門式鋼架鋼結(jié)構(gòu)單層廠房設(shè)計(jì)

目錄

概括

0.簡(jiǎn)介1

1.建筑設(shè)計(jì)1

1.1設(shè)計(jì)條件-------------------------------------------------------------1

1.2建筑平面設(shè)計(jì)----------------------------------------------------------2

1.3剖面設(shè)計(jì)-------------------------------------------------------------3

1.4立面設(shè)計(jì)------------------------------------------------------------4

1.5墻練習(xí)--------------------------------------------------------------5

1.6起重機(jī)和起重機(jī)梁------------------------------------------------------5

1.7地面練習(xí)--------------------------------------------------------------5

2、結(jié)構(gòu)方案及結(jié)構(gòu)分析------------------------------------6

2.1結(jié)構(gòu)方案及結(jié)構(gòu)體系----------------------------------------------------6

2.2載荷計(jì)算---------------------------------------------------------------7

2.3鋼架計(jì)算--------------------------------------------------------------10

3.結(jié)構(gòu)件設(shè)計(jì)-------------------------------------------40

3.1剛架立柱設(shè)計(jì)----------------------------------------------------------40

3.2防風(fēng)柱設(shè)計(jì)-----------------------------------------------------------42

3.3吊梁設(shè)計(jì)-------------------------------------------------------------43

3.4牛腿設(shè)計(jì)--------------------------------------------45

3.5楝條設(shè)計(jì)----------------------------……----------------------------46

3.6墻框設(shè)計(jì)-------------------------------------------------------------47

3.7基本設(shè)計(jì)-----------------------------------------------------------47

3.8角撐設(shè)計(jì)-------------------------------------------------------------48

四、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析-------------------------------------------48

4.1項(xiàng)目概述--------------------------------------------------------------48

4.2工程特點(diǎn)-------------------------------------------------------------48

4.3價(jià)格標(biāo)準(zhǔn)...........................49

4.4成本分析-------------------------------------------------------------49

參考文獻(xiàn)---------------------------------------------------50

明---------------------------------------------------------------------51

概括

本設(shè)計(jì)項(xiàng)目為區(qū)內(nèi)兩跨鋼結(jié)構(gòu)，每跨配備10t梁式起重機(jī)。66

米主要依據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范｝》GB50017-2003和《門式剛架輕型建

筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》GECS102:2002等國家規(guī)定，設(shè)計(jì)規(guī)模、跨度、

高度及用途項(xiàng)目綜合考慮，根據(jù)經(jīng)濟(jì)性原則，在可能的條件下注意

美觀，對(duì)各構(gòu)件的選材、選材、連接、經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行比較，最終選定

單層門式鋼架結(jié)構(gòu)形式。梁柱節(jié)點(diǎn)剛性連接門式鋼架具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、

剛度好、受力合理、使用空間大、施工方便等特點(diǎn)，便于工業(yè)化、

商品化產(chǎn)品生產(chǎn)，輕鋼與輕維護(hù)材料相匹配。結(jié)構(gòu)框架系統(tǒng)已廣泛

應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)，本設(shè)計(jì)是為了進(jìn)行建筑輕鋼結(jié)構(gòu)實(shí)際工程的結(jié)構(gòu)、

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算。承重結(jié)構(gòu)主要進(jìn)行受力分析和受力組合。在此基

礎(chǔ)上確定梁柱截面，對(duì)梁柱進(jìn)行彎剪壓縮計(jì)算，校核其平面外穩(wěn)定

性；梁柱均采用Q235鋼，摩擦等級(jí)為10.9。式高強(qiáng)度螺栓連接，局

部焊接采用E43型焊條，柱腳為剛性連接，梁柱節(jié)點(diǎn)也為剛性連接；

屋頂和墻壁維護(hù)使用雙層彩色聚苯乙烯夾芯板；另外，特別注意支

撐設(shè)置，大括號(hào)設(shè)置，避免一些常見的拉桿設(shè)計(jì)錯(cuò)誤。

關(guān)鍵詞：輕鋼結(jié)構(gòu)門式鋼架受力分析雙層彩色聚苯夾芯板節(jié)點(diǎn)

抽象的

本項(xiàng)目所在handan區(qū)域?yàn)殡p跨鋼結(jié)構(gòu)，66m每跨設(shè)10t梁式起

重機(jī)。本工程設(shè)計(jì)嚴(yán)格執(zhí)行《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(GF50017-2003)》

和《帶門廊的輕型建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范(CECS102:2002)》等相關(guān)

規(guī)定。綜合考慮設(shè)計(jì)工程的規(guī)模和跨度使用原則，按照“應(yīng)用、經(jīng)

濟(jì)、美觀”的條件下，各部分的連接方法、結(jié)構(gòu)類型和材料由輕鋼

組成對(duì)別墅進(jìn)行分析，然后選擇使用單層A型鋼的建筑形式。梁、

柱節(jié)點(diǎn)是一種輕鋼結(jié)構(gòu)框架體系，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、度數(shù)好、受力合

理、使用空間大、施工方便等特點(diǎn)，并易于工業(yè)化。商品化生產(chǎn)，

以輕質(zhì)維護(hù)材料套件在建筑施工中已經(jīng)廣泛應(yīng)用，本設(shè)計(jì)是對(duì)輕鋼

結(jié)構(gòu)和實(shí)際工程進(jìn)行建筑、施工設(shè)計(jì)和計(jì)算。論文包括基于這些分

析的內(nèi)力分析和組合；我們可以選擇梁截面和光斑截面。接下來，

檢查平面結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性計(jì)算器。鋼梁柱采用Q235碳素結(jié)構(gòu)鋼。連

接螺栓為摩擦型高強(qiáng)度螺栓，性能等級(jí)為10.9。普通螺栓為

Q235-BF鋼制成的粗型。手工焊桿總則采用E43O柱腿采用剛性連

接，柱梁連接采用較接。墻面和屋頂采用裝飾性彩色聚苯乙烯夾住

電路板。否則，分析風(fēng)地作用下鋼構(gòu)件建筑支撐系統(tǒng)的受力d狀態(tài)，

以及較大寬度建筑的支撐桁架設(shè)計(jì)。避免支架、拉桿、拉桿接頭設(shè)

計(jì)中的一些錯(cuò)誤。

關(guān)鍵詞：輕鋼結(jié)構(gòu)；山墻框架；內(nèi)力分析；雙層彩色聚苯乙烯夾住

電路板；接頭

邯鄲鋼鐵有限公司鋼包材主廠房設(shè)計(jì)

學(xué)生：導(dǎo)師：

工程大學(xué)土木工程學(xué)院建筑結(jié)構(gòu)與施工管理學(xué)院士

木工程系

0簡(jiǎn)介

與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比，鋼結(jié)構(gòu)體系本身具有重量輕、強(qiáng)度高、

施工速度快等優(yōu)點(diǎn)。隨著國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，混凝土和磚石結(jié)構(gòu)

的長期統(tǒng)一正在發(fā)生變化。鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)品越來越多地應(yīng)用于大跨度空

間結(jié)構(gòu)、輕鋼門式結(jié)構(gòu)、多層及小型高層住宅區(qū)，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)

大。從西氣東輸、西電東送、南水北調(diào)、青藏鐵路、2008年奧運(yùn)會(huì)

場(chǎng)館設(shè)施、鋼結(jié)構(gòu)房屋、西部大開發(fā)等建設(shè)實(shí)踐來看，我國建筑鋼

結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)和市場(chǎng)的發(fā)展勢(shì)頭正在顯現(xiàn)。

十年的改革開放和經(jīng)濟(jì)發(fā)展，為鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的應(yīng)用創(chuàng)造了非常

有利的發(fā)展環(huán)境。

從鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展的主要物質(zhì)基礎(chǔ)來看：鋼材的發(fā)展是鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展

的關(guān)鍵因素。為適應(yīng)建筑市場(chǎng)的需要，成品鋼材將始終向材料品種

齊全的標(biāo)準(zhǔn)化力量發(fā)展。國內(nèi)建筑鋼結(jié)構(gòu)用鋼數(shù)量、品種、質(zhì)量快

速發(fā)展，熱軋H型鋼、彩鋼板、冷彎型鋼產(chǎn)能大幅提升，為發(fā)展創(chuàng)

造了重要條件。的鋼結(jié)構(gòu)。其他鋼結(jié)構(gòu)中型鋼和涂層鋼板大幅增加,

產(chǎn)品質(zhì)量大幅提升。耐火材料、耐候鋼、超薄熱軋H型鋼等一批新

型鋼材在工程中得到應(yīng)用，為鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展創(chuàng)造了條件。

從設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工專業(yè)化水平：鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)經(jīng)過幾年的發(fā)展,

專業(yè)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師的素質(zhì)在實(shí)踐中不斷提高。一批特色鮮明、實(shí)力

雄厚的專業(yè)研究機(jī)構(gòu)不斷研發(fā)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件和新技術(shù)。近期，國

內(nèi)多款鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件相繼問世，可分別適應(yīng)輕鋼結(jié)構(gòu)、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、

高層鋼結(jié)構(gòu)和薄壁拱結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)需求。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)在工程設(shè)計(jì)

中的廣泛應(yīng)用，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件的功能日益完善，為協(xié)助設(shè)計(jì)人員

完成結(jié)構(gòu)分析設(shè)計(jì)和施工圖提供了極大的便利。

展望未來，隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的蓬勃發(fā)展和交往的進(jìn)一步擴(kuò)大，建

設(shè)更多的高層建筑、橋梁和大型公共場(chǎng)所等大型、超大型空間建筑

的需求非常強(qiáng)烈。這將為鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展提供更多機(jī)遇，鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)繁

榮發(fā)展的新局面即將到來。

1建筑設(shè)計(jì)

1.1設(shè)計(jì)條件

1.1.1自然條件

施工現(xiàn)場(chǎng)位置

工廠位于邯鄲路以南，西鄰中華大街主干道，交通便利。場(chǎng)地西

側(cè)遠(yuǎn)離主干道中心線（30米寬度）30米，場(chǎng)地南北70米、東西長

40米，道路和綠化由設(shè)計(jì)確定。建筑面積2000平方米約

主導(dǎo)風(fēng)向：冬季偏西北，夏季偏東南。

土壤凍結(jié)深度：0.4米.

場(chǎng)地基礎(chǔ)條件：見表1。

抗震設(shè)防烈度：7度。

表1土壤分布及土壤物理力學(xué)性質(zhì)

土層埋深土壤主要物理力學(xué)

土壤層的描述和識(shí)別

數(shù)指標(biāo)

雜填土，棕黃色，以淤

①0.0—泥為主，含大量碎磚、Y=17kN/m3

0.8灰燼、樹根等，潮濕，

有塑性

②0.8—粉質(zhì)粘土，黃褐色，極Y=18.7kN/m3,

4.2濕，可延展?fàn)顟B(tài)，含云e=0.900

母等。Es=6.OMPa,fak

=115kPa

③4.2-淤泥，灰褐色，飽和，Y二18.5kN/m3,

可延展至柔軟（此層未e=1.050fak

刺破）=95kPa

1.1.2樓層數(shù)和建筑高度

層數(shù)：1層O

柱頂標(biāo)鬲：9.5m.

跨度：2個(gè)跨度，跨度分別為12m、18m0

列間距：標(biāo)準(zhǔn)6.0m。

結(jié)構(gòu)體系：采用門式剛架結(jié)構(gòu)

屋頂坡度：1:121:18

1.1.3設(shè)備條件：市場(chǎng)供熱、供電、水、污水均由市政管網(wǎng)直接提

供。

1.2建筑平面設(shè)計(jì)

1.2.1車間平面圖和柱網(wǎng)布局

柱網(wǎng)應(yīng)根據(jù)工藝、建筑面積、結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟(jì)要求進(jìn)行布置。根據(jù)

施工要求，車間的水平柱間距和垂直柱間距應(yīng)滿足生產(chǎn)工藝、使用

和開發(fā)要求。立柱的位置與車間的地上裝置、起重運(yùn)輸通道、地下

設(shè)備、地基和地下管線相協(xié)調(diào)。根據(jù)結(jié)構(gòu)要求，柱網(wǎng)的布置應(yīng)盡量

簡(jiǎn)單，避免在同一截面設(shè)置豎跨。根據(jù)經(jīng)濟(jì)要求，立柱間距往往對(duì)

用鋼量和造價(jià)影響很大。增加柱間距可減少用于柱和基礎(chǔ)的材料量。

綜合以上原則，結(jié)合工程實(shí)際情況，設(shè)計(jì)采用12m雙跨、雙坡閘式

輕鋼結(jié)構(gòu)廠房，跨度分別為。18m柱間距為6m,車間縱向長度為

6m*1k66mo中柱定位軸線穿過立柱質(zhì)心，側(cè)立柱定位軸線位于立

柱外緣。如建筑平面圖所示。

打一門”廣一巾“77””.廣門，“丁丁口一一療

A~A&-------1~~rI

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X

建筑平面圖

1.2.2變形縫設(shè)計(jì)

《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》規(guī)定，門式剛架輕房屋

鋼結(jié)構(gòu)的溫度斷面長度（伸縮縫間距）應(yīng)滿足以下要求：縱向溫度

斷面不大于300m;橫向溫度截面不大，一英寸150m。廠房縱向長度

為10066m,橫向跨度為30m100,000,因此無需設(shè)置變形縫。

1-3剖面設(shè)計(jì)

1.3.1柱頂高程的確定

植物立柱標(biāo)高設(shè)置為9.6m,軌頂標(biāo)高設(shè)置為6.6m.符合《廠

房建筑模量協(xié)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)》的柱頂標(biāo)高H的倍數(shù)300mm。

廠房剖面圖如下圖所示。

剖面圖

1.3.2照明設(shè)計(jì)

植物照明的效果直接關(guān)系到生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量和工人的勞動(dòng)

衛(wèi)生條件。是衡量工廠建設(shè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的重要因素。為滿足房間的采

光要求，采用了側(cè)頂相結(jié)合的混合照明。屋頂鋪設(shè)透明玻纖聚冷采

光板，外墻設(shè)置雙排窗戶，窗戶總高度30m..

1.3.3通風(fēng)設(shè)計(jì)

廠房采用自然通風(fēng)，單層廠房的自然通風(fēng)是靠空氣的熱量和風(fēng)

壓進(jìn)行的。兩山墻各設(shè)一門，兩縱墻各設(shè)兩門。共有6扇門以滿足

通風(fēng)要求。

1.3.4廠房屋頂結(jié)構(gòu)及屋頂排水

廠房為雙跨雙坡橡條屋頂。屋頂坡度分別為1:12和1:18。屋

面及圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用雙層保溫彩板填充聚氨酯泡沫保溫材料，外形為

波紋狀。在脊的兩側(cè)鋪設(shè)玻璃纖維聚酯條。屋頂為非無障礙屋頂，

護(hù)欄設(shè)置900mm較高。廠房地面采用外排水方式。按照200m每根雨

水管集水面積不超過m，的原則，12m設(shè)置每根雨水管（集水面積12m*

18m=216m）略大于200m，，12m*12m=144m2）,共12條雨水管道。

采用熱鍍鋅鋼管雨水管，雨水管分布在立柱外側(cè)。雨水管布置如屋

頂平面圖所示。

屋頂排水示意圖

1-4立面設(shè)計(jì)

廠房采用左右跨不對(duì)稱結(jié)構(gòu)，廠房前后也不對(duì)稱。采用排水方

式，使廠房統(tǒng)一、簡(jiǎn)潔、層次分明、整潔大方，給人鮮明而強(qiáng)烈的

印象。

正視圖

側(cè)立面圖

車間主色調(diào)為白色，輔以少量灰色，給人清新活潑的感覺。廠

房的正立面和側(cè)立面如上圖所示。

1.5墻練習(xí)

標(biāo)高±0.0007.200,四周采用240mm厚混凝土實(shí)心砌塊和M10

水泥砂漿，物體外墻飾以白色防水涂料；

墻體部分（車間層以上部分1.200m）:墻體部分錨固在工字鋼柱

上的墻梁上，墻梁上掛彩板；

彩板部分（用于廠房標(biāo)高以上部分1.200m）：外壁為60厚雙層

壓型鋼板填充聚氨酯泡沫夾芯板，顏色為白色，導(dǎo)熱系數(shù)Wo。

4w/mko

1.6起重機(jī)和起重機(jī)梁

車間配備2臺(tái)10t橫梁起重機(jī)（地面控制），型號(hào)為LED型電動(dòng)

單橫梁起重機(jī)，工作系統(tǒng)為A5,

起重機(jī)梁標(biāo)高6mo

1-7建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.7.1地面練習(xí)

由于車間地面無特殊要求，地面采用水泥砂漿。具體方法是：

平原土夯60mm厚石灰渣墊層；20mm水泥砂漿找平層0mm,厚度1:3;.

1.7.2散水練習(xí)

廠房外墻四周設(shè)置散水，散水寬度為1000mm,散水坡度為3%。

具體方法是：平原土壤壓實(shí)；70mm厚C10混凝土；15mm厚水泥砂

漿。各伸縮縫應(yīng)20mm沿混凝土散水長度方向設(shè)置，縫寬處預(yù)埋防水

油膏，散水與外墻交界處設(shè)置6米全長格子縫。15mm當(dāng)它下沉?xí)r，

松散的水將被分裂。

1.7.3斜坡練習(xí)

室內(nèi)與室外的高差為1o150mm斜坡與室外相連。坡面為水泥之

字形。離門的距離是200mm15m..4.6m.

1.7.4防潮層

底層標(biāo)高與地圈梁的頂面標(biāo)高相同，地圈梁也可以作為防潮層，

防止受潮。

1.7.5門窗實(shí)操

大門采用金屬鋼門，門寬4.2m,高3.85m.這是一扇雙扇門。

門口頂部500mm設(shè)置了厚厚的輕鋼雨篷300mm,雨篷為15m..,長

度為4。6m使所有窗戶都使用90系鋁合金窗戶。窗戶有自動(dòng)控

制中懸窗和平推窗兩種。中懸窗規(guī)格有1200mm*1200mm和

600mm*1200mm兩種，均符合3M模數(shù)倍數(shù)。有一種類型的平面滑動(dòng)窗

口規(guī)范，1200mm*1200mm。綠色中空鍍膜玻璃用于外墻、門窗玻璃。

1.7.6防銹及防火措施

因?yàn)殇摬淖畲蟮娜觞c(diǎn)是容易生銹，不耐火，所以要做好防銹和防

火措施。鋼構(gòu)件及附件表面涂刷防銹防火漆，達(dá)到對(duì)鋼材的防銹防

火效果。其具體要求是：

所有鋼制部件和配件均采用紅玦瑯制成，外露部分未涂紅玦

瑯。外露零件表面經(jīng)噴丸或噴砂處理生銹。除銹等級(jí)為Sa2。5,然

后在制造商應(yīng)用環(huán)氧樹脂。類底漆二度，安裝后（包括焊接），在拼

接點(diǎn)重新涂環(huán)氧富鋅二度。

油漆顏色：鋼部件和配件都涂成綠色。

1.7.7建筑結(jié)構(gòu)預(yù)留孔洞、預(yù)制件等，施工應(yīng)與水、電、通風(fēng)等相關(guān)

工種的圖紙密切配合。

1.7.8.本說明書的部分內(nèi)容在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中按照國家有關(guān)規(guī)定執(zhí)

行。

2、結(jié)構(gòu)方案及結(jié)構(gòu)分析

2.1結(jié)構(gòu)方案和結(jié)構(gòu)體系

2.1.1設(shè)計(jì)依據(jù)

業(yè)主提供的設(shè)計(jì)任務(wù)、城市規(guī)劃通知和現(xiàn)行國家規(guī)定。如下：

《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)定》GB50009-2001

《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50017-2003

《建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011-2010

《混凝土上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50010-2010

《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)》第3版，第1卷。

《輕鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)導(dǎo)則》第2版（實(shí)例及圖集）

建筑結(jié)構(gòu)荷載設(shè)計(jì)手冊(cè)第2版

鋼結(jié)構(gòu)連接設(shè)計(jì)手冊(cè)，第2版。

2.1.2結(jié)構(gòu)形式和布局

建筑物的結(jié)構(gòu)形式應(yīng)滿足傳力可靠、受力合理的要求。另外，

車間有兩臺(tái)10t的起重機(jī)，所以選擇了剛架結(jié)構(gòu)。剛架結(jié)構(gòu)傳力清

晰，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，施工方便。本車間主要為冷作車間，照明應(yīng)為二級(jí)。

車間采用無天窗的雙跨布局。每個(gè)車間配備兩臺(tái)起重機(jī)。屋面系統(tǒng)

采用輕鋼結(jié)構(gòu)屋架系統(tǒng)，圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用保溫彩板。柱網(wǎng)的尺寸應(yīng)最

大程度滿足建筑物的功能要求，然后根據(jù)最經(jīng)濟(jì)成本的原則，充分

考慮加工、安裝等因素綜合確定。由于鋼結(jié)構(gòu)承載力高、自重輕，

與鋼筋混凝土上部結(jié)構(gòu)相比，鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)采用更大的柱網(wǎng)尺寸，以節(jié)

省成本，提高房屋的利用率?；谝陨蠗l件，柱網(wǎng)的尺寸取縱橫兩

方面6m。（結(jié)構(gòu)方案如圖）

結(jié)構(gòu)布局

2.1.3材料選擇

主廠房鋼柱采用Q235-B型鋼，柱腹板、柱間支撐、屋架上下弦

桿、屋架腹板均采用0235-B型鋼，材料性能應(yīng)符合《低合金高強(qiáng)度

結(jié)構(gòu)鋼》(GB/T1591)的要求。根據(jù)要求，焊接材料應(yīng)與之相適應(yīng)。

E50系列焊條用于手工焊接，符合《低合金鋼焊條》(GB/T5118)的

要求。T1295)要求?；A(chǔ)采用柱下鋼筋混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)，鋼筋采

用熱軋HRB335鋼筋，混凝土上層采用C30,基礎(chǔ)下100厚混凝土上

墊層采用C15o

1.2米以下墻體采用機(jī)制黃河粉砂燒結(jié)磚MU10,砂漿為M5(±

0.000以下，水泥砂漿；土0.000以上，混合砂漿)。

屋面系統(tǒng)采用輕鋼結(jié)構(gòu)屋架系統(tǒng)，維護(hù)結(jié)構(gòu)采用保溫彩板。

2.2載荷計(jì)算

2.2.1靜載標(biāo)準(zhǔn)值:

屋頂：100mm加厚發(fā)泡膠夾芯板0.14kN/m2

才稟條及支架0.05kN/m2

剛架斜梁自重0.11斜/

0.30kN/m2

那么恒載的標(biāo)準(zhǔn)值為：0.30x6=1.8KN/m

那么恒載設(shè)計(jì)值為：1.2*1.8=2.16KN/m

2.2.2變載標(biāo)準(zhǔn)值：

由于剛架的承重水平投影面積為36*6=216mm2>60mm2,根據(jù)《建筑

物結(jié)構(gòu)荷載規(guī)定”；雪荷載為Sk=urSo=1.0*0.25=0.25KN/

取屋面活載和雪載中較大的值，0.40KN/m%那么變載荷的標(biāo)準(zhǔn)

值為：0.40X6=2.4KN/m0變載荷設(shè)計(jì)值為：1.4*2.4=3.36KN/m

2.2.3風(fēng)荷載計(jì)算

風(fēng)壓值為3o=0.35KN/m2,柱頂標(biāo)高9.5米為-0。300m,h1=

0.4m,h2=1.0m,地面粗糙度為B級(jí)，剛架計(jì)算寬度為B=6m.風(fēng)

荷載陣風(fēng)系數(shù)9.8m按柱頂高度取Bz=1z=：風(fēng)荷載高度變化系數(shù)按

現(xiàn)行國家《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)定》風(fēng)壓高度變化系數(shù)按柱頂高度變化

柱頂距室外自然地板，值為查表，當(dāng)I離地時(shí)0米，pz=1.0,當(dāng)離

地時(shí)5米，z=1.0,用插值法求uz=1.0時(shí)離9.8米地

0.6

風(fēng)荷載形狀因數(shù)

左風(fēng)作用下剛架風(fēng)荷載示意圖

所以Go1k=Bz?US?UZ?30?B=1.0*0.8*1.0*0.35*6=1.68KN/m

GO2k=3z?|is?uz?wO?B=1.0*0.5*1.0*0.35*6=1.05KN/m

33"Bz?us?^z?w0-B=1.0*0.6*1.0*0.35*6=1.26KN/m

34k二Bz?us?|iz?30?B=1.0*0.5*1.0*0.35*6=1.05KN/m

0)1=1.4*1.68=2.35KN/m

32=1.4*1.05=1.4*1.05=1.47KN/m

33=1.4*1.26=1.76KN/m

W4=1.4*1.05=1.47KN/m

2.2.4地震荷載：

該場(chǎng)地抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計(jì)地震加速度值為015g,則水

平地震影響系數(shù)最大值為amax=0.12。地震分為第一組，設(shè)計(jì)特征

周期為0.45s,建筑工地類別為川類。采用底剪法，結(jié)構(gòu)阻尼比取二

=0.05。本設(shè)計(jì)在考慮地震作用時(shí)假設(shè)門架是一個(gè)單一的自由系統(tǒng)

（如下圖），質(zhì)點(diǎn)位于柱頂。

G頂二1.8*30=54KN

G吊梁二8340*1(T(-6)*6*7850*10*4*1(T(-3)=15.71KN

G柱二8480*10-(-6)*10.1*7850*10*3*10"(-3)=20.17KN

G縱壁=0.13*9.6*6000*2=14.98KN

計(jì)算周期時(shí)：

G=1.0G屋頂+0.5G起重機(jī)梁+0.25G柱+0.25G縱向墻二81.44KN

計(jì)算地震作用時(shí)：

G'二1.0G屋頂+0.75G吊梁+0.5G立柱+0.5G縱墻二94.16KN

通過對(duì)柱頂施加單位載荷，得到剛架的柔度b=0.25*10-6N/m,則剛

度"1/6=4*106

周期T=2n(m/K)即2*n[8144*10-6/4]^=0.283s

因?yàn)門G[0.1s,Ts]所以a1=amax=0.12

底部地震總剪力FEK=a1Geq=0.12*94.16=11.30KN

FE=1.4*11.30=15.82KN

2.2.5起重機(jī)負(fù)載

起重機(jī)采用起重機(jī)輸送研究所LDB型10t軟鉤中間工作系統(tǒng)

(A5)電動(dòng)單梁起重機(jī)。起重機(jī)選型信息見表2：

表2起重機(jī)參數(shù)

起重工跨度起升基本尺寸(mm)追蹤重量輪壓

量Q作小號(hào)高度模型(t)(千牛)

⑴系(男)(男)

統(tǒng)乙WH最大最小.

10A510.592500200080038公4.2863.47.64

斤1

10A516.593000250087538公5.8070.911.0

斤57

起重機(jī)梁支座反作用力影響線

跨度12m:

Dmax,k1=63.41*(1+2/3)=105.68KND=1.4*105.68=147.95KN

M皿，1=D0，1e=147.95*0.75=110.96KNm

Dmin,1:Pmin/Pmax-Dmax,1=7.64/63.41?147.95=17.82KN

Mmin,kDmin,1?e=17.82*0.75=13.37KN-m

T1k=0.12*(G+g)/2*no=0.12*100/4=3KN

T最大值，尸T1k*D最大值一/P^=3*147.95/63.41=7KN

跨度18m：

Dmax；k2=70.95*(1+2/3)=118.25KNDmax；2=1.4*118.25=165.55KN

MmaX,2-Dmaxo2?e=165.55*0.75=124.16KN?m

Dmin,2=Pmin/Pmax?Dmax,2=11.07/70.95?165.55=25.83KN

Mmin,2~Dmin-e=25.83*0.75=19.37KN,m

T2k=0.12*(G+g)/2*n0=0.12*100/4=3KN

Tmax,2=T2*Dmax,2/P皿=3*165.55/70.95=7KN

2.3剛架計(jì)算

2.3.1受力分析

靜載

恒載設(shè)計(jì)值為2.16KN/m,A、B、C三柱截面尺寸為

H600*250*6*10,斜梁截面尺寸為H550*250*6*10.計(jì)算圖如下圖所

示。受力計(jì)算采用清華大學(xué)結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器。在材料屬性中，EA采

用無窮大，EI采用各構(gòu)件的相對(duì)剛度。

L.

恒載分布圖

L.

剛架彎矩圖(KN-M)

L.

剛架軸向力圖(KN)

L.

剛架剪力圖(KN)

剛性變載荷

垂直變載荷設(shè)計(jì)值為3.36kN/m。計(jì)算圖如下圖所示。受力計(jì)算

采用清華大學(xué)結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器。在材料屬性中，EA采用無窮大，EI

采用各構(gòu)件的相對(duì)剛度。

L.

垂直變載荷分布圖

豎向變載荷下剛架受力圖如下圖所示：

L.

剛架彎矩圖（KN?M）

L.

剛架軸向力圖(KN)

L.

剛架剪力圖(KN)

風(fēng)荷載計(jì)算

分別考慮了剛架各截面在左半跨左右風(fēng)作用下的力值。左風(fēng)分

布圖及其受力圖如下圖所示。

三

一

一

二

三

三

|=:1

1L三

5三

三

三

三

』

"一,k

L.

左風(fēng)分布圖

L.

左風(fēng)彎矩圖（KN?M）

L.

左風(fēng)軸力圖(KN)

左風(fēng)切變圖(KN)

右風(fēng)分布圖及其受力圖如下圖所示:

L

f7V6

三*

三E

三

三

尸

三s5

三

47一

三

三

三

F

右風(fēng)分布圖

右風(fēng)彎矩圖(KN?M)

5.81

m--------1

24.93

右風(fēng)軸力圖(KN)

L.

右風(fēng)切變圖(KN)

地震荷載計(jì)算

對(duì)柱施加15.82kN的地震水平集中力，分別考慮左右地震作用

時(shí)剛架各截面的力值。左震分布圖及其受力圖如下圖所示：

15.82

L.

左沖擊彎矩圖（KN?m）

L.

左沖擊軸向力圖(KN)

L.

左沖擊剪切圖(KN)

右震分布圖及其受力圖如下圖所示:

15.82

77T7777/77

L.

右沖擊分布圖（KN）

L.

右沖擊彎矩圖（KN?m）

L.

右激(KN)軸向力圖

右震剪圖(KN)

起重機(jī)載荷計(jì)算

起重機(jī)荷載組合較多，故以剛架左半跨為研究對(duì)象，當(dāng)Dmax作

用于左側(cè)Tmax左側(cè)柱時(shí)，Dmax作用于右側(cè)左側(cè)柱Tmax,Dmax作用

于左側(cè)Tmax作用于右列，Dmax作用于左列。右列Tmax的四個(gè)基本

條件向右，然后用Excel組合所有起重機(jī)組合，得到起重機(jī)載荷作

用下各控制段的最大M和最小M,并選取相對(duì)應(yīng)力值。下圖以起重機(jī)

載荷組合的兩種情況為例進(jìn)行說明。

A柱中的Dmaxl

A柱Dmaxl彎矩圖

A柱Dmax!軸向力圖

13.69-1.35

^M6EB.69

E

,-6.69

A柱處的Dmaxl剪力圖

rr^r147.95

13.37110.96

小

(?)

77T77

L.

B柱中的Dmaxl

L.

B柱Dmaxl彎矩圖

-516■0.92

-1.26

4.26

9196)8(148M92

(>ti)

2.19

“9.08-148.87

L.

B柱Dmaxl的兩軸受力圖

L.

B柱處Dmaxl的剪力圖

7.007.00

L.

Tmaxl右彎矩圖

L.

Tmaxl右軸受力圖

L.

Tmaxl的向右剪切力圖

7.007.0()

<?>

Z777Z77/77

L.

Tmaxl左

L.

Tmaxl向左彎矩圖

L.

Tmaxl向左軸受力圖

L.

Tmaxl向左剪力圖

25.83~1.65.55

19.37124.16

小

(?

(1)(>>

77/77

L.

C柱中的Dmax2

L.

C柱Dmax2彎矩圖

L.

C柱Dmax2軸向力圖

L.

C柱處的Dmax2剪力圖

165.55-25.83

124.1619.37

小

o)

77T77

L.

B柱Dmax2

L.

Dmax2的B柱彎矩圖

L.

B柱Dmax2軸向力圖

L.

B柱處的Dmax2剪力圖

7.00

Tmax2右彎矩圖

L.

Tmax2右軸受力圖

L.

Tmax2的向右剪切力圖

L.

Tmax2左

L.

Tmax2向左彎矩圖

L.

Tmax2向左軸受力圖

L.

Tmax2向左剪力圖

iv——iv

IDin

I一二7-o

柱子

合力

、荷載

靜載+0.9（任意兩個(gè)或更多活靜載+任何類型的活

*合

載）載

投資組合米（千牛N/V投米（千牛N/V

項(xiàng)目米）資米）

組

合力，

合

項(xiàng)

目

+Mmax⑴+0.9((2)158.09-49.13(1)+51.71-35.04

和對(duì)+(4)+(5)+(8)(12)

應(yīng)的+(10)+(12))

N

-Mmax(1)+0.9((3)-111.29134.37(1)+-88.04-2.51

和對(duì)+(6)+(7)+(9)(11)

應(yīng)的+(11))

N

Nmax和⑴+0.9((2)58.47-194.49(1)+8.87-165.98

對(duì)應(yīng)+(3)+(4))(3)

的M

Nmin和(1)+0.9((6)26.48-3.61(1)+51.71-2.2

相應(yīng)+(12))(12)

的M

二+Mmax(1)+0.9((6)-9.5-3.81(1)+-17-2.2

至和對(duì)+(12))(12)

二應(yīng)的

N

-

Mmax⑴+0.9((2)-112.30-194.72(1)+8.87-165.98

和對(duì)+⑶+⑷+(3)

應(yīng)的(5))

N

Nmax子口⑴+0.9((2)102.53-194.49(1)+51.44-165.98

對(duì)應(yīng)+(3)+(4))(3)

的M

Nmin和⑴+0.9((6)-10.27-3.6(1)+-17.74-2.2

相應(yīng)+(12))(12)

的M

Ill+Mmax⑴+0.9((3)51.64-3.61(1)+30.15-18.62

和對(duì)+(4)+(6)+(3)

III應(yīng)的(12))

N,V

-M0⑴+0.9((2)-87.54-44.98(1)+-84.11-47.59

和對(duì)+(5))(2)

應(yīng)的

N,V

⑴+0.9((2)

Nmax和-88.56-46.30(1)+-84.11-47.59

對(duì)應(yīng)+(14))(2)

的M,

V

Nmin和(1)+0.9((9)13.07-3.15(1)+-17.74-2.2

對(duì)應(yīng)+(12))(12)

的M,

V

IV+Mmax⑴+0.9((3)24.83-2.82(1)+2.94-2.51

和對(duì)+(6)+⑺+(11)

IV應(yīng)的(11))

N,V

_⑴+0.9((2)

M1rax-146.06-48.63(1)+-104.11-47.59

和對(duì)+(4)+(5)+(8)(2)

應(yīng)的+(10)+(14))

N,V

Nmax中口⑴+0.9((2)-104.43-46.78(1)+-104.11-47.59

對(duì)應(yīng)+(10))(2)

的M,

V

Nmin和⑴+0.9((7)-16.34-2.75(1)+-25.64-2.2

對(duì)應(yīng)+(12))(12)

的M,

V

3.結(jié)構(gòu)件設(shè)計(jì)

3.1剛架立柱設(shè)計(jì)

3.1.1元素截面幾何

A柱截面為高頻焊接H型鋼(mm)H600*250*6*10。柱子截面無

孔洞，截面積與凈截面積A=A=89.68cm?；x方向的截面慣性矩

為I45.327*104cm”,y方向的截面慣性矩為I尸2.605*103cm4;

x方向的截面阻力矩和凈截面阻力矩W,二W的二1.776*103cm3,y方

向的截面阻力矩和凈截面阻力矩Wy=Wny=2.08*1。2?3；截面在X方

向的回轉(zhuǎn)半徑ix=25.06cm,y截面在i方向的回轉(zhuǎn)半徑丫二5.54

52

cm;鋼的彈性模量為E2.06*10N/mmo

3.1.2柱強(qiáng)度和穩(wěn)定性檢查

力量組合：

(A)Nmax=一194.49KN,M=58.47KN-m

(B)N=49.13KN,Mmax=158.09KN-m

(C)N=134.37KN,-Mmax=-111.29KN?m

截面強(qiáng)度、條件：N/An+Mx/YxWnx近千

(A)194490/8968+58470000/1.05*1776000=53.04N?mm2^f=215

N,mm2

(B)49130/8968+158090000/1.05*1776000=90.25N?mm2^f=215

N,mm2

(C)134370/8968+111290000/1.05*1776000=74.66N?mm2這

f=215N?mm2

滿足要求，即其截面強(qiáng)度滿足要求。

彎矩平面穩(wěn)定性驗(yàn)算計(jì)算

條件N/I|JXA+B/YXW1X(1-0.8N/NEX')Wf

計(jì)算長度：Iox=9.8m,Ioy=6.3m

長細(xì)比:Xx=lox/ix=39.1,入y=loy/iy=113.7

查表，軸壓構(gòu)件整體穩(wěn)定系數(shù)為：ipx=0.903,ipy=0.4703

mx=1.0

歐拉臨界力:NE'52EA/1.1Xx2=10985.4KN

(A)194490/0.903*8968+58470000/1.05*1776000(1-0.8*19449

0/10985400)=55.86N-mm2=215N-mm2

(B)49130/0.903*8968+158090000/1.05*1776000(1-0.8*49130

/10985400)=91.17N-mm2Wf=215N-mm2

(0134370/0.903*8968+111290000/1.05*1776000(1-0.8*1343

70/10985400)=76.83N?mm2^f=215N?mm2

是的，即彎矩作用平面的穩(wěn)定性滿足要求。

彎矩作用平面外的穩(wěn)定性計(jì)算條件：N/ipyA+T|0txMx/