单层钢结构厂房檩条的设计.docx
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单层钢结构厂房檩条的设计
单层钢结构厂房--檩条的设计
（一）隅撑的设计
隅撑按轴心受压构件设计。
轴心力N按下式计算：
连接螺栓采用普通C级螺栓M12。
隅撑的计算长度取两端连接螺栓中心的距离：
l0=633mm。
选用L50×4，截面特性：
A=97.5px2，Iu=367.25px4，Wu=104px3，iu=48.5px，iv=24.75px
λu=l0/iu=633/19.4=32.6<[λ]=200，
b类截面，查表得ψu=0.927
单面连接的角钢强度设计值乘以折减系数αy：
λ=633/9.9=63.94，
αy=0.6+0.0015λ=0.696
，满足要求。
（二）檩条的设计1． 基本资料
檩条选用冷弯薄壁卷槽形钢，按单跨简支构件设计。
屋面坡度1/10，檩条跨度6m，于跨中设一道拉条，水平檩距1.5m。
材质为钢材Q235。
2． 荷载及内力
考虑永久荷载与屋面活荷载的组合为控制效应。
檩条线荷载标准值：
Pk=（0.27+0.5）×1.5=1.155KN/m
檩条线荷载设计值：
Pk=（1.2×0.27+1.4×0.5）×1.5=1.536KN/m
Px=Psinα=0.153KN/m，Py=Pcosα=1.528KN/m；
弯距设计值：
Mx=Pyl2/8=1.528×62/8=6.88KN·m
My=Pxl2/8=0.153×62/32=0.17KN·m
3． 截面选择及截面特性
（1）选用C180×70×20×2.2
Ix=9372.5px4，Wx=1041.5px3，ix=176.5px；
Iy=1224.25px4，Wymax=579.75px3，Wymin=250.5px3，iy=63.74999999999999px，χ0=52.75px；
先按毛截面计算的截面应力为：
（2）受压板件的稳定系数
A．腹板
腹板为加劲板件，ψ=σmin/σmax=－157.82/172.48=－0.915>－1，
k=7.8－6.29ψ+9.78ψ2=21.743
B．上翼缘板
上翼缘板为最大压力作用于部分加劲板件的支承边，
ψ=σmin/σmax=148.18/172.48=0.859>－1，
kc=5.89－11.59ψ+6.68ψ2=0.863
（3）受压板件的有效宽度
A．腹板
k=21.743，kc=0.863，b=180mm，c=70mm，t=2.2mm，σ1=172.48N/mm2
由于ψ=σmin/σmax<0，取α=1.5，
bc=b/（1－ψ）=180/（1+0.915）=93.99mm
b/t=180/2.2=81.82
18αρ=18×1.15×3.080=63.76，38αρ=38×1.15×3.080=134.60
所以18αρ
则截面有效宽度
be1=0.4be=0.4×81.62=32.65mm，be2=0.6be=0.6×81.62=48.97mm
B．上翼缘板
k=0.863，kc=21.743，b=70mm，c=180mm，σ1=172.48N/mm2
be1=0.4be=0.4×57.05=22.82mm，be2=0.6be=0.6×57.05=34.23mm
C．下翼缘板
下翼缘板全截面受拉，全部有效。
（4）有效净截面模量
上翼缘板的扣除面积宽度为：
70－57.05=12.95mm；腹板的扣除面积宽度为：
93.99－81.62=12.37mm，同时在腹板的计算截面有一φ13拉条连接孔（距上翼缘板边缘35mm），孔位置与扣除面积位置基本相同。
所以腹板的扣除面积按φ13计算，见图。
有效净截面模量为：
Wenx/Wx=0.915，Wenymax/Wymax=0.973，Wenymin/Wymin=0.972
4．强度计算
按屋面能阻止檩条侧向失稳和扭转考虑：
5．挠度计算
6．构造要求
λx=600/7.06=85.0<[λ]=200，满足要求
λy=300/2.55=117.6<[λ]=200，满足要求
（三）墙梁设计1．基本资料
本工程为单层厂房，刚架柱距为6m；外墙高7.35m，标高1.200m以上采用彩色压型钢板。
墙梁间距1.5m，跨中设一道拉条，钢材为Q235。
2．荷载计算
（1）墙梁采用冷弯薄壁卷边C型钢160×60×20×2.5，自重g=7kg/m；
（2）墙重0.22KN/m2；
（3）风荷载
基本风压ω0=1.05×0.45=0.473KN/m2，风荷载标准值按CECS102：
2002中的围护结构计算：
ωk=μsμzω0，μs=－1.1（+1.0）
本工程外墙为落地墙，计算墙梁时不计墙重，另因墙梁先安装故不计拉条作用。
qx=1.2×0.07=0.084KN/m，qy=－1.1×0.473×1.5×1.4=－1.093KN/m
3．内力计算
Mx=0.084×62/8=0.378KN·m，My=1.093×62/8=4.919KN·m
4．强度计算
墙梁C160×60×20×2.5，平放，开口朝上
Wxmax=486.75px3，Wmin=216.5px3，Wy=900.5000000000001px3，Iy=7203.25px4
参考屋面檩条的计算结果及工程实践经验，
取Wenx=0.9Wx，Weny=0.9Wy
在风吸力下拉条位置设在墙梁内侧，并在柱底设斜拉条。
此时压型钢板与墙梁外侧牢固相连，可不验算墙梁的整体稳定性。
5．挠度计算
（四）山墙抗风柱设计1． 基本资料
本工程山墙墙板为自承重墙；抗风柱6274mm，间距采用6m，承受的荷载有自重、墙梁重量及山墙风荷载。
抗风柱与基础铰接，按压弯构件设计。
抗风柱视为支承于刚架横梁和基础的简支构件。
该地区基本风压ω0=0.45KN/m2，地面粗糙度类别为B类，隅撑间距3.0m。
抗风柱采用Q235钢。
2． 荷载计算
（1）抗风柱选用焊接工字钢300×200×6×10，自重g1=44.6kg/m
（2）墙梁及其支撑构件重量取g2=7kg/m
（3）风荷载：
按CECS102:
2002中的围护结构计算。
ωk=μsμzω0，μs=－1.0（+1.0），ω0=1.05×0.45=0.473KN/m2
qz=1.2×（0.07×6×3+44.6×6.274×10-2）=4.87KN
qy=1.4×1.0×1.0×0.473×6=3.97KN/m
墙梁自重对抗风柱的偏心力矩为1.2×0.07×6×3×0.23=0.35KN·m
3． 内力计算
N=4.87KN，M=1/8×3.97×6.2742+0.35=19.88KN·m
4． 验算构件的局部稳定性
翼缘宽厚比b/t=96/10=9.6<
5． 强度验算
截面特性：
A=1420px2，Ix=237775px4，Wx=15852.5px3，ix=323.5px，
Iy=33350px4，Wy=3335px3，iy=121.24999999999999px
6． 验算弯矩作用平面内的稳定性
λ=48.5，b类截面，查表得ψx=0.863
=30.85N/mm27． 验算弯矩作用平面外的稳定性
考虑隅撑为抗风柱平面外的侧向支撑点
l0y=3000mm，λy=l0y/iy=3000/48.5=61.9<[λ]=150，b类截面，查表得ψy=0.797
，η=1.0，βtx=1.0
=32.97N/mm28． 挠度验算
抗风柱在水平风荷载作用下，可视为单跨简支梁按下式计算其水平挠度：
9． 柱脚设计
因抗风柱承受的竖向荷载很小，故垫板尺寸按构造要求确定。
采用
－400×300×20；锚栓采用2M20，平面布置如图。
（五）柱间支撑的设计
1． 柱间支撑的布置如图
2．柱间支撑为斜杆，采用带张紧装置的十字交叉圆钢支撑。
直杆用檩条兼用，因檩条留有一定的应力裕量，根据经验及类似工程，不再作压弯杆件的刚度及承载力验算。
3．柱间支撑荷载及内力
支撑计算简图如图。
作用于两侧山墙顶部节点的风荷载为（山墙高度取7.2m）：
取μs=0.8+0.5=1.3，ω1=1.3×1.0×0.45×18×7.35/2=38.70KN
按一半山墙面作用风载的1/3考虑节点荷载标准值为：
Fwk=1/3×1/2×38.70=6.45KN
节点荷载设计值Fw=1.4×6.45=9.03KN
斜杆拉力设计值N=9.03/cos43.9191°=12.54KN
4．斜杆截面设计及强度验算
斜杆选用φ12圆钢，A=113.0mm2
强度验算：
N/A=12.54×103/113.0=111.0N/mm2
刚度验算：
张紧的圆钢不需要考虑长细比的要求。
但从构造上考虑采用φ16。
（六）屋面支撑设计
1．屋面支撑布置
檩条间距1.5m，水平支撑间距3m，如图。
2．屋面支撑荷载及内力
屋面支撑斜杆采用张紧的圆钢，支撑计算简图如图。
一侧山墙的风荷载体型系数μs=1.0，
节点荷载标准值Fwk=0.45×1.0×1.0×3.0×7.35/2=4.96KN；
节点荷载设计值Fw=4.96×1.4=6.94KN；
斜杆拉力设计值N=2.5×6.94/cos29.0546°=19.85KN；
3．斜杆截面设计及强度验算
斜杆选用φ12圆钢，A=113.0mm2
强度验算：
N/A=19.85×103/113.0=175.7N/mm2刚度验算：
张紧的圆钢不需要考虑长细比的要求。
但从构造上考虑采用φ16
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