横向单跨双坡门式刚架设计计算书.docx

横向单跨双坡门式刚架设计计算书
1 设计资料
本工程为武汉市一金工车间厂房，采用单跨双坡门式刚架，刚架跨度24m，柱高9.9m；共有15榀刚架，柱距6m，屋面坡度1:10；地震设防列度为6度，屋面及墙面板均为彩色压型钢板,内填充以保温玻璃棉板，檩条和墙梁均采用冷弯薄壁卷边C型钢，间距为1.5m，钢材采用Q235钢，焊条采用E43型。
2 结构体系
选用横向单跨双坡门式刚架承重体系

3 结构布置
3.1 柱网布置
3.2 横向刚架主要尺寸
横梁：Q235 截面：H型钢 600x300x8x14
柱：Q235 截面：H型钢 500x300x10x16
3.3 墙梁及柱间支撑

3.4 屋面支撑
3.5 荷载计算
永久荷载：
恒载：屋面板及保温层：0.12KN/m2
檩条及支撑：0.08KN/m2
刚架：0.3 KN/m2
可变荷载： 屋面活载：0.5 KN/m2
雪荷载：0.5 KN/m2
风荷载：0.35 KN/m2
地震荷载：武汉地区钢结构厂房按6度设防，即钢结构厂房6度设防只需满足构造要求。
4 吊车设计
资料：采用北起起重量Q=5t，跨度S=22.5m的单梁式吊车，Pmax,k=45KN，Pmax,k=10.47KN，B=3500mm，W=3000mm，H1=880mm，轨道型号：38kg/m。
4.1吊车荷载（竖向荷载设计值）

4.2吊车梁内力计算
4.2.1 Mmax及相应V

4.2.2 求Vmax
轮子在支座上时，剪力最大

4.2.3 吊车水平荷载作用下的MmaxH及VmaxH

4.3 截面选择
钢材采用Q235的H型组合钢
4.3.1 经济高度
3

4.3.2 最小高度

根据构造要求，h取50mm的整数倍，因此h=500mm
4.3.3 腹板厚度
抗剪要求：
局部稳定：
根据构造要求，腹板厚度tw≥8mm的整数倍，则tw=8mm
4.3.4 翼缘尺寸

取b0=200mm
抗弯要求：

, 则t0=0.78mm
局部稳定要求：

而t0值一般取2mm的整数倍且大于tw，则t0=10mm
4.4 截面特性

4.5 强度验算
4.5.1 正应力验算
4.5.2 切应力验算
4.5.3 腹板局部压应力

4.5.4 腹板边缘处的折算应力

4.6 稳定性验算
4.1.6 整体稳定性验算

(满足)
(满足)

又因为双轴对称工字形截面，则ηb=0

4.6.2 局部稳定性验算
翼缘：
腹板：（应按构造要求配置横向加劲肋）
横向加劲肋截面确定

横向加劲肋为Q235，尺寸为80mm×8mm
加劲肋间距为
4.7 刚度计算
4.8 支承加劲肋计算
采用凸缘式支承加劲肋

尺寸：按端面承压强度试选加劲肋厚度
已知：
需要
考虑到支座支承加劲肋是主要传力构件，为保证其使梁在支座处有较强的刚度，取加劲肋厚度与梁翼缘板厚度大致相同，令ts=10mm。加劲肋端面顶紧刨平，突缘伸出板梁下翼缘底面长度为2ts=2×10=20mm的构造要求。
按轴心受压构件验算加劲肋在腹板平面外的稳定，支承加劲肋的截面腹板截面积。阅微阁小说
端承压：查附表4.3（适用于Q235钢，y轴c类）

当 当
因此

4.9 焊缝计算
4.9.1 腹板与翼缘连接焊缝
最大焊脚尺寸：
最小焊脚尺寸：

4.9.2 支撑加劲肋与腹板的连接焊缝计算
焊缝的计算长度
需要焊脚尺寸
而 取hf=6mm
5 抗风柱计算
每侧山墙设3跟抗风柱，跨度6m

5.1 荷载计算
风荷载标准值
高度Z处风振系数
风荷载体型系数
风压高度变化系数
基本风压

恒载：自重
墙面墙梁自重
恒荷载：
5.2 内力计算

5.3 截面选择
初选截面(Q235)
柱1：假定λ=10
h,b取10mm的整数倍，则h=240mm，b=220mm
查表4-4知X轴为b类，y轴为c类

查附表4-2得：
所以
几何特性

柱2：假定

h,b取10mm的整数倍，则h=260mm，b=230mm
查表4-4知X轴为b类，y轴为c类

查附表4-2得：
所以
几何特性

5.4 强度验算
柱1：
柱2：
5.5 刚度验算
柱1：

柱2：

5.6 局部稳定性验算
柱1：

柱2：

5.7 平面内整体稳定性验算

柱1：
按b类截面查《钢结构设计规范》得

柱2：
按b类截面查《钢结构设计规范》得

5.8 平面外稳定性
设隅撑间距3.0m

柱1：
按c类截面查《钢结构设计规范》得

柱2：
按c类截面查《钢结构设计规范》得

6 檩条计算
6.1 基本资料
屋面采用实腹式檩条，坡度0.1，选用冷弯c型卷边型钢，跨度，檩距为1.5m，中间设一道拉条，檩条及拉条钢材均为Q235。
6.2 荷载及其效应组合
永久荷载：压型钢板自重为0.12KN/m2，檩条及支撑自重为0.08KN/m2，合计0.2KN/m2。
可变荷载：屋面均布荷载为0.5KN/m2，雪荷载取0.35KN/m2。
风荷载：

荷载组合设计值：

活荷载起控制作用：

风荷载起控制作用：

选用C20070202.0型冷弯薄壁型卷边槽钢，截面特性如下：

6.3 计算有效截面
因qy产生的应力较大，故验算处截面，并设屋面能阻止檩条侧向位移和扭转。
6.3.1 用毛截面模量计算板件的压应力

6.3.2 计算系数φ和α
腹板为加劲肋板件

上翼缘为部分加劲肋板件

6.3.3 计算系数
腹板：

根据《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018-2002中公式5.6.3-2 得
， 则受压板件的板组约束系数

扣除面积部分的长度为104.17-96.17=7.98mm
上翼缘：
，，，

则：
由

由《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018-2002中公式5.6.2-3得：

由于为部分加劲板
则
扣除面积的宽度为70-57.13=12.87mm
因为下翼缘全截面受拉，所以全截面有效。
6.4 计算有效净截面模量

6.5 重新验算1、2点强度

因此檩条的强度满足设计要求。
6.6 稳定性验算
已知：

查《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018-2002表A.1.2得：

则

因此，稳定性满足要求。
6.7 挠度验算
正常使用条件下的挠度验算
荷载标准值：

所以，满足要求。
6.8 构造要求

故此檩条在平面内、外均满足要求。
7 墙梁计算
7.1 基本资料
本工程为单层厂房，刚架柱距6m，外墙高9.9m，标高1m以上采用压型钢板，墙梁间距1.5m，跨中设一道拉条，钢材为Q235型。
7.2 荷载计算
（1）墙梁采用冷弯薄壁卷边C型钢200×70×20×2.0，自重g=5.71kg/m；
墙重0.22KN/m2；
（2）风荷载：
基本风压ω0=1.05×0.35=0.368KN/m2，风荷载标准值按CECS102：2002中的围护结构计算：ωk=μsμzω0=1.47×1×0.368=0.54KN/m2,
（3）荷载设计值：q=1.2×0.387=0.084KN/m
qw=1.4×0.81=1.134KN/m
7.3 内力计算

7.4 强度计算
墙梁C200×70×20×2.0，平放，开口朝上
Wxmax=23.22cm3，Wxmin=23.22cm3，Wy=440.0cm3，Iy=440.04cm4
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。
7.5 挠度计算
，满足要求。
8 刚架计算
8.1 恒载计算
刚架梁自重标准值：0.3KN/m2
屋面板及檩条自重：0.2 KN/m2
8.2 活载计算
雪荷载： 0.35 KN/m2
屋面均布活荷载：0.5 KN/m2
8.3 风荷载计算
左风：
墙面迎风面：1.02×0.8×0.35×1.05=0.3 KN/m2
墙面背风面：1.02×（-0.5）×0.35×1.05=-0.187 KN/m2
右风：
墙面迎风面：1.02×0.8×0.35×1.05=0.3 KN/m2
墙面背风面：1.02×（-0.5）×0.35×1.05=-0.187 KN/m2
8.4 吊车荷载
轮压：
吊车横向水平荷载计算:吊车每个车轮横向水平制动力Tk为

吊车最大竖向荷载设计值：
吊车最小竖向荷载设计值:
吊车横向水平荷载设计值：
8.5 各工况荷载图及内力图

8.6 荷载及内力组合表
8.7 PKPM软件在各种荷载标准值作用下的计算结果
工程名: 武汉市xx厂设计
************ PK11.EXE *****************

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: 4
梁数: 2
支座约束数: 2
标准截面总数: 2
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: 按压弯构件验算
钢结构受拉柱容许长细比: 400
钢结构受压柱容许长细比: 200
钢梁(恒+活)容许挠跨比: l / 360
柱顶容许水平位移/柱高: l / 400
抗震等级: 不考虑地震作用
窄行输出全部内容

---- 节点坐标 ----

节点号 X Y 节点号 X Y 节点号 X Y
( 1) 0.00 7.20 ( 2) 24.00 7.20 ( 3) 0.00 9.90
( 4) 24.00 9.90 ( 5) 12.00 11.10 ( 6) 0.00 0.00
( 7) 24.00 0.00

---- 柱关联号 --------

柱号 节点Ⅰ 节点Ⅱ 柱号 节点Ⅰ 节点Ⅱ 柱号 节点Ⅰ 节点Ⅱ
( 1) 6 1 ( 2) 7 2 ( 3) 1 3
( 4) 2 4

---- 梁关联号 ----

梁号 节点Ⅰ 节点Ⅱ 梁号 节点Ⅰ 节点Ⅱ 梁号 节点Ⅰ 节点Ⅱ
( 1) 3 5 ( 2) 5 4

---- 支座约束信息 ----
( 1) 6111 ( 2) 7111

---- 柱上下节点偏心 ----

节点号 柱偏心值 节点号 柱偏心值 节点号 柱偏心值 节点号 柱偏心值
( 1) 0.00 ( 2) 0.00 ( 3) 0.00 ( 4) 0.00
( 5) 0.00 ( 6) 0.00 ( 7) 0.00

---- 标准截面信息 ----

1、标准截面类型

( 1) 16, 300, 300, 500, 10.0, 16.0, 16.0, 5
( 2) 16, 300, 300, 600, 8.0, 14.0, 14.0, 5

---- 柱布置截面号,铰接信息,截面布置角度 -----

柱号 标准截 铰接 截面布 柱号 标准截 铰接 截面布
面 号 信息 置角度 面 号 信息 置角度
( 1) 1 0 0 ( 2) 1 0 0
( 3) 1 0 0 ( 4) 1 0 0

---- 梁布置截面号,铰接信息,截面布置角度 -----

梁号 标准截 铰接 截面布 梁号 标准截 铰接 截面布
面 号 信息 置角度 面 号 信息 置角度
( 1) 2 0 0 ( 2) 2 0 0

2、标准截面特性

截面号 Xc Yc Ix Iy A
1 0.15000 0.25000 0.64784E-03 0.72039E-04 0.14280E-01
2 0.15000 0.30000 0.84604E-03 0.63024E-04 0.12976E-01

截面号 ix iy W1x W2x W1y W2y
1 0.21299E+00 0.71026E-01 0.25914E-02 0.25914E-02 0.48026E-03 0.48026E-03
2 0.25534E+00 0.69692E-01 0.28201E-02 0.28201E-02 0.42016E-03 0.42016E-03

恒荷载计算...

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 3.00 0.00
1 1 1 3.00 0.00

---- 恒荷载标准值作用计算结果 ----

--- 柱内力 ---

柱号 M N V M N V
1 -90.37 64.24 -24.73 -87.70 -54.55 24.73
2 90.37 64.24 24.73 87.70 -54.55 -24.73
3 87.70 54.55 -24.73 -154.48 -50.92 24.73
4 -87.70 54.55 24.73 154.48 -50.92 -24.73

--- 梁内力 ---

梁号 M N V M N V
1 154.48 29.68 48.21 121.37 -24.61 2.46
2 -121.37 24.61 2.46 -154.48 -29.68 48.21

--- 恒荷载作用下的节点位移(mm) ---

节点号. X向位移 Y向位移
1 -6.0 0.1
2 6.0 0.1
3 -3.2 0.2
4 3.2 0.2
5 0.0 33.6

活荷载计算...

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 3.00 0.00
1 1 1 3.00 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 -4.3 0.1
2 4.3 0.1
3 -2.3 0.1
4 2.3 0.1
5 0.0 23.8

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 1.80 0.00
2 1 1.20 0.00
3 1 1.80 0.00
4 1 1.20 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 -2.21 0.00
1 1 1 -1.44 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) 7.0 ( 2) 1.6 ( 3) 6.9 ( 4) 4.2
( 5) 5.5 ( 6) 0.0 ( 7) 0.0

--- 柱内力 ---

柱号 M N V M N V
1 92.62 -25.62 26.79 53.61 25.62 -13.83
2 8.06 -17.94 1.99 -24.86 17.94 6.65
3 -53.61 -25.62 13.83 84.39 25.62 -8.97
4 24.86 -17.94 -6.65 -47.20 17.94 9.89

--- 梁内力 ---

梁号 M N V M N V
1 -84.39 -11.47 -24.60 -52.26 11.47 -1.93
2 52.26 -11.63 -0.38 47.20 11.63 -16.87

---- 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 -1.20 0.00
2 1 -1.80 0.00
3 1 -1.20 0.00
4 1 -1.80 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 -1.44 0.00
1 1 1 -2.21 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) -1.6 ( 2) -7.0 ( 3) -4.2 ( 4) -6.9
( 5) -5.5 ( 6) 0.0 ( 7) 0.0

--- 柱内力 ---

柱号 M N V M N V
1 -8.06 -17.94 -1.99 24.86 17.94 -6.65
2 -92.62 -25.62 -26.79 -53.61 25.62 13.83
3 -24.86 -17.94 6.65 47.20 17.94 -9.89
4 53.61 -25.62 -13.83 -84.39 25.62 8.97

--- 梁内力 ---

梁号 M N V M N V
1 -47.20 -11.63 -16.87 -52.26 11.63 -0.38
2 52.26 -11.47 -1.93 84.39 11.47 -24.60

吊车荷载计算...

---- 吊车 1 ----

吊车连接节点数: 2
吊车连接节点号: 1, 2,
最大轮压在左侧产生的各节点竖向荷载(Dmax在跨左): 67.500, 15.700,
最大轮压在右侧产生的各节点竖向荷载(Dmax在跨右): 15.700, 67.500,
空车最大轮压在左侧产生的各节点竖向荷载(Wmax在跨左): 0.000, 0.000,
空车最大轮压在右侧产生的各节点竖向荷载(Wmax在跨右): 0.000, 0.000,
吊车竖向荷载与节点竖向偏心距(m): 0.500, -0.500,
吊车水平刹车力在各节点产生的最大水平力(Tmax): 2.530, 2.530,
吊车的横向水平荷载与各节点的垂直距离(m): 0.600, 0.600,
考虑空间工作和扭转影响的效应调整系数: 1.000
吊车桥架引起的地震剪力与弯矩增大系数: 1.000
吊车桥架重量: 61.980
单跨吊车组合荷载折减系数:1.000
两跨吊车组合荷载折减系数:1.000

---- Dmax 标准值作用位于跨左 ----

--- 柱内力 ---

柱号 M N V M N V
1 -1.35 66.90 -2.63 -17.56 -66.90 2.63
2 12.77 16.30 2.63 6.13 -16.30 -2.63
3 -16.19 -0.60 -2.63 9.10 0.60 2.63
4 1.72 0.60 2.63 5.38 -0.60 -2.63

--- 梁内力 ---

梁号 M N V M N V
1 -9.10 2.55 -0.86 -1.29 -2.55 0.86
2 1.29 2.67 -0.34 -5.38 -2.67 0.34

---- Dmax 标准值作用位于跨右 ----

--- 柱内力 ---

柱号 M N V M N V
1 -12.77 16.30 -2.63 -6.13 -16.30 2.63
2 1.35 66.90 2.63 17.56 -66.90 -2.63
3 -1.72 0.60 -2.63 -5.38 -0.60 2.63
4 16.19 -0.60 2.63 -9.10 0.60 -2.63

--- 梁内力 ---

梁号 M N V