【正文】 ure, the design be successfully pleted. The content of this design mainly includes the engineering condition, load calculation, load bination, internal force calculation as well as the design calculation of the roof purlins, wall beam, frame, wind resistant pillars, supporting, node, and foundation. Among them, load internal force calculation and section optimization of the frame design is first used by the PKPM steel structure design software STS which is designed by Architectural Institute of science and technology, then according to the formula of the relevant standard rules to count the results and checked it by hand, the rest of the content is plete by hand .KEYWORDS: Light steel portal frame, Intensity, Stability, Deflection 前言80年代以來(lái)，國(guó)外的輕鋼結(jié)構(gòu)建筑逐步進(jìn)入了國(guó)內(nèi)市場(chǎng)。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。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。土木工程（建筑結(jié)構(gòu)工程）畢業(yè)設(shè)計(jì)摘 要輕型鋼結(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)。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。關(guān)鍵詞：門(mén)式鋼架，強(qiáng)度，穩(wěn)定性，撓度ABSTRACT Because of it39。由于其靈活面廣，用鋼量小，工廠化生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)能力強(qiáng)，現(xiàn)場(chǎng)安裝簡(jiǎn)便迅速，施工周期短，因而在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)中應(yīng)用越來(lái)越廣泛，受到廣大用戶(hù)的認(rèn)可及好評(píng)。門(mén)式剛架輕鋼結(jié)構(gòu)已成為當(dāng)今輕型化建筑結(jié)構(gòu)的主要形式，它能有效利用材料，構(gòu)件尺寸小，可以在工廠批量生產(chǎn)，保證質(zhì)量，而且可循環(huán)利用而被廣泛應(yīng)用于工業(yè)廠房和公共建筑中，其優(yōu)越性和經(jīng)濟(jì)效益是不言而喻的，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：(1)構(gòu)造簡(jiǎn)單，材料單一。(2)抗震性能好。(3)施工周期短。(4)可以滿(mǎn)足多種生產(chǎn)工藝和使用功能的要求。(5)宜于拆卸搬遷。(6)符合環(huán)保要求。(7)空間利用率高。與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比，鋼結(jié)構(gòu)可增加有效利用面積36%左右。近幾年來(lái)，隨著我國(guó)鋼產(chǎn)量的增加，鋼材價(jià)格的下調(diào)，競(jìng)爭(zhēng)的激烈，輕鋼結(jié)構(gòu)建筑與同類(lèi)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比，造價(jià)持平或略低，當(dāng)廠房的跨度越大時(shí)，其優(yōu)勢(shì)更為明顯，這也是它賴(lài)以競(jìng)爭(zhēng)的一大優(yōu)勢(shì)。由于施工周期短，可以提前投入使用，提前獲取投資效益；更由于采用色彩鮮艷的彩色壓型鋼板，美觀華麗，改善了周邊環(huán)境的動(dòng)態(tài)感；因?yàn)榻ㄖ锉旧淼淖灾剌p，一般情況下不需要做樁基，可以節(jié)省投資；由于采用了聚苯乙烯泡沫夾心板或單板加保溫棉等措施后，使保溫、隔熱效果良好。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。然而，輕型鋼結(jié)構(gòu)是近幾年在國(guó)內(nèi)才發(fā)展起來(lái)的新型結(jié)構(gòu)形式，由于宣傳力度不夠，未得到廣泛認(rèn)同，工程應(yīng)用多集中在東南沿海地區(qū)，且主要用于中小型工業(yè)建筑，公共建筑和商業(yè)建筑中應(yīng)用較少，設(shè)計(jì)人員也沒(méi)有充分認(rèn)識(shí)到輕型鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性。此外我國(guó)對(duì)輕型鋼結(jié)構(gòu)的理論和試驗(yàn)研究 尚不夠深人，例如如何考慮結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定、空間作用、蒙皮效應(yīng)等，國(guó)外已有成熟的規(guī)范，國(guó)內(nèi)尚無(wú)可靠的設(shè)計(jì)依據(jù)。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助繪圖、計(jì)算機(jī)輔助制造技術(shù)還處于初級(jí)階段，國(guó)內(nèi)尚無(wú)公認(rèn)的成熟專(zhuān)業(yè)化輕鋼設(shè)計(jì)軟件，國(guó)外已實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)三維建模分析、設(shè)計(jì)、繪圖和輔助集成制造一體化，在節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)、構(gòu)件詳圖標(biāo)準(zhǔn)化、信息系統(tǒng)管理、工程量、造價(jià)自動(dòng)計(jì)算、材料表生成等方面已全部計(jì)算機(jī)化。綜上所述，為進(jìn)一步促進(jìn)鋼結(jié)構(gòu)建筑的應(yīng)用范圍，降低建筑成本，全面提高經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)門(mén)式剛架進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)就顯得尤為重要。67目錄摘 要 I前言 II第一章 工程概況 2 2 2 2 墻面布置 2 2 2第二章 荷載 2第三章 檁條設(shè)計(jì) 2 2 2 2 2： 2 2 2 2 2，根據(jù)公式計(jì)算的穩(wěn)定性為： 2 2第四章 屋面支撐系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2第五章 柱間支撐 2第六章 墻梁 2： 2: 2： 2： 2 2 2第七章 主剛 架設(shè)計(jì) 2 2 PKPM內(nèi)力計(jì)算結(jié)果 2： 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2第八章 吊車(chē)梁計(jì)算 2 2 2 2： 2： 2 2 2 2 2第九章 抗風(fēng)柱設(shè)計(jì) 2 2 2 2 2 2附 錄 2致謝 2參考文獻(xiàn) 2第一章 工程概況 總建筑面積2520m2；建筑層數(shù)：輕鋼結(jié)構(gòu)廠房，一層（廠房橫向跨度30m,縱向跨長(zhǎng)84m）；建筑高度：廠房檐口高9m；墻體：，墻體外觀注意協(xié)調(diào)；屋面：屋面采用壓型鋼板+保溫棉；其他：室內(nèi)外高差為150mm；結(jié)構(gòu)形式：廠房為門(mén)式剛架結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)采用鋼筋混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)；抗震設(shè)計(jì)：建筑物重要性類(lèi)別為丙類(lèi)，抗震設(shè)防烈度為7度，建筑場(chǎng)地類(lèi)別為Ⅱ類(lèi)；建筑物使用年限類(lèi)別：三級(jí)，建筑耐久年限50年；主鋼架鋼材采用Q345鋼，檁條、墻梁等采用Q345鋼； 1縱向柱距6m，；1屋面坡度1：10；1地形條件：場(chǎng)地地勢(shì)平坦開(kāi)闊。廠房橫向跨度30m，共設(shè)3根抗風(fēng)柱，柱底鉸接。由于該廠房縱向長(zhǎng)度84m，所以不需設(shè)置伸縮縫；土壤地址條件良好，不需設(shè)置沉降縫；根據(jù)地震設(shè)防烈度為7度，不需設(shè)置防震縫。第二章 荷載永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值（按水平投影面）：。雪載： kN/m2；ur=。 kN/m2。第三章 檁條設(shè)計(jì)斜卷邊Z形冷彎型鋼 采用Q345鋼，屋面坡度為1:10，檁條跨度為6m，中間設(shè)置拉條一道，拉條作用約束檁條上翼緣，檁條僅支承壓型鋼板屋面(承受活荷載或雪荷載),撓度限值為 1/150，屋面板能阻止檁條側(cè)向失穩(wěn)，構(gòu)造能保證風(fēng)吸力作用下翼緣受壓的穩(wěn)定性，檁條建筑類(lèi)型為封閉式建筑。= ： 由y平面內(nèi)荷載引起的繞x軸的彎矩，按單跨簡(jiǎn)支梁計(jì)算，=6m，由x軸平面內(nèi)荷載引起的彎矩，考慮拉條作為側(cè)向支撐點(diǎn)，按多跨連續(xù)梁計(jì)算=3m。m ===9= kN在永久荷載與風(fēng)吸力作用下，截面模量全部有效，同時(shí)不計(jì)孔洞削弱，則：Wex=Wx=104m3 Wey=Wy=105m3墻面能阻止檁條側(cè)向失穩(wěn)和扭轉(zhuǎn)，在風(fēng)吸力作用下，按公式σ=MxφbxWex+MyWey≤f驗(yàn)算在風(fēng)荷載與墻面永久荷載組合作用下檁條的穩(wěn)定性。風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值ωk=，按公式vy=5384wkl4EIx≤[v]驗(yàn)算其撓度。第四章 屋面支撐系統(tǒng)設(shè)計(jì)屋面檁條布置：。邊列柱設(shè)柱間支撐，因此認(rèn)為A、E軸處屋蓋橫向支撐的支座。單跨門(mén)式鋼架僅在A軸、E軸有柱間支撐，為L(zhǎng)505的雙角鋼，背間距10mm.第六章 墻梁：設(shè)墻梁跨度6m，跨中設(shè)置一根拉條，約束墻梁外翼緣，拉條及墻梁都采用Q345鋼，墻面采用壓型鋼板加保溫棉，選用斜卷邊Z形的冷彎薄壁型鋼XZ1405020。: 墻板加保溫棉 墻梁自重 基本風(fēng)壓 風(fēng)荷載高度變化系數(shù) 迎風(fēng)風(fēng)荷載體型系數(shù) 背風(fēng)風(fēng)荷載體型系數(shù) 迎風(fēng)風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值 背風(fēng)風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值 墻梁所受荷載設(shè)計(jì)值: 豎向 qx=+= 水平 qy== qy39。=荷載組合考慮兩種情況：1）qx+qy 2)qx+qy39。產(chǎn)生的彎矩Mx，Mx39。=18qy39。=39。e39。同理可知，其他板件全截面有效。 （3）構(gòu)件強(qiáng)度驗(yàn)算正應(yīng)力 滿(mǎn)足剪應(yīng)力 豎向剪應(yīng)力：τx=3Vxmax4b0t=31034(502)=fv=175N/mm2 水平剪應(yīng)力：τy=3Vymax2h0t=31032(1402)=fv故墻梁的彎曲正應(yīng)力和剪應(yīng)力均滿(mǎn)足強(qiáng)度要求。本設(shè)計(jì)共有15榀鋼架，采用中間榀（無(wú)抗風(fēng)柱）鋼架作為設(shè)計(jì)實(shí)例。鋼架荷載布置如下圖所示：圖 恒載簡(jiǎn)圖圖 活載簡(jiǎn)圖圖 左風(fēng)簡(jiǎn)圖圖 右風(fēng)簡(jiǎn)圖圖 吊車(chē)簡(jiǎn)圖 PKPM內(nèi)力計(jì)算結(jié)果根據(jù)PKPM計(jì)算而得到各截面內(nèi)力包絡(luò)圖如下：：等截面梁H900250810截面特性：A=102m2，Ix=103m4，Iy=105m4，Wx=103m3，Wy=104m3，ix=101m，iy=102m。等截面梁內(nèi)力標(biāo)準(zhǔn)組合值（鋼梁1）組合號(hào)MNVMNV123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536373839404142434445464748495051525354555657585960616263646566676869707172737475767778798081828384858687888990919293949596979899100