门式刚架计算书

目 录

2 荷载计算 ................................................................... 0 2．1 荷载取值计算 .......................................................... 0

2。1。1 永久荷载标准值（对水平投影面） ................................... 0 2。1.2 可变荷载标准值 .................................................... 0 2。1.3 风荷载标准值 ...................................................... 0 2.1.4 吊车资料 ........................................................... 0 2.1。5 地震作用 .......................................................... 1 2.2 各部分作用的荷载标准值计算 ............................................. 1 3 内力计算 ................................................................... 0 3.1 在恒荷载作用下 ......................................................... 1 3。2 在活荷载作用下 ........................................................ 2 3.3 在风荷载作用下 ......................................................... 3 3.4 在吊车荷载作用下 ....................................................... 4 3.5 内力组合 ............................................................... 5 4 刚架设计 ................................................................... 9 4。1 截面形式及尺寸初选 .................................................... 9 4.2 构件验算 ............................................................... 9

4.2。1 构件宽厚比验算 ................................................... 10 4.2.2 有效截面特性 ...................................................... 10 4.2。3 刚架梁的验算 ..................................................... 13 4。2.4 刚架柱验算 ....................................................... 14 4。2。5 位移计算 ........................................................ 16 4.3节点设计 .............................................................. 16 4.3。1 梁柱节点设计 ..................................................... 16

I

4.3。2 梁梁节点设计 ..................................................... 18 4.3.3 刚接柱脚节点设计 .................................................. 21 5 吊车梁及牛腿设计 .......................................................... 23 5。1 吊车梁设计 ........................................................... 23 5.2 牛腿设计 .............................................................. 26 6 其它构件设计 .............................................................. 29 6.1 隅撑设计 .............................................................. 29 6.2 檩条设计 .............................................................. 29 6.2。1 基本资料 ......................................................... 29 6.2.2 荷载及内力 ........................................................ 29 6。2.3 截面选择及截面特性 ............................................... 29 6.2.4 强度计算 .......................................................... 31 6。2.5 稳定性验算 ....................................................... 32 6。3 墙梁设计 ............................................................. 32 6。3.1 基本资料 ......................................................... 32 6。3.2 荷载计算 ......................................................... 32 6.3.3 内力计算 .......................................................... 32 6。3.4 强度计算 ......................................................... 32 7 基础设计 .................................................................. 33 7。1 刚架柱下独立基础 ..................................................... 33

7.1.1 地基承载力特征值和基础材料 ........................................ 33 7。1.2 基础底面内力及基础底面积计算 ..................................... 33 7.1.3 验算基础变阶处的受冲切承载力 ...................................... 34 7。1。4 基础底面配筋计算 ................................................ 34 7。2 山墙抗风柱下独立基础 ................................................. 34 结 论 ...................................................................... 36 参考文献 .................................................................... 37 致 谢 ...................................................................... 39

II

1 绪论

0

2 荷载计算

2．1 荷载取值计算

2。1。1 永久荷载标准值（对水平投影面） YX51-380-760型彩色压型钢板 0.13 KN/m2 50mm厚保温玻璃棉板 0。05 KN/m2 PVC铝箔及不锈钢丝网 0。02 KN/m2 檩条及支撑 0.10 KN/m2 合计 0.3 KN/m2 2。1。2 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。因刚架受荷水平投影面积21×6=126m2〉60m2,故按《建筑结构荷载规范》取屋面竖向均布活荷载（按不上人屋面考虑)标准值为0。3 KN/m2

雪荷载：基本雪压S0=0。35 KN/m2.对于单跨双坡屋面,屋面坡角 α=3°48′51″，μr=1。0，雪荷载标准值Sk=μrS0=0.35 KN/m2. 取屋面活荷载与雪荷载中的较大值0。35 KN/m2，不考虑积灰荷载。 2。1.3 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ωk=1。05×0。8=0.84 KN/m2，地面粗糙度类别为C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15m时，按15m高度处的数值采用，μz=0。74。风荷载体型系数μs：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）。如下图3：

图3 风载体形系数示意图 2。1。4 吊车资料

两台10t（中级工作制)桥式吊车:吊车跨度19500mm，最大轮压11。8t，最小轮压2.85t，起重量10t，小车重3.51t，吊车轨道高140mm，吊车宽度5290mm，轮距4050mm。 （当同时考虑两台吊车作用时）

0

图4 吊车支座反力影响线及竖向荷载 2。1。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.

2.2 各部分作用的荷载标准值计算

10.36cos恒荷载标准值：1。8KN/m

活荷载标准值:0.35×6=2。1KN/m

风荷载标准值：

迎风面：柱上q1=0.84×6×0。25×0。74=0。93KN/m 横梁上q2=－0.84×6×1.0×0.74=－3。73KN/m 背风面：柱上q3=－0.84×6×0.55×0.74=－2。05KN/m 横梁上q4=－0。84×6×0。65×0。74=－2.42KN/m 吊车荷载(当同时考虑两台吊车作用时）： 吊车竖向荷载：

DmaxQPmaxyi1.41180.32510.7930.118369.39DminQPminyi1.428.50.32510.7930.11889.22KN

KN

11TQg0.1210035.14.0544吊车横向荷载：KN

TmaxQTyi1.44.050.32510.7930.11819.26TLQn1Pmax1.411816.521010KN

KN

吊车纵向水平荷载：

1

3 内力计算

根据各个计算简图,用结构力学求解器计算，得结构在各种荷载作用下的内力图如下:

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。

图5 恒载图(kN/m)

图6 活载图(kN/m)

0

图7 风载图（kN/m）

图8 吊车荷载图（kN)

3。1 在恒荷载作用下

1

图9 弯矩图(kN·m)

图10 轴力图（kN）

图11 剪力图（kN） 3.2 在活荷载作用下

2

图12 弯矩图(kN·m）

图13 轴力图(kN）

图14 剪力图(kN） 3。3 在风荷载作用下 (以左风为例,右风同理）

3

图15 弯矩图（kN·m）

图16 轴力图（kN）

图17 剪力图（kN) 3.4 在吊车荷载作用下

4

图18 弯矩图（kN·m）

图19 轴力图(kN)

图（）

图20 剪力图(kN） 3。5 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：γ0S≤R。本工程结构构件安全等级为二级，γ0=1.0。 对于基本组合(本工程不进行抗震验算），荷载效应组合的设计值S从下列组合值中取最不利

5

图（）

值确定： A．1。2×恒荷载标准值+1。4×活荷载标准值 B．1。2×恒荷载标准值+1.4×风荷载标准值 C．1。2×恒荷载标准值+1.4×吊车荷载标准值 D．1.2×恒荷载标准值+1.4×0。9×（活荷载标准值+风荷载标准值） E．1。2×恒荷载标准值+1.4×1.0×（活荷载标准值+吊车荷载标准值） F．1。2×恒荷载标准值+1。4×0。9×（风荷载标准值+吊车荷载标准值) G．1。2×恒荷载标准值+1.4×0.9×（风荷载标准值+活荷载标准值+吊车荷载标准值） 最不利内力组合的计算控制截面取柱底、牛腿处、柱顶、梁端及梁跨中截面。 对于刚架梁，截面可能的最不利内力组合有：

梁端截面： （1)Mmax及相应的N、V; (2）Mmin及相应的N、V 梁跨中截面：(1）Mmax及相应的N、V; (2）Mmin及相应的N、V 对于刚架柱,截面可能的最不利内力组合有:

（1)Mmax及相应的N、V； （2）Mmin及相应的N、V (3）Nmax及相应的±Mmax、V ； (4)Nmin及相应的±Mmax、V

6

内力组合表1 （以左半跨为例) 梁截面 内力 恒载活载L 左风F G 吊车荷载Mmax相应的V、N 右风F D 组合项目 组合值 126。26 67。22 24。67 —6.39 24。55 -13.87 39。45 38。41 —6。39 G G 533。51 4。48 49.94 151。8 —0。61 A 47.02 43。47 A 2.34 35.46 B C Mmin相应的V、N ｜V|max相应的M、N 组合项目 组合值 组合项目 组合值 206.55 21。77 A -1。66 49。81 33。2 37.82 42。15 5。78 47。73 C A 260.56 60.2 39。54 49。81 33.2 37。82 43。2 -6.87 -3。77 M(KN·m） 93。7 105。8 180.82 截面4—V（KN) 4 N（KN) 25.6 21。06 -36.72 25.35 52。97 14。8 15.56 32.15 M(KN·m) 4.0 截面5—V(KN） 5 N（KN) 14。1 11.63 14.1 —19。97 13.80 14。93 24.23 0.19 0.9 —0.75 3.36 23。82 -13.87 —0。75 0 -0.68 -6.39 M（KN·m） 36.0 截面6-6 V（KN) N(KN) 0.9 13。1 14。1 22。86 22。75 —13。87 注:内力计算的“+、－”号规定：弯矩图以刚架外侧受拉为正，轴力以杆件受压为正，剪力以绕杆端顺时针方向旋转为正。 7

内力组合表2 （以左半跨为例） 柱截面 内力 恒载G 活载L 左风F 右风F 吊车荷载D 组合项组合值 目 56.74 G 11。31 96.09 263.15 D 31.73 109.05 —313。49 D 7。49 123.57 C C C Nmax相应的V、M Nmin相应的V、M 组合项目 ｜M｜max相应的V、N 组合值 -260。66 4。06 48.63 395.77 14.74 -324.04 -313。49 7.5 123。57 组合值 组合项目 —18.32 -35。7 A 25.39 219.75 -35。69 G -472。32 -53.34 —35。D 69 -457.79 截面V（KN） 3-3 N（KN） 截面V（KN) 2-2 N(KN) 截面1—V（KN） 1 N(KN) M（KN·m) -93。7 —13.1 14.8 -105。87 180.82 14。13 22。05 62.08 22。85 38。33 —126。67。22 26 -22。85 -14。27 26。25 5。45 111。45 M(KN·m) 53.1 105。51 -65.21 25.74 38。33 —13。1 14。13 31.0 22。05 —58.01 -16。50 -14.27 26.25 -363.94 11。70 —14。27 —363。94 M（KN·m） -58。1 —146。0。96 84 0。93 26.25 —13。1 —14。13 33。64 43。1 22。05 38。33 注：内力计算的“+、－”号规定：弯矩图以刚架外侧受拉为正,轴力以杆件受压为正，剪力以绕杆端顺时针方向旋转为正。 8

4 刚架设计

4.1 截面形式及尺寸初选

采用变截面梁：取H（500～300）×250×8×10 H（300～350)×250×8×10 H（350～300)×250×8×10 H（300～500）×250×8×10 采用等截面柱：取H700×300×10×14 初选梁柱截面及截面特性见表3 表3 梁柱截面特性表 部位 截面简图 截面特性 刚y 截面积A=88.40cm² 架 44xx横x=37300cm Iy=2606 cm 惯心矩I4—4 梁y 截面 回转半径ix=20.56cm iy=5。42cm 2-250×10 —480×8 33抵抗矩Wx=1495cm Wy=208cm 5-5 截面 yxyx 截面积A=72.40cm² 惯心矩Ix=11900cm Iy=2606 cm 回转半径ix=12。86cm iy=5.99cm 抵抗矩Wx=798cm Wy=208cm 截面积A=76.40cm² x33442—250×10 —280×8 6—6 截面 yxy惯心矩Ix=16800cm Iy=2606 cm 回转半径ix=14。85cm iy=5。83cm 抵抗矩Wx=962cm Wy=208cm 截面积A=151.20cm² x3344 2—250×10 —330×8 刚架柱

1—1 2—2 3-3 截面 yxy惯心矩Ix=124000cm Iy=6305 cm 回转半径ix=28.65cm iy=6。45cm 抵抗矩Wx=3546cm Wy=420cm 33442-300×14 —672×10 4.2 构件验算

9

4.2。1 构件宽厚比验算 （1）梁翼缘

b(2508)/223523512.1151512.379t10fy345（满足要求）

（2）柱翼缘

b(30010)/223523510.36151512.379t14fy345(满足要求）

（3）梁腹板 4—4截面

hw48023523560250250206.33tw8fy345（满足要求）

5—5截面

hw28023523535250250206.33tw8fy345（满足要求）

6—6截面

hw33023523541.25250250206.33tw8fy345（满足要求）

（4）柱腹板

1-1、2-2、3—3截面

hw67223523567.2250250206.33tw10fy345（满足要求）

4。2。2 有效截面特性 （1）柱有效截面特性 翼缘：

柱受压翼缘为一遍支承、一遍自由的均匀受压杆件，当其只有外伸宽厚比不超过《规范》所规定的允许宽厚比时，柱受压翼缘全截面有效. 翼缘最大应力

MxN472.32103219.75106max90.26N/mm2AxWnx151201.053546000

2maxmin/max05N/mm由，查表得。

b(30010)/25b10.3610010023.53t14max90.26t腹板：

柱腹板为两边支承非均匀受压杆件,其有效宽度按

10

（满足要求)

hehw、

hehc计算.

柱截面腹板最大、最小应力之比

90.78N/mm2maxNMxy472.32103219.7510633631.2359.5442minAIx151201240001028.30N/mm腹板受压区高度

90.78hc672512.29mm90.7828.30

max90.26N/mm2f315N/mm2 故取

fyRmax1.11190.26100.27N/mm2

min28.300.31max90.78

k1160.1121fy235220.510.611

phw/tw28.1k100.270.480.823528.110.61672/10

hhc取1.0,又式e知，腹板全截面有效。

(2) 梁有效截面特性 翼缘

梁受压翼缘为一遍支承、一边自由的均匀受压板件，当其自由外伸宽厚比不超过《规范》所规定的允许宽厚比时，梁受压翼缘全截面有效。 4—4截面

MxN39.54103260.56106max170.46N/mm2AxWnx88401.051495000 b(30010)/25b10.3610010017.13t14max170.46t5-5截面

（满足要求)

maxMxN47.02103151.80106187.66N/mm2AxWnx72401.05798000

b(30010)/25b10.3610010016.32t14max187.66t6—6截面

（满足要求）

MxN35.4610343.46106max47.67N/mm2AxWnx76401.05962000

11

b(30010)/25b10.3610010032.39t14t47.67max 腹板

梁腹板为两边支承非均匀受压板件，其宽度按式4—4截面

腹板最大、最小应力之比

hehw (满足要求）

、

hehc计算。

172.39N/mm2maxNMxy39.54103260.561062404.74167.6542minAIx88403730010162.91N/mm腹板受压区高度

172.39hc480246.78mm172.39162.91

max170.46N/mm2f315N/mm2故取

fyRmax1.111170.46189.38N/mm2min162.910.9max172.39

k1160.1121fy235220.5121.515

phw/tw28.1k480/828.121.515189.380.410.8235

hhc取1.0，又式e知，腹板全截面有效。

5—5截面

腹板最大、最小应力之比

186.08N/mm2maxNMxy47.02103151.801061406.49179.592minAIx724011900104173.1N/mm腹板受压区高度

186.08hc280145.06mm186.08173.1

max187.66N/mm2f315N/mm2故取

fyRmax1.111187.66208.49N/mm2 12

min173.10.9max186.08

k1160.1121fy235220.5121.515

208.490.250.8235phw/tw28.1k280/828.121.515

hhc取1.0，又式e知，腹板全截面有效.

6—6截面

腹板最大、最小应力之比

47.32N/mm2maxNMxy35.4610343.461061654.6442.6842minAIx7640168001038.04N/mm腹板受压区高度

47.32hc330182.94mm47.3238.04

max47.67N/mm2f315N/mm2故取

fyRmax1.11147.6752.96N/mm2min38.040.8max47.32

k1160.1121fy235220.5119.17

phw/tw28.1k330/828.119.1752.960.160.8235

hhc取1.0,又式e知，腹板全截面有效.

4.2。3 刚架梁的验算 （1)抗剪承载力验算 梁截面的最大剪力

Vmax60.2kN

0.851.4考虑仅有支座加劲肋，取

k5.34whw/tw37k235/fy480/8375.34235/345

13

fV10.64w0.8fV10.640.850.8185179.08N/mm2

Vdhwtwfv4808179.08687.67kNVmax

(2）弯剪压共同作用下的强度验算 4—4截面验算：

M=260.56kN·m ， N=39.54 kN , V=60.20 kN

Vmax60.20kN0.5Vd0.5687.67343.84kN

MeWef1495103315470.93106KNm470.93KNmMeMeNWe/Ae470.9310639.541031495000/8840464.24106Nm464.24KNmMN

5—5截面验算：

M=151。80kN·m，N=47.02 kN，V=—0.61 kN

MeWef798103315251.37106KNm251.37KNm

MeMeNWe/Ae251.3710647.02103798000/7240246.19106Nm246.19KNmMN

6—6截面验算：

M=43.46kN·m,N=35.46 kN,V=2。34kN

MeWef962103315303.03106KNm303.03KNm

MeMeNWe/Ae303.0310635.46103962000/7640298.57106Nm298.57KNmMN

（3)横梁平面内的整体稳定性验算

当斜梁坡度不超过1:5时，因轴力较小可按压弯构件计算其强度和刚架平面外的稳定，不计算平面内的稳定。

（4）横梁平面外的整体稳定性验算

考虑屋面压型钢板与檩条紧密连接,有蒙皮作用，檩条可作为平面外的支承点，但为了安全起见计算长度按两个檩条或隅撑间距考虑，及

lyly3000mm

因b3000235121625034513.2,可不需计算斜梁平面外整体稳定.

4.2.4 刚架柱验算

（1）抗剪承载力验算 柱截面的最大剪力

Vmax35.69kNk5.34

考虑仅有支座加劲肋,取

14

whw/tw37k235/fy672/10375.34235/3450.951.4

fV10.64w0.8fV10.640.950.8185167.24N/mm2Vdhwtwfv67210167.241123.85kNVmax

（2）弯剪压共同作用下的强度验算

M=219。75kN·m , N=472.32 kN ， V=-35。69 kN

Vmax35.69kN0.5Vd0.51123.85561.93kN

MeWef35461033151116.99106KNm1116.99KNmMeMeNWe/Ae1116.99106472.321033546000/151201006.22106Nm1006.22KNmMN

(3）刚架柱平面内整体稳定验算

刚架柱高H=11600m,梁长L=21000m,可计算的梁柱线刚度比：

k2I1HH0.55k1ILL

柱为等截面，查的柱的长度系数2.8 平面的计算长度

l0rh2.81160032480

3248041.960.8011.0 28.60，查表得xy，取mx2EAe0220610315120NE10317442.44kN2241.96

N0mxM1109.051031.0263.15106109.05xyAe0N00.80115120310.8011116.99101WNxye117442.44E245.69N/mm2f315N/mm2(满足要求) (4）刚架柱平面外整体稳定验算 考虑压型钢板墙面与墙梁紧密连接，起到蒙皮作用，与柱连接的墙梁可作为柱平面外的支承点，但为了安全起见,计算长度按连个墙梁或隅撑间距考虑，即对等截面构件0

ly3000mm

yz1.0

15

186.052345取br1.07•1.070.3464400023544000235

y02fyNEx02EIx0h2220610312400010411600210318716.82kN

t1N/NEx00.75(N/NEx0)21109.05/18716.820.75109.05/18716.8220.99

N0tM1109.051030.99263.15106yAe0brWe10.504151200.3461116.99103243.96N/mm2f(满足要求)

4。2。5 位移计算

柱顶水平位移验算,梁、柱平均惯性矩如下:

Ic124000cm4

IbIb1Ib0IIb24.5373001190061190016800b018742.86cm42210.5210.52

H0.45W0.45(w1w4)h0.4511.60.932.42/1.49.877kN

tIcL12400210001.2hIb1160018742.86

柱顶水平位移

Hh332t9.877103116003321.214.1mm[]h/18064.4mm12EIc62t12206103124000104621.2 满足要求。 4。3节点设计

4.3。1 梁柱节点设计 梁柱节点形式见下图21

16

图21 梁柱节点图

（1）连接螺栓计算：采用10。9级，M20摩擦型高强螺栓，构件接触面经喷砂后涂无机富锌漆.预拉力P=155kN,抗滑移系数查表得0.45。 M=260。56kN·m， V=60.204kN， N=39。54kN 顶排螺栓的拉力为

Nmax(MNe)y11yi12260.561039.5410288576210040647657663222297876.22N97.88kN0.8P0.8155124kN

第2排螺栓

N297.8847680.89kN576 40668.99kN576 10016.99kN576

第3排螺栓

N397.88第4排螺栓 第5排螺栓

N497.88N597.8800kNNv0.9nfP1.25Ni1551.2597.881551.2580.891551.2568.990.91.00.4521551.2516.991551.250359.7kNV60.20kN(满足要求) ②端板计算

17

t6efewNtewb2ef(efew)f第1排螺栓位置端板厚度

t64510097.8810312.47mm10025024545100315

第2排螺栓位置端板

tee6efewNt2w(b2bs)4eff64510080.9910314.7mm100250204452315

6efewNtw2f第3排螺栓位置端板

取端板厚度为t=16mm ③节点域剪应力验算

(b2bs)4ef64510068.9910315.4mm210025020445315

1.2M1.2260.5610666.47N/mm2f(满足要求)dbdctc70067210 ④端板螺栓处腹板强度验算

Nt280.89kN0.4P0.415562kN,故应满足Pfewtw155103但155N/mm2f,需设置腹板加劲肋或局部加厚腹板10010因为

4.3.2 梁梁节点设计 (1)5—5截面设计

图22 梁梁节点图1 采用10.9级，M20摩擦型高强螺栓，构件接触面经喷砂后涂无机富含锌漆。预拉力P=155kN，抗滑移系数查表得0.45。

18

M=151。80kN·m, V=-0。61kN， N=47。02kN 顶排螺栓的拉力为

Nmax63(MNe)y11151.801047.021025039012y2100229023902i110921.1N110.92kN0.8P0.8155124kNN2110.9229082.48kN390 10028.44kN390

第2排螺栓

第3排螺栓

N2110.92第4排螺栓 N2110.9200kN

Nv0.9nfP1.25Ni1551.25110.921551.2582.480.91.00.4521551.2528.441551.250277.59kNV60.20kN(满足要求) ②端板计算

t6efewNtewb2ef(efew)f第1排螺栓位置端板厚度

64575110.9210314.83mm752502454575315t6efewNtewb2ef(efew)f

第2排螺栓位置端板厚度取端板厚度为t=16mm

（6）6—6截面设计

6457582.4810313.33mm752502454575315

19

图23 梁梁节点图2 采用10。9级，M20摩擦型高强螺栓，构件接触面经喷砂后涂无机富含锌漆。预拉力P=155kN，抗滑移系数查表得0.45。

M=43.46kN·m, V=2。34kN, N=35.46kN 顶排螺栓的拉力为

Nmax(MNe)y11

yi1243.461035.461027544021003404406322223232.67N23.23kN0.8P0.8155124kN

第2排螺栓

N223.2334017.95kN440 1005.28kN440

第3排螺栓

N223.23第4排螺栓 N223.2300kN

Nv0.9nfP1.25Ni1551.2523.231551.2517.950.91.00.4521551.255.281551.250455.16kNV60.20kN(满足要求) ②端板计算

t6efewNtewb2ef(efew)f第1排螺栓位置端板厚度

6457523.231037.82mm75250245457531520

t6efewNtewb2ef(efew)f第2排螺栓位置端板厚度取端板厚度为t=10mm

4.3.3 刚接柱脚节点设计

6457517.951036.24mm752502454575315

图24 刚接柱脚节点图

柱底板，地脚锚固栓采用Q235，地脚锚固栓选用M39，基础材料采用C20混凝土,

fc10N/mm2,柱底轴力N=457.79kN,剪力V=35。69kN，弯矩M=53.34kN·m

柱脚底板面积A=1030×530=545900mm2。 柱脚底板应力验算

N6M457.79103653.34106max21.41N/mm2fcc10N/mm2(满足要求)2bLbL53010305301030

minN6M457.79103653.34106220.27N/mm02bLbL53010305301030

由于min为负值底板与基础开始脱离,柱脚另一端为拉应力，现计算锚栓。

MNxa53.341064457.79103936550Nt431.86kNx936锚栓拉力

故选用直径d=44、M39锚固栓，一侧的锚固栓的数目是3，每个锚栓的受拉承载力设计值

tNa156。9kN,3

tNa470。7〉

Nt431.86kN，锚板厚度t=25mm。

底板与基础顶面摩擦力

max1.41N/mm2f0.4N0.4457.79183.11N/mm2 21

应设置抗剪键。

22

5 吊车梁及牛腿设计 5。1 吊车梁设计

1、吊车梁内力计算(采用简支吊车梁）

图25 吊车梁设计图

吊车荷载（当只考虑一台吊车作用时）:

60004050DmaxQPmaxyi1.41181218.896000吊车竖向荷载：KN

DminQPminyi1.428.510.32552.86KN

11TQg0.1210035.14.0544吊车横向荷载:KN

TmaxQTyi1.44.050.32517.51TLQn1Pmax1.411816.521010KN

KN

吊车纵向水平荷载：

(1）最大弯矩

MmaxPLa04L22218.8952.86600032624600084.88kNm

（2)最大剪力

a4050VmaxPmaxPmin11218.8952.861L6000236.07kN

2、吊车梁截面选择

23

（1)根据容许挠度确定吊车梁截面

MmaxβwMMAX1.0384.8887.42KNm

fMmaxl2/10EIx87.4210362/10206103106Ix6/500I6x127.3110I(m4)12731cm4

选用H550×300×10×14。 （2)按剪力确定吊车梁腹板 采用Q345钢f315KN/mm2.

VAmaxβwVmax1.03236.07243.15KN

t2VA3w1.max/h0f1.2243.1510/5223152mm

(3)按经验公式确定吊车梁腹板

t1/2wh0/3.55221/2/3.57mm

综上所述三种情况，初选吊车梁截面为: H550×300×10×14 截面积A=136。20cm²

惯心矩Ix=72190cm4 Iy=6305 cm4 回转半径ix=23。02cm iy=6.8cm

抵抗矩Wx=2625cm3 Wy=420cm3 图26 吊车梁截

3、吊车梁稳定性验算 (1)整体稳定验算： 1)弯矩计算

Mx

轨道及吊车梁自重产生的弯矩M1（轨道采用24kg/m轻轨）:

M21ql/81.20.240.3962/83.4KNm

最大轮压产生的弯矩设计值M2:

M21.051.484.88124.77KNm MxM1M23.4124.77128.17KNm

2）水平弯矩

(My)

24

面

CMy1.4TMmax/P1.44.0584.88/1184.08KNm

ψ3）整体稳定系数b

yl/iy6000/6888

l1t1/b1h600014/(300550)0.5 b0.730.180.730.180.50.82

bb4320Ah1yt1/4.4h2b1/2235yWxfy0.4040.6

Mx/bWxMy/Wy193N/mm2315N/mm2整体稳定满足满足要求. 局部稳定验算

h0/tw522/1052.2＜80

2h0按构造配置横向加加劲肋，按最大间距配置。加劲板尺寸为：外伸取

ts6mm配置，25221044(取1000)，在腹板两侧成对

，取

bs80mmbsh0/304049mm；厚度

tsbs/155.3mm，

.

4、吊车梁的强度验算 (1）上翼缘的正应力计算

Mmax128.17KNm

MTMy4.08KNm

3上Wnx1062419mm3 Wny106667mm

上Mmax/WnxMy/Wny90N/mm2＜　f315N/mm2

满足要求。

（2)下翼缘的正应力计算

下Mmax/Wnx70N/mm2＜f315N/mm2满足

（3）吊车梁支座处截面的剪应力设计值V1

VmaxS/ItwfV

1)吊车梁及轨道自重产生的剪力设计值V1 V11.20.240.396/22.3KN

25

2）最大轮压产生的剪力设计值V2： V21.41.05236.07347.02KN

VmaxV1V2349.32KN

2面积矩S：S143001461026171798510mm

VmaxS/(Itw)40N/mm2＜f125N/mm2 满足要求.

（4）局部承压强度验算

cP/(twlz)f

1.0

P1.051.4118173.46KN

Hya2hy502115280mm

CP/(twlz)1.041.5103/(2806)25N/mm2＜f315N/mm2经验算：吊车梁截面选用H550×300×10×14

5.2 牛腿设计

图27 牛腿设计图 （1) 拉应力计算

牛腿根部弯矩MNe369.390.575212.40kNm； 牛腿根部截面惯性矩

Ibh3btw(h2tf)3/1228179.52cm4 ；

26

3W2I/h1252.42cm 牛腿根部截面抗弯模量 ；

最大拉应力

ftM/W169.59N/mm2；

ft抗拉强度设计值Ft315N/mm2， 满足要求。

(2)剪应力计算

力作用点处腹板中点剪应力最大. 截面惯性矩

Ibh3(btw)h2tf/1217281.87cm34；

腹板中点以上截面面积矩 最大剪应力

Sbtfhtf/2twh/2tf ；

2/2515.83cm3；

fvNS/(Itw)119.12N/mm2fv抗剪强度设计值 Fv185N/mm2， 满足要求。

（3）折算应力计算

验算牛腿根部腹板与翼板相交点折算应力。 该点以上截面面积矩 该点剪应力

Sbtfhtf/2550cm3

；

fvNS/Itw77.9N/mm2 该点拉应力

ftMh/2tf/I54.81N/mm222；

, 满足要求。

该点折算应力 f = （4）焊缝计算

ft3fv145.63N/mm21.1ftFw200N/mm2角焊缝抗拉，抗剪强度设计值 翼板周边角焊缝长腹板周边角焊缝长翼板角焊缝高度

。

Lf2btftw514mm;

Lw2h2tf860mm； ；

。

hfFtbtf/LfFw5.94mm腹板角焊缝高度 取

hwft(h2tf)tw/lwfw6.75mmhf6mm,hw8mm

Mf抗弯验算

M143.55N/mm2Fw200N/mm2Wnx

27

vf抗剪验算

VV65.5N/mm2Fw200N/mm2Aw2helw10

腹板边缘的折算应力

1Mfh0133.75N/mm2h

21vf65.5N/mm1zsf 则折算应力为 满足要求。

312127.7N/mm2FW200N/mm2

2 28

6 其它构件设计 6。1 隅撑设计

隅撑按轴心受压构件设计。轴心力N按下式计算：

AfN60cosfy2352001221512.09103N12.16KN60cos44.68

连接螺栓采用普通C级螺栓M14。

隅撑的计算长度取两端连接螺栓中心的距离：l0=600mm。 选用L50×4，截面特性：

A=3。90cm2，Iu=14。69cm4,Wu=4。16cm3,iu=1。94cm，iv=0.99cm λu=l0/ iu=600/19。4=30。92<［λ］=200， b类截面，查表得ψu=0。927

单面连接的角钢强度设计值乘以折减系数αy：λ=600/9。9=60。61， αy=0.6+0。0015λ=0.696

12.1610348.0N/mm2f215N/mm2yuA0.6960.927390N，满足要求。

6。2 檩条设计 6.2.1 基本资料

檩条选用冷弯薄壁卷槽形钢，按单跨简支构件设计。屋面坡度1/15，檩条跨度6m，于跨中设一道拉条,水平檩距1。5m.材质为钢材Q235. 6。2。2 荷载及内力

考虑永久荷载与屋面活荷载的组合为控制效应。 檩条线荷载标准值：Pk=（0。27+0。5)×1.5=1。155KN/m 檩条线荷载设计值：Pk=(1。2×0。27+1。4×0.5）×1.5=1。536KN/m Px=Psinα=0.153KN/m，Py=Pcosα=1.528KN/m; 弯距设计值:

Mx=Pyl2/8=1。528×62/8=6。88KN·m My=Pxl2/8=0.153×62/32=0.17KN·m 6。2。3 截面选择及截面特性 选用C200×70×2.0×2.5

Ix=538.21cm4，Wx=53.82cm3,ix=7。74cm;

Iy=56.27cm4，Wymax=28.18cm3，Wymin=11。25cm3,iy=2。50cm，z0=2。0cm； 先按毛截面计算的截面应力为：

MyMx6.881060.1710621133.87N/mmWxWymax53.8210328.18103MyMx6.881060.171062112.72N/mm233WxWymin53.821011.2510MyMx6.881060.1710623127.83N/mmWxWymax53.8210328.18103

29

（压)

（压）

（拉）

（2)受压板件的稳定系数 A．腹板

腹板为加劲板件,ψ=σmin/σmax=－127。83/133。87=－0。95〉－1， k=7.8－6.29ψ+9.78ψ2=21.743 B．上翼缘板

上翼缘板为最大压力作用于部分加劲板件的支承边, ψ=σmin/σmax=112。72/133。87=－0。85〉－1, kc=5。89－11。59ψ+6.68ψ2=0.864 (3)受压板件的有效宽度 A．腹板

k=21.743，kc=0.863，b=200mm，c=70mm,t=2。5mm，σ1=133.87N/mm2



板组约束系数k1=0。11+0.93/（ξ－0.05)2=0。367

ck7021.7431.761.1bkc2000.864205k1k/12050.36721.743/133.873.49

由于ψ=σmin/σmax〈0，取α=1.15, bc=b/(1－ψ)=200/(1+0.85)=108.11mm b/t=200/2。5=80 18αρ=18×1。15×3.49=72.24，38αρ=38×1。15×3。49=152。5 所以18αρ〈b/t<38αρ 则截面有效宽度

be(21.80.1)bcb/t21.81.153.490.1)108.11102.25mm80

be1=0。4be=0。4×102。25=40。9mm，be2=0.6be=0.6×102.25=61。35mm

B．上翼缘板

k=0。864,kc=21.743，b=70mm,c=200mm,σ1=133。87N/mm2

ck2000.8630.571.1bkc7021.743

板组约束系数k11/1/0.571.32

205k1k/12050.3670.863/133.870.69

由于ψ=σmin/σmax>0，则α=1。15－0。15ψ=1。15－0。15×0.85=1.02， bc=b=70mm，b/t=70/2.5=28 18αρ=18×1.02×0.69=12。67,38αρ=38×1.02×0。69=52。71 所以18αρbe(

21.80.1)bcb/t21.81.020.690.1)7065.75mm28

30

be1=0。4be=0。4×65.75=26.3mm，be2=0.6be=0.6×65。75=39.45mm

C．下翼缘板

下翼缘板全截面受拉，全部有效。 (4)有效净截面模量

上翼缘板的扣除面积宽度为：70－65.75=4。25mm；腹板的

扣除面积宽度为：108。11－102.25=5.86mm，同时在腹板的计算 截面有一φ13拉条连接孔（距上翼缘板边缘35mm），孔位置 与扣除面积位置基本相同。所以腹板的扣除面积按φ13计算。 有效净截面模量为：

b1bbe11be127026.339.454.25mm2

b2hbe21be2220040.961.3590.75mm2

21311hb232IenxIxb1tb1thtb2b2tbe2141222121113234.252.54.252.52002.590.7512412507.79cm4538.21290.7520090.752.540.922

21113b123IenyIyb2tb1tz0tb1b1tbe11z041221221114.2532356.2790.752.54.252.52.02.54.254.252.526.32.041221255.51cm4WenxIenx507.7910450779mm3h/2200/2

55.51104Wenymax277550mm3z02.0 55.51104Wenymax8163mm3bz0702.0

Wenx/Wx=0。943，Wenymax/Wymax=0.985，Wenymin/Wymin=0。725

6。2.4 强度计算

按屋面能阻止檩条侧向失稳和扭转考虑：

IenyIenyMyMx6.881060.17106221136.10N/mmf205N/mmWenxWenymax5.0710427.75104

31

MyMx6.881060.17106222156.31N/mmf205N/mmWenxWenymin5.071048163满足要求。

6。2.5 稳定性验算

MyMx6.881060.17106221149.13N/mmf205N/mmbxWexWeymax0.915.0710427.75104MyMx6.881060.171062148.91N/mm2f205N/mm24bxWexWeymin0.915.07108163

6。3 墙梁设计 6。3。1 基本资料

本工程为单层厂房，刚架柱距为6m；外墙高11.6m，标高1.200m以上采用彩色压型钢板.墙梁间距1.5m，跨中设一道拉条，钢材为Q235。 6.3。2 荷载计算

墙梁采用冷弯薄壁卷边C型钢C220×75×20×2.5，自重g=7kg/m； 墙重0.22KN/m2； 风荷载

基本风压ω0=1.05×0。8=0。84KN/m2，风荷载标准值按CECS102：2002中的围护结构计算：ωk=μsμzω0，μs=－1.1（+1。0）

本工程外墙为落地墙，计算墙梁时不计墙重,另因墙梁先安装故不计拉条作用. qx=1.2×0.07=0.084KN/m,qy=－1.1×0.84×1.5×1。4=－1.94KN/m 6.3。3 内力计算 Mx=0。084×62/8=0.378KN·m，My=1。94×62/8=8。73KN·m 6。3.4 强度计算 墙梁C220×75×20×2.5，平放,开口朝上 Ix=703.76cm4,Wx=63.95cm3，ix=8.50cm；

Iy=68.66cm4，Wymax=33.11cm3，Wymin=12.65cm3，iy=2。66cm，z0=2。07cm； 参考屋面檩条的计算结果及工程实践经验， 取Wenx=0。9 Wx，Weny=0。9 Wy

在风吸力下拉条位置设在墙梁内侧,并在柱底设斜拉条。此时压型钢板与墙梁外侧牢固相连，可不验算墙梁的整体稳定性。

MxMy0.3781068.7310622200.2N/mmf205N/mmWenxWeny0.963.951040.933.11103 32

7 基础设计

7。1 刚架柱下独立基础

7.1.1 地基承载力特征值和基础材料 本工程地质情况如下:

根据工程地质勘测报告，拟建场地地势平坦,表面为平均厚度0.5m左右的杂填土，

18kN/m3，以下为较厚的垂直及水平分布比较均匀的粉质粘土层，18.5kN/m3,其承载力的特征值为250kN/m2，可作为天然地基持力层，基础埋深1.5m。平均地下水位—5。0M以下，土壤冻结深度不考虑。 按《建筑地基基础设计规范》（GB50007－2002），假定基础宽度小于3m,即按3m考虑，埋深1。5m，持力层粉质粘土的空隙比e=0。94(>0。85）,查得

b0,d1.0

m180.518.51.0/1.518.5kN/m3fafakbb3dmd0.5

25001.018.51.50.5 268.5kPa

基础采用C20混凝土，fc=9。6 N/mm2,ft=1。10N/mm2 钢筋采用HPB235,fy=210N/mm2，钢筋的混凝土保护层厚度为40mm；垫层采用C10混凝土，厚100mm。

7。1.2 基础底面内力及基础底面积计算 相应的荷载效应标准组合时的内力值为: Nk=457.79KN，Vk=35。69KN，Mk=53.34 采用锥形基础，假定基础高度H0=400mm，

A0N457.791.92m2faGd268201.5

A0估计偏心受压基础的底面积A： A=1.2×1。92=2.3m2 取A=bl=1.5×2m=3m2，且b<3m，不需要对地基承载力特征值修正。基础的形状、尺寸及布置如图。 基础和回填土重

GkGdA201.5260kN

基础底面压力验算:

ekMk53.340.1mFkGK457.7960

PkFkGk457.7960172.59kPafa(满足)A3

6e60.1PkmaxPk1k172.591224.37kPafa268.5kPa(满足)l2

33

故基础底面尺寸满足要求。

本工程地基基础设计等级按丙级考虑，按规范规定，地基可不作变形验算。 7.1.3 验算基础变阶处的受冲切承载力

N=438.03KN，V=53。74KN，M=206.80KN·m

438.0353.741.11.51.05323.07kNFlPjmaxAl131.5226

1050105023600.7hpfaamh00.71.01.1360349.27kNFl(满足要求)2

7.1.4 基础底面配筋计算

长边方向：

12GMa12[(2la')(pmaxp)(pmaxp)l]12A 10.4752[(22.00.3)(224.37172.592201.52.0)(224.37172.59)2.012 =32.40KN·m

M32.40106As428.57mm20.9fyh00.9210400

选配6φ10@200,As=471mm2。 短边方向：

12GM(la')2(2bb')(pmaxpmin)48A

1220(2.00.3)2(21.50.55)224.37172.59481.52.0  =9。75KN·m

M9.75106As132.4mm20.9fyh00.9210(40010)

选配8φ10@200,As=628mm2。

7.2 山墙抗风柱下独立基础

考虑抗风柱所承受的荷载及工程地质、水文地质条件等， 图28 基础JC—1

参考刚架柱基础的设计结果，抗风柱基础埋深取d=1.5m， 基底尺寸B×L=1.5×2。0m，基础底板配筋按构造选用 6φ10＠200.经验算均满足设计要求。

34

图29 基础JC-2

35

结 论

36

参考文献

［1] 陈绍蕃。房屋建筑钢结构设计. 北京：中国建筑工业出版社，2003。 [2］ 王肇民。建筑钢结构设计。上海:同济大学出版社,2001.

［3］ 周学军。门式刚架轻钢结构设计与施工.济南:山东科学技术出版社, 2001。 [4］ 张其林。 轻型门式刚架. 济南:山东科学技术出版社，2004.

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[7］ 丰定国，王社良。抗震结构设计.武汉:武汉工业大学出版社,2001. ［8] 赵明华.土力学与基础工程。武汉：武汉工业大学出版社，2000 [9] 吴平。建筑设计构造图集. 北京：中国建筑工业出版社，2005. [10] 李星荣。钢结构工程施工图实例图集.北京：机械工业出版社。2003. ［11]于劲.轻型钢结构设计便携手册。北京.中国建材工业出版社。2006 ［12]周绥平。钢结构.武汉。武汉理工出版社.2002

[13］石建军，姜袁.钢结构设计原理。北京.北京大学出版社。2007 [14]上海市标准，《轻型钢结构设计规程》（DBJ08—68—97)，上海，1998；

[15］中国工程建设标准化协会标准，《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS102：98），

北京，1999；

［16]中国工程建设标准化协会标准《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS102:2002）

（送审稿)

[17]中华人民共和国国家标准《冷弯薄壁型钢结构技术规范》（GB500018—2002）,中国建筑

工业出版社，2002,北京；

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[18]中华人民共和国国家标准《冷弯薄壁型钢结构技术规范》（GBJ18—87），北京； ［19］中华人民共和国国家标准《钢结构设计规范》(GBJ17—88）,北京；

［20]中华人民共和国国家标准《建筑结构荷载规范》（GB50009—2001），中国建筑工业出版

社，2002，北京；

［21］建筑用压型钢板GB/T 12755—91,北京,中国标准出版社，1991;

38

致 谢

39

签名： 年 月 日