【導(dǎo)讀】輕型鋼結(jié)構(gòu)門(mén)式剛架由于其具有重量輕、造價(jià)低、安裝方便、施工周期短等優(yōu)點(diǎn)，近幾年在我國(guó)發(fā)展較快，尤其在工業(yè)廠房中已得到廣泛的應(yīng)用。本文即為一個(gè)典型的無(wú)吊車(chē)單層單跨雙坡門(mén)式剛架輕型廠房的設(shè)計(jì)書(shū)。本設(shè)計(jì)是根據(jù)建筑所給的工程設(shè)計(jì)條件，并依據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》、《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》、《門(mén)式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》等規(guī)范規(guī)程進(jìn)行的。內(nèi)容主要包括工程工況介紹，荷載計(jì)算，荷載組合，內(nèi)力計(jì)算，以及屋面檁條、墻梁、剛架、抗風(fēng)柱、支撐、節(jié)點(diǎn)、基礎(chǔ)等部分的設(shè)計(jì)計(jì)算。其中，剛架的設(shè)計(jì)首先是通過(guò)建筑科學(xué)研究院PKPM鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件STS進(jìn)行荷載內(nèi)力計(jì)算和截面優(yōu)選，然后根據(jù)相關(guān)的規(guī)范公式通過(guò)手算對(duì)其結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)算，其余內(nèi)容主要通過(guò)手算完成。輕鋼結(jié)構(gòu)的內(nèi)力是以彎矩為主，柱雖是壓彎構(gòu)件，也是彎矩的效應(yīng)大于壓力。

　　

【正文】 2250+284903112+48121+112121=108mm4焊縫最外邊緣的截面模量為：Ww1=108(510+2)2=106mm3翼緣和腹板連接處的截面模量為：Ww2=1084902=106mm3焊縫最大應(yīng)力為：σ=MWw1=106=βfffw=160=牛腿翼緣和腹板交接處有彎矩引起的應(yīng)力σ2m和剪力引起的應(yīng)力τ2v共同作用：σ2m=MWw2=106=τ2v=VAw=1035488=(σ2mβf)2+(τ2v)2=()2+=ffw=160N/mm2焊縫強(qiáng)度滿足要求。第八章 吊車(chē)梁計(jì)算起重量為5t，工作級(jí)別為A5 的橋式吊車(chē)一臺(tái)，設(shè)置制動(dòng)梁，吊車(chē)跨度為s=。鋼材采用Q345，焊條為E43 型?；境叽鐬椋築=6024mm，W=5000mm，H=1764 mm，b=230 mm，軌道型號(hào)38 kg/m，小車(chē)重Q′=,總重G=，最大輪壓=118kN, 最小輪壓=65kN。吊車(chē)荷載的動(dòng)力系數(shù)α 。吊車(chē)荷載設(shè)計(jì)值：P=αrQPmax=118=H=rQgξ(Q+Q39。）n=10（5+）4=（1）吊車(chē)梁的最大彎矩及相應(yīng)剪力因輪距為5m，所以一臺(tái)吊車(chē)的最大彎矩只能在兩個(gè)輪子同時(shí)作用在梁上，梁上所有吊車(chē)荷載的合力P的位置，其產(chǎn)生最大彎矩的荷載簡(jiǎn)圖如下：吊車(chē)梁最大彎矩計(jì)算簡(jiǎn)圖 最大剪力時(shí)荷載位置a1=W=5000mm a2=a14=50004=1250mm，最大彎矩為：Mmax=βwP(l2a2)2l=2()26=最大彎矩處相應(yīng)的剪力為：Vmax=βwP(l2a2)l=2()6=（2）最大剪力：Vmax=RA=76=（3）由水平荷載產(chǎn)生的最大彎矩：MH=HPMmax==?m：H600350240614：A=102m2 Ix=104m4 Iy=105m4ix=101m iy=101mWx=103m3 104m3形心 x=101m y=101mS=350142617+24762472=106mm3（1）上翼緣最大正應(yīng)力σ=MmaxWx+MHWy=106+105=（2）腹板最大剪應(yīng)力τ=VmaxSIxtw=1031086=（3）腹板的局部壓應(yīng)力采用38kg/m的鋼軌，軌高為134mmlz=a+5hy+2hR=50+514+2134=388mm集中荷載增大系數(shù)為：ψ= F=P=按公式計(jì)算腹板局部壓應(yīng)力為σc=ψFtwlz=1036388=（4）腹板計(jì)算高度邊緣處的折算應(yīng)力為：σ=MIxy=10833914=σ2+σc2σσc+3τ2=++3=β1fl1b=5900350=13，應(yīng)計(jì)算梁的整體穩(wěn)定性，由公式計(jì)算：由公式計(jì)算：ξ=l1tb1h=590014350600=因集中荷載并非在跨中附近βb=+=+=I1=112143503=106mm4I2=112142403=106mm4由公式得：ab=I1I1+I2=+=ηb==2=iy=I1+I2A=(+)104=，λy=l1iy==由公式計(jì)算梁的整體穩(wěn)定性系數(shù)φb=βb4320λy2?AhWx1+λy?+ηb=1041061+6002+=按下式修正φb得：φb39。===按下式計(jì)算整體穩(wěn)定性為：Mmaxφb39。Wx=3106=f整體穩(wěn)定性滿足要求。Mk,max=P(l2a2)2l=1182()26=?mv=Mk,maxl210EIx=1066000210105108=v=l800=滿足要求。（1）上翼緣與腹板的連接焊縫hf=12(VS1I)2+(φPIZ)2=12140(10335014(2617)108)2+(1032158+8)2=(當(dāng)板厚小于16mm時(shí)，ftw=140N/mm2)取hf=6mm。（2）下翼緣與腹板的連接焊縫hf=VS12=10324014(3397)2140108=取hf=6mm。第九章 抗風(fēng)柱設(shè)計(jì)橫向跨度30m，檐口標(biāo)高9m，每側(cè)山墻設(shè)置3根抗風(fēng)柱，形式為等截面實(shí)腹工字鋼。用于承受作用于山墻水平方向的風(fēng)荷載，不承擔(dān)豎向力。山墻墻面板采用壓型鋼板加保溫棉，墻梁采用C型冷彎薄壁型鋼，㎡，㎡。墻面恒載標(biāo)準(zhǔn)值 =㎡風(fēng)壓高度變化系數(shù)=，風(fēng)壓體型系數(shù)=。風(fēng)壓設(shè)計(jì)值 ==＝單根抗風(fēng)柱承受的均布荷載設(shè)計(jì)值為：恒載 =＝＝風(fēng)荷載 =＝＝抗風(fēng)柱的柱腳和柱頂分別由基礎(chǔ)和屋面支撐提供豎向及水平支撐。選擇工字型截面450320814。截面特性：截面面積為A=102m2,則構(gòu)件的重度為（12336/100）100＝可得到構(gòu)件的最大軸壓力為N=(+)＝ kN最大彎矩為M=m (1)強(qiáng)度驗(yàn)算：M=?m，N=σ=NA+MWe=1125812336+106=f=310N/mm2(2)穩(wěn)定驗(yàn)算：平面內(nèi)：λx=50，b類(lèi)截面，查表得φxr=NEx039。==π2105N/mm2502=9120KNN0φxrAe0+βmxM1[1N0NEx039。φxr]We1=12336mm+106N?mm[1(112589120)]106=13N/mm2f=310N/mm2平面外：f=310N/mm2滿足要求。(3)撓度驗(yàn)算： 在橫向風(fēng)荷載作用下，容許撓度（L/400=）。 抗風(fēng)柱驗(yàn)算滿足要求。附 錄表1 剛架的風(fēng)荷載體型系數(shù)建筑類(lèi)型分 區(qū)端 區(qū)中 間 區(qū) 1E2E3E4E5E6E123456封閉式++++部分封閉式+++ 注：，正號(hào)（壓力）表示風(fēng)力由外朝向表面； 負(fù)號(hào)（吸力）表示風(fēng)力自表面向外離開(kāi)，下同； ，對(duì)1區(qū)和5區(qū)可取+， 這些系數(shù)包括了迎風(fēng)面和背風(fēng)面的影響； ，端區(qū)風(fēng)荷載超過(guò)中間區(qū)的部分， 宜直接由端剛架承受； ，可按雙坡房屋的兩個(gè)半邊處理（如下圖A中b所示）。 圖A 剛架的風(fēng)荷載體型系數(shù)分區(qū) 注： α——屋面與水平的夾角； B——建筑寬度； H——屋頂至地面的平均高度，可近似取檐口高度； Z——計(jì)算維護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)件時(shí)的房屋邊緣帶寬度，取建筑最小水平尺寸的10%或者 ，但不得小雨建筑最小尺寸的4%或者1m(圖2，圖3)； 計(jì)算剛架時(shí)的房屋端區(qū)寬度取Z（橫向）和2Z（縱向）。表2 檁條和墻梁的風(fēng)荷載體型系數(shù)結(jié)構(gòu)構(gòu)件分區(qū)有效受風(fēng)面積（m2）封閉式建筑部分封閉式建筑 檁條中間區(qū)①A≤11A10A≥10++邊緣帶②A≤A10A≥10++角 部③A≤11A10A≥10++ 墻梁中間區(qū)④A≥10++邊緣帶⑤A≥10++ 注：，A為構(gòu)件的有效受風(fēng)面積，按照相關(guān)規(guī)范條文進(jìn)行計(jì)算，下同； ，應(yīng)按兩種情況進(jìn)行結(jié)構(gòu)構(gòu)件計(jì)算，下同； ，帶圓圈的數(shù)字表示分區(qū)號(hào)，下同。表3 屋面板和墻板的風(fēng)荷載體型系數(shù)結(jié)構(gòu)構(gòu)件分 區(qū)有效受風(fēng)面積（m2）封閉式建筑部分封閉式建筑屋面板和緊固件中間區(qū)①A≤1邊緣區(qū)②A≤1角 部③A≤1墻體和緊固件中間區(qū)④A≤1++邊緣帶⑤A≤1++ 注：表中，A為緊固件的有效受風(fēng)面積。表4 山墻墻架構(gòu)件的風(fēng)荷載體型系數(shù)結(jié)構(gòu)構(gòu)件分 區(qū)有效受風(fēng)面積（m2）封閉式建筑部分封閉式建筑斜梁中間區(qū)①A≥10邊緣區(qū)②A≥10角 部③A≥10柱中間區(qū)④A≥20++邊緣帶⑤A≥20++ 注：表中，A為山墻墻架構(gòu)件的有效受風(fēng)面積。 表5 梁端加腋長(zhǎng)度與梁跨度的近似比值 結(jié)構(gòu)形式跨內(nèi)無(wú)橋式起重機(jī)跨內(nèi)有橋式起重機(jī)與邊柱相連與中柱相連與邊柱相連與中柱相連單跨——多跨～～～～ 表6 變截面構(gòu)件的工字型截面尺寸估算有無(wú)起重機(jī)單跨多跨hc1hb1hb0hc1hc2hb1hb2hb0無(wú)起重機(jī)Q5tH/（10～15）L/（30～35）L/（55～65）H/（10～15）H/（10～15）L/（30～40）L/（30～45）L/（45～55）L/（30～40）L/（30～40）L/（30～40）無(wú)起重機(jī)且Q≥5tH/（12～18）L/（25～30）L/（50～55）H/（12～18）H/（16～20）L/（30～35）L/（25～30）L/（50～50）L/（40～50）L/（40～50）L/（45～55） 注：。 （附圖B）中所示。 a)單跨剛架 b)多跨剛架 附圖B 剛架截面尺寸示意圖 注：≥5t的等截面柱，hc0=hc1,hc02=hc2,柱兩端均為剛接。 ≥200mm。表7 承載力抗震調(diào)整系數(shù)γRE構(gòu)件或連接梁柱支撐節(jié)點(diǎn)螺栓焊縫γRE 表8 剛架柱頂側(cè)移限值起重機(jī)情況其他情況柱頂側(cè)移限值無(wú)起重機(jī)采用輕型鋼墻板h/60采用砌體墻h/100有橋式起重機(jī)當(dāng)起重機(jī)有駕駛室時(shí)h/400當(dāng)起重機(jī)由地面操作時(shí)h/180注：表中的h為剛架柱高度。表9 柱腳鉸接楔形柱的計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)μrK2/K1≥ Ic0/Ic1注：表中的Ic0、Ic1分別為剛架柱小頭和柱大頭的截面慣性矩。參考文獻(xiàn)[1]重慶鋼鐵設(shè)計(jì)研究院，《工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)》，[2]鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)（上、下），北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，[3]建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（GB 50009—2010）[4]鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB 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