钢结构单层厂房计算书文档格式.doc

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檐高

18

21

24

27

30

跨度

檐高

6

1

11

16

26

31

36

7

2

12

17

22

32

37

8

3

13

28

33

38

9

4

14

19

29

34

10

5

15

20

25

35

根据要求可知：

檐口高度7m、柱网间距9m、跨度为21m、坡度为1/10。

要求计算书内容要有系统地编排，字体要端正，表示要清楚，计算步骤明确，计算公式和数据来源应有依据，并应附有与设计有关的插图和说明。

三、设计计算书内容

1、确定柱网和屋面及其支撑布置，选择钢材及焊接材料，并明确提出对保证项目的要求；

2、门式刚架选型，确定梁柱截面形式，并初估截面尺寸；

3、梁柱线刚度计算及其计算长度确定；

4、荷载统计及计算荷载计算；

5、用结构力学计算各工况下的内力、柱顶水平位移及横梁挠度；

6、进行荷载组合、内力组合（不考虑地震计算）；

7、构件及连接节点（梁柱连接节点、屋面梁拼接节点）设计计算；

8、柱脚设计计算。

四、教材及参考书

1.马人乐等编著，《建筑钢结构设计》（第二版），同济大学出版社，2000年10月

2.《建筑钢结构设计》，刘锡良、陈志华编著，天津大学出版社，2004年

3.《建筑钢结构焊接规程》（JGJ81-2002）

5.《钢结构高强度螺栓连接的设计施工及验收规范》（JGJ82-91）

6.《钢结构设计规范》（GB50017-2003）

7.《冷弯薄壁型钢结构设计手册》

8.《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范》（CECS102:

98）

9.《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001）

10.《建筑结构荷载规范》（GB50205-2001）（2006版）

11.《冷弯薄壁型钢结构技术规范》（GB50018-2002）

五、考核方式

占总成绩的20%.

一、轴网布置、材料选择

某市某一厂房，该厂房为单层，采用单跨双坡门式刚架，刚架跨度27m，柱高8m；

共有12榀刚架，柱距9m，屋面坡度1:

10；

地震设防列度为6度，设计地震分组为第一组，设计基本地震加速度值0.05g。

刚架平面布置见图1（a），刚架形式及几何尺寸见图1（b）。

屋面及墙面板均为彩色压型钢板,内填充以保温玻璃棉板，考虑经济、制造和安装方便，檩条和墙梁均采用冷弯薄壁卷边C型钢，间距为1.5m，钢材采用Q235钢，焊条采用E43型。

120000

A

B

图1.1刚架平面布置图

9000

……

27000

1350

8000

图1.2刚架形式及几何尺寸

二、荷载取值计算

1．屋盖永久荷载标准值（对水平投影面）

YX51-380-760型彩色压型钢板 0.15KN/m2

50mm厚保温玻璃棉板 0.05KN/m2

PVC铝箔及不锈钢丝网 0.02KN/m2

檩条及支撑 0.10KN/m2

刚架斜梁自重 0.15KN/m2

悬挂设备 0.20KN/m2

合计 0.67KN/m2

2．屋面可变荷载标准值

屋面活荷载：

按不上人屋面考虑，取为0.50KN/m2。

雪荷载：

基本雪压S0=0.45KN/m2。

对于单跨双坡屋面，屋面坡角α=5°

42′38″，

μr=1.0，雪荷载标准值Sk=μrS0=0.5KN/m2。

取屋面活荷载与雪荷载中的较大值0.50KN/m2，不考虑积灰荷载。

3．轻质墙面及柱自重标准值（包括柱、墙骨架等）0.50KN/m2

4．风荷载标准值

按《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102：

2002附录A的规定计算。

基本风压ω0=1.05×

0.35KN/m2，地面粗糙度类别为B类；

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，当高度小于10m时，按10m高度处的数值采用，μz=1.0。

风荷载体型系数μs：

迎风面柱及屋面分别为＋0.25和－1.0，背风面柱及屋面分别为＋0.55和－0.65（CECS102：

2002中间区）。

5．地震作用

据《全国民用建筑工程设计技术措施—结构》中第18.8.1条建议：

单层门式刚架轻型房屋钢结构一般在抗震设防烈度小于等于7度的地区可不进行抗震计算。

由于本工程的抗震设防烈度为6度，故本工程结构设计不考虑地震作用。

三、各部分作用的荷载标准值计算

屋面：

恒荷载标准值：

0.67×

9=6.03KN/m

活荷载标准值：

0.50×

9=4.50KN/m

柱荷载：

0.5×

8×

9+6.03×

13.5=117.40KN

4.50×

13.5=60.75KN

风荷载标准值：

迎风面：

柱上qw1=1.05×

0.35×

9×

0.25=0.83KN/m

横梁上qw2=－1.05×

1.0=－3.31KN/m

背风面：

柱上qw3=－1.05×

0.55=－1.82KN/m

横梁上qw4=－1.05×

0.65=－2.15KN/m

四、内力分析

考虑本工程刚架跨度较小、厂房高度较低、荷载情况及刚架加工制造方便，刚架采用等截面，梁柱选用相同截面。

柱脚按铰接支承设计。

采用弹性分析方法确定刚架内力。

引用《钢结构设计与计算》（包头钢铁设计研究院编著，机械工业出版社）中表2－29（铰接柱脚门式刚架计算公式）计算刚架内力。

1．在恒荷载作用下:

g=6.03KN/m

由结构力学求解器可得

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

杆端1杆端2

单元码轴力剪力弯矩轴力剪力弯矩

1-63.3150338-21.56772430.00000000-63.3150338-21.5677243-172.541794

2-27.760756760.8547486-172.541794-21.4606787-2.14603101137.216243

3-21.46073982.14610267137.216243-27.7608177-60.8546770-172.541038

4-63.314956921.5676298-172.541038-63.314956921.5676298-0.00000000

MA=ME=0KN·

mMC=137.22KN·

mMB=MD=172.54KN·

m

VAB=VDE=VBA=VED=21.57KNVBC=-VDC=60.86KNVCD=-VCB=2.15KN

NAB=NED=99.32KNNDE=NBA=63.32KNNBC=-NDC=27.76KN

NCD=-NCB=21.46KN

刚架在恒荷载作用下的内力如图。

内力计算的“+、－”号规定：

弯矩图以刚架外侧受拉为正，在弯矩图中画在受拉侧；

轴力以杆件受压为正，剪力以绕杆端顺时针方向旋转为正。

-169.34KN·

C

E

D

142.52KN·

65.31KN

36.00KN

23.47KN

g=6.03KN

/

图4.1.1刚架在恒荷载作用下的M图

99.52KN

22.76KN

图4.1.2刚架在恒荷载作用下的N图

25.44KN

+

图4.1.3刚架在恒荷载作用下的V图

60.86KN

21.57KN

2.15KN

-

2．在活荷载作用下:

g=4.50K/m

杆端1杆端2

1-47.2500252-16.09531660.00000000-47.2500252-16.0953166-128.762533

2-20.716986345.4139915-128.762533-16.0154355-1.60151568102.400181

3-16.01543551.60156915102.400181-20.7169863-45.4139380-128.761968

4-47.249967816.0952461-128.761968-47.249967816.0952461-0.00000000

mMC=102.40KN·

mMB=MD=-128.76KN·

VAB=VDE=VBA=VED=16.10KNVBC=-VDC=45.41KNVCD=-VCB=1.60KN

NAB=NED=NDE=NBA=47.25KNNBC=-NDC=20.72KNNCD=-NCB=16.02KN

刚架在活荷载作用下的内力如图。

-123.54KN·

110.23KN·

16.10KN

g=4.50KN

图4.2.1刚架在恒荷载作用下的M图

47.25KN

图4.2.2刚架在活荷载作用下的N图

20.72KN

16.02KN

图4.2.3刚架在活荷载作用下的V图

45.41KN

1.60KN

3．在风荷载作用下

用结构力学求解器计算并绘制在风荷载作用下刚架的组合内力。

左风杆端1杆端2

135.253487617.7140352-0.0000000035.253487611.0740352115.152281

214.5266113-33.9766143115.15228114.52661130.95172839-59.0931160

314.4277343-1.94374685-59.093116014.427734320.743847340.0996866

422.0765406-12.292460840.099686622.07654062.267539160.00000000

右风杆端1杆端2

122.0765418-2.267516260.0000000022.076541812.292483740.0998698

214.4277343-20.743845040.099869814.42773431.94374913-59.0929087

314.5273437-0.95179298-59.092908714.527343733.9765497115.151807

435.2534218-11.0739759115.15180735.2534218-17.71397590.00000000

图4.3.1刚架在左风向风荷载q

w

作用下的M图

35.25KN

17.71KN

115.15KN

·

-59.09KN

22.08KN

2.27KN

左风

q

w1

=0.83KN

40.10KN

w3

=1.82KN

64.22KN

5.49KN

w2

=3.31KN

w4

=2.15KN

图4.3.2刚架在右风向风荷载q

35.25

右风

14.53KN

图4.3.3刚架在左风向风荷载q

作用下的N图

11.07KN

12.29KN

0.95KN

20.74KN

1.94KN

33.98KN

图4.3.4.刚架在左风向风荷载q

作用下的V图

五、内力组合

刚架结构构件按承载能力极限状态设计，根据《建筑结构荷载规范》（GB50009－2001）的规定，采用荷载效应的基本组合：

γ0S≤R。

本工程结构构件安全等级为二级，γ0=1.0。

对于基本组合，荷载效应组合的设计值S从下列组合值中取最不利值确定：

A．1.2×

恒荷载标准值计算的荷载效应+1.4×

活荷载标准值计算的荷载效应

B．1.0×

风荷载标准值计算的荷载效应

C．1.2×

活荷载标准值计算的荷载效应+0.6×

1.4×

D．1.2×

风荷载标准值计算的荷载效应+0.7×

E．1.35×

恒荷载标准值计算的荷载效应+0.7×

本工程不进行抗震验算。

最不利内力组合的计算控制截面取柱底、柱顶、梁端及梁跨中截面，对于刚架梁，截面可能的最不利内力组合有：

梁端截面：

（1）Mmax及相应的N、V；

（2）Mmin及相应的N、V

梁跨中截面：

对于刚架柱，截面可能的最不利内力组合有：

（3）Nmax及相应的±

Mmax、V ；

（4）Nmin及相应的±

Mmax、V

内力组合见表1：

注：

弯矩图以刚架外侧受拉为正，轴力以杆件受压为正，剪力以绕杆端顺时针方向旋转为正。

按要求为组合三（即情况C）故为：

1.2恒载+1.4活载+1.4×

0.6风载

刚架内力组合表（以左半跨为例）表1

截面

内力组组合项目

荷载组合方式

荷载组合项目

M

（KN·

m）

N

（KN）

V

刚

架

柱

柱顶（B点）

Mmax及相应的N、V

1.2×

恒+1.4×

活+1.4×

0.6风

-290.59

112.524

-39.13

Mmin及相应的N、V

活

（无风）

-387.31

142.13

-48.42

Nmax及相应的±

-387.31