轻型门式刚架厂房设计）.doc

1、本科生毕业论文（设计）题 目：轻型门式刚架厂房设计姓 名：系 别：专 业：年 级：学 号：指导教师： 职称：讲师20年 月 日中文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

2、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 AbstractThis project is a light steel portal frame design

3、. Under the graduation requirements of the task book, divided into two parts building and structure design。 Building part, by access to the Steel Structure Design Specification GB50017-2003、Concise Steel Structure Design Manua、The Fujian Architectural Design Standard Plansand other relevant informat

4、ion, the gabled designed to 13 across each cross-a 30m, total construction area for 2160m2. The single-storey gabled structure is to light welding h-shaped steel (uniform) as the main load bearing frame, with cold-formed steel (type c) do Purlin beams and walls; to steel do roofing, wall; a 80mm gla

5、ss wool as an insulation material and appropriate settings supported a light house in architecture. Structural elements, according to the established building plans and related requirements, consult theBuilding Structure Load Code GB50009-2001、cold-formed steel structures specification GB50018-2002、

6、steel structure connection node design manual、the housing construction steel structure designand other related specifications and a certain amount of actual engineering design, each truss pin of the most unfavorable load calculations, use PKPM software complete the rigid frame of reasonable section,

7、 and then through the design specifications of requirements on the rigid frame beams and columns, such as support, purlins, component for stability with AUTOCAD2005 respectively out design. Finally, a finishing account book and plot. Key Words:Lightweight gabled Building Structure Specification Desi

8、gn Sketch目录工程概况5荷载取值5荷载组合6(一)荷载计算6(二)荷载组合（设计值）8内力计算8内力包络图29截面计算32(一)选择截面32(二)截面信息33(三)截面验算351.宽厚比352.腹板屈曲后强度利用353.强度计算364.平面内的整体稳定375.平面外的整体稳定38节点计算391边柱与斜梁连接高强螺栓强度验算392斜梁与斜梁拼接节点403屋脊梁梁拼接节点414钢柱柱脚设计42檩条设计与计算431设计资料432荷载情况433内力计算434截面特性445有效截面计算446强度计算457挠度计算45墙梁设计与计算451设计资料452荷载情况463内力计算464截面选择及截面几何

9、特性465有效截面计算466强度计算477挠度计算47隅撑设计与计算47支撑设计与计算48工程概况某公司欲建一座轻型门式刚架厂房。该厂房位于福建省厦门市内郊区，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

10、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）IIII级；水泥400#600#；其它材料市场供应。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。

11、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GBJ987，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=3.62 活载 =0.9(2+0.3) 6=12.423 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GBJ987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=21.712. 恒载+风载=

12、13.6-1.45.04=-3.46=1.23.6+1.41.26=6.13. 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内力计算 工程名: 钢结构 * PK11.EXE * 日期: 5/ 6/2010 时间:20:37:53 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); 结果输出 -

13、总信息 - 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

14、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：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.

15、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.

16、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

17、 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

18、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 -

19、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 72.5

20、1 -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

21、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 x 节点号 x 节点号 x 节点号 x ( 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.

22、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

23、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 x 节点号 x 节点号 x 节点号 x ( 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

24、.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: 3

25、73.764 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 x 节点号 x 节点号 x 节点号 x ( 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

26、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

27、; 布置角度=0; 计算长度：Lx= 16.14, Ly= 8.00; 长细比：x= 72.1,y= 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