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1、1摘 要本次设计是我在调研过程中，某配套车间的设计，设计按照毕业设计任务书的要求，进行了厂房结构布置和构件的设计两个部分，各部分均按照钢结构设计规范设计。门式刚架轻型结构是单层工业厂房、民用及仓储房屋中一种常见的结构形式，特别是近十多年来，随着我国经济的迅速发展，由于生产的需要，这类结构以其用钢量低、重量轻、造价低、适用范围广等特点而广泛应用，工程实践表明：门式刚架轻型钢结构的用钢量在20-50kg/m2 左右，因此不仅国外是轻钢生产厂家纷纷将整套的厂房结构体系推向我国市场，国内的轻钢生产厂家、设计单位也纷纷转向这类结构的生产和设计。因此，作为结构工程专业毕业生，进行一次完整的钢结构厂房设计，
2、具有重要意义。本次设计是对四年大学所学知识的检验，也为今后的工作奠定了坚实的基础。本设计主要包括：通过方案比较，选择双跨双坡门式刚架结构；对结构布置进行设计，确定柱网布置图；通过内力计算及钢结构设计原理，确定梁、柱截面；通过钢结构设计原理及设计规范对各细部构件进行设计；对主要构件（非型钢）进行制造工艺设计。关键词门式刚架 结构设计 结构布置 制造工艺AbstractThis design is the design of twin-spins double-pitch fitting shop , the design includes the plant layout structure、d
3、esign of each components. In the design process, first according to the length and the span determine the structural arrangement of the workshop , Latter uses the Structual Mechanics solver to calculate the inner force of structure, according to Steel structure principle of design and Steel structur
4、e Design Specification for the menber check computations. Finally 2carries on the design to various components manufacture craft as well as the anticorrosion craft. The entire design abides by Steel structure and Portal frame Design Specification, the design is economical and reasonable , satisfying
5、 the request under construction.Key words：Portal frame structure design structural arrangement manufacturing process目 录第一章 工程概况41.1 设计资料1.2 钢架布置第二章 屋面及柱间支撑布置52.1 基本资料2.2 屋面与柱间支撑布置第三章 计算一榀门式钢架63.1 荷载计算3.2 内力分析3.3 内力组合3.4 钢架梁柱截面的设计及验算33.5 节点的设计及验算第四章 檩条的设计204.1 基本资料4.2 荷载计算及强度校核第五章 其他构件的设计245.1 隅撑设计5.
6、2 墙梁设计5.3 山墙抗风柱设计第六章 基础设计286.1 钢架柱下独立基础设计6.2 山墙抗风柱下独立基础设计第一章 工程概况某加工厂厂房，该厂房为单层，采用单层双跨门式刚架，刚架跨度 15m，柱距 7.5m，总长52.5 米，屋面坡度 1:20；地震设防列度为 6 度，设计地震分组为第一组，设计基本地震加速度值 0.05g。刚架平面布置见图 1-1，刚架形式及几何尺寸见图 1-2。屋面及墙面板均为彩色压型钢板,内填充以保温玻璃棉板，详细做法见建筑专业设计文件；考虑经济、制造和安装方便，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。
7、4刚架平面布置图刚架形式及几何尺寸第二章 屋面及柱间支撑布置2.1 基本资料屋面支撑布置：檩条间距 1.5m，水平支撑间距 3m，为了保证厂房的强度，空间结构的稳定，门式钢架结构左右跨横梁顶面设置横向水平支撑，在柱间设置柱间支撑。2.2 屋面与柱间支撑布置1柱间支撑简图如下：52.按规范， ， 低于 10m，取 =1.08.015.6.0szz=0.81.01.050.35=0.294k= 7.552.50.5=57.881按一半山墙荷载的一半考虑节点活荷载的标准值： =0.5 0.5=14.47kF1即节点荷载设计值 =1.4 =20.26Fk柱间支撑构件为柔性构件只能承受拉力，则斜杆的反力
8、设计值为 N= /cos =23.55 杆件验算：斜杆采用 20 圆钢，截面性质 A=314.22m强度验算：N/A=74.95N/ f=215N/ ，满足要求2m2刚度验算：张紧的圆钢不需要考虑长细比第三章 计算一榀门式钢架结构3.1 荷载的取值和计算3.1.1 屋盖永久荷载标准值（对水平投影面）YX51-380-760 型彩色压型钢板 0.15 KN/m2附加荷载 0.20 KN/m2PVC 铝箔及不锈钢丝网 0.02 KN/m2檩条及支撑 0.15 KN/m2刚架斜梁自重 0.15 KN/m26合计 0.67 KN/m23.1.2 屋面可变荷载标准值活载中雪荷载：Sk= rS0=0.50
9、 KN/m2 屋面均布活载为 307.5=22560，所以屋面均布活载取值为 0.3KN/根据规范要求，二者取最大值，取活载为 0.5KN/3.1.3 风荷载标准值按门式刚架轻型房屋钢结构技术规程CECS102：2002 附录 A 的规定计算。基本风压 0=1.050.35 KN/m2，地面粗糙度类别为 B 类；风荷载高度变化系数按建筑结构荷载规范(GB50009-2001) 的规定采用，屋面坡度不大于 10o，屋面平均高度不大于18m，房屋宽高比不大于 1，檐口高度不大于房屋的最小水平尺寸的时，中间区刚架的风载体型系数如图 2-1 所示：风荷载体型系数图3.1.4 地震作用据全国民用建筑工程
10、设计技术措施结构中第 18.8.1 条建议：单层门式刚架轻型房屋钢结构一般在抗震设防烈度小于等于 7 度的地区可不进行抗震计算。故本工程结构设计不考虑地震作用。3.1.5 各部分作用的荷载取值屋面：恒荷载标准值：0.676=4.02KN/m活荷载标准值：0.506=3.00KN/m柱荷载：恒荷载标准值：0.566+4.029=54.18KN活荷载标准值：3.009=27.00KN风荷载标准值：迎风面：柱上 qw1=0.3560.25=0.55KN/m7横梁上 qw2=0.35 61.0=2.2KN/m背风面：柱上 qw3=0.356 0.55=1.21KN/m横梁上 qw4=0.35 60.6
11、5=1.43KN/m3.2 内力分析考虑本工程刚架跨度较小、厂房高度较低、荷载情况及刚架加工制造方便，钢架柱采用等截面柱，梁采用变截面梁，柱脚按铰接承载设计，采用弹性分析方法计算钢架内力。刚架在恒荷载作用下的内力如图。内力计算的“+、”号规定：弯矩图以刚架外侧受拉为正，在弯矩图中画在受拉侧；轴力以杆件受压为正，剪力以绕杆端顺时针方向旋转为正。8钢架在活荷载作用下的内力图9钢架在风荷载作用下的内力图103.3内力组合刚架结构构件按承载能力极限状态设计，根据建筑结构荷载规范(GB500092001)的规定，采用荷载效应的基本组合： 0SR。本工程结构构件安全等级为二级， 0=1.0根据建筑结构荷载
12、规范要求，永久荷载分项系数取 1.2，可变荷载分项系数取 1.4，下面取几种最不利情况进行分析恒载活载q=1.2 +1.4 =9KN/m1q2恒载风载q=1.2 +1.4 =5.57KN/m13恒载+0.85（活载+风载）q=1.2 +0.85（1.4 +1.4 ）=9KN/m1q3q23.4钢架梁柱截面的设计及验算3.4.1 钢架柱的设计以 GJ-2 的边柱（即 1 号单元）为例进行计算，柱截面根据软件初选为等截面柱11H500x300x8x10,下面对其进行验算：钢架柱的截面特性：A=9840 =1735710 =433928000 2mXW3mXI4mN=72.3KN M=159.9KN
13、.M V=57.2KN1强度验算正应力 =N/ +M/ =72.3 /9840+159.910 /1.051735710nAX3106=7.35+87.73=95.08f =215KN/ m剪应力 v23f/.148502.7Nthvw2稳定验算钢架柱长度系数 =4.14r3/khEICOK=H/u u= )2(113CIHhbIL/所以 78.129053440658.9741)2(h13CEIK6.r m4.35.60r OXL平面内稳定验算长细比 ，b 类截面，查表得，平面稳定系数19.204.3x 98.0xKNEANX 2.6931.6.8401. 252 ）（对于有侧移的钢架 ，则
14、： =0.1mx)(EXXMWA 2363 m/15f3.98.752.93178.0-17.50.19984.072 N ）（12.平面外稳定平面外的计算长度取 ，有 ，b 类截面，查表得：m5.1OYL2.6.7150y0.23f40-7.1yb21byteo0 m/310f7.91.65. NWMANY 3.4.2 钢架梁的设计以 GJ-2 的梁为例进行计算，梁截面根据软件初选，H400-700x200x6x10,由于从内力表易知，3 号单元受的内力均大于 2 号单元，故仅对 3 号单元进行验算：1.所选梁的相关参数见下表 ()MkNm()k()VN面积 2()m惯性矩 )4(10m大头 159.9 60.6 65.3 8080 63335小头 -66.6 11.3 -6.8 6280 179572.进行最大宽厚比验算翼缘
