门式刚架计算书

目 录

2 荷载计算 ................................................................... 2 2．1 荷载取值计算 .......................................................... 2

2.1.1 永久荷载标准值（对水平投影面） ..................................... 2 2.1.2 可变荷载标准值 ..................................................... 2 2.1.3 风荷载标准值 ....................................................... 2 2.1.4 吊车资料 ........................................................... 2 2.1.5 地震作用 ........................................................... 3 2.2 各部分作用的荷载标准值计算 ............................................. 3 3 内力计算 ................................................................... 5 3.1 在恒荷载作用下 ......................................................... 6 3.2 在活荷载作用下 ......................................................... 7 3.3 在风荷载作用下 ......................................................... 8 3.4 在吊车荷载作用下 ....................................................... 9 3.5 内力组合 .............................................................. 10 4 刚架设计 .................................................................. 14 4.1 截面形式及尺寸初选 .................................................... 14 4.2 构件验算 .............................................................. 14

4.2.1 构件宽厚比验算 .................................................... 15 4.2.2 有效截面特性 ...................................................... 15 4.2.3 刚架梁的验算 ...................................................... 18 4.2.4 刚架柱验算 ........................................................ 19 4.2.5 位移计算 .......................................................... 21 4.3节点设计 .............................................................. 21 4.3.1 梁柱节点设计 ...................................................... 21

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4.3.2 梁梁节点设计 ...................................................... 23 4.3.3 刚接柱脚节点设计 .................................................. 26 5 吊车梁及牛腿设计 .......................................................... 28 5.1 吊车梁设计 ............................................................ 28 5.2 牛腿设计 .............................................................. 31 6 其它构件设计 .............................................................. 34 6.1 隅撑设计 .............................................................. 34 6.2 檩条设计 .............................................................. 34 6.2.1 基本资料 .......................................................... 34 6.2.2 荷载及内力 ........................................................ 34 6.2.3 截面选择及截面特性 ................................................ 34 6.2.4 强度计算 .......................................................... 36 6.2.5 稳定性验算 ........................................................ 37 6.3 墙梁设计 .............................................................. 37 6.3.1 基本资料 .......................................................... 37 6.3.2 荷载计算 .......................................................... 37 6.3.3 内力计算 .......................................................... 37 6.3.4 强度计算 .......................................................... 37 7 基础设计 .................................................................. 38 7.1 刚架柱下独立基础 ...................................................... 38

7.1.1 地基承载力特征值和基础材料 ........................................ 38 7.1.2 基础底面内力及基础底面积计算 ...................................... 38 7.1.3 验算基础变阶处的受冲切承载力 ...................................... 39 7.1.4 基础底面配筋计算 .................................................. 39 7.2 山墙抗风柱下独立基础 .................................................. 39 结 论 ...................................................................... 41 参考文献 .................................................................... 42 致 ........................................................................ 44

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1 绪论

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2 荷载计算

2．1 荷载取值计算

2.1.1 永久荷载标准值（对水平投影面） YX51-380-760型彩色压型钢板 0.13 KN/m2 50mm厚保温玻璃棉板 0.05 KN/m2 PVC铝箔及不锈钢丝网 0.02 KN/m2 檩条及支撑 0.10 KN/m2 合计 0.3 KN/m2 2.1.2 可变荷载标准值

屋面活荷载：按不上人屋面考虑，取为0.50 KN/m2。因刚架受荷水平投影面积21×6=126m2>60m2，故按《建筑结构荷载规范》取屋面竖向均布活荷载(按不上人屋面考虑)标准值为0.3 KN/m2

雪荷载：基本雪压S0=0.35 KN/m2。对于单跨双坡屋面，屋面坡角 α=3°48′51″，μr=1.0，雪荷载标准值Sk=μrS0=0.35 KN/m2。 取屋面活荷载与雪荷载中的较大值0.35 KN/m2，不考虑积灰荷载。 2.1.3 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ωk=1.05×0.8=0.84 KN/m2，地面粗糙度类别为C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15m时，按15m高度处的数值采用，μz=0.74。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)。如下图3：

图3 风载体形系数示意图 2.1.4 吊车资料

两台10t（中级工作制）桥式吊车：吊车跨度19500mm，最大轮压11.8t，最小轮压2.85t，起重量10t，小车重3.51t，吊车轨道高140mm，吊车宽度5290mm，轮距4050mm。 （当同时考虑两台吊车作用时）

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图4 吊车支座反力影响线及竖向荷载 2.1.5 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。

2.2 各部分作用的荷载标准值计算

10.36cos恒荷载标准值：1.8KN/m

活荷载标准值：0.35×6=2.1KN/m

风荷载标准值：

迎风面：柱上q1=0.84×6×0.25×0.74=0.93KN/m 横梁上q2=－0.84×6×1.0×0.74=－3.73KN/m 背风面：柱上q3=－0.84×6×0.55×0.74=－2.05KN/m 横梁上q4=－0.84×6×0.65×0.74=－2.42KN/m 吊车荷载（当同时考虑两台吊车作用时）： 吊车竖向荷载：

DmaxQPmaxyi1.41180.32510.7930.118369.39DminQPminyi1.428.50.32510.7930.11889.22KN

KN

11TQg0.1210035.14.0544吊车横向荷载：KN

TmaxQTyi1.44.050.32510.7930.11819.26TLQn1Pmax1.411816.521010KN

KN

吊车纵向水平荷载：

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3 内力计算

根据各个计算简图，用结构力学求解器计算，得结构在各种荷载作用下的内力图如下： 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。

图5 恒载图(kN/m)

图6 活载图(kN/m)

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图7 风载图(kN/m)

图8 吊车荷载图(kN)

3.1 在恒荷载作用下

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图9 弯矩图(kN·m)

图10 轴力图(kN)

图11 剪力图(kN) 3.2 在活荷载作用下

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图12 弯矩图(kN·m)

图13 轴力图(kN)

图14 剪力图(kN) 3.3 在风荷载作用下

（以左风为例，右风同理）

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图15 弯矩图(kN·m)

图16 轴力图(kN)

图17 剪力图(kN)

3.4 在吊车荷载作用下

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图18 弯矩图(kN·m)

图19 轴力图(kN)

图（）

图20 剪力图(kN) 3.5 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（本工程不进行抗震验算），荷载效应组合的设计值S从下列组合值中取最不

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图（） . .

利值确定： A．1.2×恒荷载标准值+1.4×活荷载标准值 B．1.2×恒荷载标准值+1.4×风荷载标准值 C．1.2×恒荷载标准值+1.4×吊车荷载标准值 D．1.2×恒荷载标准值+1.4×0.9×（活荷载标准值+风荷载标准值） E．1.2×恒荷载标准值+1.4×1.0×（活荷载标准值+吊车荷载标准值） F．1.2×恒荷载标准值+1.4×0.9×（风荷载标准值+吊车荷载标准值） G．1.2×恒荷载标准值+1.4×0.9×（风荷载标准值+活荷载标准值+吊车荷载标准值） 最不利内力组合的计算控制截面取柱底、牛腿处、柱顶、梁端及梁跨中截面。 对于刚架梁，截面可能的最不利内力组合有：

梁端截面： (1)Mmax及相应的N、V； (2)Mmin及相应的N、V 梁跨中截面：(1)Mmax及相应的N、V； (2)Mmin及相应的N、V 对于刚架柱，截面可能的最不利内力组合有：

(1)Mmax及相应的N、V； (2)Mmin及相应的N、V

(3)Nmax及相应的±Mmax、V ； (4)Nmin及相应的±Mmax、V

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内力组合表1 （以左半跨为例） 梁截面 内力 恒载活载L 左风F G 105.8 21.06 15.56 32.15 11.63 14.93 0.19 0.9 14.1 180.82 -36.72 25.35 52.97 -19.97 24.23 -0.75 3.36 22.86 吊车荷载Mmax相应的V、N 右风F D 组合项目 组合值 126.26 67.22 24.67 24.55 39.45 13.80 23.82 -0.75 -0.68 22.75 -6.39 -13.87 38.41 -6.39 -13.87 0 -6.39 -13.87 A G G 533.51 4.48 49.94 151.8 -0.61 47.02 43.47 2.34 35.46 B A C Mmin相应的V、N |V|max相应的M、N 组合项目 组合值 组合项目 组合值 206.55 21.77 -1.66 49.81 33.2 37.82 42.15 5.78 47.73 C A A 260.56 60.2 39.54 49.81 33.2 37.82 43.2 -6.87 -3.77 M(KN·m) 93.7 截面4-4 V(KN) N(KN) 25.6 14.8 M(KN·m) 4.0 截面5-5 V(KN) N(KN) 14.1 14.1 M(KN·m) 36.0 截面6-6 V(KN) N(KN) 0.9 13.1 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。 word . .

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内力组合表2 （以左半跨为例） 柱截面 内力 恒载G 活载L -105.87 14.13 22.05 62.08 14.13 22.05 -58.01 -14.13 22.05 左风F 180.82 22.85 38.33 105.51 25.74 38.33 -146.84 33.64 38.33 右风F -126.26 -22.85 26.25 -65.21 -16.50 26.25 0.96 0.93 26.25 Nmax相应的V、M Nmin相应的V、M |M|max相应的V、N 吊车荷载组合项D 组合值 组合项目 组合值 组合项目 组合值 目 67.22 -14.27 5.45 111.45 -14.27 -363.94 11.70 -14.27 -363.94 D D G 56.74 11.31 96.09 263.15 31.73 109.05 -313.49 7.49 123.57 C C C -18.32 -35.7 25.39 219.75 -35.69 -472.32 -53.34 -35.69 -457.79 D G A -260.66 4.06 48.63 395.77 14.74 -324.04 -313.49 7.5 123.57 截面V(KN) 3-3 N(KN) 截面V(KN) 2-2 N(KN) 截面V(KN) 1-1 N(KN) M(KN·m) -93.7 -13.1 14.8 M(KN·m) 53.1 -13.1 31.0 M(KN·m) -58.1 -13.1 43.1 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。word . .

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4 刚架设计

4.1 截面形式及尺寸初选

采用变截面梁：取H(500~300)×250×8×10 H(300~350)×250×8×10 H(350~300)×250×8×10 H(300~500)×250×8×10 采用等截面柱：取H700×300×10×14 初选梁柱截面及截面特性见表3 表3 梁柱截面特性表 部位 截面简图 截面特性 刚y 截面积A=88.40cm² 架 44xx横x=37300cm Iy=2606 cm 惯心矩I4—4 梁y 截面 回转半径ix=20.56cm iy=5.42cm 2-250×10 -480×8 33抵抗矩Wx=1495cm Wy=208cm 5—5 截面 yxyx 截面积A=72.40cm² 惯心矩Ix=11900cm Iy=2606 cm 回转半径ix=12.86cm iy=5.99cm 抵抗矩Wx=798cm Wy=208cm 截面积A=76.40cm² x33442-250×10 -280×8 6—6 截面 yxy惯心矩Ix=16800cm Iy=2606 cm 回转半径ix=14.85cm iy=5.83cm 抵抗矩Wx=962cm Wy=208cm 截面积A=151.20cm² x3344 2-250×10 -330×8 刚架柱 1—1 2—2 3—3 截面 yxy惯心矩Ix=124000cm Iy=6305 cm 回转半径ix=28.65cm iy=6.45cm 抵抗矩Wx=3546cm Wy=420cm 33442-300×14 -672×10 4.2 构件验算

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4.2.1 构件宽厚比验算 （1）梁翼缘

b(2508)/223523512.1151512.379t10fy345（满足要求）

（2）柱翼缘

b(30010)/223523510.36151512.379t14fy345（满足要求）

（3）梁腹板 4—4截面

hw48023523560250250206.33tw8fy345（满足要求）

5—5截面

hw28023523535250250206.33tw8fy345（满足要求）

6—6截面

hw33023523541.25250250206.33tw8fy345（满足要求）

（4）柱腹板

1-1、2-2、3-3截面

hw67223523567.2250250206.33tw10fy345（满足要求）

4.2.2 有效截面特性 （1）柱有效截面特性 翼缘：

柱受压翼缘为一遍支承、一遍自由的均匀受压杆件，当其只有外伸宽厚比不超过《规范》所规定的允许宽厚比时，柱受压翼缘全截面有效。 翼缘最大应力

MxN472.32103219.75106max90.26N/mm2AxWnx151201.053546000

2maxmin/max05N/mm由，查表得。

b(30010)/25b10.3610010023.53t14max90.26t腹板：

柱腹板为两边支承非均匀受压杆件，其有效宽度按

hehw（满足要求）

、

hehc计算。

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柱截面腹板最大、最小应力之比

90.78N/mm2maxNMxy472.32103219.7510633631.2359.5442minAIx151201240001028.30N/mm腹板受压区高度

90.78hc672512.29mm90.7828.30

max90.26N/mm2f315N/mm2 故取

fyRmax1.11190.26100.27N/mm2

min28.300.31max90.78

k1160.1121fy235220.510.611

phw/tw28.1k100.270.480.823528.110.61672/10

hhc取1.0，又式e知，腹板全截面有效。

(2) 梁有效截面特性 翼缘

梁受压翼缘为一遍支承、一边自由的均匀受压板件，当其自由外伸宽厚比不超过《规范》所规定的允许宽厚比时，梁受压翼缘全截面有效。 4—4截面

MxN39.54103260.56106max170.46N/mm2AxWnx88401.051495000 b(30010)/25b10.3610010017.13t14max170.46t5—5截面

(满足要求)

maxMxN47.02103151.80106187.66N/mm2AxWnx72401.05798000

b(30010)/25b10.3610010016.32t14max187.66t6—6截面

(满足要求)

MxN35.4610343.46106max47.67N/mm2AxWnx76401.05962000

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b(30010)/25b10.3610010032.39t14t47.67max 腹板

梁腹板为两边支承非均匀受压板件，其宽度按式4—4截面

腹板最大、最小应力之比

hehw (满足要求)

、

hehc计算。

172.39N/mm2maxNMxy39.54103260.561062404.74167.6542minAIx88403730010162.91N/mm腹板受压区高度

172.39hc480246.78mm172.39162.91

max170.46N/mm2f315N/mm2故取

fyRmax1.111170.46189.38N/mm2min162.910.9max172.39

k1160.1121fy235220.5121.515

phw/tw28.1k480/828.121.515189.380.410.8235

hhc取1.0，又式e知，腹板全截面有效。

5—5截面

腹板最大、最小应力之比

186.08N/mm2maxNMxy47.02103151.801061406.49179.592minAIx724011900104173.1N/mm腹板受压区高度

186.08hc280145.06mm186.08173.1

max187.66N/mm2f315N/mm2故取

fyRmax1.111187.66208.49N/mm2word . .

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min173.10.9max186.08

k1160.1121fy235220.5121.515

208.490.250.8235phw/tw28.1k280/828.121.515

hhc取1.0，又式e知，腹板全截面有效。

6—6截面

腹板最大、最小应力之比

47.32N/mm2maxNMxy35.4610343.461061654.6442.6842minAIx7640168001038.04N/mm腹板受压区高度

47.32hc330182.94mm47.3238.04

max47.67N/mm2f315N/mm2故取

fyRmax1.11147.6752.96N/mm2min38.040.8max47.32

k1160.1121fy235220.5119.17

phw/tw28.1k330/828.119.1752.960.160.8235

hhc取1.0，又式e知，腹板全截面有效。

4.2.3 刚架梁的验算 （1）抗剪承载力验算 梁截面的最大剪力

Vmax60.2kN

0.851.4考虑仅有支座加劲肋，取

k5.34whw/tw37k235/fy480/8375.34235/345

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fV10.64w0.8fV10.640.850.8185179.08N/mm2

Vdhwtwfv4808179.08687.67kNVmax

（2）弯剪压共同作用下的强度验算 4—4截面验算：

M=260.56kN·m ， N=39.54 kN ， V=60.20 kN

Vmax60.20kN0.5Vd0.5687.67343.84kN

MeWef1495103315470.93106KNm470.93KNmMeMeNWe/Ae470.9310639.541031495000/8840464.24106Nm464.24KNmMN

5—5截面验算：

M=151.80kN·m，N=47.02 kN，V=-0.61 kN

MeWef798103315251.37106KNm251.37KNm

MeMeNWe/Ae251.3710647.02103798000/7240246.19106Nm246.19KNmMN

6—6截面验算：

M=43.46kN·m，N=35.46 kN，V=2.34kN

MeWef962103315303.03106KNm303.03KNm

MeMeNWe/Ae303.0310635.46103962000/7640298.57106Nm298.57KNmMN

（3）横梁平面内的整体稳定性验算

当斜梁坡度不超过1:5时，因轴力较小可按压弯构件计算其强度和刚架平面外的稳定，不计算平面内的稳定。

（4）横梁平面外的整体稳定性验算

考虑屋面压型钢板与檩条紧密连接，有蒙皮作用，檩条可作为平面外的支承点，但为了安全起见计算长度按两个檩条或隅撑间距考虑，及

lyly3000mm

因b3000235121625034513.2，可不需计算斜梁平面外整体稳定。

4.2.4 刚架柱验算

（1）抗剪承载力验算 柱截面的最大剪力

Vmax35.69kN

考虑仅有支座加劲肋，取

k5.34word . .

. .

whw/tw37k235/fy672/10375.34235/3450.951.4

fV10.64w0.8fV10.640.950.8185167.24N/mm2Vdhwtwfv67210167.241123.85kNVmax

（2）弯剪压共同作用下的强度验算

M=219.75kN·m ， N=472.32 kN ， V=-35.69 kN

Vmax35.69kN0.5Vd0.51123.85561.93kN

MeWef35461033151116.99106KNm1116.99KNmMeMeNWe/Ae1116.99106472.321033546000/151201006.22106Nm1006.22KNmMN

（3）刚架柱平面内整体稳定验算

刚架柱高H=11600m，梁长L=21000m，可计算的梁柱线刚度比：

k2I1HH0.55k1ILL

柱为等截面，查的柱的长度系数2.8 平面的计算长度

l0rh2.81160032480

3248041.960.8011.0 28.60，查表得xy，取mx2EAe0220610315120NE10317442.44kN2241.96

N0mxM1109.051031.0263.15106109.05xyAe0N00.80115120310.8011116.99101WNxye117442.44E245.69N/mm2f315N/mm2(满足要求) （4）刚架柱平面外整体稳定验算 考虑压型钢板墙面与墙梁紧密连接，起到蒙皮作用，与柱连接的墙梁可作为柱平面外的支承点，但为了安全起见，计算长度按连个墙梁或隅撑间距考虑，即对等截面构件0

ly3000mm

yz1.0

word . .

. .

186.052345取br1.07•1.070.3464400023544000235

y02fyNEx02EIx0h2220610312400010411600210318716.82kN

t1N/NEx00.75(N/NEx0)21109.05/18716.820.75109.05/18716.8220.99

N0tM1109.051030.99263.15106yAe0brWe10.504151200.3461116.99103243.96N/mm2f(满足要求)

4.2.5 位移计算

柱顶水平位移验算，梁、柱平均惯性矩如下：

Ic124000cm4

IbIb1Ib0IIb24.5373001190061190016800b018742.86cm42210.5210.52

H0.45W0.45(w1w4)h0.4511.60.932.42/1.49.877kN

tIcL12400210001.2hIb1160018742.86

柱顶水平位移

Hh332t9.877103116003321.214.1mm[]h/18064.4mm12EIc62t12206103124000104621.2 满足要求。 4.3节点设计

4.3.1 梁柱节点设计 梁柱节点形式见下图21

word . .

. .

图21 梁柱节点图

（1）连接螺栓计算：采用10.9级，M20摩擦型高强螺栓，构件接触面经喷砂后涂无机富锌漆。预拉力P=155kN，抗滑移系数查表得0.45。 M=260.56kN·m, V=60.204kN, N=39.54kN 顶排螺栓的拉力为

Nmax(MNe)y11yi12260.561039.5410288576210040647657663222297876.22N97.88kN0.8P0.8155124kN

第2排螺栓

N297.8847680.89kN576 40668.99kN576 10016.99kN576

第3排螺栓

N397.88第4排螺栓 第5排螺栓

N497.88N597.8800kNNv0.9nfP1.25Ni1551.2597.881551.2580.891551.2568.990.91.00.4521551.2516.991551.250359.7kNV60.20kN(满足要求) ②端板计算

word . .

. .

t6efewNtewb2ef(efew)f第1排螺栓位置端板厚度

t64510097.8810312.47mm10025024545100315

第2排螺栓位置端板

tee6efewNt2w(b2bs)4eff64510080.9910314.7mm100250204452315

6efewNtw2f第3排螺栓位置端板

取端板厚度为t=16mm ③节点域剪应力验算

(b2bs)4ef64510068.9910315.4mm210025020445315

1.2M1.2260.5610666.47N/mm2f(满足要求)dbdctc70067210 ④端板螺栓处腹板强度验算

Nt280.89kN0.4P0.415562kN,故应满足Pfewtw155103但155N/mm2f,需设置腹板加劲肋或局部加厚腹板10010因为

4.3.2 梁梁节点设计 （1）5—5截面设计

图22 梁梁节点图1 采用10.9级，M20摩擦型高强螺栓，构件接触面经喷砂后涂无机富含锌漆。预拉力P=155kN，抗滑移系数查表得0.45。

word . .

. .

M=151.80kN·m, V=-0.61kN, N=47.02kN 顶排螺栓的拉力为

N(MNe)y1631151.801047.0210250390maxy122100229023902i110921.1N110.92kN0.8P0.8155124kN

第2排螺栓

N2110.9229039082.48kN 100第3排螺栓

N2110.9239028.44kN

第4排螺栓 N2110.9200kN

Nv0.9nfP1.25Ni0.91.00.4521551.25110.921551.2582.481551.2528.441551.250277.59kNV60.20kN(满足要求) ②端板计算

t6efewNtewb2ef(efew)f64575110.92103第1排螺栓位置端板厚度

75250245457514.83mm315t6efewNtewb2ef(efew)f6457582.48103第2排螺栓位置端板厚度75250245457531513.33mm取端板厚度为t=16mm

（6）6—6截面设计

word . .

. .

图23 梁梁节点图2 采用10.9级，M20摩擦型高强螺栓，构件接触面经喷砂后涂无机富含锌漆。预拉力P=155kN，抗滑移系数查表得0.45。 M=43.46kN·m, V=2.34kN, N=35.46kN 顶排螺栓的拉力为

Nmax(MNe)y11

yi1243.461035.461027544021003404406322223232.67N23.23kN0.8P0.8155124kN

第2排螺栓

N223.2334017.95kN440 1005.28kN440

第3排螺栓

N223.23第4排螺栓 N223.2300kN

Nv0.9nfP1.25Ni1551.2523.231551.2517.950.91.00.4521551.255.281551.250455.16kNV60.20kN(满足要求) ②端板计算

t6efewNtewb2ef(efew)f第1排螺栓位置端板厚度

6457523.231037.82mm752502454575315

word . .

. .

t6efewNtewb2ef(efew)f第2排螺栓位置端板厚度取端板厚度为t=10mm

4.3.3 刚接柱脚节点设计

6457517.951036.24mm752502454575315

图24 刚接柱脚节点图

柱底板，地脚锚固栓采用Q235，地脚锚固栓选用M39，基础材料采用C20混凝土,

fc10N/mm2,柱底轴力N=457.79kN,剪力V=35.69kN，弯矩M=53.34kN·m

柱脚底板面积A=1030×530=545900mm2。 柱脚底板应力验算

N6M457.79103653.34106max21.41N/mm2fcc10N/mm2(满足要求)2bLbL53010305301030

minN6M457.79103653.34106220.27N/mm02bLbL53010305301030

由于min为负值底板与基础开始脱离，柱脚另一端为拉应力，现计算锚栓。

MNxa53.341064457.79103936550Nt431.86kNx936锚栓拉力

故选用直径d=44、M39锚固栓，一侧的锚固栓的数目是3，每个锚栓的受拉承载力设计值

tNa156.9kN,3

tNa470.7>

Nt431.86kN，锚板厚度t=25mm。

底板与基础顶面摩擦力

max1.41N/mm2f0.4N0.4457.79183.11N/mm2word . .

. .

应设置抗剪键。

word . .

. .

5 吊车梁及牛腿设计 5.1 吊车梁设计

1、吊车梁内力计算（采用简支吊车梁）

图25 吊车梁设计图

吊车荷载（当只考虑一台吊车作用时）：

60004050DmaxQPmaxyi1.41181218.896000吊车竖向荷载：KN

DminQPminyi1.428.510.32552.86KN

11TQg0.1210035.14.0544吊车横向荷载：KN

TmaxQTyi1.44.050.32517.51TLQn1Pmax1.411816.521010KN

KN

吊车纵向水平荷载：

（1）最大弯矩

MmaxPLa04L22218.8952.86600032624600084.88kNm

(2)最大剪力

a4050VmaxPmaxPmin11218.8952.861L6000236.07kN

2、吊车梁截面选择

word . .

. .

（1）根据容许挠度确定吊车梁截面

MmaxβwMMAX1.0384.8887.42KNm

fMmaxl2/10EIx87.4210362/10206103106Ix6/500Ix127.31106I(m4)12731cm4

选用H550×300×10×14。 (2)按剪力确定吊车梁腹板 采用Q345钢f315KN/mm2。

VβAmaxwVmax1.03236.07243.15KN

t1.2VAwmax/h0f1.2243.15103/5223152mm

(3)按经验公式确定吊车梁腹板

t1/2wh0/3.55221/2/3.57mm

综上所述三种情况,初选吊车梁截面为: H550×300×10×14 截面积A=136.20cm²

惯心矩Ix=72190cm4 Iy=6305 cm4 回转半径ix=23.02cm iy=6.8cm

抵抗矩Wx=2625cm3 Wy=420cm3 图26 吊车梁截

3、吊车梁稳定性验算 （1）整体稳定验算: 1）弯矩计算

Mx

轨道及吊车梁自重产生的弯矩M1（轨道采用24kg/m轻轨）：M21ql/81.20.240.3962/83.4KNm

最大轮压产生的弯矩设计值M2:

M21.051.484.88124.77KNm MxM1M23.4124.77128.17KNm

2）水平弯矩

(My)

word 面

. .

. .

CMy1.4TMmax/P1.44.0584.88/1184.08KNm

ψ3）整体稳定系数b

yl/iy6000/6888

l1t1/b1h600014/(300550)0.5 b0.730.180.730.180.50.82

bb4320Ah1yt1/4.4h2b1/2235yWxfy0.4040.6

Mx/bWxMy/Wy193N/mm2315N/mm2整体稳定满足满足要求。 局部稳定验算

h0/tw522/1052.2＜80

2h0按构造配置横向加加劲肋,按最大间距置。加劲板尺寸为：外伸取

ts6mm配置，25221044(取1000)，在腹板两侧成对配

，取

bs80mmbsh0/304049mm；厚度

tsbs/155.3mm，

。

4、吊车梁的强度验算

（1）上翼缘的正应力计算

Mmax128.17KNm

MTMy4.08KNm

3上Wnx1062419mm3 Wny106667mm

上Mmax/WnxMy/Wny90N/mm2＜　f315N/mm2

满足要求。

（2）下翼缘的正应力计算

下Mmax/Wnx70N/mm2＜f315N/mm2满足

（3）吊车梁支座处截面的剪应力设计值V1

VmaxS/ItwfV

1）吊车梁及轨道自重产生的剪力设计值V1 V11.20.240.396/22.3KN

word . .

. .

2）最大轮压产生的剪力设计值V2： V21.41.05236.07347.02KN

VmaxV1V2349.32KN

2面积矩S：S143001461026171798510mm

VmaxS/(Itw)40N/mm2＜f125N/mm2 满足要求。

(4)局部承压强度验算

cP/(twlz)f

1.0

P1.051.4118173.46KN

Hya2hy502115280mm

CP/(twlz)1.041.5103/(2806)25N/mm2＜f315N/mm2经验算:吊车梁截面选用H550×300×10×14

5.2 牛腿设计

图27 牛腿设计图 （1） 拉应力计算

牛腿根部弯矩MNe369.390.575212.40kNm； 牛腿根部截面惯性矩

Ibh3btw(h2tf)3/1228179.52cm4 ；

word . .

. .

3W2I/h1252.42cm 牛腿根部截面抗弯模量 ；

最大拉应力

ftM/W169.59N/mm2；

ft抗拉强度设计值Ft315N/mm2, 满足要求。

（2）剪应力计算

力作用点处腹板中点剪应力最大。 截面惯性矩

Ibh3(btw)h2tf/1217281.87cm34；

腹板中点以上截面面积矩 最大剪应力

Sbtfhtf/2twh/2tf ；

2/2515.83cm3；

fvNS/(Itw)119.12N/mm2fv抗剪强度设计值 Fv185N/mm2, 满足要求。

（3）折算应力计算

验算牛腿根部腹板与翼板相交点折算应力。 该点以上截面面积矩 该点剪应力

Sbtfhtf/2550cm3

；

fvNS/Itw77.9N/mm2 该点拉应力

ftMh/2tf/I54.81N/mm222；

, 满足要求。

该点折算应力 f = （4）焊缝计算

ft3fv145.63N/mm21.1ftFw200N/mm2角焊缝抗拉，抗剪强度设计值 翼板周边角焊缝长腹板周边角焊缝长翼板角焊缝高度

。

Lf2btftw514mmLw2h2tf860mm；

； ；

。

hfFtbtf/LfFw5.94mm腹板角焊缝高度 取

hwft(h2tf)tw/lwfw6.75mmhf6mm,hw8mm

Mf抗弯验算

M143.55N/mm2Fw200N/mm2Wnx

word . .

. .

vfVAV2h65.5N/mm2Fw200N/mm2抗剪验算

welw10

腹板边缘的折算应力 1Mh0f133.75N/mm2h

v21f65.5N/mm

12zs 则折算应力为 f321127.7N/mm2FW200N/mm2

满足要求。

word . .

. .

6 其它构件设计 6.1 隅撑设计

隅撑按轴心受压构件设计。轴心力N按下式计算：

AfN60cosfy2352001221512.09103N12.16KN60cos44.68

连接螺栓采用普通C级螺栓M14。

隅撑的计算长度取两端连接螺栓中心的距离：l0=600mm。 选用L50×4，截面特性：

A=3.90cm2，Iu=14.69cm4，Wu=4.16cm3，iu=1.94cm，iv=0.99cm λu=l0/ iu=600/19.4=30.92<[λ]=200， b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=600/9.9=60.61， αy=0.6+0.0015λ=0.696

12.1610348.0N/mm2f215N/mm2yuA0.6960.927390N，满足要求。

6.2 檩条设计 6.2.1 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1/15，檩条跨度6m，于跨中设一道拉条，水平檩距1.5m。材质为钢材Q235。 6.2.2 荷载及内力

考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：Pk=(0.27+0.5)×1.5=1.155KN/m 檩条线荷载设计值：Pk=(1.2×0.27+1.4×0.5)×1.5=1.536KN/m Px=Psinα=0.153KN/m，Py=Pcosα=1.528KN/m； 弯距设计值： Mx=Pyl2/8=1.528×62/8=6.88KN·m My=Pxl2/8=0.153×62/32=0.17KN·m 6.2.3 截面选择及截面特性 选用C200×70×2.0×2.5

Ix=538.21cm4，Wx=53.82cm3，ix=7.74cm；

Iy=56.27cm4，Wymax=28.18cm3，Wymin=11.25cm3，iy=2.50cm，z0=2.0cm； 先按毛截面计算的截面应力为：

MyMx6.881060.1710621133.87N/mmWxWymax53.8210328.18103MyMx6.881060.171062112.72N/mm233WxWymin53.821011.2510MyMx6.881060.1710623127.83N/mmWxWymax53.8210328.18103（压）

（压）

（拉）

word . .

. .

(2)受压板件的稳定系数 A．腹板

腹板为加劲板件，ψ=σmin/σmax=－127.83/133.87=－0.95>－1， k=7.8－6.29ψ+9.78ψ2=21.743 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=112.72/133.87=－0.85>－1， kc=5.89－11.59ψ+6.68ψ2=0.864 (3)受压板件的有效宽度 A．腹板

k=21.743，kc=0.863，b=200mm，c=70mm，t=2.5mm，σ1=133.87N/mm2

ckbk7021.7431.761.1c2000.864

板组约束系数k1=0.11+0.93/(ξ－0.05)2=0.367

205k1k/12050.36721.743/133.873.49

由于ψ=σmin/σmax<0，取α=1.15， bc=b/(1－ψ)=200/(1+0.85)=108.11mm b/t=200/2.5=80 18αρ=18×1.15×3.49=72.24，38αρ=38×1.15×3.49=152.5 所以18αρb.8e(210.1)b21.81.153.49b/tc800.1)108.11102.25mm

be1=0.4be=0.4×102.25=40.9mm，be2=0.6be=0.6×102.25=61.35mm

B．上翼缘板

k=0.864，kc=21.743，b=70mm，c=200mm，σ1=133.87N/mm2

ck2000.bk86321.7430.571.1c70

板组约束系数k11/1/0.571.32

205k1k/12050.3670.863/133.870.69

由于ψ=σmin/σmax>0，则α=1.15－0.15ψ=1.15－0.15×0.85=1.02， bc=b=70mm，b/t=70/2.5=28 18αρ=18×1.02×0.69=12.67，38αρ=38×1.02×0.69=52.71 所以18αρb21.81.020.69e(21.8b/t0.1)bc280.1)7065.75mm

word . .

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be1=0.4be=0.4×65.75=26.3mm，be2=0.6be=0.6×65.75=39.45mm

C．下翼缘板

下翼缘板全截面受拉，全部有效。 (4)有效净截面模量

上翼缘板的扣除面积宽度为：70－65.75=4.25mm；腹板的

扣除面积宽度为：108.11－102.25=5.86mm，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35mm），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。 有效净截面模量为：

b1bbe11be127026.339.454.25mm2

b2hbe21be2220040.961.3590.75mm2

21311hb232IenxIxb1tb1thtb2b2tbe2141222121113234.252.54.252.52002.590.7512412507.79cm4538.21290.7520090.752.540.922

21113b123IenyIyb2tb1tz0tb1b1tbe11z041221221114.2532356.2790.752.54.252.52.02.54.254.252.526.32.041221255.51cm4WenxIenx507.7910450779mm3h/2200/2

55.51104Wenymax277550mm3z02.0 55.51104Wenymax8163mm3bz0702.0

Wenx/Wx=0.943，Wenymax/Wymax=0.985，Wenymin/Wymin=0.725

6.2.4 强度计算

按屋面能阻止檩条侧向失稳和扭转考虑：

IenyIenyMyMx6.881060.17106221136.10N/mmf205N/mmWenxWenymax5.0710427.75104

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MyMx6.881060.17106222156.31N/mmf205N/mmWenxWenymin5.071048163满足要求。

6.2.5 稳定性验算

MyMx6.881060.17106221149.13N/mmf205N/mmbxWexWeymax0.915.0710427.75104MyMx6.881060.171062148.91N/mm2f205N/mm24bxWexWeymin0.915.07108163

6.3 墙梁设计 6.3.1 基本资料

本工程为单层厂房，刚架柱距为6m；外墙高11.6m，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。 6.3.2 荷载计算

墙梁采用冷弯薄壁卷边C型钢C220×75×20×2.5，自重g=7kg/m； 墙重0.22KN/m2； 风荷载

基本风压ω0=1.05×0.8=0.84KN/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=1.2×0.07=0.084KN/m，qy=－1.1×0.84×1.5×1.4=－1.94KN/m 6.3.3 内力计算 Mx=0.084×62/8=0.378KN·m，My=1.94×62/8=8.73KN·m 6.3.4 强度计算 墙梁C220×75×20×2.5，平放，开口朝上 Ix=703.76cm4，Wx=63.95cm3，ix=8.50cm；

Iy=68.66cm4，Wymax=33.11cm3，Wymin=12.65cm3，iy=2.66cm，z0=2.07cm； 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。

MxMy0.3781068.7310622200.2N/mmf205N/mmWenxWeny0.963.951040.933.11103word . .

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7 基础设计

7.1 刚架柱下独立基础

7.1.1 地基承载力特征值和基础材料 本工程地质情况如下：

根据工程地质勘测报告，拟建场地地势平坦，表面为平均厚度0.5m左右的杂填土，

18kN/m3，以下为较厚的垂直及水平分布比较均匀的粉质粘土层，18.5kN/m3，其承载力的特征值为250kN/m2，可作为天然地基持力层，基础埋深1.5m。平均地下水位-5.0M以下，土壤冻结深度不考虑。

按《建筑地基基础设计规范》(GB50007－2002),假定基础宽度小于3m，即按3m考虑，埋深1.5m，持力层粉质粘土的空隙比e=0.94(>0.85),查得

b0,d1.0

m180.518.51.0/1.518.5kN/m3fafakbb3dmd0.5

25001.018.51.50.5 268.5kPa

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。

7.1.2 基础底面内力及基础底面积计算 相应的荷载效应标准组合时的内力值为： Nk=457.79KN，Vk=35.69KN，Mk=53.34 采用锥形基础，假定基础高度H0=400mm，

A0N457.791.92m2faGd268201.5

A0估计偏心受压基础的底面积A： A=1.2×1.92=2.3m2 取A=bl=1.5×2m=3m2，且b<3m，不需要对地基承载力特征值修正。基础的形状、尺寸及布置如图。 基础和回填土重

GkGdA201.5260kN

基础底面压力验算：

ekMk53.340.1mFkGK457.7960

PkFkGk457.7960172.59kPafa(满足)A3

6e60.1PkmaxPk1k172.591224.37kPafa268.5kPa(满足)l2

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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。 7.1.3 验算基础变阶处的受冲切承载力

N=438.03KN，V=53.74KN，M=206.80KN·m

438.0353.741.11.51.05323.07kNFlPjmaxAl131.5226

1050105023600.7hpfaamh00.71.01.1360349.27kNFl(满足要求)2

7.1.4 基础底面配筋计算

长边方向:

12GMa12[(2la')(pmaxp)(pmaxp)l]12A 10.4752[(22.00.3)(224.37172.592201.52.0)(224.37172.59)2.012 =32.40KN·m

M32.40106As428.57mm20.9fyh00.9210400

选配6φ10200，As=471mm2。 短边方向：

12GM(la')2(2bb')(pmaxpmin)48A

1220(2.00.3)2(21.50.55)224.37172.59481.52.0  =9.75KN·m

M9.75106As132.4mm20.9fyh00.9210(40010)

选配8φ10200，As=628mm2。

7.2 山墙抗风柱下独立基础

考虑抗风柱所承受的荷载及工程地质、水文地质条件等， 图28 基础JC-1

参考刚架柱基础的设计结果，抗风柱基础埋深取d=1.5m， 基底尺寸B×L=1.5×2.0m，基础底板配筋按构造选用 6φ10200。经验算均满足设计要求。

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图29 基础JC-2

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结 论

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参考文献

[1] 陈绍蕃.房屋建筑钢结构设计. ：中国建筑工业出版社,2003. [2] 王肇民.建筑钢结构设计.：同济大学出版社,2001.

[3] 周学军.门式刚架轻钢结构设计与施工.：山东科学技术出版社， 2001. [4] 张其林. 轻型门式刚架. ：山东科学技术出版社，2004.

[5] 梁兴文、史庆轩.土木工程专业毕业设计指导.：科学出版社，2002. [6] 周克荣.混凝土结构设计.：同济大学出版社，2001.

[7] 丰定国，王社良.抗震结构设计.：武汉工业大学出版社，2001. [8] 赵明华.土力学与基础工程.：武汉工业大学出版社，2000 [9] 吴平.建筑设计构造图集. ：中国建筑工业出版社，2005. [10] 李星荣.钢结构工程施工图实例图集.：机械工业出版社.2003. [11]于劲.轻型钢结构设计便携手册..中国建材工业出版社.2006 [12]周绥平.钢结构..武汉理工出版社。2002

[13]石建军，姜袁.钢结构设计原理..北京大学出版社.2007 [14]上海市标准，《轻型钢结构设计规程》（DBJ08-68-97），，1998；

[15]中国工程建设标准化协会标准，《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS102:98），，

1999；

[16]中国工程建设标准化协会标准《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS102:2002）(送

审稿)

[17]中华人民共和国国家标准《冷弯薄壁型钢结构技术规范》（GB500018-2002），中国建筑

工业出版社，2002，；

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[18]中华人民共和国国家标准《冷弯薄壁型钢结构技术规范》（GBJ18-87），； [19]中华人民共和国国家标准《钢结构设计规范》(GBJ17-88),；

[20]中华人民共和国国家标准《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001），中国建筑工业出版社，

2002，；

[21]建筑用压型钢板GB/T 12755-91，，中国标准出版社，1991；

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致

word 签名： 年 月 日

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