1、I目 录摘 要 .Abstract.1 建筑设计 11.1 建筑平面设计 11.2 建筑立面设计 41.3 建筑平面设计 62 结构方案设计说明 72.1 构件截面尺寸及材料选择 72.2 结构体系抗震防火要求 73.荷载统计 93.1 恒荷载统计 93.2 活荷载统计 93.3 整个厂房部分作用的荷载 .124.各种荷载作用下的内力分析 .164.1 手算内力标准值 .164.2 电算内力标准值 .215.门式刚架计算和选型 .245.1 截面选型 .24II5.2 刚架梁验算 .275.3 刚架柱验算 .285.4 位移验算 .326.檩条设计和计算 .356.1 设计说明 .356.2
2、荷载计算 .356.3 内力计算 .366.4 截面选型及计算 .377.墙梁设计和计算 .417.1 荷载计算 .417.2 内力分析 .427.3 截面选型和验算 .427.4 拉条计算 .498 支撑设计 .508.1 屋面横向水平支撑设计 .508.2 柱间支撑设计 .539 屋面板设计和计算 589.1 内力及截面验算 .589.2 强度验算 .619.3 刚度验算 .6110 吊车梁的设计 63III10.1 吊车梁的设计 6311 节点设计 7111.1 柱脚设计 7111.2 梁柱节点设计 7311.3 牛腿 7911.4 抗风柱的计算 8112 基础设计计算 8412.1 基
3、础设计资料 8412.2 基础底面尺寸设计 8413 全文总结 9114 参考文献 9315 致谢 95附录：内力组合计算表 .96IV11 建筑设计本建筑依据其功能要求设计成单层的单坡双跨刚架承重厂房，适用于门式刚架轻型房屋钢结构规程 （CECS102） 。建筑占地面积为：105m48m=5040 。平面详细2m情况见建筑物的平面图。功能布置依据所给出的建筑功能和相关规范要求，进行建筑内部的设计如下：1.1 建筑平面设计本厂房平面设计考虑到现在较常用的刚架承重方案，采用轻型门式刚架。考虑柱距的经济性和受理的均匀合理性，所以纵向柱距取 7.5m。此外，考虑到抗震设计的一些要求，建筑物应力求规则
4、。因此，本次设计在平面上采用较为简单平面布置。对于建筑物大门的设置，考虑到有重型吊车出入，在左右山墙上采用 4.5m4.5m 的推拉门。建筑物纵向墙体考虑到人员及设备的出入方便上，采用 3.6m3.6m 的推拉门。屋顶为不上人屋顶，屋顶排水采用有组织外檐沟排水，层顶排水坡度为 10%，檐沟内排水坡度为 0.002。各详细情况表达见图 1-1 厂房平面图和图 1-2 屋顶平面图2图 1-1 厂房平面图3图 1-2 屋顶平面图1.2 建筑立面设计4考虑到排架结构的优点，柱间尽量多用窗，使窗与柱及窗间墙之间形成了有节奏的虚实对比，显得明快、活泼，同时也得到了良好的采光效果。大门 2 个，均匀布置。除
5、了在 1.5 米高处设窗之外，在排架柱上部采用贯通的窗以减轻自重和增加厂房内部通风的功能。悬挂式雨蓬的运用，和大门的设置一同起到了突出主要入口功能，起到了吸引人流导向的作用。建筑立面详图见图 1-3 5图 1-3 正立面图1.3 建筑剖面6建筑剖面从厂房轴线 11-12 处剖断，剖断处的各详细表达见图 1-31.3.1 建筑做法：1 屋面做法：II 级防水，不上人，保温隔热， 2 地面做法：01ZJ001，地 19，陶瓷地砖地面。总厚 135mm. 3 墙面做法：01ZJ001 外墙 22，涂料外墙面（一） ，总厚 20mm，4 踢脚做法：01ZJ001，踢 22（150 高） ，面砖踢脚（一
6、） ，总厚 30mm，5 散水做法：01ZJ001，散 4，水泥砂浆散水（二） ，总厚 120mm。5 门式刚架的计算和选型75.1 截面选型5.1.1 构件截面几何参数梁柱采用国内焊接 H 型钢，截面示意图如下图所示：由于有吊车荷载，为满足刚度要求，柱采用实腹等截面，梁也采用实腹等截面。所选取的截面如下所示：1 斜梁 H 8003501014 Q235 图 5-1 梁截面示意图截面特性： 截面面积 A=175.2 2cm截面惯性矩 =189717.66 =10010.60 xI4yI4cm截面抗弯系数 =4742.94 =572.03 W33截面回转半径 =32.91 =7.56xi2cyi
7、2c2 边柱 H 500250812 Q2358图 5-2 边柱截面示意图截面特性 截面面积 A=98.08 2cm截面惯性矩 =42918.81 =3127.03 xI4yI4cm截面抗弯系数 =1716.75 =250.16 W33截面回转半径 =20.92 =5.65 xi2cyi2c3 中柱 H 500400814 Q2359图 5-3 中柱截面示意图截面特性 截面面积 A=134.08 2cm截面惯性矩 =64356.09 =12802.03 xI4yI4cm截面抗弯系数 =2574.24 =640.10 W33截面回转半径 =21.91 =9.77xi2cyi2c5.1.2 构件宽
8、厚比验算1 梁： 翼缘 = =12.1 =15 bt170435yf腹板 = =77.2 =250wht(82)2350yf2 边柱： 翼缘 = =10.08 =15 bt122351yf腹板 = =59.5 =250wht(504)80yf3 中柱： 翼缘 = =14 =15 bt1964235yf腹板 = =59 =250wht(50)80yf5.2 刚架梁的验算1 抗剪验算：剪力 =190.13 maxVkN平均剪应力 =0.1143019.024.6(8)2/myf10无需设置横向加劲肋7.210wht2 弯剪压共同作用下验算34.6Nk85.26MkNm190.3VkN查表得 =5.
9、34 =0.90372wyhtf7.254w 0.81.4= =117 6(08)vwvf f1.64(0.93.8)122/Nm 27dvVhtf kN 按公式 计算.54.dkN eM/eeWA= wxMNAWh36318261085.20774942/边缘应力比： maxin.7=23.3802216()0.()()k=0.519 =1.0max/8.35.wpht 受压区全截面有效1273908ech=4742.941000215=1019.7 eMWf kNm-684.62.1/109.793.280NeeAk3 斜梁平面外整体稳定性验算斜梁下翼缘受压时，加隅撑作为梁平面外支撑点，梁
10、平面外计算长度取 2.4m，即 不需计算240ylm350162/560y ylfm115.3 刚架柱的验算5.3.1 边柱的验算1 抗剪验算： 柱截面最大剪力 =80.16 maxVkN平均应力： =0.114 308.1602.5(54)2/yf59.wht2 弯剪压共同作用下验算 取二组内力： 497.632518.NkMmV 47.32961.5NkMmV 查表得 =5.34 =0.69637wyhtkfk37.4w 0.8w 215/vN(524)876dvVhtf k 按公式 计算.d eM/NeeWA= wxNAWh3631997.6105.048872mmain.41=12.7
11、10226()0.()(1)k= =0.519 =1.0max/8.135.wpht59.8.723/(1.)0.8p 受压区全截面有效947632.ech=1716.751000215=369.1 eMWfkNm12满33497.610/3. .751028.6251.88NeeMWAkNmk足要求3 整体稳定验算 =900 cm 0xlxl柱截面惯性矩 梁截面惯性矩 42918.cIcm 41897.6RIcm中柱长度 4Rl.0.618976CRIKH边柱计算长度 1.5(0.)2RcIK1.2908xlcm49.32.xli0.86xr欧拉临界力为 225 2.14.098741 3E
12、XANkN0103 6223()497.6.251.8014/15/49768(1)7.mxxrereEMAWNmfNm 满足要求4 刚架柱平面外稳定验算 考虑墙梁与柱连接处有隅撑，故刚架柱的平面外计算长度取 3.0m 查表得 305.1.6y0.842y27.04ybr1.3622397.610.251.807/15/8427txybMNAWNmfNm满足要求5.3.2 中柱的验算1 抗剪验算： 柱截面最大剪力 =110.56 axVk13平均应力： =0.136 301.56029.(8)2/Nmyf59.wht2 弯剪压共同作用下验算 取二组内力： 701.843.65NkMmV查表得
13、=5.34 =0.696372wyhtkfk59.374w 0.8 215/vN(5)847dwvVhtf k 按公式 计算.d eM/NeeWA= wxNAWh36317701102.348257452m边缘应力比： maxin.=8.6402216()0.()()k= =0.533 max/8.35.wpht 59.8.1723/(1.7)0.8p=1.0 受压区全截面有效17462.3ech=2574.241000215=553.5 eMWf kNm14满足33701.84/53.257.4108.174.3NeeMWAkNmk要求3 整体稳定验算 =1140 cm 0xlxl柱截面惯性
14、矩 梁截面惯性矩 42918.cIcm 41897.6RIcm中柱长度 4Rl.0.47189761CIKH边柱计算长度 .5(0.)RcIK1.0492.6xl cm246.91.xli0.823xr欧拉临界力为 25 2.14.60134876 9EXANkN0103 6 223()71.84.074.3116.9/15/82(12)5.06mxxrereEMAWNmfNm 满足要求4 刚架柱平面外稳定验算 考虑墙梁与柱连接处有隅撑，故刚架柱的平面外计算长度取 3.0m 查表得 30.79.y0.93y211.054ybr1.36223701.8.0174.1.8/15/94250txyb
15、MNAWNmfNm满足要求155.4 位移验算5.4.1 风荷载作用下的位移因为刚架对称，所以只计算在左风下的变形：图 5-5 刚架在左风荷载下的变形1.47mm , 1.54 mm 2V4=1.47/9000=1/6122V=1/240 满足要求H=1.54/9000=1/7418V=1/240 满足要求45.4.2 横梁的竖向挠度图 5-6 刚架在竖向荷载下的变形16屋面恒荷载作用下 16mm 屋面活荷载作用下 14mm 3V3V=1/827.6V=1/180 满足要求。315420VL176 檩条的设计和计算6.1 设计说明屋面做法：复合屋面板。屋面坡度 0.1，檩条跨度为刚架跨度 7.
16、5m，水平檩条间距0.8m，均匀设置 2 道拉条。钢材采用 Q235F图 6-1 檩条布置简图6.2 荷载计算1 恒载： 屋面板 0.2 2/kNm檩条（包括拉条）自重 0.1 2 活载： 活载（受荷面积60 ） 0.3 2m2/k雪荷载 0.5 Nm积灰荷载 0.3 2/3 检修集中荷载（采用等效均步荷载） 12/（0.87.5）=0.34 2/kNm4 风荷载 受风面积为： 7.5086A18风载体型系数为： 0.15log.31.8sA风压高度变化系数： 7z基本风压 20.3/wkNm21.515.81.035.47/sz kNm5 荷载组合（设计值）1.2.4.2(0.).4(8)1
17、0/GLcos1/xqkNmin.y6.3 内力计算引起绕 x 轴弯矩按简支梁计算， 引起弯矩按三跨简支梁计算。计算简图为见图yqxq6-1 和 6-2 =1.20kN/m图 6-2 檩条内力计算简图跨中截面内力： 221/81.07.584xyMql kNm=./图 6-3 檩条内力计算简图191/3 处负弯矩： 221/90.750.xyqMl kNm跨中正弯矩： 22/3619xyl 6.4 截面选型和计算6.4.1 截面选型 C16070203.0图 6-4 檩条截面示意图截面面积 29.45Acm截面惯性矩 4376xI 460.2yIcm0.6.4.2 截面验算20a257x18.
18、39y604234+-+-y1Mmx-ya图 6-5 檩条截面特征1 应力计算和稳定验算 =181648.5102372xMhI2/Nm1(.)x/2.43xI2/N腹板 =184N/mm2 =178 N/mm 2ma minb/t=160/3=53.3 =1.15 inax1780.964=7.8+6.290.967+9.780.967 =23.032.6.k2上翼缘 =184N/mm2 =175 N/mm 2maxminb/t=70/3=23.3 =1.150.15 =1.007 inax1840.95721= =0.90925.891.6.8k 25.91.056.80951腹板=2.2
19、1.1 =0.3111.7703.169cbk 12.3.05k= =2.676125.852.3608bt /bt 2.(0.1)26.8/e cttt26.857em上翼缘=0.4541.1 =1.4841.76.97023ckb 1k= =1.161 15.480.9528bt/3bt=23.91.0.e cttt=23.92.5=60 mmeb下翼缘受压，全截面有效 (7804273640)2.578.A3 32411.51. 10.5839.enxI cm3232425467.eny34.7/exnIWcmh 3max2enyenyIWc223min12.7.4enyeyIWcm 屋
20、面能阻止檩条侧向失稳和扭转满足要求66228.50.75109.4/05/323enxyMNmfNm2 刚度 满足要求454.cos3.1xql lvEI7 墙梁的设计和计算23本工程墙梁采用卷边 C 形槽钢 C 16070203.0，跨度 l=7.5m，间距 l=1.5m，在1/3 各设一根根拉条，墙梁和拉条均用 Q235 钢。墙梁自重 0.073kN/m。迎风风荷载标准值：=1.05 s zw0ll=1.051.01.010.351.5=0.56 kN/mkq背风风荷载标准值：=1.05 s zw0ll=1.051.11.010.351.5=0.62 kN/mk本设计中墙梁有一定竖向承载能
21、力，且墙板落地，墙梁与墙板有可靠连接。根据规范要求，可不考虑墙梁自重引起的剪力和弯矩。 风 载 外 墙 板外 墙 板图 7-1 墙梁布置简图7.1 荷载计算墙梁所受荷载标准值： 水平 =0.56 kN/m1yq=0.62 kN/m2墙梁所受荷载设计值：水平 =0.561.4=0.784 kN/m1yq=0.621.4=0.868 kN/m2247.2 内力分析图 7-2 墙梁内力计算简图1 水平荷载 ， 产生的弯矩1yq2墙梁承担水平方向荷载作用下，按单跨简支梁计算内力，则：迎风 M x=1/8 qyl2=1/80.7847.52=5.51 kNm背风 M y=1/8 qyll2=1/80.8
22、687.5 2=6.1 kNm2 剪力 水平方向剪力按单跨简支梁计算计算迎风 V ymax=0.5 qyl=0.50.7847.5=2.96 kN背风 Vymax=0.5 qyll=0.50.8687.5=3.255 kN3 双弯矩力矩因设有拉条，故可不计算双弯矩。7.3 截面选型及验算7.3.1 截面选型选择 C 形槽钢 16070203，查表可知其截面特性：25图7-3 墙梁截面示意图截面面积 A=9.45cm2 截面惯性矩 Ix=373.64 cm4 Iy=60.42 cm4截面抗弯系数 Wx=46.71 cm Wymax=27.17 cm3 Wymin=12.65 cm3 截面回转半径
23、 =6.29 cm =2.53 cm iyi=2.224 cm07.3.2 截面验算由弯矩 Mx，M xl，M y引起的截面各角点应力符号如图 5.3 所示。1 各板件端部的应力值为：（1） 迎风 xiiW62125.108/47Nm623./26y 1yMy跨 中 图 7-4 墙梁截面受力示意图（2） 背风 xiiW6212.013/475Nm623./2 各组成板件有效截面（1） 迎风荷载 qy 时：腹板为受压的两边支撑板件， = =118N/mm2 = =118 N/mm 2max3min2b/t=160/3=53.3 =1.15 minax18=7.8+6.291+9.781=23.8727.69.7k上翼缘 b/t=70/3=23.3 =1.150.15 =1.0 minax18
