【正文】 用鋼。在由Q195到Q275的所有碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號中，且綜合考慮結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的重要性，荷載性質(zhì)，連接方法，工作條件等方面，Q235鋼是較理想的鋼號。其余的小柱，檁條，墻架，小梁，板材均可直接由熱軋型鋼，冷彎薄壁型鋼和熱軋鋼板表中選用，這樣可以減少制作工作量，提高工業(yè)化水平，加快施工速度，進(jìn)而降低工程造價(jià)。設(shè)計(jì)資料中給出廠房所處環(huán)境，冬季室外計(jì)算溫度19℃，℃。 連接材料在本設(shè)計(jì)中所涉及的所有連接所用鋼材，如焊條，螺栓的鋼材應(yīng)與主體金屬的強(qiáng)度相適應(yīng)。橫梁跨中拼接點(diǎn)，梁柱拼接點(diǎn)所用螺栓一律為高強(qiáng)螺栓，其余為普通螺栓連接。3. 檁條的設(shè)計(jì) 檁條的選擇和在屋架上的布置和擱置實(shí)腹式檁條的截面高度h，一般為跨度的1/35～1/50，故初步選用檁條為卷邊槽形冷彎薄壁型鋼C1807020。屋脊檁條的布置采取雙檁方案，雙脊檁與跨中線等距（），且此雙檁條由圓鋼相連，跨度6m，于1/2跨度處設(shè)一道拉條，在檐口處還設(shè)有撐桿和斜拉條。），為限制檐缺口處邊檁向上或向下兩個(gè)方向的側(cè)向彎曲所設(shè)的撐桿的要求為長細(xì)比λ≤200，選用外徑Φ20㎜，壁厚3㎜的鋼管。 內(nèi)力計(jì)算ⅰ 永久荷載與屋面活載組合檁條線荷載彎矩設(shè)計(jì)值 ：ⅱ 永久荷載與風(fēng)荷載吸力組合風(fēng)荷載高度變化系數(shù)取181。S=（吸），則垂直屋面的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值：檁條線荷載彎矩設(shè)計(jì)值 截面選擇及截面特性ⅰ選用卷邊槽形冷彎薄壁型鋼C1807020δ近似取200N/㎜2,截面上翼緣有效寬厚比b2/t=23, b2=㎜,應(yīng)考慮有效截面，同時(shí)跨中截面有孔洞削弱，則有效截面抵抗矩為： 既定屋面能阻止檁條側(cè)向失穩(wěn)和扭轉(zhuǎn)，由此計(jì)算檁條截面兩個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)處的強(qiáng)度為： ⅱ 穩(wěn)定性計(jì)算屋面能阻止檁條的側(cè)向失穩(wěn)和扭轉(zhuǎn)，在此吸力的作用下計(jì)算檁條的穩(wěn)定性，受彎構(gòu)件的整體穩(wěn)定系數(shù)。ⅲ 撓度計(jì)算（簡支梁）ⅳ 構(gòu)造要求故此檁條在平面內(nèi)、外均滿足要求。墻面板采用彩色鍍鋅薄鋼板，㎜～㎜之間，山墻處的墻架布置圖如圖。垂直于房屋墻面的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值： 均布風(fēng)荷載設(shè)計(jì)值：則作用在墻梁上的風(fēng)荷載設(shè)計(jì)值：墻梁自重： 標(biāo)準(zhǔn)值： 設(shè)計(jì)值：=㎡（落地墻不計(jì)墻重，因墻梁先裝不計(jì)拉條作用），墻板上均布風(fēng)荷載設(shè)計(jì)值Qx=㎡，由《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊》表61選用YX15118826型壓型鋼板，㎜，可滿足要求。 強(qiáng)度驗(yàn)算，C1807020，開口朝上b/t=70/=35 , b/t=b1/t 全截面有效h/t=180/=90, h/t=h1/t 全截面有效 風(fēng)荷載作用下的撓度 抗風(fēng)柱設(shè)計(jì)墻梁C1807020。墻架柱的最大彎矩=（1/8）=墻架柱的最大軸力N=7+=ⅰ彎矩作用平面內(nèi)穩(wěn)定性計(jì)算=,按《鋼結(jié)構(gòu)手冊》查表48得，由附表值查的=（b類） ⅱ 彎矩作用平面外的穩(wěn)定性基于墻梁和墻板的支撐作用，可不驗(yàn)算其穩(wěn)定性。5. 吊車梁設(shè)計(jì) 吊車梁選用焊接工字形截面的簡支吊車梁系統(tǒng)，跨度為6m，無制動(dòng)結(jié)構(gòu)，支撐與鋼柱，采用加強(qiáng)受壓翼緣的方式提高吊車梁的整體穩(wěn)定性。 最大剪力（梁端支座處） 有水平荷載產(chǎn)生的最大彎矩 截面選擇 腹板高度的確定按容許撓度值取：梁高h(yuǎn)值應(yīng)接近經(jīng)濟(jì)高度h≈hec=600㎜ 吊車梁腹板厚度的確定因兩種結(jié)果均小于8㎜，故按規(guī)范要求取=8㎜。 截面特性吊車梁截面如圖： 毛截面特性 A=30012+22012+8476=10248㎜2=㎝2 凈截面特性（）An=10248212=9732㎜2=㎝2 上翼緣對y軸的特性： 強(qiáng)度計(jì)算 正應(yīng)力 剪應(yīng)力 腹板的局部壓應(yīng)力集中荷載增大系數(shù)ψ=，F(xiàn)=P= 穩(wěn)定計(jì)算 梁的整體穩(wěn)定性則整體穩(wěn)定性： 腹板的局部穩(wěn)定性 撓度計(jì)算按一臺(tái)吊車計(jì)算撓度，所以求一臺(tái)吊車的最大彎矩只能一個(gè)吊車輪壓作用在梁上。取支座加勁肋為：2—1008㎜。6. 剛架內(nèi)力分析及設(shè)計(jì) 門式剛架資料單層廠房采用單跨雙坡門式剛架，剛架跨度12m，共有8榀剛架，柱距6m，屋面坡度1/10，地震設(shè)防烈度為8度，屋面及墻面板為壓型鋼板，中間夾有80㎜厚的聚苯板保溫層，檁條墻梁為薄壁卷邊C型鋼，鋼材采用Q235鋼，焊條E43型，剛架尺寸及風(fēng)荷載體型系數(shù)（取端區(qū)）如下圖所示： 荷載取值 荷載標(biāo)準(zhǔn)值（對水平投影面） 壓型鋼板（二層含80㎜厚的保溫層） ㎡ 檁條（包括拉條） ㎡剛架斜梁自重 ㎡ KN/㎡㎡，㎡， KN/㎡。 各部分作用荷載 屋面荷載恒載 標(biāo)準(zhǔn)值 6= 設(shè)計(jì)值 = KN/m活載 標(biāo)準(zhǔn)值 6= 設(shè)計(jì)值 = KN/m 柱荷載恒載 標(biāo)準(zhǔn)值 6+6= 設(shè)計(jì)值 = KN活載 標(biāo)準(zhǔn)值 6= 設(shè)計(jì)值 = 風(fēng)荷載ⅰ向風(fēng)面 柱上 標(biāo)準(zhǔn)值 qwk=6= KN/m 設(shè)計(jì)值 qw== KN/m 橫梁上 標(biāo)準(zhǔn)值 qwk=（）6= KN/m設(shè)計(jì)值 qw=（）= KN/mⅱ背風(fēng)面 柱上 標(biāo)準(zhǔn)值 qwk=（）6= KN/m 設(shè)計(jì)值 qw== KN/m 橫梁上 標(biāo)準(zhǔn)值 qwk=（）6=設(shè)計(jì)值 qw== KN/m 剛架內(nèi)力計(jì)算 荷載作用 活載作用 風(fēng)荷載作用ⅰ 左半跨吸力 活載作用下的彎矩圖 ⅱ 右半跨吸力ⅲ 左柱身迎風(fēng) ⅳ 右柱背風(fēng)吸力 ⅴ 左屋面高度吸力 ⅵ 右屋面高度吸力 ⅶ 風(fēng)作用組合內(nèi)力 吊車荷載作用吊車梁及軌道自重 G=（38++）6=吊車荷載根據(jù)B與K及反力影響線，可算得各輪對應(yīng)的反力影響線豎標(biāo)，于是可求的作用于柱上的吊車垂直荷載： 作用于每個(gè)輪子上的吊車水平制動(dòng)力設(shè)計(jì)值作用于牛腿上的吊車水平荷載值水平制動(dòng)力到柱頂?shù)拇怪本嚯x則作用在左側(cè)柱牛腿處豎向最大集中力此集中力在牛腿處產(chǎn)生的最大彎矩在左側(cè)柱產(chǎn)生豎向最大集中力，相應(yīng)的在右側(cè)柱出現(xiàn)最小集中力：作用在牛腿處產(chǎn)生的最小彎矩ⅰ 吊車最大水平荷載，從左向右且僅作用在左側(cè)柱時(shí)剛架內(nèi)力計(jì)算： 集中力出產(chǎn)生的最大彎矩： 吊車最大水平荷載從左向右作用時(shí)剛架的總內(nèi)力圖為分別作用在左側(cè)柱和右側(cè)柱上兩內(nèi)力圖的疊加，疊加結(jié)果如下：ⅱ 最大豎向荷載作用在左側(cè)柱時(shí)剛架內(nèi)力計(jì)算作用處上柱，下柱的彎矩分別為：ⅲ 相應(yīng)于作用在右側(cè)柱時(shí)，最小豎向荷載作用在左側(cè)柱產(chǎn)生的內(nèi)力作用處上柱，下柱的彎矩分別為：如上兩圖內(nèi)力圖疊加，即得作用在左側(cè)柱上的總內(nèi)力圖，疊加圖如下： 內(nèi)力組合由以上內(nèi)力組合知柱底截面33的內(nèi)力值較大，33截面的最不利內(nèi)力組合為M=，N=，V=，即以此內(nèi)力值進(jìn)行柱截面設(shè)計(jì)。 截面選擇與強(qiáng)度驗(yàn)算ⅰ構(gòu)件截面幾何參數(shù) 梁柱均選用焊接工字型鋼（㎜）40020012，ⅱ 構(gòu)件寬厚比的驗(yàn)算翼緣部分：b/t=100/12=15(8度設(shè)防地區(qū)應(yīng)13)腹板部分：ho/tw=376/10=250ⅲ 剛架梁的驗(yàn)算⑴ 抗剪驗(yàn)算（由于所取屋面坡度α=1/10較小，故僅按水平梁計(jì)算即可） 梁截面的最大剪力為：VB=第 122 頁 共 122 頁內(nèi) 力 組 合 表構(gòu)件號截面荷載 項(xiàng)目內(nèi)力恒荷載活荷載吊車荷載風(fēng)荷載內(nèi)力組合Dmax在左側(cè)Dmin在左側(cè)177。對于等截面構(gòu)件γ＝0ｂ類截面，查表　 Ⅴ 剛架側(cè)移計(jì)算查《鋼結(jié)構(gòu)》上冊表65，鋼架柱頂位移限值[u]=l/400沿柱高度均布水平荷載作用下柱頂?shù)刃搅Γ篐==（W1+W4）h=（+）6=吊車水平荷載PC作用下的側(cè)移時(shí)，柱頂?shù)刃搅可取則H總=H1+H2=+=則柱頂水平力作用下的側(cè)移u為：滿足要求。單個(gè)螺栓受剪，受拉承載力設(shè)計(jì)值為：每個(gè)螺栓的拉力：螺栓群的抗剪力為：最外排一個(gè)螺栓的抗剪，抗拉力為： 滿足要求 端部厚度驗(yàn)算端部厚度取為t=22㎜，ef=40按伸臂類端板計(jì)算，滿足要求。單個(gè)螺栓受剪，受拉承載力設(shè)計(jì)值為：受力最大的螺栓的抗剪力，抗拉力：，滿足要求 端部板厚度驗(yàn)算端部厚度取為t=20㎜，ef=36按伸臂類端板計(jì)算，滿足要求。則底板應(yīng)力為：=σmin0，柱腳存在拉力，需設(shè)置錨栓來承擔(dān)此拉力。其有的效截面面積為2=2612mm22609 mm2滿足要求。取q=，b1=100，a1=200，b1/ a1=100/200=。槽鋼與底板之間的連接焊縫承受剪力為：V=焊縫的總長度為：=4390=1560㎜則此連接焊縫所需的焊腳尺寸為： 。 牛腿根部截面驗(yàn)算作用于牛腿根部的彎矩M和剪力VM== V=牛腿根部的凈截面為：形心軸以上面積對形心軸的面積矩為：S=22019+1819=922cm3凈截面慣性矩為：凈截面抵抗矩為：下翼緣外邊緣的正應(yīng)力為：截面形心處的剪應(yīng)力為：截面腹板下端抵抗矩為：下翼緣對形心軸的面積矩為：S=22019=760cm3 腹板下端的正應(yīng)力為：腹板下端的剪應(yīng)力為：腹板下端的折算應(yīng)力為： 牛腿與柱的連接焊縫計(jì)算設(shè)焊縫為周邊圍焊，轉(zhuǎn)角處連續(xù)施焊，且假定剪力僅有牛腿腹板焊縫承受，取hf=8mm。牛腿翼緣和腹板交接處有彎矩引起的應(yīng)力和剪力引起的應(yīng)力共同作用：，滿足要求。R=65（1+）+作用在焊縫處的剪力V=焊縫處的剪應(yīng)力τf滿足要求。平臺(tái)尺寸為ab=5400㎜6000㎜，板厚為8㎜，柱距為3m，平臺(tái)梁板布置如下圖： 荷載計(jì)算板的自重：gk=7850=615N/m2=板上均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值：qk=則板單位寬度上的設(shè)計(jì)值：q=+=+2= 平臺(tái)鋪板強(qiáng)度驗(yàn)算無肋平板周邊與梁上翼緣以構(gòu)造間斷焊縫連接（可近似的按四邊簡支無拉力受彎板計(jì)算）取中間板帶，如圖中陰影部分b/a=2400/1000= 次梁設(shè)計(jì) 確定次梁的截面q==支座處的彎矩：跨中彎矩：故支座處的最大剪力：則次梁所需的凈截面抵抗矩為：由《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊》表163初選工10型號的工字鋼，則次梁自重為：= 次梁截面的驗(yàn)算次梁自重在支座處產(chǎn)生的彎矩：總彎矩：則，滿足要求。 穩(wěn)定性驗(yàn)算因采用鋪板密鋪在受工字形鋼梁的受壓翼緣上并與其牢固相連，能阻止受壓翼緣的側(cè)向位移，故不必驗(yàn)算次梁的整體穩(wěn)定性。支座處的最大剪力： 故此次梁滿足截面的強(qiáng)度要求。 撓度計(jì)算滿足要求。 確定柱截面尺寸柱頂集中力設(shè)計(jì)值：N=假設(shè)λ=100，l0=l=3000140+100=2960㎜，由《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊》表163初選工16型號的工字鋼 ，則次梁自重為：=此柱截面的強(qiáng)軸屈曲時(shí)屬b類截面，查表142，此柱截面的弱軸屈曲時(shí)屬c類截面，查表142，則 ，滿足要求。地質(zhì)情況，經(jīng)勘測知地基承載力fak=150Kpa，無不良地基，最高地下水位9m。則取b=，l=，則A==㎡≈㎡,且b=3m，故fa不需進(jìn)行寬度修正。則取b=，l=2m，A=2=㎡基礎(chǔ)和回填土重：偏心距： 所以，采用三步退臺(tái)的臺(tái)階形獨(dú)立剛性基礎(chǔ)，如圖：滿足剛性角要求，故不進(jìn)行沖切驗(yàn)算。P=NK/ANK=+.=則 抗風(fēng)柱下基礎(chǔ)設(shè)計(jì)抗風(fēng)柱傳到基礎(chǔ)頂面的軸向力雖小，但是彎矩較大，故抗風(fēng)柱下基礎(chǔ)的尺寸和形式取為同剛架柱下的基礎(chǔ)尺寸和形式，可滿足要求。 《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 500112001)。 《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(CECS 102:98)。 《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 5001020