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1、目录第一章 工程概况11.1 设计资料11.2 设计依据11.3 初设方案21.3.1 钢架柱与抗风柱2屋面、墙面布置21.3.3 伸缩缝2第2章 荷 载32.1 永久荷载32.2 可变荷载32.3 风荷载3第三章 抗风柱设计33.1 山墙布置33.2 荷载计算43.3 内力分析4、截面选择5、截面验算5绕强轴长细比为8550/128.64=66，绕弱轴考虑墙面檩条隅撑的支承作用，计算长度取3000mm,那么绕弱轴长细比为3000/23.1=129.9，满足抗风柱的控制长细比限值=180的要求。5第4章 主刚架设计54.1、计算简图54.2、工况荷载84.3 工况内力10钢架PKPM计算信息1
2、04.3.2 PKPM内力计算结果12、组合内力:144.4 构件截面验算154.4.1 H形变截面钢柱截面验算15组合内力值：19强度计算控制组合号: 819224.4.3 H形等截面钢梁28第5章 节点设计325.1、梁柱节点设计325.2 主梁次梁节点设计355.3 屋脊梁节点365.4 柱脚节点38第6章 檩条设计406.1设计依据406.2设计数据406.21 檩条选型406.2.2 檩条荷载40截面及材料特性416.3檩条截面验算41内力计算：41整体稳定验算426.3.3 檩条挠度验算43第7章 墙梁设计437.1设计依据437.2设计数据447.2.1 墙梁布置447.2.2
3、墙梁荷载447.2.3 墙梁内力计算44 截面选择与验算45第8章 设计总结468.1 钢结构设计总说明468.1.1 总则468.1.2 设计依据468.1.3 设计荷载标准值468.1.4 材料468.1.5 技术要求478.2 材料使用说明478.2.1 构件制作要求478.2.2 结构安装要求478.2.3 防腐及防火要求488.2.4 其他48附 录48致 谢56参考文献57前 言80年代以来，国外的轻钢结构建筑逐步进入了国内市场。由于其灵活面广，用钢量小，工厂化生产实现能力强，现场安装简便迅速，施工周期短，因而在国内市场中应用越来越广泛，受到广大用户的认可及好评。特别是门式刚架，由
4、于其造型简洁美观，在各类民用与工业建筑中适应性较强，跨度灵活，单跨多跨可不同结合，因而广泛应用于大面积的厂房、仓库和各类公共建设。门式刚架轻钢结构已成为当今轻型化建筑结构的主要形式，它能有效利用材料，构件尺寸小，可以在工厂批量生产，保证质量，而且可循环利用而被广泛应用于工业厂房和公共建筑中，其优越性和经济效益是不言而喻的，主要表现在以下几个方面：(1)构造简单，材料单一。容易做到设计标准化、定型化以及构件加工制作工业化，销售、设计、生产可以全部采用计算机控制，产品质量好，生产效率高。(2)抗震性能好。由于刚架结构属于柔性结构、自重轻，因而能有效地降低地震响应及灾害影响程度，极有利于抗震。(3)
5、施工周期短。门式刚架轻钢结构的最大优点是:所有构件均可以由工厂制作，现场拼接安装，构件标准定型装配化程度高，所以现场安装简单快速，现场只要用螺栓、铆钉锁紧或焊接，即可完成组装工作，可缩短工期，资金回收快。(4)可以满足多种生产工艺和使用功能的要求。轻钢结构建筑体系在建筑造型、色彩以及结构跨度、柱距等方面的选择上灵活多样，给设计者提供了充分展示才能的条件。(5)宜于拆卸搬迁。一旦业主对所建厂址不满意或外界环境发生意想不到的变化，则整个建筑可在很短时间内拆迁，损失极小，而所有这些特点是钢筋混凝土建筑所无法具备的。(6)符合环保要求。钢材是一种理想的生态型建筑材料，它强度高、耐久性好、端板连接的半钢
6、性对门式刚架结构性能影响的研究易于回收，具有良好的重复利用性；与传统的建筑形式相比，轻钢结构建筑具有良好的环保性、节能性；它可拆除回收，对环境的二次破坏小，材料可以回收利用，符合可持续发展战略。(7)空间利用率高。在同样荷载状态下，构件断面小，可以大大提高有效利用面积。与钢筋混凝土结构相比，钢结构可增加有效利用面积3-6%左右。(8)价格便宜。近几年来，随着我国钢产量的增加，钢材价格的下调，竞争的激烈，轻钢结构建筑与同类钢筋混凝土结构相比，造价持平或略低，当厂房的跨度越大时，其优势更为明显，这也是它赖以竞争的一大优势。(9)综合经济效益好。由于施工周期短，可以提前投入使用，提前获取投资效益；更
7、由于采用色彩鲜艳的彩色压型钢板，美观华丽，改善了周边环境的动态感；因为建筑物本身的自重轻，一般情况下不需要做桩基，可以节省投资；由于采用了聚苯乙烯泡沫夹心板或单板加保温棉等措施后，使保温、隔热效果良好。彩色钢板是以镀锌为基板，硅酮作为表面，耐久性也较好。轻钢结构的内力是以弯矩为主，柱虽是压弯构件，也是弯矩的效应大于压力。如果变化的构件截面适应弯矩力形，即构件接近满应力设计截面：明显可以大大节省钢材。然而，轻型钢结构是近几年在国内才发展起来的新型结构形式，由于宣传力度不够，未得到广泛认同，工程应用多集中在东南沿海地区，且主要用于中小型工业建筑，公共建筑和商业建筑中应用较少，设计人员也没有充分认识
8、到轻型钢结构的优越性。在设计轻型钢结构时，设计人员钢结构知识和概念陈旧，缺乏相关知识培训，对轻钢结构设计不熟悉，且受传统钢结构设计思想束缚，导致设计用钢量比国外同类结构高。此外我国对轻型钢结构的理论和试验研究 尚不够深人，例如如何考虑结构的整体稳定、空间作用、蒙皮效应等，国外已有成熟的规范，国内尚无可靠的设计依据。一些工程的制作和安装技术还停留在手工操作阶段，从而制约了轻型钢结构的推广和应用。计算机辅助设计、计算机辅助绘图、计算机辅助制造技术还处于初级阶段，国内尚无公认的成熟专业化轻钢设计软件，国外已实现计算机三维建模分析、设计、绘图和辅助集成制造一体化，在节点设计、构件详图标准化、信息系统管
9、理、工程量、造价自动计算、材料表生成等方面已全部计算机化。计算机成图自动化，减少了尺寸计算错误设计与制作加工集成，实现无图纸下料加工，在制作和加工方面国内外有相当大的差距。 综上所述，为进一步促进钢结构建筑的应用范围，降低建筑成本，全面提高经济效益，对门式刚架进行优化设计就显得尤为重要。本文就重庆市某区某家具城2472m单层单跨双坡变截面轻型轻钢结构厂房设计为例，通过一个完整的门式刚架轻钢厂房中檩条、墙梁、抗风柱、刚架梁柱和节点的设计，对门式刚架轻型钢结构厂房做优化设计可行性研究。摘 要轻型钢结构门式刚架由于其具有重量轻、造价低、安装方便、施工周期短等优点，近几年在我国发展较快，尤其在工业厂房
10、中已得到广泛的应用。本文即为一个典型的无吊车单层单跨双坡门式刚架轻型厂房的设计书。本设计是根据建筑所给的工程设计条件，并依据建筑结构荷载规范、钢结构设计规范、门式刚架轻型房屋钢结构技术规程等规范规程进行的。内容主要包括工程工况介绍，荷载计算，荷载组合，内力计算，以及屋面檩条、墙梁、刚架、抗风柱、支撑、节点、基础等部分的设计计算。其中，刚架的设计首先是通过建筑科学研究院 PKPM钢结构设计软件STS进行荷载内力计算和截面优选，然后根据相关的规范公式通过手算对其结果进行验算，其余内容主要通过手算完成。关键词：门式钢架，强度，稳定性，挠度ABSTRACT Because of its light w
11、eight, low cost, convenient installation, short construction period, in recent years light steel portal frame in our country is developing rapidly and has been widely used, especially in the industrial plant. This paper is a typical light plant design book, which is a single floor light steel portal
12、 frame that without crane. This design is based on the construction of the engineering design, and according to code for the design of building structures, code for design of steel structures and technical specification for light-weight buildings with gabled frames, with those rules of steel structu
13、re, the design be successfully completed. The content of this design mainly includes the engineering condition, load calculation, load combination, internal force calculation as well as the design calculation of the roof purlins, wall beam, frame, wind resistant pillars, supporting, node, and founda
14、tion. Among them, load internal force calculation and section optimization of the frame design is first used by the PKPM steel structure design software STS which is designed by Architectural Institute of science and technology, then according to the formula of the relevant standard rules to count t
15、he results and checked it by hand, the rest of the content is complete by hand .KEYWORDS: Light steel portal frame, Intensity, Stability, Deflectio第一章 工程概况1.1 设计资料 1、总建筑面积2700m2左右；2、建筑层数：轻钢结构厂房，一层（厂房横向跨度30m,纵向跨长90m）；3、建筑高度：厂房檐口高7.8m；4、墙体：1.2米以下用砖砌墙体，1.2米以上采用压型钢板，墙体外观注意协调；5、屋面：屋面采用压型钢板+保温棉；6、其他：室内外高差为150mm；7、结构形式：厂房为门式刚架结构，基础采用钢筋混凝土独立基础；8、抗震设计：建筑物重要性类别为丙类，抗震设防烈度为7度，建筑场地类别为类；9、建筑物使用年限类别：三级，建筑耐久年限50年；10、主钢架钢材采用Q345钢，檩条、墙梁等采用Q
