黄石机械厂加工车间设计

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1、黄石机械厂加工车间设计系 （部）：城市建设学院专 业 班：土木工程1003班姓 名：卫才皇学 号：指导教师：刘华琛2014年 5月黄石机械厂加工车间设计The Designment of The Processing Workshop of Huangshi Machine factory 摘 要本工程为黄石机械厂加工车间工程，此车间设计采用轻钢结构门式刚架体系，为单层单跨工业厂房，跨度为18m，柱距6m，长度为48m，建筑檐口标高为9.9m。设有一台5t轻级工作制（A3级）桥式吊车。屋面结构为有檩体系，带保温层压型钢板屋面，屋面排水采用外天沟排水。主次刚架构件均采用焊接工字形钢，梁柱及屋脊节

2、点处采用高强螺栓连接，柱脚采用刚接形式，基础采用锥形独立基础，基础埋深0.5m。本设计建筑部分包括厂房的平、立、剖面及部分节点详图。结构设计部分包括结构计算和结构施工图的绘制，结构设计根据现行钢结构设计规范和轻型钢结构设计手册等规范进行计算。计算主要包括各构件的荷载统计、内力计算和内力组合，然后选取最不利的内力对各构件截面进行强度、刚度和稳定性等的验算，其中最重要的就是进行节点的设计。最后根据结构设计计算书绘制结构施工图。关键词：门式刚架 荷载 强度 刚度 稳定性AbstractThis project is the processing workshop of Huangshi machin

3、e factory. The light portal frame system is used in this design, which is a single-layer and single-span industry workshop. The span of it is 18m.The distance of the column is 6m. The length of the workshop is 48m.The elevation of the building eaves is 9.9m.There is a 5t(A3 level) bridge type interm

4、ediate working system crane. The roofing structure is cross-beam system with insulation. Outside drainage gutter is used in the drainage of roof. The primary and secondary component of the frame is all used welding H-beam. High-strength blots are used to connect beams and columns. The form of the co

5、lumn base is rigid. The foundations adopt cone-independent and its depth is 0.5m.Architectural design is consist of plane, facade, profile and some node details. The structural design contains calculation and structure drawings. Structural calculation is finished according to the present steel struc

6、ture design standard and Light steel structure design manual. The main calculation includes statistics of load, calculation of load and internal force composition of various components. The strength, stiffness and stability of component sections are checked out under the most disadvantaged internal

7、forces. The design of nodes is the most important. At last, structure drawings are drawn according to the result of calculation. Key words: Portal frame Load Strength Stiffness Stability 目 录摘要Abstract绪论11 结构布置211 柱网布置212 横向框架结构的主要尺寸、框架柱及横梁2121 横向框架的结构尺寸2122 框架柱及横梁尺寸313 墙架及柱间支撑布置32 荷载计算421 荷载取值计算422

8、荷载取值计算43 吊车梁设计631 吊车荷载计算632 内力计算6321 吊车梁的最大弯距及相应剪力产生最大弯距位置6322 最大剪力6323 此时由水平荷载产生最大弯距633 截面选择8331 经济高度8332 最小高度8333 吊车梁腹板厚度8334 吊车梁截面尺寸834 截面特性835 强度计算10351 正应力10352 剪应力10353 腹板局部压应力1036 稳定计算10361 梁的整体稳定性10362 翼缘的局部稳定性11363 腹板的局部稳定性1137 挠度计算1138 支座加劲肋计算1239 焊缝计算13391 上翼缘与腹板的连接焊缝13392 下翼缘与腹板的连接焊缝1339

9、3 支座加劲肋与腹板连接焊缝134 抗风柱设计1441 基本资料1443 内力计算1444 截面选择1445 强度计算1546 稳定计算15461 弯矩作用在平面内的稳定15462 弯矩作用平面外的稳定1647 挠度验算165 檩条设计1751 荷载标准值1752 内力计算1753 截面选择及截面特性1954 截面验算2255 拉条计算236 墙梁设计2461 截面选型2462 荷载统计2463 内力计算2464 截面验算26641 各板件端应力值26642 受压板件的有效宽度27643 有效净截面模量2965 强度计算30651 正应力30652 剪应力3066 稳定计算3067 挠度计算3

10、168 构造要求317 门式刚架设计3371 计算简图3372 吊车荷载3373 荷载组合3474 主刚架的截面预估3475 各工况内力计算3676 刚架内力组合3677 构件验算36771 构件宽厚比验算36772 刚架梁的验算37773 刚架柱的验算41774 验算刚架在风荷载作用下的侧移4478 节点验算45781 梁柱连接节点45782 横梁跨中节点46783 半跨梁中节点设计47784 柱脚设计498 基础设计5281 刚架柱下独立基础52811 地基承载力特征值和基础材料52812 基础地面应力及基础面积计算52813 验算基础变阶处的受冲切承载力54814 基础底板配筋验算548

11、2 山墙抗风柱下独立基础设计55结束语57致谢58参考文献59附录1 内力计算简图60附录2 内力组合表66绪 论 本工程为单层门式刚架厂房，单跨18m，柱距6m，长度48m，屋面结构为有檩体系，上有压型钢板。有一台吊车，吊车资料见后。 墙面材料为镀锌压型钢板（彩板颜色由甲方定），基本风压为=0.35KN/为基本雪压：=0.5KN/。 门式刚架体现了轻钢结构轻型、快速、高效的特点，应用节能环保型新型建材，实现工厂化加工制作、现场施工组装、方便快捷、节约建设周期；结构坚固耐用、建筑外型新颖美观、质优价宜、经济效益明显；柱网尺寸布置自由灵活、能满足不同气候环境条件下的施工和使用要求。 本设计门式刚

12、架采用Q235钢，屋面檩条、墙架采用Q235-B钢；采用扭剪型高强度螺栓10.9级，普通螺栓采用六角头螺栓（C级），焊条采用E43型；基础混凝土C20，钢筋HPB235，垫层混凝土C10。1 结构布置本工程为单层单跨门式刚架，跨度18m，长度48m，柱距6m，柱间支撑和屋面支撑均布置在第一开间。1.1 柱网布置综合考虑工艺、结构及经济三个方面的要求，确定厂房柱网布置为：纵向8跨，跨度为6米；横向单跨，跨度为18米。每跨均为双坡屋面，坡度1：10。柱网布置简图详见图1.1。1.2 横向框架结构的主要尺寸、框架柱及横梁1.2.1 横向框架的结构尺寸采用单跨双坡门架，门架横梁与门架柱刚性连接，刚架柱

13、与地基基础的连接为锚栓刚性连接。结构示意图2：框架主要尺寸为跨度18米，柱高9.9米，柱距6米，横梁坡度为1：10。图1.2(1) 柱网布置图 图1.2(2) 结构示意图1.2.2 框架柱及横梁尺寸框架柱采用等截面H型钢，钢材采用Q235钢，横梁采用分段变截面焊接工字形截面，钢材采用Q235钢。1.3 墙架及柱间支撑布置墙架系由横梁（墙梁）及拉条、窗镶边构件、墙架柱、抗风柱等构件组成。其作用是支撑墙体，保证墙体的稳定，并将墙体承受的风荷载传递到厂房骨架和基础上。柱间支撑分为两个部分，在吊车梁以上部分为上层支撑，吊车梁以下的部分称为下层支撑，交叉腹杆系最为经济且刚度较大，因此本设计上层支撑、下层

14、支撑均采用交叉支撑。2 荷载计算2.1 静力计算简图选取典型单元进行静力计算，计算单元如图所示：图2.1 静力计算简图2.2 荷载取值计算永久荷载：恒载：结构自重（包括屋面板、檩条、保温层及刚架自重）0.8mm厚压型钢板 0.15刚架及支撑 0.10刚架斜梁自重 0.15轻质墙面及柱自重（包括柱、墙骨架） 0.5可变荷载：活载 计算刚架取0.3，计算檩条取0.5雪载 0.5风荷载 0.35基本风压按荷载规范GB500092001取，地面粗糙等级C级，基本风压=0.35；由于柱高不大于10m，不考虑高度变化系数，故取如图：图2.2 风荷载体型系数3 吊车梁设计3.1 吊车荷载计算如图6.1：图3

15、.1 吊车轮距及宽度选用北京吊车，工作制度，起重量为5t，跨度为16.5米，轨道型号为43kg/m，总重为16.4t，大车14.4t,小车2t,，吊车宽度4650mm,吊车轮距3500mm,大车轮压=74.5KN，=30.4KN，基本尺寸如下：吊车荷载的动力系数=1 .05，吊车荷载的分项系数=1.40吊车荷载设计值3.2 内力计算3.2.1 吊车梁的最大弯矩及相应剪力产生最大弯矩位置如图，梁上所有吊车荷载的合力位置为；图3.2 合力位置图在处相应的剪力为3.2.2 最大剪力荷载位置如图6.3：3.2.3 此时由水平荷载产生最大弯矩图3.3 吊车梁最大剪力计算简图3.3 截面选择3.3.1 经

16、济高度3.3.2 最小高度建筑净空无要求，故采用650mm3.3.3 吊车梁腹板厚度按剪力确定的腹板厚度故取腹板厚度=8mm3.3.4 吊车梁截面尺寸近似按下列公式计算故吊车梁截面尺寸选为3.4 截面特性吊车梁截面见图6.4：图3.4 吊车梁截面3.5 强度计算3.5.1 正应力3.5.2 剪应力3.5.3 腹板局部压应力采用43kg/m的钢轨，轨高140mm按钢结构设计规范（GB500172003）公式（4.1.32）计算集中荷载增大系数按钢结构设计规范（GB500172003）公式（4.1.31）计算腹板局部压应力为：3.6 稳定计算3.6.1 梁的整体稳定性，应计算梁的整体稳定性按钢结构

17、设计规范（GB500172003）附录B公式（B.11），计算整体稳定系数为 按钢结构设计规范（GB500172003）附录B公式（B.12）公式按钢结构设计规范（GB500172003）公式（4.2.3），计算整体稳定性3.6.2 翼缘的局部稳定性，局部稳定满足。3.6.3 腹板的局部稳定性，应按构造要求配置横向加劲肋按钢结构设计规范（GB500172003）公式（4.3.61），计算横向加劲肋外伸宽度为，取=100mm按钢结构设计规范（GB500172003）公式（4.3.62）计算横向加劲肋的厚度为，取=8mm，所以横向加劲肋的尺寸为3.7 挠度计算为由全部竖向荷载标准值产生的最大弯矩，

18、满足要求。3.8 支座加劲肋计算取支座加劲2-mm支座加劲肋端面承压应力为稳定计算mm属于b类截面，查附录C，得=0.9894，按钢结构设计规范（GB500172003）公式（5.1.21）计算支座加劲肋在腹板平面外的稳定性吊车梁支座构造见图6.5：图3.5 吊车梁支座构造3.9 焊缝计算3.9.1 上翼缘与腹板的连接焊缝上翼缘对中和轴面积矩，取 3.9.2 下翼缘与腹板的连接焊缝下翼缘对中和轴面积矩3.9.3 支座加劲肋与腹板连接焊缝设,满足要求。4 抗风柱设计4.1 基本资料 本厂房为单跨18m轻钢结构，檐口标高9.9m，每侧山墙设置2根抗风柱，截面采用实腹式工字形钢。山墙墙面板及墙梁自重

19、为0.23，抗风柱自重0.4，基本风压为0.35。4.2 荷载计算风压高度变化系数= 风压体型系数由门式刚架轻型房屋钢结构技术规范CECS102:2002表A.O.24选取，=，风荷载标准值 单根抗风柱承受的均布荷载设计值：永久荷载设计值 风荷载设计值 4.3 内力计算抗风柱的柱脚和柱顶分别由基础和屋面支撑提供，模型如图7.1：构件最大轴压力 构件最大弯矩 4.4 截面选择选取H型钢：H，绕长轴长细比 图4.1 抗风柱计算模型4.5 强度计算 ，根据钢结构设计规范GB500172003公式（5.2.1）4.6 稳定计算4.6.1 弯矩作用在平面内的稳定根据钢结构设计规范GB500172003公

20、式（5.2.2-1）绕x轴长细比 因为 所以查钢结构设计规范GB500172003附录C的a类截面所计算段无端弯矩 但有横向荷载，故 4.6.2 弯矩作用平面外的稳定根据钢结构设计规范GB500172003公式（5.2.2-3）绕弱轴y的长细比的计算考虑墙面墙梁隅撑的支撑作用，计算长度取为墙梁间距2m因为属b类截面，所以查钢结构设计规范GB500172003附录C的a类截面所计算段有端弯矩和横向荷载作用，并使构件段产生同向曲率，故取 4.7 挠度验算根据钢结构设计规范GB500172003附录A续表A.1.1，横向风荷载作用下，抗风柱水平挠度为：所以挠度符合要求。5 檩条设计按,檩条跨度6米，

21、檩条高度初选C形檩条,檩距为1.5米，檩条跨度大于4米，故在檩条间跨中设置拉条，檩条及拉条钢材均为Q235，在檐口处设置斜拉条和刚性撑杆。如图8.1：图5.1 檩条截面力系图5.1 荷载标准值永久荷载：压型钢板（含保温） 0.15 檩条（包括拉条） 0.05 合计 0.2可变荷载：屋面均布荷载和雪荷载的最大值为 0.5 5.2 内力计算永久荷载与屋面活荷载组合：檩条线荷载弯矩设计值 永久荷载与风荷载吸力组合：按建筑结构荷载规范GB500092001，房屋高度小于10米，风荷载高度变化系数取10米高度处的数值按门式刚架轻型房屋钢结构技术规范CECS102:2002附录A，风荷载体型系数，垂直屋面

22、的风荷载标准值檩条线荷载弯矩设计值（采用受压下翼缘设拉条的方案）5.3 截面选择及截面特性选用，其截面特性为： ， ， 先按毛截面计算的截面应力为受压板件的稳定性系数：腹板腹板为加劲肋件，由冷弯薄壁型钢结构技术规范公式（5.6.22）上翼缘板上翼缘板为最大压应力作用于部分加劲肋的支承边由冷弯薄壁型钢结构技术规范公式（5.6.23）受压板件的有效宽度：腹板， 由冷弯薄壁型钢结构技术规范公式（5.6.33）由冷弯薄壁型钢结构技术规范公式（5.6.32）计算的板组约束系数为由于，则，所以，由冷弯薄壁型钢结构技术规范公式（5.6.12）计算截面的有效宽度为由冷弯薄壁型钢结构技术规范公式（5.6.52）

23、，上翼缘板 ， 由冷弯薄壁型钢结构技术规范公式（5.6.31）计算的板组约束系数为，由于 ，所以由冷弯薄壁型钢结构技术规范公式（5.6.12）计算截面的有效宽度为由冷弯薄壁型钢结构技术规范公式（5.6.52），下翼缘板全截面受拉，全部有效。有效净截面模量，上翼缘板的扣除面积宽度为：腹板的扣除面积为：，同时在腹板的计算截面上有两个拉条连接孔（一个距上翼缘35mm，一个距下翼缘边缘35mm），孔位置和扣除面积位置基本相同，所以腹板的扣除面积宽度按24mm计算，如图8.2所示，有效净截面模量为：图5.2 檩条有效截面图 ，5.4 截面验算 强度验算：屋面能阻止檩条侧向失稳和扭转，冷弯薄壁型钢结构技术

24、规范公式（8.1.11），稳定性验算：永久荷载与风吸力组合下的弯距小于永久荷载与屋面可变荷载组合下的弯距，根据前面的计算结果，可以取有效净截面模量，按冷弯薄壁型钢结构技术规范附录A中A.2的规定计算查表，跨中设置一道侧向支撑， 风吸力作用使檩条下翼缘受拉。按冷弯薄壁型钢结构技术规范公式（8.8.12）计算的稳定性为计算表明永久荷载与风荷载组合不起控制作用。挠度计算：构造要求：故此檩条在平面内、外均能满足要求。5.5 拉条计算当跨中拉条承担一根墙梁的竖向支承作用时，拉条所受拉力： 拉条所需截面面积： 按构造选用1拉条，截面面积 ，它可承担80根墙梁的竖向支承作用。6 墙梁设计6.1 截面选型 初

25、选C形墙梁 ，间距为2米，墙梁跨度大于4米，故在墙梁间跨中设置拉条一道，如图：图6.1 墙梁荷载图6.2 荷载统计永久荷载：压型钢板（含保温） 0.15 墙梁（包括拉条） 0.08合计 0.236.3 内力计算墙梁所受荷载设计值：竖向 水平 （压力） （拉力）墙梁所受荷载标准值：竖向 水平 荷载组合考虑两种情况：+； +竖向荷载产生的弯矩：由于墙梁跨中竖向设有一道拉条，可视为墙梁支承点，弯矩见图6.2： 图6.2 墙梁弯矩图 水平荷载：墙梁承担水平方向荷载作用下，按单跨简支梁设计内力，则迎风 背风 剪力：在竖向荷载作用下，两跨连续梁最大剪力为迎风 背风 双弯扭力矩B=06.4 截面验算初选C形

26、槽钢，其截面特性：A=8.48， ， ， ， ， ， 6.4.1 各板件端应力值迎风 （拉）（拉）（压）（压）背风 （压）（压）（拉）（拉）6.4.2 受压板件的有效宽度迎风13板为加劲肋板件，由冷弯薄壁型钢结构技术规范公式（5.6.22）取计算34板为最大压应力作用于部分加劲肋的支承边，由冷弯薄壁型钢结构技术规范公式（5.6.24）计算13板，由冷弯薄壁型钢结构技术规范公式（5.6.33）计算由冷弯薄壁型钢结构技术规范公式（5.6.32）计算的板组约束系数为，由于，则，所以13板全截面有效34板，由冷弯薄壁型钢结构技术规范公式（5.6.31）计算的板组约束系数为，由于，则，截面有效宽度为 1

27、2板全截面受拉，全部有效背风13板为加劲肋板件，由冷弯薄壁型钢结构技术规范公式（5.6.22）取计算12板为最大压应力作用于部分加劲肋的支承边，由冷弯薄壁型钢结构技术规范公式（5.6.24）计算13板，由冷弯薄壁型钢结构技术规范公式（5.6.33）计算由冷弯薄壁型钢结构技术规范公式（5.6.32）计算的板组约束系数为，由于，则，所以13板全截面有效，34板，由冷弯薄壁型钢结构技术规范公式（5.6.31）计算的板组约束系数为，由于，则，由冷弯薄壁型钢结构技术规范公式（5.6.12）计算截面有效宽度由冷弯薄壁型钢结构技术规范公式（5.6.53），34板全截面受拉，全部有效。6.4.3 有效净截面模

28、量迎风、背风时翼缘受压板最大扣除面积宽度为：，同时，在腹板的计算截面有两个拉条连接孔，所以腹板扣除面积宽度按24mm 有效净截面模量：，图6.3 最不利有效截面图6.5 强度计算6.5.1 正应力迎风：背风：6.5.2 剪应力由冷弯薄壁型钢结构技术规范公式（8.3.11）计算竖向剪应力水平剪应力6.6 稳定计算受弯构件的整体稳定系数按冷弯薄壁型钢结构技术规范附录A中A.2的规定计算查表，跨中设置一道侧向支承， （取正值） 由冷弯薄壁型钢结构技术规范公式（8.1.12）计算的稳定性为：6.7 挠度计算竖向：按两跨连续梁计算水平：按单跨简支梁计算6.8 构造要求故此墙梁在平面内、外均能满足要求。6

29、.9 拉条计算当跨中拉条承担一根墙梁的竖向支承作用时，拉条所受拉力： 拉条所需截面面积： 按构造选用112拉条，截面面积 ，它可承担80根墙梁的竖向支承作用。7 门式刚架设计7.1 计算简图图7.1 刚架计算简图7.2 吊车荷载单台吊车在主刚架上最不利作用可能的工况有四种：（1） 最大轮压在左，最小轮压在右，并同时有向右的水平荷载（2） 最大轮压在左，最小轮压在右，并同时有向左的水平荷载（3） 最大轮压在右，最小轮压在左，并同时有向右的水平荷载（4） 最大轮压在右，最小轮压在左，并同时有向左的水平荷载吊车每个大车轮子传递的吊车横向水平荷载标准值： 吊车竖向荷载设计值： 横向水平荷载： 吊车作用

30、在刚架的荷载考虑如下:竖向荷载 横向水平荷载 7.3 荷载组合（1）1.2恒载+1.4活载（2）1.0恒载+1.4风载（3）1.2恒载+1.4吊车荷载（4）1.2恒载+0.85（1.4活载+1.4风载+1.4吊车荷载）7.4 主刚架的截面预估 据门规规定，刚架的梁可采用变戴面，设有桥式吊车时，柱宜采用等截面构件。主刚架截面示意图如下：柱采用等截面，斜梁由三段组成，两端采用楔形构件，中段采用等截面构件初步考虑，梁柱截面及截面特性如表7.4，表7.4 梁柱截面及截面特性柱截面1-1； ； ； ； ； 。刚架斜梁2-2截面； ； ； ； ； 。刚架斜梁3-3/4-4断面； ； ； ； ； 。刚架斜梁

31、5-5断面； ； ； ； ； 。图7.4 主刚架预估截面7.5 各工况内力计算 由于本设计为单层单跨轻钢厂房，结构对称，经综合考虑，只须计算以下5种工况： 恒载 活载 左风或右风荷载 最大轮压在左，水平荷载向右吊车荷载最大轮压在左，水平荷载向左吊车荷载根据前面荷载统计，用力学求解器作结构在各种工况下弯矩、剪力、轴力图如附页所示。7.6 刚架内力组合 根据结构对称，只须对一半结构做内力组合即可，所选危险截面详见内力组合表。7.7 构件验算7.7.1 构件宽厚比验算 翼缘部分 腹板部分 故宽厚比满足要求。7.7.2 刚架梁的验算 （1）抗剪验算梁截面的最大剪力为考虑仅有支座加劲肋，所以满足要求。(

32、2)弯、剪、压共同作用下的验算取梁端截面进行验算，因，取，按规范GB70017式4.4.1-1验算， =取故，满足要求。(3)整体稳定验算，梁平面内的整体稳定性验算。计算长度取横梁长度，类截面，查表得，满足要求。(4)校核横梁容许高厚比故，满足要求。梁跨中截面故，满足要求。(5)验算檩条集中荷载下的局部受压承载力檩条传给横梁上翼缘的集中荷载验算腹板上边缘的折算应力取梁端面出的内力：， ，满足要求。(6)考虑及相应、时构件验算 ，（拉）， 抗剪验算，弯、剪、压共同作用下的验算同上，经验算满足要求。整体稳定性验算：N=-0.18KN(拉) M=150.02KN梁平面内的整体稳定性验算计算长度取横梁

33、长度，类截面，查表得，满足要求。横梁平面外的整体稳定验算考虑屋面压型钢板与檩条紧密连接，有蒙皮作用，檩条可作为横梁平面外的支承点，但为安全起见，计算长度按两个檩距考虑，即=3015mm。对于等截面构件=0，=1=3015/44.2=68.2，b类截面，查表得=0.762取=1.070.282/1.133=0.821 满足要求。校核横梁容许高厚比故，满足要求梁跨中截面故，满足要求经过验算檩条集中荷载下的局部受压承载力满足要求7.7.3 刚架柱的验算 (1)需要考虑的荷载 M=60.01 N=-179.67KN V=-16.29KN M=-163.08 N=-63.72KN V=-26.34KN

34、(2)抗剪验算柱截面的最大剪力为Vmax=26.34KN考虑仅有支座加劲肋f=125N/mm=4268125=426KNV=26.34KNV，满足要求。(3)抗剪验算弯、剪、压共同作用下的验算取柱底截面进行验算,考虑荷载因VM=57.12KNm，取M=M故，满足要求(4)强度验算对于工字型截面在荷载作用时 满足要求。(5)整体稳定验算刚架柱平面内的整体稳定性验算刚架柱高H=10400mm，梁长L=18090mm柱的线刚度K=I / h=2818110/10400=35226.3梁线刚度K=I / (2S)=1818110/(29045)=15578.2mmK/K=0.442，查表得柱的计算长度

35、系数=2.73刚架柱的计算长度= /i=28392/185.3=117.86=150，b类截面，查表得=0.450，mx=1.0第组内力组合作用时=99.82f=215 N/mm，满足要求。第组内力组合作用时 =133.87f=215 N/mm，满足要求。刚架柱平面外的整体稳定验算考虑屋面压型钢板墙面与墙梁紧密连接，起到应力蒙皮作用，与柱连接的墙梁可作为柱平面外的支承点，但为安全起见，计算长度按两个墙梁距离或隅撑间距考虑，即l=3000mm对于等截面构件=0，=1=3000/44.2=67.9，b类截面，查表得y=0.764取=1.07-=0.822第组内力组合作用时第组内力组合作用时：(6)

36、刚架柱腹板容许高厚比 柱顶截面,第组内力组合作用时故，满足要求。第组内力组合作用时故，满足要求。柱底截面,故，满足要求。7.7.4 验算刚架在风荷载作用下的侧移刚架柱顶等效水平力H=0.67=0.67=2.144KN其中 ，满足要求。7.8 节点验算7.8.1 梁柱连接节点梁柱节点采用10.9级M22高强度摩擦型螺栓连接，构件接触面采用喷砂，摩擦面抗滑移系数=0.45，每个高强度螺栓的预拉力为190KN，连接处传递内力设计值：N=2.34KN，V=49.4KN，M=74.36KNm(1) 螺栓强度验算每个螺栓的拉力 螺栓群的抗剪力，满足要求。最外排一个螺栓的抗剪、抗拉力，满足要求。(2)端板厚

37、度验算端板厚度取为t=21mm，按二边支承类端板计算满足要求。(3)梁柱节点域的剪应力验算，满足要求。(4)螺栓处腹板强度验算N = 50.43 KN 0.4P = 0.4190=76KN，满足要求 图7.8(1) 刚架柱与刚架梁的连接节点7.8.2 横梁跨中节点横梁跨中节点采用10.9级M20高强度摩擦型螺栓连接，构件接触面采用喷砂，摩擦面抗滑移系数=0.45，每个高强度螺栓的预拉力为155KN，连接处传递内力设计值：N=-0.18KN，V=0.26KN，M=150.02KNm。每个螺栓的拉力螺栓群的抗剪力满足要求。最外排一个螺栓的抗剪、抗拉力，满足要求。(2)端板厚度验算端板厚度取为t=2

38、1mm按二边支承类端板计算满足要求(3)螺栓处腹板强度验算N=15.75KN0.4P=0.4155=62.0KN图7.8(2) 横梁跨中节点7.8.3 半跨梁中节点设计半跨梁中节点采用10.9级M20高强度摩擦型螺栓连接，构件接触面采用喷砂，摩擦面抗滑移系数=0.45，每个高强度螺栓的预拉力为155KN，连接处传递内力设计值：N=30.65KN，V=41.76KN，M=23.96KNm图7.8(3) 半跨梁中节点(1)每个螺栓的拉力螺栓群的抗剪力最外排一个螺栓的抗剪、抗拉力，满足要求(2)端板厚度验算端板厚度取为t=21mm按二边支承类端板计算： 满足要求(3)螺栓处腹板强度验算N=31.3K

39、N0.4P=0.4155=62.0KN。7.8.4 柱脚设计刚架柱与基础刚接，柱脚最大反力值为： N=152.09 M=108.78 V=(1)柱脚底板面积的确定 底板的长度和宽度应根据底板下混凝土的抗压强度确定，基础混凝土采用C20，初步确定底板的尺寸为L=750mm，B=490mm底板尺寸及锚栓布置如图图7.8(4) 底板尺寸及锚栓位置图验算底板下混凝土的轴心抗压强度设计值 满足要求。(2)底板厚度的确定底板厚度由各区格最大弯矩计算确定底板单位面积上压应力为 底板区格有三边支承板和两相邻边支承板对于区格：，查表得，该区格相应的最大应力为q=1.79所以对于区格：，, ，查表得该区格相应的最

40、大应力为q=2.78所以所以,取t=30mm(3)锚栓设计，计算简如图10.7： 图7.8 锚栓计算简图 ，锚栓所承受拉力为：考虑到锚栓应留有一定余量，选取4个Q345锚栓M30，单个锚栓的承载力为100.9kN(4)加筋板的设计加劲板厚，与柱板件和柱脚底板连接计算公式如下加劲板宽厚比不宜超过182号加劲板所承受的 剪力应为V=或 取两者中的较大值确定板件高度。 假定焊缝尺寸，则焊缝长度。取板件高度为200mm，板件与柱满焊，焊缝长度为200mm，计算长度取，满足构造要求。板件厚度，取板件厚度为10mm。同理可计算3号，四号加劲板，当取h=200mm,t=10mm时均满足。8 基础设计8.1

41、刚架柱下独立基础8.1.1 地基承载力特征值和基础材料本工程地质情况如下：杂填土： 厚0.0亚粘土： 厚粉质粘土：厚地下水位为于地表以下9.8m处综合考虑建筑物的用途，基础形式，荷载大小，工程地质等，持力层选为亚粘土，基础埋深取为1m假定基础宽度小于3m,修正 基础采用C25混凝土，钢筋采用HPB235级热轧钢筋，钢筋混凝土保护层厚度为40mm，垫层采用C10混凝土，厚100mm.,基础类型为锥型柱下独立基础。8.1.2 基础地面应力及基础面积计算柱底截面采用荷载基本组合时的内力设计值：N=179.67KN V=16.29KN M=62.01假定基础高度为偏心受压基础的面积AA=（1.1-1.

42、4）=0.67-0.85m取A=bl=1.5 ,基础形式及布置详见下图：图8.1 刚架柱下独立基础则作用在基础底面相应的相应荷载效应标准值的组合内力值为 M=10.1 基础底面压力验算因1.2，故基础底面尺寸满足要求。本工程基础地基设计等级按丙级考虑，按规范要求，可不做变形验算。8.1.3 验算基础变阶处的受冲切承载力按荷载效应基本组合求得的基础底面净反力为N=186.22KN V=14.34KN N合力作用点到基础底面最大压应力边缘的 距离a=1.5/2-0.077=0.673m则柱与基础交接处1-1截面=满足要求。8.1.4 基础底板配筋验算 1-1截面处弯矩设计值： 选配2-2截面处弯矩

43、设计值： = =9.67选配基础底面配筋详见上图：8.2 山墙抗风柱下独立基础设计考虑抗风柱所承受的荷载及工程地质条件等，参考刚架柱下独立基础设计结果，抗风柱基础埋深取1.0m，基础底面尺寸，基础底板配筋按构造要求选用验算过程同刚架柱下独立基础，经验算合格，布置及配筋见下图：图8.2 抗风柱下独立基础 结束语毕业设计终于完成了。几个月来，从开始设计题目的确定，到建筑设计的完成，至最后结构设计的结束，每一步对我来说都是新的尝试与挑战，设计在刘华琛老师的细心指导和严格要求下顺利画上句号。在做这次毕业设计过程中使我学到了很多，我感到不论做什么事都要认真用心去做，才会使自己进步，没有学习就不可能有实践

44、的能力，没有自己的实践就不会有所突破，这次的经历为我以后的学习生活积累了丰富的经验。致 谢经过几个月的努力毕业设计终于告一段落，在此期间我得到了各位老师和同学的无私帮助，特别是刘华琛老师的指导，不仅使我对大学四年的理论知识有了更充分的了解，还使我预先感受到了工作的压力，无论对我未来的生活还是工作都是一种鼓励和鞭策，使我一直努力学习，不放松对自己的要求。 本课题为单层轻钢门式刚架工业厂房，主要设计包括：结构选型，荷载统计，檩条、墙梁和吊车梁的设计，门式刚架的设计，支撑设计和基础设计等。在老师的指导和同组同学的讨论配合下，顺利完成任务书中规定的内容，从中学习、掌握和提高了综合应用所学的理论知识进行

45、分析问题和解决工程实际问题的能力，并能熟练运用多种软件。同时在设计中也存在一些问题和不足，如结构的布置不是太合理，截面的选择太偏安全而不经济，所选结构不能充分利用其性能，结构之间的连接设计不够好等。希望在将来的设计和工作中不断提高专业知识和经验，使设计和工作更加完美。参考文献1 中国工程建设标准化协会门式刚架轻型房屋钢结构技术规程（CECS102：2002） 北京：中国计划出版社，20022 钢结构设计手册编辑委员会轻型钢结构设计手册（上册）北京：中国建 筑工业出版社，20043 魏明钟钢结构武汉：武汉理工大学出版社，20024 轻型钢结构设计指南编辑委员会轻型钢结构设计指南（实例与图集）北

46、京：中国建筑工业出版社，20025 中华人民共和国国家标准建筑结构荷载规范（GB50009-2001）北京：中国建 筑工业出版社，20026 中华人民共和国国家标准钢结构设计规范（GB50017-2003）北京：中国计划 出版社，20037 中华人民共和国国家标准冷弯薄壁型钢结构技术规程（GB50018-2002）北京：中国计划出版社，20028 中华人民共和国国家标准建筑设计防火规范（GBJ16-87）北京：中国计划出 版社，20019 中华人民共和国国家标准建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）北京：中 国建筑工业出版社，2002-0410 轻型钢结构设计便携手册编辑委员会轻型钢

47、结构设计便携手册北京： 中国建材工业出版社，200711 陈绍蕃钢结构稳定设计指南（第2版）北京：中国建筑工业出版社，2004 12 J. M. Davies. Recent research advances in cold-formed steel structures, Journal of Constructional Steel research 55. 200013 Gorenc, B. E and Tinyou, R. Steel Designers Handbook, NSW University Press, Sydney.14 S. T. Woodcock and S. K

48、itipornchai, M. A. Bradford. Design of Portal Frame Buildings . Australian Institute of Steel Construction . 1999附录1 内力计算简图图A1 恒荷载加载图 图A2 恒荷载作用下的M图图A3 恒荷载作用下的N图图A4 恒荷载作用下的V图图A5 活荷载加载图图A6 活荷载作用下的M图图A7 活荷载作用下的N图图A8 活荷载作用下的V图图A9 风荷载加载图图A10 风荷载作用下的M图图A11 风荷载作用下的N图图A12 风荷载作用下的V图图A13 最大轮压在左，水平荷载向右时加载图图A14 水平荷载向右时的M图图A15 水平荷载向右时的N图图A16 水平荷载向右时的V图图A17 最大轮压在右，水平荷载向左时的加载图图A18 水平荷载向左时的M图图A19 水平荷载向左时的N图图A20水平荷载向左时的V图 说明：M、N、V单位分别为KN、KN、KN，由于结构对称，故只要计算左风或右风，吊车荷载的四种工况也只需要考虑两种情况。附录2 内力组合表