建筑钢结构课程设计

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1 设计基本资料

1.1设计题目：**集团轻钢结构设计 1.2建设地点：武汉市 1.3工程概况

**集团轻钢结构房屋工程的具体要求如下：

1）长度为122.4m ，跨度24m ，柱网为5.1m ，檐口高度为8m ，屋面坡度为1/12，屋面材料为单层彩板或夹芯板，墙面材料单层彩板或夹芯板，天沟为彩板天沟或钢板天沟。

2）荷载：静荷载当有吊顶时为0.45 kN/m 2；活荷载为0.3 kN/m 2（计算刚架时）、0.5 kN/m 2（计算檩条时）；基本风压0.35 kN/m 2，地面粗糙度为B 类；雪荷载为0.5 kN/m 2；地震设防烈度为6度。

1.4设计原始资料 1）材料规格

钢材：门式刚架采用Q345-B 钢，楼面梁、屋面檩条、墙架、檩条采用Q235-B 螺栓：采用扭剪型高强度螺栓10.9级,普通螺栓采用六角头螺栓（C 级）； 焊条：手工焊、自动埋弧焊和CO 2气保护焊； 基础混凝土C20，垫层混凝土 C10；

钢筋：直径12mm ϕ≥为Ⅱ级钢筋，直径10mm ϕ≤为Ⅰ级钢筋。 2）地震设防烈度6度； 1.5建设规模以及标准

建筑规模：建筑面积约212024m ⨯，为单层钢结构建筑。 1.6设计依据

建筑结构荷载规范（GB50009—2001） 钢结构设计规范（GB50017—2003）

《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102: 2002 冷弯薄壁型钢结构技术规范（GB50018—2002） 建筑制图标准（GBJ104—87）

2 建筑设计

2.1建筑设计指导思想

1）设计满足生产工艺的要求，这是对设计的基本要求。

2）应创造良好的操作环境，有利于保证工人健康和提高劳动生产率。

3）应满足有关技术要求：

(1) 厂房应具有必要的坚固耐久性能，使在外力、温湿度变化、化学侵蚀等各种不利因素作用下可以确保安全；

(2) 厂房建筑应具有一定的灵活应变能力，在满足当前使用的基础上，适当考虑到以后设备更新和工艺改革的需要，使远近期结合，提高通用性，并为以后的厂房改造和扩建提供条件；

(3) 设计厂房时应遵守国家颁布的有关技术规范与规程。

4）设计要注意提高建筑的经济、社会和环境的综合效益，三者间不可偏废。

5）工业建筑在适用、安全、经济的前提下，把建筑美与环境美列为设计的重要内容，美化室内外环境，创造良好的工作条件。

2.2建筑布置

考虑工艺、结构和经济三方面要求，按照设计规范，厂房可不设置伸缩缝。

2.3构造简要说明

1）屋面及墙面构造

屋面板和墙面板采用75mm厚岩棉夹芯彩板，在其纵横向搭接处均应设置连续密封胶条。屋面的坡度为1：12的双坡屋面，采用内天沟有组织排水。

2）地面构造

厂房的地面用素土夯实后铺80厚C10混凝土，然后用20厚1：2水泥砂浆抹面。室内地坪标高为0.000，室外地坪为-0.3m，进厂房门的室内外做成斜坡。

3）刚架防锈处理

用各色硼钡酚醛防锈漆F53-9打底，在选用各色醇酸磁漆C04-42作面漆。

3 结构设计计算书

3.1结构体系

本设计结构体系为横向单跨双坡门式刚架承重体系，跨度24米，门式刚架斜梁坡度为1:12。纵向为檩条支撑体系，24跨，柱距5.1米。屋面板和墙面板采用75mm厚岩棉夹芯彩板，在其纵横向搭接处均应设置连续密封胶条。

3.2结构布置

1.柱网布置

综合考虑工艺、结构及经济三个方面的要求，确定厂房柱网布置为：纵向24跨，跨度5.1米，横向单跨，跨度24米。

2.横向框架结构的主要尺寸、框架柱及横梁

(1) 横向框架的结构尺寸

采用单跨双坡门架，门架横梁与门架柱刚性连接，刚架柱与地基础的连接为锚栓刚性连接。结构示意图如下：

图1 结构示意图

框架主要尺寸为：

（1）跨度：24m

（2）柱高：8m

（3）柱距：5.1m

（4）横梁坡度为1:12

2.框架柱及横梁

框架柱采用等截面H型钢柱，钢材采用Q345钢，横梁采用分段变截面焊接工字形截面，钢材采用Q345钢。

3. 墙架及柱间支撑布置

墙架系由横梁（墙梁）及拉条、窗镶边构件、墙架柱、抗风柱等构件组成。其作用是支撑墙体，保证墙体的稳定，墙体承受风荷载传递到厂房骨架和基础上。

柱间支撑为交叉腹杆体系，交叉腹杆体系最为经济且刚度较大。

4. 屋盖支撑布置

门式刚架的屋盖支撑体系由纵向水平支撑、横向水平支撑和系杆构成。

3.3静力计算简图

选取轴刚架为典型单元进行静力计算，计算单元如图所示：

图2 计算单元

3.4荷载计算

1.荷载取值计算

恒载（坡向）：结构自重（包括屋面板、檩条、保温层及刚架自重）

无吊顶（檩条计算）0.2 kN/m2

有吊顶（刚架计算）0.45 kN/m2

活载：计算刚架取0.3kN/m2;计算檩条取0.5kN/m2

雪载：0.5 kN/m2

风荷载：基本风压按荷载规范GB50009-2001取，地面粗糙等级B级，基本风压：0.35 kN/m2;由于柱高小于10m，不考虑高度变化系数，故取基本风压为0.35 kN/m2。风载体形系数按表A.0.2-1选取：

图3 风载体形系数

3.5檩条设计 1）截面选型

按 1/12i =，檩条跨度6m ,檩条高度1

1171.43mm ~120mm 3550h l ⎛⎫=-= ⎪⎝⎭

，从

而初选C 形檩条140×50×20×2.5，檩距为1.5m ，檩条跨度大于4m ，故在檩条间跨设置拉条，在檐中处设置斜拉条和刚性撑杆。

2）荷载标准值

永久荷载： 压型钢板（含保温） 20.15kN/m 檩条（包括拉条）20.05kN/m 合计 20.2kN/m

可变荷载：屋面均布活荷载和雪荷载的最大值为20.50kN/m 。 3）内力计算

（1）永久荷载与屋面活荷载组合 檩条线荷载

(0.20.5) 1.5 1.05kN/m k p =+⨯=

(1.20.2 1.40.5) 1.5 1.41kN/m p =⨯+⨯⨯= sin 4.760.117kN/m o x p p ==

cos4.76 1.405kN/m o y p p ==