单层钢结构厂房计算书

江苏科技大学

毕业设计（论文）任务书

学院（系）：船舶与建筑工程 专 业： 土木工程 学 号： 06 姓 名： 徐 林 指导教师： 邵建华 职 称： 讲师

2011年 2月16 日

毕业设计（论文）题目： 模具冲压件厂车间单层门式钢架厂房设计 一、毕业设计（论文）内容及要求（包括原始数据、技术要求、达到的指标和应做的实验等） 1.设计资料 (1) 概况：本工程为某门式刚架结构的模具冲压件厂车间，总建筑面积约为3100㎡。门式刚架结构的平面、立面与剖面图如下图所示，刚架跨度为L=2×=，柱距为，屋面坡度为1:15。 （2）本工程位于7度抗震设防区，设计地震基本加速度为；建筑场地为II类场地土，设计地震分组为第二组，建筑物属于二级防火标准。 （3）吊车自重：吊车的起重量为50/10t，级别为A6的桥式吊车。 （4）不考虑地震作用时，作用在屋面上的荷载包括结构自重、屋面永久荷载、屋面活荷载、屋面雪荷载及风荷载，各荷载的标准值分别如下（结构自重由程序自动计算，并参与相应的组合）： 屋面永久荷载Gk为m2（其中屋面板m2，隔热层m2，檩条m2，屋面支撑m2，设备管线m2）。 屋面活荷载Qik为m；屋面基本雪压S0为m；基本风压w0为m，地面粗糙程度为B类。 （5）材料：刚架、檩条、支撑等采用Q235钢；焊接材料E43系列；螺栓采用高强度螺栓和普通螺栓。 檩条、墙梁为“C”形冷弯薄壁型钢，屋面采用厚的镀锌压型彩涂板。 222（6）主体承重结构采用焊接的工字形实腹式门式刚架钢结构，刚架斜梁与柱间的连接采用刚性连接。 屋面支撑系统的刚性压杆采用圆钢管，交叉支撑采用圆钢，利用花篮螺丝张紧；柱间支撑的构造与屋面支撑类似。 墙面维护结构由压型钢板墙板和墙架系统组成。基础为钢筋混凝土柱基础，刚架柱与基础的连接为刚接。 C6200B76200B3372006200620062006200BA7A3A75007500750075007500750082500123456710111275007500750075007500结构平面布置图1000075007500750075007500750082500750075007500750075001234567101112A、C轴剖面（a）结构平面与A、C轴剖面 1:151:1562006200620062006200620037200AA3A7BB3B7C1、12轴剖面1:151:151860037200AB2-11轴剖面（b）1-12轴剖面18600C1000010000 2、 要求 （a）、简化结构的力学模型，施加荷载，设计和验算各主要构件； （b）、手工计算基础、梁板、支撑等的设计； （c）、绘制一定量的特征节点的施工图； （d）、所有图纸均用AUTOCAD软件绘制； 根据设计功能要求作出各楼层建筑平面图、总平面图、屋顶平面图，部分的平面尺寸和建筑物的总长、总宽。 立面图主要表达建筑物的造型特点，各部分的高度尺寸。 剖面图应表达出各楼层的结构情况，垂直交通组成情况。 设计说明应着重表达自己的设计意图，满足使用功能要求的措施，采用新材料、新技术。 结构方案选择，结构平面布置。 结构基本尺寸确定及截面几何特征。 横向水平地震作用下框架结构的内力计算。 荷载计算，考虑竖向荷载，水平荷载，包括地震荷载。 竖向荷载作用下框架结构的内力计算。 横向框架结构的梁柱内力组合，以及内力组合图。 框架梁柱截面设计，楼盖设计，基础设计，楼梯设计。 二、完成后应交的作业（包括各种说明书、图纸等） 1、毕业设计论文一份（不少于万字）； 2、中英文摘要各一份（不少于300字）； 3、结构体系设计计算书一份； 4、建筑图、结构体系主要施工图一套（设计说明、基础、梁板、柱、屋盖、特征节点施工图等），图纸量不少于12张2#；其中沿垂直方向剖面图和任意立面图需手工绘制，其它图纸均用AutoCAD软件绘制。 5、外文资料翻译一份（不少于5000英文单词）。 三、完成日期及进度 2011年3月7日至2011年6月17日，共15周。 进度安排： 1．调研，收集并消化资料，开题报告。 周 2．建筑方案设计及建筑施工图绘制 2 周 3．结构设计与计算 5 周 4．结构施工图绘制 周 5．检查、修改 周 6．总结、校对 周 7．答辩 周 四、主要参考资料（包括书刊名称、出版年月等）: 1、《建筑结构可靠度设计统一标准》 （GB50068—2001） 2、《建筑结构荷载规范》 （GB50009—2001） 3、《建筑抗震设计规范》 （GB50011—2001） 4、《钢结构设计规范》 （GB50017—2003） 5、《冷弯薄壁型钢结构技术规范》 （GB50018—2002） 6、《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》 (CECS102:2002) 7、《轻型钢结构设计指南》 中国建筑工业出版社 2001 8、《轻型钢结构设计手册》 中国建筑工业出版社 2001 9、《钢结构基本原理》 沈祖炎等 中国建筑工业出版社 2001 10《钢结构事故分析与处理》雷宏刚 中国建材工业出版社 2003 11、《钢结构—钢结构基础》 陈绍蕃 中国建筑工业出版社 2003 12、《建筑地基基础设计规范》 （GB 50007—2002） 13、《建筑地基基础工程施工质量验收规范》 （GB 50202—2002） 14、《钢结构高强螺栓连接的设计、施工及验收规程》 (JGJ 82-91) 15、《建筑钢结构焊接规程》 (JGJ81-2002) 系（教研室）主任： （签字） 年 月 日 学院（系）领导： （签字） 年 月 日

摘 要

本次设计的题目为模具冲压件厂车间单层门式钢架厂房设计，其地理位置在设计资料中未给出，现假设位于张家港。采用轻钢结构门式刚架的结构形式。厂房跨度m，柱距7.5m。墙面维护结构由压型钢板墙板和墙架系统组成。围护结构现采用彩钢夹芯板。本设计由建筑设计和结构设计两部分组成。

建筑设计是根据整个工程的工程概况、生产工艺概况、自然条件、地理情况以及荷载情况来确定建筑设计方案并优化设计方案。建筑设计包括单层厂房平面设计、立面设计、剖面设计、采光设计、通风设计、屋面排水设计、防腐防锈和防火设计等内容。其中，平面设计有平面形式选择、柱网布置等；立面设计主要是门窗的布置；剖面设计主要有柱顶标高的确定等。

结构设计是本次设计的核心内容，其设计的原则是确保厂房的安全、适用、耐久，同时使设计经济合理。结构设计的主要内容有吊车梁设计、荷载统计、内力计算、内力组合、梁柱截面的选取和验算、节点设计、檩条设计、墙梁设计和基础设计等。

关键词：结构形式；建筑设计；结构设计；内力组合；设计原则

目 录（页码需要改）

第1章 建筑设计

1.工程概况

根据所给设计资料，建筑面积约为3100m2，结构形式采用轻钢结构单层双跨工业厂房形式，厂房内设有重级（软钩）吊车（资料为指定几台吊车，现定为两台），起重量为50t，吊车设备的技术指标为：

表1-1 吊车技术指标

台起重量 级别 数 2

吊车跨钩制 度 50t 重级 软钩 最大轮吊车总量 小车重 压 377kN 结构安全等级为Ⅱ级，耐火等级为Ⅱ级，对该模具冲压件厂房的采光等级取为Ⅲ级。围护结构采用双面复合彩钢夹心板。

工业建筑设计的任务就是根据我国建筑方针和，按照“安全适用，技术先进，经济合理”的设计原则，在满足工艺要求的前提下，处理好厂房的平面、立面、剖面，选择合适的建筑材料，确定合理的承重结构、围护结构和构造做法，同时要满足生产工艺的要求及有关的技术、良好的经济效益、卫生等要求。

厂房的平面、立面、剖面设计是不可分割的整体，设计时必须统一考虑，在设计平面的同时需要考虑剖面和立面的设计问题，为了叙述方便并根据设计的先后顺序，现分项予以说明。

2.单层厂房平面设计

平面形式的确定

厂房的平面设计除首先满足生产工艺的要求外，在建筑设计中应使厂房的平面形式规整以便节省投资和占地面积，选择经济合理和技术先进的柱网使厂房具有较大的通用性，并使厂房符合工业化施工的要求，正确解决采光和通风，合理地布置生活用房，妥善处理安全疏散及防火措施等。

该工业厂房的平面形式采用矩形。这种平面形式容易与其他形式平面各工段之间靠的较紧，运输路线短捷，工艺联系紧密，工程管线较短，形式规整，占地面积少。且该厂房的宽度不大，室内采光通风都较容易解决。 柱网布置的确定

柱网尺寸不仅在平面上规定着厂房的跨度、柱距的大小，而且还规定着刚架，屋面板，吊车梁的尺寸。在厂房中，为支撑屋顶和吊车设柱子，根据工艺流程和设备布置对跨度和柱距大小提出了要求。在选择柱网时应考虑以下要求：

（1）满足生产工艺要求。

（2）遵守《厂房建筑模数协调标准》，跨度小于18m时，跨度的增减采用扩大模数3M数列。大于18m时，跨度的增减采用扩大模数6M数列。厂房山墙出抗风柱柱距宜采用扩大模数15M数列。

（3）调整和统一柱网。

（4）尽量扩大柱网，提高厂房的通用性和经济合理性。

由于跨度根据设计资料已定为，因此采用3M数列的扩大模数。柱距在综合考虑以上因素的前提下，采用的柱距形式且不采用抽柱的形式，有利于提高结构的稳定性。

厂房门的确定

结构耐火等级为Ⅱ级，根据建筑设计防火规范中对丁类生产类别的叙述“1 对不燃烧物质进行加工，并在高温或熔化状态下经常产生强辐射热、火花或火焰的生产

2 利用气体、液体、固体作为燃料或将气体、液体进行燃烧作其它用的各种生产

3 常温下使用或加工难燃烧物质的生产”可知，该模具冲压件厂房生产类别可定为丁类，防火规范中对此种建筑的最远点至疏散门的允许距离要求为不限，考虑到工艺设计及行走方便，厂房开设六扇门（南北面各一扇，东西面各两扇），平面位置详见建筑平面图，门的宽度和高度为4.5m4.2m，厂房门采用双扇平开门。门应该与主要交通干道相近，以便于运输设备进出与人流疏散。 散水的确定

为保护外墙不受雨水的侵蚀，在外墙的四周将地面做成向外倾斜的坡度，以便将屋面雨水排至远处，所以设置了散水，散水的坡度可定为5%，宽度取为900mm，散水的构造做法为：素土夯实，70mm厚1：3：6碎石（砖）三合土，10mm水泥砂浆抹面，，散水面距地面的距离为20mm。散

水做法见下图。

10mm厚水泥砂浆抹面70mm厚1：3：6碎石三合土素土夯实5%20900

图1-1 散水做法

生产辅助用房

设计资料对该部分无相应要求，故而不单独设计之。

3.单层厂房剖面设计

柱顶标高的确定

由于厂房内有吊车作业，柱顶标高按下式来确定：

HH1h6h7

式中：H —— 柱顶标高（m），必须符合3M的模数； H1 —— 吊车轨顶标高（m），一般由设计人员提出； h6 ——吊车轨顶至小车顶面的高度（m），根据吊车资料查出； h7 —— 小车顶面至屋架下弦底面之间的安全净空尺寸

（mm）。此间隙尺寸，按国家标准及根据吊车起重量可取300mm，400mm，1200mm。

根据设计要求，H1取6m，查吊车资料可得：h6取2734mm，h7取400mm。

确定柱顶标高为：H=6++=，取米，符合3M要求.。 室内地坪标高的确定

在一般情况下，单层厂房室内地坪与室外地面需设置高差，以防止雨水倒灌侵入室内。但为了便于运输工具出入厂房和不加长门口坡道的长度，这个高差又不宜太大，在该厂房设计中高差取值为450mm。确定室内地坪标高为0.000m，室外标高为0.450m。 采光、通风的确定

该厂房设计中采用天然采光。采光设计就是根据采光等级，通过查阅相关规范根据窗地比来确定窗子的面积，从而布置窗户的形式及标高，以保证室内采光强度、均匀度符合要求及避免眩光。

该厂房的采光等级虽未由设计资料给出，但根据一般情况可定为Ⅲ级，由于单侧采光不均匀，衰减幅度大，由此考虑采用双侧开窗。根据采光等级查得窗地比为1：4，且厂房内部设置了吊车，同时采用高低窗。为了便于工作和不使吊车梁遮挡阳光，高侧窗下沿距吊车梁顶面不应太高或太低，规范规定至少高出吊车梁顶面600mm,在该厂房中取600mm。低侧窗下沿一般略高于工作面的高度900～1200mm，在该厂房中取值为

900mm。

窗的确定：

厂房的总面积：37.282.53069m2，由采光等级查得窗地比为1：4。根据厂房的面积确定采光所需的窗户的总面积为：30694767.25m2，采用南北立面双侧开带窗，则窗户总高度为767.25237.282.53.2m，

窗户设计兼顾墙梁位置，故设置高窗高度为m，距吊车梁顶面1200mm；低窗高度为m，距地面900mm。窗户总高度为m，满足总高米的要求，考虑到带形窗到墙边的距离，再加上由于南北立面开门，带形窗需隔断（距门的距离为1000mm），为了补偿带形窗隔断的采光面积，在两侧山墙开高窗，高窗高度为m，也采用带形窗，到两侧轴线距离为1500mm，两侧对称布置，窗口高度与南北立面的高窗平齐。南北立面窗户具体标高位置见剖面图，山墙窗高具体位置详见侧立面图。

该厂房的通风采用自然通风。在夏季，该车间的热源主要来自设备散热、焊接加工散热、围护结构（包括门窗）向室内传递热量。为排出这些热量，一般采光和运输要求开设的门窗面积已经足够，故低侧窗和中侧窗做成开闭式的，而高侧窗封闭式就可以满足厂房的通风要求。 屋面排水的确定

屋面排水形式与屋顶坡度密切相关，主要取决于屋面承重结构的形式和屋面构造形式，屋面排水采用有组织天沟外排水，有组织排水系统主要是由天沟，雨水斗，雨水管组成。天沟的构造形式与屋面构造有关，该屋面采用厚的镀锌压型彩涂板，属于大型板，其接缝处容易做到密实不渗漏，

可直接在屋面板上做天沟。为了使天沟内的雨水能顺畅的流向雨水斗，天沟应做垫坡，其坡度不应小于%，也不宜大于%，该厂房的天沟垫坡取%。由于采用槽型天沟，分水线设置应不低于天沟沟壁顶面50mm，以免积水高出分水线而导致渗漏。由《房屋建筑学》（第一版）中表19-6查得，雨水管确定为直径100mm，雨水管最大集水面积为363m2。根据设计该厂房的屋顶面积约为3000m2，则需要的雨水管数量为30003635.51，取6根，雨水管在南北立面对称布置，雨水管及排水布置详见屋面排水示意图；天沟截面选用400mm250mm，坡度为1%，。布置详见屋面排水示意图。

4．厂房立面设计

立面设计是平面、剖面设计的继续，它是和平面、剖面不可分割的整体。平面、剖面设计中，重点从平面组合等方面，解决生产使用和经济之间的关系；在立面设计中，则主要从外观形象方面，反映平面、剖面功能，使形式与内容得到统一。

该厂房的跨度、长度和柱距以及门窗的位置及屋盖形式等，在平面设计和剖面设计时都已经确定，在立面设计中就是要根据平面设计和剖面设计，确定门窗洞口的标高及位置，室内外高差等；选用墙体、墙面材料和构造形式表示明确，反映其处理方法，以及在已有的体型基础上利用柱子、门窗、墙面、线脚、雨篷等部件，结合建筑构图规律进行有机的组合与划分，使立面简洁大方，比例恰当，达到完整匀称，节奏自然，色调质感协调统一的效果。厂房的立面设计详见立面图。

5．其他建筑构造

屋顶的确定

本设计中厂房屋面采用有檩体系，即在刚架斜梁上设置C型冷弯薄壁型钢檩条，再铺设厚的镀锌压型彩涂板做成屋面。它施工速度快、重量轻、表面带有色彩涂层、防锈、耐腐蚀、美观。屋顶坡度考虑屋面排水需要，根据设计资料所给屋面坡度为1:15，若化为百分数即有屋面坡度约为% 。 女儿墙的确定

由于屋面排水采用内天沟外排水，需设女儿墙。女儿墙高度不得超过屋顶高度，取女儿墙标高为米，没有超过屋顶标高，符合要求。女儿墙位置详见剖面图。

图1-2 天沟及女儿墙构造详图

地面的确定

由于厂房内有重型物品的堆放或车辆行驶，由此考虑建筑物的地面构

造采用混凝土实铺地面。

地面在铺设时，将开挖的土回填夯实后，在上面铺设碎石或三合土，然后用1：3水泥砂浆找平，然后再铺设混凝土面层。由于在该厂房中有焊接，会产生火花，为了避免出面意外，地面采用特殊的不发光地面。地面做法如下图所示。

50mm厚c20混凝土面层20mm厚1：3水泥砂浆找平层120mm厚1：3：6三合土垫层素土夯实图1-3 厂房地面做法

门口坡道做法

在车间的大门外，应做行车坡道。一般坡度取1：5～1：10之间，在该厂房中取较小值1：10，根据前面定出的室内外高差450mm,则可求出外坡道的水平长度为450×10=4500mm。坡道的构造做法是：素土夯实，20mm厚1：3水泥砂浆面层，50mmC20混凝土填层，坡道布置如下图所示：

图1-4 门口坡道示意图

20mm厚1：3水泥砂浆面层c20混凝土填层素土夯实10%

图1-5 坡道做法示意

雨棚的确定

该厂房设计中取雨棚高出门洞300mm，由前面确定出的门高，即得雨棚标高为m。雨棚尺寸确定如下：厚度为300mm，外挑为1500mm，宽度略比门洞尺寸宽，取为5000mm。 屋脊的确定

屋面板采用厚的镀锌压型彩涂板，屋面的连接形式及构造见下图：

4x10拉铆钉@300EPS填实彩钢板屋脊扣件密封胶彩钢脊托板檩条5x10拉铆钉@300图1-6 屋脊连接构造

门窗表

第2章 结构设计

1、吊车梁设计

吊车梁选用焊接工字形截面的简支梁系统，每跨一台吊车，无制动结构，支撑与钢柱采用加强受压翼缘的方式提高吊车梁的整体稳定性。

焊接吊车梁的钢材型号为Q235钢，焊条为E43钢，梁式吊车性能参数

如下表所示：

起重工作跨度s(m) 基本尺寸（mm） B W H b 轨道型号（Kg/m） 重量（t） 轮压（kN） 小车重 总重 Pmax Pmin 量Q级（t别 ） 50 A6 6944 4800 2734 300 377 QU80钢轨是起重机钢轨规格重量中型号

型号 轨高 顶宽 顶下宽 底宽 腰厚 截面积 理论重量 QU80

130mm 80mm 87mm 130mm 32mm m 吊车梁上荷载计算

吊车荷载的动力系数1.1，吊车荷载分项系数Q1.4，吊车荷载设计值为：

竖向荷载设计值：PQPmax1.11.4377580.58kN

横向水平荷载设计值：

1HQm2Qg0.251.40.115.765509.822.56kN KN

4

内力计算：

(1) 吊车梁的最大弯矩及相应剪力

两个轮子作用于吊车梁时，最大弯矩点位置为a2=a1/4=4800/4=1200mm 最大弯矩为：

cMmaxP(la2)22377(7.5/21.2)22653.718KN.m l7.5最大弯矩处的相应剪力为：

P(la2)2377(7.5/21.2) 2V1.032.05KNl7.5wc

最大剪力应在梁端支座处：

RmaxRA(7.54.8)377377512.72KN 7.5(3) 吊车梁在横向水平荷载作用下产生的最大弯矩：

MH

Hkc22.56Mmax653.71839.12KN.m P377 截面选择：

1.2Mmax1.2653.7181063

38659mm f =215N/mm. W=f2152

计算梁的经济高度为：

h=7338659300777.65mm

按容许挠度值取：

ll0.6fl()1060.621575001061161mm lV1200 hmin梁腹板h值应接近经济高度，同时应考虑强度设计要求，现取h=1250mm 腹板所需厚度为：h0=1250-220=1210mm 按经验公式计算： tw112109.94mm 3.51.2Vmax1.2512.72103 按剪力确定：tw4.07mm

h0fv1210125取tw12 mm作为腹板的厚度

吊车梁截面尺寸

吊车梁翼缘尺寸的确定： AlW13865912

h0tw121012595.4mm h0612106 b(1311)h0(531)1210242~403.3mm 5上翼缘尺寸取400 mm 20 mm，下翼缘尺寸取300mm 20 mm，见上图所示。 截面特征：

(1) 毛截面特征：

A4021211.230280145.260285.2cm2

6011211.2(2121)80(21211)2 y067.09cm 285.211.212131.2125(121267.09)280(12567.091)212

114023121(12558.19)230236012907.5103cm321212Ix S402(12567.091)(12567.092)21.2Ix907.510315.67103cm3 Wxy12567.0916.43103cm3 2(2) 净截面特征(预选螺栓为：

An28520221.520276.60cm2

Inx907.510322.152(12567.091)2879.65103cm4 yn0 W上nx(4022.15)2(1231)1211.2(2121/2)60165.03cm

276.6879.651063

14668.2cm (12565.03)103 W下nx879.65106313526.8cm 65.03103 吊车梁上翼缘对y轴的截面特性为: An402.080cm

2上 An(4022.15)2.071.4cm

2

Iy14

240310666.7cm 1214

211.339087.6cm 12 Iny10666.722.15211.3229087.63

454.38cm 2010666.74

Wy533.34cm

20 Wny 强度计算：

(1) 压应力： 上翼缘：

MmaxMH653.71810639.12106 上33Wny14668.210454.3810Wnx130.66N/mm2215N/mm2

Mmax653.718106下翼缘:下48.33N/mm2215N/mm2 3Wnx13526.810(2) 剪应力：

Vmax512.7210322

35.31N/mm<125N/mm

h0tw121012(3) 腹板的局部压应力：

lza5hyhR505202130410mm

对重级工作制吊车梁取 1.35. tw12mm. P377kN. 计算腹板局部压应力为：

1.35377103

c103.45N/mm2215N/mm2twlz12410P 稳定性计算： (1) 梁的稳定性计算： 对该无制动结构的

l1b7500400H型钢简支吊车梁，因为

18.7513，故应计算梁的整体稳定性。

1l1t7500200.32.0 b1h4001250 b0.730.180.730.180.30.784

14

240310666.7cm 121 I223034500cm4

12 I1 bI110666.70.7 I1I210666.74500 加强受压翼缘时，b0.8(2b1)0.8(20.71)0.32 iyI1I210666.745007.29cm A1211.26080yli7507.29102.88 y2yt14320Ah2351 bb2 bfyyWx4.4h

24320285.2125102.882 0.78310.321.060.6 23102.8815.67104.4125 b'1.070.282b0.8041.0

则整体稳定性为：

MyMx653.71810639.12106 333bWxWy0.80415.671010533.3410125.24N/mm2215N/mm2

(2) 腹板的局部稳定性：

因为h0t121012100.838023523580

w 170235235170 ，所以应配置横向加劲肋，加劲肋间距amin0.5h00.51210605mm，amax2h0212102420mm，

取a1500mm。加劲肋上端与上翼缘板刨平顶紧。

外伸宽度：bsh030401210/304080.3mm，且宜大于等于90mm,现取bs110mm

厚度：tsbs1580.3155.36mm， 且宜大于等于6mm,现取ts10mm 计算跨中处，吊车梁腹板计算高度边缘的弯曲压应力为：

6Mhc653.718101250670.918 40.419Nmm2 9I9.07510 腹板的平均剪应力为：

V2.05103 18.19Nmm2

hwtw121012 腹板边缘的局部压应力为：

P377103 c0.90.968.97Nmm2

twlz124101） 计算cr

2hc btw235f15321250670.918y153120.6110.85

则: crf215Nmm2

2） 计算cr

ah150012101.241.0

0 则

h0tw1210：

s235h2415.3440afy12415.344121015000.8730.8

22 则： cr10.59s0.8fv10.590.8730.8125119.62Nmm

3） 计算c,cr

ah150012101.241.5

0h0 则： ctwh02352818.95afy1210121.010.9 515002818.912102 则：c,cr10.79c0.9f10.791.010.9215196.32Nmm

计算跨中区格的局部稳定性为：

22c40.419218.19268.970.411.0 crcrc,cr215119.62196.32 其他区格，经计算均能满足，计算从略。 支座加劲肋计算：

支座加劲肋采用平板式支座加劲肋，预取支座加劲肋为2—110×10mm，支座构造见下图所示。

两段刨平顶紧550Z4010150

吊车梁支座构造简图

按承受最大支座反力R=Vmax=的轴心压杆，验算在腹板平面外的稳定。 支座加劲肋的端面承压应力为：

ceRmax512.72103 Ace2(11015)10269.9N/mm2fce325N/mm2

稳定计算：

A=(40+10+150) ×12+2×110×10=4600mm2 1110(211012)3（40150）123 121210.43106mm4IzizIzA10.4310647.625mm

4600zh0121025.41 iz47.625从上得知：属b类截面，查表可以知道0.956，所以按照下列公式

来计算支座加劲肋在腹板平面外的稳定性：

ceRmax512.72103116.59N/mm2215N/mm2 A0.9564600 挠度计算：

按一台吊车计算挠度，因一台轮距为，所以求一台吊车的最大弯矩有两个轮压作用在梁上。

lpa22223777.5/21.22kMkxw1.03673.33KN.m

l7.5Mkxl2673.3310675002l0 则2.03mm10mm 3341010EIx1020610907.51010

焊缝连接计算：

(1) 上翼缘与腹板的连接焊缝：

采用焊透的K形焊缝，其强度与腹板相近，可不计算。 (2) 下翼缘与腹板的直角焊缝：

下翼缘截面对中和轴的面积矩为：

S1302(67.092)3965.4cm3

2按公式计算焊缝的焊脚尺寸为：

VmaxS1512.721033965.41031.0mm hfw3420.7ffIx20.7160907.51010焊脚尺寸采用8mm

(3) 支座加劲肋与腹板的连接焊缝：

按公式计算的连接焊缝焊脚尺寸为：

Rmax512.721031.93mm hfw20.7lwff20.7(121024)160因为hf不应小于倍的腹板厚度并且不应小于6mm； 即=，故采用hf=10mm

2、门式刚架设计

设计资料

本设计中模具冲压件单层厂房采用双跨双坡门式刚架，刚架跨度2×=，柱高10m，共有12榀刚架，柱距m，屋面坡度，抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值。刚架计算简图如图2-8所示。屋面采用厚的镀锌压型彩涂板，墙面板为压型钢板墙板；檩条、墙梁为冷弯薄壁卷边C型钢，钢材采用Q235—B钢，焊条为E43型，手工焊。

图2-6 刚架计算简图

荷载计算

（内力图符号规定： 弯矩图：

剪力图：

轴力图：

）

（1）永久荷载标准值（对水平投影面）：

屋面板 0.06kNm2

隔热层 0.06kNm2 檩条 0.10kNm2

20.05kNm屋面支撑 20.15kNm设备管线

总计： kNm2

所以，永久荷载标准值为： 0.47.53kNm 永久荷载设计值为：×3=m

（2）可变荷载标准值

屋面活荷载Qik为m2

屋面基本雪压Sk为m2

SK—雪荷载标准值；

可变荷载取屋面活荷载与雪荷载中较大值： 0.307.52.25kNm 活荷载设计值为：×=m （3）风荷载标准值

基本风压0为0.4kNm2；地面粗糙度系数按B类取值；风载体形系数s按《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)取值，迎风面及柱及屋面分别

为+和；背风面柱及屋面分别为和， 如图2-7所示。

图2-7风载体型系数

风荷载高度变化系数按《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)的规定采用，当高度为10m时，数值z1.0，当高度为10+15=时，数值

z1(1.141)/5(11.2410)1.035。风振系数取z1.0。

风荷载体型系数s10.8，s20.6，s30.5，s40.5，s51.3。 由kzsz0，可得：

11.00.80.41.057.52.52kN/m21.035(0.6)0.41.057.51.956kN/m31.0350.50.41.057.51.63kN/m41.00.50.41.057.51.575kN/m51.0351.30.41.057.54.238kN/m

A轴柱顶上竖向板所受风荷载的作用力可简化为对A轴柱顶的集中力： p11.31.0350.47.51.24.84 KN

风荷载作用见图2-8

图2-8 风荷载作用简图

（4）吊车荷载

最大轮压：Pmax,k377kN ，最小轮压：Pmin,k77.8kN 吊车竖向荷载标准值：

图2-9 吊车梁支座求Dmax、Dmin时的吊车位置

DmaxPmax,kyi377(Dmin7.54.81)512.72kN7.5

7.54.8Pmin.kyi77.8(1)105.808kN7.5吊车横向水平荷载标准值：

对于软钩吊车，额定起重质量Q50t吊车，0.1

11Tk(Gg)0.15015.76510kN16.44kN44 TmaxT1yi16.44116.440.3622.36kN（5）柱荷载计算

柱自重设计值： 边柱为×10×= 中柱为××=

吊车梁及轨道自重在牛腿上产生的弯矩 Q235钢密度为7850kg/m3

吊车梁自重 285200×7850××106＝m ×=

轨道自重 ×××10-3＝ ××10-3=m

吊车梁中线至柱中线的距离 M＝×（＋）×＝ 最大轮压处形成的弯矩为：377×= 最小轮压处形成的弯矩为：×=内力计算 永久荷载作用下的内力

刚架上的永久荷载如图2-9所示。在本设计中柱和梁采用相同的截面形式，抗弯刚度均为EI(E=×105kPa)，用结构力学求解器对结构进行计算。

图2-9永久荷载标准值作用计算简图（kN/m）

内力计算

杆端内力值 ( 乘子 = 1)

----------------------------------------------------------------------------------------------- 杆杆端 2

---------------------------------------- ------------------------------------------

单元码 轴力 剪力 弯矩 轴力 剪力 弯矩

----------------------------------------------------------------------------------------------- 1 -9. -9. 2 3 -9. -9. 4 -9. -9. 5 -7. 6 7 8

端

1

9 10 11 -7. 12 9. 9. 13 9. 9. 14 9. 9. 15

-----------------------------------------------------------------------------------------------

图2-10 永久荷载标准值作用弯矩图（kN/m）

图2-11永久荷载标准值作用剪力图（）

图2-12永久荷载标准值作用轴力图（）

可变荷载作用下的内力

图2-13 活荷载标准值作用下的计算简图 内力计算

杆端内力值 ( 乘子 = 1)

----------------------------------------------------------------------------------------------- 杆杆端 2

---------------------------------------- ------------------------------------------

单元码 轴力 剪力 弯矩 轴力 剪力 弯矩

----------------------------------------------------------------------------------------------- 1 -8. -8. 2 -6. 3 4 -6. 5 8. 8.

-----------------------------------------------------------------------------------------------

端 1

图2-14 活荷载标准值作用下的弯矩图kNm

图2-15 活荷载标准值作用下的剪力图kN

图2-16 活荷载标准值作用下的轴力图kN 风荷载作用下的内力

(1)左风荷载标准值作用下的内力图

图2-19 左风荷载标准值作用计算简图kN/m

内力计算

杆端内力值 ( 乘子 = 1)

----------------------------------------------------------------------------------------------- 杆杆端 2

---------------------------------------- ------------------------------------------

单元码 轴力 剪力 弯矩 轴力

端

1

剪力 弯矩

----------------------------------------------------------------------------------------------- 1 7. 2

3 7. 9. 4 9. 2. 5 -1. -1. 6 6. 6. -4. 7 6. -4. 6. 8 6. 6. 9 10 11 4. 4. 12 0. 5. 13 0. 5. 4. 14 4. 15

-----------------------------------------------------------------------------------------------

图2-20a 左风荷载标准值作用下的弯矩图kNm

图2-20b 左风荷载标准值作用下的剪力图kN

图2-20c 左风荷载标准值作用下的轴力图kN

(2)左风荷载标准值作用下的内力图

图2-21 右风荷载标准值作用计算简图（kN/m）

内力计算

杆端内力值 ( 乘子 = 1)

----------------------------------------------------------------------------------------------- 杆杆端 2

---------------------------------------- ------------------------------------------

单元码 轴力 剪力 弯矩 轴力 剪力 弯矩

-----------------------------------------------------------------------------------------------

端

1

1 -4. 2

3 -4. -0. 5. 4 -0. 5. 5 4. 4. 6 -6. -6. 4. 7 -6. 4. -6. 8 -6. -6. 9 10 11 -1. -1. 12 -2. -9. 13 -9. 7. 14 7. 15

-----------------------------------------------------------------------------------------------

图2-22a 右风荷载标准值作用下的弯矩图kNm

图2-22b 右风荷载标准值作用下的剪力图kN

图2-22c 右风荷载标准值作用下的轴力图kN

（3）柱左侧均布风荷载如图所示：

内力计算

杆端内力值 ( 乘子 = 1)

----------------------------------------------------------------------------------------------- 杆

端

1

杆端 2

---------------------------------------- ------------------------------------------

单元码 轴力 剪力 弯矩 轴力 剪力 弯矩

-----------------------------------------------------------------------------------------------

1 0. 0. -6. 7. 2 -6. -0. 7. -6. -0. -7. 3 0. 3. 0. 3. 4 -3. 8. -3. 5 -1. -1.

-----------------------------------------------------------------------------------------------

弯矩图为：

剪力图为：

轴力图为：

（4）柱右侧均布风荷载如图所示：

内力计算

杆端内力值 ( 乘子 = 1)

----------------------------------------------------------------------------------------------- 杆杆端 2

---------------------------------------- ------------------------------------------

单元码 轴力 剪力 弯矩 轴力 剪力 弯矩

-----------------------------------------------------------------------------------------------

1 0. 1. 0. 1. 6. 2 1. -0. 6. 1. -0. -5. 3 -0. -0.

4 3. -0. 4. 3. -0. -4. 5 -0. -3. -4. -0.

-----------------------------------------------------------------------------------------------

端 1

弯矩图为：

剪力图为：

轴力图为：

吊车荷载作用下的内力（水平向右，最大轮压在A轴）

图2-23 吊车荷载标准值（水平向右最大在A轴）作用下的计算简图（kN） 内力计算

杆端内力值 ( 乘子 = 1)

----------------------------------------------------------------------------------------------- 杆杆端 2

---------------------------------------- ------------------------------------------

单元码 轴力 剪力 弯矩 轴力 剪力 弯矩

-----------------------------------------------------------------------------------------------

端

1

1 2 3 3. 3. 4 3. 3. 5 -6. -6. 6 7 8 9 10 11 -6. -6. 12 -7. -7. 13 -7. -7. 14 -7. -7. 15

-----------------------------------------------------------------------------------------------

图2-24a 吊车荷载标准值（水平向右最大在A轴）作用下的弯矩图kNm

图2-24b 吊车荷载标准值（水平向右最大在A轴）作用下的剪力图kN

图2-24c 吊车荷载标准值（水平向右最大在A轴）作用下的轴力图kN吊车荷载作用下的内力（水平向右，最大轮压在B轴）

内力计算

杆端内力值 ( 乘子 = 1)

-----------------------------------------------------------------------------------------------

杆杆端 2

端 1

---------------------------------------- ------------------------------------------

单元码 轴力 剪力 弯矩 轴力 剪力 弯矩

----------------------------------------------------------------------------------------------- 1 -7. 6. -7. 2 3 -7. -7. 4 5

6 8. 8. 7 8. 8. 8 9 10 11 -3. -3. 12 -3. 0. -3. 0. 13 -3. 0. -3. 0. 14 -3. 0. -3. 0.

15

-----------------------------------------------------------------------------------------------

图2-25a 吊车荷载标准值（水平向右最大在B轴）作用下的弯矩图kNm

图2-25b 吊车荷载标准值（水平向右最大在B轴）作用下的剪力

图kN

图2-25c 吊车荷载标准值（水平向右最大在B轴）作用下的轴力图kN

吊车荷载作用下的内力（水平向左，最大轮压在A轴）

内力计算

杆端内力值 ( 乘子 = 1)

----------------------------------------------------------------------------------------------- 杆杆端 2

---------------------------------------- ------------------------------------------

单元码 轴力 剪力 弯矩 轴力 剪力 弯矩

端

1

----------------------------------------------------------------------------------------------- 1 2 3 -8. -8. 4 -8. -8. 5 7. 7. 6 5. 5. 7 5. 5. 8 9 10 11 1. 1. 12 2. 2. -4. 13 2. -4. 2. 14 2. 2. 15

-----------------------------------------------------------------------------------------------

图2-26a 吊车荷载标准值（水平向左最大轮压在A轴）作用下的弯矩图

kNm

图2-26b 吊车荷载标准值（水平向左最大轮压在A轴）作用下的剪力图kN

图2-26c 吊车荷载标准值（水平向左最大轮压在A轴）作用下的轴力图kN

吊车荷载作用下的内力（水平向左，最大轮压B轴左）

内力计算

杆端内力值 ( 乘子 = 1)

----------------------------------------------------------------------------------------------- 杆杆端 2

---------------------------------------- ------------------------------------------

单元码 轴力 剪力 弯矩 轴力 剪力 弯矩

----------------------------------------------------------------------------------------------- 1 2 3 0. 0.

端

1

4 0. 0. 5 -2. -2. 6 1. 1. 7 1. 3. 1. 3. 8 3. 3. 9 10

11 -2. -1. -2. -1. 12 -1. 2. -1. 2. -6. 13 -1. 2. -6. -1. 2. 0. 14 -1. 2. 0. -1. 2. 15

-----------------------------------------------------------------------------------------------

图2-27a 吊车荷载标准值（水平向左最大在B轴左）作用下的弯矩图

kNm

图2-27b 吊车荷载标准值（水平向左最大在右）作用下的剪力图kN

图2-27c 吊车荷载标准值（水平向左最大在右）作用下的轴力图kN 地震作用：

在荷载计算中风荷载相对于地震荷载来说，是风荷载起控制作用，故不需要验算地震荷载。

内力组合

根据使用过程中在结构上可能出现的荷载，按承载能力极限状态依照组合规则进行荷载效应组合，并取最不利组合进行设计。这里只按一般情况考虑荷载效应的基本组合。

对于压弯构件，只作如下四种内力组合：

⑴＋Mmax及相应的N、V； ⑵－Mmax及相应的N、V； ⑶ Nmax及相应的M、V； ⑷ Nmin及相应的M、V；

对于受弯构件，只作如下四种内力组合：

⑴＋Mmax及相应的N、V； ⑵－Mmax及相应的N、V； ⑶ Nmax及相应的M、N； ⑷ Vmax及相应的M、N

柱和梁的控制截面及内力正方向示意图如下：

D（E）梁

截面 内力 1恒载 2活载 3左风 4右风 5吊车水平向右最大在A轴 A柱 1--1 M N Q M N Q M N Q M N Q M N Q M N Q M 19 2--2 19 3--3 19 4--4 19 B柱 1--1 0 0 0 0 0 0 2--2 0 0 0 0 3--3 N Q M N Q M N Q M N Q M N Q M N Q M N Q M 0 0 0 0 4--4 0 0 D梁 1--1 2--2 3--3 E梁 1--1 2--2 3--3

N Q 6吊车7吊车8吊车*1+*2 水平向水平向水平向右最大左最大左最大在B轴 *1+*3 *1+*4 *1+*2+*5 在A轴 在B轴 -10 0 0 0 0 0 0

0 0 *1+*2+*6 *1+*2+*7 *1+*2+*8 *1+*(2+3+5) *1+*(2+3+6) *1+*(2+3+7) *1+*(2+3+8) *1+*(2+4+5) *1+*(2+4+6) *1+*(2+4+7) *1+*(2+4+8)

最不利组合表

Mmax及 Mmin及Nmax及Nmin及相应的N,Q 截面 内力 相应的N,Q 相应的M,Q 相应的M,Q M 1--1 N Q M 2--2 N Q A柱 M 3--3 N Q M 4--4 N Q M 1--1 N Q B柱 2--2 M N Q 3--3 M 0 0 0 0 0 0 N Q M 4--4 N Q M 1--1 N Q M D梁 2--2 N Q M 3--3 N Q M 1--1 N Q M E梁 2--2 N Q M 3--3 N 0 0 0 0 0 0 Q

截面验算 2．5．1 刚架柱

(1) 截面选择

采用等截面柱，初选截面尺寸如下图所示：

图2-29 刚架柱截面示意图Y

(2) 截面特性计算

A20350214760240mm2

Ix11147603235020390235020322.109mm4 121211Iy22035037601431.431108mm4

12122Iy2Ix6.6106mm3,Wy0.818106mm3hbWxixIx327.33mm,iy72.21mm A(3) 强度验算

（a）对于A柱

M3.177kNmⅠ—Ⅰ截面处最不利组合N202.778kN

V91.192kNNM202.7781033.177106AxWx2401.056.6106 60.78Nmm2f215Nmm2M322.322kNmⅡ—Ⅱ截面处最不利组合N67.844kN

V43.412kNNM67.844103322.322106AxWx2401.056.6106 49.27Nmm2f215Nmm2M258.91kNmⅣ—Ⅳ截面处最不利组合N83.506kN

V48.314kNNM83.506103258.91106AxWx2401.056.6106 40.75Nmm2f215Nmm2均满足要求。 （b）对于B柱

M247.43kNmⅠ—Ⅰ截面处最不利组合N256.508kN

V9.74kNNM256.508103247.43106AxWx2401.056.6106 46.11Nmm2f215Nmm2M281.623kNmⅡ—Ⅱ截面处最不利组合N107.217kN

V57.028kNNM107.217103281.623106AxWx2401.056.6106 44.99Nmm2f215Nmm2M180.873kNmⅣ—Ⅳ截面处最不利组合N112.874kN

V31.815kNNM112.874103180.873106AxWx2401.056.6106 30.68Nmm2f215Nmm2均满足要求。

(4) 整体稳定性验算

1） 平面内稳定 柱的平面内有效长度 柱高H=10m,梁长lR= 柱与梁的线刚度之比：K

HIclR2.18.0.542

IRIRH9.07510lRIc柱脚为刚接，平面内计算长度系数 1(0.10.07IR1.59.075)K1(0.10.07)0.5421.51.136 Ic2.故平面内计算长度为：HoxH1.1361000011360mm 长细比：xHox1136034.705 ix327.33稳定性验算： （a）对A柱：

M3.177kNm取Ⅰ—Ⅰ截面最不利组合N202.778kN

V91.192kNmxMxN202.7781031.03.177106xAW(10.8N)0.9192401.056.6106(10.8202.778) xx/NEX3777461.73Nmm2f215Nmm2x——弯矩作用平面内，按轴心受压构件的稳定系数，

根据x34.705，b类截面查得x0.919；

N/EX——参数，N/EX2EA3.1422.0610524037774kN； 221.1x1.134.705mx——等效弯矩系数，对于有侧移框架柱mx1.0。

所以，符合要求。 2） 平面外稳定

柱间支撑布置如图2-291所示

图2-29 柱间支撑布置图

上柱段计算长度 Hy14000mm,y1下柱段计算长度 Hy26000mm,y2① 上柱段

400055.39 72.21600083.09 72.21M262.607kNm取Ⅲ—Ⅲ截面最不利组合N55.695kN

Q81.88kNtxMxN55.6951030.305262.607106yAbWx0.8362401.02.605106

33.45Nmm2f215Nmm2y——弯矩作用平面外，按轴心受压构件的稳定系数，

根据y155.39，b类截面查得y0.836；

tx——等效弯矩系数，tx0.650.35M2258.910.650.350.305； M1262.607b——均匀弯矩作用时构件的整体稳定系数，

55.3921.071.0 取b1.0。 b1.0744000235440002yfy②下柱段

M3.177kNm取Ⅰ—Ⅰ截面最不利组合N202.778kN

Q91.192kN则

txMx202.7781030.343.177106NyAbWx0.6672400.6926.6106

39.45Nmm2f215Nmm2y——弯矩作用平面外，按轴心受压构件的稳定系数，

根据y283.09，b类截面查得y0.667；

tx——等效弯矩系数，tx0.650.35M2322.3220.650.350.34； M13.177b——均匀弯矩作用时构件的整体稳定系数，对于单轴或双轴对称截面的

简支梁，当绕对称轴弯曲时，其整体稳定系数应按下式计算：

bx4320Ah23521fy，由近似公式得 y2Wx

2yt14320Ah432024080083.0920b214.4h83.0926.610614.48002.0670.6y2Wx，b1.070.782/b0.6922。

（b）对B柱：

1） 平面外稳定

M296.2kNm取Ⅰ—Ⅰ截面最不利组合N107.255kN

V72.4kNmxMxN107.2551031.0296.2106NxAW(10.80.9192401.056.6106(10.8296.2))xx/NEX3777447.76Nmm2f215Nmm2

x——弯矩作用平面内，按轴心受压构件的稳定系数，

根据x34.705，b类截面查得x0.919；

N/EX——参数，N/EX2EA3.1422.0610524037774kN； 221.1x1.134.705mx——等效弯矩系数，对于有侧移框架柱mx1.0。

所以，符合要求。 2） 平面外稳定

柱间支撑布置如图2-291所示

图2-29 柱间支撑布置图

4000 55.3972.216000下柱段计算长度 H 6000mm,83.09y2y272.21

上柱段计算长度 H4000mm,y1y1② 上柱段

M296.2kNm取Ⅲ—Ⅲ截面最不利组合N107.255kN

Q72.4kNtxMx107.2551030.305296.2106NyAbWx0.8362401.06.6106

14.21Nmm2f215Nmm2y——弯矩作用平面外，按轴心受压构件的稳定系数，

根据y155.39，b类截面查得y0.836；

tx——等效弯矩系数，tx0.650.35M2258.910.650.350.305； M1262.607b——均匀弯矩作用时构件的整体稳定系数，

55.3921.071.0 取b1.0。 b1.0744000235440002yfy②下柱段

M281.623kNm取Ⅰ—Ⅰ截面最不利组合N107.217kN

Q57.028kN则

txMx107.2171030.34281.326106NyAbWx0.6672400.6926.6106

27.47Nmm2f215Nmm2y——弯矩作用平面外，按轴心受压构件的稳定系数，

根据y283.09，b类截面查得y0.667；

tx——等效弯矩系数，tx0.650.35M2247.430.650.350.34； M1281.623b——均匀弯矩作用时构件的整体稳定系数，对于单轴或双轴对称截面的

简支梁，当绕对称轴弯曲时，其整体稳定系数应按下式计算：

bx4320Ah23521fy，由近似公式得 y2Wx

2yt14320Ah432024080083.0920b2183.0926.610614.48002.0670.6y2Wx4.4h，b1.070.782/b0.6922。

(5) 局部稳定性验算

(a)对A柱

1） 翼缘局部稳定 翼缘宽厚比b1t350/27235121313 满足要求。 14fy2） 腹板局部稳定 ① 上柱段

腹板高厚比 取Ⅰ—Ⅰ截面

maxNM55.595103262.60710642.05Nmm2 622406.610minAWx37.54Nmm应力梯度0maxmin42.0537.541.

max42.05h076023554.29(4800.526.2)481.0.555.3926.292.22 tw14fy② 下柱段

腹板高厚比 取Ⅰ—Ⅰ截面

maxNM202.7781033.17710663.41Nmm2 62AW2406.610minx46.95Nmm应力梯度0maxmin63.4146.951.74

max63.41h076023554.29(4800.526.2)481.740.555.3926.285.02tw14fy

（b）经验算，对B柱也符合要求。

2．5．2 刚架梁

（1） 截面选择

截面选择与刚架柱相同。

（2） 强度验算

（a）对D梁

M345.991kNm取Ⅴ—Ⅴ截面最不利组合N65.681kN

Q90.907kN正应力：

NM65.681103345.9911062252.6Nmmf215NmmAxWx2401.056.6106剪应力：

V90.9071038.54Nmm2fv125Nmm2

hwtw76014（3） 整体稳定验算 1） 平面内稳定

斜梁坡度为1：15，不超过1：5，因轴力很小可按压弯构件计算其强度和平面外稳定，不计算平面内稳定。 2） 平面外稳定

在边跨每隔三根檩条设置一侧向支撑，故H0y6000mm，

M345.991kNm取Ⅲ—Ⅲ截面最不利组合N65.681kN

Q90.907kNtxMxN65.6811030.85345.991106yAbWx0.92401.06.6106

48.8Nmm2f215Nmm2y——弯矩作用平面外，按轴心受压构件的稳定系数，

根据y620085.86，b类截面查得y0.9； 72.21tx——等效弯矩系数，既有横向荷载又有端弯矩，杆端产生反向曲率

tx0.85

b——均匀弯矩作用时构件的整体稳定系数，由近似公式得

85.8621.070.902 b1.0744000235440002yfy取b1.0。

（4） 局部稳定验算

1） 翼缘局部稳定 翼缘宽厚比b1t350/27235121313 满足要求 14fy2） 腹板局部稳定 取Ⅰ—Ⅰ截面

maxNM65.68103345.99110655.24Nmm2 62AW2406.61049.91Nmmminx应力梯度0maxmin55.2449.911.9

max55.24h076023552.29(4800.526.2)481.90.585.8626.2107.93tw14fy（5） 位移验算

本工程最大侧移为，发生在牛腿截面处。最大挠度为，发生在梁梁节点（屋脊节点）处。

查得带驾驶室的电动桥式吊车的柱顶侧移为

H4001050040026.25mm

横梁挠度限值，当屋面为檩条及压型钢板时为：l4003000040075mm 所以，柱的最大侧移和梁的最大挠度均满足要求。

3、节点设计

梁柱节点

3．1．1 螺栓布置及验算

初步采用M24 的级摩擦型高强度螺栓连接，查《钢结构基础》P244和P245相关表格得：当摩擦面采用喷砂处理时，0.45，对M24的高强度螺栓 1P225kN。螺栓布置如图2-30,31所示

vNM图2-30 梁柱节点布置图

（预设12Ф螺栓孔） 图2-31 梁柱节点螺栓布置图

每个螺栓的抗剪承载力设计值为

NbvRnfP0.910.4522591.125kN

R——抗力分项系数的倒数，一般取； nf——一个螺栓的传力摩擦面数，此处取1。

每个螺栓的抗拉承载力设计值为

Nbt0.8P0.8225180kN

（a）对D梁

选取梁端（Ⅲ—Ⅲ截面）最不利组合M345.991kNmN65.681kN，轴力和剪力

Q90.907kN转化

考虑轴向压力影响最上端螺栓的拉力为

My1345.991106N450tmy2224502224022802146.06kNi

M为螺栓排列的纵列数，yi为螺栓到x轴的垂直距离。 每个螺栓的剪力为

NvVn90.907127.576kN 计算最上端螺栓的承载力为

NvNt7.565Nbb91.125146.061800.41.0 vNt满足要求。

（b）对E梁

M283.33kNm选取梁端（Ⅰ—Ⅰ截面）最不利组合N18.456kN，轴力和剪力

Q87.158kN转化

考虑轴向压力影响最上端螺栓的拉力为

My1283.33106450Nt119.6kNmyi2224502224022802

M为螺栓排列的纵列数，yi为螺栓到x轴的垂直距离。 每个螺栓的剪力为

NvV87.1587.263kN n12计算最上端螺栓的承载力为

NvNt7.263119.60.7441.0 NvbNtb91.125180满足要求。

3．1．2

端板厚度设计

对于最上排螺栓，此处端板属于伸臂类板

teb2eewf6efewNtfewf64011814606017.52mm

11845024040118205ef——螺栓中心至翼缘板表面的距离；

b——端板宽度；

ew——螺栓中心至腹板的距离；

Nt在此处取D梁和E梁的较大值；

f——端板钢材的抗拉强度设计值，端板厚度t16mm，取

f205Nmm2；

对于第二排螺栓，此处端板属于两边支承类，端板平齐

teb4eewf12efewNtfewf121501187790019.43mm

1184504150150118205My2345.991106240Nt77.9kN。 2222myi224502240280M值在此处取D梁和E梁的较大值；

对于第三排螺栓，此处端板属于无加劲肋类端板

teb4eewf12efewNtfewf123101182597031.23mm

1184504310310118205a——螺栓间距；

My3345.99110680Nt25.97kN。 2222myi224502240280综上，端板厚度取t35mm。 满足要求。

3．1．3

验算梁腹板的强度

在端板设置螺栓处，需验算构件腹板的强度，

Nt2My225.97kN 2myiNt2——翼缘内第二排一个螺栓的轴向拉力设计值；

Nt20.4P0.422590kN，所以

0.4P0.422510320.74Nmm2f215Nmm2满足要求。 ewtw31014

梁梁节点

3．2．1 螺栓布置及验算

初步采用M24 的级摩擦型高强度螺栓连接，查《钢结构基础》P244和P245相关表格得：当摩擦面采用喷砂处理时，0.45，对M24的高强度螺栓

P225kN。

螺栓布置如图2-32,33所示

MNV

图2-32 梁梁节点布置图

（预设8Ф螺栓孔） 图2-33 梁梁节点螺栓布置图

每个螺栓的抗剪承载力设计值为：

bNvRnfP0.910.4522591.125kN

每个螺栓的抗拉承载力设计值为：

Ntb0.8P0.8225180kN

M345.991kNm选取D梁端（Ⅲ—Ⅲ截面）最不利组合N65.681kN，轴力和剪

Q90.907kN力

考虑轴向压力影响最下端螺栓的拉力为

My1345.991106450Nt149.65kN 222myi22450280每个螺栓的剪力为

NvV90.90711.36kN n8计算最上端螺栓的承载力为

NvNt11.36149.650.956，满足要求。 NvbNtb91.125180经验算，对E梁亦符合要求。

3．2．2 端板厚度设计

1） 对于最下排螺栓，此处端板属于伸臂类板

teb2eewf6efewNtfewf64011814965017.73mm

11845024040118205ef——螺栓中心至翼缘板表面的距离

ew——螺栓中心至腹板的距离

b——端板宽度

f——端板钢材的抗拉强度设计值，端板厚度t16mm，取f205Nmm2

2） 对于最下第二排螺栓，此处端板属于两边支承类板，端板平齐

teb2b2efws2f6efewNt631011814965018.32mm 2118（4502168)4310205综上，端板厚度取t20mm。符合要求。 牛腿节点

初选牛腿尺寸如图2-34所示，钢材采用Q235—B，采用E43系列焊条，手工焊。

图2-34 牛腿节点构造

3．3．1 牛腿处荷载计算

作用于牛腿处的剪力：

VP1.2PD1.4Dmax1.2(0.41.55)1031.4512.72718kN

PD——吊车梁及轨道重，其中轨道重kNm，吊车梁总重×=；

Dmax——吊车全部最大轮压通过吊车梁传递给一根柱的最大反力， Dmax512.72kN。

作用于牛腿根部的弯矩为：

MVe7180.3215.4kNm。 3．3．2 牛腿根部与柱的连接焊缝计算

设焊缝为周边围焊，转角处连续施焊，没有起弧落弧所引起的焊口缺焊，焊缝质量等级为二级，且假定剪力仅由牛腿腹板焊缝承受。根据规范规定：角焊缝的焊脚尺寸hf不得小于

t，t为较厚焊件厚度。

hf1.5308.22mm，取焊脚hf10mm，并对工字形翼缘端部绕转部分焊

缝忽略不计。焊缝有效截面如图2-35所示。

图2-35 焊缝有效截面简图

腹板上竖向焊缝有效截面面积为

Aw0.71041025740mm2

全部焊缝对x轴的惯性矩为

Iw20.710350229240.71016020120.710410325.184108mm412

5.1841082.225106mm3 焊缝最外边缘的抵抗矩为：Ww1466/2翼缘和腹板连接处的抵抗矩为：Ww2在弯矩作用下角焊缝最大应力为 M15.1841082.529106mm3

410/2M215.41062w2 96.81Nmmf1.22160195.2Nmmff6Ww12.22510对承受静力荷载和间接承受动f——正面角焊缝的强度设计值增大系数，力荷载的直角角焊缝，取f1.22；

ffw——角焊缝强度设计值，对于E43型焊条的手工焊，ffw160Nmm2

MV牛腿翼缘和腹板交接处有弯矩引起的应力2和剪力引起的应力2共同作

用 M2M215.4106V7181032V2， 85.17Nmm125.09Nmm26Ww22.52910Aw5740V22M2从而f285.1722w2125.09143.25Nmmff160Nmm 1.2223．3．3 牛腿根部截面强度验算

牛腿根部与柱连接处截面如图2-36所示

图2-36 牛腿根部截面简图

截面抗弯刚度为：

141020Ix1441032203507.28108mm4

12222上翼缘对中和轴的面积矩为：

S1203502151505000mm3

1） 验算1点处正应力

My1215.410622566.57Nmm2f215Nmm2，满足要求。 8Ix7.28102） 验算3点处剪应力

VS718103(1505000410/214410/4)22123.75Nmmf125NmmvIxtw7.28108143） 验算2点处折算应力

2点处正应力为

My2215.41062052 260.66Nmm8Ix7.28102点处剪应力为

VS171810315050002 2106Nmm8Ixtw7.281014从而折算应力为

22eq23260.66231062193.36Nmm21.1f1.1215236.5Nmm2 满足要求。

柱脚节点

柱脚最大反力为：M3.177kN柱脚采用图的形式

N202.778kNQ91.912kN

图 底板尺寸及锚栓位置图

1、确定底板面积

底板长度和宽度应根据底板下混凝土的抗拉强度确定。 基础混凝土采用C25，fce=12.5N/mm2 根据构造要求，初选底板宽度

Bb2t2c35025070590mm. Lh2l12l28502502701090mm。

初步确定 L=1100mm，B=650mm，锚栓孔布置。

N6M202.77810363.177106max23.43N/mm2fce12.5N/mm2 2ABL590109059010902、确定底板厚度：底板厚度由各区格最大弯矩计算确定。

底板单位面积上压应力为：

N6M202.77810363.177106max23.43N/mm2 2ABL59010905901090minN6M202.77810363.177106222.8Nmm ABL590109059010902min为负值，说明柱脚需用锚拴来承担拉力

图 底板应力图

2三边支承板及梁相邻边支承板 M=qa1

1) 对于区格I：b1=318mm, a1=370mm, b10.859 a1查《钢结构》上册P275表7－13，=0.0991 q=3.43N/mm2

2M1=qa1=0.09913.433702=46534Nmm

2) 对于区格Ⅱ：b1=190mm, a1=150mm, b11.267 a1查《钢结构》上册P275表7－13，=0.122 q=3.43N/mm2

2M2=qa1=0.1223.431502=9415Nmm

3) 对于区格Ⅲ（两边支撑）：b1=230mm, a1=150mm, b11.533 a1查《钢结构》上册P275表7－13，=0.125 q=3.43N/mm2

2M3=qa1=0.1253.431502=97Nmm

所以Mmax=46534Nmm，由此计算底板厚度

t=6Mmax646534==36.9mm f205取板厚为40mm。

1、锚栓设计

dx底板单位面积压力为

max=N6M+2=3.43N/mm2 BLBLN6Mmin=-2=-2.8N/mm2

BLBLNZaL/2Mc=max3.43L=1100=605.6mm

maxmin3.432.8c/3L/2Lc1100605.6a=-=-=348mm=0.348m

锚栓计算简图2323c605.6x=d-=1100-75-=823mm=0.823m

33M-Na3.177-202.7780.348则锚栓所承受拉力为 Z===356.76kN

x0.823锚栓采用Q345查附表13 fta=180N/mm2 所需锚栓净面积 An=Z/fta =18010-3=1982mm2

查附表8，采用3个直径为36的锚栓，其有效截面积为817×3=2451mm2，符合受拉要求。

4、加劲板设计：加劲板强度与柱板件和柱脚底板连接可近似按照下列公式计算

RViVfv f=iffw hRitRi2hetw235 fy加劲板宽厚比不宜超过181）、2号加劲板件，其所承受的剪力为

Vi=aRilRic=(170175240140)235=72.62kN 22或者 Vi=N=356.76kN 取两者较大值来确定板件高度。

Vi356.76103假定焊脚尺寸为hf=10mm，则焊缝长度lw==318.5mm

hiffw0.7101602号加劲板为对接焊缝，据《钢结构》上P200，按一、二级标准检验焊缝质量，焊缝和构件等强，不必另行计算。 采用双面焊，所以板件高度取160mm。 板件与柱焊满，焊缝长度取160mm。

计算长度lw=160-2hf=140mm<60hf600mm，满足构造要求。

Vi356.76103板件厚度tRi17.8mm，

hRifV160125为方便施工和满足构造要求,取板件厚度为20mm。 2）、3号加劲板件其所受的作用剪力为：

160150ViaRilRic()1503.4310379.75kN

22或者 Vi=Nta=356.76kN 取两者较大值来确定板件高度。

Vi356.76103假定焊脚尺寸为hf=10mm，则焊缝长度lw==318.5mm。 whiff0.710160采用双面焊，所以板件高度取160mm。 板件与柱焊满，焊缝长度取160mm。

计算长度lw=160-2hf=140mm<60hf600mm，满足构造要求。

Vi356.76103板件厚度tRi17.8mm，

hRifV160125为方便施工和满足构造要求,取板件厚度为20mm。 3）、4号加劲板件：其所受的作用剪力为

ViaRilRic12402.458111.5kN

Qi111.5103假定焊脚尺寸为hf=10mm, 则焊缝长度 lw99.55mm whiff0.710160采用双面焊，为方便施工所以取板件高度为160mm。 板件与柱满焊，焊缝长度取160mm。

计算长度lw=160-2hf=140mm<60hf600mm，满足构造要求。

Qi111.5103板件厚度tRi5.6mm

hRifV160125为方便施工和满足构造要求，取16mm。

柱脚锚栓不能承受水平剪力,因此设置抗剪键。抗剪件采用钢板－10×200×300。计算过程略。

4、檩条设计

此厂房为封闭式建筑，屋面材料为压型钢板（两层中间夹保温材料），屋面坡度为1/15(α＝°)，檩条跨度，于l/2处设一道拉条；水平檩距。材料为Q235钢。 1、荷载标准值 （1）永久荷载

设备管线 ㎡ 屋面支撑 ㎡ 屋面板 ㎡ 隔热层 ㎡

檩条（包括拉条） ㎡

-------------------------------------------------------------------- ∑

㎡

（2）可变荷载

屋面均布活荷载（雪荷载与屋面均布活荷载中的较大值） ㎡ -------------------------------------------------------------------- ∑ 2、内力计算

（1）永久荷载与屋面活荷载

檩条线荷 pk=+×=m

p =( ×+× ×=m

0PPsin1.35sin3.810.09KN/m x

kN/㎡

PyPcos1.35cos3.8101.347KN/m

弯矩设计值 Mxpyl2/81.3477.52/89.47kN.m

Mypxl2/320.097.52/320.158kN.m

（2）永久荷载与风吸力组合

檩条荷载 pk=+）×=m

px=×××o=m py=××－××o=m

弯矩设计值 MxPyl2/80.827.52/85.766kN.m

Mypxl2/320.047.52/320.07kN.m

所以 选用第一种组合

3、截面选择及截面特性计算 选用C220×75×20× Ix=cm4 Iy=cm4 xo= Wx=cm3 Wymax=cm3 Wymin=cm3 ix= iy= xy2（1）先按毛截面计算截面应力（如图所示） MyMx9.471060.15810621171.49N/mmWxWymax56.9910329.7103MyMx9.471060.1581062152.29N/mm233WxWymin56.991011.38101yxx 3（右图度数要改） 3MyWymaxMyWyminMx0.158109.47102160.85N/mmWx29.710356.9910366y5.71°檩条截面力系图4Mx0.1581069.47106180.05N/mm2 图 33Wx11.381056.9910 （2）受压板件的稳定系数 1）腹板

腹板为加劲板件，min/max160.85/171.490.9381

k7.86.299.7827.86.29(0.938)9.78(0.938)222.3

2）上翼缘板

上翼缘板为最大压应力作用于部分加劲板件的支撑边

min/max152.29/171.490.81

k5.11.596.6825.11.590.86.680.820.886

（3）受压板件的有效宽度 1）腹板

K= kc= b=220mm c=75mm t= 1=mm2 ck7522.31.731.1 bkc2200.866按公式7-24计算受压板件的板阻约束系数为

k1=0.11+0.93(-0.05)2=+205k1k/12050.4422.3/109.74.28由于

<0,则=1.15 bcb/(1)220/(10.939)113.46mm

bt=2202.2=100,

18181.154.2888.6 38381.154.28108.04

因为 18由于<0,则由公式

be10.4be0.4106.1842.47mmbe20.6be0.6106.1863.71mm

2）上翼缘板

k= Kc= b=75mm c=220mm t= 1=mm2

ck2200.8860.581.1 bkc7522.3板组约束系数为 k11/1/0.581.313

205k1k/12051.3130.886/171.491.18

由于0,则1.150.151.150.150.81.02

b=bc=75mm

bt=752.2=34.09,

18181.021.4626.81

38381.021.4656.59因为18由于>0,则由公式

be12be/(5)265.69/(50.8)31.96mmbe2bebe165.6931.9633.73mm

3）下翼缘板全截面受拉，全部有效

b=75=34 a=20=9.1

t2.2t2.2满足要求

4）有效截面模量 图 有效截面

有效截面如图所示上翼缘板的扣除面积宽度为75－；腹板的扣除面积宽度为：，同时在腹板的计算截面有一个12的拉条，拉条连接孔的孔径为13mm（距上翼缘边缘45mm），有效净截面模量为

Wenx626.851049.312.2(1101.1)27.282.2(1107.28/242.47)25.458104mm3110

61.711049.312.2(9.31/231.9620.8)27.282.2(20.82.2/2)2Wenymax2.912104mm320.8

Wenymin61.711049.312.2(9.31/231.9620.8)27.282.2(20.82.2/2)21.12104mm37520.8

Wenx54.580.96Wx56.99WenymaxWymaxWenyminWymin29.120.98 29.711.20.98411.385、强度计算

屋面能阻止檩条侧向失稳和扭转，按公式计算①，②点的强度为

MyMx9.471020.1581021178.9N/mm2205N/mm2WenxWenymax5.4582.9122

MyMx9.47100.15810168.1N/mm2205N/mm2WenxWenymin5.4581.1222

6、稳定性计算

在永久荷载与风吸力组合下的檩条稳定性验算 （1）先按毛截面计算的截面应力为

MyMx5.7661060.0710621103.5N/mm(压)33WxWymax56.991029.710MyMx5.7661060.071062295N/mm(压)33WxWymin56.991011.38103MyWymaxMyMx0.07105.7661098.82N/mm2(拉)33Wx29.71056.9910Mx0.071065.7661062107.33N/mm(拉)33Wx11.381056.991066

4Wymin

（2）受压板件的稳定系数 1）腹板

腹板为加劲板件，min/max98.82/103.50.9551

k7.86.299.7827.86.29(0.955)9.78(0.955)222.7

2）上翼缘板

上翼缘板为最大压应力作用于部分加劲板件的支撑边 min/max95/103.50.9181k5.11.596.685.11.590.9186.680.9180.8822

（3）受压板件的有效宽度 1）腹板

k= kc= b=220mm c=75mm t= 1=mm2 ck7522.71.731.1 bkc2200.88板组约束系数k0.110.93/(0.05)20.110.93/(1.730.05)20.44 205k1k/12050.4422.7/103.54.45

由于0.9550,所以取：

1.15 bcb/(1)220/(10.955)112.53mm bt=2202.2=100,

18181.154.4592.115;

38381.154.45194.465; 因为18be10.4be0.4107.643.04mmbe20.6be0.6107.6.56mm

2）上翼缘板

k= Kc= b=75mm c=220mm t= 1=mm2

ckbk2200.880.581.1 c7522.7板组约束系数k1=1=10.58=1.31 205k1k/12051.310.88/66.541.88

由于0.9180,则1.150.151.150.150.9181.01

b=bc=75mm

bt=752.2=34.09,

18181.011.8834.18;38381.011.8872.15

所以 b/t18按公式 be/tbc/t 计算 由此得 bebc75mm 由于>0,则由公式

be12be/(5)275/(50.918)36.75mmbe2bebe17536.7538.25mm 3）下翼缘板

bt=752.2=34 at=202.2=9.1

下翼缘板全截面受拉，全部有效。

4）有效截面模量

有效截面 图

有（ 效截面如图所示上翼缘板的扣除面积宽度为75－75=0mm；腹板的扣除面积宽度为：，同时在腹板的计算截面有一个12的拉条，拉条连接孔的孔径为13mm（距上翼缘边缘45mm），有效净截面模量为

626.8510402.2(1101.1)2132.2(1100/253.04)2Wenx1105.0075104mm261.7110402.2(0/236.7520.8)2132.2(20.82.2/2)2Wenymax 20.82.913104mm261.7110402.2(0/236.7520.8)2132.2(20.82.2/2)2Wenymin7520.81.118104mm2

（5）受压构件的整体稳定系数bx按《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018—2002附录A中计算

跨中设一道侧向支撑 b=0.5 1=1.35 2=0.14

ea=eo-xo+b=5.15-2.08+7.5=-6.82mm

22=22eah =20.146.8222=-0.0868

=4Iw0.156Itbl245742.070.1560.13910.56002+()=2+()=0.8344 2hIyIyh2261.7161.7122y=300bx==2.68=111.94

4320Ah2(++)(235)12fyyWx43208.62221.35(0.08682+0.8344+0.0868)(235)=1.556>0.72235111.9456.99

应以bx值代替bx

0.2740.274bx=1.091-=1.091-=0.915

bx1.556风吸力作用下使檩条下翼缘受压，按下面公式计算稳定性

MyMx5.7661060.071061122.7N/mm2f205N/mm2

bx`WexWey0.91554.1211.106、挠度计算

按公式计算两端简支檩条的挠度

45pkyl51.05cos3.8175004vy13.81mml/2030mm 4384EIx384206103626.85107、构造要求

x=6008.53=70.3<[]=200 y=3002.68=111.9[]200<200

故此檩条在平面内、外均满足要求。

5、墙梁设计

截面初选

墙梁采用冷弯薄壁卷边槽钢，材料采用Q345F钢，墙梁外挂彩钢夹芯板单侧挂墙板），墙梁跨度为m，墙梁间距不同，故取墙梁最大间距为

1.65m，墙梁跨中设置一道拉条。

初选截面C20070202.5，如图2-47所示。

y0x0y2.5x200xA0e0y0y7020

图2-47 墙梁截面

截面特性为：

A8.98cm2,x02.000cm,Ix538.21cm4,ix7.74,Wx53.82cm3Iy56.27cm4,iy2.50cm,Wymax28.18cm3,Wymin11.25cm3,Iy192.09cm4e04.cm,It0.1871cm,Iw4376.18cm,k0.0041cm,Ww1155.14cmWw2129.75cm44614

荷载计算

5．2．1 永久荷载

墙体自重 0.115kNm2转化成线荷载

/qx0.1151.650.19kNm

墙梁 7.05kgm 转化成线荷载

//qx7.059.80.07kNm

5．2．2 风荷载

根据《建筑结构荷载规范》计算风荷载

（1） 迎风面

kzsz01.00.81.0350.400.33kNm2 （2） 背风面

kzsz01.0(0.5)1.0350.400.207kNm2 5．2．3 荷载设计值

///qx0.190.070.26kNm 竖向线荷载 qkqx竖向荷载设计值 qx1.20.260.312kNm 迎风荷载设计值 qy11.40.331.50.693kNm 背风荷载设计值 qy21.4(0.207)1.50.435kNm

qxqxe0qyex

图2-48 荷载作用简图

5．2．4 荷载组合

墙梁的荷载组合有两种：

1.2竖向永久荷载1.4水平风压力荷载 1.2竖向永久荷载1.4水平风吸力荷载

即为：（1）qxqy1 ， （2）qxqy2

内力计算

5．3．1 竖向荷载qx产生的最大弯矩

跨中设一道拉条，故可看做侧向支撑，计算简图如图2-49

qxM1M2M2

图2-49 竖向荷载作用到墙梁时的计算简图

11qxl20.3127.520.548kNm 323211 M2qxl20.3127.520.274kNm

M1故竖向荷载qx产生的最大弯矩Mymax为：Mymax0.548kNm

5．3．2 水平荷载qy产生的最大弯矩

墙梁在风荷载作用下计算简图如图2-50所示

qyM3

图2-50 水平荷载作用到墙梁时的计算简图

11M3qy1l20.6937.524.87kNm

8811M3/qy2l2(0.435)7.523.06kNm

88Mxmax4.87kNm

5．3．3 支座处最大剪力

如图2-47，在竖向荷载作用下，支座最大剪力为

Vmax0.3750.5487.51.54kN

如图2-48，在水平荷载作用下，支座最大剪力为

Vy10.50.6937.52.6kN Vy20.5(0.435)7.51.63kN

5．3．4 双力矩计算

墙梁单侧挂墙板，拉条设在距墙面墙梁宽度处，因而仅考虑为承受墙面荷载的支撑点，而竖向荷载qx及水平风荷载qy的作用线均不通过截面弯心，需考虑双力矩的影响。计算双力矩时，按跨中无支撑的简支梁计算。荷载作用简图如图2-49所示。

k0.0041cm10.41m1，kl0.417.53.08，ex0.050.10.15

/e0e0x013b7.04.2.006.39cm 22//qeqxexqy1e00.190.150.6930.06390.07kN

查得7.5

迎风面墙梁跨中最大双力矩

Bmax0.01qel20.017.50.097.520.38kNm2

背风面墙梁跨中最大双力矩

//背风时qeqxexqy2e00.190.150.4350.06390.0007kN /Bmax0.01qel20.017.50.00077.520.003kNm2

由双力矩引起正应力符号压应力为正，拉应力为负。如图2-51所示。

x3y4x/图2-51 双力矩Bmax，Bmax引起的应力符号图

1y2

截面验算

5．4．1 有效截面计算

按《冷弯薄壁型钢结构技术规范》第条不考虑双力矩，按毛截面计算截面角点处正应力

x3y4x21yx3y4x21y

（a）Mxmax （b）Mymax

图2-52 MxmaxMymax引起的正应力符号图

MyMx4.871060.5481061109.9Nmm233WxWymax53.821028.1810MyMx4.871060.5481062 241.78Nmm33WxWymin53.821011.2510MyMx4.871060.548106371.04Nmm233WxWymax53.821028.1810MyMx4.871060.5481062 4140.11Nmm33WxWymin53.821011.2510

1） 板件3—4的有效宽度

3—4为部分加劲板件，压应力分布不均匀系数

min71.040.507， max140.11max,min——分别为受压板件边缘最大压应力和另一边缘的应力。

由于最大压应力作用在部分加劲边，并且0.5071，所以单板受压屈曲系数为：k1.150.220.04521.05

相邻板件的受压屈曲系数（相邻板件为腹板，为加劲板件）kc为：

min109.91.5471，取1， max71.04故kc7.86.299.78223.87 所以ck2001.050.599 bkc7023.87c——计算板件相邻的板件宽度，b——计算板件的宽度。

受压板件的板组约束系数为k1205kk1111.292.4，取k1= 0.59912051.301.0501.6，

109.91.150.151.150.150.5071.074

b702818181.0741.630.93 t2.5所以3—4板件全截面有效。

2）1—3板件有效宽度

1—3为加劲板件，板件受压屈曲系数为k23.87，相邻板件的受压屈曲系

数为kc1.05，对于腹板，b200mm,c70mm， ck7023.871.6691.1 bkc2001.050.930.930.110.465 220.051.6690.05故板组约束系数 k10.11205kk1120523.870.4654.55

109.9b200100 11(1)10，故取1.15，bc腹板的有效宽度：

b2008018181.154.5594.19，故全截面有效。 t2.55．4．2 有效截面模量

腹板截面有一10拉条（拉条采用Q235钢）连接孔（孔径d11mm，距下翼缘边缘65mm），所以腹板的扣除面积宽度按11mm计算

yy1a2x135xa1x1x65yy1

图2-53 有效截面示意图

An82.511870.5mm2

8x1200112.5652101.1mm 870.5a1101.11001.1mm

Inx1538.2110481.1233(351.1)25.34106mm6

Wnx1,2y15.341065.341045.4010mm，Wnx3,45.28104mm4 1001.11001.18(7020.0)33(70870.52.5)248.97mm

a27020.048.971.03mm

Iny156.2710481.03233(20.02.51.03)25.51105mm4 2Wny1,35.511055.51105442.6210mmWny2,41.125104mm4 20.01.037020.01.035．4．3 强度验算

（1） 正应力验算

由公式MxMyBf计算， WxWyWMxMyB4.871060.5481060.38109144WxWyW5.40102.6210155.14104 356Nmm2f300Nmm2MxMyB4.871060.5481060.38109244WxWyW25.40101.12510129.75104 251.4Nmm2f300Nmm2MxMyB4.871060.5481060.381093WxWyW5.281042.62104155.14104 316.26Nmm2f300Nmm2MxMyB4.871060.5481060.38109444WxWyW25.28101.12510129.75104 151.9Nmm2f300Nmm2

（2） 剪应力验算

b07022.565mm，h02002.52195mm

3Vxnax31.54103x7.11Nmm2fv180Nmm2

4b0t4652.532.6103y8Nmm2fv180Nmm2

2h0t21952.53Vynax5．4．4 稳定性验算

不考虑孔径对腹板截面削弱，均按毛截面计算。受弯构件的整体稳定系数查表计算，永久荷载与风吸力组合下使下翼缘受压， 查表得：跨中无侧向支撑 b1.0，11.13，20.46

ea2e20.46（100）h0.46 100mm，2a2h2004I0.156It2whIyIy1.50744376.181060.1560.18711047500l0244h20056.271056.2710200 22l0——梁的侧向计算长度，l0bl

bx4320Ah2352()12fyyWx43208.981020023521.13(0.461.5070.46)0.105300253.821033452

y——梁在弯矩作用平面外的长细比，yl07500300 iy2.5010墙梁的稳定性计算

/MyBmaxMx3.061060.5481060.00310933bxWexWeyWw20.10553.821011.2510129.75104

240.6Nmm2f300Nmm25．4．5 挠度验算 竖向按两跨连续梁计算

lqkxl40.267500430mmxmax2.3mm200 543070EIy30702.061056.271010mm50.3375004ymax12.26mm30mm 54384EIx3842.0610538.21105qkyl45．4．6 拉条强度验算 拉

条

处

所

受

的

拉

力

为

：

NVmax0.625qxl0.6250.267.51.219kN1219N

拉条强度验算：N12192215.52Nmmf215Nmm满足要求。 A1024

6、基础设计

基础梁设计

6．1．1 基础梁设计资料

基础梁简化为跨度为m的简支梁，假定基础梁高300mm其上布置

240mm1600mm砖墙,由《荷载规范》知砖墙自重为18kNm3。

作用于基础梁上的均布荷载标准值 qk0.241.6186.912kNm 荷载设计值 q1.26.9128.294kNm 计算见图如下

图2-54 基础梁计算简图

11Mmaxql28.2947.5258.32kNm8811Vmaxql8.2947.531.1kN

22，

6．1．2 基础梁截面设计 （1）选择材料

混凝土选用C30级，混凝土轴心抗压强度设计值fc14.3Nmm2,混凝土轴心抗拉强度设计值ft1.43N/mm2，选用HRB335级钢筋，查表得该钢筋

fy300N/mm2,

fy'300N/mm2

（2）确定截面尺寸

单筋矩形梁的经济配筋率约为%～%，选取1.5%，假定b500mm,

M58.32106h01.051.05169mm

fyb0.015300500因不大，假定布置一层钢筋，混凝土保护层厚度c25mm,纵向受拉钢筋合力作用点到受拉区边缘的距离as35mm,则h16935204mm，考虑截面最大抵抗矩系数只有，初取h600mm，则截面有效高度

h060035565mm。

（3）配筋计算 ①纵筋计算 当

混

凝

土

的

强

度

C50,所以11.0,又由于采用HRB335钢筋，所以s,max0.399,b0.55

M58.32106s0.2560.339 221fcbh01.01.43500565112s1120.3390.433b0.550（满足）

s0.5112s0.51120.2560.849

s——截面抵抗矩系数；

——相对受压区高度；

——内力臂系数。

58.32106As405mm2，选用614，As923mm2

fysh03000.849565M验算配筋率②箍筋计算

As9230.31%min0.24%（满足要求） bh500600支座处截面剪力最大，即Vmaxql8.2947.531.1kN 验算截面尺寸：

截面腹板高度hwh0565mm，

hw5651.134，属于厚腹梁。 b5001212混凝土强度等级为C30，fcu,k30Nmm250Nmm2

0.25cfcbh00.251.014.35005651010kNVmax，故不会发生斜压破

坏。

c——混凝土强度影响系数，当fcu,k50Nmm2时，取c1.0；

b——矩形截面宽度。

验算是否需计算配置箍筋

Vc0.7hftbh00.711.43500565161.6kNVmax

Vc——无腹筋构件斜截面上的受剪承载力设计值；

h——截面高度影响系数，当h0800mm时，取h0800mm，hh

080014配置箍筋8@150。 故不需按计算配筋，可按构造要求，基础梁配筋图如图2-55所示

图2-55 基础梁配筋图

基础设计

本设计中选择基础形式为基础为钢筋混凝土柱基础，刚架柱与基础的连接为刚接。根据《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002中构造要求：?锥形基础的边缘高度不小于200mm，阶梯形基础每阶高度宜在300～500mm;?基础下垫层不小于70mm，垫层混凝土强度等级应为C10;?底板受力钢筋直径不小于10mm，间距不小于100mm,不大于200mm,钢筋保护层厚度不小于40mm;④基础混凝土等级不低于C20。 6．2．1确定基底尺寸 弯矩最大一组：

M293.69kNmM3.177kNm荷载设计组合值N202.778kN荷载标准组合值N163.53kN

V75.96kNV94.192kN轴力最大一组：

M247.43kNmM199.54kNm荷载设计组合值N756.508kN荷载标准组合值N610.09kN

V9.74kNV7.85kN按轴力最大一组计算。

确定持力层承载力：柱基础埋置在第二层全风化角砾岩上，地基承载力特征值fak230kPa，基础埋深取m,根据“当基础宽度大于3m或埋置深度大于时，地基承载力应修正”，按下式修正：

fafakb(b3)dm(d1.50)230020(1.5251.5)230.5kPa

d---按室外标高算起。

（1） 承载力fa取kPa。

（2） 按中心荷载初步估计基础面积A0 A0Fk610.093.06m2

faGd230.5201.525

图2-56 基础埋深示意图

如图所示，计算基础及其上土的重力Gk时的基础埋深为：

d1.61.451.525m 2lb 若考虑荷载偏心影响，将基底面积扩大40%，A4.28m2取1.5（l为偏心方向边长），则有：l2.534m,b1.69m。

（3） 验算基底边缘最大压力pk,max

基底处总竖向力：

FkGk610.090.50.67.524204.281.525794.63kN

基底处总力矩：

Mk199.540.50.67.524(0.150.3)7.850.6228.376kNm

偏心距： eMk228.376l0.2870.281

FkGk794.636（4） 调整基底尺寸

设l5.0m,b3.3m，则有：

FkGk610.090.50.67.524205.03.31.5251167.34kN

偏心距： eMk228.376l0.1960.833 FkGk1167.346基底边缘处压应力计算

pk,maxFkGkMkFkGk6e1167.3460.19611pAWAl5.03.35.0k,min

87.39kPa1.2fa276.6kPa(满足要求)54.11kPa0基底平均压应力pk求。

pk,maxpk,min2FkGk1167.3470.75kPafa230.5kPa，满足要A5.03.387.3954.1170.75kPafa230.5kPa，满足要求。

2（5） 验算弯矩最不利时的基底应力

基底处总竖向力：

FkGk163.530.50.67.524205.03.31.525720.78kN

基底处总力矩：

Mk293.690.50.67.524(0.150.3)75.960.6363.566kNm

偏心距： eMk363.566b0.5040.55

FkGk720.786基底边缘处压应力计算

pk,maxFkGkMkFkGk6e720.7860.50411pAWAl5.03.35.0k,min

70.1kPa1.2fa276.6kPa(满足要求)17.26kPa0基底平均压应力pk要求。

pk,maxpk,min2FkGk720.7843.68kPafa230.5kPa，满足A5.03.370.117.2643.68kPafa230.5kPa，满足要求。 2验算结果表明，基底应力由轴力最大的一组控制。 6．2．2确定基础高度和构造尺寸

基础高度由柱与基础交接处混凝土抗冲切承载力确定。

假设基础高度为600mm,垫层厚度取100mm，垫层混凝土强度等级为

C10, h060050550mm。基础冲切计算简图如图2-58所示

4545

图2-58 基础抗冲切计算简图

偏心荷载下由永久荷载控制荷载效应的基本组合时

pj,max1.35Fk6e0610.0960.37411.35172.32kPa lbl5.03.35.0pj,max——基底净反力设计值的最大值；

e0——净偏心距，e0Mk228.3760.374 Fk610.09此时 ac2h0110025502200mml

bc2h065025501750mmb

所以，冲切力为：

la5.01.1Flpj,maxAl82.09ch0b72.320.553.3334.12kN

2222冲切破坏面上的抗冲切能力为：

2bbc0.7hpftbch0h0h022

233006500.7101.43650550550550594.34kNFl22当基础高度h800mm时， hp——受冲切承载力截面高度影响系数，hp取；6．2．3 基础底板配筋 （1）Ⅰ—Ⅰ截面

地基净反力设计值的最大值pj,max对柱边Ⅰ—Ⅰ截面产生的弯矩为：

M1pj,maxpj2bbcpj,maxpjblac2481272.3249.9223.30.6572.3249.923.351.1304.25kNm48pj——基底平均净反力设计值，pj1.35M304.25106As2048.82mm2

0.9fyh00.9300550Fk610.091.3549.92kPa。 lb3.35按构造配置钢筋10@300（1614，As2462.4mm2） （2）Ⅱ—Ⅱ截面

沿短边方向荷载没有偏心，故Ⅱ—Ⅱ截面的弯矩按轴心荷载作用下的公式计算：

M1122pjbbc2lac49.923.30.65251.1162.14kNm2424M162.14106As1091.9mm2

0.9fyh00.9300550按构造配置钢筋14@300（1014，As1539mm2） 基础详图见施工图。

致 谢

本毕业设计课题是《模具冲压件厂车间单层门式钢架厂房设计》。在本设计过程中得到了江苏科技大学建筑与土木工程学院邵建华老师的耐心细致的辅导和大力帮助，在这里我向给予我帮助的邵教师致以最诚挚的谢意，以感谢他们在我设计过程中对我犯的错误给予的指正和提出的指导性意见。使我能够按期达到毕业设计的要求，完成设计任务。同时也感谢各位同学对我的设计提出的宝贵意见和提供的帮助，使我在设计的过程中节省了大量时间，按期完成任务。在即将毕业之际，表示最真诚的感谢！ 对关心、支持本设计和对本设计做出贡献的老师、同学致以最诚挚的感谢！

致谢人：徐 林

2011年5月

参考文献

1、《钢结构设计规范（GB50017－2003）》，北京：中国计划出版社。 2、《建筑结构荷载规范（GB50009－2001）》，北京：中国建筑工业出版社。

3、《建筑地基基础设计规范(GB 50007-2002)》，北京：中国建筑工业出版社

4、《混凝土结构设计规范（GB50010－2002）》，北京：中国建筑工业出版社。

5、《钢结构工程施工质量验收规范（GB50205－2001）》，北京：中国计划出版社。

6、《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程（CECS102:2002）》，北京：中国计划出版社。

7、《钢结构基本原理》，沈祖炎等，北京：中国建筑工业出版社，2003 8、《钢结构基础》，陈绍番，顾强，北京：中国建筑工业出版社，2007 9、《房屋建筑钢结构设计》，陈绍蕃，北京：中国建筑工业出版社，2007 10、《钢与混凝土组合结构计算构造手册》，严正亭，北京：中国建筑工业出版社，1997

11、《轻钢结构》，王燕，北京：中国冶金工业出版社，1997

12、《钢结构设计与计算》，包头钢铁设计研究院， 机械工业出版社，2000 13、《轻型钢结构设计手册》，轻型钢结构设计手册编辑委员会，中国建筑工业出版社2006

14、《冷弯薄壁型钢结构技术规范(GB50018--2002)》北京：中国建筑工业出版社

15、《建筑抗震设计规范（GB50011--2001）》北京：中国建筑工业出版社 16、《基础工程》华南理工大学，浙江大学，湖南大学编，中国建筑工业出版社，2003

17、《轻型门式刚架》张其林主编，山东科学技术出版社，2004. 18、《钢结构设计手册》第二版，中国建筑工业出版社

19、《轻型钢结构设计指南（实例与图集）》第二版，中国建筑工业出版社 20、《简明钢结构设计与计算》牟在根主编，人民交通出版社，2005 21、《彩钢夹芯板建筑构造》（95沪J/T--201）——上海晓宝建筑设计所编制；

22、《房屋建筑学》（第一版）——中国建筑工业出版社；

23、《建筑设计防火规范》（GBJ 16-87版）——2001版，中国计划出版社； 24、《钢结构》（第二版）——中国建筑工业出版社

25、《钢结构设计手册》（第二版）——中国建筑工业出版社；

26、《建筑采光设计标注》（GB/T50033-2001）,中国建筑工业出版社； 27、《建筑设计资料手册》（1）——中国建筑工业出版社。

附录

1. 建筑图纸

（1） 建筑平面布置图……………………………………………建

筑01

（2） 建筑南北立面图……………………………………………建

筑02

（3） 建筑东西立面图、建筑剖面图……………………………建筑

03

（4） 建筑详图……………………………………………………建

筑04

2. 结构图纸

（1） 吊车梁施工图………………………………………………结

构01

（2） 刚架结构图、节点详图……………………………………结构

02

（3） 柱间支撑、墙梁布置图……………………………………结构

03

（4） 檩条、屋盖支撑布置图……………………………………结构

04

（5） 基础平面布置图、基础详图………………………………结构

05