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1、中央广播电视大学 人才培养模式改革和开发教育试点 （理工类） 课课 程程 设设 计计 题 目： 单层钢结构厂房设计 学 校： 齐齐哈尔市广播电视大学 专 业： 2013秋土木工程本 姓 名： 王子涵 学 号： 1323001250175 指导教师： 裴金齐 职 称： 工程师 黑龙江省广播电视大学制 2015 年 10 月 - 1 - 一、设计资料 该设计为单层厂房设计，采用单跨双坡门式刚架，刚架跨度 18m，柱高 6m；共 有 12 榀刚架，柱距 6m，屋面坡度 1:10；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(a)，刚架形式及几
2、何尺寸 见图 1(b)。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。 112 A B 图1(a).刚架平面布置图 图1(b).刚架形式及几何尺寸 18000 6000900 - 2 - 二、荷载计算 2.1 荷载取值计算 2.2.1 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 50mm 厚保温玻璃棉板0.05 KN/m2 PVC 铝箔及不锈钢丝网0.02 KN/m2 檩条及支
3、撑0.10 KN/m2 刚架斜梁自重0.15 KN/m2 悬挂设备0.20 KN/m2 合计0.67 KN/m2 2.2.2 屋面可变荷载标准值 屋面活荷载：按不上人屋面考虑，取为 0.50KN/m2。 雪荷载：基本雪压 S0=0.45KN/m2。对于单跨双坡屋面，屋面坡角 =54238，r=1.0，雪荷载标准值 Sk=rS0=0.45KN/m2。 取屋面活荷载与雪荷载中的较大值 0.50KN/m2，不考虑积灰荷载。 2.2.3 轻质墙面及柱自重标准值 0.50 KN/m2（包括柱、墙骨架等） 2.2.4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
4、算。 基本风压 0=1.050.45 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，当高度小于 10m 时，按 10m 高 度处的数值采用，z=1.0。风荷载体型系数 s：迎风面柱及屋面分别为0.25 和 1.0，背风面柱及屋面分别为0.55 和0.65(CECS102：2002 中间区)。 2.2.5 地震作用 据全国民用建筑工程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 - 3 - 程结构设计不考虑地震作用。 2.2 各部分作用
5、的荷载标准值计算 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=0.4760.25=0.71KN/m 横梁上 qw2=0.4761.0=2.82KN/m 背风面：柱上 qw3=0.4760.55=1.55KN/m 横梁上 qw4=0.4760.65=1.83KN/m - 4 - 三、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，刚架采 用等截面，梁柱选用相同截面。柱脚按铰接
6、支承设计。采用弹性分析方法确定刚架 内力。引用钢结构设计与计算 （包头钢铁设计研究院编著，机械工业出版社）中 表 229（铰接柱脚门式刚架计算公式）计算刚架内力。 3.1 在恒荷载作用下 =l/h=18/6=3 =f/h=0.9/6=0.15 k=h/s=6/9.0449=0.6634 =3+k+(3+)=3+0.6634+0.15(3+0.15)=4.1359 5289 . 0 1359 . 4 4 15 . 0 58 4 58 HA=HE=ql/8=4.021830.5289/8=14.35KN MC=ql21(1+) /8=4.02x1821(1+0.15)0.5289=63.78KNm
7、 MB=MD=ql2/8=4.021820.5289/8=86.11KNm 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。 - 5 - -86.11KNm 6000 18000 A B C E D 63.78KNm -86.11KNm 36.18KN 18.00KN18.00KN 36.18KN 14.35KN14.35KN g=4.02KN/m 图2.刚架在恒荷载作用下的M图 54.18KN54.18KN 17.68KN 6000 图3.刚架在恒荷载作用下的N图 18000 A
8、E B C D 36.18KN 54.18KN 14.08KN 17.68KN 36.18KN 54.18KN + + + 6000 图4.刚架在恒荷载作用下的V图 18000 A E 34.57KN 14.35KN B 1.43KN C D - + - 14.35KN 14.35KN 14.35KN - + + 34.57KN 1.43KN - 6 - 3.2 在活荷载作用下 VA=VE=27.00KN HA=HE=3.001830.5289/8=10.71KN MC=3.001821(1+0.15)0.5289/8=47.60KNm MB=MD=3.001820.5289/8=64.26K
9、Nm 刚架在活荷载作用下的内力如图。 10.71KN -64.26KNm 6000 图5.刚架在活荷载作用下的M图 18000 A E B 47.60KNm C q=3.00KN/m D 27.00KN -64.26KNm 10.71KN 27.00KN 6000 图6.刚架在活荷载作用下的N图 18000 A + 27.00KN E 13.34KN 27.00KN B 10.65KN + C + D 13.34KN 27.00KN + 27.00KN - 7 - 25.80KN 6000 图7.刚架在活荷载作用下的V图 18000 10.71KN A - E 10.71KN B + 1.07
10、KN C - D - + + 1.07KN 25.80KN 10.71KN 10.71KN 3.3 在风荷载作用下 对于作用于屋面的风荷载可分解为水平方向的分力 qx和竖向的分力 qy。现分别计算， 然后再叠加。 1.在迎风面横梁上风荷载竖向分力 qw2y作用下 1322 . 0 )15 . 0 58( 1359 . 4 16 1 )58( 16 1 KN l qa VE35 . 6 182 982 . 2 2 22 VA=2.8296.35=19.03KN HA=HE=ql/4=2.821830.1322/4=5.03KN MB=MD=5.036=30.18KNm MC= ql22(1+)
11、/4=2.821820.521.150.1322/4=22.38KNm 刚架在 qw2y作用下的内力如图 - 8 - 5.03KN 19.03KN 30.18KNm 6000 图8.刚架在风荷载qw2y作用下的M图 18000 A B 22.38KNm E D qw2y=2.82KN/m C 30.18KNm 5.03KN 6.35KN 2.在背风面横梁上风荷载竖向分力 qw4y作用下 KN l qa VE12 . 4 182 983. 1 2 22 VA=1.8394.12=12.35KN HA=HE=ql/4=1.831830.1322/4=3.27KN MB=MD=3.276=19.62
12、KNm MC= ql22(1+) /4=1.831820.521.150.1322/4=14.52KNm 刚架在 qw4y作用下的内力如图。 - 9 - 4.12KN 3.27KN 6000 图9.刚架在风荷载qw4y作用下的M图 18000 A 19.62KNm B 14.52KNm C 12.35KN E D qw4y=1.83KN/m 19.62KNm 3.27KN 3.在迎风面柱上风荷载 qw1作用下 =1， 9803 . 0 16634 . 0 )6634 . 0 15 . 0 2(6 1359 . 4 4 1 )2(6 4 1 22 KK VA=VB=qh12/2L=0.7162/
13、(218)=0.71KN KN qh HA22 . 3 )9803 . 0 2 1 2( 2 1671 . 0 ) 2 2( 2 HE=0.7163.22=1.04KN MD=1.046=6.24KNm mKN qh MC 81 . 0 )9803 . 0 )15 . 0 1 (1 4 1671 . 0 )1 (1 4 2222 刚架在 qw1作用下的内力如图。 mKN qh MB 52. 6)9803 . 0 2( 4 1671 . 0 )2( 4 2222 - 10 - 0.71KN 3.22KN 6000 qw1=0.71KN/m 图10.刚架在风荷载qw1作用下的M图 18000 A
14、6.54KNm B C 0.81KNm 1.04KN 0.71KN E D 6.24KNm 4.在背风面柱上风荷载 qw3作用下 VA=VB=qh12/2L=1.5562/(218)=1.55KN KN qh HE02 . 7 )9803 . 0 2 1 2( 2 1655. 1 ) 2 2( 2 HA=1.5567.02=2.28KN MD=7.0261.5562/2=14.22KNm MB=2.286=13.68KNm mKN qh MC 78 . 1 )9803 . 0 )15 . 0 1 (1 4 1655 . 1 )1 (1 4 2222 刚架在 qw3作用下的内力如图。 - 11
15、- 7.02KN 1.55KN 14.22KNm 2.28KN A 1.55KN 13.68KNm 1.78KNm qw3=1.55KN/m 6000 D E C B 18000 图11.刚架在风荷载qw3作用下的M图 5.在迎风面横梁上风荷载水平分力 qw2x作用下 =1，=0 0202 . 0 )15 . 0 134( 1359 . 4 8 15 . 0 KNVV EA 91 . 0 )9 . 062( 182 9 . 082 . 2 HA=2.820.9(1+0.0202)/2=1.29KN HE=2.820.91.29=1.25KN mKNMC 39 . 0 0202 . 0 15 . 1 5 . 015 . 0 2 69 . 082 . 2 MB=1.296=7.74KNm MD=1.256=7.50KNm 刚架在 qw2x作用下的内力如图。 -
