单层厂房门式刚架结构计算书

单层厂房门式轻钢结构计算书

一、设计资料

现青岛地区某村委计划建设某单层门式轻钢厂房，无吊车荷载，占地面积20x50m2，地址条件很好，0.8m厚覆土，下部是强风化岩，地耐力450KPa，无地下水。请给其做建筑施工图和结构施工图，应能达到施工深度。

要求：

1.给出设计过程简介和设计注意事项。

2.给出主要构件设计计算过程。

3.提供施工图。

该厂房为单层，采用单跨双坡轻型门式刚架结构，厂房跨度18m，总长度50 m，檐口高度8.6m，牛腿标高为5.50 m，屋面坡度为0.10；共有9榀刚架，两侧柱距7 m，其他柱距6m；刚架平面布置见图，刚架形式及几何尺寸见图。刚架梁、柱除，另有注明外，均采用Q345钢。高强螺栓除另有注明外，均采用10.9级摩擦型连接高强度螺栓。锚栓除另有注明外，均采用Q345钢。

刚架形式及几何尺寸图

二、设计荷载

1.屋面恒载：0.30 kN/m2

计算刚架活载：0.30 kN/m2

计算檩条活载：0.50 kN/m2

雪荷载：0.20 kN/m2

基本风压：0.6 kN/m2 风压调整系数：1.05

2.由于青岛地区地震设防烈度为6度，故本工程结构设计不考虑地震作用

三、内力分析

考虑本工程刚架跨度较小、厂房高度较低、荷载情况及刚架加工制造方便，刚架采用等截面，梁柱选用变截面。柱脚按铰接支承设计。采用弹性分析方法确定刚架内力。

1.在恒载作用下

2.在活载作用下

3.在风荷载作用下

四、截面设计

该门式轻钢厂房的柱截面采用焊接工字钢450*250*10*12，梁截面采用两种焊接工字钢：变截面焊接工字钢(H1~H2)*B1*B2*Tw*T1*T2=(600~450)*250*250*6*10*10

不变截面焊接工字钢(H1~H2)*B1*B2*Tw*T1*T2=(450~450)*250*250*8*10*10

柱的截面特性A=121.8cm2Xc =12.5cm；Yc =22.5cm；Ix =43774cm4；Iy =41702 cm4

高厚比、宽厚比

腹板计算高厚比H0/Tw=41.8 ，满足要求；翼缘宽厚比B/T=7.50，满足要求

梁的截面属性

截面：H形变截面:(H1~H2)*B1*B2*Tw*T1*T2=(600~450)*250*250*6*10*10

小头截面特性：

A =75.80 cm2；Xc =12.5cm；Yc =22.5cm；Ix =28180 cm4；Iy=2.6049 cm4；

大头截面特性：

A =84.8 cm2；Xc =12.5cm；Yc =30cm；Ix =53272 cm4；Iy =26052 cm4；

高厚比、宽厚比

大头截面腹板计算高厚比H/Tw=96.67 ，满足要求；

小头截面腹板计算高厚比H/Tw=71.67 ，满足要求

翼缘宽厚比B/T=12.20 ，满足要求

H形截面: (H1~H2)*B1*B2*Tw*T1*T2=(450~450)*250*250*8*10*10

截面特性：A =84.4 cm2；Xc =12.5cm；Yc =22.5cm；Ix =29505 cm4；Iy =26060 cm4；

高厚比、宽厚比

大头截面腹板计算高厚比H/Tw=53.75 ，满足要求；

小头截面腹板计算高厚比H/Tw=53.75 ，满足要求

翼缘宽厚比B/T=12.10 ，满足要求

五、刚架梁设计

本刚架梁柱是从中间7榀中选出

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= 6.00Uy=1.00

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：Q345

梁的弯矩包络

梁下部受拉:

截面1 2 3 4 5 6 7

弯矩-41.69 -35.71 -33.61 -31.22 -28.54 -25.57 -23.70

梁上部受拉:

截面1 2 3 4 5 6 7

弯矩140.50 112.83 91.93 71.85 52.58 37.94 28.51

考虑屈曲后强度计算应力比= 0.304

抗剪强度计算应力比= 0.130

平面内稳定最大应力(N/mm*mm)=88.55

平面内稳定计算最大应力比=0.286

平面外稳定最大应力(N/mm*mm)=85.93

平面外稳定计算最大应力比=0.277

考虑屈曲后强度计算应力比= 0.304 < 1.0

抗剪强度计算应力比= 0.130 < 1.0

平面内稳定最大应力< f= 310.00

平面外稳定最大应力< f=310.00

腹板高厚比H0/TW= 84.17 < [H0/TW]= 206.33 (CECS102:2002)

翼缘宽厚比B/T = 12.20 < [B/T] =12.38

(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 0.11 0.34 0.67 1.07 1.51

最大挠度值=1.51 最大挠度/梁跨度= 1/ 5995.

斜梁坡度初始值: 1/10.00

变形后斜梁坡度最小值: 1/10.40

变形后斜梁坡度改变率= 0.038 < 1/3

六、刚架柱设计

本刚架梁柱是从中间7榀中选出

钢柱3

截面类型= 16;布置角度=0;计算长度：Lx= 14.24, Ly= 3.10; 长细比：λx= 75.1,λy= 53.0 构件长度= 3.10; 计算长度系数: Ux=4.59Uy=1.00

截面参数: B1= 250, B2= 250, H= 450, Tw= 10, T1= 16, T2= 16

轴压截面分类:X轴:b类, Y轴:b类；构件钢号：Q345验算规范: 门规CECS102:2002

考虑腹板屈曲后强度，强度计算控制M= -140.50, N= -54.44

考虑屈曲后强度强度计算应力比= 0.278

抗剪强度计算控制, V=-25.77

抗剪强度计算应力比= 0.034

平面内稳定计算最大应力(N/mm*mm) =80.10

平面内稳定计算最大应力比=0.258

平面外稳定计算最大应力(N/mm*mm) =78.53

平面外稳定计算最大应力比=0.253

门规CECS102:2002腹板容许高厚比[H0/TW] =206.33

翼缘容许宽厚比[B/T] =12.38

考虑屈曲后强度强度计算应力比= 0.278 < 1.0

抗剪强度计算应力比= 0.034 < 1.0

平面内稳定计算最大应力< f= 310.00

平面外稳定计算最大应力< f= 310.00

腹板高厚比H0/TW= 41.80 < [H0/TW]= 206.33

翼缘宽厚比B/T = 7.50 < [B/T]= 12.38

压杆,平面内长细比λ=75. ≤[λ]= 180

压杆,平面外长细比λ=53. ≤[λ]= 180

验算刚架在风荷载作用下的侧移

风荷载作用下柱顶最大水平（X 向）位移:

节点( 4),水平位移dx=11.630(mm) = H /739.

梁的(恒+活)最大挠度:梁( 4),挠跨比= 1 / 2161.