钢结构单层厂房毕业设计计算书

'厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房设计I 厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房设计厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房设计［中文摘要］本工程为厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房设计。根据毕业设计任务书的要求，分建筑和结构两部分进行设计。建筑部分，通过查阅《福建省建筑设计标准图籍》等相关资料，将门式刚架厂房设计为12跨，每跨的间距为24m，总的建筑面积为1900m2。该单层门式刚架结构是以轻型焊接H型钢（变截面）作为主要承重骨架，用冷弯薄壁型钢（C型）做檩条、墙梁；以压型钢板做屋面、墙面；采用75mm玻璃棉作为保温隔热材料并适当设置支撑的一种轻型房屋结构体系。结构部分，根据已形成的建筑图及其相关要求，查阅《建筑结构荷载规范GB50009-2001》、《冷弯薄壁型钢结构技术规范GB50018-2002》、《钢结构连接节点设计手册》、《房屋建筑钢结构设计》等相关规范和一定量的实际工程设计图，对每榀刚架的最不利荷载进行计算，使用PKPM软件完成刚架的合理截面计算，然后通过设计规范的相关要求，对刚梁、柱、支撑、檩条等构件进行稳定性计算，用AUTOCAD2005分别绘制出设计图。最后，整理计算书并出图。［关键词］　轻型钢结构门式刚架建筑结构规范设计图73 厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房设计DistrictofXiamencityprocessingplantdesignoftruss[Abstract]　　ThisworksfortheDistrictofXiamencityprocessingplantdesignoftruss.Accordingtothegraduationdesigntaskbookrequirements,constructionandstructureofthetwopartdesign.Partofthebuilding,throughtheconsult"Fujianarchitecturaldesignstandardatlas"andotherrelevantinformation,adoortyperigidframeworkshopdesignfor12spans,eachspanspacing24m,totalfloorareais1900m2.ThesingledoortyperigidframestructurewithlightweldingofHsteel(tapered)asthemainload-bearingframework,usingcold-formedsteelpurlin(typeC)do,wallbeamswithprofiledsteelsheetroof;do,wall;adoptingthe75mmglasswoolasinsulationmaterialswithappropriatesettingsforsupportingalighthousestructuresystem.Partofthestructure,accordingtotheformofconstructiongraphanditsrelatedrequirements,refertothe"codeforthedesignofbuildingstructuresofGB50009-2001","technicalcodeofcold-formedthin-wallsteelstructuresGB50018-2002","connectionjointsofsteelstructuredesignmanual","housingconstructionsteelstructuredesign"andotherrelatedspecificationsandacertainamountofactualengineeringdesignforeachframe,twoofthemostunfavorableloadcalculation,usingPKPMsoftwareframeofreasonablecrosssectioncalculation,andthenthroughthedesigncoderequirements,therigidbeam,column,support,andothercomponentsforthestabilitycalculationofpurlins,respectivelywithAUTOCAD2005drawingdesign.Finally,finishingthecalculationanddrawing.[KeyWords]Lightweight,gabled,Building,Structure,Specification.DesignSketch73 厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房设计目录引言1厦门大学嘉庚学院毕业设计任务书2第一章工程概况8第二章结构选型与结构布置92.1结构选型92.2结构布置9第三章荷载取值及荷载组合103.1荷载取值10（1）永久荷载10（2）可变荷载103.2荷载组合113.2.1荷载计算113.2.2荷载组合（设计值）12第四章内力计算164.1设计主要依据164.2PKPM电算信息164.3刚架内力组合表17第五章内力包络图18第六章截面计算216.1截面选择216.2截面信息216.3截面验算236.3.1梁、柱构件的宽厚比236.3.2梁、柱构件的腹板屈曲后的强度利用246.3.3强度验算256.3.4稳定验算26第七章连接节点计297.1梁柱节点设计29（1）节点连接方式30（2）节点内力30（3）螺栓杆轴方向受拉受剪验算30（4）端板厚度计算31（5）梁柱相交的节点域剪力验算317.2斜梁与斜梁的拼接节点设计32（1）节点连接方式3273 厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房设计（2）节点内力32（3）螺栓杆轴方向受拉受剪验算33（4）端板厚度计算337.3屋脊梁梁拼接节点设计33（1）节点连接方式34（2）节点内力34（3）螺栓杆轴方向受拉受剪验算34（4）端板厚度计算347.4钢柱柱脚设计35（1）节点连接方式36（2）柱脚节点内力36（3）柱脚地板的尺寸确定36（4）柱脚水平抗剪计算36第八章檩条设计与计算37第九章隅撑设计与计算40第十章支撑设计与计算4111.1水平支撑4111.2柱间支撑42第十一章PKPM挠度验算43第十二章PKPM建模输出的计算结果附件45结论6973 厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房设计引言随着社会的发展，生产力水平的提高，我国钢产量的不断提高、品种不断丰富。彩色压型钢板生产的迅速发展，为轻型钢结构房屋的发展奠定了良好的物质基础。轻型钢结构房屋具有跨度大、空间大、用钢量少、造价低廉、施工方便易安装、施工周期短、施工污染环境少、建筑造型简洁美观、以及可回收利用等优点，在工业厂房、仓库、展览厅等工业与民用建筑中得到越来越多的应用和发展。73 厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房设计厦门大学嘉庚学院毕业设计任务书一、毕业设计的性质和目的毕业设计是学生在系统学完全部规定课程后，是大学生踏入社会前将所学知识系统应用到实际工程中的锻炼机会，是毕业生必须要进行的一项重要的实践性环节。通过毕业设计教学工作，使学生能够综合运用所学过的基本理论、专业基础知识，对一般土木工程进行建筑、结构、设备设计，培养学生解决一般实际工程设计问题、培养学生综合运用、巩固扩展所学的基础理论和专业知识，培养学生树立正确的设计思想和经济观点，理论联系实际的工作作风、严肃认真的科学态度。使学生在查阅文献和收集资料、理论分析和方案制定、手工和计算机绘图、计算说明书编制、外文阅读、文字表达等基本技能方面得到进一步的训练和提高，提高学生独立分析、解决实际土木工程设计问题的能力。二、毕业设计题目厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房设计结构形式为门式刚架轻型钢结构房屋，用作仓储（或机械加工），结构形式为门式刚架轻型钢结构房屋。三、设计条件1、本设计为一新管桁架的加工车间，为单层单跨钢结构厂房，位于厦门市集美区，厂房为24m，柱距为6.5m，檐口高9米。2、设计原始资料1）工程地质勘探资料拟建场区地形起伏较小，最大高差2m，地下水主要为第四系松散堆积物中的耕土、粘土、中粗砂中的上层滞水和泥岩中的基岩裂隙水。上层滞水主要接受大气降水和邻区渗流补给，排泄方式主要为排向邻区。稳定水位埋深2.42～12.11m，水位标高12.03～12.24m，水位年变化幅度约为0.50m。根据抽样化验分析结果，场地地下水对混凝土无腐蚀性。2）气候条件厦门属于亚热带海洋性气候，四季温和且多雨。市区常年平均气温为21℃73 厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房设计左右，最低2℃，最高38℃。夏无酷暑，冬为严寒，年平均降雨量为1200mm左右，冬季主导风为东北风，夏季主导风为西南风。3）根据工程经验，其他有关荷载取值如下：屋面活荷载：0.30kN/m2风荷载（基本风压）：0.80kN/m2屋盖自重（标准值，坡向）0.5mm厚压型钢板+75mm厚玻璃棉+钢丝网0.15kN/m2檩条及支撑0.10kN/m2刚架斜梁自重0.15kN/m24）工程地质及水文地质资料地基容许承载力180kPa最高地下水位：自然地坪下3.00m地下水性质：有弱硫酸盐侵蚀；地面土质：盐碱土；自然地面绝对标高：18.00m，相对标高:－0.30m5）地震烈度本工程建筑抗震设防类别为丙类，抗震设防基本烈度为7度，设计基本加速度为0.15g，所在场地设计地震分组为第一组，II类场地，地面粗糙度为B类。四、建筑设计要求和内容1、建筑设计的要求平面设计要求：根据工艺要求确定车间平面及柱网尺寸；选择柱形式，初步确定柱截面；确定横向、纵向定位轴线的位置；门、窗位置，尺寸及选用；围护结构的设计；标注剖面图的剖切位置，必要的详图，索引标注三道尺寸（外部）及必要的标高尺寸等；剖面设计要求：厂房的高度的确定：门架檐口标高；侧窗窗台标高；立面设计要求：门窗条及内外墙面的设计；屋顶平面设计要求；屋面排水方案的确定。2、建筑设计的内容平面图：比例1：20073 厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房设计立面图：比例1：200（正立面，背立面，侧立面）剖面图：比例1：200屋顶平面图：比例1：200建筑设计说明书1份五、结构设计的要求和内容1、结构设计的要求结构方案的确定：平面柱网；承重结构，门式刚架，檩条，支撑系统：柱间支撑；屋盖横向及纵向支撑；结构计算。2、结构设计的内容门架计算前的准备工作；门式刚架计算单元的选择；门架的受力计算简图；荷载计算：门架恒载、风荷载及屋面均布活荷载；内力计算及内力组合；计算最不利荷载组合的内力值；门架计算；屋脊节点计算；柱梁接点计算；基础设计；抗风柱；柱间支撑；完成完整结构施工图一套。3、设计的深度要求3.1图纸内容：结构设计说明书；柱、梁、柱间支撑等布置图；比例：1：200屋面檩条布置图、墙面檩条布置图；比例：1：200节点图（柱脚、檩托、柱和梁交接处）；刚架详图；比例：1：30结构计算书1份注：本毕业设计按施工图设计深度要求进行，全部用AUTOCAD软件计算机制图，以上任务书中未尽说明可自己根据设计规范确定。3.2编写结构设计说明书1）结构方案选择，包括结构选型、结构布置和材料选用等。2）结构设计依据。3）结构设计计算的具体内容和步骤，包括计算简图选取、荷载计算、内力分析和组合、抗震验算、构件截面设计及结构构造说明等。4）计算中所用必要数据和表格。73 厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房设计3.3计算部分要求完成厂房刚架（横向及纵向）内力分析及一榀刚架的完整设计，其具体内容为：内力分析及截面设计檩条、墙架及柱间支撑的设计采用PKPM中的STS程序计算刚架内力3.4计算书要求：书写工整、计算准确、必要的示意图不得徒手画、应有大概的比例4、毕业设计提交成果（1）提交建筑、结构计算书1份（2）提交建筑、结构设计说明书和施工图六、设计方法与步骤1、分析研究设计任务书，明确目的、要求及条件。2、广泛查阅相关设计资料，参观已建成的住宅建筑，扩大眼界，广开思路。3、在学习参观的基础上，根据厂房的功能要求及设备的相互关系进行平面组合设计4、在进行平面组合时，要多思考，多动手（即多画），多修改。5、在平面组合设计的基础上，进行立面和剖面设计，继续深入，发展为定稿的平、立、剖草图。七、毕业设计进度安排（共13周）1、建筑设计（3周）1）方案比较、分析、确定（1周）2）绘制建筑施工图（２周半）3）编写建筑设计说明书（半周）2、结构设计（9周）1）结构选型及结构布置（1周）2）主要刚架的荷载计算、内力分析、截面设计（２周半）3）檩条、墙板的计算（1周）4）绘制结构施工图（2周半）73 厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房设计5）整理计算书、打印、装订、答辩准备（1周）3、准备答辩（1周）注：根据进展情况，酌情安排具体时间。八、主要参考资料1、建筑设计部分1）建筑设计资料集，（第二版，第1册和第5册）；1994年6月，中国建筑工业出版社；2）现行建筑规范大全，中国建筑工业出版社；3）建筑构造图集，福建省标准图集；4）建筑做法说明，福建省标准图集；5）有关教材（房屋建筑学、结构力学、钢筋混凝土结构、地基与基础、画法几何、高层建筑、抗震设计）；6）建筑工程专业毕业设计指南。2、结构设计部分1）《房屋建筑制图统一标准》GB/T50001-2001；2）《建筑制图标准》GB/T50104-2001；3）《建筑设计防火规范》GB50016-2006；4）《建筑结构荷载规范》GB50009-2001（2006版，局部修订）；5）《建筑抗震设计规范》GB50011-2010；6）《钢结构设计规范》GB50017-2003；7）《钢结构施工及验收规范》GB50205-2001；8）《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102:2002；9）《门式刚架轻型房屋钢构件》JG144-2002；10）《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018-2002；11）《建筑钢结构焊接规程》JGJ81-2002；12）《混凝土结构设计规范》GB50010-2002；13）《砌体结构设计规范》GB50003-2001；14）《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002；15）《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202-2002；73 厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房设计16）《建筑用压型钢板》GB/T12755-1991；17)《钢结构高强螺栓连接的设计、施工及验收规程》JGJ82-1991；18）《钢结构防火涂料》GB14907-2003；等。73 厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房设计第一章工程概况厦工公司欲建一座轻型门式刚架厂房。该厂房位于福建省厦门市内郊区，场地类别为B类，主要用于工业生产的需要，从经济上带动郊区的发展。该厂房共一层，建筑面积为1900m2。厂房无吊车梁，屋面按上人屋面设计，屋面采用YX56-180-720压型钢板加75mm厚玻璃丝棉保温层，刚架梁柱均采用变截面，柱与基础为铰接，结构采用主要的材料为Q345钢材，考虑积灰荷载0.3KN/m2。1）当地的气候条件：平均月气温：21℃，最高气温38℃，最低气温2℃。基本风压：0.8KN/m2。降雨量：年均降雨量1200mm；主导风向：冬季为东北风，夏季为西南风。2）活荷载：屋面：按上人屋面采用；其他活荷载按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001取值。3）建筑材料：材料供应：型钢Q235、Q345钢，焊条E43、E50；钢筋（HPB235，HRB335，HRB400）I～III级；水泥400#～600#；其他材料市场供应。73 厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房设计第一章结构选型与结构布置2.1结构选型该轻型门式刚架厂房的结构形式采取的是双坡单跨门式刚架。2.2结构布置该厂房共一层，建筑面积为1900m2。厂房无吊车梁，屋面按上人屋面设计，屋面采用0.5mm厚压型钢板+75mm厚玻璃丝棉保温层+钢丝网。该厂房总共12跨，跨度选用24m，柱距为6.5m，厂房的高度选用9m；屋面坡度为1/10；柱脚与基础采用铰接；刚架梁、柱均采用变截面。（以上均是根据《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS.102-20024.1.5门式刚架轻型房屋的屋面坡度宜取1/8~1/20,在雨水较多的地区宜取其中的较大值。4.2.2门式刚架宜采用9~36m。当边柱宽度不等时，其外侧应对齐。4.2.2门式刚架的平均高度宜采用4.5~9.0m。当有桥式吊车时，不宜大于12m。4.2.2门式刚架的柱距，即柱网轴线间的纵向距离宜采用6~9m。4.3.1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。)结构网格草图如下：73 厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房设计第一章荷载取值及荷载组合3.1荷载取值（1）永久荷载：0.5mm厚压型钢板+75mm厚玻璃丝绵+钢丝网0.15KN/m2钢梁斜梁自重0.15KN/m2檩条及支撑0.10KN/m2总计0.40KN/m2（以上材料查《建筑结构荷载规范》GB50009—2001附录A）（2）可变荷载：屋面均布活荷载（上人屋面）：2.0KN/m2积灰荷载：0.30KN/m2风荷载：基本风压0.80KN/m2（以上分别根据《建筑结构荷载规范》GB50009--20014.2.2工业建筑楼面(包括工作平台)上无设备区域的操作荷载，包括操作人员、一般工具、零星原料和成品的自重，可按均布活荷载考虑，采用2.0KN/m2。生产车间的楼梯活荷载，可按实际情况采用，但不宜小于3.5KN/m2。)73 厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房设计3.2荷载组合3.2.1荷载计算计算简图如下图：根据《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS.102-2002附录A风荷载计算，，式中：风荷载标准值（）；：基本风压，按现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB5009的规定采用；：风荷载高度变化系数，按现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB5009的规定采用,当高度小于10m时,应按10m的高度处的数值采用；：风荷载体型系数，考虑内、外风压最大值的组合，且含阵风系数，按A.0.2的规定采用。以柱顶为准，h=9m，风压高度变化系数=1.00；以屋顶为准，h=10.2m，风压高度变化系数=1.014。取该轻型门式钢架中间区的中间榀计算风荷载：风荷载体型系数73 厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房设计（1）恒荷载标准值（沿水平投影面）：，(其中：tan=0.1)（2）活荷载标准值：屋面活荷载：积灰荷载：风荷载：左柱：（压力）左屋面：（吸力）右柱：（吸力）右屋面：（吸力）3.2.2荷载组合（设计值）根据建筑结构荷载规范GB50009--2001的要求，永久荷载的分项系数取1.2，可变荷载的分项系数取1.4。（1）恒载+屋面活载（全跨）+积灰荷载S1=1.2恒载+1.4（屋面活载+积灰），如图173 厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房设计（2）恒载+屋面活载（半跨）+积灰荷载S1=1.2恒载+1.4（屋面活载+积灰），如图273 厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房设计（3）恒载+风荷载S2=1.0恒载+1.4风载（风载对结构有利时），S3=1.2恒载+1.4风载（风载对结构不利时），如图3（4）恒载+风荷载+积灰荷载+屋面活载（全跨）S4=1.2恒载+0.9*1.4（屋面活载+积灰+风载），如图473 厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房设计（5）恒载+风荷载+积灰荷载+屋面活载（半跨）S4=1.2恒载+0.9*1.4（屋面活载+积灰+风载），如图5根据以上荷载组合的计算结果，取较不利组合（恒+活+风）。73 厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房设计第一章内力计算通过结构常用设计软件PKPM电算：4.1设计主要依据《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001);《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001);《钢结构设计规范》(GB50017-2003);《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》(CECS102:2002);4.2PKPM电算信息结构类型:门式刚架轻型房屋钢结构设计规范:按《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》计算结构重要性系数:1.00节点总数:7柱数:2梁数:4支座约束数:2标准截面总数:5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:考虑梁柱自重计算增大系数:1.20基础计算信息:不计算基础梁刚度增大系数:1.00钢结构净截面面积与毛截面面积比:0.85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:300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/6073 厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房设计地震作用计算:不考虑地震作用窄行输出全部内容4.3刚架内力组合表计算简图如下：通过PKPM电算结果输出并进行数据整理，详见下表：构件弯矩（KN·m）轴力（KN）剪力（KN）梁上端、柱外侧梁下端、柱内侧梁上端、柱左侧梁下端、柱右侧梁上端、柱外侧梁下端、柱内侧柱1A00351012.3-141.7B-1275.633.0-321220141.7梁1B1275.6-33.01730305.8-C-192.5233.9-94083.9-梁2C192.5-233.994083.9-D-44.3454.9-1413--14.1梁4D44.3-454.9141-521.1-E-147.6255.3-943--83.9梁3E147.6-255.394-3--83.9F-1275.6155.0-1730--305.8柱2F1275.6-155.0-321160-141.7G003510-36.1141.7（数据来源详见附件。）73 厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房设计第一章内力包络图由PKPM计算结果，可得一下弯矩包络图，剪力包络图，轴力包络图，用于后期的截面取值和截面验算。73 厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房设计73 厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房设计73 厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房设计第一章截面计算6.1截面选择根据弯矩包络图，剪力包络图，轴力包络图可初步选定截面。H（mm）B(mm)Tw(mm)T(mm)柱子大头7504001216小头5504001216梁1大头7503501014小头5503501014梁2大头7503501014小头5503501014选用H型钢，截面参数如右图标注。柱子和梁都采用变截面构造，以下是截面信息。6.2截面信息下面计算截面的有关信息。柱子大头的有关截面信息为：=209443.84，=170777，=5585.16，=853.85，=31.27，=8.92，A=214.16。柱子小头的有关截面信息为：=105176.4，=17074.12，=3824.59，=85.37，=23.51，=9.47，A=190.16。梁1大头的有关截面信息为：=164095.44，=10010.18，=4375.87，=572.01，73 厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房设计=31.05，=7.66，A=170.2。梁1小头的有关截面信息为：=82256.58，=10008.51，=2991.14，=571.91，=23.4，=8.16，A=150.19。梁2大头的有关截面信息为：=164095.44，=10010.18，=4375.87，=572.01，=31.05，=7.66，A=170.2。梁2小头的有关截面信息为：=82256.58，=10008.51，=2991.14，=571.91，=23.4，=8.16，A=150.19。则整个结构的计算简图如下图：73 厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房设计6.3截面验算钢材的强度设计值按照《钢结构设计规范》GB50017—2003.3.3.1取值 6.3.1梁、柱构件的宽厚比柱的宽厚比限值：（根据《钢结构-第二版》中的1.3.3.1梁、柱板件的宽厚比限值工字形截面构件受压翼缘板的宽厚比限值：；73 厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房设计工字形截面梁、柱构件腹板的宽厚比限值：。）翼缘：，（满足要求）腹板：，（满足要求）梁1的宽厚比限值：翼缘：，（满足要求）腹板：，（满足要求）梁2的宽厚比限值验算同梁1故，截面的宽厚比都满足要求的。6.3.2梁、柱构件的腹板屈曲后的强度利用（根据《钢结构-第二版》中的1.3.3.1）（1）柱：腹板的高度变化=，因此可按以下计算：柱的腹板平均高度：，按不设横向加劲肋来计算：则，0.7<0.8,故此时==180，而，>117.4（内力图得出的剪力设计值），（满足要求）73 厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房设计（2）梁1：腹板的高度变化=，因此可按以下计算：柱的腹板平均高度：，按不设横向加劲肋来计算：则，,,且小于1.4，故此时=[1-0.64（-0.8）]=166.2，而>298.8（内力图得出的剪力设计值），（满足要求）（3）梁2：梁2的腹板平均高度：，按不设横向加劲肋来计算：则，,且小于1.4，故此时=[1-0.64（-0.8）]=166.2，而>85.5（内力图得出的剪力设计值），（满足要求）故，腹板屈曲后的强度利用时满足要求的。6.3.3强度验算（根据《钢结构-第二版》中的1.3.3.2）（1）柱：，故按公式计算，其中抗弯强度设计值，73 厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房设计（2）梁1：取大头截面计算：，（满足要求）取小头截面计算：，（满足要求）（3）梁2：取大头截面计算：，（满足要求）取小头截面计算：，（满足要求）故，杆件的强度满足要求。6.3.4稳定验算柱：A．变截面柱的平面柱的平面内整体稳定计算：柱的平面内计算长度，首先要确定，而确定必须先确定柱顶水平荷载作用下的侧移刚度K，可采用一阶分析法计算程序得出。由73 厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房设计，知，当左侧柱顶作用单位1KN的力的时候，利用右侧柱顶的位移可以轻松的算出侧移刚度K，计算方法比较复杂，这里利用PKPM建模计算，由于PKPM是自动计算刚架自重的，因此这里设置的单位力为活荷载。下图是PKPM的建模模型以及计算结果。则，由于柱脚为铰接，则：故，柱平面内的计算长度，柱平面外的计算长度，，按b类截面查《钢结构设计规范》附录C，表C-2，得，，因此，，（满足要求）（根据《钢结构-第二版》中的1.3.3.4）故，变截面柱平面内的整体稳定满足要求。B．变截面柱平面外的整体稳定计算：73 厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房设计根据《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》6.1.4规定进行验算。，按c类截面查《钢结构设计规范》附录C，表C-3，得；因为柱一端铰接，故，。按下式进行验算：，（满足要求）（根据《钢结构-第二版》中的1.3.3.6）故，变截面柱平面外的整体稳定满足要求。注：当斜梁坡度不超过10°（1：5）时，因轴力很小可按压弯构件计算其强度和刚架平面外的稳定，不计算平面内的稳定。由于该厂房的屋面坡度为5.71°（1:10），则可不进行计算梁1的平面内的稳定。73 厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房设计第一章连接节点计按照以下图端板的支承条件的连接方式计算。7.1梁柱节点设计采用以下图的连接方式计算。73 厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房设计（1）节点连接方式：节点采用M30（10.9级）高强度摩擦型高强螺栓连接，构件接触采用喷砂，摩擦面抗滑移系数u=0.45，每个高强度螺栓的预拉力P=355KN（查《钢结构设计手册》，表4-12）。（2）节点内力：M=1056.8，N=312KN，Q=298.8KN。（3）螺栓杆轴方向受拉受剪验算：，取，，（满足抗剪要求）以下是一个高强度摩擦型螺栓连接的承载力验算：，（满足抗拉、抗剪要求）由于轴力、剪力引起的拉力可以忽略，故螺栓可承受的最大拉力为：73 厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房设计则，。（满足抗拉要求）柱截面的平均高度为，，（满足要求）（按规范GBJ17-88规定，当时，对无局部压应力（）处可不配置加劲肋）故此节点不需要设加劲肋，由于中间螺栓属于无肋类，致使端板厚度过大，为了满足端板厚度的要求，同样为了减少力偶作用下的局部变形，故设三道加劲肋。（4）端板厚度计算：端板的厚度可根据不同的支撑条件进行计算，但不应小于16mm，和梁端板连接的柱翼缘部分应与端板等厚度。a）伸臂类端板：；b）两边支承类端板：当端板外伸时，；当端板平齐时，；综上所算，取端板厚度。（5）梁柱相交的节点域剪力验算：，（满足要求）故不需要设置斜加劲肋，但是为了满足构造设计要求，在梁柱节点设置一道斜向加劲肋。73 厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房设计7.2斜梁与斜梁的拼接节点设计采用以下图的连接方式计算。（1）节点连接方式：节点采用M24（10.9级）高强度摩擦型高强螺栓连接，构件接触采用喷砂，摩擦面抗滑移系数u=0.45，每个高强度螺栓的预拉力P=225KN（查《钢结构设计手册》，表4-12）。（2）节点内力：M=354.2，N=78KN，Q=85KN。73 厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房设计（3）螺栓杆轴方向受拉受剪验算：（4）端板厚度计算：a）伸臂类端板：；b）两边支承类端板：当端板外伸时，；当端板平齐时，；故，取端板厚度。7.3屋脊梁梁拼接节点设计73 厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房设计（1）节点连接方式：节点采用M24（10.9级）高强度摩擦型高强螺栓连接，构件接触采用喷砂，摩擦面抗滑移系数u=0.45，每个高强度螺栓的预拉力P=225KN（查《钢结构设计手册》，表4-12）。（2）节点内力：M=674.4，N=116KN，Q=35.3KN。（3）螺栓杆轴方向受拉受剪验算：（满足抗拉要求）（4）端板厚度计算：a）伸臂类端板：；b）两边支承类端板：当端板外伸时，；73 厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房设计当端板平齐时，；故，取端板厚度。7.4钢柱柱脚设计73 厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房设计（1）节点连接方式：钢柱柱脚采用铰接方式与基础连接，地角螺丝采用M24锚栓。（2）柱脚节点内力：M=0，N=332KN，Q=117.4KN。（3）柱脚地板的尺寸确定：，取截面，则，。a）悬臂板：b）三边支承板：，查表，得。，，由于柱脚底板的厚度不应小于钢柱中较厚板件的厚度，且不小于20mm，故取板厚为20mm。（4）柱脚水平抗剪计算：柱脚锚栓不宜用承受柱脚底部的水平剪力。此水平剪力可由底板与混凝土基础之间的摩擦力承受，摩擦系数取。，（满足要求）按规范,柱脚水平力V0.4N(N为柱脚垂直反力)可不设抗剪建，否则必须设置抗剪建，故不需要设置抗剪构件，但是为了满足构造要求，采用冷弯薄壁槽钢作为抗剪键，截面尺寸为，焊条E50。73 厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房设计第一章檩条设计与计算檩条设计资料檩条采用冷弯薄壁卷边槽钢，截面尺寸为，材料为Q345，强度设计值，水平檩距为1.5m，檩条跨度为L=6.5m,当檩条跨度大于6m时，应在檩条跨度三分点处各设置一道拉条，屋面檩条及拉条布置图下图。根据PKPM计算檩条，输出结构如下-----------------------------------------------------------------------------=====设计依据======建筑结构荷载规范(GB50009--2001)冷弯薄壁型钢结构技术规范(GB50018-2002)门式刚架轻型房屋钢结构技术规程(CECS102:2002)=====设计数据======屋面坡度(度):5.711檩条跨度(m):6.500檩条间距(m):1.500设计规范:门式刚架规程CECS102:2002风吸力下翼缘受压稳定验算：按附录E验算檩条形式:卷边槽形冷弯型钢C250X75X20X4.0钢材钢号：Q345钢73 厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房设计拉条设置:设置两道拉条拉条作用:能约束檩条上翼缘净截面系数:1.000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屋面板为两跨或两跨以上面板屋面板能阻止檩条侧向失稳构造不能保证风吸力作用下翼缘受压的稳定性每米宽度屋面板的惯性矩(m4):0.200000E-06建筑类型:封闭式建筑分区:中间区基本风压:0.800风荷载高度变化系数:1.000风荷载体型系数:-1.150风荷载标准值(kN/m2):-0.920屋面自重标准值(kN/m2):0.400活荷载标准值(kN/m2):2.000雪荷载标准值(kN/m2):0.000积灰荷载标准值(kN/m2):0.300检修荷载标准值(kN):1.000=====截面及材料特性======檩条形式:卷边槽形冷弯型钢C250X75X20X4.0b=75.000h=250.000c=20.000t=4.000A=0.1696E-02Ix=0.1543E-04Iy=0.1136E-05It=0.9045E-08Iw=0.1348E-07Wx1=0.1234E-03Wx2=0.1234E-03Wy1=0.5703E-04Wy2=0.2062E-04钢材钢号：Q345钢屈服强度fy=345.000强度设计值f=300.000考虑冷弯效应强度f"=321.962-----------------------------------------------------------------------------=====截面验算======-----------------------------------------------|1.2恒载+1.4(活载+0.9积灰+0.6风载(压力))组合|-----------------------------------------------73 厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房设计弯矩设计值(kN.m):Mx=29.674弯矩设计值(kN.m):My=0.066有效截面计算结果:Ae=0.1689E-02Iex=0.1532E-04Iey=0.1135E-05Wex1=0.1221E-03Wex2=0.1221E-03Wex3=0.1231E-03Wex4=0.1231E-03Wey1=0.6352E-04Wey2=0.1986E-04Wey3=0.6352E-04Wey4=0.1986E-04截面强度(N/mm2):σmax=244.398≤300.000-----------------------------|1.0恒载+1.4风载(吸力)组合|-----------------------------弯矩设计值(kN.m):Mxw=-6.351弯矩设计值(kN.m):Myw=0.009有效截面计算结果:全截面有效。截面强度(N/mm2):σmaxw=51.860≤321.96按门式刚架规程CECS102:2002附录E计算:下翼缘压弯屈曲承载力降低系数:χ=0.572垂直荷载引起的下翼缘侧向弯矩:My"=-0.063下翼缘的稳定性(N/mm2):fstabw=98.318≤300.000------------------------------|荷载标准值作用下，挠度计算|------------------------------垂直于屋面的挠度(mm):v=27.161≤43.333-----------------------------------------------------------------------------=====计算满足======-----------------------------------------------------------------------------檩条能够承受的最大轴力设计值为(KN):N=73.000=====计算结束======73 厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房设计第一章隅撑设计与计算由于隅撑成对布置，角度，求出每根隅撑轴心压力为：，隅撑钢材材质一般为Q235B·F，截面尺寸选用L70X5，计算长度，截面特性为：，，则：，属于B类截面，查表可得，那么,。（满足要求）故隅撑满足稳定要求。73 厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房设计第一章支撑设计与计算11.1水平支撑构件容许长细比：根据《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》3.5，中表3.5.2-1和表3.5.2-2详见下表：几何长度，容许长细比：，（1）支撑平面内：，需要最小回转半径：。（2）支撑平面外：，需要最小回转半径：。选用L125X12，，，73 厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房设计。（满足要求）11.2柱间支撑几何长度，容许长度比：。（1）支撑平面内：，需要最小回转半径：。（2）支撑平面外：，需要最小回转半径：。选用2L125X12，连接板厚10mm，，（满足要求）下图：73 厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房设计第一章PKPM挠度验算挠跨比限值：根据《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》3.4.2-2根据对所取的截面进行截面验算均满足设计要求，通过PKPM建模得到的挠度图如下：（1）(恒+活)梁的绝对挠度(mm)最大挠度值=87.1mm，挠跨比=最大挠度/梁跨度=73 厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房设计1/275<1/180。（满足要求）（2）(恒+活)梁的相对挠度(mm)最大挠度值=16.0mm，挠度比=最大挠度/梁跨度=1/753<1/180。（满足要求）通过PKPM建模得出来的结果均满足设计要求。计算完毕。以上设计结果均满足设计要求。73 厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房设计第一章PKPM建模输出的计算结果附件工程名:厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房设计************PK11.EXE*****************设计主要依据:《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001);《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001);《钢结构设计规范》(GB50017-2003);《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》(CECS102:2002);结果输出----总信息----结构类型:单层钢结构厂房设计规范:按《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》计算结构重要性系数:1.00节点总数:7柱数:2梁数:4支座约束数:2标准截面总数:5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:考虑梁柱自重计算增大系数:1.20基础计算信息:不计算基础梁刚度增大系数:1.00钢结构净截面面积与毛截面面积比:0.85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:300钢结构受压柱容许长细比:18073 厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房设计钢梁(恒+活)容许挠跨比:l/180柱顶容许水平位移/柱高:l/60抗震等级:不考虑地震作用窄行输出全部内容----节点坐标----节点号XY节点号XY节点号XY(1)0.009.00(2)24.009.00(3)6.009.60(4)18.009.60(5)12.0010.20(6)0.000.00(7)24.000.00----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(1)61(2)72----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(1)13(2)35(3)42(4)54----支座约束信息----(1)6111(2)7111----柱上下节点偏心----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)0.00(2)0.00(3)0.00(4)0.00(5)0.00(6)0.00(7)0.00----标准截面信息----73 厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房设计1、标准截面类型(1)27,400,400,550,750,12.0,16.0,16.0,5(2)27,350,350,750,550,10.0,12.0,12.0,5(3)27,350,350,550,750,10.0,14.0,14.0,5(4)27,350,350,550,750,10.0,12.0,12.0,5(5)27,350,350,750,550,10.0,14.0,14.0,5----柱布置截面号,铰接信息,截面布置角度-----柱号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)110(2)110----梁布置截面号,铰接信息,截面布置角度-----梁号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)500(2)300(3)300(4)5002、标准截面特性截面号XcYcIxIyA10.200000.325000.15226E-020.17076E-030.20216E-0120.000000.000000.00000E+000.00000E+000.00000E+0030.175000.325000.11917E-020.10009E-030.16020E-0140.000000.000000.00000E+000.00000E+000.00000E+0050.175000.325000.11917E-020.10009E-030.16020E-0173 厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房设计截面号ixiyW1xW2xW1yW2y10.27444E+000.91905E-010.46848E-020.46848E-020.85378E-030.85378E-0320.00000E+000.00000E+000.00000E+000.00000E+000.00000E+000.00000E+0030.27274E+000.79045E-010.36668E-020.36668E-020.57196E-030.57196E-0340.00000E+000.00000E+000.00000E+000.00000E+000.00000E+000.00000E+0050.27274E+000.79045E-010.36668E-020.36668E-020.57196E-030.57196E-03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21112.610.001112.610.001112.610.001112.610.00----恒荷载标准值作用计算结果-------柱内力---柱号MNVMNV73 厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房设计10.0066.81-18.69-168.25-49.6818.6920.0066.8118.69168.25-49.68-18.69---梁内力---梁号MNVMNV1168.2523.5447.5744.08-21.07-22.852-44.0821.0722.85107.37-18.601.863-44.0821.07-22.85-168.25-23.5447.574-107.3718.601.8644.08-21.0722.85---恒荷载作用下的节点位移(mm)---节点号.X向位移Y向位移1-1.80.121.80.13-0.612.340.612.350.018.8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212113.000.0011.950.0012113.000.0073 厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房设计11.950.0012113.000.0011.950.0012113.000.0011.950.00---活荷载标准值作用下的节点位移(mm)---节点号.X向位移Y向位移1-6.50.426.50.43-2.244.742.244.750.068.3风荷载计算----左风荷载标准值作用----节点荷载:节点号水平力垂直力0柱荷载:柱号荷载类型荷载值荷载参数1荷载参数2121.379.0022-3.009.000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2111-5.570.00111-5.570.00111-3.620.00111-3.620.00---节点侧向（水平向）位移(mm)---73 厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房设计节点号δx节点号δx节点号δx节点号δx(1)-11.0(2)-15.3(3)-12.7(4)-14.2(5)-13.1(6)0.0(7)0.0---柱内力---柱号MNVMNV10.00-56.9722.08143.2256.97-9.7520.00-52.71-39.10-230.3152.7112.08---梁内力---梁号MNVMNV1-143.22-15.37-55.72-92.0515.3722.31292.05-15.37-22.31-125.8915.37-11.09313.24-17.2629.54230.3117.26-51.244125.89-17.267.83-13.2417.26-29.54----右风荷载标准值作用----节点荷载:节点号水平力垂直力0柱荷载:柱号荷载类型荷载值荷载参数1荷载参数2121.379.0022-3.009.000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2111-5.570.00111-5.570.0073 厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房设计111-3.620.00111-3.620.00---节点侧向（水平向）位移(mm)---节点号δx节点号δx节点号δx节点号δx(1)-11.0(2)-15.3(3)-12.7(4)-14.2(5)-13.1(6)0.0(7)0.0---柱内力---柱号MNVMNV10.00-56.9622.04143.1256.96-9.7620.00-52.72-39.11-230.4152.7212.09---梁内力---梁号MNVMNV1-143.12-15.38-55.71-92.1015.3822.31292.10-15.38-22.31-125.8815.38-11.10313.18-17.2729.54230.4117.27-51.254125.88-17.277.84-13.1817.27-29.54荷载效应组合计算...-----荷载效应组合及强度、稳定、配筋计算-------------------------------------------------------------------------------------钢柱1截面类型=27;布置角度=0;计算长度：Lx=13.55,Ly=6.50;长细比：λx=57.6,λy=68.6构件长度=9.00;计算长度系数:Ux=1.51Uy=0.7273 厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房设计变截面H形截面H:B1=400,B2=400,H1=550,H2=750T1=12T2=16T3=16轴压截面分类:X轴:b类,Y轴:c类验算规范:门规CECS102:2002柱下端柱上端组合号MNVMNV10.000.428.48-1.3820.158.7820.00-12.9512.2232.2730.095.0530.000.438.43-1.5320.148.7740.00-12.9412.1732.1230.085.0350.0080.18-22.43-201.89-59.6122.4360.0066.81-18.69-168.25-49.6818.6970.0090.20-25.24-227.13-67.0625.2480.00332.59-117.42-1056.79-312.02117.4290.00319.23-113.68-1023.14-302.09113.68100.00266.89-91.73-825.56-243.7591.73110.00332.59-117.42-1056.79-312.02117.42120.00319.23-113.68-1023.14-302.09113.68130.00266.89-91.73-825.56-243.7591.73140.0080.18-22.43-201.89-59.6122.43150.0066.81-18.69-168.25-49.6818.69160.0090.20-25.24-227.13-67.0625.24170.0032.32-3.89-81.59-11.7514.24180.0018.96-0.15-47.94-1.8210.51190.0032.33-3.92-81.68-11.7614.23200.0018.96-0.18-48.03-1.8310.50210.00284.73-98.87-936.48-264.17109.23220.00271.37-95.14-902.83-254.23105.49230.00284.74-98.90-936.57-264.17109.22240.00271.38-95.16-902.92-254.24105.48250.00284.73-98.87-936.48-264.17109.2373 厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房设计260.00271.37-95.14-902.83-254.23105.49270.00284.74-98.90-936.57-264.17109.22280.00271.38-95.16-902.92-254.24105.48290.0032.32-3.89-81.59-11.7514.24300.0018.96-0.15-47.94-1.8210.51310.0032.33-3.92-81.68-11.7614.23320.0018.96-0.18-48.03-1.8310.50330.000.428.48-1.3820.158.78340.00-12.9512.2232.2730.095.05350.000.438.43-1.5320.148.77360.00-12.9412.1732.1230.085.03370.00177.10-58.01-599.81-156.5475.28380.00163.74-54.28-566.16-146.6071.54390.00177.12-58.06-599.95-156.5575.26400.00163.75-54.32-566.30-146.6171.52410.00177.10-58.01-599.81-156.5475.28420.00163.74-54.28-566.16-146.6071.54430.00177.12-58.06-599.95-156.5575.26440.00163.75-54.32-566.30-146.6171.52450.000.428.48-1.3820.158.78460.00-12.9512.2232.2730.095.05470.000.438.43-1.5320.148.77480.00-12.9412.1732.1230.085.03考虑腹板屈曲后强度，强度计算控制组合号:8,M=0.00,N=332.59,M=-1056.79,N=-312.02考虑屈曲后强度强度计算应力比=0.753抗剪强度计算控制组合号:8,V=-117.42抗剪强度计算应力比=0.105平面内稳定计算最大应力(N/mm*mm)=217.06平面内稳定计算最大应力比=0.700平面外稳定计算最大应力(N/mm*mm)=228.76平面外稳定计算最大应力比=0.738门规CECS102:2002腹板容许高厚比[H0/TW]=206.33翼缘容许宽厚比[B/T]=12.3873 厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房设计考虑屈曲后强度强度计算应力比=0.753<1.0抗剪强度计算应力比=0.105<1.0平面内稳定计算最大应力