门式刚架轻型钢结构工业厂房毕业设计计算书

'┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊毕业设计（论文）报告纸目录引　　言1文献综述2第一部分建筑方案设计81厂房的平面设计82厂房的剖面设计103厂房的立面设计114厂房的构造设计115总平面设计11第二部分结构设计121屋面檩条计算122墙面(轴线4～14)檩条计算153墙面(轴线A～E)檩条计算184抗风柱的计算215（A、C）柱间支撑236柱（B）间支撑257横向水平支撑268吊车梁计算289门式刚架计算349.1荷载标准值349.2初选截面359.3截面特性359.4刚架内力计算3610节点计算6810.1柱脚计算6810.2牛腿计算73 ┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊毕业设计（论文）报告纸10.3梁柱连接设计计算7711基础梁及地基基础计算8411.1基础梁计算8411.2左柱基础计算8611.3中柱基础计算92致　　谢97参考文献98外文翻译99附录A毕业论文原始资料109附录B刚架计算内力组合表…..................................................................................116附录C英文翻译原文资料….................................................................................132 ┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊毕业设计（论文）报告纸共2页第1页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸引　　言钢结构作为一种新兴的结构型式方兴未艾，由于其具有强度高、自重轻、安装方便、造型美观，施工周期短且不受季节变化影响，地基费用省等一系列优点，与混凝土材料相比，属环保型和可再次利用型材料，已被人们普遍接受。其中轻型钢结构以其经济、高效的优点在工业厂房、仓库、超市建筑中倍受青睐。本设计即为单层双跨的轻钢结构工业厂房，采用了门式刚架结构。第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸文献综述门式刚架轻型钢结构工业厂房最优柱距研究1.1简介工业厂房设计中柱网布置往往采用模数化柱距，而对门式刚架轻型钢结构工业厂房来说，不合理的模数柱距会使用钢量指标过大。本文根据笔者从事的几个实际工程，对轻型钢结构工业厂房的最优柱距问题从设计用钢量的角度作了较详细的研究讨论。关键字：轻型钢结构，门式刚架，柱距TheStudyonOptimumalColumnSpacingofthePortalFrameLightSteelSructureofIndustrialBuilding.WangYuantsingWangChunguang(DepartmentofCivilEngineering,TsinghuaUniversity)Abstract:Spacingmoduleisoftenusedinthelayoutofcolumnsystemofindustrialbuilding.Butintheportalframelightsteelstructureindustrialbuilding,unsuitablemodulecancausetoolargedesignsteelcost.Thispaperintroducessomeproblemandcoorespondingsolutionsintheseveralpracticalprojectstheauthorengaged.Theoptimumalcolumnspacinginthelightsteelstructureindustrialbuildingisdiscussedindetialfromthepointofdesignsteelcost.KeyWords:lightsteelstructure;portalframe;columnspacing1.2概述门式刚架轻型钢结构是单层工业厂房中一种常见的结构形式。特别是近十多年来，随着我国经济建设的迅速发展，由于生产的需要，这类结构以其用钢量低，重量轻，造价低，适用范围广等优点而获得广泛的应用。不仅国外的轻钢生产厂家纷纷将整套的厂房结构体系推向国内市场，国内的轻钢生产厂家、设计单位也纷纷转向这类结构的生产和设计。但是，由于我国目前还没有相应的轻钢设计规范。大部分设计仍沿用现行的普通钢结构设计规范来进行门式刚架轻钢结构的设计和计算，使得设计用钢量指标高攀不下，或在没有充分理论依据的情况下，凭经验一味地追求低用钢量而造成事故。因此，对门式刚架轻型钢结构进行系统的研究，建立和完善专门的设计规范势在必行。2.1设计方面2.1.1屋面活荷载取值框架荷载取0.3kN/m2已经沿用多年，但屋面结构，包括屋面板和檩条，其活荷载要提高到0.5kN/m2。《钢结构设计规范》规定不上人屋面的活荷载为0.5kN/m2，但构件的荷载面积大于60m2第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸的可乘折减系数0.6。门式刚架一般符合此条件，所以可用0.3kN/m2，与钢结构设计规范保持一致。国外这类，要考虑0.15-0.5N/m2的附加荷载，而我们无此规定，遇到超载情况，就要出安全问题。设计时可适当提高至0.5kN/m2。现在有的框架梁太细，檩条太小，明显有人为减少荷载情况，应特别注意，决不允许在有限的活荷载中“偷工减料”。2.2.2屋脊垂度要控制框架斜梁的竖向挠度限值一般情况规定为1/180，除验算坡面斜梁挠度外，是否要验算跨中下垂度？过去不明确，可能不包括屋脊点垂度。现在应该是计算的。一般是将构件分段，用等截面程序计算，每段都要计算水平和竖向位移，不能大于允许值，等于要验算跨中垂度。跨中垂度反映屋面竖向刚度，刚度太小竖向变形就大。要的度本来就小，脊点下垂后引起屋面漏水，是漏水的原因之一。有的工程由于屋面竖向刚度过小，第一榀刚架与山墙间的屋面出现斜坡，使屋面变形。本人有此想法，刚架侧移后，当山尖下垂对坡度影响较大时（例如使坡度小于1/20），要验算山尖垂度，以便对屋面刚度进行控制。2.2.3钢柱换砼柱少数设计的门式刚架，采用钢筋混凝土柱和轻钢斜梁组成，斜梁用竖放式端板与砼柱中的预埋螺栓相连，形成刚接，目的是想节省钢材和降低造价。在厂房中，的确是有用砼柱和钢桁架组成的框架，但此时梁柱只能铰接，不能刚接。多高层建筑中，钢梁与墙的连接也是如此。因为混凝土是一种脆性材料，虽然构件可以通过配筋承受弯矩和剪力，但在连接部位，它的抗拉、抗冲切的性能很并，在外力作用下很容易松动和破坏。有些设计，在门式刚架设计好之后，又根据业主要求将钢柱换成砼柱，而梁截面不变。应当指出，砼柱加钢梁作成排架是可以的，但将刚架的钢柱换成砼柱，而钢梁不变，是不行的。由于连接不同，构件内力也不同，要的工程斜梁很细，可能与此有关。2.3.4檩条计算不安全檩条计算问题较大。檩要是冷弯薄壁构件，受压板件或压弯板件的宽厚比大，在受力时要屈曲，强度计算应采用有效宽度，对原有截面要减弱，不能象热轧型钢那样全截面有效。有效宽度理论是在《冷弯薄壁型钢构件技术规范》（GB50018－2002）中讲的，有的设计人员恐怕还不了解，甚至有些设计软件也未考虑。但是，设计光靠软件不行，还要能判断。软件未考虑的，自己要考虑。再有，设计人员往往忽略强度计算要用净断面，忽略钉孔减弱。这种减弱，一般达到6-15%，对小截面窄翼缘的梁影响较大。刚架整体分析采用的是全截面，如果强度计算不用净截面，实际应力将高于计算值。《规范》4.1.8、9条规定：“结构构件的受拉强度应按净截面计算；受压强度应按有效截面计算；稳定性应按有效截面计算。变形和各种稳定系数均可按毛截面计算”。有的单位看到国外资料中檩条很薄，也想用薄的。国外檩条普遍采用高强度低合金钢，但我国低合金钢Q345的冲压性能不行，只有用Q235的。国外是按有效截面计算承载力的。如果用Q235的，又想用得薄，计算时还不考虑有效截面，荷载稍大时檩条就要垮。3.1门式刚架轻型钢结构合理柱距的选择第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸厂房结构设计中首先要解决的问题是如何配合工艺要求进行柱网的平面布置。过去我国和前苏联习惯上将柱距模数定为3m(常用3m，6m，9m，12m等)，这实际上是照搬了预制钢筋混凝土工业厂房的模数制。对门式刚架轻型钢结构是否适用，尚很少有人对此进行专门的研究。然而，从综合经济分析的角度来看，合理的柱距(模数)对设计的好坏影响极大。这是因为：(1)对门式刚架轻型钢结构而言，任何一项设计，其设计用钢量的多少是评价设计优劣的一项重要指标。而设计用钢量和柱距的大小是密切相关的(详见以下工程实例)(2)用轻质屋面材料代替传统笨重的预制钢筋混凝土屋面板，并采用轻型墙体材料，改变了传统工业厂房”肥梁，胖柱，重盖，深基”的做法。设计中可采用由预制钢筋混凝土限制的传统柱距模数，或采用新的模数化柱距，以降低用钢量指标。(3)厂房的实际用钢量及费用还与钢材的供应情况(品种规格)、构件标准化程度等密切相关。有时因材料替代及非标准构件的采用而造成的额外耗钢还相当可观。当然，离开了柱距模数，构件的标准化是无从谈起的。因此，只有从研究经济柱距入手，确定合理的柱距模数，才能使门式刚架轻型钢结构真正地实现设计标准化、定型化、专门化。从而推动门式刚架轻型钢结构体系在我国的发展。本毕业设计是一个米跨，带有吨吊车的厂房，万荣厂有两个车间，林德发的毕业设计是一个米跨，带有吨吊车,另一个是米跨，带有吨吊车的厂房。可以说，这三个厂房从跨度和吊车吨位而言是有很大差别的，都采用6米柱距是否合适？本人以刚架跨度和吊车吨位为主要变量，利用PKPM进行结构分析，对两厂所采用的实腹式门式刚架轻型钢结构体系在给定刚架跨度和吊车吨位的条件下，其设计用钢量随柱距的变化情况作了较系统的研究。主要考虑跨度：12m、15m、18m、24m、30m、36m；吊车吨位：0t、2t、5t、10t、15t、20t；及柱距为3m、6m、9m、12m、15m、18m的情况。结构计算简图见图1。图1门式刚架计算模型（双跨）为使研究更具有普遍意义和可比性，本文在设计计算时采用以下参数：钢材：Q235-B.F钢；风载：以0.35kN/m2为基本风压值，近似取高度变化系数为1.0;雪荷载:0.30kN/m2,考虑屋面坡度1:15,α<15°取屋面积雪分布系数为1.0。吊车荷载：吊车基本参数和尺寸依据《5～50一般用途电动桥式起重机基本参数和尺寸系列(ZQ1-62)》。第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸需要说明的是：①因本文考虑的是中级制工作厂房，吊车的吨位不大。因此在设计分析时，当柱距较小(<9m)，吊车梁采用加宽上翼缘的实腹式工形截面梁，以满足侧向稳定的要求；当柱距为9m～18m时，由于采用加宽上翼缘的方式通常需较大的翼缘，故采用制动桁架体系。②同样对檩条和墙架粱，当跨度大于9m时，因采用实腹式变得很不经济或规格常受到限制，故采用桁架式。当跨度小于9m时，檩条和墙架梁采用冷弯薄壁型钢，详见参考文献。③另外，本文在用钢量计算中，未对节点进行详细的设计，而是根据以往的经验，将构件用钢量乘1.1～1.4的放大系数，作为构件的总用钢量。④本文各构件最危险截面考虑稳定后最大应力(折算应力)控制在设计值的90％左右。图2.a跨，吨吊车图2.b跨，吨吊车第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸图2.a～c给出了根据以上条件分析得到的涿州厂和万荣厂各自在2x24m跨，2x(10+20)t吊车，2x18m跨，2x(3+5)t吊车及15m单跨，2t吊车条件下，各单项用钢量及总用钢量随柱距的变化情况(单位：kg/m2)。从上图可以看出：①、对门式刚架轻型钢结构体系而言，刚架用钢量是最主要的，当刚架跨度较小时，刚架用钢量甚至占总用钢量的50％以上，而其它各单用钢量，特别是墙架梁、柱间支撑、屋面支撑，其用钢量只占比例较小的一部分，因此，如何设计好门式刚架对降低总用钢量具有重要意义。②、随着柱距的增大，作为整个厂房结构“用钢量大户”的刚架，其用钢量比率是逐渐下降的，并且随柱距的增加，下降的幅度逐渐趋于平缓。③、其它各项的用钢量均随柱距的增加而增加，并且增幅较大，特别是吊车梁，由于柱距较大，须采用格构形式，其用钢量逐渐占主要地位，并最终超过了刚架的用钢量。其次是檩条，因长细比的要求，用钢量增加也较快。④、整个单层厂房上部结构，其总用钢量随柱距的增加先是逐渐减少，而后增加。呈“浴盆曲线”，这表明，就用钢量指标而言，还是存在一个最优柱距的。当然，由于不同人员在设计同一结构时时，各设计方案可能在结构体系，围护布置等选择上有所差别，从而各用钢量指标不尽相同，但其用钢量变化趋势及上述结论是一致的。综合各项用钢量表明，对此特定的厂房而言，其由设计用钢量确定的最优柱距在6~8m。研究还表明，而对其它跨度和吊车吨位的情况，最优柱距是不断变化的。图2.d~f还给出了无吊车情况，用钢量随柱距的变化情况。同样，我们可以得出类似的结论，不同的是，无吊车时，不仅总用钢量大大减少（因吊车梁用钢量占很大比例），而且最优柱距也有所变化，并有变大的趋势，在上述条件下，其最优柱距在8-9米。以上仅是针对本工程的实际情况，对门式刚架轻型钢结构体系的每平米用钢量与柱距的关系所作的讨论。实际上，影响最优柱距及设计用钢量的因素众多，如目前研究方兴未艾的蒙皮效应，空间协同作用等等，在此不再作详细讨论。4.1门式刚架的应用和展望单层刚架中，轻型门式刚架的应用最为普遍。它是现阶段国内轻钢结构的代表，也是市场需求量最大的一种钢结构形式。门式刚架按结构形式可分为实腹式和格构式。后者主要用于净跨度较大的建筑，而实腹式门式刚架由于其外形美观、线条醒目、安装方便、节省钢材和易于实现构件制作标准化的特点，被广泛应用于单层工业厂房、超市、展览馆、体育馆或仓库式工业建筑，取得了非常好的经济与社会效益。门式刚架轻钢厂房结构是轻钢结构的重要分支，这种房屋具有重量轻、用钢省、造价低、在7第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸度及以下地区不需考虑抗震、形式美观具有现代感、用途广泛、制作简单、施工周期短，深受制作、施工企业和广大用户欢迎。这种结构已成为钢结构行业甚至整个建筑业中发展最快的一种结构类型，每年新增建筑面积400多万平米，已在很大程度上取代了传统的混凝土工业厂房，取得了重大的经济效益。轻型门式刚架作为轻钢结构建筑体系中最具有生命力的结构形式，正在把我国轻型钢结构体系的建设推向一个新高潮，可以预见不久的将来它的应用前景更为广阔。5.1结论轻型钢结构工业厂房的规范化设计尚处于探索阶段，96年建设部已组织有关专家编写《门式刚架房屋钢结构设计规程》(草稿)。为加强对这方面的研究，本文通过对笔者从事的几个实际工程实例的设计中遇到的一些问题及解决办法的探讨。希望起到抛砖引玉的作用。参考文献[1]弓晓芸轻型钢结构建筑体系的发展及展望《工业建筑》1995Vol.25No.7[2]郭彦林轻型钢结构工业厂房的主要结构形式—山型门式实腹式刚架结构《工业建筑》1997Vol.27No.3[3]中国建筑标准设计研究所《轻型钢结构设计资料集》中国建工工业出版社[4]赵熙元等主编《建筑钢结构设计手册》冶金工业出版社，1995第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸第一部分建筑方案设计1厂房的平面设计根据生产工艺的要求，厂房平面为双等跨矩形平面。其横向定位轴线均与柱中心线重合；两边纵向定位轴线与柱外缘相重合，中间定位轴线与柱中心线重合。厂房内通道根据工艺需要及人员安全疏散要求，宽度取为3.6m。厂房前后出入洞口尺寸为。临时库房、办公室、会议室、休息室、厕所，根据生产要求和职工人员进行设计，考虑到面积和采光的要求，以附房的形式设置在厂房的南侧。厂房平面图详见建筑绘图部分图02。1.1厂房定位轴线的确定厂房跨度均为18m，檐口标高为7.900m，每跨各设有一台起重量为10t，A3工作制的桥式吊车，吊车数据如下：吊车跨度S=16.5m，h＝1275mm（小车顶面到轨顶的距离），b＝180mm（轨道中心到吊车边缘的距离）。边柱和中柱皆选用H型工字钢，截面尺寸为H500×250×8×10；梁选用H型工字钢，截面尺寸为H600×250×8×10。厂房选用封闭型定位轴线：由吊车安全距离与厂房跨度的关系可知：式中：—边柱截面高度；—中柱截面高度；K—安全距离。18=16.5+0.5+0.5/2+2K+2×0.18，得安全距离为K=195mm>80mm，满足要求。由上可得如下数据：mmmm取mm，mm1.2柱网布置根据毕业设计（论文）指导书的要求，厂房的跨度均为18m，柱距为6m。如图1.1所示。第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸图1.1柱网布置1.3变形缝由于该厂房纵向长度为63m，所以不需设置伸缩缝；土壤地质条件较好，不需设置沉降缝；根据地震设防烈度为7度，也不需设置防震缝。1.4屋面板及墙面板的选择由毕业设计（论文）指导书知，本厂房地处安徽六安市。该地区较为温暖，但是雨量较大，基本风压为0.35kN/m，基本雪压为0.55kN/m。根据以上的基本气象，荷载条件及屋面坡度为1/20，屋面坡度较小，屋面板采用高波板利于屋面排水，墙面板采用底波板屋面板型为：W600型，其屋面水平檩距取2.0m；墙面板型为：W600型，其墙梁间距取1.2m。第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸2厂房的剖面设计2.1轨顶及牛腿标高的确定：柱顶标高（现定柱高为7.9m）：轨顶标高；：轨顶到柱顶的高度；如图1.2所示。图1.2厂房的剖面2.2内外高差的确定厂房建筑室内外高差，考虑运输工具进出厂房的便利及防止雨水侵入室内，选取了150mm。2.3采光及通风设计根据厂房生产状况，查表知厂房的采光等级为III级，且双跨厂房采用单侧采光，其窗地比取1/4第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸。由于厂房中设有桥式吊车，光线受吊车梁的遮挡，不能有效地进入厂房。在吊车梁处将侧窗分为上下两段布置，上段为高侧窗、下段为低侧窗，如图1.2所示。鉴于厂房为双跨跨度均为18m，故此其通风问题主要是合理的组合气流的路径，利用穿堂风即可有效的解决其通风问题，具体设计中是将两侧窗对齐，低侧窗下部为平开窗，方便开启和组织气流，形成穿堂风，上部可为固定窗，即高侧窗为固定窗。2.4屋面排水设计：屋面排水方式采用有组织排水，屋面排水坡度1/20，内天沟纵向坡度1%，雨水管每侧5根，中间10根，用直径φ150的PVC雨水管。根据资料，按200m2的建筑面积汇水1m3的建筑排水计算天沟截面，故边柱位置内天沟截面尺寸取高度为200mm，宽度为500mm；中柱位置内天沟截面尺寸取高度为200mm，宽度为1000mm。均能满足排水要求。3厂房的立面设计采用竖向波形压型钢板外墙及采板钢窗，形成竖向线条的立面效果改变厂房长度和高度尺高的扁平视觉效果，使厂房显得庄重、挺拔。4厂房的构造设计(1)外墙构造外墙底部窗台以下部分采用240厚的空心砖墙，高度为0.9米，墙下设基础梁支撑在柱基础上，窗台以上部分采用压型钢板外墙，墙板采用C型墙梁与刚架柱连接。(2)屋面构造屋顶彩色压型钢采用板，利用C型檩条与刚架梁连接。(3)地面构造因厂房内生厂对地面没有特殊要求，故采用水泥砂浆地面，其构造厚度可查阅《工业建筑地面设计规范》附录（一）得以确定。5总平面设计根据建筑场地示意图，综合考虑地形，建筑朝向、主导风向、防火安全，厂区内的道路绿化因素，合理布置厂房位置，使其满足生产工艺要求，达到技术经济合理，利于生产发展，方便职工的工作和生活的目的，总平面图参见建筑设计说明图纸。第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸第二部分结构设计1屋面檩条计算1.1设计资料檩条选用薄壁C型钢，屋面坡度为1/20（α=2.86°），屋面材料为压型钢板。檩条跨度6m，跨中在两分点处各设一道拉条。在屋脊处和屋檐处设置斜拉条，水平檩距2m，檐口距地面高度8m。檩条采用Q235-BF。1.2荷载标准值（对水平投影面）(1)永久荷载：屋面压型钢板自重：0.10檩条及支撑自重：0.15合计：0.25kN/m(2)可变荷载：屋面均布活荷载0.50kN/m，雪荷载0.55kN/m，计算时取两者的较大值0.55kN/m。(3)风荷载：基本风压：ω0=0.35kN/m按《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001），房屋高度小于10m，风荷载高度变化系数取10m高度处的数值图2.1檩条计算简图=1.0，风振系数。风荷载体型系数取边缘带=-1.4（吸力）。垂直屋面的风荷载标准值：kN/m21.3内力计算：（如图2.1所示）(1)永久荷载与屋面活荷载组合（1.2×永久荷载+1.4×可变荷载）檩条线荷载：kN/mkN/m（双跨是考虑积雪分布系数，）kN/mkN/m弯矩设计值：kN·mkN·m(2)永久荷载与风吸力组合（1.0×永久荷载+1.4×风吸力荷载）第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸檩条线荷载：kN/mkN/m弯矩设计值：kN·mkN·m1.4截面选择及截面特性选用冷弯薄壁C型钢C200×70×20×3截面特性：cmcmcmcmcmcmcmcmcmcmcmcm檩条跨中有一根拉条穿过，距C型檩条上翼缘的距离为40mm,则C型檩条截面面积矩可近似为：cmcmcm1.5强度验算假设屋面能阻止檩条侧向失稳和扭转，则不考虑截面塑性发展，根据公式，验算檩条在第一种荷载组合作用下的强度为：N/mmN/mmN/mmN/mm强度满足要求。1.6稳定性验算（1）有效截面模量永久荷载与风吸力组合下的弯矩较永久荷载与屋面可变荷载组合下的弯矩小的很多，按上述方法计算的截面模量全部有效，同时不计孔洞削弱，则：cmcm第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸屋面能阻止檩条侧向失稳和扭转，在风吸力作用下，按公式验算在风荷载与屋面永久荷载组合作用下檩条（下翼缘）的稳定性。（2）受弯构件的整体稳定系数跨中无侧向支撑，查表：，，()(3)风吸力作用使檩条下翼缘受压，根据公式，计算的稳定性为N/mmN/mmN/mm稳定性满足要求，计算表明由永久荷载与屋面活荷载组合控制。1.7挠度计算按公式验算其挠度跨内最大挠度为1.8构造要求，故此檩条在平面内、外均满足要求。第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸1墙面(轴线4～14)檩条计算2.1设计资料房屋围护结构采用压型板W750(YX35-125-750)，墙梁跨度为6m，间距为1.2m。在墙梁两分点处设置一道拉条（φ12），在屋檐处设置斜拉条。2.2荷载标准值(1)永久荷载：压型钢板自重：0.10墙面檩条自重：0.150.25kN/m作用于墙梁上的竖向荷载标准值：kN/m(2)风荷载风荷载标准值：风荷载体型系数：由于，则垂直于房屋墙面的风荷载标准值：kN/mkN/m（吸力）作用于墙梁上的水平风荷载标准值：kN/m（吸力）2.3荷载设计值恒荷载设计值：kN/m风荷载设计值：kN/m2.3内力计算墙面压型钢板与檩条相连，且板与板有可靠连接，墙梁承受墙板与风荷载作用。竖向荷载产生的最大弯矩：kN·m水平风荷载产生的弯矩：kN·m第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸由单侧压型钢板对墙梁由于偏心产生的弯矩对墙梁产生扭矩作用，但很小，由于压型钢板与墙梁连接很好，可认为压型钢板是墙梁的翼缘可阻止由于该弯矩产生的扭转，所以压型钢板由于偏心产生的弯矩可以不计入稳定计算。2.4截面选择选用冷弯薄壁C型钢C180×70×20×2.5截面特性：cmcmcmcmcmcmcmcmcmcm檩条跨中有一根拉条穿过，距C型檩条上翼缘的距离为40mm,则C型檩条截面面积矩可近似为：cmcmcm2.5强度验算根据公式，验算墙梁在自重荷载与风荷载组合作用下的强度：=N/mmN/mmN/mmN/mm强度满足要求。2.6整体稳定性验算（1）有效截面模量在永久荷载与风吸力组合下，按上述方法计算的截面模量全部有效，同时不计孔洞削弱，则：cmcm墙面能阻止檩条侧向失稳和扭转，在风吸力作用下，按公式验算在风荷载与墙面永久荷载组合作用下檩条的稳定性。（2）受弯构件的整体稳定系数第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸查表为(3)在风吸力作用下，根据公式计算的稳定性为：N/mmN/mm稳定性满足要求。2.7风荷载作用下的挠度计算风荷载标准值：kN/m，按公式验算其挠度。跨内最大挠度为：mmmm第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸1墙面(轴线A～E)檩条计算3.1设计资料房屋围护结构采用压型板W750(YX35-125-750)，墙梁跨度为4.5m，间距为1.2m。在墙梁两分点处设置一道拉条（φ12），在屋檐处设置斜拉条。3.2荷载标准值(1)永久荷载：压型钢板自重：0.10墙面檩条自重：0.150.25kN/m作用于墙梁上的竖向荷载标准值：kN/m(2)风荷载风荷载标准值：风荷载体型系数：由于，则垂直于房屋墙面的风荷载标准值：kN/mkN/m（吸力）作用于墙梁上的水平风荷载标准值：kN/m（吸力）3.3荷载设计值恒荷载设计值：kN/m风荷载设计值：kN/m（吸力）3.4内力计算墙面压型钢板与檩条相连，且板与板有可靠连接，墙梁承受墙板与风荷载作用。竖向荷载产生的最大弯矩：kN·m水平风荷载（吸力）产生的弯矩：kN·m第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸由单侧压型钢板对墙梁由于偏心产生的弯矩对墙梁产生扭矩作用，但很小，由于压型钢板与墙梁连接很好，可认为压型钢板是墙梁的翼缘可阻止由于该弯矩产生的扭转，所以由压型钢板自重产生偏心矩可以不计入稳定计算。3.5截面选择选用冷弯薄壁C型钢160×60×20×2截面特性：cmcmcmcmcmcm檩条跨中有一根拉条穿过，距C型檩条上翼缘的距离为40mm,则C型檩条截面面积矩可近似为：cmcmcm3.6强度验算根据公式，验算墙梁在自重荷载与风荷载组合作用下的强度：=N/mmN/mmN/mmN/mm强度满足要求。3.7整体稳定性验算（1）有效截面模量在永久荷载与风吸力组合下，按上述方法计算的截面模量全部有效，同时不计孔洞削弱，则：cmcm墙面能阻止檩条侧向失稳和扭转，在风吸力作用下，按公式验算在风荷载与墙面永久荷载组合作用下檩条的稳定性。（2）受弯构件的整体稳定系数查表为第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸(3)在风吸力作用下，根据公式计算的稳定性为：N/mmN/mm稳定性满足要求。3.8风荷载作用下的挠度计算风荷载标准值：kN/m，按公式验算其挠度。跨内最大挠度为：mmmm挠度满足要求。第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸1抗风柱的计算4.1设计资料抗风柱通过弹簧钢片与屋架铰接，底端与基础铰接，则柱的计算长度系数，檐口设计标高为7.800m(屋面坡度为1/20)，如图3.1所示，抗风柱设置如图4.1，抗风柱顶标高7.700m，地面以下-0.600m。4.2荷载由上述计算可知:(1)墙梁支撑、墙面、压型钢板自重标准值：0.25kN/m墙梁、支撑、压型钢板自重设计值：kN/m作用于柱各檩托处的垂直力：kN(2)垂直于房屋墙面的风荷载标准值：kN/m作用于柱上的水平风荷载设计值为：kN/m图4.1抗风柱设置4.2截面选择及内力计算选用高频H型钢250×150×4.5×6截面特性：cmcmcmcm忽略墙架垂直荷载的偏心，设抗风柱自重为0.30kN/m抗风柱计算长度：m抗风柱最大弯矩：kN·m第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸抗风柱最大轴力：kN4.3稳定性计算(1)弯矩作用平面内稳定性计算，kN由于自由外伸宽度与其厚度只比，需要考虑塑性发展系数的影响，即，。由公式，验算压弯作用下，其平面内的稳定性。等效弯矩系数取1.0；按a类截面，由，查表得：。N/mmN/mm平面内稳定满足要求。(2)弯矩作用平面外的稳定性由于墙梁外侧和墙板的支撑作用，可不验算其稳定性。4.4挠度验算风荷载标准值：kN/m，按公式验算其挠度。跨内最大挠度为：mmmm第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸1（A、C）柱间支撑5.1设计资料双等跨门式刚架跨度为18m，柱间距为6.0m，钢材为Q235。在厂房的两端中和间各设置一道垂直支撑以抵抗风荷载及吊车的纵向水平荷载等作用。抗震设防烈度为7度，则十字交叉斜杆最大长细比为：上斜杆为200，下斜杆为200。计算简图如图4.1所示：图5.1柱间支撑计算简图图5.2杆件内力5.2荷载设计值和杆件内力由《建筑结构和荷载规范》查得：风荷载高度变化系数：=1.0，风载体型系数：迎风面=+0.8，背风面=-0.5。由于厂房一面的风荷载由砖混结构的办公楼承担，所以只需要计算厂房山墙一面的风荷载，取两者中的较大值。则垂直于山墙的风荷载标准值：=0.28kN/m风荷载设计值为：kN吊车制动力设计值为:kN杆件内力见右图4.2所示:kN，kNkN5.3吊车梁以上的柱间支撑:（压杆）kN，cm，选用截面为圆钢管,其几何特性为：A＝6.31cm，i=2.37。则:,查表得：。由公式计算其稳定强度:第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸N/mmN/mm稳定性满足要求。5.4吊车梁以下的柱间支撑:（压杆）kN，cm，选用截面为圆钢管,其几何特性为：cm，cm。则,查表得。按公式计算强度:N/mmN/mm稳定性满足要求。5.5横杆：由于横杆是贯通整个厂房，起箍的作用，所以可取较大直径的圆。因为kNkN,可选用于相同的截面，选用截面为圆钢管。由于，且，所以截面稳定性可以满足。第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸1柱（B）间支撑6.1设计资料双等跨门式刚架跨度为18m，柱间距为6.0m，钢材为Q235。在厂房的两端中和间各设置一道垂直支撑以抵抗风荷载及吊车的纵向水平荷载等作用。抗震设防烈度为7度，则十字交叉斜杆最大长细比为：上斜杆为200，下斜杆为200。计算简图如图4.1所示：图6.1柱间支撑计算简图图6.2杆件内力6.2荷载设计值和杆件内力由《建筑结构和荷载规范》查得：风荷载高度变化系数=1.0，风载体型系数：迎风面=+0.8，背风面=-0.5，由于厂房一面的风荷载由砖混结构的办公楼承担，所以只需要计算厂房山墙一面的风荷载，取两者中的较大值。则垂直于山墙的风荷载标准值：=0.28kN/m风荷载设计值为：kN吊车制动力设计值为:kN杆件内力见右图4.2所示:kN，kNkN6.3吊车梁以上的柱间支撑:（压杆）kN，cm，选用截面为圆钢管,其几何特性为：cm，cm,则:,查表得：。由公式计算其强度:第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸N/mmN/mm稳定性满足要求。6.4吊车梁以下的柱间支撑:（压杆）kN，cm，选用截面为圆钢管,其几何特性为：cm，cm，则,查表得。按公式计算强度:N/mmN/mm稳定性满足要求。6.5横杆：由于横杆是贯通整个厂房，起箍的作用，所以可取较大直径的圆。因为kNkN,可选用于相同的截面，选用截面为圆钢管。由于，且，所以截面稳定性可以满足。1横向水平支撑7.1设计资料门式刚架跨度为18m，柱间距为6.0m，钢材为Q235。基本风压为0.35N/mm，在厂房两端及中部共设置3道水平支撑以抵抗风荷载的作用。第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸7.2风荷载设计值和杆件内力：由《建筑结构和荷载规范》，风荷载高度变化系数为1.0，风载体型系数：迎风面=+0.8，背风面=-0.5。由于厂房一面的风荷载由砖混结构的办公楼承担，所以只需要计算厂房山墙一面的风荷载，取两者中的较大值。则垂直于山墙的风荷载标准值：=0.28kN/m图7-1计算简图及杆件内力风荷载设计值为:kN/m计算简图及杆件内力见下图5-1所示：kNKn7.3横杆（压杆）取端杆（最不利）计算，kN，cm,选用截面为圆钢管,其几何特性为：cm，cm，则，查表的按公式计算稳定性为：N/mmN/mm稳定性满足要求。7.4交叉斜杆（拉杆）取最不利计算，kN，cm,选用截面为圆钢管其几何特性为:cm，cm,.按公式计算强度：第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸N/mmN/mm强度满足要求。8吊车梁计算8.1设计资料起重量为10t，工作级别为A3的桥式吊车一台，吊车梁跨度为6.0m，设置制动梁，吊车跨度为s=16.5m。钢材采用Q235，焊条为E43型。基本尺寸为：B=4770mm，W=4000mm，h=1275mm，b=180mm，轨道型号38kg/m，小车重=1.698t,总重G=13t，最大轮压=92kN,最小轮压=28kN，额定起重量Q=10t。8.2吊车荷载吊车荷载的动力系数取1.05，吊车荷载的分项系数为1.40。吊车荷载设计值为：kN8.3内力计算(1)吊车梁的最大弯矩及对应的剪力：因轮距为4m，所以一台吊车的最大弯矩只能是两个轮子同时作用在梁上，梁上所有吊车荷载的合力的位置，其产生最大弯矩的荷载简图如下图8.1所示：图8.1吊车梁最大弯矩计算简图图8.2最大剪力时荷载位置4000mm，4000/41000mm。自重影响系数(9.0m)取1.03，C点的最大弯矩为：kN·m最大弯矩处相应的剪力为：第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸kN(2)最大剪力：荷载位置见图6.2所示。kN(3)由水平荷载产生的最大弯矩：kN·m8.4截面选择(1)经济高度按公式计算：mm初选吊车梁高度mm(2)容许挠度值按公式计算：mm初选腹板高度mm(3)吊车梁腹板厚度按公式计算：cm按剪力确定腹板的厚度按公式计算：mm取mm(4)吊车梁翼缘尺寸可近似地按公式计算：mm上翼缘截面均采用300×10mm，下翼缘截面均采用200×10mm8.5吊车梁截面几何性质计算（截面尺寸见图8.3所示）(1)吊车梁毛截面特性：mmmmmm第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸mmmm上翼缘对y轴的截面特性：cmmm图8.3截面组成(2)吊车梁净截面特性：mmmmmmmmmm上翼缘对y轴的截面特性：第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸mmcmmm8.6强度计算(1)上翼缘最大正应力：N/mmN/mm(2)腹板最大剪应力：N/mmN/mm(3)腹板的局部压应力：采用38kg/m钢轨，轨高为134mm,mm。集中荷载增大系数为：kN按公式计算腹板局部压应力为N/mm(4)腹板计算高度边缘处的折算应力为：N/mmN/mmN/mm8.7稳定性计算(1)梁的整体稳定性，应计算梁的整体稳定性，由公式计算：因集中荷载并非在跨中附近mm，mm由公式得：mm第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸由公式计算梁的整体稳定性系数为：按下式修正得：按下式计算整体稳定性为：N/mmN/mm整体稳定性满足要求。(2)腹板的局部稳定性，应按构造配置横向加劲肋（有局部压应力）加劲肋间距为mm，mm，取mm。外伸宽度：mm，取mm厚度：mm，取mm8.8吊车梁的竖向挠度验算kN·mmmmm（满足要求）8.9疲劳验算本厂房所设的两台吊车均为A3级，故不需进行疲劳验算。8.10支座加劲肋计算验算在腹板两侧成对配置横向加劲肋：取支座加劲肋为mm，如图6.4所示。(1)计算支座加劲肋的端面承压应力N/mmN/mm第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸(2)稳定计算：mmmm图8.4支座加劲肋布置mm，属b类截面，查表得按公式计算支座加劲肋在腹板平面外的稳定性：N/mmN/mm8.11焊缝计算(1)上翼缘与腹板的连接焊缝：mm（当板厚小于16mm时N/mm）取mm(2)下翼缘板与腹板的连接焊缝：mm取mm(3)支座加劲肋与腹板的连接焊缝：mm第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸mm假设满足，取mm9门式刚架计算双等跨门式刚架跨度为18m，柱间距为6.0m，柱标高为7.6m，柱底标高为-0.6m,牛腿标高为5m,屋面坡度为1/20，地震设防烈度为7度，刚架形式及几何尺寸见下图9.1所示：图9.1刚架形式及几何尺刚架梁梁截面初选H，其截面积mm单位长度梁的质量为（标准值）：kg/m梁的自重为（对水平投影面）：N/mkN/m边柱、中柱截面初选：H，其截面积mm单位长度柱的质量为（标准值）：kg/m柱的自重为（竖向）：N/mkN/m9.1荷载标准值(1)永久荷载标准值：压型钢板：kN/m檩条及支撑自重：kN/m刚架梁自重：kN/m合计：kN/m(2)可变荷载标准值：屋面活荷载与雪荷载中较大值：0.55×6＝3.3kN/m第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸(3)风荷载标准值：基本风压值0.35kN/m，地面粗糙度系数按B类取；按《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001），房屋高度小于10m，风荷载高度变化系数取10m高度处的数值=1.0，风振系数。风荷载体型系数：迎风面，背风面。迎风面：kN/m（压力）背风面：kN/m（吸力）(4)吊车荷载标准值：最大轮压产生的荷载值：kN最小轮压产生的荷载值：kN水平制动力：kN9.2初选截面梁截面：H边柱、中柱截面：H9.3截面特性(1)梁截面特性：mmmmmmmmmmcmcm(2)柱截面特性：mmmmmmmm第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸mmcmcm假设柱的线刚度和梁的线刚度，则：，以上在计算线刚度时，忽略了单位统一，现推导最终单位：故在以下计算刚架内力中E取2.06的值代替。9.4刚架内力计算9.4.1结构计算简图及计算系数9.4.1.1采用位移法求解位移法求解—不考虑杆件的轴向变形，基本未知量:结点B处角位移结点C处的角位移，结点F处的角位移和结点F处的线位移（在节点B、C、F分别施加控制转动的约束，在节点F施加控制线位移的约束），结构计算简图如图9.2所示。图9.2结构计算简图位移法基本方程：9.4.1.2计算系数(1)基本结构在结点B有单位转角=1单独作用下的计算：由各杆形常数，可得各杆端弯矩及部分剪力：第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸，，，，，作图，如图9.3所示：图9.3图则：，,柱AB中点处值为；标高5.0m牛腿处值为；标高5.5m吊车水平制动力作用处值为；梁BC跨中处值为。(2)基本结构在结点C有单位转角作用下的计算:由各杆件形常数，可得各杆件端弯矩及部分剪力：作图，如图9.4所示：图9.4图则，，，；梁BC跨中处值为(3)基本结构在结点F有单位转角作用下的计算：由各杆件形常数，可得各杆件端弯矩及部分剪力：第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸作图，如图9.5所示：图9.5图则：，，(4)基本结构在结点F有单位水平位移作用下的计算：由各杆件形常数，可得各杆件端弯矩及部分剪力：作图，如图9.6所示：图9.6图则,,；标高5.0m牛腿处值为；标高5.5m吊车水平制动力作用处值为。第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸9.4.2分别求解各种荷载作用下的弯矩及内力图9.4.2.1恒荷载作用（kN/m）(1)计算：利用各杆的载常数，计算各杆的固端弯矩：kN·m梁BC的中点：kN·m作图，如图9.7所示：图9.7图(单位：kN·m)则可求得kN·m，，kN·m，。代入位移法方程并求解：解得，，，(2)作M图：利用叠加公式：，可得杆端弯矩kN·mkN·m标高5.0m牛腿处：kN·m标高5.5m吊车水平制动力作用处：第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸kN·mkN·mkN·m梁BC跨中处：kN·mkN·mkN·mkN·mkN·mM图如图7.8(a)所示。(3)作Q图和N图分别取杆件AB、BC、CD、CF、EF为隔离体，建立平衡方程，计算各杆杆端剪力。Q图如图9.8(b)所示。分别取结点B、C、F为隔离体，建立平衡方程，计算各杆杆端轴力。N图如图9.8(c)、(d)所示。图9.8(a)M图(单位：kN·m)图9.8(b)Q图(单位：kN)第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸图9.8(c)N图(单位：kN)考虑到柱的自重为（竖向）：N/m故轴力图N中应加上柱的自重，如图9.8(d)所示：kNkNkN图9.8(d)N图(单位：kN)9.4.2.2活荷载作用(kN/m)(1)计算：利用各杆的载常数，计算各杆的固端弯矩：kN·m梁BC的中点：kN·m作图，如图9.9所示：图9.9图(单位：kN·m)第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸则可求得kN·m，，kN·m，代入位移法方程并求解：解得：，，，。(2)作M图利用叠加公式：，可得杆端弯矩kN·mkN·m标高5.0m牛腿处：kN·m标高5.5m吊车水平制动力作用处：kN·mkN·mkN·m梁BC跨中处：kN·mkN·mkN·mkN·mkN·mM图如图9.10(a)所示。(3)作Q图和N图分别取杆件AB、BC、CD、CF、EF为隔离体，建立平衡方程，计算各杆杆端剪力。Q图如图9.10(b)所示。第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸分别取结点B、C、F为隔离体，建立平衡方程，计算各杆杆端轴力。N图如图9.10(c)所示。图9.10(a)M图(单位：kN·m)图9.10(b)Q图(单位：kN)图9.10(c)N图(单位：kN)9.4.2.3柱间作用于左风（kN/m）(1)计算：利用各杆的载常数，计算各杆的固端弯矩及部分剪力：kN·mkN·mkNkN柱AB,EF跨中处：第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸kN·m标高5.0m牛腿处：kN·m标高5.5m吊车水平制动力作用处：kN·m作图，如图9.11所示：图9.11图(单位：kN·m)则可求得kN·m，，kN·m，kN代入位移法方程并求解：解得，，，其中，符合要求。(2)作M图利用叠加公式：，可得杆端弯矩：kN·m第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸kN·m标高5.0m牛腿处：kN·m标高5.5m吊车水平制动力作用处：kN·m在AB中点处：kN·mkN·mkN·m梁BC跨中处：kN·mkN·mkN·mkN·mkN·mkN·mkN·mM图如图7.12(a)所示。(3)作Q图和N图分别取杆件AB、BC、CD、CF、EF为隔离体，建立平衡方程，计算各杆杆端剪力。Q图如图9.12(b)所示。第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸分别取结点B、C、F为隔离体，建立平衡方程，计算各杆杆端轴力。N图如图9.12(c)所示。图9.12(a)M图(单位：kN·m)图9.12(b)Q图(单位：kN)图9.12(c)N图(单位：kN)9.4.2.4柱间作用于右风(kN/m，-0.84kN/m)(1)计算：利用各杆的载常数，计算各杆的固端弯矩及部分剪力：kN·mkN·mkNkN柱AB,EF跨中处：kN·mkN·m第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸标高5.0m牛腿处：kN·m标高5.5m吊车水平制动力作用处：kN·m作图，如图9.13所示：图9.13图(单位：kN·m)则可求得kN·m，，kN·m，kN代入位移法方程并求解：解得，，，其中，符合要求。(2)作M图利用叠加公式：，可得杆端弯矩：kN·mkN·m标高5.0m牛腿处：第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸kN·m标高5.5m吊车水平制动力作用处：kN·m在EF中点处：kN·mkN·mkN·m梁FC跨中处：kN·mkN·mkN·mkN·mkN·mkN·mkN·mM图如图9.14(a)所示。(3)作Q图和N图分别取杆件AB、BC、CD、CF、EF为隔离体，建立平衡方程，计算各杆杆端剪力。Q图如图9.14(b)所示。分别取结点B、C、F为隔离体，建立平衡方程，计算各杆杆端轴力。N图如图7.14(c)所示。第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸图9.14(a)M图(单位：kN·m)图9.14(b)Q图(单位：kN)图9.14(c)N图(单位：kN)9.4.2.5左跨布置吊车，吊车最大轮压作用于AB柱（如图9.15所示）图9.15计算简图，对柱AB、DC产生的偏心矩分别为：kN·mkN·m(1)计算：利用各杆的载常数，计算各杆的固端弯矩及部分剪力：第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸查有关资料,得等截面单跨超静定梁在一弯矩作用下的杆端弯矩和剪力，如下表9.1所示：表9.1计算弯矩弯矩剪力kN·mkN·mkN·mkN·mkNkN作图，如图9.16所示：图9.16图(单位：kN·m)则可求得：kN·m，kN·m，，kN代入位移法方程并求解：第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸解得，，，(2)作M图利用叠加公式：，可得杆端弯矩kN·mkN·m标高5.0m牛腿处：kN·mkN·mkN·mkN·mkN·mkN·m标高5.0m牛腿处：kN·mkN·mkN·mkN·m第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸kN·mkN·mM图如图9.17(a)所示。(3)作Q图和N图分别取杆件AB、BC、CD、CF、EF为隔离体，建立平衡方程，计算各杆杆端剪力，Q图如图9.17(b)所示；分别取结点B、C、F为隔离体，建立平衡方程，计算各杆杆端轴力，N图如图9.17(c)所示。图9.17(a)M图(单位：kN·m)图9.17(b)Q图(单位：kN)图9.17(c)N图(单位：kN)9.4.2.6左跨布置吊车吊车最大轮压作用于DC柱（如图9.18所示）图9.18计算简图第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸，对柱AB、DC产生的偏心矩分别为：kN·mkN·m(1)计算：利用各杆的载常数，计算各杆的固端弯矩及部分剪力：kN·mkN·mkN·mkN·mkNkN作图，如图9.19所示：图9.19图(单位：kN·m)则可求得：kN·m，kN·m，，kN代入位移法方程并求解：解得，，，(2)作M图第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸利用叠加公式：，可得杆端弯矩kN·mkN·m标高5.0m牛腿G处：kN·mkN·mkN·mkN·mkN·mkN·m标高5.0m牛腿K处：kN·mkN·mkN·mkN·m第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸kN·mkN·mM图如图9.20(a)所示。(3)作Q图和N图分别取杆件AB、BC、CD、CF、EF为隔离体，建立平衡方程，计算各杆杆端剪力。Q图如图7.19(b)所示；分别取结点B、C、F为隔离体，建立平衡方程，计算各杆杆端轴力。N图如图7.19(c)所示图9.20(a)M图(单位：kN·m)图9.20(b)Q图(单位：kN)图9.20(c)N图(单位：kN)9.4.2.7左跨布置吊车，吊车的水平制动力作用向左（如图9.21所示）图9.21计算简图第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸图9.22图(单位：kN·m)(1)计算：利用各杆的载常数，计算各杆的固端弯矩及部分剪力：kN·mkN·mkN：kN·m，作图如图9.22所示。则可求得：kN·m，kN·m，，kN代入位移法方程并求解：解得：，，，(2)作M图利用叠加公式：，可得杆端弯kN·mkN·m：第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸kN·mkN·mkN·mkN·mkN·m集中力作用处：kN·mkN·mkN·mkN·mkN·mM图如图9.23(a)所示。(3)作Q图和N图分别取杆件AB、BC、CD、CF、EF为隔离体，建立平衡方程，计算各杆杆端剪力，Q图如图9.23(b)所示；分别取结点B、C、F为隔离体，建立平衡方程，计算各杆杆端轴力，N图如图9.23(c)所示。第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸图9.23(a)M图(单位：kN·m)图9.23(b)Q图(单位：kN)图9.23(c)N图(单位：kN)9.4.2.8左跨布置吊车，吊车的水平制动力作用向左右（如图9.24所示）图9.24计算简图(1)计算：利用各杆的载常数，计算各杆的固端弯矩及部分剪力：kN·mkN·mkN：kN·m第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸作图，如图9.25所示：图9.25图(单位：kN·m)则可求得：kN·m，kN·m，，kN。代入位移法方程并求解：解得：，，，(2)作M图利用叠加公式：，可得杆端弯矩kN·mkN·m：kN·mkN·mkN·m第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸kN·mkN·m：kN·mkN·mkN·mkN·mkN·mM图如图9.26(a)所示。(3)作Q图和N图分别取杆件AB、BC、CD、CF、EF为隔离体，建立平衡方程，计算各杆杆端剪力，Q图如图9.26(b)所示；分别取结点B、C、F为隔离体，建立平衡方程，计算各杆杆端轴力，N图如图9.26(c)所示。图9.26(a)M图(单位：kN·m)图9.26(b)Q图(单位：kN）第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸图9.26(c)N图(单位：kN)9.4.2.9右跨布置吊车时的内力图由于结构的对称性，根据右跨布置吊车与左跨布置吊车时的荷载反对称性可知右跨吊车作用的内力图与相应左跨作用下内力图反对称，分别相应的做出右跨布置吊车时的内力图。(1)吊车最大轮压作用于DC柱的内力图（如图9.27所示）。图9.27(a)M图(单位：kN·m)图9.27(b)Q图(单位：kN)图9.27(c)N图(单位：kN)第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸(2)吊车最大轮压作用于EF柱的内力图（如图7.27所示）。图9.28(a)M图(单位：kN·m)图9.28(b)Q图(单位：kN)图9.28(c)N图(单位：kN)(3)吊车的水平制动力作用向左的内力图（如图7.28所示）。图9.29(a)M图(单位：kN·m)图9.29(b)Q图(单位：kN)第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸图9.29(c)N图(单位：kN)(4)吊车的水平制动力作用向右的内力图（如图7.29所示）。图9.30(a)M图(单位：kN·m)图9.30(c)N图(单位：kN)图9.30(c)N图(单位：kN)第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸9.5刚架截面验算由内力组合表（见附表1）可知：刚架边柱的最大弯矩及相应剪力和轴力：kN·m，kN，kN。刚架中柱的最大弯矩及相应剪力和轴力：kN·m，kN，kN。刚架梁的最大弯矩及相应的剪力和轴力：kN·m，kN，kN。刚架梁、柱的毛截面几何特性见下表9.2：表7.2构件名称规格A(mm2)Ix(×104mm4)Iy(×104mm4)Wx(×103mm3)ix(cm)iy(cm)边柱H5002508108840373892606149620.65.4中柱H4002508108840373892606149620.65.4梁H4002508109640565242607188424.25.29.5.1构件宽厚比验算翼缘部分：刚架梁刚架柱腹板部分：刚架梁刚架柱，满足要求。9.5.2刚架梁的验算9.5.2.1抗剪验算梁截面的最大剪力为:kN，考虑仅由支座加劲肋时，即.,N/mmkNkNkN满足要求。第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸9.5.2.2弯、剪、压共同作用下的验算取梁端截面进行验算kN·m，kN，kN因为kNkNkN·mkN·m9.5.2.3整体稳定验算kN·m，kN，kN。(1)横梁平面内的整体稳定性验算：计算长度取横梁长度cm,属于b类截面，查得kN，，N/mmN/mm(2)横梁平面外的整体稳定性验算：考虑屋面压型钢板的檩条紧密连接，有蒙皮作用。檩条可作为横梁平面外的支承点，但为了安全起见计算长度按两个檩条或隅撑间距考虑，即cm。按b类截面，查得。N/mmN/mm9.5.3刚架柱的验算9.5.3.1抗剪验算柱截面的最大剪力为kN，考虑仅由支座加劲肋时，即N/mmkN，kN满足要求。第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸9.5.3.2弯、剪、压共同作用下的验算取边柱下端截面进行验算kN·m，kN，kN。因为kNkNkN·mkN·m9.5.3.3整体稳定验算(1)边柱：构件的最不利内力：kN·m，kN。①刚架柱平面内的整体稳定性验算：刚架柱高mm，梁长mm。横梁的线刚度（）和柱的线刚度（）的比值为：，考虑门式刚架有侧移的影响。则柱的计算长度系数为刚架柱的计算长度为mmb类截面，查得kN，N/mmN/mm②刚架柱平面外的整体稳定性验算：考虑压型钢板墙面与墙梁紧密连接，有蒙皮作用。与柱连接的墙梁可作为柱平面外的支承点，但为了安全起见计算长度按两个墙梁或隅撑间距考虑，即=2400mm。按b类截面，查得。N/mmN/mm第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸(2)中柱：构件的最不利内力：kN·m，kN。①刚架柱平面内的整体稳定性验算：两个横梁的线刚度之和与中柱的线刚度比值：，考虑门式刚架有侧移的影响。则柱的计算长度系数为：刚架柱的计算长度为：mmb类截面，查得kN，N/mmN/mm平面内稳定性满足要求。②刚架柱平面外的整体稳定性验算：考虑压型钢板墙面与墙梁紧密连接，有蒙皮作用。取横向支撑下段的柱长度，由结构图得：m。按b类截面，查得：。N/mmN/mm平面外稳定性满足要求。第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸10节点计算10.1柱脚计算10.1.1左柱脚计算资料：左柱截面尺寸H500250810，压力设计值kN，弯矩设计值为kN·m，剪力设计值为kN，柱脚及锚栓均采用Q235钢，焊条为E43，混凝土为C20，柱脚构造如下图10.1所示：图10.1柱脚构造及计算简图考虑了局部承压强度得提高后混凝土得抗压强度设计值，取11N/mm，为了提高柱端得连接刚度，在柱外侧用几根肋板分别与柱和底板用焊缝连接起来。底板上锚栓得孔径为mm。(1)底板的尺寸：B=70+180+70=320mmL=500+2(70+80)=800mm先估计一下底板是否是全部受压：N/mmN/mmN/mm为负值，说明柱脚需要用锚栓来承担拉力。最大应力处至中和轴距离：mm柱翼缘至中和轴距离：mm第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸柱翼缘处基础应力：N/mm柱中心距基础受压合力点：mm最大应力处至受拉锚栓处距离：mm锚栓处距基础受压区合力点：mm确定底板厚度，计算底板各部分弯矩：隔板与翼缘围成的两边支撑部分：N·mm翼缘和腹板围成的三边支撑部分：，查表得N·mm取N·mm需要底板厚度：mm取mmmm，满足要求。(2)锚栓计算：锚栓需要抵抗偏心弯矩引起的拉力T，按公式得：kN需要锚栓净面积：cmcm查附表8，采用8个直径为mm的锚栓，单个锚栓的净面积cm，可以认为内侧螺栓承担一定的拉力，截面满足要求。(3)隔板计算：肋板厚度取mm，按悬臂梁计算：跨长mm，取截面300mm16mm，肋板强度验算：N/mmkN·mkNN/mmN/mm第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸N/mmN/mm焊缝验算：肋板与底板连接处水平焊缝:由于水平剪力很小，焊缝可以不以内感验算，焊缝尺寸可以取mm，即可满足要求。肋板竖向焊缝：取mm，切肢为30mm。已知剪力kN,kN·mN/mmN/mmN/mmN/mm焊缝尺寸满足要求。(4)肋板计算：肋板按悬臂梁计算:跨长mm，取截面300mm16mm因其底板平均压力很小，可以不必验算勒板强度，肋板与底板和柱的腹板焊缝均可按构造要求,取mm焊缝。(5)柱脚水平抗剪计算：由于水平剪力较小，设置抗剪键强度就可以满足要求。10.1.2中柱脚计算资料：左柱截面尺寸H500250810，弯矩设计值为kN·m，剪力设计值为kN，压力设计值为kN，柱脚及锚栓均采用Q235钢，焊条为E43，混凝土为C20，柱脚构造如下图10.2所示：考虑了局部承压强度得提高后混凝土得抗压强度设计值，取11N/mm，为了提高柱端得连接刚度，在柱外侧用几根肋板分别与柱和底板用焊缝连接起来。底板上锚栓得孔径为mm。(1)底板的尺寸：B=70×4+60×2=400mm，L=500+2(60+70)=760mm先估计一下底板是否是全部受压：N/mmN/mmN/mm为负值，说明柱脚需要用锚栓来承担拉力。第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸图10.2柱脚构造及计算简图最大应力处至中和轴距离：mm柱翼缘至中和轴距离：mm柱翼缘处基础应力：N/mm柱中心距基础受压合力点：mm最大应力处至受拉锚栓处距离：mm锚栓处距基础受压区合力点：mm确定底板厚度，计算底板各部分弯矩：肋板与翼缘围成的三边支撑部分：查表得N·mm隔板与翼缘和腹板围成的三边支撑部分：，查表得N·mm取N·mm需要底板厚度：mm第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸取mmmm，满足要求。(2)锚栓计算：锚栓需要抵抗偏心弯矩引起的拉力T，按公式得：kN需要锚栓净面积：mmcm查附表8，采用6个直径为mm的锚栓，单个锚栓的净面积cmcm强度满足要求。(3)隔板计算：隔板厚度取mm，按悬臂梁计算：跨长mm，取截面200mm10mmN/mm隔板强度验算：kN·mkNN/mmN/mmN/mmN/mm焊缝验算：隔板与底板连接处水平焊缝:由于水平方向受力很小，构造焊缝取mm。隔板竖向焊缝：焊缝取mm，切肢长度30mm。已知：kN,kN·mN/mmN/mmN/mmN/mm(4)肋板计算：肋板按悬臂梁计算:跨长mm，取截面200mm10mm因其底板平均压力很小，可以不必验算勒板强度，隔板与底板和柱的腹板焊缝均可按构造要求,取mm焊缝。(5)柱脚水平抗剪计算：由于水平剪力较小，设置抗剪键强度就可以满足要求。第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸10.2牛腿计算10.2.1牛腿所受作用力的设计值kNkNkNkN·m图10.3牛腿截面尺寸10.2.2截面选择（截面如图10.3所示）所需净截面抵抗矩为：cm按经验公式得经济高度为：cm参照以上数据，考虑到截面高度大一些，更有利于增加刚度，初选截面高度为cm。腹板厚度按负担支点处最大剪力需要得:mm按经验公式估算：cm选用腹板厚度为：mm依近似公式计算所需翼缘板面积：cm试选翼缘板厚度为：mm，翼缘板宽度为200mm，翼缘得外伸宽度为：mm，所以翼缘板得局部稳定可以保证。第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸使用变截面牛腿，端部截面高度为:mm。10.2.3强度验算cmcmcm，cm`正应力为：N/mmN/mm剪应力为：N/mmN/mm强度满足要求。10.2.4焊缝计算（如图10.4所示）取焊脚mm,腹板上竖向焊缝有效截面面积为:mm全部焊缝对轴的惯性矩为:mm焊缝最外边缘的截面模量为mm翼缘和腹板连接处的截面模量为mm焊缝最大应力为图10.4牛腿截面尺寸N/mmN/mm。牛腿翼缘和腹板交接处有弯矩引起的应力和剪力引起的应力共同作用：N/mm第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸N/mmN/mmN/mm焊缝强度满足要求。10.2.5牛腿肋板计算牛腿构造及尺寸如图10.5所示，肋板承受的压力为图10.5牛腿构造及尺寸(1)肋板尺寸确定：在腹板两侧成对的配置横向加劲肋，则肋板外伸宽度mm，取mm肋板厚度：mm，取mm。(2)承压强度计算：切肢尺寸确定：翼缘处mm，取15×2＝30mm腹板处mm，取20×2＝40mm承压面积mm端面承压强度设计值为N/mmN/mmN/mm抗压强度满足要求。(3)稳定计算：如图阴影部分面积：mm绕腹板中线的截面惯性矩为：第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸mm回转半径：mm，长细比：，按截面c类，查得稳定系数N/mmN/mm(1)强度计算：按悬臂梁计算，每块肋板受力为：kNkN·mN/mmN/mmN/mmN/mm(5)焊缝计算：肋板与翼缘板连接处水平焊缝：由于水平方向上的力很小，主要是水平方向的刹车力，可以取焊缝mm,足可以满足抗剪强度要求。肋板与腹板连接处竖向焊缝：设mmN/mmN/mmN/mmN/mm焊缝强度满足要求。第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸10.3梁柱连接设计计算10.3.1左柱与左梁的连接计算设计资料：承受弯矩设计值为kN·m，剪力设计值为kN，梁截面尺寸为H600250810，端板布置如图10.6所示：图10.6左柱与左梁的连接(1)确定螺栓尺寸：如图上翼缘两侧各设置5个螺栓，取mm，如图10.6取值。则端板的尺寸为：mm,mm选用强度等级为10.9级的摩擦型高强螺栓连接，喷沙处理,其公称直径为M22；设计预拉力P=190kN；螺栓孔径为24mm。则连接中受力最大螺栓承受的拉力及剪力为：kNkN单个高强度螺栓受剪、受拉承载设计值为：kNkN拉剪共同作用下，受力最大螺栓的承载力验算：，强度满足要求。第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸(2)确定端板的厚度：①两边支承类端板：端板外伸时：mm②无加劲肋类端板第二排螺栓的设计拉力为：kNmm故板厚取mm。(3)门式刚架斜梁与柱相交的节点域剪应力验算：N/mmN/mm满足要求，不用设置斜加劲肋。(4)构件腹板强度验算：kNkNN/mmN/mm满足要求。(5)腹板与端板的焊缝计算：取焊脚mm，N/mmN/mm。焊缝抗剪强度满足要求。第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸10.3.2左梁中点的连接计算设计资料：承受弯矩设计值为:kN·m，kN,梁截面尺寸为H600250810，端板布置如图10.7所示：图10.7左梁与左梁的连接(1)确定螺栓尺寸：如图翼缘两侧各设置2个螺栓，取，如图10.7取值。则端板的尺寸为：mm,mm选用强度等级为10.9级的摩擦型高强螺栓连接。其公称直径为M16；设计预拉力为P=100kN；螺栓孔径为17.5mm。则连接中受力最大螺栓承受的拉力为：kNkN单个高强度螺栓受剪、受拉承载设计值为：kNkN拉剪共同作用下，受力最大螺栓的承载力验算：，强度满足要求。(2)确定端板的厚度：伸臂类端板：第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸mm取板厚mm。(3)焊缝计算：因剪力kN较小，梁的腹板与端板焊缝可按构造要求，取mm焊接。10.3.3左梁与中柱的连接计算设计资料：弯矩设计值为kN·m，剪力设计值为kN，梁截面尺寸为H4002501012，端板布置如图10.8所示：图10.8左梁与中柱的连接(1)确定螺栓尺寸：如图上翼缘两侧各设置6个螺栓，取mm，如图10.8取值。则端板的尺寸为：mm，mm选用强度等级为10.9级的摩擦型高强螺栓连接，喷沙处理端板，其公称直径为M22；设计预拉力kN；螺栓孔径为24mm。则连接中受力最大螺栓承受的拉力及剪力为：kNkN单个高强度螺栓受剪、受拉承载设计值为：kN第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸kN拉剪共同作用下，受力最大螺栓的承载力验算：(2)确定端板的厚度：①两边支承类端板：端板外伸时，mm②无加劲肋类端板：第三排螺栓的设计拉力为：kNmm故板厚取mm。(3)刚架斜梁与柱相交的节点域剪应力验算：N/mm满足要求。(4)构件腹板强度验算：kNkNN/mmN/mm满足要求。(5)腹板与端板的焊缝计算：取焊脚mm，N/mmN/mm。焊缝抗剪强度满足要求。第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸10.4.1抗风柱计算资料：抗风柱柱截面尺寸H2501504.56，压力设计值kN，弯矩设计值为kN·m（铰接），剪力设计值为kN，柱脚及锚栓均采用Q235钢，焊条为E43，混凝土为C20，柱脚构造如下图10.9所示：图10.9柱脚构造及计算简图考虑了局部承压强度得提高后混凝土得抗压强度设计值，取11N/mm，为了提高柱端得连接刚度，在柱外侧用几根肋板分别与柱和底板用焊缝连接起来。底板上锚栓得孔径为mm。(1)底板的尺寸：mm，mm由于是铰接柱角，弯矩设计值为零，最大应力只由压力产生，N/mmN/mm确定底板厚度，计算底板各部分弯矩：N/mm肋板与翼缘围成的三边支撑部分：查表得N·mm需要底板厚度：mm取mmmm，满足要求。(2)锚栓计算：第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸由于抗风柱柱脚是铰接可以认为不受弯矩作用，所以可以按构造配置一定的螺栓保证强度和铰接的连接方式即可。采用4个直径为mm的锚栓，螺栓的排布如图10.9所示，满足满足要求。(3)肋板计算：肋板厚度取mm，按悬臂梁计算：跨长mm，取截面200mm8mmN/mm肋板强度验算：kN·mkNN/mmN/mmN/mmN/mm焊缝验算：肋板与底板连接处水平焊缝:由于水平方向受力很小，构造焊缝取mm。肋板竖向焊缝：焊缝取mm，切肢长度30mm。已知：kN,kN·m，由于弯矩和剪力都很小，焊缝强度可以满足要求。(4)柱脚水平抗剪计算：由于水平剪力较小，设置抗剪键强度就可以满足要求。第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸11基础梁及地基基础计算11.1基础梁计算基础梁简支于柱下独立基础的第一个台阶上，上砌0.9m高的240mm保护墙体和现浇180×240的压顶梁。基础梁混凝土为C20（N/mm，N/mm），纵向受力钢筋及箍筋为HPB235（N/mm）。保护墙体采用MU10普通粘土砖和M7.5混合砂浆。由荷载规范查得：墙体自重标准值为18kN/m，墙体抹灰自重标准值为17kN/m，墙体顶面窗户的自重标准值为0.45kN/m。图11.1计算简图(1)计算简图如图11.1所示：计算跨度：取m，托梁截面尺寸：m，取mmmm，墙体计算高度：m(2)荷载计算①基础梁顶面的荷载标准值为基础梁自重：kN/m；②墙体顶面的荷载标准值为：基础梁以上墙体，压顶梁及抹灰自重标准值kN/m墙体顶面夹窗户的自重标准值kN/m则：kN/m其相应的设计值为：kN/m，kN/m(3)基础梁正截面承载力计算kNkN最大弯矩设计值:第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸kN·m假定受力钢筋按一排布置，mm，则：求解上述二式，得：mm，mm验算适用条件：实际相对受压高度为：故可根据计算结果选用钢筋的直径和根数。查表选用，4根直径为16mm的二级钢筋，实mm。受压区按构造，选配2根直径为12mm的二级钢筋。(4)基础梁斜截面承载力计算因支座边缘处的剪力最大，故选此截面进行抗剪配筋计算，该截面的剪力设计值为kN复核截面尺寸：，，属一般梁，用下式验算截面：kNkN截面尺寸满足要求。(5)箍筋计算kNkN故可按构造配箍筋，选用双肢箍φ6@200。基础梁配筋见图11.2所示：图11.2基础梁配筋第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸11.2左柱基础计算表11.1地质情况表序号岩土分类土层深度(m)厚度范围(m)地基承载力特征值土的重值1杂填土0.0—0.50.5110162粘土0.5—1.51.017018.53粗砂1.5—4.53.025020.54砾砂4.5—5.034022地质情况如上表11.1所示：左柱轴力标准值为：kN，弯矩标准值为kN·m，剪力标准值为kN；另一组数据：kN，kN·m，kN；左柱相应的设计值为：kN，kN·m，kN；另一组数据：kN，kN·m，kN；基础顶面距设计地面的距离为600mm，钢筋保护层取40mm，有垫层。钢筋材料为HPB235（=210N/mm），混凝土材料为C20（N/mm）,垫层材料为C10。其它参数见表11.3和图11.4。图11.3第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸11.2.1确定基础尺寸采用锥型基础，假定基础埋深为m（按室外地面算起），基础以下垫层高100mm,基础宽度m。(1)地基承载设计值：kN/m，kN/m，kN/mkN/m持力层地基承载力特征值kPa，由《基础工程》表2-3查得：，，由于m不考虑对基础宽度进行修正。kPa(2)计算基础底面积：计算基础和回填土重G时的基础埋深：m取基础和回填土重度kN/m，按公式，得：mm取m选择基础底面积m(3)验算持力层地基承载力基础和回填土自重标准值：kN作用在基础上所有力相对于基底形心的力矩标准值：kN·m合力偏心距：mm，即，由于基础与地基的接触面是不可能受拉的，此按下式计算：第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸kPakPa基底压力标准值为：kPakPa满足在另一组数据下的偏心距及基底反力：作用在基础上所有力相对于基底形心的力矩标准值：kN·m合力偏心距：mm即,由于基础与地基的接触面是不可能受拉的，此按下式计算：kPakPa基底压力标准值为：kPakPa满足则该柱基础的底面长m，宽m且m不需再对进行修正。11.2.2计算基底净反力基础底面最大净反力：kPa在另一组数据下的基底最大净反力：第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸基础底面最大和最小净反力：kPa综合比较后，以下均采用第一组数据进行计算。11.2.3基础高度(1)柱边基础截面抗冲切验算（如图11.4所示：）初步选择基础高度mm，mm（有垫层）因偏心受压，验算时取图11.4冲切承载力截面位置m，mm，取m则：m冲切力：m，kN抗冲切力：由于mmmm，查得kNkN基础抗冲切承载力满足要求。11.2.4配筋计算(1)基础长边方向第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸Ⅰ-Ⅰ截面（柱边缘初）柱边缘处地基净反力：弯矩：kN·m配筋计算：mmⅠ-Ⅰ截面（变截面处）（如图11.5所示）变截面处地基净反力：弯矩：kN·m配筋计算：mm图11.5柱边计算简图图11.6离基础边缘300mm计算简图Ⅰ-Ⅰ截面（离基础边缘300mm处）（如图11.6所示）地基净反力：弯矩：第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸kN·m配筋计算：mm比较可得变截面处弯矩最大，此时配筋也最大，在长边方向（1.8m宽内）配二级钢筋φ14@150，符合构造要求。(2)基础短边方向Ⅱ-Ⅱ截面（柱边）kN·mmm第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸图11.7基础配筋Ⅱ-Ⅱ截面（变阶处）（如图11.5所示）kN·mmmⅡ-Ⅱ截面（离基础边缘300mm处）（如图11.6所示）kN·mmm比较可得变截面处弯矩最大，此时配筋也最大，在长边方向（1.8m宽内）配二级钢筋φ8@200实际mmmm，符合构造要求。基础配筋见上页图11.7所示：第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸11.3中柱基础计算中柱轴力标准值为kN，弯矩标准值为kN·m，剪力标准值为kN；另一组数据：kN，，。其相应的设计值为kN，弯矩设计值为kN·m，剪力设计值为；另一组数据：kN，，。基础顶面距设计地面的距离为800mm，钢筋保护层取40mm，有垫层。钢筋材料为HPB235（=210N/mm），混凝土材料为C20（N/mm）,垫层材料为C10。其它参数见表11.1和图11.8。图11.8基础定位图11.3.1确定基础尺寸采用锥型基础，假定基础埋深为m（相对室外地面高度），宽度m，如图11.8所示：(1)地基承载设计值：kN/m，kN/mkN/m持力层地基承载力特征值：kPa，查表得，，kPa(2)计算基础底面积：取基础和回填土重度kN/m按公式，得：mm取m选择基础底面积：m第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸(3)验算持力层地基承载力基础和回填土自重标准值：kN作用在基础上所有力相对于基底形心的力矩标准值：kN·m合力偏心距：mm，即，则用下式计算，基底边缘最大压力标准值为：kPakPa，满足基底压力标准值为：kPakPakPakPa经验算在两组荷载作用下该基础地基承载力都满足要求，最后确定基础的截面为：m,m。11.3.2计算基底净反力基础底面最大和最小净反力：在另一组数据（中心荷载作用下）的基底净反力：图11.9冲切承载力截面位置第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸11.3.3基础高度(1)柱边基础截面抗冲切验算初步选择基础高度：mm，mm（有垫层）验算时取。m，mm，取则：m冲切力：mkN抗冲切力：（查得）kNkN，满足。变阶处的抗冲切承载力满足。11.3.4配筋计算(1)基础长边方向（如图11.10所示）Ⅰ-Ⅰ截面（柱边）柱边地基净反力：弯矩：kN·mmmⅡ-Ⅱ截面（变阶处）地基净反力：kN·mmm比较和应按在长边方向（1.6m宽内），配一级钢筋φ10@150，符合构造要求。在另一组数据下（中心荷载作用下）基础长边方向的配筋满足要求。第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸图11.10基础截面验算(2)基础短边方向（如图11.10所示）Ⅲ-Ⅲ截面（柱边）kN·mmmⅣ-Ⅳ截面（变阶处）kN·mmm因此按在短边方向（2.0m宽内）配一级钢筋φ8@200，符合构造要求。基础配筋见图11.11所示。在另一组数据下（中心荷载作用下）基础短边方向的配筋第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸强度满足要求。图11.11基础配筋致　　谢本论文得到了贾冬云老师的悉心指导和全力支持。贾老师严谨的治学态度、务实的为学方法、渊博的专业知识以及高度的责任感令我由衷地敬佩，同时也使我在学习和工作中受益匪浅。在此向贾老师致以最衷心的感谢！在完成论文的过程中还得到了翟老师和混凝土组的各位老师的指点帮助。肖成茂等同组同学在我做毕业设计期间也给了我很大的帮助，谨向他们表示感谢。最后，将此论文献给鼓励我和支持我的家人、亲人和朋友，谢谢他们的支持。第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸参考文献[1]陈绍番，顾强.钢结构.北京：中国建筑工业出版社，2004[2]王肇民.建筑钢结构设计.上海：同济大学出版社，2001[3]靳百川.轻型房屋钢结构构造图集.北京：中国建筑工业出版社，2004[4]宋曼华，柴昶.钢结构设计与计算.北京：机械工业出版社，2004[5]汪一骏等.轻型钢结构设计手册.北京：中国建筑工业出版社，2004[6]冯东等.轻型钢结构设计指南.北京：中国建筑工业出版社，2004[7]侯兆欣，蔡昭昀.轻型钢结构建筑节点构造.北京：机械工业出版社，2004[8]于克萍，胡庆安.结构力学.西安：西北工业大学出版社，2001[9]陈晓平，陈书中.土力学于地基基础.武汉：武汉工业大学出版社，1999[10]中华人民共和国建设部.建筑结构荷载规范（GB5009-2001）.第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸北京：中国建筑工业出版社，2002[1]中华人民共和国建设部.钢结构设计规范（GB50017-2003）.北京：中国建筑工业出版社，2003[2]中华人民共和国建设部.建筑抗震设计规范（GB50011-2001）.北京：中国建筑工业出版社，2001[3]中华人民共和国建设部.混凝土结构设计规范（GB50010-2002）.北京：中国建筑工业出版社，2002[4]中华人民共和国建设部.建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）.北京：中国建筑工业出版社，2002[5]中华人民共和国建设部.总图制图标准（GB/T50103-2001）.北京：中国建筑工业出版社，2001[6]中华人民共和国建设部.房屋建筑制图统一标准（GB/T50001-2001）.北京：中国建筑工业出版社，2001[7]中华人民共和国建设部.建筑制图标准（GB/T50104-2001）.北京：中国建筑工业出版社，2001[8]中华人民共和国建设部.建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）.北京：中国建筑工业出版社，2001外文翻译屈曲不锈钢梁、柱的防火摘要第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸材料性能及其在高温下的变化是结构防火中的关键部分，在高温下与结构碳钢相比，不锈钢显示出优越的强度和刚度的保持能力。尽管同样重要的是高温下强度和刚度的广西对结构部件的弯曲反应也有重要的影响。本文以现有的试验成果，利用ABAQUS提出了一个数值参数研究。此试验估算了对局部和整体的初始几何缺陷，冷作用条件下角部强度的增强，以及对柱膜端的局部保护。参数研究探讨了截面大小变化和荷载水平的影响。试验结果与现行的设计规则进行了比较。分析了23个钢柱燃烧试验，6个短柱燃烧试验和6个梁燃烧试验的结果，最突出的是过于保守的试验结果，对弯曲现象中处理的不一致性，以及对变形极限的选择。提出修定的不锈钢在火中弯曲曲线一贯的应变，一个截面分类的新办法及对局部弯曲的处理，这些修改使得对于不锈钢梁、柱在火中的弯曲的处理更加一致和有效，与现行的Eurocode方法相比较，不锈钢抗弯曲能力提高36%，残柱的抗力提高38%，平面抗弯曲能力提高14%。关键词：梁，屈曲，高温，火灾，不锈钢，结构1.前言结构中具有首要重要性的是在火灾爆发的突发情况下，保持结构的承载能力，防止在居民、消防人员工作前发生过早的倒塌。金属结构相对于木材或钢筋混凝土结构来说通常更容易受到火灾的影响，这是因为结构构件的相对快的温度变化，这主要是由于其高的表面积和体积之比，以及材料的高导热性，相对低的火灾发生率反映在减少局部安全因素的使用上。主体钢结构在火灾中日益受到重视，关于钢结构在高温下的行为和对于防火安全设计时的指导的背景信息可在[1，2]中找到，最近对于这个方面的理解取得了新的发展，特别是90年代中期完成的对全面的Cardington火灾试验的观察和分析。例如，结构连续性的重要意义已经被广泛接受。但对于钢结构在火灾中的应用注意力不够，主要是由于目前不锈钢在结构工程中的应用相对有限，然而不锈钢在结构及建筑方面的应用正在有所增长，一部分是由于这种材料有吸引力的外观，较高的耐腐蚀性能，维护方便，低的生命周期成本和耐火性，同时拥有改进了的更广泛的设计指导以及提高了的产品可用性。在高温下，与结构碳钢相比，不锈钢拥有优越的强度和刚度保持能力，这归功于合金元素有利的影响，这种行为反映在EN1993-1-2(2005)[8]里，正如图1和图2显示的那样，图1显示的强度减小量是1.4301等级奥氏体不锈钢的，它是结构应用中使用的最广泛的钢种，然而图2显示的刚度减少由于是所有等级普遍符合的，强度减小因数可根据两种应变水平来定义：是2%全应变下的高温强度，由室温0.2%屈服强度标准化，而是高温0.2%屈服强度，由室温0.2%屈服强度标准化。刚度减小因素被定义为高温初始，由室温下初始切线模量标准化，其他的热力学性能，包括那些影响温度变化的因数都在[9]中讨论，值得一提的是在指定的最底室温下，常见的奥氏体不锈钢的强度通常介于210到240之间，而杨氏模量为200000。详见第五部分，除了高温下材料强度和刚度的下降，强度和刚度两者之间的关系也同样重要，因为这反映了对弯曲的敏感性。对于结构不锈钢设计，这个概念包括在构件弯曲中，尽管不是局部的平面弯曲。这就是此处提出的不一致性。2.结构不锈钢构件燃烧试验回顾第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸关于不锈钢结构构件在火中的反应的一系列试验研究已经实行，本节总结了所有这些测试的结果，随后用来与现存的设计方法做比较，并用以修正设计准则。这些测试已有选择地复制在本文的第3节，构成了参数研究的基础。对于共23个奥氏体不锈钢柱，6个残柱，6个不锈钢深梁的燃烧试验结果已公布，表格1－3提供了这些测试的摘要。名义截面尺寸，横截面分类，边界条件实用载荷和临界温度已列。表格1中标记“a”或“b”的已详细报告，并用来证实数值模型。如下部分所述。在表格1中描述的23个钢柱弯曲测试中，4个有固定的边界条件，其余的为pin-ended。所有测试都在空心截面上进行（19个矩形空心截面，3个圆形空心截面），除了一个Ｉ-截面外，它是一对槽钢背以焊接而成。表格2中的6个短柱试验中都是矩形空心截面，表格3中的6个梁试验包括1个矩形空心截面，3个Ｉ-截面和2个top-hat截面。所有测试梁都有一个具体的平板提供充分的横向约束。没有关于不受约束的不锈钢梁的防火测试。所有的测试都是非等温的，栽荷维持在一个固定水平，温度则是上升的直到破裂。3.数值模型3.1概况数值模型研究是为了更好的了解不锈钢部件在火中的屈曲反应及研究关键参数的影响。研究中应用了有限元软件ABAQUS。分析模拟了12个钢柱的屈曲火灾试验（如图1所示）随后做的灵敏性研究是为了弄清局部和整体初始几何缺陷的影响以及冷作条件下角部材料的性能。参数研究用来评估局部横截面细度的变化，全体构件细度以及载荷水平不锈钢构件用壳单S4R来模拟，其中有4个角落节点，每个有6个自由度，适用于厚壳或薄壳，网格会聚研究是用来确定一个适当的网格密度以得到精确的结果，同时保持实际计算次数。横截面宽度上网格尺寸为2至10个单元的模型部有类似的结果板宽上有5个单元，网格长度方向上的尺寸采用最佳比例。本文第2部分中讨论的火灾试验是非等温进行的，这反映在数值模拟中分为两个步骤来分析：第一步，载荷在室温下施加于柱上，第二步，温度依照测得的温度一时间关系逐渐增加，值得一提的是，RHS40404试验并没有遵守ISO834-1标准，取而代之的是，采用了温度和时间的双线性关系，这个关系也包括在采用测定温度－时间数据的数值研究中。3.2材料模拟第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸材料模拟是有限元模拟中的重要方面之一。不适当的材料行为定义将极大地阻碍模型复制观察到的结构反应的能力。在目前的研究中，材料模型是建立在符合测定的高温应力-应变数据的双线性关系基础上的，实测的Ala-Outinen和Oksanen的应力应变曲线是相当不稳定的，尤其在小应变下，有些区域承应变增加硬度也上升。因此为了得到平稳的应力-应变关系，Ramberg-Osgood模型的够精确地描述出测定的应力-应变数据图3显示了在200℃和600℃下用Ramberg-Osgoodformulation测得的应力应变曲线。ABAQUS要求材料应力-应变关系是根据真实应力和塑性应变对数来定义的，而Eqs.(1)和（2）中，和分别是工程应力和工和应变，E是杨氏模量所有模的材料热膨胀系数取自EN1993-1-2［8］。（1）（2）3.3角部材料性能不锈钢的机械性能对冷作水平很敏感，导致角部区域的0.2%屈服强度应高于平滑区域的。数值模拟中若未能加强这些区域强度，将会导致承载能力被低估或在现行研究中耐火性被低估。甚于取自冷作不锈钢角部区域的材料所做的拉伸试验，角部材料强度的预测值有所上升。有人提议，轧制成型和成型过程中材料的0.2%屈服强度0.2c都可用（3）式计算。（3）0.2v是材料加工前0.2%屈服强度，是角部内半径，是材料厚度。（3）式已在现行研究中被用来预测press-backed截面的角部性能。还有人提出角部材料的极限强度u,c可在它的0.2%屈服强度基础上估算，而0.2c，0.2v，u,v都由（4）式给出。（4）式此处用来估算角部材料的极限强度u,c。试验结果显示冷作下材料强度和硬度的退化大体上与退火材料相似。强度增强最多可保持到800℃，超过它后就消失了，因此，角部在高温下的应力应变性能是建立在设定室温下角部性能和测定的强度和硬度减小因子基础上的，除了由于冷作产生的角部强度增加外，延伸出弯曲角的区域的强度增加程度也是很重要的。室温下数值研究已显示，press-backed部分的角部强度增加现象一直延伸至角部外相当于材料厚度的距离内，而在轧制成型部分这个延伸距离为厚度2倍。目前的研究中，模型灵敏性研究建立在4个SCI柱试验基础上的，为了估算出不锈钢柱强度区域的范围对耐火能力的影响表格4显示了模型钢柱的平直材料的0.2%屈服强度的测量值和角部材料强度的计算值，总结了灵敏性研究的结果。有限元模型有三种：（1）没有角部强度增强现象（FE）,（2）角部强度增强现象仅发生在弯曲角部分，（3）角部强度增强现象延伸至弯曲角外相当于材料厚度大小的距离内（FE第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸）模型包括了全局缺陷幅度L/1000,L是柱长。结果大体上是显示出随着强度区域的增大，对于测试行为的预测值有显著提高，对耐火能力的高估是由于测试样本的不佳表现，而不是模型缺陷。角度强度增强的重要性将取决于截面的几何形状，尤其是角部面积与总横截面积的比值。然而，表格4中的比较显示不考虑角部强度增强将会导致它的耐火能力降低大约5％～10％。3.4残余应力残余应力对结构部件的影响是引起横截面某部分过早屈服，因此减少硬度对于冷作截面，残余应力主要是在塑性变形过程中产生的。然而，［20，24］研究得出结论，结果材料特性是建立券剪下来的横截面。这些弯曲残余应力的影响将先天存在，不需要在有限元模型中明确定义。在一项由Gardner和Nethercot做的研究报告中，估算了不锈钢残柱模型对表层残余应力的敏感性。有限元模拟其它参数相同条件下，分别进行了有无残余应力的模拟试验。结果显示残余应力引起残柱硬度的下降，但是对它们的整体变化或最终承载能力无太大影响。［25］也得出相似的结论，在高变形高温下，残余应力影响可忽略不计，因此在现行研究中被忽略。3.5几何缺陷所有的结构构件包含几何缺陷，会对结构行为产生重要的影响。全局缺陷和局部缺陷都包括进现在的研究中，Gardner和Nethercot做了一系列室温下有着不同缺陷大小的不锈钢钢柱模型，缺陷幅度分别是L/1000，L/2000，L/15000，L是柱长。比较显示整体缺陷幅度为L/2000的有限元模拟结果和实测结果最为吻合。在现行的高温研究中，考虑了三种缺陷形式，L/2000，L/1000和L/500，被用于数值模型中结果如表格与所示。在整体缺陷敏感性研究中，仅仅在弯曲角部分强度增强，比较显示，对于室温下柱体弯曲整体缺陷为L/2000的，与高温下试验结果有较好的一致性。因此，全局缺陷为L/2000的继续用以剩下的研究中。局部缺陷也包括在模型中，为了确保局部平面弯曲不受抑制。在接下来对不锈钢空心部分缺陷的分析中，重新校正了Dawson和Walker提出的模型，从而给出了（5）式可预测局部缺陷幅度。（5）是材料0.2%屈服强度，cr是弹性临界平面弯曲应力，是材料厚度。通过三种缺陷大小，0.01，0.1和（5）式贯穿于剩下的研究中。3.6柱体端部的保护4个柱体，RHS1501006，RHS150756，RHS100756和RHS2001506，由一层从末端延伸至距每根柱末端200的矿物纤维保护，3第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸长暴露在外，如图所示。估算了这种局部保护对柱体耐火能力的影响。每一步是在热量仅施加于裸露部分情况下进行热传导分析，热量传递至保护端热传导分析结果收等温非线性分析来决定高温下柱体反应，势力学性能如EN1991-1-2［2］和EN1993-1-2［8］所言。表6比较了有无端部保护的两种有限元模拟的结果，模型包括延伸至弯曲角外相当于材料厚度距离的强度增强区，整体缺陷幅度为L/2000，结果末端保护的作用是使耐火能力有微小上升。（大约平均4％）研究中采用开端保护的柱体有固定的边界条件；这样的柱体可以从末端保护中获取更多的好处。3.7参数研究运用非线性有限元包ABAQUS对12个柱体进行了模拟。表7给出了试验和有限元模拟结果的比较。大体上，有限元模拟的结果和实测结果得到了较好的吻合。有限元模拟低估测试样品的耐火能力趋势，也许主要是由于恒温假设，此温度在测试样品表面上测得（即上限）。背对背槽钢的有限元模拟优于测试，如前所述，这是由于测试样本的不准表现，而不是模型的不足。从有限元模拟与实测的结果比较中，可得有限元模型能够再现出不锈钢柱在火中的反应。紧随着测试与有限元结果的吻合，又进行了一系列的参数研究，为了研究出不锈钢构件在高温下的弯曲反应。参数研究基于对RHS150756截面的测试，采用了测定的材料性能。参数研究是为了探求横截面大小的变化，构件细度和载荷比，而载荷比是根据EN1993-1-2［8］定的。横截面变化量是考虑了一系列横截面厚度而得到的。表6显示了参数研究的结果考虑了4种横截面厚度，括号中给出了相应的横截面分类：8（一级），6（二级）4（三级）和2（四级）。负荷比也在0.2至0.8中变化。详见图6，结果显示了所有的1-3级截面行为相似，大体上遵循Eurocode3设计曲线。然而，对于4级截面，吻合度较差。原因有两方面。首先，负荷比是通过所施加载有的室温抗弯力的标准化而得对于第四等级截面，室温抗弯力的计算是基于局部截面弯曲的，这导致高负荷比。其次，EN1993-1-2样本中第四等级采用的是与0.2%屈服应力一致的强度减小因子，而1-3等级截面采用稍高的应变极限使用了。本文第4和第５部分详述了这些测试结果的比较，及第四级截面结果吻合度的提高。构件截面变化是通过考虑一系列柱长而得，表7显示了研究结果。正如期望的那样，一般趋势表明随负荷比上升临界温度减小，结果同样表明临界温度随负荷比的变化量与截面粗细有关。由于截面粗的柱体主要受强度衰减的控制，而截面细的柱体主要受材料硬度及其衰减的控制，而强度和硬度并不随温度认同一速率衰减，因此柱体的临界温度是取决于截面粗细的。3.8讨论第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸本部分描述了对火中的结构不锈钢部件数值研究。数值再现了12个柱体弯曲测试的结果并进行了一系列灵敏性和参数研究，是为了弄清关键的独立参数所产生的影响。主要的发现如下：不锈钢构件在火中的非线性现象可被精确地数值再现。对几何缺陷和残余应力的敏感度较低。角部强度增强可使临界温度提高约5％。临界温度值依赖于截面粗细（在一给定的负荷比下）。第四级模型实行的远比Eurocode3预测的要好。下文中，对不锈钢耐火测试结果和现行的设计准则进行了比较，以试验结果为基础，再加上数值研究中的发现以及对结构部件弯曲行为的考虑。提出了对现行设计准则的修改。4．与现行设计准则的比较本部分叙述了测试结果与现行设计准则的比较情况。在比较中，采用了测定的几何和材料性能，所有的局部因素等同为整体的。以便进行直接的比较，由Eurocode3设计准则计算出的耐火力与［12］中给出的稍有不同，这是由于新的有效的宽度公式及测定的强度值的使用，最终强度用来确定2％应变下的强度减小因子。4.1压缩部件4.1.1Eurocode3．1，2部分在EN1993-1-2［2005］中，在某一温度下一个压缩部件的设计弯曲应力，1-3级截面的可由（6）式确定，4级截面的由（7）式确定:（6）（7）其中由下式求得：（8）其中：（9）其中由下式求得：（10）（11）在正常的温度设计中，横截面应该分类，而值则由（12）式给出。（12）第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸尽管这时作者来说有些不一致，AnnexEofEN1993-1-2［2005］指出，4级截面室温下有效的截面性能应该确定，弯曲应力应该在室温截面性能的基础上随之确定。（9）式中的值取决于材料屈服强度，因此Eurocode3弯曲曲线不能直接与柱体弯曲测试比较。图8给出了=300和500时Eurocode3曲线与可得的试验结果的比较。表8给出了临界温度下测试弯曲临界载荷与预测的弯曲应力的比较。表格9给出了残柱试验结果和预测的临界载荷的比较。4.1.2结构不锈钢的EuroInox/SCI设计手册EuroInox/SCI设计手册将室温横截面分类法运用于高温设计，由（13）式确定。（13），尽管EuroInox/SCI设计手册中对的定义不同，横截面的分类方法却没有改变，因此预定抗弯力相同。因此，柱体抗弯测试的结果与EuroInox/SCI设计手册的图形比较与图8给出的EN1993-1-2的相似。表8和9分别了测试结果与预测的柱体抗弯力及短柱抗力的数值比较，得到了与EN1993-1-2相同的结果。4.1.3CTICM/CSM提案CTICM/CSM提议了许多对EN1993-1-2方法的改进措施，通过避免确定2％应变下的高温强度来简化计算，并提高了与试验结果的吻合度。首先，它提议高温下横截面分类法应该遵循EuroInox/SCI设计手册中的方法。其次，它提议所有等级截面的强度减小因子应该以高温0.2%屈服强度为基础，最后它建议高温下采用prEN1993-1-4（2004）［30］中的室温弯曲曲线，这利用（8）式，而由（14）式确定是缺陷因子，是极限细度，对于空心截面，和分别取0.49和0.2。图9比较了CTICM/CSM弯曲曲线与测试结果比图显示了对于粗构件。测试结果通常被低估了，而对于细构件，测试结果通常被高估了，对粗构件测试结果的低估并不明显，由于设计抗弯力被0.2%屈服强度的使用所限，而测试数据显示可获得更大的应变。表9是短柱测试的结果，CTICM/CSM除以测试斥力的平均值是0.75，相应的变化系数为0.14。第5部分详细讨论了测试结果与三种设计方法的比较。4.2梁第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸对1.2截面梁EN1993-1-2（2005）中，对1.2级截面梁横截面的弯曲力矩，在给定均匀温度对可由式确定而3，4级截面梁的分别由（16）式和（17）式确定。对1，2截面，塑性性能由2％应变极限表征，对3级截面，弹性性能由2％应变极限表征，而4级截面性能利用了0.2％塑性应变极限。梁截面弯曲力矩在非均匀温度下的大小由（18）式确定。（15）（16）（17）（18）是设计时断面为均温，等同于时刻的最高温度，和分别是非均匀温度下沿截面和沿梁长度上的修正系数。对于一未受保护的梁，三边裸露于火中，第四边支撑一块混凝土板，=0.7，的所有情况下均取1.0。局部安全因数，,可被视作是一致的。此处不考虑不锈钢梁在火中的横向弯扭，由于试验的均为固定梁。对于柱体，EN1993-1-2提出截面应该在室温方法的基础上分类，但采用（12）给出的修正因数。EuroInox/SCI设计手册在高温设计时采用室温截面分类方法，其它的遵循Eurocode方法。设计手册中的由（13）式确定，CTICM/CSM滑提出对梁的修改。表10给出了每个梁测试中，设计弯曲力矩和测试中施加的弯矩的比较，不锈钢的设计弯曲力矩是根据EN1993-1-2和EuroInox/SCI设计手册确定的，在比较中，采用测定的几何和材料性能，所有的局部因数视作是一致的。比较显示，根据EN1993-1-2方法和EuroInox/SCI设计手册，预测的弯曲力矩除以测试值所得平均值均为0.74，变化系数为0.23。5.设计准则修正不锈钢柱、梁的所有测试结果都已和现行的设计准则作比较。表8-10给出的比较大体上揭示出现行设计方法的保守性和预测的不精确性，部分是由于弯曲处理的不一致性以及不适当的应变极限和构件弯曲曲线，此处做了修正。除了材料强度和硬度在高温下衰减的相对独立性。强度和硬度的关系同样重要，由于界定了弯曲的敏感性。目前，这个已包括在EN1993-1-2和EuroInox/SCI设计手册中，采用了高温non-dimensional构件细度。是由修正室温non-dimensiona细度而得的。如（10）和（11）式。图10表明了不锈钢和碳钢的和随温度的变化量，和低于临界状态时导致了构件长细比第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸的上升，象征了高温下比室温下有更大的弯曲倾向。若和值高于临界状态，则相反。在室温下对局部弯曲的处理中，采用因数来补偿材料屈服强度的变化。ENV1993-1-2（2001）［31］修正了截面分类中使用的因数，反映出高温下强度和刚度并不是按同一速率衰减的。因此，高温下由因数修正，由（19）式确定。（19）由图10可看出在大部分高温范围内，碳钢的值比unity低，因此，比室温下更易弯曲，如果忽视这个特征则会导致不安全预测。为了简化计算，在EN　1993-1-2（2005）［8］中，对不锈钢和碳钢这个因数保持在一固定值0.85，从图10可清楚地得出，这个因数对于不锈钢是不合适的。EuroInox/SCI设计手册通过高温下运用室温分类法有效地采用了一个修正因素。这比Eurocode3处理方法更合适，但是仍然没有正确地反映出不锈钢在高温下强度和硬度的变化量。有人提议高温下强度和刚度的真实变化量可用于截面分类，并可决定不锈钢的有效耐火性能。因此，由（20）式和（21）式确定的因数应在临界温度下确定，因此被用来重新将截面分类。（20）式适用于室温下的1，2级截面，并采用2％应变极限，而（21）式适用于室温下的3，4级截面，采用0.2％塑性应变极限。（21）式也用来确定有效截面性能，标记用来与室温设计时的因数相区别。（20）（21）从图10中可看出不锈钢的和在高温下比unity高，在临界温度下，截面重新分类和重新确定有效截面性能的结果是有益的，室温下的4级截面可能在高温下完全有效。第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸进一步提议说在确定截面和构件耐火力时，1，2级截面的强度减小因子应基于2％应变极限，3，4级截面的应2％塑性应变极限如现行设计准则所述。对3级截面采用2％应变下的强度是不合理的，由于可能在达到应变水平前发生局部弯曲。本文第4节中与现行设计方案中作比较的试验结果被重新评价。结果见表8-10，对于柱体，修正的弯曲曲线与试验结果较吻合，这是通过采用（8）式和(14)式的室温弯曲曲线而得，并选择了合适的缺陷参数值和极限细度，对结果的分析显示其中有一柱体在室温下为4级截面，在高温下变成了2级截面，它的耐火力被高估了。在进一步的测试结果中，室温下的4级截面不可能在高温下变为3级以上截面。对于柱体弯曲，计算值除以实测抗力的平均值为1.00，变化系数为0.15。对短柱，计算值除以实测抗力的平均值是0.91，变化系数是0.15。而对梁，计算值除以测试抗力的平均值为0.84，变化系数是0.19。提出的不锈钢柱、梁的更为合理的耐火设计方法与Euroal方法相比，钢柱弯曲抗力提高了6％，残柱抗力提高了28％，平面弯曲抗力提高了14％。6.结论高温下，不锈钢有着比碳钢优越的强度和硬度保持力，这是由于合金元素的有益。这在EN1993-1-2（2005）中得以反映，然而，除了高温下强度和硬度衰减的相对独立性，强度和硬度的关系同样重要，由于这决定了弯曲敏感性。校对和分析了23个柱体，6个残柱，6个横向固定梁的耐火测试结果。测试被有选择性地数值再现了，研究了局部和整体初始几何缺陷，残余应力，角部强度增强性和构件末端的局部保护，从测试与数值研究的比较来看，可知有限元模拟能够再现不锈钢构件在火中的非线性大挠度反应。提出了修正的不锈钢弯曲曲线，一致的应变极限和一个新的截面分类方法以及对局部弯曲的处理。这些修正导致了对不锈钢柱、梁在火中弯曲的更有效，更一致的处理柱体弯曲抗力提高了6％，短柱提高了28％，平面弯曲抗力比现行的Eurocode方法提高了14％。致谢：作者感激LeeFondation提供了此项工程的基金，和钢铁建筑协会的技术支持。参阅资料未作翻译。附录A毕业论文原始资料建筑工程学院六安先锋钢构公司轻钢结构厂房设计（跨度2-18m，柱距6m，桥式吊车2-10t，吊车梁顶面标高5.5m，粗糙度B类）指导教师翟平湖学生姓名陈广学号039044212土木工程专业2007届毕业设计（论文）指导书第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸一、目的意义：土木工程专业的毕业设计教学过程，是学生在毕业前的最后学习和综合训练阶段，是深化、拓宽、综合教学的重要过程。它不仅巩固和加深已学过的基础和专业知识，提高综合运用这些知识独立进行分析和解决实际问题的能力，而且培养学生的综合素质、工程实践能力和创新能力都起着非常重要的作用。二、主要设计内容1.建筑地点及拟建基地平面图建筑位于本市经济技术开发区，由主管部门批准厂区规划示意图如下：图1：建筑地点及拟建基地平面图2.建筑面积和层数厂房建筑面积1600-2200平方米，单层。3.结构形式和建筑物安全等级门式刚架结构（全钢结构），建筑物安全等级为二级。4.设计任务4.1建筑设计部分4.1.1使用要求两跨厂房：跨度均为18m，6m柱距，屋面坡度1/20，吊车梁顶面标高5.5m。每跨各设有起重量为10吨、工作级别为A3的桥式吊车1台。车间职工人数约60人左右，男女比例5:1。车间内应设临时库房、设休息室、办公室和卫生间（面积自定）。立面设计要体现现代化建筑风格，色彩简洁明快。4.1.2设计内容（a）建筑平面、立面和剖面设计（b）主要部位的建筑构造设计及材料、作法；4.1.3成果形式（a）建筑设计说明书第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸（b）绘制图纸：总平面图（比例1:500）,要求绘出厂区道路、绿化区等；一层平面图、屋顶平面图、正面和侧立面图（比例1:100～1:150）；剖面图1～2个（比例1:100～1:150）；维护结构与柱连接构造，屋面构造以及其他必要的节点大样图共5～6个，（比例1:20～1:10）4.2结构设计部分4.2.1内容要求（a）确定结构方案：上部承重结构方案与布置；屋盖结构方案与布置；基础方案布置；结构措施及其特殊部位的处理等。（b）完成结构设计计算书一份，内容包括：荷载汇集：永久荷载、风荷载、雪荷载、吊车荷载、地震作用计算；荷载组合及内力分析：墙梁及屋面檩条计算；吊车梁计算(包括制动结构)；一榀标准刚架计算；梁柱连接节点计算；柱间支撑计算；屋盖支撑计算；基础及基础梁计算；其它必要构件计算。4.2.2成果形式（a）结构设计说明书（b）结构设计计算书（c）绘制图纸：结构设计说明；基础平面布置图（比例1:100～1:150）和基础详图（比例1:30～1:50）；结构平面布置图（比例1:100～1:150）；吊车梁及制动结构平面布置图（比例1:100～1:150）；柱间支撑布置及详图；墙架及屋面结构布置图（比例1:100～1:150）；一榀刚架结构图（比例1:30～1:70）；吊车梁及制动结构详图（比例1：50～1：20）；其它必要的节点详图3～5个（比例1:50～1:30）。4.3毕业设计成果4.3.1设计说明书部分（采用统一稿纸，宜打印输出）（a）文献综述（5000字左右）；（b）中、外文摘要（300字左右）；（c）建筑、结构设计说明书（3000~4000字）；（d）结构设计计算书（约2万字，含图表）；（e）列出参考资料和文献；（f）外文资料翻译5000字（要求与建筑工程相关，可自选，但需要指导教师确认）。4.3.2设计图纸部分绘制图纸：图纸规格A1（白图），10~12张，50%为计算机（CAD）绘图，50%为手绘。5.建筑技术条件5.1荷载取值第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸基本风压0.35kN/m2；基本雪压0.55kN/m2；屋面活载标准值：0.50kN/m2；吊车荷载参见吊车资料。5.2工程地质条件5.2.1根据对建筑基地的勘察结果，地质情况见表1。表中给定土层深度由自然地坪算起；地下稳定水位距地坪－6.0m以下；地基基础设计等级为丙级。5.2.2建筑场地类别：Ⅱ类场地土；地震设防烈度：7度。5.2.3地面粗糙度类别：B类。表1地质情况表序号岩土分类土层深度(m)厚度范围(m)地基承载力特征值fk(kpa)土的重度γ(kN/m3)1杂填土0.0—0.50.5110162粘土0.5—1.51.017018.53粗砂1.5—4.53.025020.54砾砂4.5—5.034022三、结业进程与阶段考核目标：设计16周；阅图及答辩1周。周次设计任务建筑初步设计1总平面、屋顶平面图、一层平面图、正立面图、侧立面图、剖面图与节点详图结构设计2檩条、墙梁、抗风柱3柱间支撑（压杆）、屋面支撑（拉杆）4吊车梁5~6门式刚架（一榀）第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸7刚架节点计算8柱下独立基础、地基梁9（五一）文献综述、外文资料翻译建筑绘图部分10建筑总平面布置图、建筑设计说明、结构设计说明（A1一张）、屋顶平面图、一层平面图（A1一张）、正立面图（2个）、侧立面图（2个）（A1一张）、剖面图与节点详图（A1一张）结构绘图部分11~12基础布置图、基础详图（A1一张）、结构平面刚架布置图、柱间支撑布置及节点详图（A1一张）、吊车梁及车档平面布置及节点详图（A1一张）、屋面结构布置图及节点详图（A1一张）纵向侧面墙梁布置图及节点详图（A1一张）山墙墙梁布置与节点详图（A1一张）13~14一榀标准刚架结构图及节点详图（A1一张）、吊车梁详图及节点详图（A1一张）、论文其他部分15编写摘要、打印图纸、复印论文16答辩四、参考资料1、国家标准、规范、规程《总图制图标准》(GB/T50103-2001)《房屋建筑制图统一标准》(GB/T50001-2001)《建筑结构制图标准》(GB/T50105-2001)《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)《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)《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GB50018-2002)《钢结构工程施工及验收规范》(GB50205－2001)《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)《建筑设计防火规范》(GBJ16-87)（2001年局部修订）2、参考书教科书《建筑结构静力计算手册》《钢结构设计手册》（第三版）中国建筑工业出版社《轻型房屋钢结构构造图集》中国建筑工业出版社靳百川编著《钢筋混凝土结构设计手册》《建筑抗震设计手册》中国建筑工业出版社龚思礼主编《轻型钢结构设计指南》(实例与图集)中国建筑工业出版社该书编辑委员会五、毕业设计（论文）撰写规范为使学生掌握撰写技术报告和科研论文的基本方法，统一毕业设计（论文）的技术标准和规格要求，所有毕业设计（论文）说明书内容和规范要求如下：（一）毕业设计（论文）资料的组成毕业设计（论文）统一使用学校印制的资料袋，资料袋中由以下内容组成：（1）毕业设计（论文）任务书；（2）毕业设计（论文）指导书；（3）毕业设计（论文）说明书；（4）毕业设计（论文）答辩申请表；（5）毕业设计（论文）评语表（含指导教师评语、评阅教师评语和答辩委员会评语）（6）毕业设计（论文）答辩记录表；（7）毕业设计（论文）评分表。（二）毕业设计（论文）资料的填写及有关资料的装订毕业设计（论文）任务书、毕业设计（论文）答辩过程中各种表格、毕业设计（论文）稿纸等，统一使用A4打印纸，在教务处网页上下载使用。毕业设计（论文）资料按要求认真填写，手写一律使用黑或蓝黑墨水，任务书由指导教师填写并签字，经系主任、院长审签后发出。毕业设计（论文）有关资料的装订：毕业设计（论文）说明书按封面、毕业设计任务书、中外文摘要（含关键词）、目录、正文、结论、致谢、参考文献、附录的顺序装订成册；译文及原文复印件装订在一起；工程图纸按国家标准折叠装订；学生将上述资料和存有毕业设计（论文）说明书的软盘等一起放入填好后的毕业设计（论文）资料袋内，交指导教师验收，经审阅、答辩后，和答辩过程中的有关资料袋一起归档。（三）毕业设计（论文）说明书的撰写内容和规范1．摘要和关键词第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸摘要是起到帮助读者了解原文的作用，摘要以浓缩的形式概括研究课题的内容，主要由三部分组成，即：研究的问题、研究的过程和方法、研究的结果等。中文摘要300字左右，关键词3~5个。2．目录目录按三级标题编写，即1……、1.1………、1.1.1……，并标准页码。目录中的内容的顺序一般为：绪论、正文章节、结论、致谢、参考文献、附录等。目录中的标题和页码与正文中的标题和页码一致。3．正文毕业设计（论文）说明书正文包括绪论（或前言）、正文主体、结论等。绪论（或前言）应说明本课题的来源、目的、意义、研究范围及要达到的技术要求；说明本课题的指导思想、应解决的主要问题等。正文主体是对研究工作的详细表述，其主要内容包括：国内外文献综述（本课题国内外发展概况及存在的问题）；研究工作的基本前提、假设和条件；技术、经济分析；基本概念和理论基础；模型的建立；方案的确定；设计与计算的主要方法和内容；实验方法、内容及其分析；理论论证、应用结果；对研究结果的讨论等。根据毕业设计（论文）课题性质的不同，专业内涵不同，各有侧重，一般仅涉及上述部分内容。正文中使用的计量单位统一使用国际单位制（SI）；引用的技术数据或重要论断要注明出处（参考文献）；如果正文中引用的符号较多，可在正文前列出符号表。结论是对整个研究工作进行归纳和综合得出的总结，对所得结果与已有结果的比较和尚存在的问题，以及进一步开展研究的见解和建议等。致谢应以简短的文字对在课题研究过程中曾直接给予帮助的人员表示自己的感谢，这不仅是一种礼貌，也是对他人劳动的尊重，是治学者应有的思想作风。参考文献是毕业设计（论文）说明书不可缺少的组成部分，它反映毕业设计（论文）的取材来源、材料的广博程度和可靠程度，也是作者对他人知识成果的承认和尊重。参考文献一律放在正文后面，按正文中引用的先后顺序统一用阿拉伯数字进行自然编号（一般序码宜用方括号括起）列出，按国标GB7714-87的规定进行书写，即文献编号、作者姓名、书名或文集名卷号（或期刊名、期刊号）、出版单位、出版年月、页码等。对一些不放在正文中，但对读者理解正文有参考价值的内容，可编入毕业设计（论文）说明书的附录中，例如复杂公式的推导、设计的图纸、编写的程序等。一般附录篇幅不宜过大，否则会让人产生头轻脚重的感觉。4.毕业设计（论文）说明书的篇幅一般为1.5-2万字左右。要求参考文献8篇以上，其中外文资料不少于2篇，并将一篇译成中文（2万外文字符或中文约5000字符以上的专业外语文献）。各学院要根据专业和课题的不同，提出计算机应用的具体要求。第116页 安徽工业大学毕业设计（论文）报告纸5．毕业设计（论文）使用学校规定的稿纸书写和计算机打印（A4）。第116页'