单跨双坡门式刚架设计土木工程钢结构课程设计
单层双跨钢结构课程设计
单层双跨钢结构课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解单层双跨钢结构的基本概念，掌握其结构特点和应用场景。
2. 学生能够掌握单层双跨钢结构的受力分析，了解主要受力构件及其受力特性。
3. 学生能够了解单层双跨钢结构的材料选择、连接方式及构造要求。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，对单层双跨钢结构进行初步设计，包括结构布置、构件选型等。
2. 学生能够运用相关软件或工具，对单层双跨钢结构进行受力分析和计算。
3. 学生能够通过课程实践，提高团队协作能力和沟通表达能力。
情感态度价值观目标：1. 学生能够培养对建筑结构工程的兴趣，增强对工程建设的责任感和使命感。
2. 学生能够认识到单层双跨钢结构在国民经济和工程建设中的重要性，增强环保意识和创新意识。
3. 学生能够通过课程学习，培养严谨、细致、勤奋的学习态度，提高自我管理和自我激励能力。
课程性质分析：本课程为专业核心课程，旨在培养学生具备单层双跨钢结构设计和施工的能力。
学生特点分析：学生具备一定的力学基础和建筑结构知识，具有较强的学习能力和实践能力。
教学要求：结合课程性质和学生特点，注重理论知识与实践操作相结合，提高学生的综合素质和能力。
通过分解课程目标为具体学习成果，为教学设计和评估提供依据。
二、教学内容1. 单层双跨钢结构基本概念：包括钢结构的发展历程、分类及特点，重点讲解单层双跨钢结构的应用场景和优势。
2. 结构受力分析：介绍单层双跨钢结构的受力特点，分析主要受力构件（如梁、柱、节点等）的受力性能，学习相关力学原理和计算方法。
3. 材料选择与构造要求：学习单层双跨钢结构常用的钢材类型、性能及选用原则，了解结构连接方式、构造要求及施工要点。
4. 结构设计方法：学习单层双跨钢结构的初步设计方法，包括结构布置、构件选型、截面设计等，结合实际案例进行讲解。
5. 结构计算与分析：运用相关软件（如SAP2000、3D3S等）对单层双跨钢结构进行受力分析和计算，学习计算书编写和结果解读。
钢结构课程设计厂房计算书
钢结构课程设计计算书姓名：李宏伟班级：建工1221学号：11012123381.设计资料（一） 设计参数：单层厂房采用单跨双坡门式刚架，刚架跨度18m ，共12榀刚架，柱距7m ，柱高9.8m ，屋面坡度1/10，柱底铰接。
取中间跨刚架（GJ-1）进行计算，刚架采用焊接工字形截面，屋面及墙面为压型钢板复合板；不考虑檩条和墙梁。
钢材采用Q235钢，焊条E43型。
地震设防烈度为7度，无悬挂荷载。
刚架形式及几何尺寸如下图1.2所示。
（二）设计荷载：(1) 永久荷载标准值（按水平投影面）：屋面恒载0.52kN m （包括屋面板及檩条重）(2) 可变荷载标准值：屋面活荷载0.32kN m （3）雪荷载：基本雪压0S 为0.32kN m（4）风荷载：基本风压值0.42kN m ；地面粗糙程度系数按B 类取值； 要求：1、确定梁柱截面形式及尺寸。
2、梁柱线刚度计算及梁柱计算长度确定。
3、荷载计算。
4、内力、柱顶水平位移计横梁挠度。
5、连接节点设计。
图1.2 刚架形式及几何尺寸2.荷载计算2.1荷载取值计算：（1）屋盖永久荷载标准值（对水平投影面） （包括屋面板及檩条重） 0.5 2kN m （2）屋面可变荷载标准值 屋面活荷载：0.302m kN雪荷载：基本雪压0S =0.32kN m .对于单跨双坡屋面， 屋面坡角α=54238'''，z μ=1.0，雪荷载标准值 ：k S =z μ0S =1.0×0.32kN m =0.3..取屋面活荷载和雪荷载中的较大值0.32kN m ，不考虑积灰荷载。
（3）风荷载标准值基本风压：20m kN 4.0=ω；根据地面粗糙度列别为B 类，查得风荷载高度变化系数：当高度小于10m 时，按10m 高度处的数值采用，z μ=1.0。
风荷载体型系数s μ：迎风柱及屋面分别为＋0.25和－1.0，背风面柱及屋面分别为－0.55和－0.65。
2.2各部分作用的荷载标准值计算： （1）屋面恒荷载标准值：0.5×7=3.5kN m 活荷载标准值：0.3×7=2.1kN m （2）柱荷载恒荷载标准值：（7×9.8＋3.5×7.5）kN =94.85kN 活荷载标准值：2.1×7.5kN =15.8kN （3）风荷载标准值迎风面：柱上m kN q W /7.025.074.01=⨯⨯= 横梁上m kN q W /8.20.174.02-=⨯⨯-=背风面：柱上m kN q W /54.155.074.03-=⨯⨯-= 横梁上m kN q W /82.165.074.04-=⨯⨯-=3.内力分析3.1在恒荷载作用下：本单层厂房采用等截面梁和柱。
《钢结构设计》课程设计计算书
1.设计资料哈尔滨市某单层工业厂房，采用单跨双坡门式刚架，刚架跨度33m ，柱距7m ，柱高8m ，屋面坡度1/10，地震设防烈度为6度。
刚架平面布置如下图1.1所示，刚架形式及几何尺寸如下图1.2所示。
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1.5米，钢材采用Q345钢，焊条采用E50型。
图1.1 刚架平面布置图图1.2 刚架形式及几何尺寸80001:10330001650700071200600600110001100011000330007000700070007000700070007000700070002.荷载计算2.1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型彩色型钢板 0.15 2kN m 50 mm 厚保温玻璃棉板 0.05 2kN m PVC 铝箔及不锈钢丝网 0.02 2kN m 檩条及支撑 0.10 2kN m 刚架斜梁自重 0.15 2kN m 悬挂设备 0.50 2kN m 合计 0.97 2kN m （2）屋面可变荷载标准值 ①屋面活荷载：0.482kN m②雪荷载：哈尔滨市基本雪压0S =0.452kN m 。
对于单跨双坡屋面，屋面坡角α=54238'''，z μ=1.0，雪荷载标准值 ：k S =z μ0S =1.0×0.45=0.452kN m 。
③本工程不考虑积灰荷载。
所以屋面可变荷载取Max {}=活荷载,雪荷载0.482kN m 。
（3）轻质墙面及柱自重标准值（包括柱、墙骨架等） 0.52kN m（4）风荷载标准值基本风压：0ω=1.05×0.552kN m =0.582kN m ；根据地面粗糙度类别为B 类，查得风荷载高度变化系数：当高度小于10m 时，按10m 高度处的数值采用，z μ=1.0。
本科毕业设计：15m×72m单跨双坡门式刚架钢结构工业厂房初步设计(带吊车)
本科毕业设计：15m×72m单跨双坡门式刚架钢结构工业厂房初步设计（带吊车）1设计前言1.1设计题目15m×72m单跨双坡门式刚架钢结构工业厂房初步设计（带吊车）1.2设计地点呼和浩特市区1.3设计基本资料某轻钢工业厂房采用单跨双坡门式刚架，刚架跨度15m,柱高10.5m，共有13榀刚架柱距6m,屋面坡度1∕10，地震设防烈度为8度，刚架形式及几何尺寸见图。
屋面及墙面板为双层压型钢板带保温层；檩条墙梁为薄壁卷边C型钢,冻土深度1.6m,fk =150aKP,钢材Q235,焊条E43型,采用内天沟。
图1 刚架形式及几何尺寸2 荷 载 2.1屋面荷载2.1.1 屋盖永久荷载标准值（对水平投影） a. XX75—200—200—600型双色彩色压型钢板0.3 kN/㎡《建筑用压型钢板》（G B /T 12755—91）b.50mm 厚保温玻璃棉板 0.05 kN/㎡c. 檩条 0.05kN/㎡d.悬挂管道 取 0.20KN/㎡ 合计 0.60KN/㎡∴ 恒荷载设计值： 0.60×1.2（恒载分项系数）=0.72kN/㎡2.1.2 可变荷载①屋面均部活荷载（不上人层）0.5kN/㎡,沿水平投影分布。
由《钢结构设计规范》（GB50017—2003） ②建筑结构设计考虑积雪分布的原则：(1)：屋面板和檩条按积雪不均匀分布最不利情况采用：查得 r μ=1.25 S k =r μS o =1.25×0.4=0.5 kN/㎡（沿水平投影分布） (2)：屋架、框架和柱按积雪全跨均匀分布的情况考虑后r μ=1.0S K =r μS o =1.0×0.4=0.4kN/㎡③积灰荷载：屋面积灰荷载一般取为0.3～0.5 kN/㎡ ,取为0.5 kN/㎡ ∴屋面均布活荷载0.5kN/㎡,雪荷载0.4 kN/㎡ 取较大值 0.5 kN/㎡积灰荷载 0.5 kN/㎡因此：活荷载标准值Q=0.5 kN/㎡＋0.5 kN/㎡=1.0kN/㎡活荷载设计值q=1.0×1.4(活荷载分项系数)=1.4KN/㎡荷载效应符合下列原则：① 屋面均布活荷载与雪荷载不同时考虑设计时取两者较大的值 ② 积灰荷载与层面均布活荷载或雪荷载两者较大者同时考虑2．1．3风荷载由《建筑结构荷载规范》GB50009—2001及《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102-2002，可得基本风压2055.0mm kN =ω，地面粗糙程度类别为B 类；风荷载沿高度变化系数0ωμμωZ S k =01.10084.1)103.10()1015()114.1(0.1≈=-⨯--+=Z μ对于门式刚架轻型房屋，当其屋面坡度α不大于10°，屋面平均高度不大于18m ，屋面高宽比不大于1，檐口高度不大于房屋的最小水平尺寸时，风荷载体型系数s μ应按下列规定采用：表1 刚架的风荷载体型系数图2 双坡刚架3檩条设计 3.1设计资料屋面材料为双层压型钢板（加保温层），屋面坡度1∕10（α=5.71°），檩条选用冷弯薄壁卷边槽型钢，按单跨简支构件设计，檩条跨度6m ，于跨中设一条拉条，水平檩距1.5m 。
钢结构课程设计-门式钢架
^1. 设计资料某车间跨度9m ，长度90m, 柱高，柱距6m ，采用单跨双破门式钢架，檩条间距1.5m ，屋面坡度i 1/10=，当地雪荷载㎡，基本风压 KN/㎡，地面粗糙度：B 类，风载体型系数如下图钢材采用Q235钢，焊条E43型。
屋面材料： 夹芯板 墙面材料： 夹芯板檩条墙梁： 薄壁卷边C 型钢 本课程设计不考虑地震作用-2．屋面构件1.夹芯板夹芯板型号采用JXB42-333-1000，芯板面板厚为㎜，板厚为80㎜。
2.檩条檩条采用冷弯薄壁卷边槽钢180×70×20×，跨中设拉条一道。
3．荷载和内力计算3．1 荷载 1. 永久荷载标准值 (屋面夹芯板 kN/㎡ 檩条 kN/㎡ 悬挂构件 kN/㎡kN/㎡2.可变荷载标准值由于钢架的受荷水平投影面积为9×6=54㎡＜60㎡，故取屋面活荷载标准值为㎡，雪荷载为㎡，取屋面活荷载与雪荷载中较大值㎡.3.风荷载标准值基本风压 kN/㎡，地面粗糙度为B 类，μz =,风荷载形体系数μs 迎风面柱及屋面分别为+和；背风面柱及屋面μ分别为和。
$荷载计算值1.屋面风荷载迎风面：ω2=×﹙﹚×××6=㎡ 背风面：ω3=×﹙﹚×××6=㎡ 2.墙面风荷载背风面：ω1=××××6=㎡ 背风面：ω4=×﹙﹚×××6=㎡3.屋面恒荷载 g 1=××αcos 1×= kN/㎡4.柱身恒荷载 g 2=××6= kN/㎡5.屋面活荷载 q=××= kN/㎡4. 屋面支撑1.屋面支撑布置檩条间距，水平支撑截距3m 。
2.屋面荷载及内力屋面支撑斜杆采用张紧的圆钢。
节点荷载标准值 F wk =××××﹙＋＋﹚／2＝ (节点荷载设计值 F w =×= 斜杆拉力设计值 N=／°= 3.斜杆斜杆选用φ12的圆钢，截面面积A=㎜² 强度校核：N A N .6431134932==/㎜²＜f 5. 柱间支撑柱间支撑直杆用檩条兼用，因檩条留有一定的应力余量，可不再验算。
YJK门式刚架设计教学内容
YJK门式刚架设计用户例题展示：例题：单跨双坡门式刚架1.设计条件刚架跨度30m，柱高6m，柱距6m，屋面坡度1/10，柱网及平面布置见图，刚架形式及几何尺寸见图，屋面及墙面为压型钢板复合板。
檩条及墙梁为薄壁卷边C型钢，檩条间距1.5m，钢材采用Q345钢。
2.荷载（1）永久荷载标准值(水平投影)屋面板及保温屋0.35 KN/m2檩条、拉条、支撑等0.05 KN/m2悬挂设备及照明灯0.10 KN/m2合计0.5KN/m2;（2）可变荷载标准值屋面活荷0.5KN/m2（3）风荷载标准值基本风压值0.5KN/m2;地面粗糙度系数按B类取值；风荷载高度变化系数按现行国家标准《建筑结构荷载规范》的规定采用。
当高度小雨10m时按10m高度处的数值采用，；风荷载体型系数按荷载规范表8.3.1取用。
3.构件设计（1）门式刚柱、门式刚梁根据门规宽厚比、高厚比要求选用截面分别为：变截面柱H600~400x300x8x12, 门式刚梁分成三段截面分别为：变截面H600~400x300x8x12,等截面H400x300x8x12, 变截面H400~600x300x8x12;（2）压型钢板厚度0.6mm。
（3）檩条选用C型薄壁卷边槽钢，檩条间距1.5m，（4）屋面支撑系统：水平交叉支撑采用（5）边跨及屋脊系杆采用圆钢管（6）柱间交叉支撑采用角钢L80x6；（7）抗风柱截面为H400x250x8x10.一：建模型采用普通建模方式1：布置网格2：布置门式刚柱、门式刚梁（1）变截面边柱要根据柱外皮位置来定义垂直边（2）由于工业建筑边柱的定位轴线宜取柱外皮，可以填写偏轴偏心来实现，并在支撑布置以及边跨系杆布置时也要考虑偏心；也可以不考虑柱偏心避免建模的繁琐，使两边跨轴线向屋脊线各移动H（小头）/2，轴线跨度减小400即可。
如下轴线网格：3：布置柱间支撑及抗风柱4：布置屋面系杆、交叉支撑5：点高找坡使用三点点高时首先要选择三点来确定一个面，然后选择在这个面上的构件。
(完整版)YJK门式刚架设计
YJK门式刚架设计用户例题展示：例题：单跨双坡门式刚架1.设计条件刚架跨度30m，柱高6m，柱距6m，屋面坡度1/10，柱网及平面布置见图，刚架形式及几何尺寸见图，屋面及墙面为压型钢板复合板。
檩条及墙梁为薄壁卷边C型钢，檩条间距 1.5m，钢材采用Q345钢。
2.荷载（1）永久荷载标准值(水平投影)屋面板及保温屋0.35 KN/m2檩条、拉条、支撑等0.05 KN/m2悬挂设备及照明灯0.10 KN/m2合计0.5KN/m2;（2）可变荷载标准值屋面活荷0.5KN/m2（3）风荷载标准值基本风压值0.5KN/m2;地面粗糙度系数按B类取值；风荷载高度变化系数按现行国家标准《建筑结构荷载规范》的规定采用。
当高度小雨10m时按10m高度处的数值采用，??2= 1.0；风荷载体型系数按荷载规范表8.3.1取用。
3.构件设计（1）门式刚柱、门式刚梁根据门规宽厚比、高厚比要求选用截面分别为：变截面柱H600~400x300x8x12,门式刚梁分成三段截面分别为：变截面H600~400x300x8x12,等截面H400x300x8x12, 变截面H400~600x300x8x12;（2）压型钢板厚度0.6mm。
（3）檩条选用C型薄壁卷边槽钢，檩条间距 1.5m，（4）屋面支撑系统：水平交叉支撑采用?16圆钢；（5）边跨及屋脊系杆采用圆钢管?200×180；（6）柱间交叉支撑采用角钢L80x6；（7）抗风柱截面为H400x250x8x10.一：建模型采用普通建模方式1：布置网格2：布置门式刚柱、门式刚梁（1）变截面边柱要根据柱外皮位置来定义垂直边（2）由于工业建筑边柱的定位轴线宜取柱外皮，可以填写偏轴偏心来实现，并在支撑布置以及边跨系杆布置时也要考虑偏心；也可以不考虑柱偏心避免建模的繁琐，使两边跨轴线向屋脊线各移动H（小头）/2，轴线跨度减小400即可。
如下轴线网格：3：布置柱间支撑及抗风柱4：布置屋面系杆、交叉支撑5：点高找坡使用三点点高时首先要选择三点来确定一个面，然后选择在这个面上的构件。
门式刚架结构设计_例题
门式刚架结构设计1 设计资料单跨双坡门式刚架轻钢厂房长度60m ，柱距6m ，刚架跨度24m ，屋面坡度为1：10。
刚架柱在柱高一半处设有侧向支撑。
屋面采用双层压型钢板复合保温板，屋面檩条间距为3m，在每根檩条位置处都有隅撑与梁下翼缘相连。
柱脚采用铰接柱脚。
梁柱节点连接采用高强度螺栓连接(摩擦型)，材质采用Q235B。
截面：梁为焊接等截面梁:H ‐600×300×8×12 翼缘为轧制边柱为焊接工字形截面(变截面) H ‐(600‐300)×300×8×12 翼缘为轧制边 荷载条件(标准值)：雪荷载：0.402m kN 基本风压：0.652m kN 积灰荷载：0.32m kN 屋面活荷载：0.502m kN双层压型钢板复合保温板：0.202m kN 檩条及支撑重：0.152m kN轻质墙面(包括墙骨架等)：0.202m kN 。
图1 刚架简图2 荷载计算(1) 恒载刚架梁：双层压型钢板复合保温板：0.20×6=1.2 m kN檩条及支撑重：0.15×6=0.9 m kN梁自重： 0.92m kN合计：刚架梁上荷载：3.02 m kN柱：轻质墙面(包括墙骨架等)：0.20×6=1.2 m kN自重(取柱中间截面计算)：0.828m kN合计：2.028 m kN(2) 活荷载屋面活荷载标准值为0.502m kN ，刚架受荷面积为24×6=1442m ＞602m ，所以屋面活荷载标准值取为0.302m kN (规程3.2.2条) 。
雪荷载为0.402m kN ，计算时取屋面活荷载和雪荷载中的较大值，即取0.402m kN 计算。
屋面活荷载和雪荷载中的较大值：0.4×6=2.4 m kN积灰荷载：0.3×6=1.8 m kN(3) 风荷载风荷载体型系数s μ按《门规》封闭式建筑类型中间区的风荷载体型系数采用，体系系数图2风荷载体型系数见图2 。
单跨门式钢架课程设计
单跨门式钢架课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握单跨门式钢架的基本结构及其在建筑中的应用；2. 了解单跨门式钢架的受力特点，掌握其力学原理；3. 掌握单跨门式钢架的施工工艺和安装方法。
技能目标：1. 培养学生运用所学知识分析和解决实际工程中单跨门式钢架问题的能力；2. 提高学生运用相关软件（如CAD等）进行单跨门式钢架结构设计和绘图的能力；3. 培养学生团队协作和沟通能力，能就单跨门式钢架的设计和施工进行有效讨论。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对建筑结构工程的兴趣和热爱，激发他们投身建筑行业的热情；2. 培养学生严谨、负责的工作态度，注重工程质量和安全；3. 增强学生的环保意识，了解并关注建筑行业对环境的影响。
本课程针对高年级学生，具有较强的理论性和实践性。
结合学生特点，课程目标旨在使学生掌握单跨门式钢架的基础知识和技能，培养他们在实际工程中的应用能力，同时注重培养学生的情感态度和价值观，使他们成为具有专业素养和责任意识的建筑行业人才。
通过分解课程目标为具体学习成果，为后续教学设计和评估提供明确依据。
二、教学内容1. 单跨门式钢架结构概述- 结构特点与应用范围- 发展历程与未来趋势2. 单跨门式钢架的力学原理- 受力分析基本方法- 主要受力构件的力学性能- 稳定性和强度计算3. 单跨门式钢架的设计与施工- 设计原则与要求- 结构细部设计- 施工工艺与安装方法- 质量控制与验收标准4. 单跨门式钢架工程案例- 案例分析- 设计与施工中的问题及解决方案5. 单跨门式钢架结构软件应用- 常用软件介绍- 软件操作与结构设计实例教学内容依据课程目标，系统性地安排了单跨门式钢架的基础知识、力学原理、设计与施工等方面内容。
结合教材相关章节，制定以下教学进度：第1周：单跨门式钢架结构概述第2周：单跨门式钢架的力学原理第3周：单跨门式钢架的设计与施工第4周：单跨门式钢架工程案例第5周：单跨门式钢架结构软件应用教学内容注重科学性和系统性，旨在帮助学生全面掌握单跨门式钢架相关知识，为实际工程应用打下坚实基础。
门式刚架课程设计
《房屋钢结构》门式钢架课程设计姓名：杜修磊学号：20110380班级：2011级土木3班指导教师：张杰2014年12月一、题目要求现有一单层门式钢架厂房，布置一台10t 中级工作制桥式吊车，单跨双坡，跨长18m 。
设计参数：1、建筑物安全等级为三级，设计使用年限为50年；2、基本风压为2/4.0m kN （50年一遇），B 类粗糙度；3、基本雪压为2/35.0m kN （50年一遇）；4、屋面恒载为2/3.0m kN ，屋面活载为2/5.0m kN ；5、抗震设防烈度为8度，设计地震分组为第二组，场地类别为II 类，抗震设防类别为丙类；6、基础顶面标高为0.000m 。
结构布置形式如图所示：二、输入参数工程名: 01************ PK11.EXE *****************日期:12/18/2014时间: 20:12:44设计主要依据:《建筑结构荷载规范》(GB 50009-2012);《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2010);《钢结构设计规范》(GB 50017-2003);《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》(CECS 102:2002，2012年版);结果输出---- 总信息----结构类型: 门式刚架轻型房屋钢结构设计规范: 按《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》计算结构重要性系数: 1.00节点总数: 9柱数: 4梁数: 4支座约束数: 2标准截面总数: 5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: 柱梁自重都计算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门式刚架梁平面内的整体稳定性: 按压弯构件验算钢结构受拉柱容许长细比: 400钢结构受压柱容许长细比: 180钢梁(恒+活)容许挠跨比: l / 180柱顶容许水平位移/柱高: l / 180地震作用计算: 计算水平地震作用计算振型数： 3地震烈度：7.00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GB50011-2010 地震效应增大系数1.000窄行输出全部内容三、柱强度、稳定、配筋计算钢柱 1截面类型=16; 布置角度= 0; 计算长度：Lx= 13.07, Ly=5.50; 长细比：λx=52.1, λy=99.2构件长度= 5.50; 计算长度系数: Ux=2.38 Uy=1.00抗震等级: 三级截面参数: B1=250, B2=250, H=600, Tw=6, T1=10, T2=10轴压截面分类:X轴:b类, Y轴:c类构件钢号：Q235验算规范: 门规CECS102:2002考虑腹板屈曲后强度，强度计算控制组合号:123,M=-148.31,N=98.89,M=-74.58,N= -93.62考虑屈曲后强度强度计算应力比 = 0.483抗剪强度计算控制组合号:123,V=-43.30抗剪强度计算应力比 =0.126平面内稳定计算最大应力对应组合号:77,M=-67.25, N=281.33,M=-127.35,N= -276.05平面内稳定计算最大应力 (N/mm*mm) =113.21平面内稳定计算最大应力比 =0.527平面外稳定计算最大应力 (N/mm*mm) =150.69平面外稳定计算最大应力比 =0.701门规CECS102:2002腹板容许高厚比 [H0/TW] =250.00翼缘容许宽厚比 [B/T] =15.00考虑屈曲后强度强度计算应力比= 0.483 < 1.0抗剪强度计算应力比 = 0.126 < 1.0平面内稳定计算最大应力 < f=215.00平面外稳定计算最大应力 < f=215.00腹板高厚比 H0/TW=96.67 <[H0/TW]=250.00翼缘宽厚比 B/T=12.20 < [B/T]=15.00压杆,平面内长细比λ=52. ≤ [λ]=180压杆,平面外长细比λ=99.≤ [λ]=180构件重量 (Kg)=366.12四、梁强度、稳定、配筋计算1、钢梁 1截面类型=27; 布置角度=0;计算长度： Lx=18.09, Ly=3.00构件长度= 3.01; 计算长度系数: Ux=6.00 Uy=1.00抗震等级: 三级变截面 H 形截面 H: B1=250, B2=250, H1=600, H2=450 T1=6 T2=10 T3=10轴压截面分类:X轴:b类, Y轴:c类构件钢号：Q235验算规范: 门规CECS102:2002--- 梁的弯矩包络 ---梁下部受拉:截面 1 2 3 4 5 6 7弯矩 -28.81 -25.67 -26.71 -27.17 -27.06 -27.11 -29.32梁上部受拉:截面 1 2 3 4 5 6 7弯矩 144.94 117.73 97.98 78.91 60.52 43.08 32.58 考虑屈曲后强度强度计算应力比 =0.457抗剪强度计算应力比 = 0.144平面内稳定最大应力 (N/mm*mm) = 91.79平面内稳定计算最大应力比 =0.427平面外稳定最大应力(N/mm*mm) = 88.55平面外稳定计算最大应力比 = 0.412考虑屈曲后强度计算应力比 = 0.457 < 1.0抗剪强度计算应力比 = 0.144 < 1.0平面内稳定最大应力 < f= 215.00平面外稳定最大应力 < f= 215.00腹板高厚比 H0/TW= 84.17 < [H0/TW]= 250.00 (CECS102:2002)翼缘宽厚比 B/T = 12.20 < [B/T] = 15.00--- (恒+活)梁的相对挠度 (mm) ---截面 1 2 3 4 5 6 7 挠度值 0.00 -0.02 0.07 0.25 0.51 0.81 1.14最大挠度值 = 1.14 最大挠度/梁跨度 = 1/7910斜梁坡度初始值: 1/10.00变形后斜梁坡度最小值: 1/10.28变形后斜梁坡度改变率 = 0.027<1/3构件重量 (Kg)=190.052、钢梁 3截面类型= 27; 布置角度= 0;计算长度： Lx=18.09, Ly=3.00构件长度= 3.01; 计算长度系数: Ux=6.00 Uy=1.00抗震等级: 三级变截面 H 形截面 H: B1= 250, B2= 250, H1=450, H2=600 T1=6 T2=10 T3=10轴压截面分类:X轴:b类, Y轴:c类构件钢号：Q235验算规范: 门规CECS102:2002--- 梁的弯矩包络 ---梁下部受拉:截面 1 2 3 4 5 6 7弯矩 -76.34 -76.03 -73.78 -65.87 -52.31 -34.94 -29.32梁上部受拉:截面 1 2 3 4 5 6 7 弯矩 0.00 0.05 3.26 7.03 11.35 16.23 32.58考虑屈曲后强度强度计算应力比 = 0.279抗剪强度计算应力比 = 0.097平面内稳定最大应力 (N/mm*mm) =56.33平面内稳定计算最大应力比 =0.262平面外稳定最大应力(N/mm*mm) =54.20平面外稳定计算最大应力比 =0.252考虑屈曲后强度计算应力比 = 0.279<1.0抗剪强度计算应力比 = 0.097<1.0平面内稳定最大应力 < f= 215.00平面外稳定最大应力 < f= 215.00腹板高厚比 H0/TW= 80.00 <[H0/TW]=250.00 (CECS102:2002)翼缘宽厚比 B/T = 12.20 <[B/T] =15.00--- (恒+活)梁的相对挠度 (mm) ---截面 1 2 3 4 5 6 7 挠度值 0.00 1.75 2.80 3.16 2.89 2.14 1.14最大挠度值 =3.16 最大挠度/梁跨度 = 1/ 2866斜梁坡度初始值: 1/10.00变形后斜梁坡度最小值: 1/10.32变形后斜梁坡度改变率 = 0.031<1/3构件重量 (Kg)= 373.00五、各种荷载组合模式下的验算1、风荷载作用下柱顶最大水平（X 向）位移:节点(3), 水平位移 dx= 3.580(mm) = H / 20952、地震荷载作用下柱顶最大水平（X 向）位移:节点(3), 水平位移 dx= 3.934(mm) = H /19073、梁的(恒+活)最大挠度:梁( 4), 挠跨比 = 1 /28664、风载作用下柱顶最大水平位移:H/2095< 柱顶位移容许值: H/1805、地震作用下柱顶最大水平位移:H/1907< 柱顶位移容许值: H/1806、梁的(恒+活)最大挠跨比:1/2866< 梁的容许挠跨比: 1/180所有钢柱的总重量 (Kg)=999所有钢梁的总重量 (Kg)=1126钢梁与钢柱重量之和 (Kg)=2125-----PK11 计算结束-----。
横向单跨双坡门式刚架设计计算
横向单跨双坡门式刚架设计计算横向单跨双坡门式刚架设计计算书1 设计资料本工程为武汉市一金工车间厂房，采用单跨双坡门式刚架，刚架跨度24m，柱高9.9m；共有15榀刚架，柱距6m，屋面坡度1:10；地震设防列度为6度，屋面及墙面板均为彩色压型钢板,内填充以保温玻璃棉板，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。
2 结构体系选用横向单跨双坡门式刚架承重体系3 结构布置3.1 柱网布置3.2 横向刚架主要尺寸⨯⨯⨯600x300x8x14横梁：Q235截面：H型钢h b t tw t⨯⨯⨯500x300x10x16柱：Q235截面：H型钢h b t tw t3.3 墙梁及柱间支撑3.4 屋面支撑3.5 荷载计算永久荷载：恒载：屋面板及保温层：0.12KN/m2檩条及支撑：0.08KN/m2刚架：0.3 KN/m2可变荷载：屋面活载：0.5 KN/m2雪荷载：0.5 KN/m 2风荷载：0.35 KN/m 2 地震荷载：武汉地区钢结构厂房按6度设防，即钢结构厂房6度设防只需满足构造要求。
4 吊车设计资料：采用北起起重量Q=5t ，跨度S=22.5m 的单梁式吊车，P max,k =45KN ，P max,k =10.47KN ，B=3500mm ，W=3000mm ，H 1=880mm ，轨道型号：38kg/m 。
4.1吊车荷载（竖向荷载设计值）max 1Q max,k P P 1.0511.44566.15KN αβγ==⨯⨯⨯=4.2吊车梁内力计算4.2.1 M max 及相应V()()()()max 1max 0max 220max 0max 1500222266.153500150037.8/444350066.150.75 3.7549.61666.1549.6116.54B p a p w w a mm p p P L a P B a M kN m L B R kN V kN ====--⨯⨯-====⨯⨯+===-=∑∑ 4.2.2 求V max轮子在支座上时，剪力最大1max 123(1)66.1566.15(1)99.236a V P P kN l =+-=+⨯-= 4.2.3 吊车水平荷载作用下的M maxH 及V maxH 230011()2210.12(6.10.129.859.8) 1.4 2.364k i k k k Q T T G G n n kN αγ⋅⋅⋅==+=⨯⨯⨯⨯+⨯⨯=∑ max max max 2.3637.8 1.3566.15k H T M M kN m P =⋅=⨯=⋅ max max max 2.3699.23 3.5466.15k H T V V kN P =⋅=⨯= 4.3 截面选择钢材采用Q235的H 型组合钢4.3.1 经济高度63max31.237.810210.9821510x M w cm f α⨯⨯≥==⨯3 3373007210980300116w x h w mm ===4.3.2 最小高度6min 0.360.362156000101000464l h fl mm v -⎡⎤==⨯⨯⨯⨯=⎢⎥⎣⎦根据构造要求，h 取50mm 的整数倍，因此h=500mm4.3.3 腹板厚度抗剪要求：3max1.2 1.299.23101.91500125wvVt mm hf⨯⨯===⨯局部稳定：5006.43.5 3.5wht mm===根据构造要求，腹板厚度t w≥8mm的整数倍，则t w=8mm 4.3.4 翼缘尺寸1111(~)(~)50083.3~2006 2.56 2.5b h mm==⨯=取b0=200mm抗弯要求：006x ww h tb th=-3210.981020082005006t⨯⨯=-, 则t0=0.78mm局部稳定要求：20082357.382623526235ywfb tt mm--≥==而t0值一般取2mm的整数倍且大于t w，则t0=10mm 4.4 截面特性2200102500880A cm=⨯⨯+⨯=334 11200520(2008)50034346.67 1212xI cm=⨯⨯-⨯-⨯=3134346.671321.03226010x x I w cm h -===⨯ 315020 1.025.5500.876024x S cm =⨯⨯+⨯⨯⨯= 334112 1.02500.81335.471212y I cm =⨯⨯⨯+⨯⨯= 301335.47133.55210yy I w cm b === 3301 1.0201266.67210hoy hoy I w cm b ⨯⨯=== 4.5 强度验算4.5.1 正应力验算3322max max 37.810 1.351048.86/215/1321.0366.67H x hoy M M N mm f N mm w w σ⨯⨯=+=+=<= 4.5.2 切应力验算3322max 37.8107601010.46/125/34346.67x v x w M S N mm f N mm I t τ⨯⨯⨯===<= 4.5.3 腹板局部压应力;5250250150c z y R w z Fl a h h mm t l ψσ==++=+⨯=3221.066.151055.125/215/8150c N mm f N mm σ⨯⨯==<=⨯ 4.5.4 腹板边缘处的折算应力1f β≤3137.81025.528.0634346.67n M y N I σ⨯==⨯=22106/215/N mm f N mm ==<4.6 稳定性验算4.1.6 整体稳定性验算 y x b x y y M M f w w ϕγ+≤1335.47 4.08640.8680yy I i cm mm A ==== 6000146.8415040.86y y l i λ===<(满足) 00600080.48 2.0200500lt b h ξ⨯===<⨯(满足) 0.730.180.730.180.480.82b βξ=+=+⨯=又因为双轴对称工字形截面，则ηb =01222243202351()4.443208000500146.84102350.8210146.841321030 4.45002350.598 1.0y b b b y x yt A h W h f λϕβηλ⎡⎤⋅⋅=++⋅⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎡⎤⨯⨯⎛⎫⎢⎥=⨯⨯++ ⎪⨯⎢⎥⎝⎭⎣⎦=<'0.2820.2821.07 1.070.598 1.00.598b b ϕϕ=-=-=< 3322'37.810 1.351056.27/215/0.5891321.03 1.2133.55y x b x y y M M N mm f N mm w w ϕγ⨯⨯+=+=<=⨯⨯ 4.6.2 局部稳定性验算翼缘：10969.61310b t ==< 腹板：50062.5808w h t ==<（应按构造要求配置横向加劲肋） 横向加劲肋截面确定横向加劲肋为Q235，尺寸为80mm×8mm加劲肋间距为 0.5h a 2h 250mm a 1000mm a=1000mm ≤≤⇒≤≤取4.7 刚度计算6225437.810600011 1.05 1.4= 1.31610102.061034346.67101000xk x M l l mm mm EI ν⨯⨯⎡⎤⨯==<=⎢⎥⨯⨯⨯⎣⎦ 4.8 支承加劲肋计算采用凸缘式支承加劲肋0200s b b mm ==尺寸：按端面承压强度试选加劲肋厚度已知：2max 325/,99.23,200ce s f N mm V kN b mm ===支座反力为需要3max 99.2310 1.53200325s s ce V t mm b f ⨯≥==⨯ 考虑到支座支承加劲肋是主要传力构件，为保证其使梁在支座处有较强的刚度，取加劲肋厚度与梁翼缘板厚度大致相同，令t s =10mm 。
钢结构课程设计计算书
《钢结构设计》课程设计计算书一、题目普通钢屋架设计，并绘制屋架支撑、檩条布置图和屋架施工图二、工程概况某车间厂房总长度约为108m。
车间设有两台30吨中级工作制吊车。
车间无腐蚀性介质。
该车间为单跨双坡封闭式厂房，屋架采用三角形桁架式钢屋架（见图1），屋架下弦标高为9m，其两端铰支于钢筋混凝土柱上，上柱截面尺寸为400㎜×400㎜，混凝土强度等级为C20。
屋面采用彩色压型钢板加保温层屋面，C型檩条，檩距为1.5m~2.2m。
芬克式豪式图1 三角形桁架式钢屋架示意图三、设计资料按表1选取屋架形式、坡度、柱距、跨度和所在地区的雪荷载。
屋面恒荷载(包括屋面板、保温层、檩条、屋架及支撑等)水平投影标准值为0.50kN/㎡。
屋面活荷载标准值为0.30kN/㎡。
不考虑积灰荷载、风荷载。
雪荷载（kN/㎡）见表1，不考虑全垮积雪不均匀分布情况。
荷载规范规定屋面活荷载与雪荷载不同时考虑,而采用其中较大者。
本设计中活荷载均小于雪荷载，故只需考虑恒载和雪荷载的组合。
这种组合分全跨雪荷载和半跨雪荷载两种情况，即内力组合为“恒+全”和“恒+半”两种组合值。
结构重要性系数为γ0=1.0。
屋架采用Q235B钢，焊条采用E43型。
四、设计内容与要求1.材料的选择：包括屋架所采用的钢材的品种，螺栓的种类及规格，焊条的型号等。
2.确定屋架的形式，计算屋架各杆的几何尺寸。
3.布置屋架及屋盖支撑，画出屋盖支撑、檩条布置图(1号图纸铅笔图一张)。
4.进行屋架结构设计，提出结构计算书一份。
5.绘制屋架施工图(1号图纸铅笔图一张)，其主要内容包括：屋架的正面图，上、下弦平面图，侧面图和设有垂直支撑、系杆处必要的剖面图，正面图中没表示清楚的零件详图、屋架简图、材料表等。
6.制图按中华人民共和国国家标准，《房屋建筑制图统一标准》(GB/T50001-2001)，《建筑结构制图标准》(GB/T50105-2001)。
五、参考资料(1)《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)(2)《钢结构设计规范》(GB50017-2003)(3)《建筑结构静力计算手册》(4)《钢结构设计手册（上册）》六、计算书撰写规范之一1、设计资料某工程为跨度为21m的单跨双坡封闭式厂房，总长度为40m，采用三角形桁架式钢屋架即芬克式钢屋架，屋面坡度i=1:2.5，屋架间距为6.0m，车间设有两台30吨中级工作制吊车，屋架铰接于钢筋混凝土柱上，上柱截面尺寸为400mm*400mm，混凝土强度等级为C20，无吊顶，屋架下弦标高为10m，屋面材料采用彩色压型钢板加保温层屋面，C型檩条，屋面恒荷载标准值为0.5KN/m2，屋面活荷载标准值为0.2 KN/m2，基本雪压为0.3 KN/m2，不考虑积灰荷载、风荷载，不考虑全跨积雪不均匀分布情况。
钢结构课程设计---门式刚架计算书
门式刚架计算书1、设计资料 (1)厂房柱网布置厂房为单跨双坡门式刚架（见图1－1）。
长度90m ，柱距6m ，跨度18m ，门式刚架檐高9m ，屋面坡度为1：10。
图1－1 门式刚架简图 (2)材料选用屋面材料：单层彩板。
墙面材料：单层彩板。
天沟：钢板天沟 (3)结构材料材质钢材：235Q ，22215/,125/v f N mm f N mm == 基础混凝土：225,12.5/c C f N mm = (4)荷载（标准值）Ⅰ静载：有吊顶（含附加荷载）0.52kN m Ⅱ活载：20.5/kN mⅢ风载：基本风压200.35/W kN m =，地面粗糙度为B 类，风载体型系数按《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS102：2002）封闭式建筑类型中间区的风荷载体型系数采用。
确定Z 值： ①180.1 1.8,2z 3.6m m ⨯==②0.40.49 3.6,2z 7.2H m m =⨯==取较小值为3.6m ，根据《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》表A.0.2-1注3，因柱距6 3.6m m >，故风荷载取中间值。
详见图1－2所示图1－2 风荷载体型系数示意图（左风）Ⅳ雪荷载：20.2/kN m (5)其它本课程设计不考虑地震作用 2、荷载计算 (1)荷载取值屋面静载：20.5/kN m 屋面活载：20.5/kN m 轻质墙面及柱自重（包括柱、墙骨架）：20.5/kN mm风荷载：基本风压20 1.050.350.37/W kN m ⨯＝＝，按地面粗糙度为B 类； 以柱顶为准风压高度变化系数211.0,0.37/z w kN m μ==； 以屋顶为准风压高度变化系数221.0,0.37/z w kN m μ== (2)各部分作用荷载1)屋面静载 标准值：0.56 3.0/kN m ⨯=活载 标准值：0.56 3.0/kN m ⨯= 2)柱荷载静载 标准值：0.56 3.0/kN m ⨯= 3)风荷载迎风面：柱上0.3760.250.555/w q kN m =⨯⨯= 横梁上0.376 1.0 2.22/w q kN m =-⨯⨯=- 背风面：柱上0.3760.55 1.22/w q kN m =-⨯⨯=- 横梁上0.3760.65 1.44/w q kN m =-⨯⨯=- 3、内力分析采用结构力学求解器求解内力，计算简图及结果如下：(1)静载作用下的内力计算图3-1-1 静载内力计算简图（单位：KN/m）图3-1-2 静载作用下弯矩图（单位：KN·m）图3-1-3 静载作用下剪力图（单位：KN）图3-1-4 静载作用下轴力图（单位：KN） (2)活载作用下的内力计算图3-2-1 活载内力计算简图（单位：KN/m）图3-2-2 活载作用下弯矩图（单位：KN·m）图3-2-3 活载作用下剪力图（单位：KN）图3-2-4 活载作用下轴力图（单位：KN）(3)风载作用下的内力计算1)左风情况下：图3-3-1 左风载内力计算简图（单位：KN/m）图3-3-2 左风载作用下弯矩图（单位：KN·m）图3-3-3 左风载作用下剪力图（单位：KN）图3-3-4 左风载作用下轴力图（单位：KN）2)右风情况下：右风荷载作用下，个内力图与左风荷载作用下的内力图刚好对称，不再画出。
单跨双坡门式钢架的设计_计算书
图 3-4 钢架弯矩图（二）
(三)恒载+0.85（活荷载+风荷载）情况
钢架承受荷载如图 3-5，首先计算塑性弯矩：
8
图 3-5 钢架计算简图（三） － ＋ T1=∑MA/H=[W1H2/2 W3f(H f/2)]/H × － × × ＋ =2.67 72/2 1.67 1 (7 1/2)]/7
Σ=0.2kN/m2
1
活载—屋面活载： 雪载： 灰载：
0.35kN/m2 0.25kN/m2
Σ=0.6kN/m2
墙体重：（包括墙面板，墙梁，柱）
0.5kN/m2
基本风压：
0.4kN/m2
计算中不考虑风压高度变化系数，只取基本风压。
（二）各部分作用载荷
1.屋面 恒载 标准值： 设计值：
活载 标准值： 设计值：
× － － × =66.46 10/1010.5 (25.827 1.67 7)/1010.5
=64.722kN
根据计算结果绘制钢架弯矩图，经检验，除加腋处弯矩值大于塑性弯矩外，其余各处弯矩均小于塑性 弯矩值，故假设正确，钢架弯矩图如图 3-6：
10
图 3-6 钢架弯矩图（三）
四.截面设计
从以上三种荷载组合的内力分析结果得知，第（一）种组合控制设计，截面选择以此为准。
4.垂直荷载
恒活载：
q1=3.02kN/m
活荷载：
q2=3.6kN/m
风荷载：
－ × × － q3= 0.5 7 0.4= 1.4kN/m
墙重：
× × G=0.5 6 67=21kN
（三）荷载组合
21米单跨双坡门式刚架轻钢厂房设计
第一章工程概况1.1 设计资料1、总建筑面积1600m2左右；2、建筑层数：轻钢结构厂房，一层（厂房横向跨度21m,纵向跨长78m）；3、建筑高度：厂房檐口高7.8m；4、墙体：1.2米以下用砖砌墙体，1.2米以上采用压型钢板，墙体外观注意协调；5、屋面：屋面采用压型钢板+保温棉；6、其他：室内外高差为150mm；7、结构形式：厂房为门式刚架结构，基础采用钢筋混凝土独立基础；8、抗震设计：建筑物重要性类别为丙类，抗震设防烈度为7度，建筑场地类别为Ⅱ类；9、建筑物使用年限类别：三级，建筑耐久年限50年；10、主钢架钢材采用Q345钢，檩条、墙梁等采用Q235钢；11、纵向柱距6m，抗风柱柱距7m；12、屋面坡度1：10；13、地形条件：场地地势平坦开阔。
1.2 设计依据1、《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS102：2002）2、《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001）3、《钢结构设计规范》（GB50017-2003）4、《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）5、《建筑结构制图规范》(GB5009-2001)6、《建筑结构可靠度统一标准》(GB50068-2001)7、《建筑结构设计手册》(冶金工业出版社2002版)8、《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)9、《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)1.3 初设方案钢架柱与抗风柱厂房纵向长度78m,设纵向柱距6m，共设14榀框架，第1轴线钢架与第14轴线钢架设置抗风柱。
厂房横向跨度21m，边跨设横向抗风柱柱距7m，共设2根抗风柱，柱底铰接。
屋面、墙面布置屋面采用压型钢板加保温棉，采用C型冷弯薄壁性檩条，檩条隅撑隔跨布置，屋脊、屋檐处设置斜拉条，在第1轴线钢架与第2轴线钢架、第7轴线钢架与第8轴线钢架、第13轴线钢架与第14轴线钢架处设置水平支撑和竖向支撑，水平支撑与竖向支撑在同一空间内，从而提高屋面结构的整体空间性能。
钢结构课程设计(门式钢架)
门式钢架设计一、设计资料某厂房为单跨双坡门式刚架，跨度24m ，长度90m ，柱距67.5m ，檐高8m ，屋面坡度1/10。
刚架为等截面的梁、柱，柱脚为刚接。
屋面材料、墙面材料采用单层彩板。
檩条和墙梁均采用冷弯薄壁卷边Z 型钢，间距为1.5m ，钢材采用Q235钢，焊条采用E43型。
基本风压 20.55/O W KN m ，基本雪压 20.2/KN m ，地面粗糙度B 类。
二、结构平面柱网及支撑布置该厂房长度90m ，跨度24m ，柱距67.5m ，共有1613榀刚架，由于纵向温度区段不大于300m 、横向温度区段不大于150m ，因此不用设置伸缩缝。
厂房长度>60m ，因此在厂房第一开间和中部设置屋盖横向水平支撑；并在屋盖相应部位设置檩条、斜拉条、拉条和撑杆，檩条间距为1.5m ；同时应该在与屋盖横向水平支撑相对应的柱间设置柱间支撑，由于柱高＞柱距，因此柱间支撑用分层布置，布置图详见施工图。
刚架平面布置见图1，刚架形式及几何尺寸见图2。
图1 刚架平面布置图图2 刚架形式及几何尺寸三、荷载的计算（一）计算模型的选取取一榀刚架进行分析，柱脚采用刚接，刚架梁和柱采用等截面设计。
厂房檐高8m ；屋面坡度为1：10。
（二）荷载取值计算1．屋盖永久荷载标准值 屋面板20.30/KN m刚架斜梁自重（先估算自重）20.15/KN m合计0.45 2/KN m2．屋面可变荷载标准值屋面活荷载：按不上人屋面考虑，取为0.50 2/KN m 。
雪荷载：0.22/KN m取屋面活荷载与雪荷载中的较大值0.50 2/KN m，不考虑积灰荷载。
3．轻质墙面自重标准值0.25 2/KN m4．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=0.55 2/KN m，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。
单层单跨钢结构工业厂房课程设计
图 1-1 刚架平面布置图
1.1. 荷载取值
图 1-2 刚架形式及几何尺寸
1
《钢结构设计》课程设计计算书
1.1.1. 屋面永久荷载标准直
YX51—380—760 型彩色压型钢板
50mm 厚保温玻璃棉板
PVC 铝箔及不锈钢丝网
檩条及支撑
刚架斜梁自重
合计 1.1.2.轻质墙面积柱自重标准值
0.5kN / m2 1.1.3.风荷载标准值
M
N e
� Me
� NWe / Ae � 1.6�106 � 310 � 59�103 �1.6�106 / 9008
t
12
345
腹板部分� hw tw
�
450 � 2 �12 8
� 53.3 � 250
235 � 206.3 �满足设计要求。 345
4. 刚架梁 BC 段的验算
4.1. 刚架梁的截面参数
梁 BC 段为变截面梁�截面尺寸为 H (550�400��300�8�12 B 段截面尺寸� A � 9008mm2 , I x � 4.4�108 mm4 , I y �1.6�107 mm4 , ix � 221mm, iy � 42.1mm,Wx �1.6 �106 mm3 ,Wy �1.6�105 mm3 。 C 端截面尺寸�A � 7808mm2 , I x � 2.16�108 mm4 , I y �1.6�107 mm4 , ix �166.3mm, iy � 45.3mm,Wx �1.08�106 mm3 ,Wy �1.6�105 mm3 。 4.2. 控制内力
2. 内力计算
刚架结构构件按承载力极限状态设计�最不利内力组合的计算截面取柱底、柱顶、
梁端、梁变截面处和跨中截面。利用结构力学求解器求出各种荷载单独作用下的荷载
钢结构课程设计门式刚架设计
钢结构课程设计——门式刚架设计班级： B1143 学号： 23 姓名：彭洪波目录1 设计资料 (1)2钢架布置简图 (1)3荷载计算与荷载简图 (2)3.1荷载计算 (2)3.2荷载简图 (3)3.3内力分析 (4)3.3.1内力计算 (4)3.3.2控制截面内力组合 (7)4钢架设计 (7)4.1截面设计 (7)4.2构件验算 (8)4.2.1构件宽厚比验算 (8)4.2.2钢架柱验算 (8)4.2.3刚架梁的验算 (10)4.2.4刚架在风荷载作用下的侧位移： (12)4.3节点验算 (12)4.3.1梁柱连接节点 (12)4.3.2屋脊节点验算 (13)4.3.3 柱脚设计 (14)1 设计资料单跨双坡轻型门式刚架，钢架跨度为 12 m，高度为 7 m，柱距 9 m，屋面坡度 5 %。
刚架为等截面的梁、柱。
材料采用Q 235-B 钢材，焊条采用 E 型。
风振系数和风压高度变化系数均取1.0。
荷载：恒载横梁（含上方屋面板及檩条重） 0.50 KN/m2立柱（含墙重） 0.45 KN/m2活载风荷载 0. 35 KN/m2屋面活荷载 0.30 KN/m2雪荷载 0. 40 KN/m22钢架布置简图该厂房长度60m，跨度27m，共有11榀刚架，由于纵向温度区段不大于300m、横向温度区段不大于150m，因此不用设置伸缩缝，檩条间距为1.5m。
1: 20CBA12000图2.1 刚架立面3荷载计算与荷载简图3.1荷载计算将各项面荷载值乘以柱距得出分布于刚架上的各项线荷载。
风荷载还需考虑刚架的体型系数。
活载标准值在屋面活载与雪载中选较大值。
图3.1 风荷载体型系数荷载计算如下表：表1.1 各线荷载标准值/kN/m3.2荷载简图（1）恒载：（2）屋面活载（3）风荷载（以左风为例）荷载如下图：3.3内力分析3.3.1内力计算根据各个计算简图，求得结构在各种荷载作用下的内力图如下：表格4.1 计算简图及内力值(M、N、Q)3.3.2控制截面内力组合取控制截面为下图中的A、B、C三处共四个截面：柱A、柱B、梁B、梁C。
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单跨双坡门式刚架设计一 设计资料1 车间柱网布置厂房为单跨双坡门式刚架（图1）。
长度90m ，柱距6m ，跨度15m 。
门式刚架檐高6m ，屋面坡度为1:10。
图1 刚架简图2 材料选用屋面材料：单层彩板 墙面材料：单层彩板 天沟：钢板天沟 3 结构材料材质钢材选用235Q B -， 2215/f N mm =，2125/v f N mm = 基础混凝土标号：25C ，212.5/c f N mm = 4 荷载（标准值）Ⅰ 恒载：无吊顶，20.25/kN m （不包括刚架自重）Ⅱ 活载：20.5/kN mⅢ 风载：基本风压200.55/W kN m =，地面粗糙度B 类，风载体形系数如图2所示：图2 风载体形系数示意图Ⅳ 雪载：20.2/kN m 。
本设计不考虑地震作用二 单榀刚架设计单榀刚架的设计取中间榀按照封闭式中间区单元进行。
1. 荷载组合计算刚架内力时，按照如下三种荷载组合进行： ① 1.2恒载+1.4活载；② 1.2⨯⨯恒载+1.4活载+1.40.6风载； ③ 1.20.7⨯⨯恒载+1.4活载+1.4风载； ④ 1.0恒载+1.4风载。
计算位移变形时，按照以下三种荷载组合进行： ① 恒载+活载； ② 恒载+风载；③ ⨯恒载+活载+0.6风载。
2. 内力计算采用同济大学33D S 7.0钢结构辅助设计软件计算结构的内力。
① 结构的计算模型。
如图3所示：图3 刚架计算模型② 截面形式及尺寸初选根据柱的受力特点，且考虑经济性因素，柱采用楔形焊接H 型钢；而梁由于跨度较小(15)m ，若采用楔形会增加制作成本，因此梁采用等截面焊接H 型钢。
各个截面的信息见表1，截面形式见图4。
表 1 截面信息表Ⅰ－Ⅰ截面Ⅱ－Ⅱ截面Ⅲ－Ⅲ(Ⅳ－Ⅳ)截面图4 梁柱截面示意图③各种工况下的荷载，如图5所示：（a）恒载作用简图（b）活载作用简图（c）左风荷载作用简图（d）右风荷载作用简图图5工况荷载图④各种工况下的内力运行337.0D S ，结果如图6至图9及表格2所示。
（a）N 图（单位：kN）（b ）Q 图（单位：kN ）（c ）M 图（单位：kN m ⋅） 图 6 恒载作用下的刚架M 、N 、Q 图（a ）N 图（单位：kN ）（b ）Q 图（单位：kN ）（c ）M 图（单位：kN m ⋅） 图 7 活载作用下的刚架M 、N 、Q 图（a ）N 图（单位：kN ）（b ）Q 图（单位：kN ）59.159.134.234.219.219.2c ）M 图（单位：kN m ⋅） 图 8 左风作用下的刚架M 、N 、Q 图（a ）N 图（单位：kN ）（b ）Q 图（单位：kN ）19.219.2 34.234.259.159.1c ）M 图（单位：kN m ⋅） 图9 右风作用下的刚架M 、N 、Q 图表 2 各工况作用下的截面内力⑤ 内力组合由以上软件计算内力，按照荷载组合规则进行计算，内力组合值如表3所示。
表3 内力组合值3. 构件截面验算因为门式刚架左右对称，因此只需验证半榀刚架即可。
⑴ 局部稳定验算构件局部稳定验算是通过限制板件的宽厚比来实现的。
① 柱翼缘()160429.75158b t -==<==（满足要求） ② 柱腹板Ⅰ－Ⅰ截面20016462504w w h t -==<==（满足要求） Ⅱ－Ⅱ截面40016962504w w h t -==<==（满足要求） ③ 梁翼缘()160429.75158b t -==<==（满足要求） ④ 梁腹板40016962504w w h t -==<==（满足要求） ⑵ 强度及整体稳定验算 楔形柱的腹板高度变化率为40020035.1/60/5.7mm m mm m -=<，而梁因为是等截面，因此高度变化率也符合60/mm m <的条件，所以考虑板件的屈曲后强度，腹板抗剪承载力按照下式计算：d V w w v h t f '=。
梁柱都不设置横向加劲肋。
对于柱： 5.34k τ=，()()40016200162842w h mm -+-==，4wtmm =0.83w λ===因为0.8 1.4w λ<<，所以()210.640.80.981122.57/v w v v f f f N mm λ'=--==⎡⎤⎣⎦对于梁： 5.34k τ=，40016384w h mm =-=，4w t mm =1.123w λ===因为0.8 1.4w λ<<，所以()210.640.80.79399.18/v w v v f f f N mm λ'=--==⎡⎤⎣⎦1）1号单元（柱）的验算 a Ⅰ－Ⅰ截面强度验算： ① 组合内力值Ⅰ－Ⅰ截面只存在轴力和剪力，分别验算截面的正应力和剪应力。
正应力验算采用荷载组合：1212120.0,60.32,14.32M kN m N kN V kN =⋅=-=剪应力验算采用荷载组合：1212120.0,46.46,16.25M kN m N kN V kN =⋅=-= ② 强度验算 正应力验算：322160.321014.73/215/4096N N mm f N mm A σ⨯===<= 弯矩为0，故截面的边缘正应力比值 1.0β=。
用1R γσ⋅代替公式p λ=中的y f ：21 1.114.7316.2/R kN mm γσ⋅=⨯=4.00.215p k σλ======因为0.8p λ<，所以1ρ=，即1号节点端截面全部有效。
22114.73/215/NN mm f N mm Aσ==<= 1216.251844122.5790.21d w w v V kN V h t f kN '=<==⨯⨯= 经验算Ⅰ－Ⅰ截面强度满足条件。
b Ⅱ－Ⅱ截面强度验算： ① 组合内力值Ⅱ－Ⅱ截面受到压弯作用，采用以下荷载组合进行验算：21212187.7,48.08,14.32M kN m N kN V kN =-⋅=-=② 强度验算36221348.81087.710161/215/409658610e N M N mm f N mm A W σ⨯⨯=+=+=<=⨯ 3622348.81087.710137/409658610e N M N mm A W σ⨯⨯=-=-=--⨯故截面的边缘正应力比值211370.856161σβσ-===-。
因为1f σ<，用1R γσ⋅代替公式p λ=y f ：21 1.1161177/R kN mm γσ⋅=⨯=20.470.65p k σλ======因为0.8p λ<，所以1ρ=，即2号节点端Ⅱ－Ⅱ截面全部有效。
Ⅱ－Ⅱ截面受到剪力、弯矩、轴力的共同作用2114.320.50.50.53844122.5794.13d w w v V kN V h t f kN '=<==⨯⨯⨯= 所以采用以下公式进行验算：()()33//21548.810/409658610119N e e e e e eM M NW A f N A W kN m=-=-=-⨯⨯⨯=⋅2187.7N e M kN m M =⋅< 经验算Ⅱ－Ⅱ截面强度满足条件。
截面利用率2187.70.737119N e M M == c ①号杆件整体稳定验算： ① 平面内计算高度确定楔形柱截面高度成线形变化，柱的小头惯性矩440256810c I mm =⨯，柱的大头惯性矩4411172310c I mm =⨯，0125680.21911723c c I I ==。
斜梁为等截面，换算长度系数1.0ψ=，梁最小截面惯性矩4401173210b I mm =⨯，7537s mm =。
柱的线刚度：43111173210205825700c I K mm h ⨯=== 梁的线刚度：43021173210778322 1.07537b I K mm s ψ⨯===⨯⨯ 根据2177830.37820582K K ==以及010.219c c I I =查表得到楔形柱的计算长度系数 1.21γμ=，所以柱的平面内计算长度00 1.2157006897x L h mm γμ==⨯=。
② 平面内稳定计算变截面柱的长细比87.1λ===根据长细比查《钢结构设计规范》50017C GB 附表－2得到杆件轴心受压稳定系数0.641x γϕ=。
2250222.06102568625.61.1 1.187.1e Ex x EA N kN ππλ⨯⨯⨯'===⨯ 平面内稳定验算：()()360300012260.3210 1.087.7100.6412568160.32/625.60.641586101/36.64159.5196.2/215/mx x e Ex x e N M A N N W N mm f N mm γγβϕϕ⨯⨯⨯+=+⨯-⨯⨯⨯⎡⎤⎡⎤'⎣⎦-⎢⎥⎣⎦=+=<= 故平面内稳定满足条件。
③ 平面外稳定验算平面外柱的计算长度03000y L mm =，柱的长细比65.1L λ===根据长细比查《钢结构设计规范》50017C GB 附表－2得到杆件轴心受压稳定系数0.78y ϕ=。
构件楔率()()1014002001 1.0d d γ=-=-=柱底端弯矩为0，故等效弯矩系数220060.3260.3210.7510.750.91625.6625.6t Ex Ex N N N N β⎛⎫⎛⎫=-+ ⎪=-+⨯= ⎪ ⎪''⎝⎭⎝⎭图10 柱的平面外稳定计算简图10.02310.023 1.0 1.41s μγ=+=+⨯=334011704818038883731212y I mm =⨯⨯+⨯⨯= 2070681801860y A mm =⨯+⨯=045.72y i ===10.0038510.00385 1.0 1.031w μ=+=+⨯=001.41300092.545.72s y y li μλ⨯===整体稳定系数by ϕ= = =2.06因为0.6by ϕ>，所以按照《钢结构设计规范》50017GB 查出相应的0.2821.070.9332.06by ϕ'=-=。
平面外稳定验算：360302260.32100.9187.7100.7825680.9335861030.1145.97176.1/215/t y e by e N M A W N mm f N mm βϕϕ⨯⨯⨯+=+⨯⨯⨯' =+ =<=故平面外稳定满足条件。
2）2号单元（梁）的验算 a Ⅲ－Ⅲ截面强度验算： ① 组合内力值Ⅲ－Ⅲ截面受到压弯作用，在风吸力的作用下，即在荷载组合34343457.84,9.2,22.36M kN m N kN V kN =⋅==作用时，下翼缘受压。