轻型门式刚架厂房毕业设计.doc

某轻型门式刚架厂房毕业设计
摘要
本工程为某轻型钢结构门式刚架设计。根据毕业设计任务书的要求，分建筑与结构两部分进行设计。
建筑部分，通过查阅《钢结构设计规范GB50017-2003》、《简明钢结构设计手册》、《福建省建筑设计标准图籍》等相关资料，将门式刚架厂房设计为13跨，每跨的间距为30m，总的建筑面积为2160m2。该单层门式刚架结构是以轻型焊接H型钢（变截面）作为主要承重骨架，用冷弯薄壁型钢（C型）做檩条、墙梁；以压型钢板做屋面、墙面；采用80mm玻璃棉作为保温隔热材料并适当设置支撑的一种轻型房屋结构体系。
结构部分，根据已形成的建筑图及其相关要求，查阅《建筑结构荷载规范GB50009-2001》、《冷弯薄壁型钢结构技术规范GB50018-2002》、《钢结构连接节点设计手册》、《房屋建筑钢结构设计》等相关规范和一定量的实际工程设计图，对每榀刚架的最不利荷载进行计算，利用PKPM软件完成刚架的合理截面计算，然后通过设计规范的相关要求，对刚架梁、柱、支撑、檩条等构件进行稳定性计算，用AUTOCAD2005分别绘制出设计图。最后，整理计算书并出图。

关键词
轻型钢结构门式刚架 建筑 结构 规范 设计图

目录
工程概况 3
荷载取值 3
荷载组合 4
(一) 荷载计算 4
(二) 荷载组合（设计值） 5
内力计算 6
内力包络图 26
截面计算 30
(一) 选择截面 30
(二) 截面信息 30
(三) 截面验算 33
1. 宽厚比 33
2. 腹板屈曲后强度利用 33
3. 强度计算 34
4. 平面内的整体稳定 35
5. 平面外的整体稳定 36
节点计算 39
1边柱与斜梁连接高强螺栓强度验算 39
2斜梁与斜梁拼接节点 38
3屋脊梁梁拼接节点 39
4钢柱柱脚设计 40
檩条设计与计算 41
1设计资料 41
2荷载情况 41
3内力计算 41
4截面特性 42
5有效截面计算 42
6强度计算 43
7挠度计算 43
墙梁设计与计算 43
1设计资料 43
2荷载情况 44
3内力计算 44
4截面选择及截面几何特性 44
5有效截面计算 44
6强度计算 45
7挠度计算 45
隅撑设计与计算 45
支撑设计与计算 46

一、工程概况
某公司欲建一座轻型门式刚架厂房。该厂房位于市内郊区，主要用于工业生
产的需要，从经济上带动郊区的发展。
该厂房共一层，建筑面积为2160。厂房无吊车梁，屋面按上人屋面设计，屋面采用YX56-180-720压型钢板加80mm厚玻璃丝棉保温层，刚架梁柱均采用变截面，柱与基础为铰接，结构采用主要的材料为Q235C钢材，考虑积灰荷载0.3
当地的气候条件为：
1） 气象条件
平均月气温：，最热月平均气温，最低月平均气温
基本雪压：0
降雨量：年均降雨量1100
主导风向：东北
2） 活荷载
屋面：按上人屋面采用
其它活荷载按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001取值。
3） 建筑用材
材料供应：型钢Q235、Q345钢，焊条E43、E50；钢筋（HPB235,HRB335,HRB400）I~III级；水泥400#~600#；其它材料市场供应。
二、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（上人屋面）或雪荷载 2.00
(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 0.8
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。
三、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
四、内力计算
工程名: 钢结构

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
14 0.00 124.06 -58.83 -470.68 -99.78 58.83
15 0.00 103.38 -49.03 -392.23 -83.15 49.03
16 0.00 139.57 -66.19 -529.51 -112.25 66.19
17 0.00 63.15 -16.66 -167.11 -38.87 25.12
18 0.00 42.47 -6.85 -88.67 -22.24 15.32
19 0.00 80.19 -41.53 -257.72 -55.91 22.90
20 0.00 59.51 -31.72 -179.27 -39.28 13.09
21 0.00 325.27 -180.02 -1474.04 -300.99 188.49
22 0.00 304.59 -170.22 -1395.59 -284.36 178.68
23 0.00 342.31 -204.89 -1564.64 -318.03 186.27
24 0.00 321.64 -195.09 -1486.20 -301.40 176.46
25 0.00 325.27 -180.02 -1474.04 -300.99 188.49
26 0.00 304.59 -170.22 -1395.59 -284.36 178.68
27 0.00 342.31 -204.89 -1564.64 -318.03 186.27
28 0.00 321.64 -195.09 -1486.20 -301.40 176.46
29 0.00 63.15 -16.66 -167.11 -38.87 25.12
30 0.00 42.47 -6.85 -88.67 -22.24 15.32
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