单层双跨重型钢结构厂房设计3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：—0.5m2.8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01J925-12.4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3-1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2、变形缝布置方形结构，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、 设计资料及说明中心的距离为2m3. 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、 吊车荷载计算吊车竖向荷载的动力系数μ=1.1，吊车荷载的分项系数Q r =1.4，则吊车荷载的设计值为：KN P r P Q 88.5723724.11.1max =⨯⨯==μ KN P r H Q 08.523724.11.0max =⨯⨯==α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：m a a a 17.067.17.26123=-=-=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：KN R V A 117003.16)6.13.46(88.572max =⨯⎥⎦⎤⎢⎣⎡++⨯== 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：m KN M P H M k H •=⨯==6.123136088.57208.52maxKN b M N H H 8.6126.123===制动桁架内弦杆的局部弯矩： m KN Ha M H •=⨯=='04.2635.108.523三、 截面选择f=295N/2mm366max 105.52951013602.12952.1mm M W ⨯=⨯⨯==梁的经济高度mm W h ec 93630073=-= 容许挠度值要求的最小高度：[]mm v l fl h 4.127410120060002956.0106.066min =⨯⨯⨯⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=--采用h=1000mm按经验公式计算腹板所需厚度为： 设mm h 95622210000=⨯-=8.89565.31==w t 按抗剪要求计算腹板所需厚度为： mm f h V t v w 6.81709561011702.12.130max =⨯⨯⨯==采用mm t w 14=一个翼缘所需截面面积为：2001456061mm t h h W A w =-=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，mm b 1931=4.128.8221931<==t b吊车梁对x 轴的截面特性∑=284.287cmA cm y 3.460=400.466222cm I X = 4443075cm I nx =3cm 9570=上nx W 3nxcm 8251=下W 吊车梁上翼缘对y 轴的截面特性为：232.78cm A n = 410765cm I ny = 325.538cm W ny =四、 强度计算1. 正应力 上翼缘正应力为：22362336max mm 295mm 4.1981025.5381004.261032.78108.61109570101360N f N W M A N W M ny Hn H nx=<=⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯='++=上σ 下翼缘正应力为：2236max mm 295mm 164108251101360N f N W M nx =<=⨯⨯==下σ 2. 剪应力突缘支座处剪应力为：2230max mm 170mm 105149561011702.12.1N f N t h V v w =<=⨯⨯⨯==τ 3. 腹板的局部压应力mm h h a l R y z 46015022255025=⨯+⨯+=++=35.1=ψ mm t w 14= KN P F 88.572== 22mm 295mm120Nf Nl t Fzw C =<==ψσ4. 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120663.68149560<>==w t h 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m KN M •=1360max KN V 245= KN P F 88.572max == 4443075cm I =2360c max 1361006.951044307546.3101360h h I h M mm N =⨯⨯⨯⨯=⨯=σ 23w 03.181495610245t h V mm N =⨯⨯==τ 23z w 0.90460141088.572l t F mm N c =⨯⨯==σ 按下式进行验算1ccr c 2cr 2cr ≤⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛σσττσσ计算cr σ，cr τ 及ccr σr1.21235345235f y ===f C 85.0452.01417746321.21t 177h 2C w c f b <=⨯⨯⨯==λ2295mm N f cr ==σ157.19561500h a 0〉== 0.876.01506.9544.354.1416.951.21a h 44.35t 41h C 220w 0f s 〈=⎪⎭⎫⎝⎛+⨯⨯⨯=⎪⎭⎫⎝⎛+=λ2170mm Nf v cr ==τ.5157.19561500h a 0>== 9.057.095.61505.918284.16.951.215.91828C 00f c <=⨯+⨯=+=h a t h w、λ2295mm Nccr =σ将公式代入公式得153.029*******.1829513622〈=⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛（符合条件） 按支座处最大剪力计算时：23w 0max 4.8714956101170t h V mm N=⨯⨯==τ ， 0=M ，故0=σ 157.029*******.872〈=+⎪⎭⎫⎝⎛ 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。