钢结构单层厂房结构计算书.doc

钢结构单层厂房结构设计 - 1 -钢结构单层厂房结构计算书一、设计资料南昌市某加工厂一厂房，该厂房为单层，采用单跨双坡门式刚架，刚架跨度18m，柱高 6m；共有 12 榀刚架，柱距 6m，屋面坡度 1:10；地震设防列度为 6 度，设计地震分组为第一组，设计基本地震加速度值 0.05g刚架平面布置见图 1(a)，刚架形式及几何尺寸见图 1(b)屋面及墙面板均为彩色压型钢板,内填充以保温玻璃棉板，详细做法见建筑专业设计文件；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 1.5m，钢材采用 Q235 钢，焊条采用 E43 型1 12AB图 (a).刚 架 平 面 布 置 图图 (b).刚 架 形 式 及 几 何 尺 寸8069钢结构单层厂房结构设计 - 2 -二、荷载计算（一）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 型彩色压型钢板 0.15 KN/m250mm 厚保温玻璃棉板 0.05 KN/m2PVC 铝箔及不锈钢丝网 0.02 KN/m2檩条及支撑 0.10 KN/m2刚架斜梁自重 0.15 KN/m2悬挂设备 0.20 KN/m2合计 0.67 KN/m22．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 KN/m2。

雪荷载：基本雪压 S0=0.45 KN/m2对于单跨双坡屋面，屋面坡角α=5° 42′38 ″，μ r=1.0，雪荷载标准值 Sk=μ rS0=0.45 KN/m2取屋面活荷载与雪荷载中的较大值 0.50 KN/m2，不考虑积灰荷载3．轻质墙面及柱自重标准值（包括柱、墙骨架等）0.50 KN/m 24．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 ω 0=1.05×0.45 KN/m2，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，μ z=1.0风荷载体型系数 μ s：迎风面柱及屋面分别为＋0.25 和－1.0，背风面柱及屋面分别为＋0.55 和－0.65(CECS102：2002 中间区)5．地震作用据《全国民用建筑工程设计技术措施—结构》中第 18.8.1 条建议：单层门式刚架轻型房屋钢结构一般在抗震设防烈度小于等于 7 度的地区可不进行抗震计算故本工程结构设计不考虑地震作用二）各部分作用的荷载标准值计算钢结构单层厂房结构设计 - 3 -屋面：恒荷载标准值：0.67×6=4.02KN/m活荷载标准值：0.50×6=3.00KN/m柱荷载：恒荷载标准值：0.5×6×6+4.02×9=54.18KN活荷载标准值：3.00×9=27.00KN风荷载标准值：迎风面：柱上 qw1=0.47×6×0.25=0.71KN/m横梁上 qw2=－0.47×6×1.0=－2.82KN/m背风面：柱上 qw3=－0.47×6×0.55=－1.55KN/m横梁上 qw4=－0.47×6×0.65=－1.83KN/m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，梁柱选用相同截面。

柱脚按铰接支承设计采用弹性分析方法确定刚架内力引用《钢结构设计与计算》 （包头钢铁设计研究院编著，机械工业出版社）中表 2－29（铰接柱脚门式刚架计算公式）计算刚架内力1．在恒荷载作用下λ=l/h=18/6=3ψ=f/h=0.9/6=0.15k=h/s=6/9.0449=0.6634μ=3+k+ψ(3+ψ)=3+0.6634+0.15×(3+0.15)=4.13595289.013.485HA=HE=qlλΦ/8=4.02×18×3×0.5289/8=14.35KNMC=ql2[1－(1+ψ) Φ]/8=4.02x18 2[1－(1+0.15)×0.5289]=63.78KN·mMB=MD=－ql 2Φ/8= －4.02×18 2×0.5289/8=－86.11KN ·m刚架在恒荷载作用下的内力如图钢结构单层厂房结构设计 - 4 -内力计算的“+、－”号规定：弯矩图以刚架外侧受拉为正，在弯矩图中画在受拉侧；轴力以杆件受压为正，剪力以绕杆端顺时针方向旋转为正 -86.1KN·m0ABCED3.78KN-6.1KN·m045435g=2/图 2刚 架 在 恒 荷 载 作 用 下 的 M图17.68KN0图 3刚 架 在 恒 荷 载 作 用 下 的 N图AEBCD5417.68K54++钢结构单层厂房结构设计 - 5 -60图 4.刚 架 在 恒 荷 载 作 用 下 的 V图18AE357KNB.4CD-+35KN+72．在活荷载作用下VA=VE=27.00KNHA=HE=3.00×18×3×0.5289/8=10.71KNMC=3.00×182[1－(1+0.15)×0.5289]/8=47.60KN·mMB=MD=－3.00×18 2×0.5289/8=－64.26KN ·m刚架在活荷载作用下的内力如图。

10.7KN-64·图 刚 架 在 活 荷 载 作 用 下 的 M图80AE4.6KNCq30/D2-64.2KN170钢结构单层厂房结构设计 - 6 -60图 .刚 架 在 活 荷 载 作 用 下 的 N图180A+27KNE3.4B65C+D3.4KN2702580K6图 7.刚 架 在 活 荷 载 作 用 下 的 V图1NA-E17B+CD-+25.K107N3．在风荷载作用下对于作用于屋面的风荷载可分解为水平方向的分力 qx 和竖向的分力 qy现分别计算，然后再叠加1)在迎风面横梁上风荷载竖向分力 qw2y 作用下 132.0)5.8(1359.46)58(16钢结构单层厂房结构设计 - 7 -KNlqaVE35.61829.VA=2.82×9－6.35=19.03KNHA=HE=qlλΦ/4=2.82×18×3×0.1322/4=5.03KNMB=MD=5.03×6=30.18KN·mMC= ql2[α 2－ (1+ψ) Φ]/4=2.82×18 2×[0.52－1.15×0.1322]/4=22.38KN·m刚架在 qw2y 作用下的内力如图5.03KN198·6图 刚 架 在 风 荷 载 qw2y作 用 下 的 M图0AB.3KNEDwy/C185.3KN6(2)在背风面横梁上风荷载竖向分力 qw4y 作用下KNlqaVE12.4893.12VA=1.83×9－4.12=12.35KNHA=HE=qlλΦ/4=1.83×18×3×0.1322/4=3.27KNMB=MD=3.27×6=19.62KN·mMC= ql2[α 2－ (1+ψ) Φ]/4=1.83×18 2×[0.52－1.15×0.1322]/4=14.52KN·m刚架在 qw4y 作用下的内力如图。

钢结构单层厂房结构设计 - 8 -4.12KN3760图 9刚 架 在 风 荷 载 qw4y作 用 下 的 M图80A·mB14.52KNC12.35KNEDqwy=83/67(3)在迎风面柱上风荷载 qw1 作用下α=1， 9803.]1634.0).15.02(6[1359.4])2(6[41 22 KVA=－V B=－qh 12/2L=－0.71×6 2/(2×18)=－0.71KN KNqhH 2.3)980.1(67.0)( HE=0.71×6－3.22=1.04KNMD=1.04×6=6.24KN·m mKNqhC  81.0)]93.)15.0([4671.0])1([422刚架在 qw1 作用下的内力如图B 5.6).(41.)(422钢结构单层厂房结构设计 - 9 -0.71KN326qw1=/m图 刚 架 在 风 荷 载 qw1作 用 下 的 M图80A54·BC0.81KN.4KN7ED62·m(4)在背风面柱上风荷载 qw3 作用下VA=－V B=－qh 12/2L=－1.55×6 2/(2×18)=－1.55KN KNqhHE 02.7)983.1(65.)( HA=1.55×6－7.02=2.28KNMD=7.02×6－ 1.55×62/2=14.22KN·mMB=2.28×6=13.68KN·m mKNqhC  78.1)]903.)15.([465.1])(1[422刚架在 qw3 作用下的内力如图。

钢结构单层厂房结构设计 - 10 -7.02KN1514·m2.8KNA1536·7qw3=/0DECB图 刚 架 在 风 荷 载 qw3作 用 下 的 M图(5) 在迎风面横梁上风荷载水平分力 qw2x 作用下α=1， β=0 02.)15.34(159.80KNVEA 9628.HA=2.82×0.9(1+0.0202)/2=1.29KNHE=2.82×0.9－1.29=1.25KN mMC  39.0]2.15.0[269.0MB=1.29×6=7.74KN·mMD=1.25×6=7.50KN·m刚架在 qw2x 作用下的内力如图钢结构单层厂房结构设计 - 11 -图 12.刚 架 在 风 荷 载 qwx作 用 下 的 M图809KN07.4·mA6B3C1.25KN9qw2x=8/7·ED(6) 在背风面横梁上风荷载水平分力 qw4x 作用下KNVEA 59.0).62(189.03HA=1.83×0.9(1+0.0202)/2=0.84KNHE=1.83×0.9－0.84=0.81KN mMC  26.0].15.0[269.03MB=0.81×6=4.86KN·mMD=0.84×6=5.04KN·m刚架在 qw4x 作用下的内力如图。

钢结构单层厂房结构设计 - 12 -60图 13.刚 架 在 风 荷 载 qw4x作 用 下 的 M图80.59KNAEKN59w4x=183/m·B26C·D(7)用叠加绘制在风荷载作用下刚架的组合内力 图 14.刚 架 在 左 风 向 风 荷 载 qw作 用 下 的 M图80259KN367·m0ABC16.7KNw4x=83/E5D左 风qw2x=8/w1/w3/92y/y/60qw1=0.7KN/m2x8/右 风图 15.刚 架 在 右 风 向 风 荷 载 w作 用 下 的 M图359AE7KNqw3=/mwy=/·2y/6BCw4x8/9D钢结构单层厂房结构设计 - 13 -6025.9KN-18ABCED图 刚 架 在 左 风 向 风 荷 载 qw作 用 下 的 N图 6.7K-5N609.KN+-9.5KCB451806NA-32ED图 7刚 架 在 左 风 向 风 荷 载 qw作 用 下 的 V图四、内力组合刚架结构构件按承载能力极限状态设计，根据《建筑结构荷载规范》(GB50009－2001)的规定，采用荷载效应的基本组合：γ 0S≤R本工程结构构件安全等级为二级，γ 0=1.0。

对于基本组合，荷载效应组合的设计值 S 从下列组合值中取最不利值确定：A．1.2×恒荷载标准值计算的荷载效应 +1.4×活荷载标准值计算的荷载效应B．1.0×恒荷载标准值计算的荷载效应+1.4×风荷载标准值计算的荷载效应C．1.2×恒荷载标准值计算的荷载效应+1.4×活荷载标准值计算的荷载效应+0.6×1.4×风荷载标准值计算的荷载效应D．1.2×恒荷载标准值计算的荷载效应 +1.4×风荷载标准值计算的荷载效应钢结构单层厂房结构设计 - 14 -+0.7×1.4×活荷载标。