单层双跨钢结构厂房抗风柱和柱间支撑设计

工程概况

本建筑物为生产车间，结构型式为轻型钢结构厂房。生产车间长度108m ，柱距6m ，檐高12m ，跨度为21m+21m 两跨，屋面采用双坡形式，坡度为10%。设计荷载及相关参数按规范选取。

现对抗风柱和柱间支撑进行设计。

1 抗风柱设计

1.1荷载计算

图1-1 抗风柱计算简图

风荷载作用

迎风面：00.8 1.0(0.55 1.1)7 3.388kN /m wk s z q B μμω==⨯⨯⨯⨯=

背风面：'00.5 1.0(0.55 1.1)7 2.118kN /m wk

s z q B μμω==-⨯⨯⨯⨯=- 轻质墙面及柱自重 0.57 3.5kN /m q =⨯=

1.2 柱截面选择

柱子选用H400x300x12x14宽翼缘工字钢，钢材为Q235，其截面特性为：

24343128.64cm ,31308.2cm ,1565.4cm ,15.6cm 6305.3cm ,420.4cm ,7.0cm x x x y y y A I W i I W i =======

1.3 内力分析

采用迎风面荷载计算(转化为设计值)

22max 11 3.388 1.412.491.2kN m 88

1.4 3.51

2.460.76kN 11

3.388 1.412.429.41kN 22

wk wk M q l N V q l ==⨯⨯⨯=⋅=⨯⨯===⨯⨯⨯=（）（）（）

1.4 截面验算

①构件强度验算

36

2260.761091.210=57.69N/mm 215N/mm 12864 1.11565411.8

x n x x N M A W σγ⨯⨯=+=+<⨯ ()3

2229.4110 6.59N/mm 125N/mm 40021412

V w w V f h t τ⨯===<=-⨯⨯ 满足要求。

②稳定性验算

取0.1,0.1==tx βη，0150cm y l =015021.437.0

y

y y l i λ=== 按b 类截面查表得：0.965y φ=

2221.432351.07 1.07 1.0604400023544000235y y

b f λφ=-⨯=-⨯=

36

122

60.7610 1.091.2101.00.96512864 1.061565411.8=59.86N/mm 215N/mm tx x y b x N M A W βηφφ⨯⨯⨯+=+⨯⨯⨯<

满足要求。

③ 位移验算

风荷载标准值：ky q 3.388kN/m =

[]4

4555 3.3887000 1.64mm 35mm 384384 2.0610313082368200ky x q l L w EI ν⨯⨯===<==⨯⨯⨯

满足要求。

2 柱间支撑设计

2.1作用支撑纵向水平荷载计算

如下图，为柱间支撑计算简图

图2-1柱间支撑计算简图

（1）风荷载内力

200.55 1.10.605kN/m ω=⨯= ，风压高度变化系

数 1.0z μ=，体型系数0.8s μ=（山墙迎风面）

如图 为柱间支撑计算简图

上柱支撑承受山墙传来的风荷载为：

101A Q z s γωμμω=

0.8 1.00.605 1.4(12-8)2156.92kN =⨯⨯⨯⨯⨯=

下柱支撑承受的风荷载为：

20.8 1.00.605 1.4(7.521113.84kN ω=⨯⨯⨯⨯⨯=）

（2）吊车纵向水平制动力（一台吊车，每侧两个刹车轮）为：

max max 0.10.10.12252 1.463kN T P P ==⋅=⨯⨯⨯=

2.2 柱间支撑内力计算 上柱支撑斜杆111w 56.9268.41kN cos 0.8321N θ=

== 下柱支撑斜杆122256.92113.8463374.20kN cos 0.6247

w w T N θ++++=== 2.3 杆件截面选择及截面验算

（1）上柱间支撑

上柱支撑平面内长度：0 3.606m 2

l == 上柱容许长细比[]250=λ 所需回转半径[]

0 1.44cm l i λ==，截面采用2564L ⨯，查表得， 1.73cm x i =，22 4.398.78cm A =⨯=。 则03606208.417.3

x x l i λ=== 对十字交叉支撑，当200λ≥时，其截面应力计算公式为

3

2268.411077.9N /mm 215N /mm 878

N A σ⨯===< 满足要求。

（2）下柱间支撑

下柱支撑平面内长度：0 4.802m l == 上柱容许长细比[]200λ= 所需回转半径[]0 2.41cm l i λ==，截面采用2906L ⨯，

查表得， 2.79cm x i =，2210.63721.274cm A =⨯=。 则[]04802172.120027.9

x x l i λ===< 构件属于b 类截面，由172.1x λ=，查表得0.244ϕ=，

钢材为Q235钢，查表得0.604η=

对十字交叉支撑，当200λ≤时，其截面应力计算公式为

()()3

22374.210153.3N /mm 215N /mm 110.2440.6042127.4N

A σϕη⨯===<++⨯⨯ 满足要求。