設計條件1、本設計為一新管桁架的加工車間，為單層單跨鋼結構廠房，位于廈門市集美區，廠房為24M，柱距為65M，檐口高9米。3）根據工程經驗，其他有關荷載取值如下屋面活荷載030KN/M2風荷載（基本風壓）080KN/M2屋蓋自重（標準值，坡向）05MM厚壓型鋼板75MM厚玻璃棉鋼絲網015KN/M2檁條及支撐010KN/M2剛架斜梁自重015KN/M24）工程地質及水文地質資料地基容許承載力180KPA最高地下水位自然地坪下300M地下水性質有弱硫酸鹽侵蝕；地面土質鹽堿土；自然地面絕對標高1800M，相對標高030M5）地震烈度本工程建筑抗震設防類別為丙類，抗震設防基本烈度為7度，設計基本加速度為015G，所在場地設計地震分組為第一組，II類場地，地面粗糙度為B類。四、建筑設計要求和內容1、建筑設計的要求平面設計要求根據工藝要求確定車間平面及柱網尺寸；選擇柱形式，初步確定柱截面；確定橫向、縱向定位軸線的位置；門、窗位置，尺寸及選用；圍護結構的設計；標注剖面圖的剖切位置，必要的詳圖，索引標注三道尺寸（外部）及必要的標高尺寸等；剖面設計要求廠房的高度的確定門架檐口標高；側窗窗臺標高；立面設計要求門窗條及內外墻面的設計；屋頂平面設計要求；屋面排水方案的確定。2、建筑設計的內容平面圖比例1200立面圖比例1200（正立面，背立面，側立面）剖面圖比例1200屋頂平面圖比例1200建筑設計說明書1份五、結構設計的要求和內容1、結構設計的要求結構方案的確定平面柱網；承重結構，門式剛架，檁條，支撐系統柱間支撐；屋蓋橫向及縱向支撐；結構計算。2、結構設計的內容門架計算前的準備工作；門式剛架計算單元的選擇；門架的受力計算簡圖；荷載計算門架恒載、風荷載及屋面均布活荷載；內力計算及內力組合；計算最不利荷載組合的內力值；門架計算；屋脊節點計算；柱梁接點計算；基礎設計；抗風柱；柱間支撐；完成完整結構施工圖一套。3、設計的深度要求31圖紙內容結構設計說明書；柱、梁、柱間支撐等布置圖；比例1200屋面檁條布置圖、墻面檁條布置圖；比例1200節點圖（柱腳、檁托、柱和梁交接處）；剛架詳圖；比例130結構計算書1份第一章工程概況廈工公司欲建一座輕型門式剛架廠房。該廠房位于福建省廈門市內郊區，場地類別為B類，主要用于工業生產的需要，從經濟上帶動郊區的發展。該廠房共一層，建筑面積為1900M2。廠房無吊車梁，屋面按上人屋面設計，屋面采用YX56180720壓型鋼板加75MM厚玻璃絲棉保溫層，剛架梁柱均采用變截面，柱與基礎為鉸接，結構采用主要的材料為Q345鋼材，考慮積灰荷載03KN/M2。1）當地的氣候條件平均月氣溫21，最高氣溫38，最低氣溫2。基本風壓08KN/M2。降雨量年均降雨量1200MM；主導風向冬季為東北風，夏季為西南風。2）活荷載屋面按上人屋面采用；其他活荷載按建筑結構荷載規范GB500092001取值。3）建筑材料材料供應型鋼Q235、Q345鋼，焊條E43、E50；鋼筋（HPB235，HRB335，HRB400）IIII級；水泥400600；其他材料市場供應。第二章結構選型與結構布置21結構選型該輕型門式剛架廠房的結構形式采取的是雙坡單跨門式剛架。22結構布置該廠房共一層，建筑面積為1900M2。廠房無吊車梁，屋面按上人屋面設計，屋面采用05MM厚壓型鋼板75MM厚玻璃絲棉保溫層鋼絲網。該廠房總共12跨，跨度選用24M，柱距為65M，廠房的高度選用9M；屋面坡度為1/10；柱腳與基礎采用鉸接；剛架梁、柱均采用變截面。（以上均是根據門式剛架輕型房屋鋼結構技術規程CECS1022002415門式剛架輕型房屋的屋面坡度宜取1/81/20,在雨水較多的地區宜取其中的較大值。422門式剛架宜采用936M。當邊柱寬度不等時，其外側應對齊。422門式剛架的平均高度宜采用4590M。當有橋式吊車時，不宜大于12M。422門式剛架的柱距，即柱網軸線間的縱向距離宜采用69M。431門式剛架輕型房屋鋼結構的溫度區段長度（伸縮縫間距），應符合下列規定縱向溫度區段不大于300M；橫向溫度區段不大于150M。結構網格草圖如下第三章荷載取值及荷載組合31荷載取值（1）永久荷載05MM厚壓型鋼板75MM厚玻璃絲綿鋼絲網015KN/M2鋼梁斜梁自重015KN/M2檁條及支撐010KN/M2總計040KN/M2（以上材料查建筑結構荷載規范GB500092001附錄A）（2）可變荷載屋面均布活荷載（上人屋面）20KN/M2積灰荷載030KN/M2風荷載基本風壓080KN/M2（以上分別根據建筑結構荷載規范GB500092001422工業建筑樓面包括工作平臺上無設備區域的操作荷載，包括操作人員、一般工具、零星原料和成品的自重，可按均布活荷載考慮，采用20KN/M2。生產車間的樓梯活荷載，可按實際情況采用，但不宜小于35KN/M2。32荷載組合321荷載計算計算簡圖如下圖根據門式剛架輕型房屋鋼結構技術規程CECS1022002附錄A風荷載計算，0ZSK15式中風荷載標準值（）；K2/MN基本風壓，按現行國家標準建筑結構荷載規范GB5009的規0定采用；風荷載高度變化系數，按現行國家標準建筑結構荷載規范ZGB5009的規定采用,當高度小于10M時,應按10M的高度處的數值采用；風荷載體型系數，考慮內、外風壓最大值的組合，且含陣風系數，S按A02的規定采用。以柱頂為準，H9M，風壓高度變化系數100；1Z以屋頂為準，H102M，風壓高度變化系數1014。2Z取該輕型門式鋼架中間區的中間榀計算風荷載風荷載體型系數S（1）恒荷載標準值（沿水平投影面），其中TAN01P04651/COS26/KNM（2）活荷載標準值屋面活荷載Q0513/積灰荷載269風荷載左柱（壓KSZ0Q315251086513MKN/力）左屋面（吸KSZ0444/力）右柱（吸力）KSZ0Q5151086530MKN/右屋面（吸KSZ0664/力）322荷載組合（設計值）根據建筑結構荷載規范GB500092001的要求，永久荷載的分項系數取12，可變荷載的分項系數取14。（1）恒載屋面活載（全跨）積灰荷載S112恒載14（屋面活載積灰），如圖1（2）恒載屋面活載（半跨）積灰荷載S112恒載14（屋面活載積灰），如圖2（3）恒載風荷載S210恒載14風載（風載對結構有利時），S312恒載14風載（風載對結構不利時），如圖3（4）恒載風荷載積灰荷載屋面活載（全跨）S412恒載0914（屋面活載積灰風載），如圖4（5）恒載風荷載積灰荷載屋面活載（半跨）S412恒載0914（屋面活載積灰風載），如圖5根據以上荷載組合的計算結果，取較不利組合（恒活風）。第四章內力計算通過結構常用設計軟件PKPM電算43剛架內力組合表計算簡圖如下通過PKPM電算結果輸出并進行數據整理，詳見下表彎矩（KNM）軸力（KN）剪力（KN）構件梁上端、柱外側梁下端、柱內側梁上端、柱左側梁下端、柱右側梁上端、柱外側梁下端、柱內側A0035101231417柱1B127563303212201417B1275633017303058梁1C19252339940839C19252339940839梁2D44345491413141D44345491415211梁4E14762553943839E14762553943839梁3F12756155017303058F1275615503211601417柱2G0035103611417（數據來源詳見附件。）第五章截面計算61截面選擇根據彎矩包絡圖，剪力包絡圖，軸力包絡圖可初步選定截面。選用H型鋼，截面參數如右圖標注。柱子和梁都采用變截面構造，以下是截面信息。62截面信息下面計算截面的有關信息。柱子大頭的有關截面信息為20944384，170777，558516，85385XI4CMYI4CXW3CMYW，3CM3127，892，A21416。XICYIC2C柱子小頭的有關截面信息為1051764，1707412，382459，8537XI4YI4MXW3CMYW，3CM2351，947，A19016。XICYIC2C梁1大頭的有關截面信息為16409544，1001018，437587，57201XI4MYI4MXW3CMY，3CMH（MM）BMMTWMMTMM大頭7504001216柱子小頭5504001216大頭7503501014梁1小頭5503501014大頭7503501014梁2小頭55035010143105，766，A1702。XICMYIC2CM梁1小頭的有關截面信息為8225658，1000851，299114，57191XI4YI4XW3CYW，3C234，816，A15019。XICMYIC2CM梁2大頭的有關截面信息為16409544，1001018，437587，57201XI4YI4XW3CY，3C3105，766，A1702。XICMYIC2CM梁2小頭的有關截面信息為8225658，1000851，299114，57191XI4YI4XW3CYW，3C234，816，A15019。XICMYIC2CM則整個結構的計算簡圖如下圖631梁、柱構件的寬厚比柱的寬厚比限值（根據鋼結構第二版中的1331梁、柱板件的寬厚比限值工字形截面構件受壓翼緣板的寬厚比限值；1523/YBFT工字形截面梁、柱構件腹板的寬厚比限值。）0/WYHFT翼緣，4012/5123/1523/4186YBFT（滿足要求）腹板，750/0/06312WYHFT（滿足要求）梁1的寬厚比限值翼緣，350/12453/1523/418YBFT（滿足要求）腹板，770/0/206310WYHFT（滿足要求）梁2的寬厚比限值驗算同梁1故，截面的寬厚比都滿足要求的。632梁、柱構件的腹板屈曲后的強度利用（根據鋼結構第二版中的1331）（1）柱腹板的高度變化，因此可按750/1267M/60/（）以下計算柱的腹板平均高度，35293WH按不設橫向加勁肋來計算534K則，071174（內力圖得出的剪力設計值），180DWVVHTFKKN（滿足要求）（2）梁1腹板的高度變化，因此可按以750/120M/6/（）下計算柱的腹板平均高度，852WHM按不設橫向加勁肋來計算34K則，,且小于14，故此時083725YHTKF1064（08）1662，F2NM而2988（內力圖得出的剪力設計值），10DWVVHTKK（滿足要求）（3）梁2梁2的腹板平均高度，7502862WHM按不設橫向加勁肋來計算34KT則，,且小于14，故此時083725YTKF1064（08）1662，F2NM而855（內力圖得出的剪力設計值），10DWVVHTKK（滿足要求）故，腹板屈曲后的強度利用時滿足要求的。633強度驗算（根據鋼結構第二版中的1332）（1）柱，故按公式計算，其中抗彎強度設計值7405DVKNVNEM，23FM6312058106758105684NEEEEWMFKNMKA2）梁1取大頭截面計算，138761056NEEENFKMKNA（滿足要求）取小頭截面計算，91683542NEEEWNMFKKNA（滿足要求）（3）梁2取大頭截面計算，132674NEEEWNMFKMKNA（滿足要求）取小頭截面計算，91683542NEEENFKKNA（滿足要求）故，桿件的強度滿足要求。634穩定驗算柱A變截面柱的平面柱的平面內整體穩定計算柱的平面內計算長度，首先要確定，而確定必須先確定柱頂水平RUR荷載作用下的側移剛度K，可采用一階分析法計算程序得出。由，知，當左側柱頂作用單位1KN的力的時候，利用右側柱HU頂的位移可以輕松的算出側移剛度K，計算方法比較復雜，這里利用PKPM建模計算，由于PKPM是自動計算剛架自重的，因此這里設置的單位力為活荷載。下圖是PKPM的建模模型以及計算結果。則，103KHUNM由于柱腳為鉸接，則34112COEIKH故，柱平面內的計算長度，07OXLU柱平面外的計算長度，9YM，按B類截面查鋼結構設計規范附錄354102YXXFUHIC，表C2，得，08X228019EXOEONAKN因此，22119612063151OMXXEOOEOENMNMFNMAW，（滿足要求）（根據鋼結構第二版中的1334）故，變截面柱平面內的整體穩定滿足要求。B變截面柱平面外的整體穩定計算根據門式剛架輕型房屋鋼結構技術規程614規定進行驗算。，按C類截面查鋼結構設計規范附錄C，表9510YOYLIC3，得；03Y因為柱一端鉸接，故，21075098TEXOEXONN。227310706844YB按下式進行驗算，621291052871039678OTYEBXNMNMFAW（滿足要求）（根據鋼結構第二版中的1336）故，變截面柱平面外的整體穩定滿足要求。注當斜梁坡度不超過10（15）時，因軸力很小可按壓彎構件計算其強度和剛架平面外的穩定，不計算平面內的穩定。由于該廠房的屋面坡度為571（110），則可不進行計算梁1的平面內的穩定。第六章連接節點計按照以下圖端板的支承條件的連接方式計算。71梁柱節點設計采用以下圖的連接方式計算。（1）節點連接方式節點采用M30（109級）高強度摩擦型高強螺栓連接，構件接觸采用噴砂，摩擦面抗滑移系數U045，每個高強度螺栓的預拉力P355KN（查鋼結構設計手冊，表412）。（2）節點內力M10568，N312KN，Q2988KN。KNM（3）螺栓桿軸方向受拉受剪驗算，取，31284BTNNN0835284BTPKN，（滿足909453113VFP抗剪要求）以下是一個高強度摩擦型螺栓連接的承載力驗算，（滿足抗拉、抗剪要求）2981432/1VTBN由于軸力、剪力引起的拉力可以忽略，故螺栓可承受的最大拉力為11MAX2222056828190437406MYKN則，。（滿足抗拉要求）1MAXBTN柱截面的平均高度為，75062OHM，（滿足要求）650418923YOWFHT（按規范GBJ1788規定，當時，對無局部壓應力（）025YOWFHT0C處可不配置加勁肋）故此節點不需要設加勁肋，由于中間螺栓屬于無肋類，致使端板厚度過大，為了滿足端板厚度的要求，同樣為了減少力偶作用下的局部變形，故設三道加勁肋。（4）端板厚度計算端板的厚度可根據不同的支撐條件進行計算，但不應小于16MM，和T梁端板連接的柱翼緣部分應與端板等厚度。A）伸臂類端板；36602841695FTENTMBB）兩邊支承類端板當端板外伸時，；23862FWTENTBF當端板平齊時，；154FTWWTMEEF綜上所算，取端板厚度。30TM（5）梁柱相交的節點域剪力驗算，610581518072VBCMNFDT（滿足要求）故不需要設置斜加勁肋，但是為了滿足構造設計要求，在梁柱節點設置一道斜向加勁肋。72斜梁與斜梁的拼接節點設計采用以下圖的連接方式計算。（1）節點連接方式節點采用M24（109級）高強度摩擦型高強螺栓連接，構件接觸采用噴砂，摩擦面抗滑移系數U045，每個高強度螺栓的預拉力P225KN（查鋼結構設計手冊，表412）。（2）節點內力M3542，N78KN，Q85KN。KNM（3）螺栓桿軸方向受拉受剪驗算0825180BTNPKN11MAX222234871648180BTMYKNN（4）端板厚度計算A）伸臂類端板；36501829FTENTMBB）兩邊支承類端板當端板外伸時，；618692FWTENTBF當端板平齊時，；1274FTWWTMEEF故，取端板厚度。25TM73屋脊梁梁拼接節點設計（1）節點連接方式節點采用M24（109級）高強度摩擦型高強螺栓連接，構件接觸采用噴砂，摩擦面抗滑移系數U045，每個高強度螺栓的預拉力P225KN（查鋼結構設計手冊，表412）。（2）節點內力M6744，N116KN，Q353KN。KNM（3）螺栓桿軸方向受拉受剪驗算0825180BTNP（滿足抗拉要求）11MAX2347MYN180BTKN（4）端板厚度計算A）伸臂類端板；3651802419FTENTMBB）兩邊支承類端板當端板外伸時，；6872FWTENTBF當端板平齊時，；122464FWTENTMBF故，取端板厚度。5TM74鋼柱柱腳設計（1）節點連接方式鋼柱柱腳采用鉸接方式與基礎連接，地角螺絲采用M24錨栓。（2）柱腳節點內力M0，N332KN，Q1174KN。KNM（3）柱腳地板的尺寸確定，取截面，32210CBLF4059BLM則，。3285904CNNMA）懸臂板2211160