轻型门式钢架设计hust建筑钢结构课设

轻型门式钢架设计hust建筑钢结构课设 学 院 专 业 班 级学 号 姓 名 课 设 土木 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 0905班 U200915865 曾振铧 轻型门式钢架设计 2012-04-10 聂肃菲 :土木工程与力学学院 ::: : : : 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 目与要求 1.1.1设计题目:**集团轻钢结构设计 1.1.2建设地点:武汉市(地形图见附图1) 1.1.3 工程概况 **集团轻钢结构房屋工程的具体要求如下: 1)长度120m，柱网分别为6m、、9m，跨度分别为21m、24m、27m，檐口高度分别为6m、9m，屋面坡度为1/10，屋面材料为单层彩板或夹芯板，墙面材料单层彩板或夹芯板，天沟为彩板天沟或钢板天沟。 2)荷载:静荷载当无有吊顶时为0.2kN/m2，有吊顶时为0.45kN/m2;活荷载为2、0.5kN/m2(计算檩条时);基本风压0.35kN/m2，地面粗糙0.3kN/m(计算刚架时) 度为B类;雪荷载为0.5kN/m2;地震设防烈度为7度。 3)所有建筑应尽量采用铝合金隔热门窗;建筑外观要求美观、新颖，能够充分体现轻钢结构建筑的美学特点。 1.1.4设计原始资料 1)气象资料 该地区为三级气候分区，其基本气象资料为: 最冷月平均气温:3.0?;最热月平均气温:28.8?。 极端最低温度,5?;极端最高温度41?。 平均年总降雨量1230.6 mm,日最大降雨量317.4 mm。 最大积雪深度:32 mm。最大冻土深度:10 mm。 冬季平均风速2.6 m/s，夏季平均风速2.5 m/s，30年一遇最大风速21.9 m/s。 常年主导风向:东北 夏季主导风向:西南风 冬季主导风向:东北风 2)地质水文资料 建筑物场地地势平坦，地 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 高程38.56,38.72m，地下水位标高33.4m，无腐蚀性。经地质勘测，地表剖面为:表层0.8,1.2m耕杂土;以下有2.5m深的亚粘土;再往下为厚砂 23卵层。亚粘土可做持力层，地基承载力 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 值为120KN/m,地基土容重为19KN/m。 3)材料规格 钢材:门式刚架采用Q235钢，楼面梁、屋面檩条、墙架、檩条采用Q235-B 螺栓:采用扭剪型高强度螺栓10.9级,普通螺栓采用六角头螺栓(C级); 焊条:手工焊、自动埋弧焊和CO2气保护焊; 基础混凝土垫层混凝土; 钢筋:直径为?级钢筋，直径为?级钢筋。 4)地震设防烈度6度 ; 1.1.5建设规模以及标准 ，为单层钢结构建筑。 1) 建筑规模:建筑面积约 2) 建筑防火等级:二级 3) 建筑防水等级:二级 4) 建筑装修等级:高级 1.1.6其它设计要求及资料 单跨双坡门架 1.1.7设计依据 建筑结构荷载规范(GB50009—2001) 钢结构设计规范(GB50017—2003) 《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102: 2002 冷弯薄壁型钢结构技术规范(GB50018—2002) 建筑制图标准(GBJ104—87) 1.1.8参考资料 《轻型钢结构设计手册》 《冷弯薄壁型钢结构设计手册》 《建筑结构构造资料集》(上、 下册 数学七年级下册拔高题下载二年级下册除法运算下载七年级下册数学试卷免费下载二年级下册语文生字表部编三年级下册语文教材分析 ) 《建筑钢结构设计手册》(上、下册) 《钢结构连接节点设计手册》 《钢结构设计与计算》 《房屋建筑学》(中国建筑工业出版社) 《钢结构》(王国周著) 《钢结构》(魏明钟) 《轻型门式刚架》(张其林) 1.1.9.设计题目排列 每人单独一题。每人按成绩记载单次序选择题目。04班按无吊顶静载计算，05班按有吊顶静载计算。 1.2 建筑设计 1.2.1 建筑设计指导思想 1)设计满足生产工艺的要求，这是对设计的基本要求。 2)应创造良好的操作环境，有利于保证工人健康和提高劳动生产率。 3)应满足有关技术要求: (1) 厂房应具有必要的坚固耐久性能，使在外力、温湿度变化、化学侵蚀等各种不利因素作用下可以确保安全; (2) 厂房建筑应具有一定的灵活应变能力，在满足当前使用的基础上，适当考虑到以后设备更新和工艺改革的需要，使远近期结合，提高通用性，并为以后的厂房改造和扩建提供条件; (3) 设计厂房时应遵守国家颁布的有关技术规范与规程。 4)工业建筑设计中要注意提高建筑的经济、社会和环境的综合效益，三者间不可偏废。 5)工业建筑在适用、安全、经济的前提下，把建筑美与环境美列为设计的重要内容，美化室内外环境，创造良好的工作条件。 3.1.1 建筑布置 综合考虑工艺、结构和经济三方面的要求，按照钢结构设计规范，厂房可不设 置伸缩缝，厂房柱网具体布置如下图所示: 1.2.3 构造简要说明 1)屋面及墙面构造 屋面板和墙面板采用75mm厚岩棉夹芯彩板，在其纵横向搭接处均应设置连续密封胶条。屋面的坡度为1:10的双坡屋面，采用内天沟有组织排水。 2)地面构造 厂房的地面用素土夯实后铺80厚C10混凝土，然后用20厚1:2水泥砂浆抹面。室内地坪标高为，室外地坪为-0.3m，在进厂房门的室内外做成斜坡。 3)刚架防锈处理 用各色硼钡酚醛防锈漆F53-9打底，在选用各色醇酸磁漆C04-42作面漆。 轻型门式刚架设计计算书 一、设计资料 武汉市某加工厂一厂房，该厂房为单层，采用单跨双坡门式刚架，刚架跨度21m，柱高檐口高度6m，柱距9m，屋面坡度1:12;静荷载0.45kN/m2;活荷载为0.30kN/m2(计算刚架时)、0.50kN/m2(计算檩条时);基本风压0.35kN/m2，地面粗糙度为B类;雪荷载为0.50kN/m2;地震设防烈度为7度;钢材采用Q235钢，焊条采用E43型。 二、 荷载计算 1荷载取值计算 (1)屋盖永久荷载标准值 取静荷载0.45kN/m2。 (2)屋面可变荷载标准值 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，取0.50 KN/m2 (4)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ω0=1.05×0.35 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，μz=1.0。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)。 (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各部分作用的荷载标准值计算 屋面:恒荷载标准值:0.45×9=4.05KN/m 活荷载标准值:0.50×9=4.50KN/m 柱荷载:恒荷载标准值:0.5×6×9+4.05×10.5=69.53KN 活荷载标准值:4.5×10.5=47.25KN 风荷载标准值:迎风面:柱上qw1=0.37×9×0.25=0.83KN/m 0.37×9×1.0=,3.31KN/m 横梁上qw2=, 背风面:柱上qw3=,0.3×9×0.55=,1.82KN/m 横梁上qw4=,0.37×9×0.65=,2.15N/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=21/6=3.5 ψ=f/h=0.875/6=0.1458 k=h/s=6/10.5363=0.5695 HA=HE=qlλΦ/8=4.05×21×3.5×0.5098/8=18.97KN MC=ql2[1,(1+ψ) Φ]/8=4.05x212[1,(1+0.1458)× 0.5098]=113.81KN〃m MB=MD=,ql2Φ/8=,4.05×212×0.5098/8=,92.84KN〃m 刚架在恒荷载作用下的内力如图。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。 2在活荷载作用下 VA=VE =47.25KN HA=HE=qlλΦ/8=1.5×21×3.5×0.5098/8=21.08KN MC=ql2[1,(1+ψ) Φ]/8=4.50x212[1,(1+0.1458)× 0.5098]=103.15KN〃m MB=MD=,ql2Φ/8=,4.50×212×0.5098/8=,126.45KN〃m 刚架在活荷载作用下的内力如图。 3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 VA=3.31×9,8.69=26.07KN HA=HE=qlλΦ/4=3.31×21×3.5×0.1275/4=7.75KN MB=MD=7.75×6=46.50KN〃m MC =ql2[α2,(1+ψ) Φ]/4 =3.31×212×[0.52,1.1458×0.1275]/4=37.92N〃m 刚架在qw2y作用下的内力如 图 (2)在背风面横梁上风荷载竖向分力qw4y作用下 VA=2.15×9,5.64=16.94N HA=HE=qlλΦ/4=2.15×21×3.5×0.1275/4=5.03KN MB=MD=5.03×6=30.18KN〃m MC =ql2[α2,(1+ψ) Φ]/4 1.1458×0.1275]/4=24.63N〃m 刚架在qw4y作用下的内力如 =2.15×212×[0.52, 图。 (3)在迎风面柱上风荷载qw1作用下 α=1 VA=,VB=,qh12/2L=,0.83×62/(2×21)=,0.71KN HE=0.83×6,3.84=1.14KN MD=1.14×6=6.84KN〃m 刚架在qw1作用下的内力如图。 qh12/2L=,1.82×62/(2×21)= (4)在背风面柱上风荷载qw3作用下 VA=,VB=,,1.56KN HA=1.82×6,8.42=2.50KN MD=8.42×6,1.82×62/2=17.76KN〃 m MB=2.55×6=15.50KN〃m 刚架在qw3作用下的内力如图。 (5) 在迎风面横梁上风荷载水平分力qw2x作用下 α=1，β=0 HA=3.31×0.875(1+0.0189)/2=1.48KN HE=3.31×0.875,1.48=1.42KN MB=1.48×6=8.88KN〃m MD=1.42×6=8.52KN〃m 刚架在qw2x作用下的内力如图。 (6) 在背风面横梁上风荷载水平分力qw4x作用下 HA=2.15×0.875(1+0.0189)/2=0.96KN HE=2.15×0.875,0.96=0.92KN MB=0.96×6=5.76KN〃m MD=0.92×6=5.52KN〃m 刚架在qw4x作用下的内力如图。 (7)用叠加绘制在风荷载作用下刚架的组合内力。 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: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，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: 组合1:1.2×恒载+1.4×活载 组合2:1.2×恒载+1.4×风载 组合3:1.2×恒载+1.4×活载+1.4×0.6×风载 组合4:1.2×恒载+1.4×风载+0.7×1.4×活载 最不利内力组合的计算控制截面取柱底、柱顶、梁端及梁跨中截面，即A、B、C、D和E五点，故而列表计算求出各点M、N和V的最大值，内力组合见表1。 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。加黑字体为 最不利内力组合。 五、刚架设计 1截面设计 参考类似工程及相关资料，梁柱截面均选用 焊接工字钢600×250×12×18，截面特性: B=250mm，H=600mm，tw=12.0mm，tf=18.0mm， A=157.68cm2 Ix=94178cm4，Wx=3139cm3，ix=24.44cm Iy=4696cm4，Wx=3139m3，ix=5.46cm 2构件验算 (1)构件宽厚比的验算 翼缘部分: 腹板部分: (2)刚架梁的验算 ?抗剪验算 梁截面的最大剪力为Vmax=112.43KN fv=125N/mm2 考虑仅有支座加劲肋， Vu=hwtwfv=564×12×125=846000N=846.00KN>Vmax=112.43KN，满足要求。 ?弯、剪、压共同作用下的验算 取梁端截面进行验算 N=61.82KN，V=112.43KN，M=313.60KN〃N 因V<0.5Vu，取V=0.5Vu，按规范GB70017式4.4.1-1验算， =552.82KN〃m>M=313.60KN〃m，取M=Mf 故(V ，满足要求。 ?整体稳定验算 N=61.82KN，M=313.60KN〃m A(梁平面内的整体稳定性验算。 计算长度取横梁长度lx=21073mm， λx=lx/ix=21073/244.4=86.22<[λ]=150，b类截面，查表得ψx=0.646 N? ，βmx=1.0 6N =107.00N/mm2<f=215 N/mm2，满足要求。 B(横梁平面外的整体稳定验算 考虑屋面压型钢板与檩条紧密连接，有蒙皮作用，檩条可作为横梁平面外的支承点，但为安全起见，计算长度按两个檩距或隅撑间距考虑，即ly=3010mm。 ，μs=μw=1 对于等截面构件γ=0 λy=μsl/iy0=3010/54.6=55.13，b类截面，查表得ψy=0.832 l1t13.01×0.018δ===0.361 1βb=0.69+0.13δ=0.69+0.13×0.361=0.737 取ψb’=1.07,0.282/ψby=0.987 -NN? 故h0 ，满足要求。 ?梁跨中截面: h0 故，满足要求。 ?验算檩条集中荷载下的局部受压承载力 檩条传给横梁上翼缘的集中荷载: F=(1.2×4.05+1.4×4.5.00)×3.01=33.59KN Lz=a+5hy+2hR=70+5×18+0=160mm 验算腹板上边缘处的折算应力: 取梁端截面处的 =92.32 N/mm2<1.2f=258 N/mm2，满足要求。 (3)刚架柱的验算 ?抗剪验算 梁截面的最大剪力为Vmax=112.43KN fv=125N/mm2 考虑仅有支座加劲肋， Vu=hwtwfv=564×12×125=846000N=846.00KN>Vmax=52.27KN，满足要求。 ?弯、剪、压共同作用下的验算 取柱端截面进行验算 N=117.18KN，V=52.27KN，M=313.60KN〃N 因V<0.5Vu，取V=0.5Vu，按规范GB70017式4.4.1-1验算， 8) =54362KN〃m>M=313.60KN〃m，取M=Mf 故(V ，满足要求。 ?整体稳定验算 构件的最大内力:N=190.08KN，M=313.60KN〃m A(刚架柱平面内的整体稳定性验算。 刚架柱高H=6000mm，梁长L=21073mm. 柱的线刚度K1=Ic1/h=94178×104/6000=156963.3mm3 梁线刚度K2=Ib0/(2ψS)=94178×104/(2×10537)=44689.2mm3 K2/K1=0.351，查表得柱的计算长度系数μ=2.90。 刚架柱的计算长度lx=μh=17400mm。 λx=lx/ix=17400/244.4=71.19<[λ]=150，b类截面，查表得ψx=0.744 N? ，βmx=1.0 N 85750.60 ) =118.62N/mm2<f=215 N/mm2，满足要求。 B(刚架柱平面外的整体稳定验算 考虑屋面压型钢板墙面与墙梁紧密连接，起到应力蒙皮作用，与柱连接的墙梁可作为柱平面外的支承点，但为安全起见，计算长度按两个墙梁距离或隅撑间距考虑，即ly=3000mm。 对于等截面构件γ=0，μs=μw=1 λy=μsl/iy0=3000/54.6=54.95，b类截面，查表得ψy=0.833 l1t13.01×0.018δ===0.361 1βb=0.69+0.13δ=0.69+0.13×0.361=0.737 取ψb’=1.07,0.282/ψby=0.987 -NN? 6 22N ?按《钢结构设计规范》(GB50017,2003)校核刚架柱腹板容许高厚比 柱顶截面: h0 故，满足要求。 柱底截面 故h0 ，满足要求。 (4)验算刚架在风荷载作用下的侧移μ Ic=Ib=94178cm4，,t= Ic l/hIb=21000/6000=3.5 刚架柱顶等效水平力按下式计算: W=(ω1+ω4)〃h=(0.83+1.82)×6.0=15.9KN H=0.67W=0.67×15.9=10.65KN 3节点验算 (1)梁柱连接节点 梁柱节点采用10.9级M22高强度摩擦型螺栓连接，构件接触面采用喷砂，摩擦面抗滑移系数μ=0.45，每个高强度螺栓的预拉力为190KN，连接处传递内力设计值:N=61.82KN，V=112.43KN，M=313.60KN〃m。 ? 螺栓强度验算 每个螺栓的拉力: 螺栓群的抗剪力: ，满足要求。 最外排一个螺栓的抗剪、抗拉力: NV ，满足要求。 ?端板厚度验算 端板厚度取为t=20mm。 按二边支承类端板计算: ewNt ?梁柱节点域的剪应力验算 ，满足要求。 ?螺栓处腹板强度验算 Nt2=92.19KN>0.4P=0.4×190=76.0KN Nt2 满足要求。 Nt3=52.77KN<0.4P=0.4×190=76.0KN 0.4P ，满足要求。 (2)横梁跨中节点 横梁跨中节点采用10.9级M20高强度摩擦型螺栓连接，构件接触面采用喷砂，摩擦面抗滑移系数μ=0.45，每个高强度螺栓的预拉力为155KN，连接处传递内力设计值:N=52.08KN，V=6.33KN，M=255.81KN〃m。 ? 螺栓强度验算 每个螺栓的拉力: 190 螺栓群的抗剪力: ，满足要求。 最外排一个螺栓的抗剪、抗拉力: NV Nb ，满足要求。 ?端板厚度验算 端板厚度取为t=20mm。 按二边支承类端板计算: ?螺栓处腹板强度验算 Nt2=77.05KN>0.4P=0.4×155=62.0KN Nt2 满足要求。 Nt3=42.91KN<0.4P=0.4×155=62.0KN 0.4P ，满足要求。 (3)柱脚设计 刚架柱与基础 铰接，采用平板式铰 接柱脚。 ? 柱脚内力设计值 Nmax=190.08KN，相应 的V=52.27KN; Nmin76.79KN，相应的 V=3.49KN。 ?由于柱底剪力较小，,max=52.27KN<0.4Nmax=76.03KN，故一般跨间不 需剪力键;但经计算在设置柱间支撑的开间必须设置剪力键。另Nmin>0，考虑柱间支 撑竖向上拔力后，锚栓仍不承受拉力，故仅考虑柱在安装过程中的稳定，按构造要求设置锚栓即可，采用4M24。 ?柱脚底板面积和厚度的计算 A(柱脚底板面积的确定 b=b0+2t+2c=250+2×18+2×(20--50)=326--386mm，取b=360mm; h=h0+2t+2c=600+2×18+2×(20--50)=636--736mm，取h=720mm; 底板布置如图。 验算底板下混凝土的轴心抗压强度设计值: 基础采用C20混凝土，fc=9.6N/mm2 ，满足要求。 B(底板厚度的确定 根据柱底板被柱腹板和翼缘所分割的区段分别计算底板所承受的最大弯距: 对于三边支承板部分:b2/b1=119/564=0.210<0.3，按悬伸长度为b2的悬壁板 计算: 1 2 2对于悬壁板部分:M 底板厚度 ，取t=20mm。 六、其它构件设计 1隅撑的设计 隅撑按轴心受压构件设计。轴心力N按下式计算: 连接螺栓采用普通C级螺栓M12 隅撑的计算长度取两端连接螺栓中 心的距离:l0=633mm。选用L50×4， 截面特性:A=3.90cm2，I4 u=14.69cm， W3 u=4.16cm，iu=1.94cm，iv=0.99cm λu=l0/ iu=633/19.4=32.6<[λ]=200b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=633/9.9=63.94， αy=0.6+0.0015λ=0.696 ，满足要求。 2檩条的设计 (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1/12，檩条跨度9m， 于跨中设一道拉条，水平檩距 1.5m。材质为钢材Q235。 (2)荷载及内力 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: 考 Pk=(0.45+0.5)×1.5=1.425KN/m 檩条线荷载设计值:Pk=(1.2×0.45+1.4×0.5)×1.5=1.860KN/m Px=Psinα=0.154KN/m，Py=Pcosα=1.854KN/m; 弯距设计值:Mx=Pyl2/8=1.854×92/8=18.77KN〃m My=Pxl2/32=0.153×92/32=0.39KN〃m (3)截面选择及截面特性 ?选用C300×80×20×3.0 Ix=1757.07cm4，Wx=117.14cm3，ix=11.24cm;A= 13.91cm2; Iy=99.87cm4， Wymax=55.51cm3，Wymin=16.10cm3，iy=2.68cm，χ0=1.80cm; 先按毛截面计 算的截面应力为: M x WxM x M y WymaxM y 63 63 2 (压) (压) (拉) 63 63 WxM x WyminM y 2 63 63 Wx Wymax 2 ?受压板件的稳定系数 A(腹板 腹板为加劲板件，ψ=σmin/σmax=,153.20/167.26=,0.916>,1， k=7.8,6.29ψ+9.78ψ2=21.768 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=136.01/167.26=0.813>,1， kc=5.89,11.59ψ+6.68ψ2=0.883 ?受压板件的有效宽度 A(腹板 k=21.768，kc=0.883，b=250mm，c=100mm，t=3mm，σ1=167.26N/mm2 板组约束系数k1=0.11+0.93/(ξ,0.05)2=0.358 由于ψ=σmin/σmax<0，取α=1.5， bc=b/(1,ψ)=250/(1+0.916)=130.38mm b/t=250/3=83.33 18αρ=18×1.15×3.091=63.98，38αρ=38×1.15×3.091=135.08 所以18αρ<b/t<38αρ 则截面有效宽度 be1=0.4be=0.4×112.69=45.08mm，be2=0.6be=0.6×112.69=67.61mm B(上翼缘板 k=21.768，kc=0.883，b=250mm，c=100mm，t=3mm，σ1=167.26N/mm2 板组约束系数k1 由于ψ=σmin/σmax>0，则α=1.15,0.15ψ=1.15,0.15×0.813=1.028， bc=b=100mm，b/t=100/3=33.33 18αρ=18×1.028×1.235=22.85，38αρ=38×1.028×1.235=48.24 所以18αρ<b/t<38αρ 则截面有效宽度 be1=0.4be=0.4×81.13=32.45mm，be2=0.6be=0.6×81.13=48.68mm C(下翼缘板 下翼缘板全截面受拉，全部有效。 ?有效净截面模量 上翼缘板的扣除面积宽度为:100,81.13=18.87mm;腹板的扣除面积宽度为: 130.38,112.69=17.69mm，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40mm)，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，见图。有效净截面模量为: 4 150 2 2 33 2 4 18.00 2 4 22 33 Wenx/Wx=0.901，Wenymax/Wymax=0.973，Wenymin/Wymin=0.973 (4)强度 计算 按屋面能阻止檩条侧向失稳和扭转考虑: M x WenxM x M y Wenymax M y 63 63 6 2 2 63 Wenx Wenymin 3 2 2 (5)挠度计算 y 5384 3 4 4 ，满足要求。 (6)构造要求 λx=900/11.24=80.07<[λ]=200，满足要求 λy=300/2.68=111.94<[λ]=200，满足要求 3墙梁设计 (1)基本资料 本工程为单层厂房，刚架柱距为9m;外墙高7.35m，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。 (2)荷载计算 ?墙梁采用冷弯薄壁卷边C型钢250×80×20×3.0，自重g=9.80kg/m; ? 墙重0.22KN/m2; ? 风荷载 基本风压ω0=1.05×0.35=0.3675KN/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=1.2×0.098=0.118KN/m，qy=,1.1×0.3675×1.5×1.4=, 0.849KN/m (3)内力计算Mx=0.084×62/8=0.378KN〃m，My=1.093×62/8=4.919KN〃m (4)强度计算 墙梁C250×80×20×3.0，平放，开口朝上 Iy=1140.73cm,4Wxmax=47.38cm3，Wmin=15.84cm3，Wy=91.26cm3 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。 (5)挠度计算 ，满足要求。 4山墙抗风柱设计 (1)基本资料 本工程山墙墙板为自承重墙;抗风柱6274mm，间距采用9m，承受的荷载有自重、墙梁重量及山墙风荷载。抗风柱与基础铰接，按压弯构件设计。抗风柱视为支承于刚架横梁和基础的简支构件。该地区基本风压ω0=0.35KN/m2，地面粗糙度类别为B类，隅撑间距3.0m。 抗风柱采用Q235钢。 (2)荷载计算 ?抗风柱选用焊接工字钢300×200×6×10，自重g1=44.6kg/m ?墙梁及其支撑构件重量取g2=9.80kg/m ? 风荷载:按CECS102:2002中的围护结构计算。 ωk=μsμzω0，μs=,1.0(+1.0)，ω0=1.05×0.35=0.3675KN/m2 qz=1.2×(0.098×9×3+44.6×6.274×10-2)=6.53KN qy=1.4×1.0×1.0×0.3675×6=4.63KN/m 墙梁自重对抗风柱的偏心力矩为1.2×0.098×9×3×0.23=0.73KN〃m (3)内力计算 N=6.53KN，M=1/8×4.63×6.2742+0.73=23.51KN〃m (4)验算构件的局部稳定性 翼缘宽厚比 ，因1.6<α0<2.0， l0=6274mm，λx= l0/ ix=48.5<[λ]=150 故 235fy h0tw ，满足要求。 (5)强度验算 截面特性:A=56.8cm2，Ix=9511cm4，Wx=634.1cm3，ix=12.94cm， Iy=1334cm4，Wy=133.4cm3，iy=4.85cm NAn M x 3 6 3 2 2 =48.5，b类截面，查表得ψx=0.863 (6)验算弯矩作用平面内的稳定性 λ N „EX 2 2 x 23 2 ，βmx=1.0 3 6 N NN „EX 3 6.534463.1 ) =36.85N/mm2<f=215 N/mm2，满足要求。 (7)验算弯矩作用平面外的稳定 性 考虑隅撑为抗风柱平面外的侧向支撑点 l0y=3000mm，λy= l0y/ iy=3000/48.49=61.87<[λ]=150，b类截面，查表得 ψy=0.797 N x 2 fy235 3 ，ε=1.0，βtx=1.0 36 =39.16N/mm2<f=215 N/mm2，满足要求。 (8)挠度验算 可视为单跨简支梁按下式计算其水平挠度: 抗风柱在水平风荷载作用下， 15.7mm (9)柱脚设计 因抗风柱承受的竖向荷 载很小，故垫板尺寸按构 造要求确定。采用 H, 400×300×20;锚栓采用 2M24，平面布置如图。 5柱间支撑的设计 (1)柱间支撑的布置。 (2)柱间支撑为斜杆， 采用带张紧装置的十字交叉圆钢支撑。直杆用檩条兼用，因檩条留有一定的应 力裕量，根 据经验及类似工程， 不再作压弯杆件的 刚度及承载力验算。 (3)柱间支撑荷载 及内力 支撑计算简图如图。 作用于两侧山墙顶部节点的风荷载为(山墙高度取7.2m): 取μs=0.8+0.5=1.3， ω1=1.3×1.0×0.35×21×7.35/2=35.11KN 按一半山墙面作用风载的1/3考虑节点荷载标准值为: Fwk=1/3×1/2×35.11=5.85KN 节点荷载设计值Fw=1.4×5.85=8.19KN 斜杆拉力设计值N=9.03/cosα=9.63KN (4)斜杆截面设计及强度验算 斜杆按构造选用φ16圆钢，A=201.06mm2 强度验算:N/A=9.63×103/201.06=47.90N/mm2 <f= 215N/mm2 刚度验算:张紧的圆钢不需要考虑长细比的要求。 6屋面支撑设计 (1)屋面支撑布置 檩条间距1.5m，水平支撑间距3m，如图。 (2)屋面支撑荷载及内力 屋面支撑斜杆采用张紧的圆钢，支撑计算简图如图。 s=1.0， 一侧山墙的风荷载体型系数μ 节点荷载标准值Fwk=0.35×1.0×1.0×3.0×7.35/2=3.86KN; 节点荷载设计值Fw=3.86×1.4=5.40KN; 斜杆拉力设计值N=2.5×5.40/cosα?=14.34KN; (3)斜杆截面设计及强度验算 斜杆按构造选用φ16圆钢，A=201.06mm2 强度验算:N/A=14.34×103/201.06=71.32N/mm2<f= 215N/mm2 刚度验算:张紧的圆钢不需要考虑长细比的要求。 7雨蓬设计 (1)基本资料 雨蓬总长6000mm，采用悬伸式，悬伸长度1500mm。采用Q235钢。雨蓬围护结构采用YX51,380,760型单层彩板，檩条选用C180×70×20×2.2。 (2)荷载计算 ?永久荷载 按静荷载0.45 KN/m2，则作用于雨蓬梁上的线荷载标准值为:0.45×3=1.35 KN/m2 ?活荷载 沿板宽每隔1.0m取一个施工或检修集中荷载，每个集中荷载取1.0KN，作用位置取雨蓬最外端。则作用于雨蓬梁上的活荷载标准值为3.5KN。 ?风荷载 雨蓬的风荷载体型系数 μs=2.0，ω0=0.35KN/m2 ωk=μsμzω0=2.0×1.0 ×0.35=0.70 KN/m2 折算成作用于雨蓬梁上的荷载标准值为:0.70×3=2.10KN/m (3)内力计算及截面设计 雨蓬梁的计算简图如图。 g+q=1.2×1.35+1.4×2.10=4.56KN/m P=1.4×3.5=4.9KN 梁根部为最不利截面: M=12.48KN〃m，V=11.74KN。 雨蓬梁选用变截面焊接工字型钢(200-100)×150×6×8。 梁根部截面特性:A=3504m2，Ix=6×1843/12+8×150×962×2=2523× 104mm4，Wx=2523×104/96=26.3×104mm3 h0tw ，满足要求。 2M6 ，满足要求。 雨蓬梁与刚架柱采用4M20普通C级螺栓连接。 七、基础设计 1刚架柱下独立基础设计 (1)地基承载力特征值和基础材料 本工程地质情况如下:建筑物场地地势平坦，地表高程38.56,38.72m，地下水位标高33.4m，无腐蚀性。经地质勘测，地表剖面为:表层0.8,1.2m耕杂土;以下有2.5m深的亚粘土;再往下为厚砂卵层。亚粘土可做持力层，地基承载力标准值为120KN/m2,地基土容重为19KN/m3。 ?0.000m--,1.0m，回填土含腐殖质，γ=16KN/m3，fak=80KN/m2，E=300N/mm2; ,1.0m--,3.50m，一般亚粘土，γ=20KN/m3，fak=120KN/m2，E=500N/mm2; ,3.50m以下为厚砂卵层， 地下水位位于,5.0m处。 综合考虑建筑物的用途、基础的型式、荷载大小、工程地质及水文地质条件等，持力层考虑为一般亚粘土层，fak=120KN/m2，基础的 埋置深度取2.0m。 2002)式5.2.4 假定基础宽度小于3m，按《建筑地基基础设计规范》(GB50007,修正fak: fa=fak+εbγ(b,3)+εdγm(d,0.5) =230+1.6×[(16×1.0+20×1.0)/2.0]×(2.0,0.5) =163.2KN/m2 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。 (2)基础底面内力及基础底面积计算 柱底截面采用荷载基本组合时的内力设计值:N=190.08KN，V=52.27KN，M=0 相应的荷载效应标准组合时的内力值为:Nk=15.45KN，Vk=43.73KN， Mk=0 采用锥形基础，假定基础高度H0=600mm， 按(1.1-1.4)A0估计偏心受压基础的底面积A: A=(1.1-1.4)×1.20=1.32-1.68m2 取A=bl=2.4×1.6m=3.84m2，W=1.536m3，基础的形状、尺寸及布置如图。 Gk=19×2.4×1.6×2.0=145.92KN 则作用在基础底面的相应荷载效应标准值组合的内力值为: Nk=150.45+145.92=296.37KN Mk=43.72×2.0=87.44KN〃m 基础底面压力验算: pkmax 20.25KN/m2 因1.2fa=195.84KN/m2>pkmax，pkmin>0，(pkmax+pkmin)/2<fa， 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。 (3)验算基础变阶处的受冲切承载力 按荷载效应基本组合求得的基础底面净反力为: N=190.082KN，M=52.27×2.0=104.54KN〃m，e=M/N=0.550m N合力作用点至基础底面最大压力边缘的距离a=2.4/2,0.550=0.650m pnmax=2N/(3la)=2×190.08/(3×1.6×0.620)=121.85KN/m2 则柱与基础交接处?,?截面: pn=252.59KN/m2，h0=600,50=550mm，at=450mm， ab=450+550×2=1550mm<L，取ab=1550mm，am=(at+ab)/2=1000mm Fu=0.7βhpftamh0=0.7×1.0×1.1×1000×550=423.50× 103N=423.50KN Fl=pjAl=97.48×[4×(2.4/2,0.70/2,0. 55)×1.6]=184、7.16KN<Fu，满足要求。 (4)基础底面配筋计算 =48.26KN〃m 选配8φ10@200，As=628mm2。 48 〃m 选配6φ10@200，As=628mm2。 基底配筋情况见图，基础短柱按构造配筋。 2墙抗风柱下独立基础设计 考虑抗风柱所承受的荷载及工程地质、水文地质条件等，参考刚架柱基础的设计结果，抗风柱基础埋深取d=2.0m，基底尺寸B×L=1.5×1.0m，基础底板配筋按构造选用6φ10@200。经验算均满足设计要求。