9KNTmax。1=T1k*Dmax。1/Pmax=0.9*53.02/21.85=2.18KN跨度18m：Dmax,。k2=36.85*(5.0+7.5)/7.5=61.41KNDmax,。2=1.4*61.42=86.0KNMmax。2=Dmax。2·e=86.0*0.6=51.6KN·mDmin。2=Pmin/Pmax·Dmax。2=8.82/36.85·86.0=20.58KNMmin。2=Dmin·e=20.58*0.6=12.35KN·mT2k=0.12*（G+g）/2*no=0.12*(50+0)/4=1.5KNTmax。2=T2*Dmax。2/Pmax=1.5*86.0/36.85=3.50KN§2.3刚架计算2.3.1内力分析(1)恒载12 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文）2013年恒载的设计值为2.7KN/m，取A,B,C三柱的截面尺寸为H600*250*6*10,斜梁截面尺寸为H550*250*6*10。计算简图见下图，内力计算采用清华大学结构力学求解器，材料性质中EA采用无穷大，EI采用各杆件相对刚度。恒载分布图刚架轴力图（KN）13 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文）2013年刚架剪力图（KN）刚架弯矩图（KN·M）(2)坚向可变荷载14 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文）2013年竖向可变荷载设计值为3.36kN/m。计算简图见下图，内力计算采用清华大学结构力学求解器，材料性质中EA采用无穷大，EI采用各杆件相对刚度。竖向可变荷载分布图则刚架在竖向可变荷载作用卜的内力图如下图所示：刚架轴力图（KN）15 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文）2013年刚架剪力图（KN）刚架弯矩图（KN·M）(3)风荷载计算分别考虑左半跨在左风和右风作用下刚架各截面的内力值。左风分布图及其内力图如下图所示。16 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文）2013年左风分布图左风轴力图（KN）17 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文）2013年左风剪力图（KN）左风弯矩图（KN·M）右风分布图及其内力图如下图所示18 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文）2013年右风分布图右风轴力图（KN）19 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文）2013年右风剪力图（KN）右风弯矩图（KN·M）(4)地震荷载计算20 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文）2013年在柱项作用一地震水平集中作用力15.82kN，分别考虑左震和右震作用时刚架各截面的内力值。左震分布图及其内力图如下图所示：左震分布图（KN）左震轴力图（KN）21 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文）2013年左震剪力图（KN）左震弯矩图（KN·m）右震分布图及其内力图如下图所示：22 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文）2013年右震分布图（KN）右震轴力图（KN）23 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文）2013年右震剪力图（KN）右震弯矩图（KN·m）24 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文）2013年5）吊车荷载计算吊车荷载组合比较多，故先取刚架左半跨作为研究对象，求出当Dmax作用在左柱Tmax向左、Dmax作用在左柱Tmax向右、Dmax作用在右柱Tmax向左及Dmax作用在右柱Tmax向右这四种基本情况，再用Excel组合好所有吊车组合，求得各控制截面在吊车荷载作用下的最大M和最小M，选出相对应内力值。下图为吊车荷载组合的其中两种情况作为示意。Dmax1在A柱Dmax1在A柱轴力图25 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文）2013年Dmax1在A柱剪力图Dmax1在A柱弯矩图26 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文）2013年Dmax1在B柱Dmax1在B柱轴力图27 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文）2013年Dmax1在B柱剪力图Dmax1在B柱弯矩图28 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文）2013年Dmax2在B柱Dmax2在B柱轴力图29 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文）2013年Dmax2在B柱剪力图Dmax2在B柱弯矩图30 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文）2013年Dmax2在C柱Dmax2在C柱轴力图31 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文）2013年Dmax2在C柱剪力图Dmax2在C柱弯矩图32 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文）2013年Tmax1向左Tmax1向左轴力图33 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文）2013年Tmax1向左剪力图Tmax1向左弯矩图34 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文）2013年Tmax1向右Tmax1向右轴力图35 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文）2013年Tmax1向右剪力图Tmax1向右弯矩图36 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文）2013年Tmax2向左Tmax2向坐轴力图37 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文）2013年Tmax2向左剪力图Tmax2向左弯矩图38 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文）2013年Tmax2向右Tmax2向右轴力图39 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文）2013年Tmax2向右剪力图Tmax2向右弯矩图40 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文）2013年组合1组合1轴力图41 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文）2013年组合1剪力图组合1弯矩图42 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文）2013年组合2组合2轴力图43 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文）2013年组合2剪力图组合2弯矩图从所有的吊车荷载组合中根据最大M和最小M将各个截面的相对应的内力值填入下列表格中。44 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文）2013年柱在吊车荷载作用下的最大M和最小M选出相对应内力值截面位置A柱B柱柱牛柱柱牛柱底截腿面顶截底截腿面顶截面面面面最N(kN-344-28-0-大)2.64.72.72.86.362.43MV(kN---9.6.7)3.654.676.893678.98M(kN.172519494446m).45.73.89.84.78.34最N(kN-6-7--15-12-小)7.328.635.893.540.223.96MV(kN--1-89.4)4.454.23.89.9596.96M(kN.-2-2-4-21-65-4m)6.568.873.23.65.873.15截面位置C柱柱底截牛腿面柱顶截面面最N(kN)-32.755.983.44大MV(kN)-1.09-7.63-5.35M(kN.m)43.2634.6524.50最N(kN)-46.75-69.54-4.30小MV(kN)-5.69-4.640.69M(kN.m)-36.39-32.56-13.33梁在吊车荷载作用下的最大M和最小M选出相对应内力值DE梁EF梁截面位置梁左端梁跨中梁右梁左梁跨中梁右截面端面端截面端截面N(kN-12.95-12.952.283.89-3.0-3.07最)7大V(kN-0.37-1.670.662.15-0.-0.19M)1945 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文）2013年M(kN.m37.489.021.564.685.914.68)9N(kN-3.41-3.413.67-6.18-8.-8.90最)90小V(kN0.301.108.90-1.392.72.75M)5M(kN.m)-9.03-5.87-5.87-9.84-7.-82.9905截面位置FG梁GH梁梁左梁跨中梁右梁左梁跨中梁右端截面端截面端截面端截面N(kN-4.65-4.652.242.08-4.07-4.07最)大MV(kN-2.56-0.870.691.81-2.1-1.11)1M(kN.m18.679.679.561.665.9614.62)N(kN-4.67-7.41-7.41-8.19-2.6-2.61最)1小MV(kN0.431.10-3.86-1.388.708.70)M(kN.m)-18.03-9.88-9.88-2.987.20-12.972.3.2内力组合（1）荷载效应组合由于本工程抗震设防烈度为7度，且相应风荷载标准值为0.35kN/m2(>=0.35kN/m2)因此风荷载可不与地震作用同时组合。根据《钢结构设计规范》，本设计采用3种荷载组合。分别如下：①1.2永久荷载+0.9*1.4*(竖向可变荷载+风荷载+吊车竖向可变荷载+吊车水平可变荷载)；②1.0*永久荷载+1.4*风荷载；③1.2*永久荷载+1.4*0.5*竖向可变荷载+1.0*吊车自重+1.3*地震作用。柱各个截面在不同荷载作用下的内力值截面位置大单恒活左右吊吊左右吊吊小位载载风作风作车最车最震作震作车自车自重用用大荷小荷用用重最最小载载大①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩46 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文）2013年A柱Nk--25--2--0.柱底截N21.9122.212.3.8939.1780.78.72.8523.5004面Vk3-3---5--0.N.926.092.4318.154.385.34.434.851.7601Mk12-52--250.N.m6.225.23113.38.080.9431.8731.479.35.0300牛Nk--255-2-00.腿截N19.222.212.3.89.6694.36.72.85.0504Vk3-8---5--0.面N.926.09.124.065.605.08.434.851.7501Mk1-5-3-7-50.N.m1.5518.91.611.040.8834.64.145.26.7510柱Nk--255-2-00.顶截N14.2822.212.3.89.667.07.72.85.0504Vk3-30-25--0.面N.926.09.1.648.27.27.424.851.7501Mk--5-2-2-10.N.m20.9932.655.4215.113.8751.880.0216.68.4913B柱Nk--34---1--2柱底截N51.0367.499.078.0734.63184.21.3.5423.573.57Vk--1-1-6-1-1面N4.987.755.925.521.2310.74.236.21.78.78Mk--8-5-3-5-5N.m18.8329.33.0543.339.8125.983.9933.85.23.23牛Nk--34---1--2腿截N45.367.499.078.070.43144.21.3.5423.573.57Vk--1-816--1.面N4.987.755.925.52.141.95.236.211.7878Mk122-5--18-8N.m1.885.559.463.983.7479.0410.380.39.35.35柱Nk--34---1--0顶截N43.3967.499.078.072.924.751.3,540.05.05Vk--1-956-1-1面N4.987.755.925.52.58.95.236.21.78.78Mk14-95--21-1N.m1.884.3368.21.135.6151.7825.175.14.44.44截面位置大单恒活左右吊吊左右吊吊小位载载风作风作车最车最震作震作车自车自用用大荷小荷用用重最重最47 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文）2013年①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩C柱Nk--13---1--柱底截N30.9736.36.651.4639.3056.101.4.3123.5723.57面Vk811---4-1-N.93.842.9137.491.316.83.174.77.781.78Mk245-5-2-5-N.m9.325.615.31126.51.9143.677.229.33.235.236牛Nk--137--1--腿截N25.8436.36.651.46.1883.451.4.3123.5723.57面Vk81----4--1N.93.841.3215.59.165.57.174.771.78.78Mk-5-64--48-N.m32.173.6213.642.171.5839.072.52.73.358.35柱Nk--134--1--顶截N23.3336.36.651.46.135.161.4.310.050.05面Vk81---04-1-N.93.845.838.166.42.83.174.77.781.78Mk--292--11-N.m55.2285.961.420.269.4016.0012.435.95.441.44梁各个截面在不同荷载作用下的内力值截面位置大单恒活左右吊吊左右吊吊小位载载风作风作车最车最震作震作车自车自①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩D左Nk---7-----0E梁端截N5.328.271.28.821.544.0910.085.123.50.04Vk12---0-2-0面N3.821.4922.545.140.44.363.72.351.76.01Mk--5-4-2-50N.m20.9932.658.5218.214.9810.840.6216.68.03.00跨Nk---7----00中截N4.517.021.28.815.544.0910.085.1.05.04Vk58-1-1-2-0面N.76.9513.06.662.00.323.72.351.75.0148 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文）2013年Mk814-1-8-50N.m.523.25.8523.450.827.04.89.6.75.10右Nk---724--00端截N3.715.761.28.8.74.4010.085.1.05.04Vk---801-2-0面N2.33.583.59.47.790.683.72.351.75.01Mk12--1---10N.m4.021.3420.268.18.877.042.422.51.49.13E左Nk---94-----F梁端截N4.096.361.96.32.677.4210.624.5423.5723.57Vk---62--31-面N1.522.373.26.76.581.671，65.32.781.78Mk-2--5---5-N.m13.721.3420.268.18.6211.812.42-2.51.235.23跨Nk---9------中截N4.897.611.96.323.6810.6810.624.5423.5723.57Vk--61-3-3-1面N9.5814.91.033.560.23.301.65.321.78.78Mk---27--78-N.m3.034.7116.072.46.199.487.4.49.358.35右Nk---9------端截N5.78.871.96.323.6810.6810.624.540.050.05Vk--12-3-31-面N7.6427.455.350.370.23.301.65.32.781.78Mk--171--11-N.m44.0768.566.183.627.6299.5412.377.48.441.44截面位置大单恒活左右吊吊左右吊吊小位载载风作风作车最车最震作震作车自车自①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩F左Nk--13------G梁端截N10.5516.434.01.515.585.604.0711.1223.5723.57Vk23---0-01-面N4.628.2923.1126.73.07.521.68.57.781.78Mk7-862-1-5-N.m2.57112.84.44.492.4021.642.87.65.235.23跨Nk--13------中截N9.7515.174.01.515.588.894.0711.1223.5723.57Vk11---1-0-1面N2.499.4312.9312.781.04.321.68.571.78.7849 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文）2013年Mk-13-1-5-8-N.m11.117.28.1424.531.6011.86.245.07.358.35右Nk--132-----端截N8.9413.914.01.51.698.894.0711.120.050.05Vk00-10--01-面N.37.582.75.14.834.631.68.57.781.78Mk-6--1---1-N.m40.122.432.250.771.4711.862.322.48.441.44G左Nk--132-----H梁端截N8.8113.713.52.63.509.834.2610.9423.5723.57Vk12-02--21-面N.55.4210.58.67.171.661.12.04.781.78Mk46--1---5-N.m0.122.432.250.77.993.582.322.48.235.23跨Nk--13------中截N9.6214.973.52.634.883.134.2610.9423.5723.57Vk--51-1-2-1面N10.616.44.65.982.530.441.12.041.78.78Mk13--78-68-N.m9.790.7822.913.23.15.647.37.73.358.35右Nk--13------端截N10.4316.233.52.634.883.134.2610.940.050.05Vk--53-1-21-面N22.735.3.781.291.330.441.12.04.781.78Mk--191--11-N.m55.2285.968.323.367.5415.5612.435.95.441.44柱各个截面荷载组合效应内单1.2*恒载+1.4*0.9（活载+1.0恒载1.2*恒载+1.4（0.5活载恒载+吊车荷载）+1.4风载+1.3地震作用）截面位置左左右右左右自自自自风吊风吊风吊风吊风风重大重大重小重小力位车大车小车大车小左震右震左震右震③③④④⑦⑧⑦⑧，⑤，⑥，⑤，⑥③④，，⑨，⑩，⑩NK----4-----柱n51.2182.4265.9797.19.0412.3763.4068.5630.4635.61底截VK22--3-3-5-面n4321.1821.905.7014.88.456.10.933.6150 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文）2013年MK--16-766-5n.m47.3786.9806.907.3099.821.60.653.130.396.09NK----6-----牛n14.8789.8929.64104.6.3010.1127.7332.8827.7532.90腿截VK11--1-3-5-面n.54.949.429.021.390.79.466.08.933.61MK617-6-158-n.m4.145.00.7641.381.231.426.78.26.862.65NK----1-----柱n9.9519.5024.7234.270.406.0122.8127.9622.8327.98顶截VK-2-0633-5-面n4.97.937.19.72.37.91.466.08.923.61MK1---3-----n.m7.4039.4046.07102.87.9332.6016.6450.7218.5452.62NK-----5----柱n102.5214.794.48206.63.46.55118.9116.3118.9116.3底截8998484VK1---1-----面n0.805.688.5024.981.779.670.5812.145.5617.11MK71--6-5---n.m4.400.0639.34103.67.3659.02.4157.599.2472.24BNK----11----牛n71.20179.063.10170.9.320.32113.2110.6113.2110.6腿截VK81--1-----面n.481.3410.827.961.779.675.5617.110.5812.14MK127-352432n.m01.69.111.6027.999.36.926.716.00.322.61NK----21---1柱n71.1672.5363.0664.43.911.9178.41134.278.419.55柱顶截VK96--1-----面n.56.849.7412.461.779.670.5812.145.5617.11MK3-12-11585n.m2.0948.4501.701.1658.319.032.699.41.665.3751 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文）2013年内单1.2*恒载+1.4*0.9（活载+1.0恒载1.2*恒载+1.4（0.5活载恒载+吊车荷载）+1.4风载+1.3地震作用）截面位置左左右右左右自自自自风吊风吊风吊风吊风风重大重大重小重小力位③③④④⑦⑧⑦⑧，⑤，⑥，⑤，⑥③④，，⑨，⑩，⑩NK-----5----柱n78.1390.7364.8077.409.16.6583.4280.9083.4280.90底截VK32--2-2118面n1.997.8513.3717.510.3330.072.183.887.21.90MK18--7-8371Cn.m59.087.404.6076.299.74102.14.712.210.067.57NK-----9----牛n38.14106.124.8192.784.88.9378.2975.7778.2975.77柱腿截VK111036-1821面n3.305.99.54.23.108.087.21.902.183.88MK3-14-331--n.m5.0025.4903.232.7440.455.36.990.7219.3912.66NK-----1----柱n37.9244.8924.5931.562.792.0242.8540.3342.8540.33顶截VK11911-2118面n1.296.73.204.63.590.742.183.887.21.90MK-----4----n.m91.26125.329.3063.3524.604.24107.781.37111.785.41梁各个截面的荷载组合效应036截面位大单恒活左右左右自自自自置小位载载风作风作风风重大重大重小重小③③④④⑦⑧⑦⑧，⑤，⑥，⑤，⑥③④，⑨，⑨，⑩，⑩D左Nk-----3----E梁端截N30.0716.9821.908.815.71.3751.747.0918.7614.14Vk1122-61222面N2.543.158.208.8111.02.388.644.281.136.7652 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文）2013年Mk3---4-----N.m6.035.8333.0374.891.0335.7011.145.7618.1752.80跨Nk-----4----中截N23.6415.0515.466.885.04.0417.312.6917.3312.71Vk0311-64961面N.56.053.816.308.26.46.33.96.802.43Mk317-1-3126N.m2.939.53.465.941.9516.351.364.283.45.37右Nk--01-4----端截N7.996.74.18.434.37.7115.811.2615.9011.28Vk--21-6----面N8.160.74.700.115.51.5510.04.367.531.89Mk1922-32222N.m6.40.717.270.588.58.504.534.442.632.54E左Nk--2--5----F梁端截N8.0817.14.086.995.37.9150.144.4850.1344.48Vk--41-562--面N4.657.84.37.184.53.49.64.863.112.11Mk--2---23--N.m8.5421.60.3410.7331.6919.61.03.3412.6215.44跨Nk-----5----中截N16.2721.516.1111.366.04.2551.545.9151.5545.91Vk-----5----面N17.7415.1010.978.321.95.5821.016.4416.0811.47Mk--15-1-1--N.m16.3428.848.34.8418.609.940.563.2623.9510.12右Nk-----4----端截N18.2123.468.0613.316.71.5720.014.4220.0614.42Vk----81----面N18.7016.0614.1811.54.984.0020.415.8025.3820.77Mk-----3----N.m78.00165.826.30114.120.556.9087.860.1091.8564.13截面位大单恒活左右左右自自自自置小位载载风作风作风风重大重大重小重小用用左震右震左震右震③③④④⑦⑧⑦⑧，⑤，⑥，⑤，⑥③④，⑨，⑨，⑩，⑩④F左Nk----5-----G梁端截N16.9116.9326.3626.38.225.2855.5462.0955.5462.0953 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文）2013年Vk3333--4434N5.988.672.755.442.596.184.696.789.721.81Mk6341113121N.m3.730.705.812.7844.8824.975.346.350.69.70跨Nk----5-----中截N14.9817.4624.4326.91.894.6254.1160.6654.1160.66Vk1111--1222面N7.569.337.699.472.522.378.160.253.135.22Mk1-----14--N.m5.971.628.9326.536.1233.794.09.519.3018.87右Nk----6-----端截N6.8315.5216.2824.97.563.9419.7426.2919.7426.29Vk--2--113--面N0.965.06.541.562.44.45.59.683.391.30Mk----------N.m4.3421.8321.0538.5565.6384.209.069.2113.0913.24G左Nk----6-----H梁端截N7.1116.3516.0125.25.183.7152.6258.8252.6258.82Vk--53-147-2面N4.177.04.96.099.29.96.21.140.77.17Mk66541-7766N.m8.794.622.087.91.2317.346.496.341.841.69跨Nk----5-----中截N14.5913.2723.4922.18.504.3954.0660.2654.0660.26Vk-----7----面N22.2612.5312.913.183.23.1522.3519.4117.3714.44Mk3344-34512N.m2.253.360.952.076.41.260.033.126.649.74右Nk----4-----端截N16.5315.2225.4324.12.835.0622.5728.7722.5728.77Vk-----1----面N50.2741.4427.3118.4813.142.3738.9035.9743.8840.94Mk-----4----N.m102.9127.735.4060.2327.707.34107.781.37111.785.41截面位置大单控制截面应力各杆小位截面包件包络MmaxMmaxNmaxNmin络值值及相应及相应及相应及相应54 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文）2013年A柱柱NkN-65.4.044.04-97.97.N=-底截面971919104.66VkN-21.35.735.7-21.35.18009070MkN.106.-99.-99.67.3106m9082820.90牛NkN-14.-1046.30-104104V=3腿截面87.66.66.665.70VkN1.54-9.011.3-9.011.29239MkN.64.1-41.61.2-41.64.m43833814柱NkN10.4-34.10.4-34.34.M=1顶截面0270272706.90VkN6.370.726.370.726.37MkN.37.9-10237.9-102102m3.883.88.88B柱柱NkN-102-2065.55-206206N=-底截面.58.69.69.69206.99VkN10.8-24.-9.6-24.24.09879898MkN.74.4-103-59.-103103m0.6802.68.68牛NkN-71.-17010.3-179179V=-腿截面20.982.08.0824.98VkN8.48-7.9-9.611.311.67434MkN.101.-27.5.922.11101m6999.69柱NkN-63.2.9111.9-134134M=-顶截面061.22.22134.22VkN-9.711.7-9.6-12.12.477141455 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文）2013年MkN.101.-58.19.059.4101m703131.70截面位置大单控制截面应力各杆小位截面包件包络MmaxMmaxNmaxNmin络值值及相应及相应及相应及相应N,V,MN,V,MN,VN,VC柱柱NkN-78.5.655.65-83.83.N=-底截面134242106.11VkN31.9-30.-30.22.131.90707899MkN.159.-102-10284.7159m08.13.131.08牛NkN-24.-4.89.93-106106V=3腿截面818.11.111.99VkN0.546.10-8.015.915.8999MkN.103.-40.35.3-25.103m2345649.23柱NkN12.0-44.12.0-44.44.M=1顶截面2892898959.08VkN-0.716.7-0.716.716.434373MkN.44.2-12544.2-125125m4.304.30.30截面位置大单控制截面应力各杆小位截面包件包络MmaxMmaxNmaxNmin络值值及相应及相应及相应及相应DE左NkN-5.7-14.3.37-47.47.N=-梁端截面114090947.09VkN-11.26.76.3824.226.02687656 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文）2013年MkN.41.0-52.-35.-45.52.m380707680跨NkN-23.4.044.04-23.23.V=2中截面6464646.72VkN0.566.466.460.566.46MkN.32.9-16.-16.32.932.m33535393右NkN0.18-4.34.71-15.15.M=-端截面7909052.80VkN2.70-5.56.55-7.57.5133MkN.27.2-8.53.5022.627.m78327EF左NkN-44.-5.35.91-50.50.N=-梁端截面487131351.55VkN2.86-4.55.496.646.634MkN.3.34-31.-19.2.0331.m696169跨NkN5.25-21.5.25-51.51.V=-中截面51555516.08VkN5.58-15.5.58-16.16.100808MkN.19.9-28.19.9-23.28.m48449584右NkN4.57-23.4.57-23.23.M=1端截面46464665.87VkN14.0-16.14.0-16.16.00600606MkN.36.9-16536.9-165165m0.870.87.8757 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文）2013年截面位置大单控制截面应力各杆小位截面包件包络MmaxMmaxNmaxNmin络值值及相应及相应及相应及相应FG左NkN-5.2-62.-5.2-62.62.N=-梁端截面8098090962.09VkN-6.141.8-6.141.841.818181MkN.124.1.70124.1.70124m9797.97跨NkN-14.-4.65.89-60.60.V=4中截面98266661.81VkN17.5-2.3-2.525.225.672222MkN.15.9-33.-6.1-18.33.m77928779右NkN-6.8-3.9-6.8-26.26.M=1端截面343292924.97VkN-0.91.45-0.9-1.31.46605MkN.-4.3-84.-4.3-13.84.m42042420GH左NkN-52.-3.76.18-58.58.N=-梁端截面621828260.26VkN4.211.96-9.27.149.299MkN.76.4-17.1.2376.376.m934449跨NkN-60.5.505.50-60.60.V=-中截面26262641.44VkN-19.-3.2-3.2-19.19.41334141MkN.53.1-6.4-6.453.153.m211212右NkN-5.0-15.4.83-28.28.M=-端截面6227777127.7758 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文）2013年VkN12.3-41.-13.-40.41.744149444MkN.47.3-127-27.-85.127m4.777041.77第三章结构构件设计§3.1刚架柱设计3.1.1单元截面几何特性柱截面为高频焊接H型钢(mm)H600*250*6*10。柱截面无孔洞，截面面积和净截面面积A=An=44348480mm²;x方向的截面惯性矩为Ix=5.327*10cm,y方向的截面惯性矩为Iy=2.605*10cm;x33方向的截面抵抗矩和净截面抵抗矩Wx=Wnx=1.776*10cm，y方向的截面抵抗矩和净截面抵抗矩为23Wy=Wny=2.08*10cm；x方向的截面回转半径ix=25.06cm,y方向的截面回转半径iy=5.54cm;52钢材的弹性模量E2.06*10N/mm。门架斜梁截面高度可取其跨度的1/40～1/50，截面宽度取截面高度的1/2～1/3，板件厚度应满足局部稳定要求，18m跨梁为高频焊接H型钢（mm）H450×200×6×10。因为梁截面无孔洞，梁截面面积和净截面面积A1=An1=8180mm2；x方向的截面惯性Ix1=4.390*108mm4，y方向的截面惯性矩为Iy1=2.605*107mm4；x方向的截面抵抗矩和净截面抵抗Wx1=Wnx1=1.596*106mm3。y方向的截面抵抗矩和净截面抵抗矩Wy1=Wny1=2.084*105mm3；x方向的截面回转半径ix1=231.7mm，y方向的截面回转半径iy1=56.4mm。12m跨梁为高频焊接H型钢（mm）H300×150×6×10。梁截面面积和净截面面积为A2=An2=7580mm2；x方向的截面惯性矩为Ix2=2.818*108mm4，y方向的截面惯性矩为Iy2=2.605*107mm4；x方向的截面抵抗矩和净截面抵抗矩为Wx2=Wnx2=1.252*106mm3，y方向的截面抵抗矩和净截面抵抗矩Wy2=Wny2=2.084*105mm3；x方向的截面回转半径ix2=192.8mm，y方向的截面回转半径iy2=58.6mm。钢材的弹性模量E=2.06*105N/mm2。3.1.2柱子和梁强度及稳定性验算内力组合：A柱：N=-104.66KNV=35.70KNM=106.90KN·mB柱：N=-206.99KNV=-24.98KNM=-134.22KN·mC柱：N=-106.11KNV=31.99KNM=159.08KN·mDE梁：N=-47.29KNV=26.72KNM=-52.80KN·mEF梁：N=-51.55KNV=-16.08KNM=-165.87KN·m59 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文）2013年FG梁：N=-62.09KNV=41.81KNM=124.97KN·mGH梁：N=-60.26KNV=-41.44KNM=-127.77KN·m截面强度，条件：N/An+Mx/γxWnx≤fA柱：/8480+/1.05*=66.84N·mm2≤f=215N·mm2B柱：/8480+/1.05*=61.23N·mm2≤f=215N·mm2C柱：/8480+/1.05*=79.02N·mm2≤f=215N·mm2DE梁：47290/8180+/1.05*=56.76N·mm2≤f=215N·mm2EF梁：51550/8180+/1.05*=56.09N·mm2≤f=215N·mm2FG梁：62090/8180+/1.05*=152.31N·mm2≤f=215N·mm2GH梁：60260/8180+/1.05*=105.52N·mm2≤f=215N·mm2满足要求，即其截面强度满足要求。弯矩作用平面内的稳定验算条件N/ψA+βM/W1x（1-0.8N/NEXˊ）≤f平面外计算长度，柱平面外计算长度为最大侧向支撑点的间距，即l0y=7.320m考虑屋面板可与檩条牢固连接，因此檩条可作为横梁平面外的侧向支撑点，但为了安全起见，对于钢梁平面外的计算长度则应根据隅撑的设置位置来确定，本设计的隅撑设置位置为两檩一个，故钢梁平面外计算长度取为2倍檩条间距（最大檩距为1.50m），即ly=3.0m平面内计算长度，由于中柱为非摇摆柱，则2228PEO边=πEIOA/hA=π**5.327*10/=10606.36KN-6单位水平荷载H=1N作用下同，通过电算得出Δ=0.45*10m则刚架的侧移刚度为K=2222.2kN/m，且已知中柱轴力N=-104.66KN则计算长度系数1.2PEOiPir1.20KPihi则A柱μr=1.82柱平面内计算长度l0x=1.82*10.1=18.4mB柱μr=1.27柱平面内计算长度l0x=1.27*10.1=12.85m22282C柱PEO边=πEIOA/hA=π**5.327*10/6.3=27260.14KNμr=3.67柱平面内计算长度l0x=3.67*6.3=23.12m梁平面内计算长度取横梁长度l0x=18.11mA柱平面内整体稳定长细比：λx=lox/ix=73.42<[λ]=15022252NExO=πEAeo/1.1λx=π*2.06*10*8480/1.1*73.42=2907.65KN对于x轴，Q235钢，按b类截面，查《钢结构设计规范》附录C表C-2可得ψ=0.729则/0.729*8480+1.0*/(1-0.729*/)=76.4N·mm2≤f=215N·mm2满足平面内整体稳定性要求。60 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文）2013年平面外整体稳定弯矩作用平面外的稳定性计算条件：N/ψyA+ηβtxMx/ψbW1x≤fλy=loy/iy=132.1<[λ]=150对于y轴，Q235钢，按c类截面，查《钢结构设计规范》附录C表C-3可得ψ=0.3352Ψb=1.07-λy*fy/44000*235=0.673则/0.335*8480+/0.673*=122.92N·mm2≤f=215N·mm2满足平面外整体稳定性要求。局部稳定性可不验算经验算同理可得B柱和C柱也满足整体稳定性，局部稳定性可不验算3.1.3边中柱（A柱）柱脚设计边柱柱脚采用刚接方式与基础相连，地脚螺栓采用M24锚栓，采用双螺帽，材质为Q235钢，周边角焊缝。按边柱柱脚所承担的内力起控制作用的有以下两组：N=-104.66KNV=35.70KNM=106.90KN·mN=4.04KNV=35.70KNM=-99.82KN·mA柱柱脚大样图如图所示。（1）底面截面特征：2A=870*440=mm272W=440*870/6=5.551*10mm钢筋混凝土基础为C20，查《混凝土结构设计规范》表4.1.4得混凝土抗压强度为fc9.6N/mm2。底板对基础顶面的压应力：367σmax=N/A+M/W=104.66*10/+106.90*10/5.51*10=2.21N/mm2