钢结构载荷计算及相关

钢结构载荷计算及相关
目录
摘要 (Ⅰ)
Abstract (Ⅱ)
1 建筑设计 (1)
1.1 建筑平面设计 (1)
1.2 建筑立面设计 (4)
1.3 建筑平面设计 (6)
2 结构方案设计说明 (7)
2.1 构件截面尺寸及材料选择 (7)
2.2 结构体系抗震防火要求 (7)
3.荷载统计 (9)
3.1恒荷载统计 (9)
3.2活荷载统计 (9)
3.3整个厂房部分作用的荷载 (12)
4.各种荷载作用下的内力分析 (16)
4.1手算内力标准值 (16)
4.2电算内力标准值 (21)
5.门式刚架计算和选型 (24)
5.1 截面选型 (24)
5.2 刚架梁验算 (27)
5.3 刚架柱验算 (28)
5.4 位移验算 (32)
6.檩条设计和计算 (35)
6.1设计说明 (35)
6.2荷载计算 (35)
6.3内力计算 (36)
6.4截面选型及计算 (37)
7.墙梁设计和计算 (41)
7.1 荷载计算 (41)
7.2内力分析 (42)
7.3 截面选型和验算 (42)
7.4 拉条计算 (49)
8 支撑设计 (50)
8.1屋面横向水平支撑设计 (50)
8.2 柱间支撑设计 (53)
9 屋面板设计和计算 (58)
9.1内力及截面验算 (58)
9.2 强度验算 (61)
9.3 刚度验算 (61)
10 吊车梁的设计 (63)
10.1 吊车梁的设计 (63)
11 节点设计 (71)
11.1 柱脚设计 (71)
11.2 梁柱节点设计 (73)
11.3 牛腿 (79)
11.4 抗风柱的计算 (81)
12 基础设计计算 (84)
12.1 基础设计资料 (84)
12.2 基础底面尺寸设计 (84)
13 全文总结 (91)
14 参考文献..................................... 错误!未定义书签。

15 致谢 (95)
附录：内力组合计算表 (96)
1 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
m。

平面详细情况
型房屋钢结构规程》（CECS102）。

建筑占地面积为：105m×48m=5040 2
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。

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4.5m×4.5m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3.6m×3.6m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
1.2建筑立面设计
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
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
图1-1 厂房平面图
图1-2 屋顶平面图
图1-3 正立面图
1.3建筑剖面
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1-3
1.3.1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），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
5.1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 800×350×10×14 Q235
图5-1 梁截面示意图
截面特性： 截面面积 A=175.22cm
截面惯性矩 x I =189717.664cm y I =10010.604
cm
截面抗弯系数 x W =4742.943cm y W =572.033cm 截面回转半径 x i =32.912cm y i =7.562cm
2 边柱 H 500×250×8×12 Q235
图5-2 边柱截面示意图
截面特性 截面面积 A=98.082cm
截面惯性矩 x I =42918.814
cm y I =3127.034cm
截面抗弯系数 x W =1716.753cm y W =250.163cm 截面回转半径 x i =20.922
cm y i =5.652cm
3中柱 H 500×400×8×14 Q235
图5-3 中柱截面示意图
截面特性 截面面积 A=134.082cm
截面惯性矩 x I =64356.094cm y I =12802.034cm 截面抗弯系数 x W =2574.243cm y W =640.103
cm
截面回转半径 x i =21.912cm y i =9.772cm
5.1.2 构件宽厚比验算
1梁： 翼缘 b t =17014=12.1＜235
15y
f 15
腹板 w w h t =(800
214)
10-⨯=77.2＜235250y
f
2边柱： 翼缘 b
t =121
12=10.08＜235
15y
f
腹板 w w h t =(500214)8-
⨯=59.5＜235250y
f
3中柱： 翼缘
b t =19614=14＜23515y
f 腹板
w w h t =(500214)8
-⨯=59＜235250y f
5.2 刚架梁的验算
1 抗剪验算：
剪力 max V =190.13 kN
平均剪应力 3
0190.131024.6(800214)10
τ⨯=
=-⨯⨯ 2/N mm =0.114y f 77.2170w
w
h t =< ∴无需设置横向加劲肋
2 弯剪压共同作用下验算
34.6N kN =- 885.26M kN m =⋅ 190.13V kN =
37235w w
w y
h t k f τλ=
查表得 k τ=5.34 37 5.34w λ=⨯=0.903
∵0.8 1.4w λ<<
'[10.64(0.8)]v w v f f λ=--=[10.64(0.9030.8)]125-⨯-⨯=117 2/N mm '(80028)10117903.24d w w v V h t f kN ==-⨯⨯=
∵ 0.5451.26d V V kN <= ∴ 按公式N e M M ≤ /N e e e e M M NW A =-计算
w x Mh N A W h
σ=±=363
18234.610885.2610386178175204742.9410400⨯⨯⨯±=-⨯⨯ 2
/N mm 边缘应力比：max min 178
0.978182σβσ-=
==- 02
2
(1)0.112(1)(1)
k βββ=
++-++=23.38
max
28.1235/1.1w w
p k σλσ=
=0.519 ρ=1.0
182
772390182178
e c c h h h mm ρ===
⨯=+ ∴ 受压区全截面有效
e e M W
f ==4742.94×1000×215=1019.7 kN m ⋅
-6
-8
34.64742.9410/1019.7933.2189717.6610
N e
e e M M NW A kN m ⨯⨯=-=-=⋅⨯
3 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，梁平面外计算长度取 2.4m ，即
2400y l mm = 35016235/5600y y l f mm <⨯= ∴ 不需计算
5.3 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 max V =80.16 kN
平均应力： 3
080.161021.05(50024)8τ⨯=
=-⨯2/N mm =0.114y f 59.5w w
h t =
2 弯剪压共同作用下验算 取二组内力：
① 497.63251.8537.54N kN M kN m V kN = =⋅= ② 474.43296.7137.54N kN M kN m V kN =
=⋅=
① 37235w w
w y
h t k f τλ=
查表得 k τ=5.34 37 5.34w λ=⨯=0.696
∵0.8w λ< '2125/v v f f N mm ==
'(50024)8125476d w w v V h t f kN ==-⨯⨯=
∵ 0.5d V V < ∴ 按公式N e M M ≤ /N e e e e M M NW A =-计算
w x Mh N A W h
σ=±=363
191
497.6310251.85104768998081716.7510500⨯⨯⨯±=-⨯⨯ 2/N mm max min 89
0.466191
σβσ-===- 02
2
(1)0.112(1)(1)
k βββ=
++-++=12.71
max
28.1235/1.1w w
p k σλσ=
28.112.71235/(1.1191)
⨯⨯⨯0.519 0.8p λ< ρ=1.0
191
476324.719189
e c c h h h mm ρ===
⨯=+ ∴ 受压区全截面有效
e e M W
f ==1716.75×1000×215=369.1 kN m ⋅
3
3497.6310/369.11716.7510282.6251.859808
N e
e e M M NW A kN m kN m
⨯=-=-⨯⨯=⋅>⋅满足要求
3 整体稳定验算 0x x l l μ= x l =900 cm
柱截面惯性矩 442918.81c I cm = 梁截面惯性矩 4189717.66R I cm = 中柱长度 2411R l cm =
42918.812411
0.606189717.66900
C R R I l K I H =
=⨯= 1.5
1(0.10.07) 1.20R c
I K I μ=++= 边柱计算长度 1.29001080x l cm =⨯= 108049.320.92
x x x l i λ=
== 0.860xr ϕ= 欧拉临界力为 225'22
3.14 2.061098087451.11.1 1.149.3EX
EA N
kN πλ⨯⨯⨯===⨯
01
001'
3
6
22
3
(1)497.6310 1.0251.8510
214/215/497.630.869808(10.86)1716.75107451.1
mx xr e xr e E N M N A W
N N mm f N mm βϕϕ+
-⨯⨯⨯=
+=<=⨯-⨯⨯⨯
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
300
53.15.65
y λ=
= 查表得 0.842y ϕ= 2
1.07 1.044000
y br λϕ=-
= 1.0η=
3
6
22
3
497.6310 1.0251.8510
207/215/0.8429808 1.01716.7510
tx x
y b x
M N
A W N mm f N mm βϕϕ+⨯⨯⨯=
+=<=⨯⨯⨯ 满足要求
5.3.2 中柱的验算
1 抗剪验算： 柱截面最大剪力 max V =110.56 kN
平均应力： 3
0110.561029.3(50028)8τ⨯=
=-⨯2/N mm =0.136y f 59.5w w
h t =
2 弯剪压共同作用下验算 取二组内力：
① 701.84174.3444.65N kN M kN m V kN =
=⋅=
37235w w
w y
h t k f τλ=
查表得 k τ=5.34 37 5.34w λ=⨯=0.696
∵0.8w λ< '2125/v v f f N mm ==
'(50028)8125472d w w v V h t f kN ==-⨯⨯=
∵ 0.5d V V < ∴ 按公式N e M M ≤ /N e e e e M M NW A =-计算
w x Mh N A W h
σ=±=363
117701.8410174.3410476
12.3134082574.2410500⨯⨯⨯±=-⨯⨯ 2/N mm 边缘应力比： max min 13
0.111117σβσ-=
==- 02
2
(1)0.112(1)(1)
k βββ=
++-++=8.64
max
28.1235/1.1w w
p k σλσ=
=
28.112.71235/(1.1117)
⨯⨯⨯=0.533 0.8p λ< ∴
ρ=1.0
117
476428.411713
e c c h h h mm ρ===
⨯=+ ∴ 受压区全截面有效
e e M W
f ==2574.24×1000×215=553.5 kN m ⋅
3
3701.8410/553.52574.2410418.8174.3413408
N e
e e M M NW A kN m kN m ⨯=-=-⨯⨯=⋅>⋅满足
要求
3整体稳定验算 0x x l l μ= x l =1140 cm
柱截面惯性矩 442918.81c I cm = 梁截面惯性矩 4189717.66R I cm = 中柱长度 2411R l cm =
42918.812411
0.478189717.661140
C R R I l K I H =
=⨯= 1.5
1(0.10.07) 1.04R c
I K I μ=++= 边柱计算长度 1.049001242.6x l cm =⨯= 124756.921.91
x x x l i λ=
== 0.823xr ϕ= 欧拉临界力为 225'22
3.14 2.0610134087646.71.1 1.156.9EX
EA N
kN πλ⨯⨯⨯===⨯
01
001'
3
6
22
3
(1)701.8410 1.0174.3410
136.9/215/701.840.82313408(10.823)2574.24107646.7
mx xr e xr e E N M N A W
N N mm f N mm βϕϕ+
-⨯⨯⨯=
+=<=⨯-⨯⨯⨯
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
300
30.79.77
y λ=
= 查表得 0.933y ϕ= 2
1.07 1.0544000
y br λϕ=-
= 1.0η=
3
6
22
3
701.8410 1.0174.3410
123.8/215/0.93313408 1.02574.2410
tx x
y b x
M N
A W N mm f N mm βϕϕ+⨯⨯⨯=
+=<=⨯⨯⨯ 满足要求
5.4 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
2V =1.47mm , 4V =1.54 mm
2
V H
=1.47/9000=1/6122<[V]=1/240 满足要求 4
V H
=1.54/9000=1/7418<[V]=1/240 满足要求 5.4.2横梁的竖向挠度
图5-6 刚架在竖向荷载下的变形
屋面恒荷载作用下3V =16mm 屋面活荷载作用下3V =14mm
31514
24000
V L +=
=1/827.6<[V]=1/180 满足要求。

6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7.5m ，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/kN m 檩条（包括拉条）自重 0.1 /kN m
2 活载： 活载（受荷面积＞602m ） 0.
3 2/kN m 雪荷载 0.5 2/kN m 积灰荷载 0.3 2/kN m
3检修集中荷载（采用等效均步荷载） 1×2/（0.8×7.5）=0.34 2/kN m
4风荷载 受风面积为：7.50.86A =⨯=
风载体型系数为： 0.15log 1.3 1.183s A μ=-=-
风压高度变化系数： 1.07z μ= 基本风压200.35/w kN m =
201.05 1.05 1.183 1.070.350.47/s z w w kN m μμ==⨯-⨯⨯=-
5 荷载组合（设计值）
1.2 1.4 1.2(0.10.20.8) 1.4(0.50.80.30.8) 1.208/G L kN m +=⨯+⨯+⨯⨯+⨯= cos 1.202/x q q kN m α== sin 0.120/y q q kN m α==
6.3 内力计算
y q 引起绕x 轴弯矩按简支梁计算，x q 引起弯矩按三跨简支梁计算。

计算简图为见图6-1和6-2
=1.202kN/m
图6-2 檩条内力计算简图
跨中截面内力： 221
1/8 1.2027.58.458
x y M q l kN m =-=-⨯⨯=⋅
=0.12kN/m
图6-3 檩条内力计算简图
1/3处负弯矩： 2
21/900.127.50.07590
x y q M l kN m ==⨯⨯=-⋅ 跨中正弯矩： 2
21/3600.127.50.019360
x y q M l kN m =
=⨯⨯=-⋅ 6.4 截面选型和计算
6.4.1 截面选型 C160×70×20×3.0
图6-4 檩条截面示意图
截面面积 29.45A cm =
截面惯性矩 4373.64x I cm = 460.42y I cm =
0 2.224x cm =
6.4.2 截面验算
图6-5 檩条截面特征
1 应力计算和稳定验算
648.45101602373.64102
x M h I σ⨯==⨯⨯=1812/N mm 1(70 2.24)6x M I σ=
-=-2/N mm 2 2.243x
M I σ==2/N mm 腹板max σ=184N/mm 2 min σ=－178 N/mm 2
min max 1780.9670184
σψσ-===-< b/t=160/3=53.3 α=1.15 27.8 6.299.78k ψψ=-+=7.8+6.29×0.967+9.78×0.9672=23.03
上翼缘
max σ=184N/mm 2 min σ=－175 N/mm 2 min max 1840.951175
σψσ=== b/t=70/3=23.3 α=1.15－0.15ψ=1.007 25.8911.59 6.68k ψψ=-+=25.8911.590.951 6.680.951-⨯+⨯=0.909
腹板
7023.031600.909c c k b k ε==＞1.1 ()
120.930.110.05k ε=+-=0.311＜1.7 11205k k
ρσ=2050.38523.93205
⨯⨯160802
b t == 18/38b t αραρ<< ∴
21.80.1)26.8/e c b b t b t t αρ== 26.8 2.567e b mm =⨯= 上翼缘
1600.9097023.03c c k b k ε==＜1.1 1k ε
==1.484＜1.7 11205k k ρσ=205 1.4840.909205⨯⨯=1.161 28b t
= 18/38b t αραρ<< 21.80.1e c b b b t t
t αρ⎤⎥=⎥⎥⎥⎦
=23.9 e b =23.9×2.5=60 mm
下翼缘受压，全截面有效
(78704027243640) 2.5787.5A =++++++⨯=
32324
11[ 2.51515 2.545.510 2.510 2.580]349.81212
enx x I I cm =-⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯= 3232411[15 2.515 2.522.2410 2.510 2.5 6.76]58.431212
eny y I I cm =-⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯= 343.725/2
enx enx I W cm h == 3max 26.272.224eny eny I W cm == 3min 12.237 2.224eny
eny I W cm =
=- ∵ 屋面能阻止檩条侧向失稳和扭转
66
228.45100.07510199.4/205/4372512230
enx eny M M N mm f N mm W W σ⨯⨯=+=+=<= 满足要求 2 刚度 4454550.9cos5.7750043503843842.0610373.6410150
y x q l l v mm mm EI ⨯⨯===<=⨯⨯⨯ 满足要求
7墙梁的设计和计算
本工程墙梁采用卷边C形槽钢C 160×70×20×3.0，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：
q=1.05μsμz w0l l=1.05×1.0×1.01×0.35×1.5=0.56 kN/m
k
背风风荷载标准值：
q=1.05μsμz w0l l=1.05×－1.1×1.01×0.35×1.5=－0.62 kN/m
k
本设计中墙梁有一定竖向承载能力，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：
q=0.56 kN/m
水平1
y
2
q=－0.62 kN/m
y
墙梁所受荷载设计值：
水平
1y q =0.56×1.4=0.784 kN/m 2y
q =－0.62×1.4=－0.868 kN/m 7.2 内力分析
图7-2墙梁内力计算简图
1 水平荷载1
y q ，2y q 产生的弯矩
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 q y l 2=1/8×0.784×7.52=5.51 kN·m
背风 M y =1/8 q y l l 2=1/8×－0.868×7.52=6.1 kN·m
2 剪力 水平方向剪力按单跨简支梁计算计算
迎风 V ymax =0.5 q y l=0.5×0.784×7.5=2.96 kN
背风 V ymax =0.5 q yl l=0.5×0.868×7.5=3.255 kN
3 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160×70×20×3，查表可知其截面特性：
图7-3 墙梁截面示意图
截面面积 A=9.45cm 2
截面惯性矩 I x =373.64 cm 4 I y =60.42 cm 4
截面抗弯系数 W x =46.71 cm W ymax =27.17 cm 3 W ymin =12.65 cm 3 截面回转半径 x i =6.29 cm y i =2.53 cm
0x =2.224 cm
7.3.2 截面验算
由弯矩M x ，M x l ，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 x i xi
M W σ= 6
212 5.5110118/46705
N mm σσ⨯==-=- 6
234 5.5110118/46705
N mm σσ⨯===
6
234 6.110131/46705
N mm σσ⨯==-=- 2 各组成板件有效截面
（1） 迎风荷载q y 时：
腹板为受压的两边支撑板件，max σ=3σ=118N/mm 2 min σ=2σ=－118 N/mm 2
min max 1181118
σψσ===-- b/t=160/3=53.3 α=1.15 27.8 6.299.78k ψψ=-+=7.8+6.29×1+9.78×1=23.87
上翼缘
min max 1181118σψσ=
== b/t=70/3=23.3 α=1.15－0.15ψ=1.0
25.8911.59 6.68k ψψ=-+=5.8911.591 6.681-⨯+⨯=0.98
腹板
7023.871600.98c c k b k ε===2.16＞1.1 ()
120.930.110.05k ε=+-=0.319＜1.7 11205k k
ρσ=2050.31923.87118
⨯⨯16053.31818 3.637 1.1575.33
b t αρ==<=⨯⨯= 腹板受压全截面有效。

受拉区也全部有效
上翼缘
1600.987023.87c c k b k ε===0.463＜1.1 1k ε
==1.469＜1.7 11205k k
ρσ=205 1.4690.98205
⨯⨯ 21.80.1e c b b b t t
t αρ⎤⎥=⎥⎥⎥⎦
=20 e b =20×3=60 mm
ψ＞0 1e b =25c b ψ
-=2×70/4=35 mm 2e b =60－35=25 mm 321210310380335235512enx x I I ⎡⎤=-⨯⨯⨯+⨯⨯=⎢⎥⎣⎦
4mm 41904enx enx I W y
== 3mm （2） 背风荷载q l y 时：
腹板为受压的两边支撑板件，max σ=3σ=－131N/mm 2 min σ=2σ=131 N/mm 2
min max 1311131
σψσ===-- b/t=160/3=53.3 α=1.15 27.8 6.299.78k ψψ=-+=7.8+6.29×1+9.78×1=23.87
下翼缘 min max 1311131
σψσ=== b/t=70/3=23.3 α=1.15－0.15ψ=1.0 25.8911.59 6.68k ψψ=-+=5.8911.591 6.681-⨯+⨯=0.98
腹板
7023.871600.98c c k b k ε===2.16＞1.1 ()
120.930.110.05k ε=+-=0.319＜1.7 11
205k k ρσ=2050.31923.87131⨯⨯16053.31818 3.452 1.1571.43
b t αρ==<=⨯⨯= 腹板受压全截面有效。

受拉区也全部有效
下翼缘
1600.987023.87c c k b k ε===0.463＜1.1 1k ε
==1.469＜1.7 11205k k
ρσ=205 1.4690.98205
⨯⨯ 21.80.1e c b b b t t
t αρ⎤⎥=⎥⎥⎥⎦
=20 e b =20×3=60 mm
ψ＞0 1e b =25c b ψ
-=2×70/4=35 mm 2e b =60－35=25 mm 321210310380335235512enx x I I ⎡⎤=-⨯⨯⨯+⨯⨯=⎢⎥⎣⎦
4mm 41904enx enx I W y
== 3mm 3 强度和稳定验算
（1） 迎风时：
由于与墙板的有效连接能阻止墙梁的侧向失稳和扭转，所以只需验算其应力满足要求即可：
6
5.511013541904
enx M W σ⨯=== N/mm 2 ＜f=205 N/mm 2 ()3
max
033 2.94109.522160323
y V h t τ⨯⨯===⨯-⨯⨯ N/mm 2 ＜v f =120 N/mm 2
应力满足要求
（2） 背风时：
此时，由于墙梁受压一侧无墙板连接，不能阻止墙梁的侧向失稳和扭转，所以需验算其平面外失稳和应力： 6
6.11014641904
enx M W σ⨯=== N/mm 2 ＜f=205 N/mm 2 ()3
max 033 3.2551010.522160323
y V h t τ⨯⨯===⨯-⨯⨯ N/mm 2 ＜v f =120 N/mm 2 平面外失稳：
52.50.33160f k h =
== '0.330.8680.29x y q kq ==⨯= kN/m '22'
00.29 2.50.082424x y
y q l M ⨯=== kN/m 321133331332241098412fly y I I ⎡⎤=-⨯⨯+⨯⨯=⎢⎥⎣⎦
4mm 1868122.4fly
fly I W ==3mm
11301304720t C n ==⨯= 52/2 2.06101954900/1500536945867t C kEI S ==⨯⨯⨯= 8121
17201111720 5.410t t t C C C ===++⨯
()()()()2222
35241410.316016052.511602.06103720
d t v h h
e h K Et C -+⨯-⨯⨯+=+=+⨯⨯=35.6 K=0.03
44250.032500/ 3.14 3.14 2.0610410984fly R Kl EI π⨯==⨯⨯⨯⨯=1.4 10.012510.0125 1.40.36110.19810.198 1.4
R R η--⨯===++⨯ ''00.3610.080.03y y M M η==⨯= kN·m 51 3.14 2.061020599.5y E f λ==⨯= 41098427.6540
fly
fly fl I i A === 44
0250.037500113.73.14 3.14 2.0610410984fly Kl R EI π⨯===⨯⨯⨯⨯ ()0.1250.125000.7113.10.77500(113.1113.7)2106fly l l R --=+=⨯⨯+⨯= 210676.327.6fly
fly fly l i λ=== 1
0.767fly n λλλ== 220.5[1(0.2)]0.5(10.21(0.7670.2)0.767)0.584n n φαλλ=+-+=⨯+⨯++= 22
0.813n χφφλ==++
'66
max 11 6.1100.0310()1740.8544190418681
y ex fly M M N W A W χ⎛⎫⨯⨯++=+= ⎪⎝⎭ N/mm 2＜f =205 N/mm 2 应力和稳定均满足要求
4 刚度验算
（1） 迎风时：
44
5550.56750030384384 2.06103736400
x x q l v EI ⨯==⨯=⨯⨯ mm ＜150l =50 mm （2） 背风时：
44
5550.62750033384384 2.06103736400
x x q l v EI ⨯==⨯=⨯⨯ mm ＜150l =50 mm 刚度满足要求
7.4拉条计算
跨中布置2根垂直拉条，其计算简图如下所示：
图7-5 拉条内力计算简图当跨中拉条承担一根墙梁的竖向支撑作用时，拉条所受拉力：N=0.37q x l=0.37×0.09×7.5=0.25kN
拉条所需截面面积：
A n=
3
2
0.2510
1.22
0.95215
l
N
mm f
⨯
==
⨯
按构造选用1○8拉条，截面面积50.3mm2,它可以承担10根墙梁的竖向支撑作用。

11节点设计
11.1 柱脚设计
柱脚采用埋入式，其示意图如图11-1所示
图11-1 柱脚示意图
11.1.1 边柱柱脚设计
1 柱脚内力设计值 281.63232.9280.16M KN m N KN V KN =-⋅⎧⎪
=-⎨⎪=-⎩
图11-2 边柱柱脚计算简图
柱脚采用埋入式柱脚，用C40细石混凝土二次浇灌。

混凝土参数为：tk f =2.392/N mm
ck f =26.82/N mm 1.71t f =2/N mm 19.1c f =2/N mm
埋入深度为：1 1.5Z H H ==1.5×500=750mm
'11
251.850.537.540.75265.932
M M VH kN m =+=+⨯⨯=⋅
3
'
137.541019.118.89250750
c
c f V f f b H ⨯=-=-=⨯2/N mm
(250500)2(25012)21976S mm =+⨯+-⨯=
1[] 1.7175019762534497.63t N f H S kN N ==⨯⨯=>= 满足要求
22
1250750[]18.89442.7265.936
6
f c
b H M f kN m M kN m ⨯==⨯=⋅>=⋅ 满足要求
11.1.2中柱柱脚设计
1 柱脚内力设计值 168.44372.6036.27M KN m N KN V KN =-⋅⎧⎪
=-⎨⎪=-⎩
图11-3 中柱柱脚计算简图
柱脚采用埋入式柱脚，用C40细石混凝土二次浇灌。

混凝土参数为：tk f =2.392/N mm
ck f =26.82/N mm 1.71t f =2/N mm 19.1c f =2/N mm
埋入深度为：1 1.5Z H H ==1.5×500=750mm
'11
168.440.536.270.75182.32
M M VH kN m =+=+⨯⨯=⋅
3
'
136.271019.118.89250750
c
c f V f f b H ⨯=-=-=⨯2/N mm
(400500)2(40012)22576S mm =+⨯+-⨯=
1[] 1.7175025763303372.6t N f H S kN N ==⨯⨯=>= 满足要求
22
1400750[]18.89708.4182.36
6
f c
b H M f kN m M kN m ⨯==⨯=⋅>=⋅ 满足要求
11.2梁柱节点设计
梁柱节点采用端板拼接，如图11-4
图11-4 梁柱
拼接节点
11.2.1 梁与边柱连接计算
结合A 柱柱顶Ⅳ—Ⅳ截面内力组合与左半跨Ⅰ－Ⅰ截面内力组合知连接处内力组合为：
267.93.64.45167.54M kN m V kN N kN =⎧⎪
=-⎨⎪=-⎩
采用10.9级M22高强螺栓连接，连接表面用钢丝刷除锈，0.3f μ=，每个螺栓承
载力为：[]0.90.319051.3b
V
N kN =⨯⨯=，抗剪需用螺栓数量64.45
1.2651.3
n ==。

初步选用20个M22高强螺栓。

图11-5 边柱端板计算详图
1 螺栓强度验算
螺栓承受的最大拉力值：
312167.54267.9310445
66.71201587896N My N n y -⨯⨯=+=+=∑0.80.8190152P kN <=⨯=
2 连接板设计 端板厚度t 根据支承条件确定
（1）两边支承类： 45f e mm = 90w e mm = 66.71t l N N kN ==
350b mm = 215f =
端板厚度为：3
1212459066.711016.4[4()][90350445(4590)]215
f w t
w f w f e e N t mm e b e e e f ⨯⨯⨯⨯≥==++⨯+⨯⨯+⨯
（2）无加劲肋类： 75a mm = 90w e mm = 41341
66.7151.12445
t l
y N N kN y ==⨯= 端板厚度为：3
339051.121022.4(0.5)(0.57590)215
w t w e N t mm a e f ⨯+⨯≥
==+⨯+⨯ 综上，可取端板厚度为：24t mm =
3 节点域剪应力计算： 267.93M kN m =⋅ 800b d mm = 340c d mm = 10c t mm =
（1）剪应力为： 6
22267.9310118.2/125/80034010v b c c M N mm f N mm d d t τ⨯===<=⨯⨯
满足要求
（2）验算腹板处拉力：32126666.7139.880.476445
t t
y N N kN P kN y ==⨯=<= 3
220.40.41901084.4/215/9010w w P N mm f N mm e t ⨯⨯==<=⨯ 满足要求 4 梁和端板间焊缝计算：
（1）梁翼缘和端板间焊缝采用全熔透对接K 形焊缝 （2）梁腹板与端板间焊缝： 0.50.510
7.10.70.7
w f t h mm ⨯=
== 取10f h mm = 11.2.2 梁与中柱连接计算
结合B 柱柱顶Ⅳ—Ⅳ截面内力组合与左半跨Ⅲ－Ⅲ截面内力组合知连接处内力组合为：
885.26.190.1334.6M kN m
V kN N kN =⎧⎪
=-⎨⎪=-⎩
其计算简图为：
图11-6 中柱节点详图
采用10.9级M24高强螺栓连接，连接表面用钢丝刷除锈，0.3f μ=，每个螺栓承
载力为：[]0.90.322560.75b
V
N kN =⨯⨯=，抗剪需用螺栓数量190.13
3.1360.75
n ==。

初步选用24个M24高强螺栓。

图11-7 中柱端板计算详图
1 螺栓强度验算
螺栓承受的最大拉力值：
312
34.6885.2610450
165.4242808096N My N n y -⨯⨯=+=+=∑0.80.8225180P kN <=⨯=
2 连接板设计 端板厚度t 根据支承条件确定
（1）两边支承类： 50f e mm = 90w e mm = 167.1t l N N kN ==
350b mm = 215f =
端板厚度为：3
12125090167.11026.5[4()][90350450(5090)]215
f w t
w f w f e e N t mm e b e e e f ⨯⨯⨯⨯≥
==++⨯+⨯⨯+⨯ （2）无加劲肋类： 80a mm = 90w e mm = 41256
167.180.7530
t l
y N N kN y ==⨯= 端板厚度为：3
339038.991027.9(0.5)(0.58090)215
w t w e N t mm a e f ⨯+⨯≥
==+⨯+⨯ 综上，可取端板厚度为：30t mm =
3 节点域剪应力计算： 300M kN m =⋅ 800b d mm = 340c d mm = 14c t mm =
（1）剪应力为： 6
223001094.5/125/80034014v b c c M N mm f N mm d d t τ⨯===<=⨯⨯
满足要求
（2）验算腹板处拉力：321256167.180.70.490530
t t
y N N kN P kN y ==⨯=<= 3
220.40.422510100/215/9010w w P N mm f N mm e t ⨯⨯==<=⨯ 满足要求
4 梁和端板间焊缝计算：
（1）梁翼缘和端板间焊缝采用全熔透对接K 形焊缝 （2）梁腹板与端板间焊缝：
0.50.510
7.10.70.7
w f t h mm ⨯=== 取10f h mm =
11.3牛腿
因B 柱内力较大，同时承担两台吊车荷载，故取B 柱牛腿验算。

牛腿选用截面型号为：
BH450×250×6×10，钢材选用Q345，e=500mm ，外伸宽度d=200mm
图11-8 牛腿计算简图
11.3.1荷载计算
恒荷载
吊车梁及轨道自重 标准值 150.437.518.23kN +⨯= 设计值 18.23 1.221.88kN ⨯= 活荷载
吊车竖向作用 设计值 D=1.4⨯256.14=358.60kN 11.3.2 截面验算
图11-9 牛腿截面简图
(1) 拉应力计算
(358.6021.88)0.500190.24M Ne kN m ==+⨯=⋅ 牛腿根部截面：
333341
[()(2)](250450244430)/1228179.5212
w f I bh b t h t cm =
---=⨯-⨯= 32228179.521252.4222.5
I W cm h ⨯=
== 最大拉应力：6
190.2410151.91252420
t M W σ⨯===2/N mm ＜315t f =2/N mm 满足要求
(2) 剪应力计算 近似以腹板承受剪力
3
380.4810147.56430w w V t h τ⨯===⨯2/N mm ＜180v f =2/N mm 满足要求
(3) 折算应力计算 腹板与翼缘相交点：
3()/225010(45010)/2550f f S bt h t cm =-=⨯⨯-=
3380.4810550
/()123.728179.520.6
w NS It τ⨯⨯==
=⨯ 2/N mm 64
190.2410(22510)
(/2)/145.228179.5210
f M h t I σ⨯⨯-=-==⨯2/N mm 22223145.23123.7258.8zs s σστ=++⨯2/N mm ＜1.1 1.1315346.5t f =⨯=2/N mm 满足要求
(4) 焊缝计算
角焊缝抗拉抗剪强度设计值 200w f f =2/N mm
翼板周边角焊缝长： 2()2(25010)8514f f w L b t t mm =+-=⨯+-= 腹板周边角焊缝长： 2(2)2(450210)860w f L h t =-=⨯-⨯
翼板角焊缝高度：/()31525010/(514200)10.94f t f f w h f bt L f mm ==⨯⨯⨯= 取焊缝高度：f h =12mm ＞1.2 1.214 4.48t mm == 腹板角焊缝高度：
(2)/()315(450210)6/(860200) 6.75f t f w w w h f h t t L f mm =-=⨯-⨯⨯⨯=
取焊缝高度：f h =8mm ＞1.2 1.214 4.48t mm ==
11.4抗风柱的计算
抗风柱的柱顶和柱脚分别由屋面支撑和基础提供竖向及水平支承，计算模型如11-10所示。

抗风柱
山墙
屋面支撑
图11-10 抗风柱计算模型
1荷载计算：
墙面恒载标准值： 20.15/k P kN m = 恒载： 0.157.40.4 1.51/q kN m =⨯+= 风载：10.1L m = 查表得 1.01z μ=
227.4107420A m m =⨯=> 查表 1.0s μ=
01.057.4 1.05 1.0 1.010.357.4 2.74/w s z q w kN m μμ=⨯=⨯⨯⨯⨯=
设计值： 1.2 1.51 1.81/d q kN m =⨯= 1.4 2.74 3.84/w q kN m =⨯=
经计算，18.3N kN = 221
1/8 3.8410.148.968
M ql kN m ==⨯⨯=⋅
2截面选取 取工字型截面 H350⨯200⨯6⨯8 Q235 截面特性： 25204A mm = 4112218100x I mm = 2146.8x i mm = 245.3y i mm = 绕强轴长细比：101068.8[]15014.68
ox x x l i λλ=
==<=
绕弱轴长细比：300
66.2[]15045.3
oy y y
l i λλ==
=<= ① 强度校核
36
2218.31048.961079.9/215/5204641246e N M N mm f N mm A W σ⨯⨯=+=+=<=
② 稳定验算
66.2λ= 查表得 0.774y ϕ= 2
2
66.21.07 1.070.9704400044000
y by λϕ=-
=-= 36
218.310 1.048.961083.2/0.77452040.97641246
tx y by x M N N mm A W βϕϕ⨯⨯⨯+=+=⨯⨯ ③ 挠度验算 横向风荷载作用下，抗风柱水平挠度
445
55 3.841010022.525.3384384 2.0610112218100400
x ql l
v mm mm EI ⨯⨯===<=⨯⨯⨯ 12 基础设计
12.1 基础设计资料
220/m N mm γ=，2205/a f N mm =
12.2 基础底面尺寸设计
12.2.1 边柱基础设计
选用设计内力为：251.85497.6337.54M kN m
N kN V kN =-⋅=- =
图12-2边柱基础计算简图
1 确定基础尺寸
基础埋深为: 0.5 1.20.5 1.7D H m =+=+= 初步修正地基承载力:
2(3)(0.5)205 1.118(1.70.5)228.76/a k b d f f b d N mm ηγηγ=+-+-=+⨯⨯-=
预估截面面积:
21497.63
2.56228.7620 1.7
a m F G A m f D γ+≥
==--⨯ 211.2 1.2 2.56 3.07A A m ==⨯=
取 4b m = 2l m =
22
324 5.366
lb W m ⨯===
2042 1.7272m G bld kN γ==⨯⨯⨯=
基础边缘的最大和最小压力:
2max 497.63272251.8537.54 1.2
152.2/8 5.3
c c F G M V h p kN m bl W ++++⨯=
+=+= 21.2 1.2228.76274.5/a f kN m ≤=⨯= 满足要求
2min 497.63272251.8537.54 1.2
40.2/8 5.3
c c F G M V h p kN m bl W ++++⨯=
-=-= 2max min ()/2(152.240.2)/296.2/a p p kN m f +=+=< 满足要求
故该基础尺寸满足要求
2 验算基础高度 基底净反力:
2,max 497.63251.8537.54 1.2
118.2/8 5.3c c n F M V h p kN m bl W ++⨯=+=+= 2,min 497.63251.8537.54 1.2 6.2/8 5.3
c c n F M V h p kN m bl W ++⨯=
+=-= 冲切有效高度: 080040760h =-=
图12-3 基底反力示意图
500t b mm = 120027602720c b =+⨯= 16102
t c
m b b b mm +=
=
考虑冲切时的多边形面积为:
222004 1.220.5[()()][(0.76)2(0.76)] 1.2822222222t t b h l b A h l h m =-----=--⨯---=
118.2 1.28151.3l s F p A kN ==⨯=
00.70.70.911610760779.4151.3t m l f b h kN F kN =⨯⨯⨯=>=
故该基础高度满足冲切要求
Ⅱ
ⅡⅠ
Ⅰ
图12-4 边柱基础冲切验算示意图
3 基础底版配筋计算 （1）沿基础长边方向: 跨中截面最大弯矩： ,max 21()()(2)242
n c c p p
M b h l b I +=-+ 21118.279()(4 1.2)(220.5)144.9242
kN m +=
-⨯+=⋅ 所需钢筋截面面积：6
2144.9106610.90.92101160s y o M A mm f h I I I ⨯===⨯⨯
（2）沿基础短边方向: 跨中最大弯矩： ,max 21()()(2)242
n c c p p M b h l b I +=
-+ 21118.2 6.2()(20.5)(240.5)49.6242
kN m +=
-⨯+=⋅。