单层双跨重型钢结构厂房设计单层双跨钢结构厂房设计计算书正文

一．建筑设计说明
一、工程概况
1.工程名称：青岛市某重型工业厂房；
2.工程总面积：3344㎡
3.结构形式：钢结构排架
二、建筑功能及特点
1.该拟建的建筑位于青岛市室内，设计内容：重型钢结构厂房，此建筑占地面积3344
㎡。

2.平面设计
建筑物朝向为南北向，双跨厂房，每跨跨度为21m，柱距为6m，采用柱网为21m×6m，纵向定位轴线采用封闭式结合方式。

3.立面设计
该建筑立面为了满足采光和美观需求，设置了大面积的玻璃窗。

4.剖面设计
吊车梁轨顶标高为6.9m，柱子高度H=6.9+3.336+0.3=10.536,取柱子高度为10.8m。

5.防火
防火等级为二级丁类，设一个防火分区，安全疏散距离满足房门只外部出口或封闭式楼梯间最大距离。

室内消火栓设在两侧纵墙处，两侧及中间各设两个消火栓，满足间距小于50m的要求。

6.抗震
建筑的平面布置规则，建筑的质量分布和刚度变化均匀，满足抗震要求。

7.屋面
屋面形式为坡屋顶：坡屋顶排水坡度为10%，排水方式为有组织内排水。

屋面做法采用《01J925-1压型钢板、夹芯板屋面及墙体建筑构造》中夹芯钢板屋面。

8.采光
采光等级为Ⅳ级，窗地比为1/6,窗户面积为1160㎡，地面面积为3344平方米，窗地比满足要求，不需开设天窗。

9.排水
排水形式为有组织内排水，排水管数目为21个。

三、设计资料
1.自然条件
2.1工程地质条件：场区地质简单，无不利工程地质现象，条件良好，地基承
载力标准值1000Kpa，为强风化花岗岩，场区内无地下水。

冻土深度为0.5m。

2.2抗震设防：6度
2.3防火等级：二级
2.4建筑物类型：丙类
2.5基本风压:W=0.6KN/㎡，主导风向：东南风
2.6基本雪压:0.2 KN/㎡（50年）0.25 KN/㎡（100年）
2.7冻土深度：—0.5m
2.8气象条件：年平均气温：12.7℃最高温度：38.9℃最低温度：－16.9℃年
总降雨量：687.3mm。

2.工程做法
2.1散水做法：混凝土散水
2.2.150厚C15混凝土撒1:1水泥沙子，压实赶光
2.2.2150厚3:7灰土垫层
2.2.3素土夯实向外坡4%
2.2地面做法：混凝土地面
2.2.1100厚C15混凝土随打随抹上撒1:1水泥沙子，压实抹光
2.2.2150厚3:7灰土(灰土垫层)
2.2.3素土夯实
2.3屋面做法：夹芯屋面板（JxB42-333-1000）
工程做法见国家标准图集01J925-1
2.4墙面做法：200厚夹芯墙面板（JxB-Qy-1000）
工程做法见国家标准图集01J925-1
二．结构构件选型及布置
一、柱网和变形缝的布置
1、柱网的布置
厂房纵向柱距为6米，双跨厂房，每跨跨度为21米。

柱网布置如下图3-1
图2-1 柱网布置图
2、变形缝布置
可以不设抗震缝和沉降缝。

二、屋盖结构与支撑布置
厂房的屋面材料为夹芯压型钢板，属于轻型屋面材料，屋盖结构为有檩体系，屋面荷载通过檩条传到屋架接点上。

屋盖结构由檩条、拉条、撑杆、系杆和必要的支撑杆件组成。

1、檩条与拉条布置
檩条布置间距与屋架上弦节点间距相一致，以便于屋架节点相连。

在屋脊处设置为双檩条，以便代替刚性系杆的作用。

在屋架跨中布置一道拉条，在屋架两端檩条间布置斜拉条和直撑杆。

图2-2 檩条、拉条布置图
2、屋盖支撑布置
普通钢结构厂房的屋盖支撑包括上弦横向支撑、下弦横向支撑与纵向支撑、屋架竖直支撑、
系杆及角隅撑等。

3、上弦横向水平支撑
在厂房两端及中部第一开间内设置横向水平支撑。

4、下弦横向水平支撑
在厂房两端及中部第一开间内设置横向水平支撑，且与上弦横向水平支撑在同一开间。

5、上弦纵向水平支撑
屋架间距为6m，且支座设在下弦，故可以不设置上弦纵向水平支撑。

6、下弦纵向水平支撑
厂房内设有重级工作制吊车，故需设置下弦纵向水平支撑，下弦纵向水平支撑与屋架下弦横向水平支撑一起形成封闭体系以增加屋盖的空间刚度。

7、竖直支撑
在梯形屋架跨中和两端竖腹杆所在平面内各设置一道竖直支撑。

8、系杆
在竖直支撑所在平面内的屋架上下弦节点处应设置通长系杆。

在屋架支座节点处和上弦屋脊节点处应设置通长刚性系杆。

在屋架下弦跨中设置一条通长水平系杆，上弦横向水平支撑在节点处设置通长系杆。

图2-3 支撑布置图
单层厂房的每一纵列柱都必须设置柱间支撑，以吊车梁为界将柱间支撑按上柱支撑和下柱支撑设置。

在厂房两端及中间设置上段柱支撑，在中间设置下段柱支撑。

上段柱支撑采用单片布置，下段柱支撑采用双片布置。

图2-4 柱间支撑布置图
三．吊车梁设计
一、设计资料及说明
离为2m
3.吊车梁为焊接实腹式，钢材采用Q345钢。

腹板与上翼缘的连接采用焊透的k形连
接，与下翼缘采用贴角焊缝连接，并均自动焊。

其余焊缝为手工焊缝，自动焊焊条为H08Mn2Si，手工焊条为E5015型。

二、吊车荷载计算
r=1.4，则吊车荷载的设计值为：吊车竖向荷载的动力系数μ=1.1，吊车荷载的分项系数
Q
内力计算
1. 吊车梁的最大弯矩及相应剪力
产生最大弯矩的荷载位置如下图所示
最大弯矩点C 的位置为：
w β=1.03 最大弯矩为：m KN Pa l a l p M w ∙=⎥⎥⎥⎦
⎤⎢⎢⎢⎣⎡--=∑1360)2(123max β 在m ax M 相对应的剪力为：KN P l a l P V W C 245)2(3=⎥⎥⎥⎥⎦
⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡--=∑β 2. 吊车梁的最大剪力为：
3. 制动桁架的内力
荷载布置对应于最大弯矩图
制动桁架内弦杆（即吊车梁上翼缘）的最大轴心力为：
制动桁架内弦杆的局部弯矩：
三、 截面选择
f=295N/2mm
梁的经济高度
容许挠度值要求的最小高度：
采用h=1000mm
按经验公式计算腹板所需厚度为：
设mm h 95622210000=⨯-=
按抗剪要求计算腹板所需厚度为：
采用mm t w 14=
一个翼缘所需截面面积为：
选取上下翼缘不对称工字型截面，上翼缘采用-400×22，下翼缘采用-300×22。

此时， 吊车梁对x 轴的截面特性
吊车梁上翼缘对y 轴的截面特性为：
四、 强度计算
1. 正应力
上翼缘正应力为：
2
23
6
2336max mm 295mm 4.1981025.5381004.261032.78108.61109570101360N f N W M A N W M ny H n H nx =<=⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯='
++=上σ
下翼缘正应力为：
2. 剪应力
突缘支座处剪应力为：
3. 腹板的局部压应力
4. 腹板计算高度边缘处的折算应力 按公式f c c 12223βτσσσσ<+-+验算，经验算符合要求
五、 稳定性计算
1. 梁的整体稳定性
由于吊车梁设有制动结构体系，梁的侧向稳定性有可靠保证。

故可不进行梁的整体稳定性计算。

2. 腹板的局部稳定
应配置横向加劲肋并按规定进行验算
设置横向加劲肋的间距为1500mm
验算梁的最大弯矩处
按下式进行验算
计算cr σ，cr τ 及ccr σr
将公式代入公式得
153.029*******.182951362
2〈=⎪⎭
⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛（符合条件） 按支座处最大剪力计算时： 23
w 0max 4.8714
956101170t h V mm N =⨯⨯==τ ， 0=M ，故0=σ
验算结果腹板稳定在弯矩最大处控制，横向加劲肋按1.5米间距布置。

六、 加劲肋计算
1. 横向加劲肋
横向加劲肋外伸宽度为：
71.8mm 4030
9564030h b 0s =+=+≥ 取80mm 横向加劲肋厚度为：
横向加劲肋采用-80×6
2. 支座加劲肋
支座加劲肋采用-150×20，其
端面承压应力为：
支座加劲肋计算截面的特性为：
此截面分类属b 类，由表14-7查得08.90=ϕ。

七、 疲劳计算
疲劳计算采用一台吊车作用于梁上时的标准值。

3.最大弯矩（C点截面）处下翼缘连接焊缝附近主体金属的疲劳应力幅
C点截面处下翼缘连接焊缝附近主体金属的疲劳应力幅为：
4.横向加劲肋下端部附近主体金属的疲劳应力幅。

求横向加劲肋下端部附近主体金属的应力幅为：
八、挠度计算
由荷载标准值（不乘动力系数）并只有一台吊车产生的吊车梁最大弯矩为：
九、焊缝连接计算
a)上翼缘与腹板的连接焊缝
采用焊透的K形焊缝，其焊缝质量等级应为二级。

因此其强度与母材等强度，故可不计算。

b)下翼缘与腹板的连接焊缝
下翼缘截面对中和轴的面积矩为：
采用8mm
c)支承加劲肋与腹板的连接焊缝
采用12mm，k形焊缝焊透。

四．冷弯薄壁型钢檩条设计输出文件
设计依据
建筑结构荷载规范(GB 50009--2001)
冷弯薄壁型钢结构技术规范(GB 50018-2002)
门式刚架轻型房屋钢结构技术规程(CECS102:2002)
设计数据
屋面坡度(度): 5.711
檩条跨度 (m): 6.000
檩条间距 (m): 1.507
设计规范: 门式刚架规程CECS102:2002
风吸力下翼缘受压稳定验算：按式(6.3.7-2)验算
檩条形式: 卷边槽形冷弯型钢 C300X80X20X3.0
钢材钢号：Q235钢
拉条设置: 设置一道拉条
拉条作用: 约束檩条上翼缘
净截面系数: 0.900
檩条仅支承压型钢板屋面(承受活荷载或雪荷载),挠度限值为 1/150
屋面板能阻止檩条侧向失稳
构造不能保证风吸力作用下翼缘受压的稳定性
建筑类型: 封闭式建筑
分区: 边缘带
基本风压: 0.600
风荷载体型系数: -1.470
风荷载标准值 (kN/m2): -0.882
屋面自重标准值(kN/m2): 0.400
活荷载标准值(kN/m2): 0.500
雪荷载标准值(kN/m2): 0.200
积灰荷载标准值(kN/m2): 0.500
检修荷载标准值 (kN): 1.000
截面及材料特性
檩条形式: 卷边槽形冷弯型钢C300X80X20X3.0
b = 80.000 h =300.000
c = 20.000 t =3.000
A = 0.1391E-02 Ix = 0.1757E-04 Iy = 0.9987E-06
It = 0.4392E-08 Iw = 0.1630E-07
Wx1 = 0.1259E-03 Wx2 = 0.1259E-03 Wy1 = 0.5632E-04 Wy2 = 0.1814E-04 钢材钢号：Q235钢
fy =235.000 f = 205.000 ff =216.884
截面验算
1.2恒载+1.4(活载+0.9积灰+0.6风载(压力))组合 |
弯矩设计值(kN.m): Mx = 12.800
弯矩设计值(kN.m): My = 0.320
有效截面计算结果:
Ae = 0.1388E-02 Iex = 0.1751E-04 Iey = 0.9982E-06
Wex1 = 0.1165E-03 Wex2 = 0.1165E-03 Wex3 = 0.1170E-03 Wex4 = 0.1170E-03
Wey1 = 0.5557E-04 Wey2 = 0.1609E-04 Wey3 = 0.5557E-04 Wey4 = 0.1609E-04
截面强度(N/mm2) : Sgmmax = 143.690 <= 205.000
1.0恒载+1.4风载(吸力)组合
弯矩设计值(kN.m): Mxw = -5.186
弯矩设计值(kN.m): Myw = 0.080
有效截面计算结果:
全截面有效。

截面强度(N/mm2) : Sgmmaxw = 50.630 <= 216.884
按门式刚架规程CECS102:2002 (6.3.7-2)式验算:
整体稳定系数: φb = 0.503
檩条的稳定性(N/mm2): fstabw = 86.177 <= 205.000
荷载标准值作用下，挠度计算
垂直于屋面的挠度(mm) : v = 6.798 <=40.000
计算满足
檩条能够承受的最大轴力设计值为(KN): N=18.000 风荷载高度变化系数: 1.000
五．屋面支撑斜杆设计输出文件
设计信息
支撑形式: 等边角钢L75x5
截面尺寸(mm): b = 75，t = 5.00
截面特性：
毛截面面积 A = 0.7410E-03
回转半径 imin= 0.1500E-01
iy = 0.2320E-01
钢材钢号：Q235钢
屈服强度 fy = 235.
强度设计值 f = 215.
支撑数据:
支撑点间距(m) B = 4.500
支撑跨度(m) L = 6.000
构件轴线长度(m) l = 7.500
平面内计算长度(m) lx = 3.750
平面外计算长度(m) ly = 7.500
螺栓连接设计
设计前提：节点板厚度不小于支撑构件厚度，
材料强度不低于构件材料强度。

选择C级普通螺栓
抗剪强度设计值 fvb = 140.
抗压强度设计值 fcb = 305.
螺栓选用: M 12
螺栓个数: 2
受剪承载力设计值 0.85*Nvb= 26.917> N= 25.988
承压承载力设计值 0.85*Ncb= 31.110> N= 25.988
截面验算
设计原则：
按轴心拉杆进行设计。

按连接设计选定螺栓考虑螺栓孔径的削弱。

作用本支撑段剪力设计值(KN) V = 20.790
支撑内力设计值(KN) N = 25.988
螺栓孔径(mm) D0= 13.500
考虑螺栓孔削减净截面积(m*m) An= 0.6735E-03
强度验算结果(N/mm*mm) σ= 38.586< 0.85*f= 182.750
长细比校核λx= 250.000<[λ]= 400
λy= 323.276<[λ]= 400
验算满足。

六．结构设计计算书
一、设计资料及说明
1.单层双跨钢结构厂房，总长72m，两端山墙为封闭式，端部墙架柱设置支
撑。

厂房跨度2×21m，柱距6m，屋架与柱铰接，厂房檐口标高12.300m。

2.21m梯形钢屋架，间距6m，屋架上铺设压型钢板，屋面坡度1/10。

3.车间内每跨各设两台100/20,A6桥式吊车，吊车轨顶标高6.900m。

4.厂房纵横墙均采用夹心钢板。

厂房结构采用Q235B号钢材，焊条采用E4303
型。

二、房结构平面图、剖面图及计算简图。

图6-1 厂房平面布置图及结构计算简图
图
6-2 剖面图
三、 荷载计算
2.1恒荷载
2.1.1屋盖自重1G
屋盖结构自重由屋架传给排架柱的柱顶，1G 按负荷范围计算 对于A 、C 柱：kN G G C A 5.3111== 对柱顶的偏心距：mm e e C A 10015025011=-== 对于中柱：kN G B 635.3121=⨯= 对柱顶的偏心距：01=B e
2.1.2柱自重
上柱2G
对于边柱：kN G G C A 3.13101.510340109.7632922=⨯⨯⨯⨯⨯==- 对下柱的偏心距：mm e e C A 34025059022=-== 对于中柱：kN G B 3.13101.510715109.763292=⨯⨯⨯⨯⨯=- 上柱3G
对于边柱：kN G G C A 3.24107.51050.555109.7632933=⨯⨯⨯⨯⨯==- 对于中柱：kN G B 3.39107.510896109.763292=⨯⨯⨯⨯⨯=-
2.1.3吊车梁及轨道自重4G
边柱牛腿处：kN G G C A 2.1944== 其偏心距：mm e e C A 410590100044=-== 中柱牛腿处：N G G B Bz .2k 1944==右左
其偏心距：mm e B 10004=
永久荷载的大小和作用位置如下图7-3：
图6-3 永久荷载的大小及作用位置
2.2屋面活荷载
按《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）及《钢结构设计规范》（GB50017-2003），屋面
活荷载标准值：0.30KN/m 2，屋面雪荷载0.20KN/m 2
，不考虑积灰荷载，故仅按屋面活荷载计算。

kN Q Q ck ak 9.185.021630.0=⨯⨯⨯==,偏心距mm e e c a 100150250=-== N Q Q bk bk .9k 18.502160.30=⨯⨯⨯==右左，偏心距m m 150e e ==右左b b
活荷载作用下的双排架计算简图如下7-4：
图6-4 活荷载作用下计算简图
2.3吊车荷载
AB 、BC 跨各有两台100/20，A6重级工作制吊车。

吊车竖向荷载k D m ax,k D m in,的计算，按每跨两台吊车同时工作且达到最大起重量考虑。

按《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）的规定，吊车荷载的折减系数95.0=β。

吊车荷载的计算利用吊车支座反力影响线求得。

AB 跨吊车竖向荷载k D m ax,k D m in,的计算：
图
6-5 吊车荷载影响线
吊车水平荷载k T m ax,的计算，按每跨2台吊车同时工作达到最大起重量考虑。

按《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）的规定，吊车荷载的折减系数95.0=β，吊车水平系数08.0=α。

吊车水平荷载的计算也可利用吊车荷载计算时吊车梁支座反力影响线求得： 每个车轮传递的水平力标准值
则AB 跨的吊车传给排架的水平荷载标准值 各跨吊车水平荷载k T m ax,作用在吊车梁顶面。

2.4风荷载
封闭式双跨双坡屋面的风荷载体型数如下图7-6所示
图6-6 风荷载体型影响系数
本地区基本风压2060.0mm kN w =，柱顶标高为+10.8m ，室外天然地坪标高为-0.15m 。

m h 5.11=，m h 05.12=
风压高度变化系数按柱顶离室外天然地坪的高度m 95.1015.08.10=+取值。

查荷载规范知：
离地面m 10时，0.1=z μ；离地面m 15时14.1=z μ。

用插入法求出离地面m 95.10时的z μ值：
故m kN B w q z s k 97.2660.003.18.001=⨯⨯⨯==μμ（风压力）
m kN B w q z s k 48.1660.003.14.002=⨯⨯⨯==μμ（风吸力）
求wk F
风压高度变化系数按檐口离室外地坪的高度m 45.125.115.08.10=++取值。

用插入法求出离地面m 45.12时的z μ值：
风荷载作用下的计算简图如下图所示：（左风和右风情况对称，方向相反）
图6-7 风荷载作用下计算简图
四、 内力分析
本单层厂房是两跨的对称结构，A 柱和C 柱受力完全一样，因此，只要计算A 、B 柱就可以了。

厂房为两跨等高排架，可用剪力分配法进行排架结构的内力计算。

在各种荷载作用下柱顶按铰支座计算，不考虑厂房的空间工作。

这里规定:柱顶不动铰支座反力R 、柱顶剪力V 和水平荷载自左向右为正，截面弯矩以柱左侧受拉为正，柱的轴力以受压为正。

1. 计算剪力分配系数μ 单位力作用下悬臂住的柱顶位移
l EI C H u 03
=
∆，⎪
⎭
⎫
⎝⎛-+=1113
30n C λ，H H u =λ，l u I I n =
计算有关参数 A 、C 柱：472.08
.107
.58.10=-==
H H u λ B 柱：472.08
.107.58.10=-==
H H u λ 单位力作用下悬臂柱的柱顶位移：
A 、C 柱：E E EI C H u u l C A 824
.58101230026741.1108004
303=⨯⨯==∆=∆ B 柱：E E EI C H u l B 040
.8108064000943.1108004303=
⨯⨯==∆ 令i
i u K ∆=
1
，E K K K K c b a 15844.0=++=
三根柱的剪力分配系数为： 验算1=++C B A ηηη
当柱顶有水平荷载F 时，求出剪力分配系数后，即可求出柱顶剪力
F V A A η=，F V B B η=，F V C C η=
求出柱顶剪力后，即可按悬臂柱绘制出结构的内力图。

2. 恒荷载作用下排架内力
图6-8 永久荷载作用下计算简图
按剪力分配法进行内力计算
各柱柱顶不动铰支座的支座反力：
A 、C 柱：204.2)
1127
.01(472.01)
127.01
1(472.015.1)11(1)11(15
.132321=-+--⨯=-+--=n n C λλ A 柱：472.0=λ，127.0=n 所以，)(104.121→=+=kN R R R A
假设的不动铰支座的支座反力 各柱柱顶的实际剪力：
作排架柱的弯矩图、柱底剪力（自右向左为正）和轴力图
图
6-9 永久荷载作用下排架N(kN)、M(kN.m)、V （kN ）图
3. 屋面活荷载作用下的内力 A 柱：472.0==
H
H u
λ，127.0==l u I I n ，204.21=C ，677.03=C
所以，)(908.021→=+=kN R R R A B 柱：472.0==
H
H u
λ，162.0==l u I I n
C 柱：0=C R
所以，假设的不动铰支座的支座反力之和： 各柱柱顶剪力为：
)(751.0463.1107.0908.0→=⨯-=-=kN R R V A A A η
作排架柱的弯矩图、柱底剪力（自右向左为正）和轴力图：
图
6-10 屋面活荷载作用下排架N(kN)、M(kN.m)、V （kN ）图
4. 吊车荷载作用下的排架内力（不考虑厂房整体空间工作） 4.1 AB 跨有吊车荷载，k D m ax,作用在A 柱，k D m in,作用在B 柱。

计算简图如下图7-11所示：
图6-11
吊车竖向荷载作用下计算简图
A 柱：472.0==
H
H u
λ B 柱：472.0==
H
H u
λ C 柱：0=C R
所以，假设的柱顶不动铰支座的支座反力之和：
)(14.12008.1222.24←-=++-=++=kN R R R R C B A
各柱柱顶的实际剪力：
作排架柱的弯矩图、柱底剪力（自右向左为正）和轴力图：
图
6-12 吊车竖向荷载作用下排架N(kN)、M(kN.m)、V （kN ）图
4.2 AB 跨有吊车荷载，k D m ax,作用在B 柱，k D m in,作用在A 柱。

计算简图如下图7-13所示：
图6-13 吊车竖向荷载作用下计算简图
所以，假设的柱顶不动铰支座的支座反力之和： 各柱柱顶的实际剪力：
作排架柱的弯矩图、柱底剪力（自右向左为正）和轴力图：
图
6-14 吊车竖向荷载作用下排架N(kN)、M(kN.m)、V （kN ）图
4.3 BC 跨有吊车荷载，k D m ax,作用在B 柱，k D m in,作用在C 柱。

计算简图如下图7-15所示：
图
6-15 吊车竖向荷载作用下计算简图
作排架柱的弯矩图、柱底剪力（自右向左为正）和轴力图：
图6-16 吊车竖向荷载作用下排架N(kN)、M(kN.m)、V （kN ）图
4.4 BC 跨有吊车荷载，k D m ax,作用在C 柱，k D m in,作用在B 柱。

计算简图如下图7-17所示：
图6-17
吊车竖向荷载作用下计算简图
作排架柱的弯矩图、柱底剪力（自右向左为正）和轴力图：
图6-18 吊车竖向荷载作用下排架N(kN)、M(kN.m)、V （kN ）图
4.5 m ax T 作用于AB 跨，即AB 跨有吊车
吊车水平荷载k T m ax,的作用点距柱顶的距离：
因此，排架柱顶不动铰支座的支座反力系数5C 需要用内插法确定。

A 、C 柱：472.0=λ，127.0=n 当u H y 7.0=时， 当u H y 8.0=时，
所以，当u H y 765.0=时， B 柱：472.0=λ，162.0=n 当u H y 7.0=时， 当u H y 8.0=时，
所以，当u H y 765.0=时，
柱顶不动铰支座的反力：
所以，假设的柱顶不动铰支座反力之和： 各柱顶的实际剪力：
作排架柱的弯矩图、柱底剪力（自右向左为正）和轴力图（轴力为0）：
图6-19（a ） 吊车横向荷载作用下排架M(kN.m)图 图6-19（b ） 吊车横向荷载作用下排架M(kN.m)图
5. 风荷载作用下的排架内力 5.1 左风情况
在均布风荷载作用下，排架柱的计算简图如下图7-20所示：
图6-20 风荷载作用下计算简图
计算柱顶不动铰支座的支座反力 A 柱: 472.0=λ，127.0=n C 柱：472.0=λ，127.0=n
所以，假设的柱顶不动铰支座反力之和：
各柱顶的实际剪力：
作排架柱的弯矩图、柱底剪力（自右向左为正）和轴力图（轴力为0）：
图6-21
左风荷载作用下排架M(kN.m)图
5.2 右风情况
右风情况与左风情况下的内力图对称。

图6-22 右风荷载作用下排架M(kN.m)图
五、 最不利内力组合
1. 控制截面 上段柱的底面1—1 下段柱的顶面2—2 柱脚的底面3—3
2. 组合项目
验算柱子截面，应有下列组合
正弯矩最大时，与相应的轴心力、剪力的组合，即max M +与相应的N 、V 组合 负弯矩最大时，与相应的轴心力、剪力的组合，即max M -与相应的N 、V 组合 轴心力最大时，与相应的弯矩、剪力的组合，即max N 与相应的M 、V 组合 轴心力最小时，与相应的弯矩、剪力的组合，即min N 与相应的M 、V 组合
3. 《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）规定，对于一般排架、框架结构，可以采
用简化规则，在下列荷载效应组合中取最不利值确定。

3.1 由可变荷载控制的组合 “恒荷载”+任一种“活荷载”
k Q Q Gk G S r S r S 11+=，2.1=G r ，当永久荷载对结构有利时取1.0。

“恒荷载”+0.9（任意两种或两种以上“活荷载”） 3.2 由永久荷载控制的组合
采用钢结构屋盖，因屋盖自重较轻，故可不考虑由永久荷载控制的组合。

表-1 A 、C 柱内力组合表
表-2 B柱内力组合表
七．厂房框排架内力计算结果输出
设计主要依据:
《建筑结构荷载规范》(GB 50009-2001);
《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2001);
《钢结构设计规范》(GB 50017-2003);
结果输出
总信息
结构类型: 单层钢结构厂房
设计规范: 按《钢结构设计规范》计算
结构重要性系数: 1.00
节点总数: 9
柱数: 6
梁数: 2
支座约束数: 3
标准截面总数: 6
活荷载计算信息: 考虑活荷载不利布置
风荷载计算信息: 计算风荷载
钢材: Q235
梁柱自重计算信息: 计算柱自重
恒载作用下柱的轴向变形: 考虑
梁柱自重计算增大系数: 1.20
基础计算信息: 不计算基础
梁刚度增大系数: 1.00
钢结构净截面面积与毛截面面积比: 0.85
钢柱计算长度系数计算方法: 有侧移
钢结构阶形柱的计算长度折减系数: 0.800
钢结构受拉柱容许长细比: 300
钢结构受压柱容许长细比: 150
钢梁(恒+活)容许挠跨比: l / 400
钢梁(活)容许挠跨比: l / 500
柱顶容许水平位移/柱高: l / 500
抗震等级: 3(钢结构为考虑地震作用)
计算震型数： 3
地震烈度： 6.00
场地土类别：Ⅱ类
附加重量节点数： 0
设计地震分组：第一组
周期折减系数:0.80
地震力计算方法：振型分解法
结构阻尼比：0.050
按GB50011-2001 地震效应增大系数 1.000
窄行输出全部内容
节点坐标
节点号 X Y 节点号 X Y 节点号 X Y (1) 0.59 5.70 (2) 21.00 5.70 (3) 41.41 5.70
(4) 0.25 10.80 (5) 21.00 10.80 (6) 41.75 10.80
(7) 0.59 0.00 (8) 21.00 0.00 (9) 41.41 0.00
柱关联号
柱号节点Ⅰ节点Ⅱ柱号节点Ⅰ节点Ⅱ柱号节点Ⅰ节点Ⅱ
(1) 7 1 (2) 8 2 (3) 9 3
(4) 1 4 (5) 2 5 (6) 3 6
梁关联号
梁号节点Ⅰ节点Ⅱ梁号节点Ⅰ节点Ⅱ梁号节点Ⅰ节点Ⅱ (1) 4 5 (2) 5 6
支座约束信息
(1) 7111 (2) 8111 (3) 9111
柱上下节点偏心
节点号柱偏心值节点号柱偏心值节点号柱偏心值节点号柱偏心值
(1) -0.34 (2) 0.00 (3) 0.34 (4) 0.00
(5) 0.00 (6) 0.00 (7) 0.00 (8) 0.00
(9) 0.00
标准截面信息
1、标准截面类型
(1) 16, 500, 500, 500, 20.0, 25.0, 25.0, 5
(2) 16, 800, 800, 1000, 25.0, 30.0, 30.0, 5
(3) 54, 1, 200, 0, 20, 450, 500,
20, 25, 25, 350, 1000, 5,
4,L125x10 L125x10 300,
(4) 56, 500, 800, 20, 30, 2000, 5,
4,L160x10 L160x10 300,
(5) 15, 500, 500, 10.0, 10.0, 5
(6) 15, 500, 500, 10.0, 10.0, 5
柱布置截面号,铰接信息,截面布置角度
柱号标准截铰接截面布柱号标准截铰接截面布
面号信息置角度面号信息置角度
(1) 3 0 0 (2) 4 0 0
(3) 3 0 180 (4) 1 2 0
(5) 2 2 0 (6) 1 2 0
梁布置截面号,铰接信息,截面布置角度
梁号标准截铰接截面布梁号标准截铰接截面布
面号信息置角度面号信息置角度
(1) 6 3 0 (2) 6 3 0
2、标准截面特性
截面号 Xc Yc Ix Iy A
1 0.25000 0.25000 0.15633E-0
2 0.52113E-0
3 0.34000E-01
2 0.40000 0.50000 0.13025E-01 0.25612E-02 0.71500E-01
3 0.25000 0.59158 0.12601E-01 0.21394E-02 0.55550E-01
4 0.40000 1.25000 0.90851E-01 0.10250E-01 0.89600E-01
5 0.00000 0.00000 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00
6 0.25000 0.25000 0.78465E-03 0.78465E-03 0.19600E-01
截面号 ix iy W1x W2x W1y W2y
1 0.21443E+00 0.12380E+00 0.62533E-0
2 0.62533E-02 0.20845E-02 0.20845E-02
2 0.42681E+00 0.18927E+00 0.26050E-01 0.26050E-01 0.64031E-02 0.64031E-02
3 0.47628E+00 0.19625E+00 0.19894E-01 0.21300E-01 0.85574E-02 0.85574E-02
4 0.10070E+01 0.33823E+00 0.72681E-01 0.72681E-01 0.25625E-01 0.25625E-01
5 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00
6 0.20008E+00 0.20008E+00 0.31386E-02 0.31386E-02 0.31386E-02 0.31386E-02 3、格构柱分肢截面特性
(1) 左肢
截面号 Ix Iy A ix iy YC
3 0.846E-0
4 0.717E-03 0.240E-01 0.593E-01 0.173E+00 0.567E-01
4 0.625E-03 0.512E-02 0.448E-01 0.118E+00 0.338E+00 0.000E+00
(2) 右肢
截面号 Ix Iy A ix iy YC
3 0.380E-03 0.142E-02 0.315E-01 0.110E+00 0.212E+00 0.000E+00
4 0.625E-03 0.512E-02 0.448E-01 0.118E+00 0.338E+00 0.000E+00
恒荷载计算
节点荷载: 节点号弯矩垂直力水平力
0 柱荷载: 柱号荷载类型荷载值荷载参数1 荷载参数2
0 梁荷载: 连续数荷载个数荷载类型荷载值1 荷载参数1 荷载值2 荷载参数
2
1 1 1 3.00 0.00 1 1 1 3.00 0.00
恒荷载标准值作用计算结果
柱内力
柱号 M N V M N V
1 -4.99 77.29 1.03 10.87 -47.46 -1.03
2 0.00 144.71 0.00 0.00 -96.60 0.00
3 4.99 77.29 -1.03 -10.87 -47.46 1.03
4 5.26 47.46 1.03 0.00 -31.12 -1.03
5 0.00 96.60 0.00 0.00 -62.25 0.00
6 -5.26 47.46 -1.03 0.00 -31.13 1.03
梁内力
梁号 M N V M N V
1 0.00 -1.03 31.1
2 0.00 1.0
3 31.12
2 0.00 -1.0
3 31.12 0.00 1.03 31.12
恒荷载作用下的节点位移(mm)
节点号. X向位移 Y向位移
1 0.0 0.0
2 0.0 0.0
3 0.0 0.0
4 0.0 0.1
5 0.0 0.1
6 0.0 0.1
活荷载计算
节点荷载: 节点号弯矩垂直力水平力
0 柱荷载: 柱号荷载类型荷载值荷载参数1 荷载参数2
0 梁荷载: 连续数荷载个数荷载类型荷载值1 荷载参数1 荷载值2 荷载参数
2
1 1 1 1.80 0.00 1 1 1 1.80 0.00 --- 活荷载标准值作用下的节点位移(mm) ---
节点号. X向位移 Y向位移
1 0.0 0.0
2 0.0 0.0
3 0.0 0.0
4 0.0 0.0
5 0.0 0.0
6 0.0 0.0
风荷载计算
左风荷载标准值作用
节点荷载: 节点号水平力垂直力
4 6.53 0.00
0 柱荷载: 柱号荷载类型荷载值荷载参数1 荷载参数2
1 1 2.97 0.00
3 1 1.48 0.00
4 1 2.97 0.00 6 1 1.48 0.00 0 梁荷载: 连续数荷载个数荷载类型荷载值1 荷载参数1 荷载值2 荷载参数
2
节点侧向（水平向）位移(mm)
节点号δx 节点号δx 节点号δx 节点号δx
(1) 0.4 (2) 0.1 (3) 0.3 (4) 0.7
(5) 0.6 (6) 0.6 (7) 0.0 (8) 0.0
(9) 0.0
柱内力
柱号 M N V M N V
1 95.93 0.00 24.9
2 -2.1
3 0.00 -7.99
2 175.65 0.00 16.26 -82.94 0.00 -16.26
3 58.48 0.00 13.41 -6.10 0.00 -4.97
4 2.13 0.00 7.99 0.00 0.00 7.16
5 82.94 0.00 16.2
6 0.00 0.00 -16.26
6 6.10 0.00 4.9
7 0.00 0.00 2.58
梁内力
梁号 M N V M N V
1 0.00 13.69 0.00 0.00 -13.69 0.00
2 0.00 -2.58 0.00 0.00 2.58 0.00
右风荷载标准值作用
节点荷载: 节点号水平力垂直力
6 -6.53 0.00 0 柱荷载: 柱号荷载类型荷载值荷载参数1 荷载参数2
1 1 -1.48 0.00
3 1 -2.97 0.00
4 1 -1.48 0.00 6 1 -2.97 0.00 0 梁荷载: 连续数荷载个数荷载类型荷载值1 荷载参数1 荷载值2 荷载参数
2
节点侧向（水平向）位移(mm)
节点号δx 节点号δx 节点号δx 节点号δx
(1) -0.3 (2) -0.1 (3) -0.4 (4) -0.6
(5) -0.6 (6) -0.7 (7) 0.0 (8) 0.0
(9) 0.0
柱内力
柱号 M N V M N V
1 -58.48 0.00 -13.41 6.10 0.00 4.97
2 -175.65 0.00 -16.26 82.94 0.00 16.26
3 -95.93 0.00 -24.92 2.13 0.00 7.99
4 -6.10 0.00 -4.97 0.00 0.00 -2.58
5 -82.94 0.00 -16.2
6 0.00 0.00 16.26
6 -2.13 0.00 -7.99 0.00 0.00 -7.16
吊车荷载计算
吊车 1
吊车连接节点数: 2
吊车连接节点号: 1, 2,
最大轮压在左侧产生的各节点竖向荷载(Dmax在跨左): 997.176, 182.816,
最大轮压在右侧产生的各节点竖向荷载(Dmax在跨右): 182.816, 997.176,
空车最大轮压在左侧产生的各节点竖向荷载(Wmax在跨左): 0.000, 0.000, 空车最大轮压在右侧产生的各节点竖向荷载(Wmax在跨右): 0.000, 0.000, 吊车竖向荷载与节点竖向偏心距(m): 0.410, -1.000,
吊车水平刹车力在各节点产生的最大水平力(Tmax): 35.550, 35.550,
吊车的横向水平荷载与各节点的垂直距离(m): 1.200, 1.200,
考虑空间工作和扭转影响的效应调整系数: 1.000
吊车桥架引起的地震剪力与弯矩增大系数: 1.000
吊车桥架重量: 746.117
单跨吊车组合荷载折减系数:0.950
两跨吊车组合荷载折减系数:0.850
Dmax 标准值作用位于跨左
柱内力
柱号 M N V M N V
1 141.23 997.18 -24.78 -282.47 -997.18 24.78
2 69.98 182.82 23.41 63.44 -182.82 -23.41
3 14.82 0.00 1.37 -7.00 0.00 -1.37
4 -126.37 0.00 -24.78 0.00 0.00 24.78
5 119.38 0.00 23.41 0.00 0.00 -23.41
6 7.00 0.00 1.3
7 0.00 0.00 -1.37
梁内力
梁号 M N V M N V
1 0.00 24.78 0.00 0.00 -24.78 0.00
2 0.00 1.37 0.00 0.00 -1.37 0.00
Dmax 标准值作用位于跨右
柱内力
柱号 M N V M N V
1 -47.63 182.8
2 -11.35 -17.07 -182.82 11.35
2 -803.78 997.18 17.91 905.85 -997.18 -17.91
3 -70.81 0.00 -6.56 33.4
4 0.00 6.56
4 -57.89 0.00 -11.3
5 0.00 0.00 11.35
5 91.33 0.00 17.91 0.00 0.00 -17.91
6 -33.44 0.00 -6.56 0.00 0.00 6.56
梁内力
梁号 M N V M N V
1 0.00 11.35 0.00 0.00 -11.35 0.00
2 0.00 -6.56 0.00 0.00 6.56 0.00
左来刹车标准值作用 (Tmax 作用向右)
节点侧向（水平向）位移(mm)
节点号δx 节点号δx 节点号δx 节点号δx
(1) 0.7 (2) 0.2 (3) 0.1 (4) 0.8
(5) 0.7 (6) 0.7 (7) 0.0 (8) 0.0
(9) 0.0
柱内力
柱号 M N V M N V
1 149.68 0.00 26.70 2.49 0.00 -26.70
2 315.39 0.00 42.04 -75.76 0.00 -42.04
3 25.52 0.00 2.36 -12.05 0.00 -2.36
4 -2.49 0.00 26.70 0.00 0.00 8.85
5 75.7
6 0.00 42.04 0.00 0.00 -6.49
6 12.05 0.00 2.36 0.00 0.00 -2.36
梁内力
梁号 M N V M N V
1 0.00 8.85 0.00 0.00 -8.85 0.00
2 0.00 2.36 0.00 0.00 -2.36 0.00
右来刹车标准值作用 (Tmax 作用向左)
节点侧向（水平向）位移(mm)
节点号δx 节点号δx 节点号δx 节点号δx
(1) -0.7 (2) -0.2 (3) -0.1 (4) -0.8
(5) -0.7 (6) -0.7 (7) 0.0 (8) 0.0
(9) 0.0
柱内力
柱号 M N V M N V
1 -149.68 0.00 -26.70 -2.49 0.00 26.70
2 -315.39 0.00 -42.04 75.76 0.00 42.04
3 -25.52 0.00 -2.36 12.05 0.00 2.36
4 2.49 0.00 -26.70 0.00 0.00 -8.85
5 -75.7
6 0.00 -42.04 0.00 0.00 6.49
6 -12.05 0.00 -2.36 0.00 0.00 2.36
梁内力
梁号 M N V M N V
1 0.00 -8.85 0.00 0.00 8.85 0.00
2 0.00 -2.36 0.00 0.00 2.36 0.00
吊车 2
吊车连接节点数: 2
吊车连接节点号: 2, 3,
最大轮压在左侧产生的各节点竖向荷载(Dmax在跨左): 997.176, 182.816,
最大轮压在右侧产生的各节点竖向荷载(Dmax在跨右): 182.816, 997.176,
空车最大轮压在左侧产生的各节点竖向荷载(Wmax在跨左): 0.000, 0.000,
空车最大轮压在右侧产生的各节点竖向荷载(Wmax在跨右): 0.000, 0.000, 吊车竖向荷载与节点竖向偏心距(m): 1.000, -0.410,
吊车水平刹车力在各节点产生的最大水平力(Tmax): 35.550, 35.550,
吊车的横向水平荷载与各节点的垂直距离(m): 1.200, 1.200,
考虑空间工作和扭转影响的效应调整系数: 1.000
吊车桥架引起的地震剪力与弯矩增大系数: 1.000
吊车桥架重量: 746.117
单跨吊车组合荷载折减系数:0.950
两跨吊车组合荷载折减系数:0.850
Dmax 标准值作用位于跨左
柱内力
柱号 M N V M N V
1 70.81 0.00 6.56 -33.44 0.00 -6.56
2 803.78 997.18 -17.91 -905.85 -997.18 17.91
3 47.63 182.82 11.35 17.07 -182.82 -11.35
4 33.44 0.00 6.56 0.00 0.00 -6.56
5 -91.33 0.00 -17.91 0.00 0.00 17.91
6 57.89 0.00 11.35 0.00 0.00 -11.35
梁内力
梁号 M N V M N V
1 0.00 -6.56 0.00 0.00 6.56 0.00
2 0.00 11.35 0.00 0.00 -11.35 0.00
Dmax 标准值作用位于跨右
柱内力
柱号 M N V M N V
1 -14.8
2 0.00 -1.37 7.00 0.00 1.37
2 -69.98 182.82 -23.41 -63.44 -182.82 23.41
3 -141.23 997.18 24.78 282.47 -997.18 -24.78
4 -7.00 0.00 -1.37 0.00 0.00 1.37
5 -119.38 0.00 -23.41 0.00 0.00 23.41
6 126.3
7 0.00 24.7
8 0.00 0.00 -24.78
梁内力
梁号 M N V M N V
1 0.00 1.37 0.00 0.00 -1.37 0.00
2 0.00 24.78 0.00 0.00 -24.78 0.00
左来刹车标准值作用 (Tmax 作用向右)
节点侧向（水平向）位移(mm)
节点号δx 节点号δx 节点号δx 节点号δx
(1) 0.1 (2) 0.2 (3) 0.7 (4) 0.7
(5) 0.7 (6) 0.8 (7) 0.0 (8) 0.0
(9) 0.0
柱内力
柱号 M N V M N V
1 25.5
2 0.00 2.36 -12.05 0.00 -2.36
2 315.39 0.00 42.04 -75.76 0.00 -42.04
3 149.68 0.00 26.70 2.49 0.00 -26.70
4 12.0
5 0.00 2.3
6 0.00 0.00 -2.36
5 75.7
6 0.00 42.04 0.00 0.00 -6.49
6 -2.49 0.00 26.70 0.00 0.00 8.85
梁内力
梁号 M N V M N V
1 0.00 -2.36 0.00 0.00 2.36 0.00
2 0.00 -8.85 0.00 0.00 8.85 0.00
右来刹车标准值作用 (Tmax 作用向左)
节点侧向（水平向）位移(mm)
节点号δx 节点号δx 节点号δx 节点号δx
(1) -0.1 (2) -0.2 (3) -0.7 (4) -0.7
(5) -0.7 (6) -0.8 (7) 0.0 (8) 0.0
(9) 0.0
柱内力
柱号 M N V M N V
1 -25.5
2 0.00 -2.36 12.05 0.00 2.36
2 -315.39 0.00 -42.04 75.76 0.00 42.04
3 -149.68 0.00 -26.70 -2.49 0.00 26.70
4 -12.0
5 0.00 -2.3
6 0.00 0.00 2.36
5 -75.7
6 0.00 -42.04 0.00 0.00 6.49
6 2.49 0.00 -26.70 0.00 0.00 -8.85
梁内力
梁号 M N V M N V
1 0.00 2.36 0.00 0.00 -2.36 0.00
2 0.00 8.85 0.00 0.00 -8.85 0.00
地震计算
左震动标准值作用计算结果
地震力计算质量集中信息:
质量集中节点号:
1 2 3 4
质点重量:
396.139 787.347 396.139 195.359
第 1振型
结构自振周期(已乘周期折减系数，单位：秒): 0.163
特征向量：
0.436 0.231 0.394 1.000
各质点的水平地震力(kN)：
13.047 13.712 11.769 14.744
节点侧向（水平向）位移(mm)
节点号δx 节点号δx 节点号δx 节点号δx
(1) 0.3 (2) 0.2 (3) 0.3 (4) 0.7
(5) 0.7 (6) 0.7 (7) 0.0 (8) 0.0
(9) 0.0
第 2振型。