学位论文—门式钢架工业厂房设计论文.doc

四川大学网络教育学院
专业课课程设计

题 目 建筑结构设计课程设计（2）
门式刚架工业厂房设计

办学学院 四川大学网络教育学院

学习中心 烟台市芝罘区教师进修学院

专业层次 专升本

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明
本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
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本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。
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学位论文原创性声明
本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名： 日期： 年 月 日

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导师签名： 日期： 年 月 日
（一）门式刚架工业厂房设计
设计任务书
（一）设计目的
通过门式刚架结构的设计实践，全面掌握门式刚架轻型房屋钢结构的选型、柱网布置、荷载计算、结构分析、构件和节点设计、绘制门式刚架钢结构施工图等专门知识，从而加深对钢结构设计原理的认识，提高对所学知识的综合运用能力。

（二）设计要求
1．  熟悉国家现行相关规范的相关条文；
2．  运用结构力学方法分析和求解结构；
3．  掌握钢结构设计的施工图表达方法；
4．  掌握计算书的书写格式和制图标准；
5．  计算书应计算正确，条理清楚，施工图绘制应规范准确。

（三）设计内容
1．  方案设计（包括厂房平面布置、剖面设计和结构构件选型）与材料（包括连接材料）选择；
2．  刚架设计（截面估算、刚度计算、荷载计算、内力及变形分析、荷载及内力组合、构件及连接节点设计），包括梁柱截面、节点、柱脚节点（考虑抗震）。
3． 柱下独立基础设计
4． 柱间支撑设计
5． 檩条设计
6． 绘制施工图。

（四）设计资料
车间长度90m，两等跨，柱距、跨度和檐高见下表。屋面坡度1：10。梁柱采用Q345-B钢材；屋面采用单层彩色钢板或夹芯板（自选）；墙面单层彩色钢板或夹芯板（自选）；天沟采用彩板天沟或钢板天沟（自选）。
控制指标：柱顶水平位移H/60；横梁挠度L/240。
厂房所在地为成都，基本风压w0=0.30kN/m2，地面粗糙度为B类，组合值系数ψc=0.6；基本雪压S0=0.1kN/m2，组合值系数ψc=0.6。 

厂房柱距和跨度（柱距和跨度、檐口高度可以根据学生序号或学号选择）
跨度
柱距
15m
18m
21m
24m
27m
30m
6m

7.5m

9m

注：檐口高度为6m或8m。

（五）进度安排（12天）
1．下达设计任务及结构布置 0.5天
2．设计计算及整理计算书 9.5天
3．绘制施工图 2天

(六）设计成果
1．结构设计计算书；
2．结构设计说明；
2．设计图纸：包括结构平、立面布置图，结构详图。

(七)参考资料
1．《建筑结构设计》（第一册）——基础教程，邱洪兴主编，高等教育出版社，2007.6
2．《建筑结构设计》（第二册）——设计示例，邱洪兴主编，高等教育出版社，2008.4
3．《结构设计原理》，熊峰、李章政、贾正甫、李碧雄编著，科学出版社，2002。
4．《钢结构设计规范》 GB 50017—2003
5．《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102:2002
6．《建筑荷载设计规范》 GB 50009-2001（2006年版）
7．《建筑抗震设计规范》 GB 50011-2001（2008年版）
8．《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB 50018-2002
荷载取值
(一) 恒载（沿水平投影面的标准值）
压型钢板及玻璃丝棉 0.25
钢架斜梁自重 0.2
檩条及支撑 0.15
0.6
(二) 活荷载（标准值）
活荷载（不上人屋面）或雪荷载 0.1
(三) 积灰荷载（标准值）
积灰荷载 0.30
(四) 风荷载（标准值）
基本风压 0.3
计算中不考虑风压高度变化系数，只取基本风压。
(五) 施工及检修荷载
计算檩条时候有可能使用，取集中力F=1计算。
荷载组合
(一) 荷载计算
下图为设计计算简图

风载体型系数k值，按建筑结构荷载规范GBJ9—87，屋面上的迎风面与背风面近似取相同数值，见下图

1 恒载 =0.66=3.6
2 活载 =0.9(2+0.3) 6=12.42
3 风荷载
左柱 =1.050.250.86=1.26
左屋面 = 1.0510.86=5.04
右柱 =1.050.650.86= 3.28
右屋面 = 1.050.550.86= 2.77
(二) 荷载组合（设计值）
根据建筑结构荷载规范GBJ9—87的要求，永久荷载的分项系数取1.2，可变荷载的分项系数取1.4。
1. 恒载+活载
q =1.23.6+1.412.42=21.71
2. 恒载+风载
=13.6-1.45.04=-3.46
=1.23.6+1.41..26=6.1
3. 恒载+0.85（活载+风荷载）
=1.23.6+0.85（1.412.42-1.45.04）=13.1
=1.23.6+0.85（1.412.42+1.41.26）=20.6
内力计算
工程名: 钢结构
************ PK11.EXE *****************
日期: 5/ 6/2010
时间:20:37:53
设计主要依据:
《建筑结构荷载规范》(GB 50009-2001);
《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2001);
《钢结构设计规范》(GB 50017-2003);
《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》(CECS 102:2002);
结果输出
---- 总信息 ----
结构类型: 门式刚架轻型房屋钢结构
设计规范: 按《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》计算
结构重要性系数: 1.00
节点总数: 7
柱数: 2
梁数: 4
支座约束数: 2
标准截面总数: 5
活荷载计算信息: 考虑活荷载不利布置
风荷载计算信息: 计算风荷载
钢材: Q235
梁柱自重计算信息: 柱梁自重都计算
恒载作用下柱的轴向变形: 考虑
梁柱自重计算增大系数: 1.20
基础计算信息: 不计算基础
梁刚度增大系数: 1.00
钢结构净截面面积与毛截面面积比: 0.85
门式刚架梁平面内的整体稳定性: 不验算
钢结构受拉柱容许长细比: 400
钢结构受压柱容许长细比: 500
钢梁(恒+活)容许挠跨比: l / 180
柱顶容许水平位移/柱高: l / 60
抗震等级: 3(钢结构为考虑地震作用)
计算震型数： 3
地震烈度： 7.00
场地土类别：Ⅱ类
附加重量节点数： 0
设计地震分组：第一组
周期折减系数:0.80
地震力计算方法：振型分解法
结构阻尼比：0.035
按GB50011-2001 地震效应增大系数 1.000
窄行输出全部内容
--标准截面特性

截面号 Xc Yc Ix Iy A
1 0.25000 0.36250 0.27536E-02 0.41672E-03 0.26850E-01
2 0.25000 0.36250 0.28072E-02 0.41677E-03 0.28220E-01
3 0.17500 0.35000 0.11486E-02 0.85762E-04 0.12456E-01
4 0.25000 0.36250 0.28072E-02 0.41677E-03 0.28220E-01
5 0.17500 0.35000 0.11486E-02 0.85762E-04 0.12456E-01

截面号 ix iy W1x W2x W1y W2y
1 0.32024E+00 0.12458E+00 0.75963E-02 0.75963E-02 0.16669E-02 0.16669E-02
2 0.31540E+00 0.12153E+00 0.77440E-02 0.77440E-02 0.16671E-02 0.16671E-02
3 0.30366E+00 0.82977E-01 0.32817E-02 0.32817E-02 0.49007E-03 0.49007E-03
4 0.31540E+00 0.12153E+00 0.77440E-02 0.77440E-02 0.16671E-02 0.16671E-02
5 0.30366E+00 0.82977E-01 0.32817E-02 0.32817E-02 0.49007E-03 0.49007E-03
--- 柱内力 ---

柱号 M N V M N V
1 0.00 103.38 -49.03 -392.23 -83.15 49.03
2 0.00 103.38 49.03 392.23 -83.15 -49.03
--- 梁内力 ---
梁号 M N V M N V
1 392.23 57.06 77.86 17.73 -52.37 -30.92
2 -17.73 52.37 30.92 115.88 -48.79 4.88
3 -17.73 52.37 -30.92 -392.23 -57.06 77.86
4 -115.88 48.79 4.88 17.73 -52.37 30.92

--- 恒荷载作用下的节点位移(mm) ---
节点号. X向位移 Y向位移
1 -2.5 0.1
2 2.5 0.1
3 -0.9 16.5
4 0.9 16.5
5 0.0 26.9
荷载计算...

节 点 荷 载: 节点号 弯矩 垂直力 水平力
0

柱 荷 载: 柱号 荷载类型 荷载值 荷载参数1 荷载参数2
0

梁 荷 载: 连续数 荷载个数 荷载类型 荷载值1 荷载参数1 荷载值2 荷载参数2
1 1 1 12.42 0.00
1 1 1 12.42 0.00
1 1 1 12.42 0.00
1 1 1 12.42 0.00

--- 活荷载标准值作用下的节点位移(mm) ---

节点号. X向位移 Y向位移
1 -6.0 0.3
2 6.0 0.3
3 -2.3 42.9
4 2.3 42.9
5 0.0 65.9

风荷载计算...
---- 左风荷载标准值作用 ----

节 点 荷 载: 节点号 水平力 垂直力
0
柱 荷 载: 柱号 荷载类型 荷载值 荷载参数1 荷载参数2
1 1 1.26 0.00
2 1 2.77 0.00
0

梁 荷 载: 连续数 荷载个数 荷载类型 荷载值1 荷载参数1 荷载值2 荷载参数2
1 1 1 -5.07 0.00
1 1 1 -5.07 0.00
1 1 1 -3.29 0.00
1 1 1 -3.29 0.00
--- 柱内力 ---
柱号 M N V M N V
1 0.00 -72.51 50.21 361.39 72.51 -40.13
2 0.00 -52.23 -20.60 -253.53 52.23 42.78
--- 梁内力 ---
梁号 M N V M N V
1 -361.39 -47.15 -68.16 -9.20 47.15 30.17
2 9.20 -47.15 -30.17 -93.46 47.15 -7.82
3 13.02 -47.76 23.02 253.53 47.76 -47.71
4 93.46 -47.76 -1.68 -13.02 47.76 -23.02

---- 右风荷载标准值作用 ----

节 点 荷 载: 节点号 水平力 垂直力
0

柱 荷 载: 柱号 荷载类型 荷载值 荷载参数1 荷载参数2
1 1 -2.77 0.00
2 1 -1.26 0.00
0

梁 荷 载: 连续数 荷载个数 荷载类型 荷载值1 荷载参数1 荷载值2 荷载参数2
1 1 1 -3.29 0.00
1 1 1 -3.29 0.00
1 1 1 -5.07 0.00
1 1 1 -5.07 0.00

--- 节点侧向（水平向）位移(mm) ---

节点号 δx 节点号 δx 节点号 δx 节点号 δx
( 1) -1.7 ( 2) -5.5 ( 3) -2.9 ( 4) -4.3
( 5) -3.6 ( 6) 0.0 ( 7) 0.0

--- 柱内力 ---

柱号 M N V M N V
1 0.00 -52.23 20.60 253.53 52.23 -42.78
2 0.00 -72.51 -50.21 -361.39 72.51 40.13

--- 梁内力 ---

梁号 M N V M N V
1 -253.53 -47.76 -47.71 -13.02 47.76 23.02
2 13.02 -47.76 -23.02 -93.46 47.76 -1.68
3 9.20 -47.15 30.17 361.39 47.15 -68.16
4 93.46 -47.15 -7.82 -9.20 47.15 -30.17

地震计算...
----- 左震动标准值作用计算结果-----

地震力计算质量集中信息:

质量集中节点号:
1
质点重量:
373.764

水平地震标准值作用底层剪力： 18.265
底层最小地震剪力(抗震规范5.2.5条): 5.980
各质点地震力调整系数: 1.000
地震力调整后剪重比： 0.049

*** 第 1振型

结构自振周期(已乘周期折减系数，单位：秒): 0.679

特征向量：
1.000

各质点的水平地震力(kN)：
18.265

--- 节点侧向（水平向）位移(mm) ---

节点号 δx 节点号 δx 节点号 δx 节点号 δx
( 1) 8.8 ( 2) 8.8 ( 3) 9.2 ( 4) 9.2
( 5) 8.8 ( 6) 0.0 ( 7) 0.0

--- 柱内力 ---

柱号 M N V M N V
1 0.00 -5.24 9.13 73.06 5.24 -9.13
2 0.00 5.24 9.13 73.06 -5.24 -9.13

--- 梁内力 ---

梁号 M N V M N V
1 -73.06 -5.97 -4.66 37.90 5.97 4.66
2 -37.90 -2.34 -5.03 0.00 2.34 5.03
3 37.90 5.97 -4.66 -73.06 -5.97 4.66
4 0.00 2.34 -5.03 -37.90 -2.34 5.03

振型参与质量系数:100.00%

----- 右震动标准值作用计算结果-----

地震力计算质量集中信息:

质量集中节点号:
2
质点重量:
373.764

水平地震标准值作用底层剪力： 18.265
底层最小地震剪力(抗震规范5.2.5条): 5.980
各质点地震力调整系数: 1.000
地震力调整后剪重比： 0.049

*** 第 1振型

结构自振周期(已乘周期折减系数，单位：秒): 0.679

特征向量：
1.000

各质点的水平地震力(kN)：
18.265

--- 节点侧向（水平向）位移(mm) ---

节点号 δx 节点号 δx 节点号 δx 节点号 δx
( 1) -8.8 ( 2) -8.8 ( 3) -9.2 ( 4) -9.2
( 5) -8.8 ( 6) 0.0 ( 7) 0.0

--- 柱内力 ---

柱号 M N V M N V
1 0.00 5.24 -9.13 -73.06 -5.24 9.13
2 0.00 -5.24 -9.13 -73.06 5.24 9.13

--- 梁内力 ---

梁号 M N V M N V
1 73.06 5.97 4.66 -37.90 -5.97 -4.66
2 37.90 2.34 5.03 0.00 -2.34 -5.03
3 -37.90 -5.97 4.66 73.06 5.97 -4.66
4 0.00 -2.34 5.03 37.90 2.34 -5.03

振型参与质量系数:100.00%

荷载效应组合计算...

----- 荷载效应组合及强度、稳定、配筋计算 -----
--------------------------------------------------------------------------------

钢 柱 1
截面类型= 27; 布置角度=0; 计算长度：Lx= 16.14, Ly= 8.00; 长细比：λx= 72.1,λy= 61.5
构件长度= 8.00; 计算长度系数: Ux= 2.02 Uy= 1.00
变截面 H 形截面 H: B1= 500, B2= 500, H1= 500, H2=950 T1= 10 T2=20 T3=20
轴压截面分类:X轴:b类, Y轴:c类
验算规范: 门规CECS102:2002

柱 下 端 柱 上 端

组合号 M N V M N V
1 0.00 22.54 11.46 35.26 1.74 2.65
2 0.00 1.86 21.27 113.71 18.37 -7.16
3 0.00 50.95 -29.99 -115.74 -26.66 -1.06
4 0.00 30.27 -20.18 -37.29 -10.03 -10.86
5 0.00 124.06 -58.83 -470.68 -99.78 58.83
6 0.00 103.38 -49.03 -392.23 -83.15 49.03
7 0.00 139.57 -66.19 -529.51 -112.25 66.19
8 0.00 386.18 -222.20 -1777.61 -361.90 222.20
9 0.00 365.51 -212.39 -1699.16 -345.27 212.39
10 0.00 323.05 -180.55 -1444.36 -295.74 180.55
11 0.00 386.18 -222.20 -1777.61 -361.90 222.20
12 0.00 365.51 -212.39 -1699.16 -345.27 212.39
13 0.00 323.05 -180.55 -1444.36 -295.74 180.55