新版某单层钢结构厂房计算书.doc

前 言
钢结构如今已成为建筑行业的首选，特别是再超高层建筑。其不仅克服了混凝土结构的自重问题，并且施工周期短更合用于厂房。
本次设计小组由12人组成，在柳长江院长的指导下完毕设计，每人的轨顶标高和柱距均有差异，这样使每个成员皆可以熟悉钢结构的设计流程并纯熟掌握。这次毕业设计是针对我们大学生在校四年所学知识的一个综合归纳，把所学的知识融会贯通起来。在设计过程需要查阅很多资料如：国家规范、图集等，更进一步接触建筑行业所需的书籍；所使用的设计软件PKPM是在掌握手算过程的基础上进行计算以提高速度，并出施工图用绘图软件AUTOCAD进行修改。
因本次设计是第一次真正意义上的设计，涉及建筑和结构设计，虽已掌握了其基本知识，但尚未纯熟，再加上时间有限，设计中难免会有错误发生，还望指导老师给予批证。

                                                学生：马相虎
                           2023.06.01

目 录
摘要 I
第1章 建筑设计 1
1.1工程概况 1
1.2单层厂房平面设计 1
1.2.1平面形式的拟定 1
1.2.2柱网布置的拟定 1
1.2.3厂房门的拟定 2
1.2.4散水的拟定 2
1.3单层厂房剖面设计 2
1.3.1柱顶标高的拟定 2
1.3.2室内地坪标高的拟定 3
1.3.3采光、通风的拟定 3
1.3.4屋面排水的拟定 3
1.4厂房立面设计 4
1.5其他建筑构造 4
1.5.1屋顶的拟定 4
1.5.2地面的拟定 4
1.5.3屋脊的拟定 4
第2章 吊车梁设计 5
2.1设计资料 5
2.2吊车荷载计算 5
2.3内力计算 6
2.3.1吊车梁中最大竖向弯矩的计算 6
2.3.2吊车梁的最大剪力的计算 6
2.3.3水平方向最大弯矩 7
2.4截面选择 7
2.4.1梁高初选 7
2.4.2拟定腹板厚度 7
2.4.3拟定翼缘尺寸 7
2.5截面特性 8
2.5.1毛截面特性 8
2.5.2净截面特性 9
2.6梁截面承载力验算 9
2.6.1强度验算 9
2.6.2梁的整体稳定性验算 10
2.6.3腹板局部稳定验算 11
2.6.4翼缘局部稳定验算 11
2.6.5疲劳验算 12
2.6.6挠度计算 12
2.7连接计算 12
2.7.1焊缝强度计算 12
2.7.2支座加劲肋计算 13
第3章 门式刚架设计 15
3.1设计资料 15
3.2荷载计算 15
3.3内力计算 17
3.3.1永久荷载作用下的内力 17
3.3.2可变荷载作用下的内力 20
3.3.3风荷载作用下的内力 20
3.3.4吊车荷载作用下的内力 21
3.4内力组合 27
3.5截面验算 30
3.5.1刚架梁 30
3.5.2刚架柱 32
第4章 节点设计 36
4.1梁柱节点 36
4.1.1螺栓布置及验算 36
4.1.2端板厚度设计 36
4.1.3梁柱节点域剪应力计算 37
4.1.4验算梁腹板的强度 37
4.2牛腿节点 368
4.2.1牛腿处荷载计算 38
4.2.2牛腿根部截面强度验算 38
第5章 檩条设计 40
5.1檩条的毛截面几何特性 40
5.2荷载计算 40
5.3内力计算 40
5.4截面验算 41
5.4.1有效宽度计算 41
5.4.2有效截面特性 43
5.4.3强度计算 44
5.5风吸力组合下稳定计算 44
5.6挠度计算 44
5.7拉条强度验算 45
第6章 墙梁设计 46
6.1截面初选 46
6.1荷载计算 46
6.3内力计算 47
6.4截面验算 48
6.4.1有效截面计算 48
6.4.2有效截面模量 50
6.4.3强度验算 50
6.4.4稳定性验算 51
6.4.5挠度验算 52
6.4.6拉条强度验算 52
第7章 基础设计 54
7.1基础梁设计 54
7.1.1基础梁设计资料 54
7.1.2基础梁截面设计 54
7.2基础设计 55
7.2.1拟定基底尺寸 55
7.2.2拟定基础高度和构造尺寸 57
7.2.3基础底板配筋 58
结束语 60
参考文献 61
附录1 62
附录2 63
致谢 70

潍坊市环保设备7号生产车间设计
摘要：本次设计的题目潍坊市环保设备7号生产车间设计。结构形式采用轻钢结构门式刚架。厂房跨度21，柱距6m。设计涉及建筑设计和结构设计，围护结构采用彩钢夹芯板，。
根据整个工程的工程概况、自然条件、地理环境以及荷载来拟定建筑设计方案并优化。建筑设计涉及单层厂房的平面设计、立面设计、剖面设计、采光设计、通风设计、屋面排水设计等内容。平面设计由平面形式选择、柱网布置等；立面设计重要是门窗的布置；剖面设计重要有柱顶标高的拟定等。
核心内容是结构设计，设计原则：保证厂房的安全性、合用性、耐久性，同时经济性。结构设计的重要内容有吊车梁设计、荷载记录分析、内力计算组合、梁柱截面的选取和验算、节点设计、檩条设计、墙梁设计和基础设计等。
关键词：门式钢架；建筑设计；结构设计；内力分析；设计原则
EVIROMENTAL PROTECTION EQUIPMENT 7th COMPONENT FACTORY DESIGN OF WEIFANG
ABSTRACT: The project is named as a environmental protection equipment 7th component factory of WeiFeng. The type of the structure is a rigid frame of light-weight steel structures form. The span of the building is 21m while that of the column is 6m. This design including two architectural design and structural design and double-sided composite sandwich panels are used as retaining structure.
Based on the general situation of the project and techniques, natural conditions, geographical environmental and load, is to determine and optimize the architectural design plan. In this design, the architectural design of the single-storey factory building is composed of graphic design, facade design, profile design, lighting design, aeration design, drain design, and so on. The graphic design includes the choices of plane form, net column layout; Facade design is mainly about the layout design of the doors and windows while profile design is consist of the setting of the height of the column.
The structural design is the core of the whole design, the principle of which is to ensure security, application, and durability, meanwhile making the design economic and rational. The main contents of the design are the design of crane beam, load statistics and analysis, the calculation of internal forces, the combination of internal forces, selecting and checking of the beams’ cross-section, the design of the nodes, purlin design and wall-beam design. In addition, my design also contains foundation design.
KEY WORDS: type of the structure architectural design，structural design, analysis of internal forces，principle of the design.

第1章 建筑设计
1.1工程概况
一：工程概况
1、工程名称：某环保设备生产7号车间设计。
2、建设地点：拟建建筑物位于潍坊市。
3、建设规模：总建筑面积2023平方米。
4、本项目拟定开工日期：2023年7月1日，竣工日期：2023年10月31日。
5、设计规定：单层轻型钢结构厂房，厂房内设起重量5t吊车2台，轨顶标高7.6m
二：设计资料
1、气象条件
1）温度：最热月平均30.1℃，最冷月平均-5.2℃，夏季极端最高41.8℃，冬季极端最 低-8.5℃。
2）相对湿度：最热月平均73%。
3）气象条件：全年为偏南风，夏季为东南风，基本风压0.40kN/m2。；基本雪压W0=0.35kN/。
2、工程地质条件
1）地形概述：拟建场地地形平缓，地面标高在85.00~86.00m之间。
2）自然地表1m内为填土，填土下层为3m厚砂质黏土，再下层为砾石层。砂质黏土允许承载力标准值为250kN/。砾石层允许承载力标准值为300~400kN/。
3）地下水位：地表以下3.0m，无侵蚀性。
4）地震设计烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.15g，场地类别为Ⅲ类。
3、建筑等级：本工程建筑类别为丙类，耐久等级为三级，使用年限为50年。
4、抗震设防烈度七度，耐火等级二级
5、屋面防水等级：三级
6、框架结构抗震等级：三级，地基基础设计等级：丙级
7、施工条件
1) 建设场地平坦，道路通畅，水、电就近可以接通，基本具有开工建设条件。
2) 拟参与投标的施工单位技术力量和机械化水平均较高。
1.2单层厂房平面设计
1.2.1平面形式的拟定
厂房的平面设计一方面满足生产工艺的规定外，在建筑设计中应使厂房的平面形式规整以便节省投资和占地面积，选择柱网应使厂房具有较大的通用性，并使设计的厂房便于施工，对的选择采光和通风，合理地布置有害工段及办公室，制定安全疏散及防火措施等。
本工业厂房采用矩形的平面形式，此平面形式相比于其他形式各工段较为紧凑，运送路线短，工程管线短，形式规整，占地面积少。且厂房的宽度有限，采光通风都能容易解决。
1.2.2柱网布置的拟定
柱网尺寸即决定了厂房的跨度、柱距，又拟定了刚架，屋面板，吊车梁的尺寸。为支承屋顶和吊车在相应位置必须设柱子。目前，6米柱距是我国基本柱距，应用较广泛，经济效果也较好。因此厂房柱距为6米，跨度21米，长度96米。平面布置图如图1.1示。

图1.1平面布置图
1.2.3厂房门的拟定
结构耐火等级为Ⅱ级，防火规范中对此类建筑物的最远点至疏散门的允许距离规定为不限，考虑到工艺设计及行走方便，厂房开设4个门，平面位置详见建筑平面图，考虑到厂房为预制构件生产车间也许会有汽车起重机的出入，取门宽和高：，厂房门采用卷帘门，靠近重要交通干道，以便运送设备进出和人员疏散。
1.2.4散水的拟定
以便将雨水排至远处使厂房外墙不受侵蚀，在其四周将地面做成向外倾斜的坡度即散水，坡度为10%，宽度为900，构造做法：素土夯实，150mm厚3：7灰土，50厚150号混凝土撒1：1水泥砂子压实赶光，散水面距地面20。
散水做法见下图1.2示。
图1.2 散水做法
1.3.单层厂房剖面设计
1.3.1柱顶标高的拟定
厂房内有吊车作业，柱顶标高按式（1-1）拟定：
式（1-1）
式中：：柱顶标高；
：吊车轨顶标高（）；
：吊车轨顶至小车顶面的高度（）；
： 小车顶面至屋架下弦底面之间的安全净空尺寸（）。此间隙尺寸，很据具体情况可取300，400，500。
根据设计规定，取7.6，查吊车资料可得：=1689~1926，取1700，取300。
柱顶标高为：H=7.6+1.7+0.3=9.6，取9.6米，符合3M规定.。
1.3.2室内地坪标高的拟定
通常来讲，单层厂房室内外地坪需设立高差，以防止雨水倒灌侵入室内。但为了便于运送便利，这个高差又不宜太大，因此高差取值为200。拟定室内地坪标高为，室外标高为。
1.3.3采光、通风的拟定
采用天然采光设计，即根据采光等级，查规范拟定窗地比来拟定窗子的面积，从而设立窗户的几何尺寸及位置，以保证室内采光强度、均匀度等规定。
由于单侧采光不均匀，衰减幅度大，所以采用双侧开窗。采光等级为Ⅲ级，根据采光等级查得窗地比为1：4，又因厂房内有吊车工作，同时采用高低窗。为便于施工及不使吊车梁遮光，高窗下沿距吊车梁顶面距离要适中，规范规定至少高出吊车梁顶面600,本设计取600。低窗下沿一般略高于工作面800～1200，本设计取800。
窗的拟定：厂房的总面积：，根据采光等级查得窗地比为1：4，窗户的总面积为：，南北立面双侧开窗，兼顾墙梁位置，高窗高度为1.8，距吊车梁顶面600；低窗高度为2.4，距地面800，山墙也设立高低窗，以增长窗的面积，具体尺寸和位置同南北立面。窗面积计算：
正立面：
背立面：
左立面：
右立面：
所以面积为：183.6+226.8+45.36+36.72=512.5>504符合规定。
采用自然通风设计。厂房中热源重要来焊接加工散热、自设备散热、围护结构（涉及门窗）向室内传递热量，为排出这些热量，一般采光和运送规定开设的门窗就能满足，故低侧窗做成开闭式，高侧窗封闭式就可以通风规定。
1.3.4屋面排水的拟定
屋面排水形式是根据屋顶坡度而选择的，屋面承重结构的型式和屋面构造形式起决定作用。排水形式：有组织排水和无组织排水，天沟，雨水斗，雨水管等构件构成了有组织排水的主干。天沟的做法及形状与屋面有关，该屋面采用压型钢板，有较好的密实性不渗漏，故天沟可直接设在屋面上。同时为了雨水在天沟内能容易的排出，应做垫坡，其坡度应在0.5%--- 2.0%之间，取1.0%，由于采用槽型天沟，天沟沟壁顶面应低于分水线50，以免积水渗漏。根据《房屋建筑学》（第一版）中表19-6，拟定雨水管直径100mm，最大集水面积：504平方米。该厂房屋顶面积约为2023平方米，则需要的雨水管数量为，按构造选取10根，对称布置在南北立面，具体做法与尺寸详见屋面排水示意图。
1.4厂房立面设计
立面设计同平面、剖面设计同样是建筑设计重要组成部分。平面、剖面设计突出平面组合等方面，解决生产与经济问题；立面设计，则从外观形象上，反映平面、剖面。
厂房的基本数据如：跨度、长度和柱距以及门窗的位置及屋盖形式等，都在建筑设计中的平面、剖面设计中得以拟定，再由立面设计，拟定檐口标高，门窗洞口标高及位置，室内外高差等；可选的墙，墙体材料和建筑形式清楚，反映了其解决方法，以及基于现有柱，门，窗，墙壁，装饰线条，雨篷等部分组成，形成简洁大方，比例对称，色调纹理统一的效果。详见立面图。
1.5．其他建筑构造
1.5.1屋顶的拟定
屋面采用有檩体系，在刚架斜梁上设立C型冷弯薄壁型钢檩条，屋面采用彩钢夹芯板铺设檩条之上。其优点是施工方便，体重比大，此外表面有色彩涂层，具有防锈、耐腐蚀、美观等功能。考虑屋面排水，屋面坡度取10% 。
1.5.2地面的拟定
由于厂房内地面随时也许承受集中荷载或者动荷载如：重物材料、机械放置，车辆行驶等，故地面采用砼实铺。铺设时，将扰动的土夯实后再铺3:7灰土并夯实，1：3水泥砂浆找平，然后再铺设混凝土面层。地面做法如下图1.3示。
图1.3厂房地面做法
1.5.3屋脊的拟定
屋面板采用彩钢夹芯板，屋面连接形式及构造见下图1.4示：

图1.4屋脊连接构造

第2章 吊车梁设计
2.1 设计资料

厂房柱距为6米，跨度21米，长度96米，吊车梁采用Q235钢梁，焊条为E43型，计算长度取7.5m，无制动，支撑于钢柱牛腿上，突缘式支座，5吨桥式起重吊车，吊车参数如下：软钩，A5工作制，总重12吨，最大轮压5.2吨，小车重8.5吨，轨道选用铁路轨TG-38（轨高134，底宽114，重量387.3N/m）或50×50方钢，轮距及外轮廓几何尺寸如图2.1，2.2所示：

图2.1 轮距示意图

2.2吊车荷载计算
吊车的竖向轮压标准值：
式（2-1）
吊车横向水平荷载标准值：
① 吊车每个轮上的横向水平荷载标准值为：
式（2-2）
：小车重量，无说明时，软钩吊车可近似按下述情况拟定：
当≤50t时，=0.4；
当＞50t时，=0.3;
：吊车一侧轮数；
：系数，对硬钩吊车，=0.2
对软钩吊车，当≤10t时，=0.12；
当15t≤≤50t时，=0.10；
当＞75t时，=0.08。
② 每个轮上的横向水平荷载最大标准值为：
式（2-3）
《建筑结构荷载规范》（GB50009-2023）5.3.1规定：当计算吊车梁及其连接的强度时，吊车竖向荷载应乘以动力系数。对悬挂吊车(涉及电动葫芦)及工作级别A1～A5的软钩吊车，动力系数可取1.05。《建筑结构荷载规范》（GB50009-2023）3.2.5规定：基本组合的荷载分项系数，应按下列规定采用：
1、永久荷载的分项系数：
1)当其效应对结构不利时，由可变荷载效应控制的组合，分项系数1.2；永久荷载效应控制的组合，分项系数1.35；
2)当其效应对结构有利时的组合，应取1.0。
2、可变荷载的分项系数：
通常取1.4；对于标准值大于4kN/m2的工业房屋楼面结构的活荷取1.3。
3、对结构的倾覆、滑移或漂浮验算，荷载的分项系数应按有关的结构设计规范的规定采用。
吊车荷载动力系数α=1.05，吊车荷载分项系数=1.40。
则吊车荷载设计值为：
竖向荷载设计值：=1.051.450.2=73.8 式（2-4）
横向荷载设计值：=1.4x[0.12x(10+2.3)]/2x2=0.87KN 式（2-5）
2.3 内力计算
2.3.1吊车梁中最大竖向弯矩的计算
吊车梁上有两个轮压时，最不利轮位如下图2.3，C点是最大弯矩Mmax相应的截面位置。

图2.3 吊车梁在双轮压作用下弯矩计算简图
考虑吊车梁自重对内力的影响，将内力乘以增大系数=1.05，则C点的最大弯矩值为：
= =1.05×=116.6 式（2-6）
则在处相应的剪力为
==1.05×=32.3。 式（2-7）
2.3.2吊车梁的最大剪力的计算
荷载位置如图2.4，
图2.4吊车梁在双轮压作用下剪力计算简图
Vmax===1.05×73.8×。
2.3.3水平方向最大弯矩
==4.7。
2.4 截面选择
2.4.1梁高初选
由经验公式估算梁所需要的净截面抵抗矩：

梁的高度在净空方面没有限制条件；允许最小高度由刚度条件决定，按允许挠度值()规定的最小高度为：

梁的经济高度为：
。考虑梁截面高度大一些，更有助于增长刚度，所以初选梁的腹板高度为
2.4.2拟定腹板厚度
按抗剪强度规定计算腹板所需的厚度为：
。
当梁端翼缘截面无削弱时，系数宜取1.2；当梁端翼缘截面有削弱时宜取1.5。由经验公式拟定的腹板厚度 取腹板厚度。
2.4.3 拟定翼缘尺寸
初选截面时可取，由公式拟定翼缘板的面积为：

上下翼缘面积按总面积60%及40%分派。通常可按选择翼缘厚度，所以可拟定受压翼缘的厚度满足25 ，解得
可取t=12mm。当运用部分塑性，即=1.05时，悬伸宽度比应不超过；而=1.0时则不超过15。由于吊车梁承受动力荷载，不考虑其塑性发展，受压翼缘的自由外伸长度与其厚度之比应满足 所以
所以取同时也满足轨道连接（无制动结构）的规定和的规定。
取下翼缘宽 厚度为12。初选截面如图2.5所示
图2.5 吊车梁截面
2.5 截面特性
2.5.1毛截面特性

上翼缘对中和轴的毛截面面积矩：

上翼缘对y轴的截面特性：

2.5.2净截面特性

，
上翼缘对轴的截面特性：

2.6 梁截面承载力验算
2.6.1 强度验算
1） 正应力
上翼缘正应力：

下翼缘正应力：

对需要计算疲劳的梁，不考虑截面塑性发展，即取
2） 剪应力
计算支座处剪应力
由公式得

当梁端翼缘无削弱时，系数宜取1.2，当梁端翼缘有削弱时宜取1.5。
3） 局部压应力
已知钢轨轨高134mm
；
计算的腹板局部压应力为

集中荷载增大系数对重级工作制吊车梁取，其他梁，
4） 折算应力
腹板与受压翼缘交点处需要计算折算应力，其正应力与剪应力分别为：

则折算应力为
当与异号时，=1.2，当与同号或=0时，=1.1
2.6.2 梁的整体稳定性验算
吊车梁的平面外的计算长度=6000，由于，按照钢结构设计规范（GB50017-2023）第4.2.1条规定，应计算梁的整体稳定性，因集中荷载作用在跨中（跨中无侧向支承）附近的上翼缘，根据钢结构设计规范附录B的方法：

梁的整体稳定性系数：

计算整体稳定性
满足规定。
2.6.3腹板局部稳定验算
吊车梁横向加劲肋的宽度不宜小于90mm。在支座的横向加劲肋应在腹板两侧成对设立，并与梁上下翼缘刨平顶紧。中间横向加劲肋的上端应与梁上翼缘刨平顶紧，在重级工作制吊车梁中，中间横向加劲肋亦应在腹板两侧成对布置，而中、轻级工作制吊车梁则可单侧设立或两侧错开设立。
在焊接吊车梁中，横向加劲肋（含短加劲肋）不得与受拉翼缘相焊，但可与受压翼缘焊接。端加劲肋可与梁上下翼缘相焊，中间横向加劲肋的下端宜在距受拉下翼缘50—100mm处断开，其与腹板的连接焊缝不宜在肋下端起落弧。
当吊车梁受拉翼缘（或吊车桁架下弦）与支撑相连时，不宜采用焊接。
，因有局部压应力，则应按构造配置横向加劲肋，在腹板的两侧对称布置。加劲肋的间距应满足。，。
取加劲肋间距为。
加劲肋截面尺寸按下列经验公式拟定：
外伸宽度：，取。
厚度：，取为6mm。
为了减少焊接应力，避免焊缝的过度集中，横向加劲肋的端部应切去宽约（但不大于40），高约（但不大于60）的斜角，在该设计中切角取宽30，高45。加劲肋计算简图如图2.6所示
图2.6 加劲肋计算简图
2.6.4 翼缘局部稳定验算
受压翼缘自由外伸长度与其厚度之比为：
局部稳定满足规定
2.6.5 疲劳验算
该吊车为中级工作制吊车，不必进行疲劳验算，因此只需要采用以下措施来满足疲劳强度的规定：
（1）上翼缘与腹板采用焊透的T形对接焊缝，质量等级为一级。
（2）加劲肋下端一般在距吊车梁下翼缘（受拉翼缘）处断开，不与受拉翼缘焊接，以改善梁的抗疲劳性能。本设计中取60；吊车梁横向加劲肋的上端应与上翼缘刨平顶紧并焊接。
2.6.6 挠度计算
验算吊车梁刚度时，应按效应最大的一台吊车的荷载标准值计算，且不乘动力系数。对于重级工作制吊车梁除计算竖向挠度外，还应验算其水平方向的挠度。
计算吊车梁的挠度为：
满足规定。
2.7 连接计算
2.7.1焊缝强度计算
在轻中级工作制吊车梁的上、下翼缘与腹板的连接中，可采用连续的角焊缝。上翼缘焊缝除承受翼缘和腹板间的水平剪力外，还承受有吊车轮压引起的竖向剪应力。其焊脚尺寸不应小于6mm。
当中级工作制吊车梁的腹板厚度大于14mm时，腹板与上翼缘的连接应尽也许采用焊透的K形坡口对接焊缝。
对于A5级工作制吊车梁上翼缘与腹板的连接，规范规定采用焊透的K形坡口对接焊缝。焊透的K形坡口对接焊缝通过用精确的方法检查合格后，即可认为与腹板等强度而不再验算其强度。
A5级工作制吊车梁下翼缘与腹板的连接，可以采用自动焊接的角焊缝，但要验算疲劳强度。
1） 上翼缘板与腹板连接焊缝的计算

=0.9mm取=8mm
2） 下翼缘与腹板连接焊缝
下翼缘截面对中和轴的面积距

下翼缘实际采用。
3）上下翼缘采用均能满足规定，为方便施工，加劲肋亦采用
2.7.2支座加劲肋计算
图2.7 支座加劲肋计算简图
取突缘支座加劲板的宽度为250mm，厚度为12，伸出翼缘下面20，小于2=24即-12250614计算简图如图2.7。
承压面积：
计算支座加劲肋的端面承载力：
满足强度规定。
对于突缘支座

由轴心受压截面分类拟定为b类，查表得，
，则计算支座加劲肋在腹板平面外的稳定性为
，均满足规定。

第3章 门式刚架设计
3.1 设计资料
单层厂房采用双单跨双坡门式刚架，跨度21，共有16榀刚架，柱距6，屋面坡度1/10，地震设计烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.15g，场地类别为Ⅲ类。地质条件: 自然地表1m内为填土，不宜作为天然地基持力层，填土下层为3m厚砂质黏土，砂质黏土允许承载力标准值为250kN/m2，可作为天然地基持力层。再下层为砾石层，砾石层允许承载力标准值为300~400kN/m2，良好的地基持力层和下卧层。因此柱高: 9.6+0.5=10.1m刚架计算简图如下图示。屋面及墙面板为彩钢夹芯板；檩条、墙梁为冷弯薄壁卷边C型钢，钢材采用Q235钢，焊条为E43型，手工焊。计算简图如图3.1示。

图3.1刚架计算简图
3.2 荷载计算
屋面采用EPS夹芯板，板型号960，基板厚度：顶板0.476mm，底板0.376mm。75厚聚苯乙烯泡沫填充，密度12.12,以防水密封膏满灌密封板缝，乳白色，屋面坡度10%，外挂天沟排水：PVC100落水管。
EPS夹芯板，板型1150，基板厚度：顶板0.476mm，底板0.376mm用于0.8m以上的墙体。75厚聚苯乙烯泡沫填充，密度12.12,以防水密封膏满灌密封板缝。
1）永久荷载标准值：
彩钢板EPS夹心板（75厚）
支撑
檩条及悬挂物
合计： 0.45
永久荷载标准值为：
2）可变荷载标准值
活载（不上人屋面） 0.30
雪载
：雪荷载标准值；：屋面积雪分布系数；：基本雪压。
可变荷载=max（屋面活荷载与雪荷载）：
根据《门式钢架轻型房屋钢结构技术规程》(CECS102-2023)第3.2.2条规定，大于60平方米的钢架构件，屋面竖向均布活荷载的标准值不小于0.30。厂房跨度21m，柱距6m，受荷水平面积为>60，屋面活荷载取0.35。
（3）风荷载标准值
地面粗糙度：B类；基本风压为；风荷载高度变化系数按《建筑结构荷载规范》(GB50009-2023)规定取值，高度10m时，；；风载体形系数根据《门式钢架轻型房屋钢结构技术规程》(CECS102-2023)附录A的封闭式单跨双坡屋面中间区的相关规定取值。如图3.2示
图3.2风载体形系数
计算采用《门式钢架轻型房屋钢结构技术规程》(CECS102-2023)中A.0.1的规定，基本风压值按《建筑结构荷载规范》(GB50009-2023)的规定值乘以1.05。各个面的风荷载标准值具体如图3.3示
图3.3左风荷载作用示意图
由，可得：

其中为压力，为吸力。
左风荷载如图3.4示

图3.4风荷载作用图
吊车的竖向轮压标准值：

吊车横向水平荷载标准值：
吊车每个轮上的横向水平荷载标准值为：

：小车重量，软钩吊车：
当≤50t时，=0.4；
当＞50t时，=0.3；
：吊车一侧轮数；
：系数，硬钩吊车，=0.2
软钩吊车，当≤10t时，=0.12；
当15t≤≤50t时，=0.10；
当＞75t时，=0.08。
每个轮上的横向水平荷载最大标准值为：

3．3内力计算
3.3.1永久荷载作用下的内力
刚架承受的永久荷载如图3.5示。

图3.5永久荷载示意图
以梁柱截面相同进行设计：，抗弯刚度：EI，运用结构力学求解器得到棋内力图如图3.6，3.7，3.8示：

图3.6弯矩图（KN•M）

图3.7剪力图（KN）

图3.8 轴力图（KN）
3.3.2可变荷载作用下的内力
刚架承受的活荷载如图3.9示。

图3.9钢架承受活荷载示意图
运用结构力学求解器得到棋内力图如图3.10，3.11，3.12：

图3.10弯矩图（KN•M）

图3.11 剪力图（KN）

图3.12轴力图
3.3.3风荷载作用下的内力
左风荷载作用如下图3.13示：

图3.13左风作用下钢架受力示意图
运用结构力学求解器得到棋内力图如图3.15，3.16，3.17示：

3.15弯矩图（KN•M）

3.16剪力图（KN）

3.17轴力图
3.3.4 吊车荷载作用下的内力
（1）水平力向右，最大轮压在左，钢架受力如图3.18示：

3.18钢架受力图
运用结构力学求解器得到棋内力图如图3.19，3.20，3.21示：

图3.19弯矩图

图3.20剪力图

图3.21轴力图
（2）水平力向右，最大轮压在右，钢架受力如图3.22示：

图3.22钢架受力示意图
运用结构力学求解器得到棋内力图如图3.23，3.24，3.25示：

图3.23弯矩图

图3.24剪力图
图3.25轴力图
（3）水平力向左，最大轮压在右，钢架受力如图3.26示：
图3.26钢架受力示意图
运用结构力学求解器得到棋内力图如图3.27，3.28，3.29示：

图3.27弯矩图

图3.28剪力图

图3.29轴力图
（4）水平向左，最大轮压在左，钢架受力如图3.30示：
图3.30钢架受力示意图
运用结构力学求解器得到棋内力图如图3.31，3.32，3.33示：

图3.31弯矩图

图3.32剪力图

图3.33轴力图（KN）

3.4内力组合
荷载组合有以下四类：
(1)1.2永久荷载标准值+1.4竖向可变荷载标准值；
(2)1.0永久荷载标准值+1.4风荷载标准值；
(3)1.2永久荷载标准值+0.9X（竖向可变荷载标准值+1.4吊车可变荷载标准值）；
(4)1.2永久荷载标准值+0.9x1.4[竖向可变荷载标准值+MAX(风荷载标准值+地震荷载)+吊车可变荷载标准值]
图3.34梁柱控制截面
表3-1最不利内力组合表

截面
内力
Mmax及相应的N，V
Mmin及相应的N,V
Nmax及相应的M，V
Nmin及相应的M,V
右柱
Ⅰ-Ⅰ
M
-136.1
-19.05
-125.1
-19.05
V
46.491
54.82
53.47
54.82
N
-39.02
-5.713
-39.2
-5.713
Ⅱ-Ⅱ
M
-47.21
-2.404
-47.21
19.924
V
53.47
46.667
53.47
56.71
N
-39.2
-16.06
-39.2
-5.713
Ⅲ-Ⅲ
M
-75.13
-7.722
-60.59
-7.722
V
47.587
13.7
47.587
13.7
N
-124
10.226
-124.7
10.226
Ⅳ-Ⅳ
M
131.77
0.1482
47.071
73.2
V
0.2676
6.8574
-8.477
-11.21
N
-105.1
-96.32
-124.7
10.226
梁
Ⅰ-Ⅰ
M
-136.1
-19.05
-129.7
26.354
V
46.491
54.82
46.491
32.614
N
-22.11
-10.94
-22.53
4.148
Ⅱ-Ⅱ
M
108.21
-2.98
104.19
108.21
V
1.94
2.368
4.7358
1.94
N
-0.908
4.148
-6.388
-0.908

表3-2内力组合表1

截面
内力
①恒荷载
③ 荷载
③风荷载
吊车

1.0①+1.4③
左风
右风
④ 水平向右最大在左
⑤ 水平向左最大在左
⑥ 水平向右最大在右
⑦ 水平向左最大在右
1.2①+1.4②
左风
右风
左柱
Ⅰ-Ⅰ
M
-54.65
-42.51
57.86
24.44
21.58
16.48
-8.37
-13.47
-125.1
26.354
-20.43
V
23.36
18.17
6.61
-7.4
-3.52
-3.52
-3.52
-3.52
53.47
32.614
13
N
-10.62
-18.9
22.53
14