1、目錄摘要IAbstractII前言1第一章 建筑設(shè)計(jì)21.1工程概況21.2建筑平面形式選擇21.3廠房的剖面設(shè)計(jì)31.4立面設(shè)計(jì)5第二章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)62.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡述62.2吊車梁設(shè)計(jì)72.3鋼架設(shè)計(jì)172.4節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)592.5檁條的設(shè)計(jì)742.6墻面構(gòu)件墻梁的設(shè)計(jì)832.7支撐系統(tǒng)設(shè)計(jì)892.8抗風(fēng)柱設(shè)計(jì)952.9基礎(chǔ)設(shè)計(jì)98結(jié)束語112參考文獻(xiàn)114摘要本設(shè)計(jì)為位于湖南省石門縣的門式剛架廠房，總建筑面積為，采用門式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)形式，單層雙坡雙跨。本設(shè)計(jì)包括建筑設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和外文翻譯三部分。建筑設(shè)計(jì)部分又可分為建筑平面設(shè)計(jì)，剖面設(shè)計(jì)，立面設(shè)計(jì)和建筑細(xì)部的構(gòu)造設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部分則包括吊車

2、梁設(shè)計(jì)，剛架設(shè)計(jì)，節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)，檁條設(shè)計(jì)，墻梁設(shè)計(jì)，支撐設(shè)計(jì)和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。主剛架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用彈性設(shè)計(jì)法，圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)則采用利用截面屈曲后強(qiáng)度的設(shè)計(jì)方法。建筑施工圖包括建筑平面圖，屋頂平面圖，立面圖，剖面圖，節(jié)點(diǎn)詳圖和門窗明細(xì)表；結(jié)構(gòu)施工圖包括基礎(chǔ)平面布置圖及基礎(chǔ)模板配筋圖，結(jié)構(gòu)平面布置圖，結(jié)構(gòu)立面圖，結(jié)構(gòu)屋面圖，結(jié)構(gòu)支撐布置圖，鋼構(gòu)件連接節(jié)點(diǎn)詳圖，鋼構(gòu)件詳圖和檁條布置圖。 關(guān)鍵詞：建筑設(shè)計(jì) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 門式剛架結(jié)構(gòu) 中級橋式吊車 柱下獨(dú)立基礎(chǔ)AbstractThe design is a production plant of portal frame of located in Shimen,Hun

3、an Province.The structure is a light steel portal frame, double slope and double cross.The design includes architectural design, structural design and foreign language translation.Architectural design includes graphic design, profile design , facade design and detail design.Structural design can be

4、divided into crane girder design, frame design, node design, purlins design, wall beam design , support design and foundation design .The main frame structures are designed with flexible design method, while the envelopes are designed by considering post-buckling strength of the material.Constructio

5、n plans include floor plans , roof plans, elevations , profiles, joints detail plans,doors and windows tables;structure construction plans include foundation layout maps and template based reinforcement plans, structural layout plan, structure elevation, roof structure map, the map layout of the sup

6、port structure, steel member connections detail map, steel component details and purlin layout. Keywords: Architectural design; Structural design; portal frame structure; intermediate bridge crane; independent basis前言本設(shè)計(jì)為位于湖南省石門縣的鋼結(jié)構(gòu)廠房，要求根據(jù)已給條件設(shè)計(jì)一座滿足各項(xiàng)功能要求的工業(yè)廠房。本設(shè)計(jì)包括兩個部分，前一個部分是建筑設(shè)計(jì)，要求根據(jù)所給的的初步方案完成建筑平

7、、立、剖面設(shè)計(jì)及必要的節(jié)點(diǎn)詳圖構(gòu)造設(shè)計(jì)。后一個部分為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主體結(jié)構(gòu)采用的是輕型門式剛架，對于次要結(jié)構(gòu)部分，采用人工驗(yàn)算的方法，而針對重要結(jié)構(gòu)或主體部分則主要是通過軟件計(jì)算來確定結(jié)構(gòu)的安全。具體做法是先根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和荷載情況初選各種構(gòu)件的截面，再用結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器對所選截面進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算，求出內(nèi)力數(shù)據(jù)后再根據(jù)應(yīng)力計(jì)算方法進(jìn)行截面安全檢驗(yàn)。對于重要的主鋼架結(jié)構(gòu)采用的是更加安全的彈性設(shè)計(jì)方法，依據(jù)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50017-2003）對各種構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性進(jìn)行校核。而對于次要的冷彎薄壁型鋼組成的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，就是經(jīng)濟(jì)地考慮板件屈曲后強(qiáng)度來檢驗(yàn)的。第一章 建筑設(shè)計(jì)1.1工程概況鋼結(jié)構(gòu)門式剛架廠房位

8、于湖南省石門縣，建筑面積。結(jié)構(gòu)形式采用單層雙坡雙跨，每跨設(shè)20/5t中級吊車兩臺。該地區(qū)氣候宜人，地質(zhì)條件良好，交通便利，地勢平坦，且周圍無污染性的工業(yè)廠房。1.2建筑平面形式選擇工業(yè)建筑設(shè)計(jì)的主要依據(jù)是生產(chǎn)工藝，本廠房的生產(chǎn)工藝流程為簡單的直線型。既要保證建筑和結(jié)構(gòu)的簡單合理，又要考慮它們的生產(chǎn)流程，因而決定采用矩形的平面形式，可以參考建筑圖部分。1.2.1定位軸線的劃分設(shè)計(jì)廠房的定位軸線，按從左到右的順序，橫向定位軸線依次編號為1、2、3、4、12、13。而按由上到下的順序，縱向定位軸線依次編號為A、B、C。1）橫向定位軸線。對中間柱來說，截面的中心線與橫向定位軸線是重合的，同時也與柱基礎(chǔ)

9、的中心線、剛架的中心線重合；橫向定位軸線還是屋面板、吊車梁、連系梁等縱向結(jié)構(gòu)構(gòu)件的標(biāo)志長度的界限。2）縱向中心線。抗風(fēng)柱設(shè)置時，應(yīng)盡量保證抗風(fēng)柱間距與柱距接近，考慮到跨度為，柱距為，故可將廠房的抗風(fēng)柱間距設(shè)為。對中列柱而言，縱向定位軸線與截面的中心線重合；而對于邊柱來說，縱向定位軸線和邊柱外邊緣重合，且廠房外墻內(nèi)緣和邊柱外緣重合。1.2.2柱網(wǎng)布置柱網(wǎng)是根據(jù)定位軸線布置的，廠房的跨度一般就是縱向定位軸線之間的距離，而橫向定位軸線之間的距離就是廠房的柱距。橫向定位軸線與縱向定位軸線相交形成的網(wǎng)格稱為柱網(wǎng)。選擇柱網(wǎng)時要滿足廠房的生產(chǎn)工藝要求，并有利于建筑工業(yè)化，便于施工。1） 跨度尺寸的確定廠房的

10、跨度應(yīng)通過對運(yùn)輸通道、生產(chǎn)工藝設(shè)備及人員活動空間的計(jì)算來確定。根據(jù)門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程，門式剛架的跨度宜取936m。根據(jù)該工業(yè)廠房生產(chǎn)工藝的要求，本設(shè)計(jì)采用雙跨，跨度取18m。2） 柱距尺寸的確定根據(jù)門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程，門式剛架的柱距，即柱網(wǎng)縱向定位軸線間的距離宜采用69m，根據(jù)實(shí)際情況本設(shè)計(jì)的柱距為6m。1.3廠房的剖面設(shè)計(jì)剖面設(shè)計(jì)應(yīng)做到以下幾點(diǎn)要求：（1）滿足生產(chǎn)工藝需要的必要空間；（2）保證廠房光線合適，通風(fēng)順暢；（3）屋面坡度應(yīng)保證排水便利；（4）施工方便、節(jié)約材料且能夠滿足建筑工業(yè)化的要求。1.3.1廠房高度的確定剛架梁下表面到廠房室內(nèi)地面的距離即為廠房的高度。

11、簡單地說，它近似等于柱頂?shù)绞覂?nèi)地面的距離。而柱頂標(biāo)高一般通過以下公式來確定，見圖1。 吊車梁軌道頂部到柱頂距離 式中各參數(shù)的含義如下：；：，通常定為 400mm500mm；：；：吊繩的最小長度，一般取決于起吊物的形狀小，通常大于1000mm；：吊鉤到吊車梁軌道頂面的最小高度；：吊車梁軌道頂面到小車上部的距離，從吊車參數(shù)表中可以獲得此數(shù)據(jù)；：屋架下弦與小車頂面之間的凈空尺寸。設(shè)置此值的目的是保證在地基發(fā)生不均勻沉降或屋架在最不利荷載情況下產(chǎn)生最大撓度時，廠房的高度方向仍然安全。圖 1 廠房高度的剖面圖依照廠房建筑模數(shù)協(xié)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 50006-2010），廠房的高度應(yīng)采用擴(kuò)大模數(shù)3M數(shù)列。有

12、吊車的廠房，牛腿面的高度，同樣應(yīng)采用擴(kuò)大模數(shù)3M數(shù)列（1M表示100mm）。考慮到吊車參數(shù)、生產(chǎn)流程和建筑模數(shù)的約束，本設(shè)計(jì)中取牛腿面高度為6m，房屋檐口高度為9.6m。1.3.2室內(nèi)外地坪標(biāo)高為了防止雨水侵入室內(nèi)，要盡量使室內(nèi)高出室外一定高度；而為了方便地運(yùn)輸各種工具進(jìn)入廠房，又要保證室內(nèi)外高差不致于過大，且需在大門處設(shè)置平緩的坡道。綜合兩者因素，本設(shè)計(jì)確定室內(nèi)外高差為150mm，即室內(nèi)地面標(biāo)高定為0.000m，室外則是-0.150m。廠房采光設(shè)計(jì)廠房的采光等級定為級，采用雙側(cè)采光，依據(jù)建筑采光設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 50033），窗地面積比應(yīng)大于。由于廠房的建筑面積為，所以窗戶的總面積應(yīng)大于為

13、。側(cè)墻開窗加上兩端山墻開窗共30個窗戶，窗戶的寬度取為，由2個寬的平開窗組合而成，所以窗戶的總高度需大于。可按高低窗來設(shè)置，低窗高度取為，窗底標(biāo)高為，而把高窗高度定為，窗底標(biāo)高為。窗戶總高度為，滿足采光要求。為了滿足廠房生產(chǎn)工藝的要求，一共設(shè)置6道4m4m的門，兩端山墻上共設(shè)置4道門，兩側(cè)墻上分別設(shè)置一道門，具體情況參考建筑立面圖。1.4立面設(shè)計(jì)該廠房的柱距、跨度、高度、屋蓋坡度和門窗的尺寸及布置等，都已在前文中設(shè)計(jì)完畢，在立面設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)以上設(shè)計(jì)結(jié)果，選用屋蓋構(gòu)造形式及材料、墻體構(gòu)造形式及材料，并確定墻屋面板等的布局和顏色，以達(dá)到比例協(xié)調(diào)、完整均衡的效果，給人以美感，并與周圍的環(huán)境相融合。屋

14、蓋及墻體構(gòu)造設(shè)計(jì)結(jié)果如下，詳見建筑平立面圖。墻體：墻面板選擇雙側(cè)彩色鋼板夾聚苯乙烯保溫板，兩側(cè)保溫板間是C型檁條。屋面：屋面板為兩層多波型V-125壓型鋼板，中間為100mm厚的巖棉。屋面板擱置在C型檁條上，檁條放置在剛架斜梁上。為防止雨水侵入廠房，除了設(shè)置廠房室內(nèi)外高差，還在廠房周圍采用了寬的混凝土散水。散水坡度取，散水構(gòu)造采用混凝土。第二章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡述2.1.1結(jié)構(gòu)選型及布置本工業(yè)廠房為輕型門式剛架結(jié)構(gòu)，每一跨內(nèi)都設(shè)有20/5t起重量的橋式吊車。因?yàn)閺S房的縱橫向長度都不是很大，小于規(guī)范的限值，所以設(shè)計(jì)時沒有設(shè)置伸縮縫。廠房所選用的鋼材為Q235。主體結(jié)構(gòu)為雙跨雙坡的實(shí)腹式門

15、式剛架，圍護(hù)結(jié)構(gòu)包括屋面板、墻面板、檁條和墻梁，其中，屋面板和墻面板由壓型鋼板構(gòu)成，而檁條和墻梁則是由冷彎薄壁型鋼組成。梁柱都采用等截面的H型鋼，柱與梁剛接，柱腳也是剛接。檁條墻梁的間距一般取為1.2m1.5m，設(shè)計(jì)中檁條取1.2m，并每隔兩根檁條設(shè)置一道隅撐；墻梁間距則取為1.5m，同樣也是每隔兩根墻梁設(shè)置一道隅撐。檁條墻梁內(nèi)側(cè)與剛架斜梁或柱子連接，外側(cè)則通過緊固件同壓型鋼板連接。在廠房兩側(cè)的第一個開間和FG開間內(nèi)設(shè)置有屋蓋水平支撐，每個開間內(nèi)分別設(shè)置12組交叉斜拉桿。柱間支撐的設(shè)置開間與屋蓋水平支撐一致，柱間支撐分設(shè)于吊車梁上下。在端部的山墻部分，每6m處設(shè)置一根抗風(fēng)柱，用來將風(fēng)荷載傳遞給

16、屋面支撐。柱下基礎(chǔ)選擇錐形獨(dú)立基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)方法按塑性設(shè)計(jì)方法驗(yàn)算梁與邊柱剪應(yīng)力節(jié)點(diǎn)域，按彈性設(shè)計(jì)方法驗(yàn)算其他構(gòu)件。先按建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（GB 50009）統(tǒng)計(jì)荷載；再按冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范（GB 50018）驗(yàn)算檁條、墻梁的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性；按門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（CECS 102）和鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB 50017）驗(yàn)算剛架斜梁、柱的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性。2.2吊車梁設(shè)計(jì)2.2.1吊車梁荷載1）最大輪壓的計(jì)算。吊車選用20/5t吊鉤起重機(jī)，其技術(shù)規(guī)格如下表：表 1 吊車參數(shù)臺數(shù)起重量（kN）跨度（m）寬度B（mm）輪距K（mm）最大輪壓（kN）起重機(jī)總重G（t）小車重g（t）兩臺

17、20/5t16.55860450018324.27.085由表可知，吊車的最大輪壓標(biāo)準(zhǔn)值為：依據(jù)建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（GB50009）的規(guī)定，取吊車荷載的動力系數(shù)，則吊車的輪壓設(shè)計(jì)值如下：2）橫向荷載設(shè)計(jì)值。每個吊車輪上的橫向荷載標(biāo)準(zhǔn)值為，其中，Q為吊車的額定起重量，本設(shè)計(jì)中取20t；g表示小車重，設(shè)計(jì)中為7.085t，且吊車為A5中級工作制吊車。依照建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（GB50009），取，則則橫向荷載的設(shè)計(jì)值為2.2.2內(nèi)力計(jì)算1）設(shè)計(jì)時取荷載布置的最不利情況來計(jì)算吊車梁受到的最大彎矩和剪力。吊車梁兩端按鉸接設(shè)計(jì)，（柱距）。由吊車梁和吊車的尺寸知吊車梁上最多有三個輪子。圖 2 兩臺吊車三個輪子的

18、最不利荷載布置情況3P代表三個輪壓的合力。用x表示中間輪壓至A支座的距離；a表示該指定荷載P至梁上荷載合力3P的距離；表示P左邊的荷載對其作用點(diǎn)的力矩，它是一個與x無關(guān)的常數(shù)。此時，P所在截面的彎矩可以表示為：（2-1）而要滿足吊車梁上有三個輪壓，x必須滿足，且，此時恒成立。所以，當(dāng)時，取得最大值，相當(dāng)于只有兩個輪壓作用于梁上。所以，當(dāng)?shù)踯嚵荷现蛔饔糜袃蓚€輪壓時，吊車梁產(chǎn)生的彎矩最大。最大剪力標(biāo)準(zhǔn)值（即當(dāng)P作用在支座處時）其中為吊車梁的自重影響系數(shù)，查鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊表8-2得，。同樣地，可得到由橫向水平荷載產(chǎn)生的最大剪力2）考慮一根吊車梁上兩臺吊車荷載作用下的內(nèi)力（兩個輪子時） 記梁上兩輪壓P

19、之間的距離為，離A支座較近的輪壓距梁上梁上兩輪壓合力2P的距離為，離A支座較近的輪壓到A支座的距離為x。荷載布置如下圖所示，為使吊車梁產(chǎn)生最大彎矩，則：圖 3 兩臺吊車兩個輪子的最不利荷載布置情況A點(diǎn)的剪力由豎向荷載產(chǎn)生的吊車梁的最大彎矩標(biāo)準(zhǔn)值：豎向荷載產(chǎn)生的吊車梁最大彎矩處的相應(yīng)剪力值：由橫向水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的吊車梁最大彎矩為：3）由同樣的分析可知，一臺吊車（2個輪子時）荷載作用下，吊車梁產(chǎn)生的彎矩沒有一臺吊車（1個輪子時）荷載作用下，吊車梁產(chǎn)生的彎矩大。故只需要計(jì)算吊車梁產(chǎn)生的最大剪力。豎向荷載產(chǎn)生的吊車梁的最大剪力為橫向水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的吊車梁最大剪力為4）一臺吊車荷載作用下的內(nèi)力（

20、一個輪子時）豎向荷載產(chǎn)生的吊車梁最大彎矩標(biāo)準(zhǔn)值最大彎矩處的相應(yīng)剪力值吊車梁支座處的最大剪力橫向水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的吊車梁最大彎矩橫向水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的吊車梁最大剪力2.2.3截面選擇取吊車梁為單軸對稱工字形截面，尺寸為，且兩螺栓孔中心到y(tǒng)軸的距離都為90mm。1） 截面特性2） 扣除孔洞后的截面特性工字型截面上翼緣對y軸的截面特性2.2.4強(qiáng)度驗(yàn)算1）正應(yīng)力驗(yàn)算。按鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中的規(guī)定計(jì)算上翼緣正應(yīng)力，由前內(nèi)力計(jì)算知吊車梁的最大彎矩，而橫向最大彎矩。由于吊車梁要進(jìn)行疲勞驗(yàn)算，、均取1.0，且考慮動荷載效應(yīng)，即動力系數(shù)。則滿足要求。下翼緣應(yīng)力滿足要求。2）剪應(yīng)力驗(yàn)算。由內(nèi)力計(jì)算知吊車梁的最大

21、剪力。吊車梁截面的最大剪應(yīng)力滿足要求。3）腹板的局部應(yīng)力驗(yàn)算。吊車軌高140mm，則集中荷載在腹板計(jì)算高度邊緣處的假定分布長度（2-2）集中荷載增大系數(shù)，集中荷載，承受移動集中荷載吊車輪壓作用的吊車梁，腹板計(jì)算高度邊緣的壓應(yīng)力（2-3）滿足要求。4）腹板計(jì)算高度邊緣處的折算應(yīng)力因?yàn)榕c同號，取，則滿足要求。2.2.5穩(wěn)定性驗(yàn)算1）依照鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范表4.2.1，當(dāng)時應(yīng)驗(yàn)算梁的整體穩(wěn)定性。（2-4）因此在集中荷載作用下梁的整體穩(wěn)定性的等效臨界彎矩系數(shù)（2-5）受壓翼緣對y軸的慣性軸受拉翼緣對y軸的慣性軸截面不對稱性系數(shù)（2-6）影響系數(shù)（2-7）梁的整體穩(wěn)定性系數(shù)（2-8）用代替，則（2-9）滿足

22、要求。2）腹板的局部穩(wěn)定性。因?yàn)椋驗(yàn)榫植繅簯?yīng)力的存在，所以應(yīng)在腹板處配置橫向加勁肋，同時也應(yīng)在支座處配置支撐加勁肋。橫向加勁肋的間距在和之間，這里取間距，且在腹板兩側(cè)對稱布置橫向加勁肋。橫向加勁肋的外伸寬度 ，令而加勁肋的厚度，令腹板邊緣處彎曲壓應(yīng)力的最大值為平均剪應(yīng)力為邊緣的局部壓應(yīng)力為（2-10）所以由于，用于腹板受剪計(jì)算時的通用高厚比則因?yàn)椋糜诟拱迨芫植繅毫τ?jì)算時的通用高厚比（2-11）則腹板的局部穩(wěn)定驗(yàn)算（2-12）所以腹板的局部穩(wěn)定性滿足要求。驗(yàn)算支座加勁肋支座加勁肋采用兩端均刨平并與上、下翼緣板頂緊的平板式支座加勁肋2-100x10。加勁肋的示意圖如圖4：吊車梁支座處的最大反力

23、 從而可以算得支座加勁肋的端面承受的壓應(yīng)力如下圖 4 支座加勁肋示意圖支座加勁肋的穩(wěn)定計(jì)算腹板為加勁肋提供承壓支持的寬度加勁肋屬于b類截面，則穩(wěn)定性系數(shù)，腹板平面外加勁肋的穩(wěn)定性所以支座加勁肋的穩(wěn)定性滿足要求。2.2.7撓度驗(yàn)算由前面的內(nèi)力計(jì)算可知，一臺吊車產(chǎn)生的最大豎向彎矩為，最大橫向彎矩為。而驗(yàn)算吊車梁的撓度時應(yīng)按的臺吊車的荷載標(biāo)準(zhǔn)值的最大效應(yīng)計(jì)算，且不乘以動力系數(shù)。則吊車梁的豎向撓度為：吊車梁的橫向撓度為：所以吊車梁的變形滿足要求。吊車梁的疲勞驗(yàn)算吊車梁一般都要進(jìn)行疲勞驗(yàn)算。按照規(guī)范要求，只考慮一臺起重量最大的吊車的作用，且不計(jì)動力系數(shù)。1） 最大彎矩處吊車梁截面下翼緣的連接焊縫處主體鋼

24、結(jié)構(gòu)的疲勞應(yīng)力幅 查鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范表6.2.3-1知欠載效應(yīng)的等效系數(shù)（中級工作制吊車）。且根據(jù)附表E知構(gòu)件和連接類別均為2類，查表6.2.3-2知循環(huán)次數(shù)為次的容許應(yīng)力幅。所以最大彎矩處的截面疲勞強(qiáng)度滿足要求。2） 橫向加勁肋下端部（離腹板下邊緣60mm）附近主體金屬的疲勞應(yīng)力幅查鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范附表E知，構(gòu)件和連接類別均為4類。則，所以橫向加勁肋處的疲勞強(qiáng)度也滿足要求。2.3剛架設(shè)計(jì) 結(jié)構(gòu)自重、屋面活荷載、屋面雪荷載和吊車荷載參照建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（GB 5000920012）。風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值參照門式鋼架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（CECS 102：2002）附錄A。基本風(fēng)壓值為，風(fēng)荷載高度變化系數(shù)

25、按建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范的規(guī)定采用，地面粗糙度為B類。 2.3.1荷載計(jì)算1)恒載計(jì)算屋面板及保溫層自重標(biāo)準(zhǔn)值：檁條自重標(biāo)準(zhǔn)值：懸掛設(shè)備自重標(biāo)準(zhǔn)值：墻面（含墻梁）自重標(biāo)準(zhǔn)值：2)活荷載計(jì)算屋面活荷載：雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值：3)風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值（計(jì)算的是中間區(qū)的風(fēng)荷載，斜梁從左至右編號為）左風(fēng)下各構(gòu)件所受的荷載值：左柱風(fēng)荷載 （壓力）斜梁風(fēng)荷載 （吸力）斜梁風(fēng)荷載 （吸力）斜梁風(fēng)荷載 （吸力）斜梁風(fēng)荷載 （吸力）右拄風(fēng)荷載 （吸力）右風(fēng)下各構(gòu)件所受的荷載值：左柱風(fēng)荷載 （吸力）斜梁風(fēng)荷載 （吸力）斜梁風(fēng)荷載 （吸力）斜梁風(fēng)荷載 （吸力）斜梁風(fēng)荷載 （吸力）右拄風(fēng)荷載 （壓力）4)吊車荷載標(biāo)準(zhǔn)值（考慮吊車梁的自重影

26、響）按最大輪壓作用在一側(cè)吊車梁上計(jì)算的牛腿最大反力：邊柱 中柱 按最小輪壓作用在一側(cè)吊車梁上計(jì)算的牛腿最大反力：邊柱 中柱 橫向荷載作用下的牛腿最大反力 5)鋼架上的荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算(1）屋面與檁條引起的線荷載為。(2）由于屋面活荷載大于雪荷載，所以取屋面活荷載，由屋面活荷載引起的線荷載為。6)地震荷載計(jì)算(1）一般重力荷載計(jì)算，因?yàn)閺S房為兩跨等高剛架，結(jié)構(gòu)計(jì)算簡圖如下，為一個單質(zhì)點(diǎn)體系。圖 5 地震荷載作用下的計(jì)算簡圖(2）質(zhì)點(diǎn)集中重力荷載計(jì)算柱頂標(biāo)高處計(jì)算基本周期時：計(jì)算地震作用時：吊車梁面標(biāo)高處吊車在一側(cè)柱上的牛腿反力(3）排架基本周期計(jì)算邊柱的側(cè)移剛度為中柱的側(cè)移剛度為所以在單位力作用下

27、兩跨等高排架在單位力作用下的柱頂水平位移則排架的基本周期(4）地震力計(jì)算。地震烈度按7度（0.10g）考慮，場地類別為類，地震分組是第二組，所以特征周期值：，。因?yàn)椋越Y(jié)構(gòu)的阻尼比取為0.05。（2-13）其中，衰減指數(shù)阻尼調(diào)整系數(shù)所以作用于結(jié)構(gòu)頂部的總地震剪力標(biāo)準(zhǔn)值。吊車橫向水平地震作用2.3.2截面初選該廠房柱高為9.6m，牛腿高度6m，跨度為18m，柱距為6m，屋面坡度為1:15。門式剛架一般采用等截面柱，且等截面柱的柱的截面高度應(yīng)取柱高的1/101/20。剛架橫梁的截面高度一般可按跨度的1/301/40（實(shí)腹梁）確定。剛架梁、柱截面選用焊接H形實(shí)腹截面，一般腹板厚度為6mm，翼緣板厚

28、可采用10mm或12mm，考慮到吊車荷載較大，可適當(dāng)加厚腹板和翼緣板厚度。截面高度與寬度之比h/b可取25，又剛架柱為壓彎構(gòu)件，其h/b可取較小值。截面的高度h與寬度b通常以10mm為模數(shù)，而選擇翼緣板厚度時，以2mm為模數(shù)，腹板厚度可取4、5、6mm，超過6mm以2mm為模數(shù)。綜合考慮，邊柱截面定為，中柱承受的荷載較大，截面定為；梁截面定為。2.3.3剛架內(nèi)力分析1） 先手算一種荷載情況，選屋面活荷載滿布情況計(jì)算內(nèi)力。根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計(jì)手冊中的規(guī)定：剛接排架中，軸線坡度小于1/7的雙坡橫梁，計(jì)算簡圖可用一根直線代替。所以屋面活荷載下的鋼架計(jì)算簡圖如下：圖 6 屋面活荷載作用簡圖而構(gòu)件的截面參

29、數(shù)如下表所示：表 2 構(gòu)件截面參數(shù)構(gòu)件截面形式面積（）繞x軸慣性矩（）繞y軸慣性矩（）邊柱122088.96315.4207中柱2041621.742611.4444梁100604.68671.6044 因?yàn)楸緩S房是對稱結(jié)構(gòu)，故只用取結(jié)構(gòu)的一半進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算簡圖如下：圖 7 屋面活荷載半結(jié)構(gòu)作用簡圖（1）采用位移法求解該鋼架，選取基本結(jié)構(gòu)和基本未知力如下圖所示：圖 8 位移法求解的基本結(jié)構(gòu)（2）建立位移法方程 記邊柱和橫梁的線剛度分別為、。則代入到位移法方程中，解得。由此得到剛架的內(nèi)力圖：圖 9 手算荷載的彎矩圖（kNm） 圖 10 手算荷載的剪力圖（kN）圖 11 手算荷載的軸力圖（以壓應(yīng)力

30、為正kN）2） 其他工況下的剛架內(nèi)力利用結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器來求解，結(jié)果如下:（1）恒載作用屋面和檁條引起的線荷載為3.168kN/m 墻面（含墻梁）自重為梁自重為邊柱自重為中柱自重為吊車梁及軌道自重為則吊車梁作用于牛腿處的集中力為 剛架柱的截面確定后，吊車軌道中心線至邊柱中心線和中柱中心線的距離分別為：（邊柱）（中柱） 吊車梁荷載向柱中心簡化的集中彎矩為（邊柱）（中柱） 圖 12 恒載作用簡圖圖 13 恒載作用下的彎矩圖（kNm）圖 14 恒載作用下的剪力圖（kN）圖 15 恒載作用下的軸力圖（kN）（2）活載作用圖 16 活載作用簡圖圖 17 活載作用下的彎矩圖（kNm）圖 18 活載作用下的剪

31、力圖（kN）圖 19 活載作用下的軸力圖（kN）（3）風(fēng)荷載作用左風(fēng)：圖 20 左風(fēng)荷載作用于剛架的簡圖圖 21 左風(fēng)荷載作用于剛架上的彎矩圖（kNm）圖 22 左風(fēng)荷載作用于剛架上的剪力圖（kN）圖 23 左風(fēng)荷載作用于剛架上的軸力圖（kN）右風(fēng)：圖 24 右風(fēng)荷載作用于剛架的簡圖圖 25 右風(fēng)荷載作用于剛架上的彎矩圖（kNm）圖 26 右風(fēng)荷載作用于剛架上的剪力圖（kN）圖 27 右風(fēng)荷載作用于剛架上的軸力圖（kN）（4）地震作用（作用于結(jié)構(gòu)頂部的總地震剪力對整個剛架有效，而作用于吊車梁頂面的吊車橫向水平地震作用只對柱有效，先計(jì)算總地震剪力的效果）左地震：圖 28 左地震作用簡圖圖 29

32、左地震作用下的彎矩圖（kNm）圖 30 左地震作用下的剪力圖（kN）圖 31 左地震作用下的軸力圖（kN）右地震：圖 32 右地震作用簡圖圖 33 右地震作用下的彎矩圖（kNm）圖 34 右地震作用下的剪力圖（kN）圖 35 右地震作用下的軸力圖（kN） 再考慮吊車橫向水平地震作用的效果，可按柱頂為不動鉸簡圖進(jìn)行計(jì)算，即只考慮吊車地震作用對柱的影響，由于三根柱等高，故可只考慮一根柱分別受左右地震的內(nèi)力圖。對于荷載作用簡圖，將吊車梁頂面的地震作用向牛腿處的柱中心簡化，集中力，而集中力偶。 圖 36 吊車橫向水平左地震的作用簡圖及內(nèi)力圖 圖 37吊車橫向水平右地震的作用簡圖及內(nèi)力圖說明：在吊車地震

33、作用下，柱的軸力為0，故沒有列出柱的軸力圖。且考慮廠房空間工作影響的調(diào)整，對柱的作用效應(yīng)應(yīng)乘以0.8。（5）吊車荷載 剛架柱的截面確定后，吊車軌道中心線至邊柱中心線的距離為0.355m，離中柱中心線的距離為0.45m。而一跨剛架上牛腿承受的最大豎向力，對應(yīng)的最小豎向力是（沒有乘以折減系數(shù)）。把牛腿上作用的吊車荷載向柱的中心簡化，則柱還受到力偶作用。邊柱中柱受到的力偶分別是：（邊柱）（中柱） 而最小豎向力對應(yīng)的力偶，邊柱是，中注是。a. 僅有左跨有吊車作用，且作用于邊柱（只考慮豎向荷載）圖 38 左跨吊車豎向荷載作用于邊柱的簡圖圖 39 左跨吊車豎向荷載作用于邊柱的彎矩圖（kNm）圖 40 左跨

34、吊車豎向荷載作用于邊柱的剪力圖（kN）圖 41 左跨吊車豎向荷載作用于邊柱的軸力圖（kN）b. 僅有左跨有吊車作用，且作用于中柱（只考慮豎向荷載）圖 42 左跨吊車豎向荷載作用于中柱的簡圖圖 43 左跨吊車豎向荷載作用于中柱的彎矩圖（kNm）圖 44 左跨吊車豎向荷載作用于中柱的剪力圖（kN）圖 45 左跨吊車豎向荷載作用于中柱的軸力圖（kN）c. 僅有右跨有吊車作用，且作用于中柱（只考慮豎向荷載）圖 46 右跨吊車豎向荷載作用于中柱的簡圖圖 47 右跨吊車豎向荷載作用于中柱的彎矩圖（kNm）圖 48 右跨吊車豎向荷載作用于中柱的剪力圖（kN）圖 49 右跨吊車豎向荷載作用于中柱的軸力圖（kN

35、）d. 僅有右跨有吊車作用，且作用于邊柱（只考慮豎向荷載）圖 50 右跨吊車豎向荷載作用于邊柱的簡圖圖 51 右跨吊車豎向荷載作用于邊柱的彎矩圖（kNm）圖 52 右跨吊車豎向荷載作用于邊柱的剪力圖（kN）圖 53 右跨吊車豎向荷載作用于邊柱的軸力圖（kN）e. 僅有左跨有吊車作用，且向左作用（只考慮橫向荷載）圖 54 左跨吊車橫向荷載向左作用的簡圖圖 55 左跨吊車橫向荷載向左作用的彎矩圖（kNm）圖 56 左跨吊車橫向荷載向左作用的剪力圖（kN）圖 57 左跨吊車橫向荷載向左作用的軸力圖（kN）f. 僅有左跨有吊車作用，且向右作用（只考慮橫向荷載）圖 58 左跨吊車橫向荷載向右作用的簡圖圖

36、 59 左跨吊車橫向荷載向右作用的彎矩圖（kNm）圖 60 左跨吊車橫向荷載向右作用的剪力圖（kN）圖 61 左跨吊車橫向荷載向右作用的軸力圖（kN）g. 僅有右跨有吊車作用，且向左作用（只考慮橫向荷載）圖 62 右跨吊車橫向荷載向左作用的簡圖圖 63 右跨吊車橫向荷載向左作用的彎矩圖（kNm）圖 64 右跨吊車橫向荷載向左作用的剪力圖（kN）圖 65 右跨吊車橫向荷載向左作用的軸力圖（kN）h. 僅有右跨有吊車作用，且向右作用（只考慮橫向荷載）圖 66 右跨吊車橫向荷載向右作用的簡圖圖 67 右跨吊車橫向荷載向右作用的彎矩圖（kNm）圖 68 右跨吊車橫向荷載向右作用的剪力圖（kN）圖 69

37、 右跨吊車橫向荷載向右作用的軸力圖（kN）3）內(nèi)力組合因?yàn)閺S房結(jié)構(gòu)是對稱的，故只需要對以下控制截面進(jìn)行驗(yàn)算：圖 70 剛架的驗(yàn)算截面示意圖荷載組合分為不考慮地震荷載的一般組合和不考慮風(fēng)荷載的地震荷載的組合。因?yàn)殚T式剛架輕型房屋的結(jié)構(gòu)自重較小，在基本組合中，一般有可變荷載效應(yīng)控制，荷載效應(yīng)組合的設(shè)計(jì)值S可按下列表達(dá)式計(jì)算：（2-14）式中：為永久荷載的分項(xiàng)系數(shù)，當(dāng)其效應(yīng)對結(jié)構(gòu)不利時取1.2，反之則取1.0；和分別為第1個和第i個可變荷載的分項(xiàng)系數(shù)，一般情況下應(yīng)取1.4；表示按1永久荷載計(jì)算的荷載效應(yīng)值；表示按可變荷載計(jì)算的荷載效應(yīng)，其中為可變荷載效應(yīng)中起控制作用者；為可變荷載的組合值系數(shù)，常用的

38、取值如下表所示。 表 3 可變荷載的組合值系數(shù)荷載類別樓面活荷載屋面活荷載雪荷載積灰荷載A1A7軟鉤吊車荷載風(fēng)荷載地震荷載0.70.70.71.00.70.60.6對柱來說，起控制作用的內(nèi)力為軸力和彎矩，因而只需對柱的、進(jìn)行組合。組合的一般原則有：a. 不論怎么組合，恒載都必須參與；b. 左右兩種荷載情況不同時參與組合，如左風(fēng)和右風(fēng)，左地震和右地震；c. 有吊車水平荷載必然有吊車豎向荷載，相反地，有吊車豎向荷載則不一定有吊車水平荷載。將計(jì)算所得的各工況內(nèi)力進(jìn)行組合，可得到各控制截面的的最不利內(nèi)力見下表。（1）不含地震荷載的內(nèi)力組合：表 4 最不利內(nèi)力表 (單位：N、V(kN)；M(kNm)控制

39、截面號組合效應(yīng)軸力N剪力V彎矩M1-1-185.50 -51.58 200.87 -53.02 5.77 -41.16 -53.02 5.77 -41.16 -601.77 -54.18 156.22 2-2-39.07 -10.62 -8.87 -579.93 -54.18 -168.88 -34.82 1.80 -18.45 -579.93 -54.18 -168.88 3-3-29.94 -30.59 83.55 -91.10 -32.43 -81.19 -20.29 -10.03 37.76 -93.38 -44.52 -55.60 4-4-9.37 -12.41 -2.62 -80.

40、28 -44.52 -215.88 -9.37 -12.41 -2.62 -80.28 -44.52 -215.88 5-5-617.03 -11.44 163.62 -616.44 11.44 -163.62 -83.38 1.92 -18.62 -1057.25 11.35 -62.04 6-6-571.33 25.89 133.94 -571.33 -25.89 -133.94 -73.77 1.92 -7.11 -1045.71 11.35 6.07 7-7-59.69 -16.46 112.87 -59.69 16.46 -112.87 -45.43 2.31 7.08 -175.1

41、0 9.76 -35.57 8-8-53.23 -1.83 68.65 -53.82 1.83 -68.65 -39.66 2.31 15.39 -168.17 9.76 -0.43 9-9-13.00 8.52 -2.62 -49.76 77.14 -215.88 -43.41 77.26 -214.24 -19.35 8.39 -4.26 0.73 17.52 -32.66 -55.58 62.13 -153.06 10-10-28.60 -6.59 122.79 -22.85 -1.68 16.94 -11.37 2.56 22.12 -42.59 -9.23 98.45 3.10 -2

42、.50 35.09 -50.97 -6.94 95.85 11-11-26.32 -3.93 123.96 -22.87 1.36 16.94 -24.59 5.39 30.26 -20.21 -4.39 107.47 2.74 -2.89 35.09 -51.44 -0.11 95.85 12-12-19.61 -15.25 -27.97 -43.52 -84.19 -277.26 -19.61 -15.25 -27.97 -31.67 -84.31 -274.02 0.37 -22.91 -81.25 -56.05 -69.17 -216.60 （2）地震荷載的內(nèi)力組合：表 5 最不利內(nèi)力

43、表 (單位：N、V(kN)；M(kN.m)控制截面號組合效應(yīng)軸力N剪力V彎矩M1-1-211.57 -50.92 213.84 -73.83 -3.57 -18.63 -73.83 -4.68 -15.27 -602.29 -55.59 165.63 2-2-60.84 -18.89 -28.07 -580.44 -56.70 -171.24 -55.63 -4.68 -43.36 -580.44 -55.59 -167.92 3-3-42.54 -36.09 74.05 -91.61 -32.51 -85.02 -41.76 -4.68 -38.44 -93.89 -45.93 -54.65

44、 4-4-29.89 -21.58 -42.85 -80.79 -45.93 -220.00 -29.89 -21.58 -42.85 -80.79 -45.93 -220.00 5-5-637.43 -14.58 178.03 -636.84 14.58 -178.03 -117.39 5.30 -37.05 -1057.25 -11.35 62.04 6-6-591.61 36.20 132.45 -591.61 -36.20 -132.45 -107.77 5.30 -5.25 -1045.71 -11.35 -6.07 7-7-80.10 -13.45 110.24 -80.10 13

45、.45 -110.24 -79.39 2.99 56.86 -175.10 9.76 -35.57 8-8-73.64 2.51 76.83 -74.23 -2.51 -76.83 -73.62 2.99 67.63 -168.17 9.76 -0.43 9-9-29.82 27.97 -42.85 -51.20 77.55 -220.00 -44.85 77.68 -218.36 -36.16 27.84 -44.48 -8.47 30.84 -61.05 -60.12 61.33 -147.31 10-10-25.56 -7.39 123.96 -42.18 -5.41 43.72 -25

46、.51 1.08 50.86 -47.14 -10.03 96.97 -6.10 -4.71 56.81 -55.52 -7.74 94.37 11-11-26.32 -3.93 123.96 -42.52 0.23 43.72 -31.45 5.17 48.07 -24.82 -4.58 105.99 -6.67 -3.86 56.81 -56.06 -0.30 94.37 12-12-33.82 -30.38 -65.64 -48.13 -84.38 -280.47 -33.82 -30.38 -65.64 -36.29 -84.50 -277.23 -9.04 -39.41 -138.3

47、1 -60.66 -69.36 -219.81 4）構(gòu)件驗(yàn)算（1）剛架梁的驗(yàn)算構(gòu)件的截面特征。剛架梁選用，其截面特性如下：驗(yàn)算構(gòu)件的寬厚比對翼緣（滿足要求）對腹板（滿足要求）強(qiáng)度驗(yàn)算因梁為等截面，只驗(yàn)算最不利內(nèi)力大的截面，即9-9和12-12控制截面。實(shí)腹式剛架斜梁在平面內(nèi)可按壓彎構(gòu)件計(jì)算強(qiáng)度，彎壓共同作用下的強(qiáng)度驗(yàn)算：以9-9截面的Mmax為控制條件：，以9-9截面的Mmax為控制條件：，以9-9截面的+Nmax為控制條件：，以9-9截面-Nmax為控制條件：，以12-12截面Mmax為控制條件：，以12-12截面-Mmax為控制條件：，以12-12截面+Nmax為控制條件：，以12-12截

48、面-Nmax為控制條件：，控制截面的最不利內(nèi)力引起的正應(yīng)力均小于，所以正應(yīng)力驗(yàn)算滿足要求。 抗剪驗(yàn)算。梁采用等截面設(shè)計(jì)，由上述最不利內(nèi)力知。根據(jù)門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程的規(guī)定，當(dāng)梁的腹板高度變化小于60mm/m,則（2-15），則（滿足要求）彎、剪、壓共同作用下的驗(yàn)算。對于等截面梁，從9-9、10-10、11-11、12-12截面中選出最不利內(nèi)力來進(jìn)行驗(yàn)算。最不利內(nèi)力組合如下：，（2-16）（2-17）根據(jù)門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程的規(guī)定取。即全截面有效，則。由于，則（2-18）滿足要求。梁的整體穩(wěn)定性驗(yàn)算因斜梁坡度，故不計(jì)算其平面內(nèi)穩(wěn)定性。斜梁平面外的穩(wěn)定性驗(yàn)算，因?yàn)槲菝姘灏臋_

49、條置于斜梁上，給斜梁提供了側(cè)向支撐，為了保險起見，斜梁平面外的間距按兩個檁條間距考慮，取計(jì)算長度，截面屬于b類截面，查鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范附表C-2，得。對兩端彎曲應(yīng)力基本相等的區(qū)段 。（2-19）因此在均布荷載作用下梁的整體穩(wěn)定性的等效臨界彎矩系數(shù)因?yàn)樾绷簽殡p軸對稱截面，截面不對稱影響系數(shù)所以梁的整體穩(wěn)定性系數(shù)（2-20）用代替，則（2-21）所以梁的整體穩(wěn)定性滿足要求。（2）驗(yàn)算邊柱構(gòu)件的截面特征。剛架邊柱截面選用，其截面參數(shù)如下：強(qiáng)度驗(yàn)算邊柱為等截面，只驗(yàn)算最不利內(nèi)力大的截面，即1-1和2-2控制截面。實(shí)腹式剛架邊柱在平面內(nèi)可按壓彎構(gòu)件計(jì)算強(qiáng)度，邊柱在彎壓共同作用下的強(qiáng)度驗(yàn)算如下：以1-1截面

50、Mmax為控制條件：，以1-1截面Mmax為控制條件（或以+Nmax為控制條件）：，以1-1截面-Nmax為控制條件：，以2-2截面Mmax為控制條件：，以2-2截面-Mmax為控制條件：，以2-2截面Nmax為控制條件：，以2-2截面-Nmax為控制條件：，控制截面的最不利內(nèi)力引起的正應(yīng)力均小于，所以正應(yīng)力驗(yàn)算滿足要求。抗剪驗(yàn)算。邊柱采用等截面設(shè)計(jì)，且由最不利內(nèi)力表知最大剪力。依照門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程，邊柱的腹板高度變化小于60mm/m,則（滿足要求）彎、剪、壓共同作用下的驗(yàn)算。對于等截面邊柱，從1-1、2-2、3-3、4-4截面中選出最不利內(nèi)力來進(jìn)行驗(yàn)算。最不利內(nèi)力組合如下：，（2-22）故由于則所以，由于，則所以邊柱在復(fù)合內(nèi)力下強(qiáng)度滿足要求。驗(yàn)算邊柱平面內(nèi)的整體穩(wěn)定性，剛架斜梁的慣性矩 鋼架柱的慣性矩 剛架斜梁和剛架柱的線剛度比值 因?yàn)槭莿偨又_，則根據(jù)剛架斜梁和剛架柱的線剛度比值，查鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范表D-2得當(dāng)框架柱考慮側(cè)移時，其計(jì)算長度系數(shù)所以柱的平面內(nèi)計(jì)算長度 則柱的長細(xì)比邊柱截面為b類截面，查鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范附表C-2得穩(wěn)定性系數(shù)（2-23）邊柱上同時作用有端彎矩和橫向荷載，且兩種荷載使構(gòu)件產(chǎn)生了同向曲率，那么等效彎矩系數(shù)：。按下式驗(yàn)算邊柱的平面內(nèi)穩(wěn)定性（