单层钢结构厂房设计

2020-12-30 来源：钮旅网

题目：金刚金属加工车间单层钢结构厂房设计

一、工程概况

1.工程名称：金刚金属加工车间。

2.建设地点：拟建建筑物位于西安市，室外地坪设计标高为415.35m。

3.建设规模：总建筑面积2880平方米，单层工业厂房，内设中级工作制桥式吊车一台。

二、设计原始资料

（一）气象条件

1.冬季采暖室外计算温度－5°C。 2.主导风向：东北风，基本风压m2。 3.地面粗糙度：B类。 4.基本雪压：m2。

5.年降雨量：632mm；日最大降雨量：92mm；时最大降雨量：56mm；雨季集中在9、10月份。

6.土壤最大冻结深度500mm。（二）工程地质条件

1.建筑场地地貌单元属渭河二级阶地，场地地形平坦。 2.地下水稳定埋深～10.8m，属潜水类型。

3.抗震设防烈度为8度，场地类别为Ⅲ类，设计地震分组为第一组，设计基本地震加速度值0.2g，设计特征周期。

4.根据场地岩土工程条件和建筑物荷载特点，建议本工程采用天然地基。（三）施工条件

1.建设场地平坦，道路通畅，水、电就近可以接通，基本具备开工建设条件。 2.拟参与投标的施工单位技术力量和机械化水平均较高。

三、建筑设计任务及要求

（一）设计任务

根据建设单位提供的设计委托书，完成建筑平面、剖面及立面设计。（二）设计要求

1.平面设计：根据工艺要求，合理确定平面柱网尺寸；要求满足采光、通风要求。 2.剖面设计：根据给定的吊车资料、工艺净空要求，确定牛腿标高和厂房高度。 3.立面设计：建筑风格、造型应富有创意，有时代感。（三）设计成果

说明书1份，1#图纸2张

1.平面图：参考比例1：100~1：200。

2.立面图：正立面，侧立面各一个，参考比例1：100~1：200。 3.剖面图：参考比例1：100~1：200。

4.节点详图：不少于5个，其中檐口和屋脊构造详图必画，比例自定。 5.建筑设计说明书。

建筑设计方案应达到初步设计深度，构造详图达到施工图深度。围护结构采用双层彩色压型钢板内填保温材料，可以是工厂复合板，也可以是现场复合板，自选。

四、结构设计任务及要求

（一）设计任务

根据建筑设计方案及设计原始资料，选择结构体系，布置结构构件，进行结构内力分析，确定构件截面，设计连接节点，绘制结构施工图。（二）设计要求

1.结构选型：根据建筑设计方案及设计原始资料，选择适当的结构体系。

要求合理选择屋面梁的类型、梁、柱连接形式、柱截面形式、屋面和柱间支撑的布置方案。

提示：重型厂房跨度大、高度高、吊车重，多采用下段格构、上段实腹的阶形柱。屋面梁与柱可以铰接也可以刚接（铰接框架和刚接框架），对刚度要求高的单跨重型厂房可用刚接，其余铰接。

2.结构布置：合理布置结构构件，正确选取计算单元，明确结构的传力途径，初步确定钢材种类及构件截面尺寸。

3.结构内力分析及构件设计：根据现行国家设计规范，计算结构荷载及地震作用；进行荷载组合；手算完成结构的内力分析，进行排架柱的内力组合，完成构件截面及连接节点设计；同时，采用工程设计软件计算结构内力及设计结构构件，并与手算结果进行对比分析。完成标准柱距的吊车梁设计。（三）设计成果

计算书1份，1#图纸4张 1.计算书内容：

(1)结构设计方案论证（包括柱网布置，抗风柱、支撑设置，柱截面形式以及材料选择等）；

(2)主要承重结构的内力计算及设计。 (3)吊车梁设计。

(4)墙梁、檩条、压型钢板、抗风柱、牛腿设计。 2.图纸内容：

(1)屋盖结构布置图（檩条、支撑和有关节点）；

(2)墙面结构布置图（墙梁的布置及有关连接节点）； (3)阶型柱结构施工图； (4)节点详图（散于各图）； (5)吊车梁施工图。

五、设计成果统一要求

（一）设计说明书

应完整地说明设计方案、设计依据、设计步骤及过程；论述充分，条理清晰，叙述准确，简明扼要；书写整齐；计算过程尽可能表格化。

设计说明书应包括下列内容：封页，扉页，毕业设计任务书，中英文摘要和关键词，目录，正文，参考文献，附录，致谢。设计说明书的字数应在10000字以上，建筑设计、结构设计二部分的说明书应合在一起装订成册。

（二）图纸

设计图纸应符合国家有关制图标准，正确体现设计意图；图面整洁，布置匀称，尺寸标注齐全，字体端正，线型规范。

图纸绘制包括计算机绘制和手工绘制两部分，建筑设计、结构设计各阶段至少应有1～2张手工绘制的图纸（1号或1号以上）。

六、国家标准及设计参考资料

（一）建筑设计部分

［1］国家标准.房屋建筑制图统一标准（GB50001－2010）.北京：中国

计划出版社，2010

［2］国家标准.建筑制图标准（GB／T50104－2010）.北京：中国计划

出版社，2011

［3］国家标准.《建筑设计防火规范》（GB50016-2006）.北京：中国计

划出版社，2006

［4］教材.房屋建筑学.同济大学、西安建筑科技大学、东南大学、重

庆大学合编.北京：中国建筑工业出版社，2005

（二）结构设计部分

[1] [2]

国家标准.建筑结构荷载规范（GB50009－2001）（06版）.北京：中国建筑工业出版社，2006

国家标准.建筑抗震设计规范（GB50011－2010）.北京：中国建筑工业出版社，2010

［3］国家标准.建筑抗震设防分类标准（GB50223－2008）.北京：中国

建筑工业出版社，2008

［4］国家标准.钢结构设计规范（GB50017－2003）.北京：中国计划出

版社，2003

［5］国家行业标准.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，2003

［6］国家标准.冷弯薄壁型钢结构技术规范（GB50018-2002）.北京：

中国计划出版社，2002

［7］国家标准.建筑结构制图标准（GB/T50105－2010）.北京：中国计

划出版社，2010

［8］国家建筑标准设计图集.钢结构设计制图深度和表示方法

（03G102）.北京：中国建筑标准设计研究院，2003

［9］龚思礼主编.建筑抗震设计手册（第二版）.北京：中国建筑工业

出版社，2002

［10］《钢结构设计手册》编辑委员会.钢结构设计手册（第三版）.北

京：中国建筑工业出版社，2004

［11］陈绍蕃.钢结构（上）.北京：中国建筑工业出版社，2003 ［12］陈绍蕃、顾强编着.钢结构（下）.北京：中国建筑工业出版社，

2003

［13］丰定国、王社良主编.抗震结构设计（第2版）.武汉：武汉工业

大学出版社，2003

［14］梁兴文、史庆轩主编.土木工程专业毕业设计指导.北京：科学出

版社，2002

（三）可参考的建筑图集

［1］压型钢板、夹心钢板屋面及墙体建筑构造01J925-1 ［2］压型钢板及夹心板大门02J611-3 ［3］吕合金门窗02J603-1

（四）可参考的其他结构标准图集：［1］钢吊车梁（中级工作制）SG520-1~2 ［2］柱间支撑05G336 ［3］吊车梁走道板04G337 ［4］吊车轨道连接及车挡05G525

七、设计进度

三部分设计时间分别为：建筑设计3周、结构设计11周、共14周。各部分设计进度如下：

建筑设计进度

序号 1 2 3 4 设计内容布置设计任务、方案草图工具草图、构造设计正式图整理说明书合计结构设计进度

设计时间（天） 3 5 5 2 15 序号 1 2 3 4 5 设计内容结构方案选取及吊车梁计算墙梁、檩条、压型钢板、抗风柱、牛腿设计荷载分析及内力计算（手算）荷载分析及内力计算（电算）横向水平地震作用下结构内力分析及位移验算设计时间（天） 4 6 2 3 3 6 7 8 9 内力组合排架柱设计柱脚设计绘图 4 7 5 17 4 55 10 整理说明书拟建场地平面图

合计设计任务安排表：

姓名厂房长度柱距 (M) 跨度（M）吊车吨位吊车工作制轨顶标高吊车台数附录吊车资料

90 105 135 150 165 144 120 120 144 120 150 144 120 150 144 120 150 144 120 150 144 6 9 6 9 6 9 6 9 6 9 6 9 6 9 21 21 21 24 24 24 27 27 27 21 21 21 24 24 24 27 27 27 30 30 30 75/20 75/20 75/20 80/20 80/20 80/20 100/20 100/20 100/20 100/20 100/20 100/20 80/20 80/20 80/20 80/20 80/20 80/20 75/20 75/20 75/20 A5 A6 A5 A6 A5 A6 A5 A6 A5 A6 A5 A6 A5 A6 A5 A6 A5 A6 A5 A6 A5 15 16 17 18 19 20 21 15 16 17 18 19 20 21 15 16 17 18 19 20 21 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 跨度指桥式起重机运行轨道中心线之间的水平距离，单位为m，桥式起重机的小车运行轨道中心线之间的距离称为小车的轨距。起重机参数及其与厂房的关系

起重机参数见《钢结构设计手册》（上）P908~910页。

摘要

本设计为单层普通钢结构厂房，采用刚格构柱与钢梁组成的框架体系，钢结构建筑质量轻、强度高、跨度大、工程施工周期短、施工灵活，相对成本低造价较为经济。屋面采用轻型屋面板，从而使得支撑屋面的杆件截面较小、较薄，它具有自重轻、材质均匀、应力计算准确、加工制造高度工业化、运输安装方便等特点。

本设计说明说包括：建筑设计、结构设计两部分；

建筑设计部分具体分为：建筑平面形式的选择；厂房刨面设计；厂房立面设计。结构设计部分具体分为：方案确定；檩条设计；抗风柱设计；钢框架设计；柱脚设计；（计算细节已在各章节详细给出）。

本设计图纸部分包括：厂房平面图；厂房立面、刨面及节点详图；厂房檩条墙梁布置图；支撑布置图；格构柱施工图（1、2）；吊车梁施工图。关键词：轻钢结构，框架体系，建筑设计，结构设计

Abstract

Thisdesignasasinglelayerordinarysteelstructureworkshop

,thelatticesteelcolumnandjustofframesystem,steelstructurebuildingqualitylight,theintensityishigh,thespan,projectconstructionperiodisshort,andconstruction,flexible,目录

一、工程概况 ...................................................... 1 二、设计原始资料 .................................................. 1 三、建筑设计任务及要求 ............................................. 四、结构设计任务及要求 ............................................ 2 五、设计成果统一要求 .............................................. 3 六、国家标准及设计参考资料 ........................................ 4 七、设计进度 ...................................................... 5 第一章建筑设计 ..................................................... 平面设计 .........................................................

厂房的平面形式 ................................................ 柱网设计 ...................................................... 定位轴线 ...................................................... 变形缝的设计 .................................................. 采光通风设计 .................................................. 交通及防火设计 ................................................ 散水设计 ...................................................... 立面设计 ......................................................... 窗的设计 ...................................................... 维护结构 ...................................................... 消防检修梯 .................................................... 剖面设计 ......................................................... 柱顶标高设计 .................................................. 厂房高度及牛腿标高确定 ........................................ 屋顶构造设计 .................................................. 屋面排水设计 .................................................. 地面构造设计 .................................................. 图纸 ............................................................ 菲皓单层钢结构厂房设计-----结构部分 .............................. 24 材料的选择 ....................................................... 屋面布置 ......................................................... 柱间支撑布置 ..................................................... 屋盖支撑布置 ..................................................... 墙面结构布置 ..................................................... 第二章吊车梁设计 ................................................... 荷载的计算 ....................................................... 最大轮压的计算 ................................................. 横向荷载设计值 .................................................. 内力计算 ......................................................... 吊车荷载作用下的内力（4轮子） .................................. 截面选择 ......................................................... 毛截面特性 ..................................................... 净截面特性 ..................................................... 强度验算 .......................................................... 正应力 .......................................................... 剪应力 .......................................................... 腹板的局部压应力 ................................................ 腹板计算高度边缘处的折算应力 ....................................

稳定性验算 ........................................................ 梁的整体稳定性 .................................................. 腹板的局部稳定性 ................................................ 挠度验算 .......................................................... 支承加劲肋的验算 .................................................. 焊缝计算 .......................................................... 上翼缘与腹板连接处的角焊缝设计 .................................. 下翼缘与腹板连接处的连接角焊缝设计 .............................. 支座加劲肋与腹板的焊缝 .......................................... 第三章檩条设计 ..................................................... 荷载设计 ......................................................... 永久荷载 ....................................................... 可变荷载 ....................................................... 荷载组合 ....................................................... 截面选择及截面特性 ............................................... 受压板件的稳定性系数 ............................................. 腹板 ........................................................... 上翼缘板 ....................................................... 受压板件的有效宽度 ............................................. 有效净截面模量 ................................................. 稳定性验算（风吸力起控制作用） ..................................... 有效截面模量 ..................................................... 受弯构件的整体稳定性系数 ......................................... 挠度验算 ........................................................... 构造要求 ......................................................... 第四章抗风柱设计 ................................................... 荷载计算 ......................................................... 恒载 .......................................................... 风荷载 ........................................................ 单根抗风柱承受的均布线荷载设计值 .............................. 内力分析 ......................................................... 截面选择 ......................................................... 强度验算 ......................................................... 稳定性验算 ....................................................... 平面内稳定 ..................................................... 平面外稳定性 ...................................................

挠度验算 ........................................................... 第五章刚架设计 ..................................................... 荷载计算 ......................................................... 恒载计算 ...................................................... 活荷载的计算 .................................................. 吊车及吊车荷载 ................................................ 作用在刚架上的荷载标准值计算 .................................. 地震荷载 ......................................................... 内力计算（手算电算对比） ........................................... 恒载作用下的内力 ................................................. PKPM计算的恒载内力图如下 ......................................... 屋面活载作用下的内力 ............................................. PKPM软件在各种荷载标准值作用下的计算结果 ........................... 第六章框架柱 ....................................................... 内力组合 ......................................................... 柱的几何特性计算 ................................................. 柱截面计算 ....................................................... 柱肩梁计算： ..................................................... 第七章柱脚 ......................................................... 柱底板计算 ....................................................... 柱脚加劲肋和靴板的计算 ...........................................

第一章建筑设计

平面设计

1.1.1厂房的平面形式

根据地形条件及使用的要求，考虑到能够合理并充分利用场地空间，节约成本，此超市的平面形式采用单层双跨的矩形平面形式。这种平面形式较其他形式平面联系紧密,工程管线较短，而且矩形形式规整,占地面积少，结构构造简单、造价低、施工快。同时室内采光通风都较易解决。

1.1.2柱网设计

超市4800标准模数的要求。本厂房柱距采用8m，跨度采用60m，双跨单脊双坡形式厂房。厂房总长度为80m，总建筑面积为4800m2。

1.1.3定位轴线

1.横向定位轴线

为了支撑墙重和抵抗墙面风荷载，厂房端部山墙内侧每隔6米设置抗风柱，为了结构构件的协调统一，山墙内缘与横向定位轴线重合当山墙为非承重墙,端部柱截面中心线应自横向定位轴线内移600mm。排架柱的截面形心与横向定位轴线重合。柱网布置如图所示

2.纵向定位轴线

由于厂房内设置吊车，为普通钢结构厂房耗钢量考虑，厂房承重柱采用阶形柱，上柱为实腹式.因为阶形柱的下段柱除承受上柱的荷载外，还需承受吊车荷载,下柱为缀条格构式柱.截面形式如图1.3.3.2所示

图柱网布置图图格构式柱截面形式

厂房纵向定位轴线的确定，除了要考虑结构合理，构造简单外，在有吊车的情况下，还应保证吊车运行和检修的安全需要。

在有吊车的厂房中，《厂房建筑模数协调标准》对吊车规格与厂房跨度的关系规定如下：

Lk=L−2e

Lk—吊车跨度，即吊车两轨道中心线之间

距离；

的

L—厂房跨度；

e—吊车轨道中心线至纵向定位轴线的距

离;

图吊车轴线示意

B——吊车轨道中心线至吊车桥架外边缘的距离，可由吊车轨道查； Cb——吊车桥架外边缘至上柱内边缘的净宽度； h——边柱的上柱截面高度；

厂房跨度为24米，使用吊车为80/20T的桥式吊车，吊车跨度Lk=22m，由《钢结构设计手册查知其技术规格》，吊车端部构造长度B=300mm。

e=B+Cb+h=1000mm

由公式,则定位轴线使用封闭式轴线.

1.1.4变形缝的设计

《钢结构设计规范》GB50017要求，当厂房的尺寸较大时，按规定在平面布置中设置温度伸缩缝。由《钢结构》下册,暖房屋纵向温度区段144m<220m，横向温度区段（柱顶为刚接）27m<120m可不设伸缩缝。

本厂房的平面形式为刚度均匀、形状简单的矩形平面，建造在相同的地基上，因此，不需要设置沉降缝和防震缝。

1.1.5采光通风设计

本设计之厂房为，根据《建筑采光设计标准》，采用天然采光等级为Ⅲ级，窗地面积比取1/4。

该厂房总建筑面积超市4超市4800m2，窗面积为1044m2。窗的编号及尺寸见表1-1。则：窗总面积1044/3888>1/4,满足室内采光要求。

表1-1窗户规格统计表

构件名称 C-1

数量 280

规格 1200*1500

总面积 1044m2

1.1.6交通及防火设计

厂房的长度为144m，为了满足横向运输和内外交通的要求，在厂房跨度的中间部分设置大门，大门采用3.9m宽，高的推拉式大门。因为南北两面各有一道大门，并满足防火要求的80m距离，所以不用设置其他疏散门。

根据《建筑防火设计规范》，本厂房为金属加工车间，生产的火灾危险性为丁类，二级防火等级，对防火不做特殊要求，只需配备基本的消防设施即可。另外，鉴于本厂房为钢结构厂房，而钢结构的耐火性不高，故需对所有的钢结构构件进行表面涂刷防火处理。

1.1.7散水设计

厂房外部散水采用C10素混凝土，表面水泥砂浆压光。坡度为3%，宽度取2000mm。

立面设计 1.2.1窗的设计

为满足设计要求的条件，采用50系列铝合金窗，根据窗的尺寸组合，采用1200*1500mm的标准窗，其在立面的布置如（图），（图）所示增加厂房的立体感。

图正立面窗布置图

图侧立面窗布置图

1.2.2维护结构

作为工业厂房，受其建筑风格和工艺用途所限，其建筑造型往往大同小异，将底部砖墙喷刷褐色涂料，外墙彩钢板使用暗黄色涂料，形成横向划分。

综合实际工程，采用压型钢板表面进行彩色镀锌处理。钢板使用Q235A钢材，屋面板采用中波板，厚度取；墙面板采用低波板，厚度取

压型钢板的截面形式较为简单，板和檩条、墙梁的固定采用钩头螺栓和自攻螺钉及拉铆钉，其截面形式如图所示

图压型钢板的截面形式

为保证厂房的围护结构具有一定的保温性能和在构造上的严密性,屋面和墙面均采用轻质高强的夹芯板，屋面板厚度100mm，板间使用硬质聚氨酯泡沫塑料填充。其中四周维护墙体主体使用镀锌彩色复合夹芯板，面板厚0.5mm，厚度140mm板间使用硬质聚氨酯泡沫塑料填充，墙板用C型钢墙梁与刚架柱使用螺栓连接。标高以下设置370mm厚砖砌体墙。

1.2.2消防检修梯

为了消防及屋面检修，清洗等需要，在一端山墙设置消防检修梯。

剖面设计

1.3.1柱顶标高设计

根据Q=（100/20t）A5桥式吊车资料知：轨顶标高：16m

轨顶至小车顶面高度：H= 小车行驶安全高度：300mm 梁柱连接板高度：700mm 檩条与屋面板厚度和：300mm 确定柱顶标高为：16+++=

1.3.2厂房高度及牛腿标高确定

屋面坡度取i=5%，跨度为27m，厂房高度的标高： H′=H+h（）

式中：h—柱顶至屋脊高度则H′=

取轨道垫块厚度为150mm

根据《吊车梁规范》，试取吊车梁截面高度为1750mm

反算出牛腿标高为：

1.3.3屋顶构造设计

厂房屋顶采用有檩体系。在斜梁上设置冷弯薄壁型钢檩条与其连接，再在檩条上铺设保温型彩色复合夹芯板屋面，构造图见（图）。

彩色复合夹芯板屋面施工速度快，重量轻，表面带有色彩涂层，防锈、耐腐、美观，集保温、隔热、美观等诸多优点于一体。

1.3.4屋面排水设计

采用外天沟排水方式，其构造如图1.5.4所示

屋面板挑出天沟内壁不小于50mm，本厂房的设计值为100mm

落水管采用直径为100mm的PVC管，根据《屋面落水管规范》，在地区时最大降水量为M时：有公式（）

F=438×102/M（）

F:单根落水管积水面积

根据设计资料知：厂房拟建地时最大降水量M=56㎜ F=798㎡

S1=144×27/2=1944m2 S1/F=根

则：厂房单边需落水管数量为3根，一共需设置6根

图屋面及盖板示意图

1.3.6地面构造设计

因本厂房为机械加工车间，地面有较大荷载，保证面层不产生变形及裂缝，且有良好的坚固性和保温性，厂房垫层采用钢筋混凝土结构：结构采用C20混凝土，厚度取60mm。

图1.5.4外檐口构造图

图纸

厂房剖面图、立面图及节点详图见图（一）厂房平面图及正立面图见图（二）

金刚单层钢结构厂房设计

------结构部分

方案选择

材料的选择

材料选择根据《钢结构设计手册》《钢结构设计规范》中的相关规定选取，由于本厂房是单阶格构柱钢框架结构，本身自重较重且吊车吨位较大，钢架承受荷载也较大，所以厂房梁、柱、檀条等结构构件选择Q345钢，又由于厂房对材料的冲击韧性有相关要求，所以质量等级可以选用C级，吊车梁选用Q345-C钢材，且厂房跨度大，框架横梁、柱、檀条等结构构件均选用Q345-B钢材，轻型屋面板。墙面板使用Q235-A钢材。

屋面布置

根据屋面压型钢板的规格，檀条沿跨度方向每隔布置一道。根据《钢结构设计规范》的相关规定，应在檀条跨中点处设置一道拉条，拉条采用Φ10圆钢，圆钢拉条设在距檀条上翼缘1/3腹板高度范围内，屋脊拉条韧性为刚性系杆。

柱间支撑布置

根据《钢结构设计规范》之规定应在中间一个柱间设置柱间支撑，柱间支撑分为上柱柱间支撑和下柱柱间支撑布置在厂房两端第二柱间设置一个柱支撑，中间设上下柱支撑。在设置柱间支撑的开间，宜同时设置屋盖横向支撑，以组成几何不变体系。

屋盖支撑布置

由于本厂房长120m，宽24m，根据《钢结构设计规范》规定，将整个厂房可划分为一个温度区段。因此在厂房两端第一个柱间支撑设置横向水平支撑。此外，还应在厂房中间柱间内设置屋盖横向水平支撑，并应在上述相应位置设置刚性系杆。

墙面结构布置

根据墙板的板型和规格，墙梁的布置沿高度方向间距每隔布置一道，根据《冷弯薄壁型钢板结构技术规范》GB50018-2002中8.4.2之规定，本厂房跨度6m,应在跨中点处各设置一道拉条，拉条承担的墙体自重通过斜拉条传至承重柱和墙架柱，且每隔5道拉条设置一对斜拉条，以分段传递墙体自重，拉条为Φ10圆钢。

第二章吊车梁设计

荷载的计算

2.1.1最大轮压的计算

由《钢结构设计手册》中吊车资料可知，其最大轮压为329KN，最小轮压为，则根据《建筑结构荷载规范》GB50009-2001中5.1.1之规定可知：竖向荷载标准值为

pmax=1.4pkmax=1.41.05329=483.63KN（）

pmin=1.4pkmin=1.41.0565.8=96.726KN（）

2.1.2横向荷载设计值

由吊车资料可知吊车额定起重量为80t,小车重量，总重且吊车工作制为A5级，为中级工作制，因此每个轮上的横向荷载标准值为：

1Hk(QQ`)g/n（）

4由《建筑结构荷载规范》5.1.2之规定知ξ=,则：

内力计算

由于本厂房只有一跨，且有一台80t吊车设计取最不利情况进行设计。

图最大轮压标准值(单位：KN)

2.2.1吊车荷载作用下的内力（4轮子）

a.竖向轮压作用

（1）吊车梁的最大弯矩及相应的剪力

图吊车梁弯矩计算简图（三轮作用）

产生最大弯矩点（C点）的位置如上图所示，

梁上所有荷载合力Σp的位置为：

𝑎1=1700mm，𝑎2=2700mm，𝑎3=1700mm

最大弯矩点（C点）位置：a3=a2-a1=166.67 6根据《钢结构设计手册》8.4.1节中，最大弯矩标准值为：

l（pa3）2Mc=pa1=1119.06KN•m（） l最大弯矩处的相应剪力值为： l（pa3）2Vc=p=201.51KN（） l(2)吊车梁的最大剪力

图吊车梁剪力计算简图（四轮作用）

c−1Vmax=∑n𝑎=1𝑎𝑎𝑎+𝑎𝑎=（）

吊车梁截面的最大弯矩及剪力，由吊车竖向荷载产生的弯矩及剪力乘以《钢结构设计

手册》表8-2的𝑎𝑎=（吊车梁自重等影响系数）即：

cMcmax=•M=1.031119.06=1152.63KNm（）

cVmax=•Vmaxc=1.03959.20=987.98KN（）

尚应计算横向荷载产生的内力标准值，最大弯矩处相应横向剪力标准值为

Q+g80+28.563H H=0.04 ==1.0856 t MH=Mcmax=24.62KNm（）

n4P根据以上吊车计算汇总所需内力表：表2-1吊车计算汇总表

截面选择

取吊车梁为单轴对称工字型截面12005002240022 如图：

图吊车梁截面示意图

2.3.1毛截面特性 2.3.2净截面特性

𝑎𝑎𝑎=

100.32×173.9+40×2.2×1.1+170.6×1.4×87.5427.16=

120（50-22.2）2.22.2（120-1.1）+402.21.1+115.61.4289.9𝑎𝑎yn0=

An =62.07cm上翼缘对y轴的特性：

𝑎上=50×2.2=110𝑎𝑎2

2𝑎上𝑎=(50−4.4)×2.2=100.32𝑎𝑎

1𝑎𝑎=×2.2×503=22917𝑎𝑎4

12𝑎𝑎𝑎𝑎==916.68𝑎𝑎3

25强度验算 2.4.1正应力

按《钢结构设计规范》GB50017-2003中公式4.1.1计算正应力，由于梁受压翼缘的自由外伸宽厚比大于13√235/345，且小于15√235/345，所以x、y均取，则：

𝑎𝑎𝑎𝑎+≤𝑎 𝑎nx𝑎ny

（）

上翼缘应力: （）下翼缘应力：（）

2.4.2剪应力

按《钢结构设计规范》GB50017-2003中公式4.1.2计算，平板支座时：

VmaxS987.981038139.35==66.59N/mm2fv180N/mm2

Itw862544.3914（）

2.4.3腹板的局部压应力

采用《钢结构设计手册》GB50017-2003公式3-4及相关规定：

轨高𝑎𝑎=150mm则：

lg=a+5hy2hR=505222150=460mm（）

集中荷载增大系数1.0，P=F=483.63KN （）

2.4.4腹板计算高度边缘处的折算应力

根据《钢结构设计规范》GB50017-2003中4.1.4规定：（）

𝑎𝑎𝑎𝑎.𝑎𝑎.𝑎𝑎2246.42×103×50×2.2×(175−1.1−83.2)×1032081839.77×104×14𝑎===76.9𝑎/

𝑎𝑎2VmaxS987.98103502.2（120-1.1-63.6）1022 ===49.8N/mm4Itw862544.391014（）

由于c与同号，则1取。则：

2c2c32=114.87N/mm21f1.1295324.5N/mm2（）

稳定性验算

2.5.1梁的整体稳定性

l1/b6000=1210应按钢结构设计手册表3-5计算梁的整体稳定 500按表3-4

按公式3-8计算整体稳定系数：按表3-7

按公式8-33计算整体稳定：

腹板的局部稳定性

根据《钢结构设计规范》GB50017-2003中4.3.2之规定：

由于h0/tw82.680235/fy，由于局部压应力，故必须配置横向加劲肋，且应在支座处配置支撑加劲肋。

根据《钢结构设计规范》GB50017-2003中4.3.6之规定：横向加劲肋间距在0.5 𝑎0 ~ 2 𝑎0之间，取横向加劲肋间距a=1000mm，横向加劲肋在腹板两侧成对称布置。

按《钢结构设计规范》公式（4.3.6

其外伸宽度：𝑎𝑎=𝑎0/30+40𝑎𝑎=,取bs80mm

腹板加劲肋厚度：twbs/155.3mm取6mm 则横向加劲肋采用−100×8

计算跨中处，吊车梁腹板计算高度边缘处的弯曲压应力为：（）

腹板的平均剪应力：

（）

腹板边缘局部压应力：（）

根据《钢结构设计规范》GB50017-2003中4.3.3之规定：

cr的计算

按《钢结构设计规范》公式（4.3.3-2）计算（）

𝑎𝑎𝑎=f=310N/𝑎𝑎2

cr的计算

按《钢结构设计规范》公式（4.3.3-3）计算

𝑎𝑎=

𝑎𝑎𝑎𝑎41√4+5.34(𝑎0⁄𝑎)2.√𝑎𝑎⁄235fy/235115.6/1.424145.34（h0a）s=h0tw24145.34（h0a）345=0.86 235（）

0.8s1.2则：

2 𝑎𝑎𝑎 = [1 −0.59(𝑎𝑎−0.8)]𝑎𝑎cr 10.59(0.8)f=173.63N/mmsv（）

c.cr的计算

按《钢结构设计规范》公式（4.3.3-4）计算

0.5<𝑎⁄𝑎0<1.5

c=Cfh0/tw2810.913.4（1.83-a/h0）3=0.91取Cf=1.21

（）

按《钢结构设计规范》公式（4.3.3-1）验算（）

局部稳定性满足要求。

挠度验算

验算吊车梁的挠度应按最大吊车的荷载标准值计算，且不乘动力系数，则挠度为：（）（）

∴刚度满足要求；

支承加劲肋的验算

（180-30）20=6000mm2 支座加劲肋为-218020，其Ace=2按《钢结构设计手册》公式（8-35）计算支座加劲肋端部的端面承压应力：

Rmax959.2103ce==159.87N/mm2fce400N/mm2（）

Ace6000支座加劲肋计算的截面特性：

图支座加劲肋示意图

属于b类截面，查表14-7得=0.981，按《钢结构设计手册》公式（8-34）计算支座

加劲肋在腹板平面外的稳定性：

Rmax959.2103==89.05N/mm2（） A0.98110980∴满足要求。

焊缝计算

2.8.1上翼缘与腹板连接处的角焊缝设计

（）取𝑎𝑎=8mm

2.8.2下翼缘与腹板连接处的连接角焊缝设计

（）

根据构造要求取𝑎𝑎=7mm。

2.8.3支座加劲肋与腹板的焊缝

设hf8mm，则（）

根据《钢结构设计手册》第8.4.6条规定，计算所得𝑎𝑎<0.7𝑎𝑎=9.8mm 则取𝑎𝑎=10mm

第三章檩条设计

荷载设计 3.1.1永久荷载

压型钢板（两层含保温层）0.24KN/𝑎2 檩条（包括拉条） 0.29 KN/𝑎2

3.1.2可变荷载

（1）屋面均布活荷载标准值

根据《建筑结构荷载规范》GB5009-2001，本厂房采用的压型钢板为轻型屋面板，屋面为不上人屋面，其水平投影面上的屋面均不活荷载按表4.3.1采用，标准值取0.5kN/m2。

根据《建筑结构荷载规范》GB5009-2001中4.5.1之规定：施工或检修集中荷载标准

值为1kN，将屋面均布荷载转换为线荷载

1𝑎cr=×1.5=0.111KN/m

1.5×9

（2）屋面雪荷载标准值

由设计资料知，基本雪压𝑎0=0.25KN/𝑎2

根据《建筑结构荷载规范》GB5009-2001中之规定取雪荷载标准值为：

𝑎𝑎=𝑎𝑎×𝑎0=1.0×0.25=0.25KN/𝑎2

α<25𝑎，𝑎𝑎取1.0

（3）屋面风荷载标准值

由设计任务书可知，基本风压00.35kN/m2，则根据《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102：2002中附表A之规定取风荷载标准值为：kszo 其中z根据《建筑结构荷载规范》7.2.1之规定取

查表A.0.2-2，有效受风面积A=l?c=9×1.5=13.5𝑎2>10𝑎2 故取边缘区，角部区s1.4，

则𝑎𝑎=−1.4×1.25×0.35×1.05=−0.643KN/𝑎2（风吸力）

3.1.3荷载组合

（1）永久荷载+{屋面均布活荷载、雪荷载}

𝑎𝑎=(0.29+0.5)×1.5=1.185𝑎𝑎/𝑎 𝑎𝑎𝑎=1.2×𝑎𝑎𝑎2.86𝑎=0.059𝑎𝑎/𝑎 𝑎𝑎𝑎=1.2×𝑎𝑎𝑎2.86𝑎=1.184𝑎𝑎/𝑎 P=(1.2×0.29+1.4×0.5)×1.5=1.572KN/m

𝑎𝑎=1.572×𝑎𝑎𝑎2.86𝑎=0.078𝑎𝑎/𝑎 𝑎𝑎=1.572×𝑎𝑎𝑎2.86𝑎=1.57𝑎𝑎/𝑎

𝑎𝑎<3.5𝑎𝑎

弯矩设计值：

𝑎𝑎1=𝑎𝑎?𝑎2⁄8=15.89𝑎𝑎?𝑎 𝑎𝑎1=𝑎𝑎𝑎2⁄90=0.07𝑎𝑎?𝑎

（2）对于平坡屋面（坡度为1/8~1/20），当风荷载较大时，应验算在风吸力作用下，永久荷载与风荷载组合下截面应力反号的情况，此时永久荷载的分项系数取即：

永久荷载+风吸力荷载

𝑎=[−1.0×0.29+1.4×(−0.643)]×1.5=−0.915KN/m

𝑎𝑎=P.𝑎𝑎𝑎2.86𝑎=0.045𝑎𝑎/𝑎 𝑎𝑎=𝑎.𝑎𝑎𝑎2.86𝑎=0.913𝑎𝑎/𝑎

弯矩设计值：

𝑎𝑎2=𝑎𝑎?𝑎2⁄8=9.24𝑎𝑎?𝑎 𝑎𝑎2=𝑎𝑎𝑎2⁄90=0.0405𝑎𝑎?𝑎

截面选择及截面特性

选用型冷弯薄壁型卷边槽钢查表得其截面特性如下：

𝑎𝑎,𝑎𝑎𝑎=12.81𝑎𝑎3Wy.max36.86cm3𝑎0=19.3cm

按第一种组合进行强度验算

图檩条截面示意图

按毛面积计算的截面应力：

𝑎x1𝑎y115.89×1060.07×106𝑎1=+=+=210.46N/𝑎𝑎2<𝑎=295N/𝑎𝑎2 33𝑎𝑎𝑎𝑎，max76.19×1036.86×10

𝑎x1𝑎y215.89×1060.07×106𝑎2=−=+=203.09N/𝑎𝑎2<𝑎=295N/𝑎𝑎2 33𝑎𝑎𝑎𝑎，min76.19×1012.81×10

𝑎x1𝑎y215.89×1060.07×106𝑎3=−=−=206.6N/𝑎𝑎2<𝑎=295N/𝑎𝑎2 33𝑎𝑎𝑎𝑎，max76.19×1036.86×10

𝑎x1𝑎y215.89×1060.045×106𝑎3=+=+=210.1N/𝑎𝑎2<𝑎=295N/𝑎𝑎2 33𝑎𝑎𝑎𝑎，min76.19×1012.81×10

受压板件的稳定性系数 3.3.1腹板

腹板为加劲板件，ψ=𝑎𝑎𝑎𝑎⁄𝑎𝑎𝑎𝑎=−206.6⁄210.46=−0.98>−1且小于0，则根据《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018-2002中公式5.6.2-2得：

3.3.2上翼缘板

上翼缘板为最大压应力作用于部分加劲板件的支承板，ψ=𝑎𝑎𝑎𝑎⁄𝑎𝑎𝑎𝑎=

203.09⁄210.46=0.964>−1，则根据《冷弯薄壁型钢结构技术规程》GB50018-2002中公式5.6.2-3得：

3.3.3受压板件的有效宽度

腹板

t2.5mm𝑎1=210.46𝑎/𝑎𝑎2

根据《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018-2002中公式5.6.3-2得：

cbK7523.361.501.1，则受压板件的板组约束系数 Kc2500.940.930.930.110.55k'1.70.051.50.05

K10.11ρ=√

205?𝑎?𝑎1205×23.36×0.55=√=3.54

𝑎1210.46由于0，故取1.15。

bcb250126.26mm 11(0.98)

18𝑎𝑎=87.35<

𝑎=

250<38αρ=184.41 2.5则由《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018-2002中公式5.6.2-3可得：计算截面有效宽度：

21.81.154.22126.26be0.1117.24mm1002.5

由于0则：上翼缘

t2.5mm𝑎1=210.46𝑎/𝑎𝑎2

由《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018-2002中公式5.6.3-3可得：

cbK2500.940.671.1 Kc7523.36111.22k'2.4 0.67则：K1ρ=√

205?𝑎?𝑎1205×0.94×1.22=√=1.12

𝑎1210.46由于0故取1.150.151.150.150.9641.005 且bcb75mm

7518𝑎𝑎=22.81<=<38αρ=48.61

𝑎2.5b

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

bcbe21.80.1tbtt

21.81.0051.261be0.17564.47mm752.5由于为部分加劲板

下翼缘全截面受拉，全部有效

3.3.4有效净截面模量

图有效截面示意图

上翼缘板扣除的面积宽度为：75−64.47=10.53mm，腹板的扣除面积宽度为：126.26−117.24=9.02mm，同时在腹板的计算截面有一?10拉条连接孔，则有效净截面模量：

强度

计算

屋面能阻止檩条侧向失稳和扭转：

𝑎x1𝑎y115.89×1060.07×106𝑎1=+=+=223.2N/𝑎𝑎2<𝑎=295N/𝑎𝑎2 33𝑎enx𝑎eny，max71.82×1035.21×10

𝑎x1𝑎y115.89×1060.07×1062<𝑎=295N/𝑎𝑎2 𝑎4=+=+=226.2N/𝑎𝑎𝑎enx𝑎eny，min71.82×10314.09×103

稳定性验算（风吸力起控制作用） 3.5.1有效截面模量

不记孔洞削弱，近似取：

3.5.2受弯构件的整体稳定性系数

由于檩条，拉条靠近上翼缘，故不考虑其对下翼缘的约束，可视为跨中无侧向支撑构件。查《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018-2002表A.1.2得，

𝑎𝑎𝑎=𝑎0−𝑎0+=51.5−19.3+90⁄2=69.7𝑎𝑎

η=

2𝑎2𝑎𝑎69.7

=0.256 250

𝑎=2×0.46×

4𝑎𝑎0.156×𝑎𝑎1.0×900?=2+?()=0.77

𝑎.𝑎𝑎𝑎𝑎25

900𝑎𝑎==344.83

2.61

𝑎𝑎𝑎=

4320𝑎𝑎2352+?+𝑎)(√√?𝑎?(𝑎)=0.67 1𝑎2?𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎（3）风吸力作用下檩条下翼缘受压区

𝑎1=

∴满足要求。

𝑎x2𝑎y2

+=195.5N/mm2<𝑎=295N/mm2

𝑎bx𝑎enx𝑎ey

挠度验算

根据《钢结构设计手册》表2-11，支撑压型金属板的檩条容许挠度l得

200由公式7-29

5𝑎𝑎𝑎𝑎49000𝑎𝑎=??=43.1𝑎𝑎<[?]==45𝑎𝑎

385𝑎𝑎𝑎200

∴满足要求。

构造要求

𝑎𝑎=

900=94.4<200 9.53900⁄3 𝑎𝑎==114.9<200

2.61

据以上计算，檩条在平面内、外均满足要求。

第四章抗风柱设计

荷载计算 4.1.1恒载

山墙墙面板及墙梁自重为KN/m2

4.1.2风荷载

7.5+0.150=25.2 m地10面类别为B类，根据《建筑结构荷载规范》GB50009-2001表7.2.1得：

基本风压00.35kN/m2，厂房跨中不设置抗风柱，柱高24.3+则：风压标准值

k=zs0=1.341.01.050.35=0.49

4.1.3单根抗风柱承受的均布线荷载设计值

恒载：

风荷载：q1.40.49

248.232KN/m 2q1.20.2524=4.32KN/m 2内力分析

抗风柱的柱脚和柱顶分别由基础和屋面支撑提供竖向及水平支撑，计算简图（图）

图抗风柱计算简图

最大轴力为：

（）

最大弯矩为：（）

截面选择

选用HM700×300×13×24型柱，则柱截面特性：

A=235.5𝑎𝑎2𝑎𝑎=201000𝑎𝑎4𝑎𝑎=5760𝑎𝑎3𝑎𝑎=29.3cm

𝑎𝑎=10800𝑎𝑎4𝑎𝑎=722𝑎𝑎3𝑎𝑎=6.78cm

强度验算

（）

∴满足要求。

稳定性验算 4.5.1平面内稳定

抗风住下端固接上端铰接：lox25.2m

x=lox25.2102/29.386.0150（） ix截面属于b类，查表得：𝑎𝑎=0.754

（）

根据《钢结构设计规范》第5.2.2规定：计算弯矩作用下平面内稳定性

（）

4.5.2平面外稳定性

考虑到抗风柱柱间支撑loy8.4m

y=loyiy840123.9150（） 6.78截面属于b类截面，查表得：x=0.416 （）

根据《钢结构设计规范》第5.2.2规定：计算弯矩作用下平面内稳定性

（）

据以上计算，平面内、平面外稳定性均满足要求。

挠度验算

参考《钢结构设计手册》表2-11得容挠度l400

𝑎𝑎=

5𝑎𝑎𝑎4?

385𝑎𝑎𝑎=385×

55wkl450.497.5252004lv46.5mmV=63mm 2.06×105×20100×104y385EIx3852.06105201001044000.46×5.4×203704（）

故挠度满足要求。

第五章刚框架设计

因为只有一台吊车，框架柱选用单阶格构式柱，框架梁采用横截面实腹式梁。钢架梁：焊接工字钢截面：H650×320×14×22：上柱：焊接工字钢截面：H750×300×20×16；下柱：等边角钢：L200x24：

双角钢连接板： H2×T1=850×25：

焊接工字钢截面：H×B×Tw×T=900×500×30×30 ：截面高H：1900mm：

荷载计算 5.1.1恒载计算

屋面压型钢板及保温层自重标准值kN/m2 檩条（包括拉条）自重标准值kN/m2 框架梁自重标准值kN/m2 悬挂设备自重标准值kN/m2 墙梁及压型钢板自重标准值kN/m2 钢窗自重标准值kN/m2 框架柱自重标准值kN/m

5.1.2活荷载的计算

（1）屋面均布竖向活荷载设计值kN/mm2 （2）雪荷载标准值：

由《建筑结构荷载规范》GB50009-2001中之规定有：

𝑎𝑎=𝑎𝑎?𝑎0=1.0×0.25=0.25KN/𝑎2 （）

（3）风荷载标准值

墙面风荷载标准值：由于厂房梁柱交点处与自然地面间的距离为+=，根据《建筑结构荷载规范》GB50009-2001中表7.3.1得：

墙面迎风面：1.25×0.8×0.35×1.05=0.3675KN/𝑎2 墙面背风面：1.25×(−0.5)×0.35×1.05=−0.2297KN/𝑎2

屋面风荷载标准值：屋脊处与自然地面间的距离为，根据《建筑结构荷载规范》GB50009-2001中表7.2.1和表得：（以左吹风为例）

左边迎风面：1.25×(−0.6)×0.35×1.05=−0.275KN/𝑎2 右边背风面：1.25×(−0.5)×0.35×1.05=−0.2297KN/𝑎2

5.1.3吊车及吊车荷载

图牛腿根部支座反力影响线示意图

⑴吊车时最大轮压作用下牛腿的最大反力：

𝑎𝑎，max=555.66×(1+0.267+0.55+0.717)=1408.04KN

⑵吊车时最小轮压作用下牛腿的最大反力：

𝑎𝑎，min=108.63×(1+0.267+0.55+0.717)=274.51KN

⑶吊车时横向荷载作用下的最大反力：

𝑎𝑎，max=37.06×(1+0.267+0.55+0.717)=93.65KN

5.1.4作用在刚架上的荷载标准值计算

（1）作用于柱上的恒荷载：

由于侧墙上大部分面积为窗，所以可以以钢窗和墙梁中的自重较大值来计算，并且考虑刚柱自重，则柱上线荷载为：

𝑎1=0.4×9+5.46=9.06KN/m

（2）屋面与檩条引起的线荷载：（考虑刚架梁自重）

P=(0.24+0.05+0.2)×9+0.197×9=6.18KN/m

则：𝑎𝑎=6.18×sin2.86°=0.308KN/m

𝑎𝑎=6.18×cos2.86°=6.17KN/m

（3）吊车梁自重引起的恒载标准值：

竖向力为：30.86KN

弯矩为：30.86×0.95=29.32KN?m

（4）由于屋面活荷载大于雪荷载，所以取屋面活荷载，则由屋面活荷载引起的线荷载:

Q=0.5×9=4.5KN/m

则:𝑎𝑎=4.5×sin2.86°=0.22KN/m

𝑎𝑎=4.5×cos2.86°=4.49KN/m

（5）风荷载（以左吹风为例）

左边柱上的线荷载：0.3675×9.0=3.31KN/m 右边柱上的线荷载：−0.2297×9.0=−2.07KN/m

左边迎风面上的线荷载：−0.275×9.0=−2.48KN/m 右边迎风面上的线荷载：−0.2279×9.0=−2.07KN/m

（6）吊车荷载

①最大轮压作用于A柱列 A柱列所受竖向力及弯矩

𝑎𝑎=𝑎k，max=1408.04KN， 𝑎𝑎=𝑎𝑎?𝑎=1408.04×0.95=1337.6KN?m （）

B柱列所受竖向力及弯矩

𝑎𝑎=𝑎k，min=274.51KN， 𝑎𝑎=𝑎𝑎?𝑎=274.51×0.95=260.8KN?m

（）

②最大轮压作用于B柱列 A柱列所受竖向力及弯矩

𝑎𝑎=𝑎k，min=274.51KN， 𝑎𝑎=𝑎𝑎?𝑎=274.51×0.95=260.8KN?m B柱列所受竖向力及弯矩

𝑎𝑎=𝑎k，max=1408.04KN， 𝑎𝑎=𝑎𝑎?𝑎=1408.04×0.95=1337.6KN?m ③横向荷载作用于AB跨

𝑎𝑎=𝑎𝑎=93.65𝑎𝑎

5.1.5地震荷载

（1）结构自震周期的计算

计算自震周期时集中于屋盖的重力荷载代表值为：

𝑎eq=1.0𝑎无盖+0.5𝑎雪+1.0𝑎悬挂+0.5𝑎吊车梁+0.25𝑎柱+0.25𝑎纵墙 =1.0(0.29+0.19)×27×9+0.5×0.25×27×9+1.0×0.2×27×9

+0.5×2×30.86+0.25×5.73×20.37×2+0.25×0.3×20.467×9=300.35KN

（）

则T=2π√𝑎eq?𝑎11⁄𝑎=0.83s（）其中11出自PKPM计算程序（2）地震力计算

由于场地类别为Ⅲ类，地震分组为第一组，地震烈度为8度（）：特征周期值：𝑎𝑎=0.45𝑎max0.16

因𝑎𝑎=0.45𝑎<𝑎=0.83𝑎<5𝑎𝑎=2.25𝑎，结构的阻尼比取，所以： 𝑎1=

𝑎𝑎𝑎（𝑎）?𝑎2𝑎max

0.05−𝑎=0.09（）

γ=0.9+0.5+5ξ=0.9（）

𝑎2=1+0.06+1.7ξ=1（）

计算地震力时集中于屋盖的重力荷载代表值为：

0.05−ξ

𝑎i=1.0𝑎无盖+0.5𝑎雪+1.0𝑎悬挂+0.75𝑎吊车梁+0.5𝑎柱+0.5𝑎纵墙 =1.0(0.29+0.19)×27×9+0.5×0.25×27×9+1.0×0.2×27×9

+0.75×2×30.86+0.5×5.73×20.37×2+0.5×0.3×20.467×9=387.96KN

（）

作用与结构底部的地震剪力标准值为：

𝑎𝑎𝑎=𝑎𝑎?𝑎1=34.92𝑎𝑎（）吊车作用在一侧柱肩梁的反力：

1𝑎cr=×855.4×(1+0.267+0.55+0.717)

8=541.9𝑎𝑎（）

吊车横向水平地震作用为：

𝑎cr=𝑎cr?𝑎1?

=14.95KN（）

𝑎6.245=0.09×541.9× 𝑎20.37内力计算（手算电算对比）

手算刚架的屋面恒载和屋面活载的内力与电算结果对比，具体计算过程如下。

5.2.1恒载作用下的内力

（1）本厂房是对称结构，故取半结构进行计算，计算简图（图）（2）选取基本结构和基本未知力（3）建立力法方程（4）计算系数和自由项作出M1、M2、Mp图，（图）

图内力计算简图

图M1、M2、Mp图𝑎11=𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎=𝑎𝑎×(2×6.2452×3×6.245)+𝑎𝑎×

1211121(6.245×14.125×13.3+2×14.1252×3×20.37)=𝑎𝑎×81.19+𝑎𝑎×2527.9=

1212111.1×10−2𝑎

（）

1𝑎22=𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎=

111×(6.245×1×1)+×(14.125×1×1)+×(13.125)𝑎𝑎1𝑎𝑎2𝑎𝑎3=1.15×10−4𝑎

（）

𝑎12=𝑎21=

111𝑎𝑎𝑎=×(×6.2452×1) 𝑎𝑎𝑎𝑎1211 +×(6.245×14.125×1+×14.1252×1)

𝑎𝑎2211=×19.5+×187.97=8.6×10−4𝑎 𝑎𝑎1𝑎𝑎2（）

11 ?1𝑎=−[×(×6.2452×532.56)]

𝑎𝑎1211−[× 6.245×14.125 ×532.56+ ×14.1252×532.56] 𝑎𝑎22=-0.457m （）

?2𝑎=−[

11×(6.245×532.56×1)+×(14.125×532.56×1)𝑎𝑎1𝑎𝑎211+×(×13.125×532.56)] 𝑎𝑎33=-0.048m （）

上式中𝑎1=19.1×10−4𝑎，𝑎2=11.29×10−4𝑎，𝑎3=16.48×10−4𝑎 代入力法方程求解得：𝑎1=23.763𝑎2=194.86 则用叠加法计算：

𝑎𝑎𝑎=𝑎1𝑎1+𝑎2𝑎2+𝑎𝑎=−194.86+532.56=337.7𝑎𝑎.𝑎

（）

与电算进行对比：（）/=% ∴满足精度要求。

具体内力图和手算恒载内力图如下： PKPM计算的恒载内力图如下

5.2.2屋面活载作用下的内力

（1）由于本厂房是对称结构，故取结构的一半进行计算，计算简图（）：（2）选取基本结构和基本未知力（3）建立力法方程（4）计算系数和自由项作出M1、M2、Mp图（图）

图内力计算简图图M1、M2、Mp图

𝑎11=

1𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎112×(×6.2452××6.245)𝑎𝑎1231122+×(6.245×14.125×13.3+×14.125××20.37)𝑎𝑎22311=×81.19+×2527.9=1.1×10−2𝑎 𝑎𝑎1𝑎𝑎2=

（）

𝑎22=

1𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎111()()=×6.245×1×1+×14.125×1×1+×(13.125)

𝑎𝑎1𝑎𝑎2𝑎𝑎3=1.15×10−4𝑎

（）

111 𝑎12=𝑎21=𝑎𝑎𝑎=×(×6.2452×1)

𝑎𝑎𝑎𝑎1211 +×(6.245×14.125×1+×14.1252×1)

𝑎𝑎2211=×19.5+×187.97=8.6×10−4𝑎 𝑎𝑎1𝑎𝑎2（）

?1𝑎=−[

11×(×6.2452×387.59)]𝑎𝑎1211−[× 6.245×14.125 ×387.59+ ×14.1252×387.59] 𝑎𝑎2211×(6.245×387.59×1)+×(14.125×387.59×1)𝑎𝑎1𝑎𝑎211+×(×13.125×387.59)] 𝑎𝑎33=-0.332m（）

?2𝑎=−[

=-0.035m（）

代入力法方程求解得：𝑎1=15.38𝑎2=155.09

则：𝑎𝑎𝑎=𝑎1𝑎1+𝑎2𝑎2+𝑎𝑎=−155.09+387.59=337.7𝑎𝑎.𝑎

（）

与PKPM电算对比：（）/=%

∴满足精度要求。具体内力图如下。手算活载内力图如下：

活载弯矩图活载轴力图活载剪力图 PKPM计算的恒载内力图如下

活载弯矩图活载轴力图活载剪力图 PKPM软件在各种荷载标准值作用下的计算结果

工程名:菲皓单层钢结构厂房设计 ***************************** 日期:5/18/2012 时间:16:13:01 设计主要依据:

《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001); 《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010); 《钢结构设计规范》(GB50017-2003); 结果输出 ----总信息----

结构类型:单层钢结构厂房

设计规范:按《钢结构设计规范》计算结构重要性系数: 节点总数:7 柱数:4 梁数:2

支座约束数:2 标准截面总数:4

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:Q345

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: 基础计算信息:不计算基础梁刚度增大系数:

钢结构净截面面积与毛截面面积比: 钢柱计算长度系数计算方法:有侧移钢结构阶形柱的计算长度折减系数: 钢结构受拉柱容许长细比:250 钢结构受压柱容许长细比:150 钢梁(恒+活)容许挠跨比:l/400 钢梁(活)容许挠跨比:l/500 柱顶容许水平位移/柱高:l/400 地震作用计算:计算水平地震作用计算震型数：3 地震烈度：场地土类别：Ⅲ类附加重量节点数：0 设计地震分组：第一组周期折减系数:

地震力计算方法：振型分解法结构阻尼比：

按GB50011-2010地震效应增大系数窄行输出全部内容 ----节点坐标----

节点号XY节点号XY节点号XY (1)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)61(2)72(3)13 (4)24

----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)35(2)54

----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)(2)(3)(4) (5)(6)(7)

----标准截面信息---- 1、标准截面类型

(1)54,1,200,0,24,500,900, 30,30,25,850,1900,5, 4,L200x24 L200x241000, (2)16,300,300,750,,,,5 (3)16,320,320,650,,,,5 (4)16,500,400,1750,,,,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)100(2)10180 (3)200(4)200

----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)300(2)300 2、标准截面特性截面号XcYcIxIyA 截面号ixiyW1xW2xW1yW2y ++、格构柱分肢截面特性 (1)左肢

截面号IxIyAixiyYC 右肢

截面号IxIyAixiyYC 恒荷载计算...

节点荷载:节点号弯矩垂直力水平力

柱荷载:柱号荷载类型荷载值荷载参数1荷载参数2

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

恒荷载标准值作用计算结果---- ---柱内力--- 柱号MNVMNV 梁内力--- 梁号MNVMNV

恒荷载作用下的节点位移(mm)--- 节点号.X向位移Y向位移活荷载计算...

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 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

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 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)(2)(3)(4) (5)(6)(7) ---柱内力--- 柱号MNVMNV 梁内力--- 梁号MNVMNV

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

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 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)(2)(3)(4) (5)(6)(7) ---柱内力--- 柱号MNVMNV 梁内力--- 梁号MNVMNV 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):,, 最大轮压在右侧产生的各节点竖向荷载(Dmax在跨右):,, 空车最大轮压在左侧产生的各节点竖向荷载(Wmax在跨左):,, 空车最大轮压在右侧产生的各节点竖向荷载(Wmax在跨右):,, 吊车竖向荷载与节点竖向偏心距(m):,,

吊车水平刹车力在各节点产生的最大水平力(Tmax):,, 吊车的横向水平荷载与各节点的垂直距离(m):,, 考虑空间工作和扭转影响的效应调整系数: 吊车桥架引起的地震剪力与弯矩增大系数: 吊车桥架重量:

单跨吊车组合荷载折减系数: 两跨吊车组合荷载折减系数: ----Dmax标准值作用位于跨左---- ---柱内力--- 柱号MNVMNV 梁内力--- 梁号MNVMNV

标准值作用位于跨右---- ---柱内力--- 柱号MNVMNV 梁内力---

梁号MNVMNV

左来刹车标准值作用(Tmax作用向右)---- ---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)(2)(3)(4) (5)(6)(7) ---柱内力--- 柱号MNVMNV 梁内力--- 梁号MNVMNV

右来刹车标准值作用(Tmax作用向左)---- ---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)(2)(3)(4) (5)(6)(7) ---柱内力--- 柱号MNVMNV 梁内力--- 梁号MNVMNV 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: 123 质点重量: 26706..

水平地震标准值作用底层剪力：底层最小地震剪力(抗震规范5.2.5条): 各质点地震力调整系数: 地震力调整后剪重比： ***第1振型

结构自振周期(已乘周期折减系数，单位：秒): 特征向量：