張家港汽車配件廠2#輕鋼廠房設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算書

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1、 摘要 本設(shè)計(jì)為輕型鋼結(jié)構(gòu)廠房，采用輕型門式剛架體系，輕型鋼結(jié)構(gòu)建筑質(zhì)量輕，強(qiáng)度高，跨度大，鋼結(jié)構(gòu)建筑施工工期短，相應(yīng)降低投資成本，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。它在我國(guó)有著較為廣泛的應(yīng)用前景。輕型鋼結(jié)構(gòu)的屋面荷載較輕，因而桿件截面較小、較薄。它除具有普通鋼結(jié)構(gòu)的自重較輕、材質(zhì)均勻、應(yīng)力計(jì)算準(zhǔn)確可靠、加工制造簡(jiǎn)單、工業(yè)化程度高、運(yùn)輸安裝方便等特點(diǎn)外，一般還具有取材方便、用料較省、自重更輕等優(yōu)點(diǎn)。 本設(shè)計(jì)說明書包括建筑設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和地基基礎(chǔ)三部分。 建筑設(shè)計(jì)部分具體為建筑平面形式的選擇，廠房剖面設(shè)計(jì)，廠房立面設(shè)計(jì)，廠房的構(gòu)造設(shè)計(jì)，門窗明細(xì)表。 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部分包括方案選擇，吊車梁設(shè)計(jì)，檁條設(shè)計(jì)，抗風(fēng)柱設(shè)計(jì)

2、，牛腿設(shè)計(jì)，剛架設(shè)計(jì)（手算電算對(duì)比，內(nèi)力組合），節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)。各章節(jié)都詳細(xì)演算了主要構(gòu)件的計(jì)算過程。 地基基礎(chǔ)部分包括地基處理方案，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。 本次設(shè)計(jì)圖紙部分有：廠房平面圖，立面剖面及節(jié)點(diǎn)詳圖，剛架施工圖，廠房檁條墻梁布置圖，吊車梁施工圖，支撐布置圖，基礎(chǔ)平面布置圖，灰土擠密樁布置圖。 關(guān)鍵詞：輕型鋼結(jié)構(gòu)，門式剛架，建筑設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，基礎(chǔ)設(shè)計(jì) Abstract The design for the light steel structure workshop, lightweight portal

3、 frame system, light steel construction, light weight, high strength, large span, steel construction period is short, the corresponding lower investment costs, economic benefits. It has more of a wide range of applications. Light steel roof loads lighter, and therefore smaller bar section, thin. It

4、addition to ordinary steel, lighter weight, material uniformity, accurate and reliable stress calculation, processing and manufacturing simple, high degree of industrialization, transportation, and convenient installation, the general also has easily obtained, the use of materials than the province,

5、 the advantages of lighter weight . The design specification includes architectural design, structural design and foundation of three parts. Architectural forms part of the specific choice for the construction plane, plant profile design, facade design plant, plant structural design, windows and

6、doors schedule. Part of structural design including program selection, design of crane beam, purlin design, wind column design, bracket design, frame design (hand-counted Computer contrast, internal force combination), node design. The chapters are detailed calculations of the main components of t

7、he calculation. Foundation part of the program, including ground treatment, foundation design. Part of this design drawings are: plant layout, elevation profiles and node details, the frame construction plans, plant layout purlin wall beam, crane beam construction drawings, layout support, basic f

8、loor plan, soil compaction pile layout map . Key Words: Light steel structure，Portal frame，Architectural Design，Structural design，foundation design 目 錄 第1章 設(shè)計(jì)任務(wù)書 ………………………………………………………………….……. 1 1.1 工程概況 ……………………………………………………………………………... 1 1.2 設(shè)計(jì)原始資料 …………………………

9、……………………………………………... 1 1.3 建筑設(shè)計(jì)任務(wù)及要求 ………………………………………………………………… 1 1.4 設(shè)計(jì)進(jìn)度 ……………………………………………………………………………… 2 第2章 建筑設(shè)計(jì) …….……………………………………………………………………. 3 2.1 廠房平面設(shè)計(jì) ………………………………………………………….……………. 3 2.2 廠房剖面設(shè)計(jì) ……………………………………….………………………………. 4 2.3 廠房立面設(shè)計(jì) ………………………….……………………………………………. 5 2.4 廠房

10、構(gòu)造設(shè)計(jì) ………….……………………………………………………………. 5 2.5 門窗細(xì)表 ………………………………………..…………………………………… 7 第3章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ……………………………………...…………………………...……… 8 3.1 材料選擇 …………………………………………………………………………….. 8 3.2 柱網(wǎng)布置 ………………………………………………………………………….…. 8 3.3 屋面布置 …………………………………………………………………………….. 8 3.4 柱間支撐布置 ……………………………………………………………………

11、….. 8 3.5屋蓋支撐布置 ………………………………………………………..……………… 9 第4章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)力計(jì)算 ……………………………………………………………… 10 4.1 屋面壓型鋼板計(jì)算 ………………………………………………………………… 10 4.2 檁條設(shè)計(jì) …………………………………………………………………………… 14 4.3支撐設(shè)計(jì) ……………………………………………………………….…………… 17 4.4 墻梁設(shè)計(jì) …………………………………………………………………………… 19 4.5 剛架內(nèi)力計(jì)算 …………………………………

12、…………………………………… 19 4.6 剛架梁、柱截面驗(yàn)算 ……………………………………………………………… 26 4.7 節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì) …………………………………………………………………………… 32 第5章 基礎(chǔ)設(shè)計(jì) ………………………………………………………………………… 35 5.1 基礎(chǔ)選型 …………………………………………………………………………… 35 5.2 基礎(chǔ)驗(yàn)算、配筋 …………………………………………………………………… 36 第6章 PKPM電算 …………………………………………………………………...…… 46 結(jié)束語 …………………

13、………………………………………………………………… 56 致謝 ……………………………………………………………………………………… 57 參考文獻(xiàn) ………………………………………………………………………………… 58 第1章 設(shè)計(jì)任務(wù)書 1.1 工程概況 1. 工程名稱：張家港汽車配件廠2#輕鋼廠房設(shè)計(jì)。 2. 建設(shè)地點(diǎn)：張家港市。 3. 建設(shè)規(guī)模：總建筑面積約為2400平方米。 4. 結(jié)構(gòu)形式：雙跨雙坡單層輕型門式鋼結(jié)構(gòu)鋼剛架結(jié)構(gòu)。 1.2 設(shè)計(jì)原始資料 1.2.1建筑物安全等級(jí)為二級(jí)；設(shè)計(jì)使用年限50年，建筑類型為丁類，耐火等級(jí)為三級(jí) （耐火極限：鋼柱不小于

14、2小時(shí)，鋼梁不小于1.5小時(shí)），刷超薄型防火涂料。 1.2.2室外計(jì)算溫度：冬季-5℃,夏季30℃ 1.2.3全年主導(dǎo)風(fēng)向：東南，基本風(fēng)壓0.55 kN/m2，地面粗糙度為B類。 1.2.4屋面活載0.50 kN/m2 1.2.5常年地下水位低于-4m，無侵蝕性，土壤最大凍結(jié)深度0.2m。 1.2.6基本雪壓0.40kN/m2。 1.2.7基礎(chǔ)埋置在③號(hào)土層，持力層為粉質(zhì)粘土，地基承載力特征值為200kN/m2，場(chǎng)地類別為Ⅳ類土。 1.2.8場(chǎng)地平整，水電可以就近接通，主要建筑材料供應(yīng)充足。 1.3 建筑設(shè)計(jì)任務(wù)及要求 1.3.1 建筑設(shè)計(jì)部分 1．總平面圖（1：500

15、）及建筑設(shè)計(jì)說明 2．底層平面圖及屋頂平面圖（1：100） 3．正立面、側(cè)立面、剖面圖（1：100） 1.3.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部分 1.3.2.1計(jì)算內(nèi)容： 1.結(jié)構(gòu)方案的確定 包括結(jié)構(gòu)選型、基礎(chǔ)型式的確定和主要承重構(gòu)件截面尺寸的確定。 2.結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算及位移驗(yàn)算。 3.梁、柱截面驗(yàn)算 4.節(jié)點(diǎn)、柱腳、基礎(chǔ)設(shè)計(jì) 5.用軟件進(jìn)行電算分析，并與手算結(jié)果比較。 6.檁條設(shè)計(jì)、支撐設(shè)計(jì)。 1.3.2.2圖紙要求 1.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)說明 2.基礎(chǔ)平面布置圖、基礎(chǔ)詳圖 3.支撐布置圖 4.連接大樣圖 5.剛架詳圖 1.3.3施工組織設(shè)計(jì) 1.4 設(shè)計(jì)進(jìn)度 4.1、實(shí)習(xí)

16、、調(diào)研、收集資料 1周 4.2、建筑設(shè)計(jì) 3周 4.3、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1、結(jié)構(gòu)方案確定 1周 8周 2、結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算及位移驗(yàn)算 2周 3、梁、柱截面驗(yàn)算 2周 4、節(jié)點(diǎn)、柱腳、基礎(chǔ)設(shè)計(jì) 1周 5、用軟件進(jìn)行電算分析，并與手算結(jié)果比較 1周 6、檁條設(shè)計(jì)、支撐設(shè)計(jì) 1周 4.4、施工組織設(shè)計(jì) 1周 4.5、外文翻譯 1周 4.6、機(jī)動(dòng)、答辯 2周 第2章 建筑設(shè)計(jì) 2．1廠房平面設(shè)計(jì) 2.1.1建筑平面形式的選擇 工業(yè)建筑中生產(chǎn)工藝要求是其設(shè)計(jì)主要

17、依據(jù)，本廠房的生產(chǎn)工藝流程為直線型，生產(chǎn)工藝流程較簡(jiǎn)單。充分考慮到生產(chǎn)流程及建筑和結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單及合理性，平面采用矩形平面形式。本廠房采用雙跨結(jié)構(gòu)。 圖2.1 總平面圖示意圖 2.1.2柱網(wǎng)的選擇 本廠房建筑面積約為2400平方米之間，由于廠房荷載較小，故選擇質(zhì)量較輕，工業(yè)化程度較高，施工周期短，結(jié)構(gòu)形式較簡(jiǎn)單的輕型門式鋼架結(jié)構(gòu)。為便于機(jī)械化生產(chǎn)，減少造價(jià)，柱距為 6m，跨度為218m。 2.1.3定位軸線的劃分 本廠房設(shè)計(jì)中，縱向定位軸線由下向上依次定為A，B，C……G；橫向定位軸線從左向右依次定為1，2，3，4，5…

18、…，11。 1．橫向定位軸線 中間柱的截面中心線與橫向定位軸線重合，廠房的縱向結(jié)構(gòu)構(gòu)件如屋面板，連系梁的標(biāo)志長(zhǎng)度皆以橫向定位軸線為界。 2．縱向定位軸線 對(duì)于抗風(fēng)柱的設(shè)置，考慮到跨度為218m，柱距為6m，盡量使抗風(fēng)柱間距與柱距相近，所以6m設(shè)置抗風(fēng)柱。廠房邊柱外緣與外墻內(nèi)緣重合，邊柱中心線與縱向定位軸線重合。 圖2.2 平面柱網(wǎng)布置圖 2．2廠房剖面設(shè)計(jì) 2.2.1廠房高度的確定 屋頂坡度取1/10。廠房頂部標(biāo)高7.3m。詳見剖立面圖 2.2.2室內(nèi)外高差的確定 為考慮到運(yùn)輸工具進(jìn)出廠房的便利及防止雨水侵入室內(nèi)，取廠房室內(nèi)外高差為150mm。 2.2.3廠房天然采光設(shè)計(jì)

19、 根據(jù)我國(guó)《工業(yè)企業(yè)采光設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定可知，本廠房的采光等級(jí)為III級(jí)。本廠房擬采用雙側(cè)采光。 由于側(cè)面采光的效果較好，且側(cè)面開窗經(jīng)計(jì)算滿足采光面積，不必開天窗，所以本廠房采用側(cè)面采光。由于單側(cè)采光光線衰減幅度較大，所以采用雙側(cè)采光及山墻采光。設(shè)窗的寬高尺寸為30001800和3000600,標(biāo)高分別為1.2m和4.5m。 則縱墻上的開窗總面積為： 3.01.882+3.00.682=115.2 m 山墻上的開窗面積為： 3.01.810+3.00.610=72m 則開窗總面積為：115.2 +72=187.2 m 2.2.4廠房屋面排水設(shè)計(jì) 為了使廠房立面美觀，本廠房采用有

20、組織內(nèi)落內(nèi)排，即使落水管沿室內(nèi)柱子落下，將雨水排至地下水管道?？紤]到西安的氣象條件以及廠房最大高度的限制，廠房屋面排水坡度取1/10，天溝縱向坡度取5‰ 。具體內(nèi)天溝做法如下圖所示。 圖2.3 邊跨內(nèi)天溝做法示意圖 2.3廠房立面設(shè)計(jì) 廠房立面利用矩形窗，墻體勒腳等水平構(gòu)件及其色彩變化形成立面劃分形狀，使立面簡(jiǎn)潔大方，具有開朗，明快的效果。 立面上，采用底部為1200mm高的磚砌體，表面以水泥砂漿抹面。門窗框口包角板以及女兒墻蓋板均采用藍(lán)色鋼板，以豐富立面，同時(shí)也突出了門窗的重點(diǎn)部位。 2.4廠房的構(gòu)造設(shè)計(jì) 2.4.1外墻 本廠房外墻下部為1200mm高240mm厚的磚砌墻體

21、，上部為壓型鋼板，以避免壓型鋼板直接著地而產(chǎn)生銹蝕。壓型鋼板采用保溫復(fù)合式壓型鋼板，板外側(cè)采用YX35—175—65型鋼板，內(nèi)板采用平板式鋼板。壓型鋼板外墻構(gòu)造力求簡(jiǎn)單，施工方便，與墻梁連接可靠。轉(zhuǎn)角處以包角板與壓型鋼板搭接，搭接長(zhǎng)度為350mm，以保證防水效果。 圖2.4 縱墻與山墻角部節(jié)點(diǎn)示意圖 2.4.2外維護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫設(shè)計(jì) 本廠房設(shè)計(jì)外圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用壓型鋼板+礦棉板保溫層+壓型鋼板的構(gòu)造，室內(nèi)相對(duì)濕度，冬季室內(nèi)計(jì)算溫度為，室外設(shè)計(jì)計(jì)算溫度為。壓型鋼板的厚度為0.53mm，礦棉板的導(dǎo)熱系數(shù)為，維護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面感熱阻，外表面感熱阻取，，根據(jù)規(guī)范室內(nèi)相對(duì)濕度的車間外墻室內(nèi)與維護(hù)

22、結(jié)構(gòu)內(nèi)表面之間的允許溫差為，則可計(jì)算礦棉板保溫層厚度如下： ， 要求，即， 考慮到保溫層的規(guī)格，可取礦棉板保溫層厚度為50mm。 2.4.3屋頂構(gòu)造 本廠房屋面采用壓型鋼板有檁體系，即在鋼架斜梁上放置C型冷軋薄壁鋼檁條，再鋪設(shè)壓型鋼板屋面。壓型鋼板凹槽沿排水方向鋪設(shè)，以利于排水，排水坡度取1/10。具體構(gòu)造如下圖。 圖2.5 屋脊節(jié)點(diǎn)示意圖 2.4.4散水構(gòu)造 廠房周圍做寬1200mm的混凝土散水，散水坡度取5%，散水構(gòu)造由下至上為素土夯實(shí)，80厚碎磚打底，60厚C10混凝土，10厚1：2.5水泥砂漿抹面。具體做法如下圖所示： 圖2.6 散水構(gòu)造示意圖 2.5門

23、窗明細(xì)表 表2.1 門窗明細(xì)表 門窗編號(hào) 尺寸 數(shù)量 長(zhǎng)（mm） 寬（mm） M—1 4500 4000 6 C—1 1800 3000 26 C—2 600 3000 26 第3章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.1材料的選擇 材料選擇根據(jù)《門式剛架輕型房屋結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》CECS102：2002中的相關(guān)規(guī)定選取，由于本廠房是輕型門式剛架結(jié)構(gòu)，本身沒有吊車，鋼架承受荷載也較小，所以廠房梁、柱、檁條等結(jié)構(gòu)構(gòu)件可選用Q235鋼，又由于廠房對(duì)材料的沖擊韌性無特殊要求，所以質(zhì)量等級(jí)可以選用B級(jí)，且廠房對(duì)鋼材

24、無特殊要求，為了節(jié)省造價(jià)，可采用沸騰鋼，因此，長(zhǎng)房梁、柱、檁條、壓型鋼板等結(jié)構(gòu)構(gòu)件均可選用Q235B鋼材。 3.2柱網(wǎng)布置 本廠房建筑面積約為2400m，由于本廠房荷載較小，故選用質(zhì)量較輕、工業(yè)化程度較高、施工周期短、結(jié)構(gòu)形式較簡(jiǎn)單的輕型門式剛架結(jié)構(gòu)。其中柱距6m，采用218m的雙坡雙跨。 3.3屋面布置 根據(jù)屋面壓型鋼板的規(guī)格，檁條沿跨度方向每隔1.5m布置一道。根據(jù)《門式剛架輕型房屋結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》CECS102：2002中6.3.1之規(guī)定，由于檁條跨度為6m＜9m，故采用實(shí)腹式檁條。根據(jù)《門式剛架輕型房屋結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》CECS102：2002中6.3.5和6.3.6之規(guī)定，應(yīng)在檁條

25、二分點(diǎn)處設(shè)置一道拉條，拉條采用Φ10圓鋼，圓鋼拉條設(shè)在距檁條上翼緣1/3腹板高度范圍內(nèi)，屋脊拉條為剛性。 圖3.1 屋面布置圖 3.4柱間支撐布置 根據(jù)《門式剛架輕型房屋結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》CECS102：2002中4.5.2之規(guī)定應(yīng)在廠房?jī)啥说谝恢g設(shè)置柱間支撐，并應(yīng)在中間一個(gè)柱間設(shè)置柱間支撐，柱間支撐分為上柱柱間支撐和下柱柱間支撐布置。兩端設(shè)上柱支撐，中間設(shè)上下柱支撐。在設(shè)置柱間支撐的開間，宜同時(shí)設(shè)置屋蓋橫向支撐，以組成幾何不變體系。 3.5屋蓋支撐布置 由于本廠房長(zhǎng)60m，寬36m，根據(jù)《門式剛架輕型房屋結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》CECS102：2002中4.5.2之規(guī)定，在廠房?jī)啥说谝粋€(gè)柱間支

26、撐設(shè)置橫向水平支撐。此外，還應(yīng)在廠房中間柱間內(nèi)設(shè)置屋蓋橫向水平支撐，并應(yīng)在上述相應(yīng)位置設(shè)置剛性系桿。 第4章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)力計(jì)算 4.1 屋面壓型鋼板計(jì)算 本廠房屋面采用W600長(zhǎng)尺屋面板，基板厚度1.0mm，材質(zhì)為Q235B.F，板的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為，彈性模量。 板截面形狀如圖4.1所示： 圖4.1 板截面示意圖 4.1.1計(jì)算板截面特性 根據(jù)板型截面尺寸計(jì)算所得的各板元尺寸、傾角、弧段等尺寸均已標(biāo)明在上圖中。由于上下翼緣寬度不等且其寬度比分別為48.6及63.6，均大于限值要求，故應(yīng)分別按正彎曲及負(fù)彎曲計(jì)算板有效截面

27、特性，計(jì)算時(shí)弧角均按折角簡(jiǎn)化計(jì)算。 1．正彎曲時(shí)板的有效截面特性 (1)除板件①、②外，其余板件對(duì)①形心軸的幾何特性計(jì)算如表4.1： 表4.1幾何特性計(jì)算表 板件號(hào) 板件寬度/cm 至①形心軸距離/cm 各板元對(duì)自身形心軸的慣性矩 3 12.72 13 165.36 2149.7 — 4 60 6.5 390 2535 772.5 5 2.36 12.9 30.4 392.7 略 6 3.78 1.83 6.92 12.7 2.8 7 3.54 0.09 0.32 0.03 略 ∑ 82.40 5

28、93.07 5090 775.3 (2)板件①有效寬度計(jì)算。寬厚比，故應(yīng)按下式迭代計(jì)算其有效寬度。 對(duì)于板件① 計(jì)算如表4.2所示： 表4.2幾何特性計(jì)算表 迭代假定 按迭代計(jì)算的 各板元寬度總和 重心矩/cm 板件③拉應(yīng)力 ⒈ 假定 95.09 6.24 216.53>f=205 需第二次迭代 ⒉ 假定 95.51 6.21 196.7

29、件③外，其余板件對(duì)板件③形心軸的幾何特性見表4.3： 表4.3 幾何特性計(jì)算表 板件號(hào) 板件寬度/cm 至①形心軸距離/cm 各板元對(duì)自身形心軸的慣性矩 1 9.72 13 126.36 1642.7 — 2 4.56 13 59.3 770.6 4 60 6.5 390 2535 773.77 5 2.36 0.09 — — — 6 3.78 11.15 42.15 469.94 3.09 7 3.54 12.9 45.7 589.09 — ∑ 83.96

30、 663.5 6007.33 776.86 (2)板件③有效寬度計(jì)算。 寬厚比，需迭代計(jì)算其有效寬度。 迭代時(shí)尚應(yīng)考慮由腹板寬厚比限制腹板最大受壓邊緣應(yīng)力 的條件，故應(yīng)假定 。負(fù)彎矩迭代計(jì)算見表4.4： 表4.4 負(fù)彎矩迭代計(jì)算結(jié)果 迭代假定 按迭代計(jì)算的 各板元寬度總和 重心矩/cm 板件③拉應(yīng)力 ⒈ 假定 93.5 7.09 150.25

31、.5壓型鋼板整體剛度及剛度容許承載力 按抗彎最大承載力 按允許撓度最大承載力 正彎曲時(shí) 最大正彎矩（邊跨跨中彎矩） 跨中相對(duì)撓度限值為1/200，按正彎曲時(shí)取值 負(fù)彎曲時(shí) 最大負(fù)彎矩（中支座彎矩） 4.1.3腹板抗彎及抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算 1．腹板抗彎強(qiáng)度驗(yàn)算 由以上計(jì)算可知，板負(fù)彎矩控制最大承載力2708.7N/m按前所述，應(yīng)核算負(fù)彎矩時(shí)腹板最大受壓邊緣的應(yīng)力，此時(shí)容許值為： 滿足要求 2．腹板抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算 腹板寬厚比： 容許剪應(yīng)力： 板上荷載仍取整體控制荷載，按多跨連續(xù)支撐，則支座處板截面最大剪力： 由4塊腹板承受，滿足要求 4

32、.1.4腹板局部承壓強(qiáng)度驗(yàn)算 按板為多跨連續(xù)支撐時(shí)，中間支座反力： 此反力由4塊腹板承受，其分布寬度取100t，即100mm驗(yàn)算如下： ，滿足要求。 4.1.5板截面折算強(qiáng)度 驗(yàn)算截面取中間支座截面，該處板計(jì)算力為： 截面承載力為： 驗(yàn)算式為： 驗(yàn)算表明，折算強(qiáng)度容許的承載力不滿足相關(guān)要求，故尚應(yīng)降低。其值降低為： 化為計(jì)量： 4.2檁條設(shè)計(jì) 4.2.1 荷載標(biāo)準(zhǔn)值（對(duì)水平面投影） （1）永久荷載 壓型鋼板（兩層 含保溫層） 檁條（包括拉條） （2）可變荷載 由設(shè)計(jì)

33、任務(wù)書可知，屋面均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值 ，雪荷載，計(jì)算時(shí)取兩者的較大值。基本風(fēng)壓 根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB5009-2001中4.5.1之規(guī)定：施工或檢修集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值為 ，將屋面均布荷載轉(zhuǎn)換為線荷載 （3）內(nèi)力計(jì)算 1）永久荷載與屋面荷載組合 1.2 永久荷載+1.4 max{屋面均布活荷載、雪荷載} 彎矩設(shè)計(jì)值： 2）永久荷載與風(fēng)荷載組合 風(fēng)荷載高度變化系數(shù)取，按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》風(fēng)荷載體型系數(shù)取邊緣帶 吸力，即1.0永久荷載+1.4風(fēng)吸力荷載 垂直屋面的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值： 檁條線荷載標(biāo)準(zhǔn)值 彎矩設(shè)計(jì)值： 4.2.2 截面選擇及截面特性 選用

34、C16060203.0,C型冷彎薄壁型直卷邊槽鋼 查表得其截面特性如下： 按圖及參數(shù)，得 近似取，界面上翼緣有效寬度比， 應(yīng)考慮有效截面。同時(shí)跨中截面有空洞削弱，統(tǒng)一考慮0.9的折減系數(shù)，則有效截面抵抗距為： 屋面能阻止檁條側(cè)向失穩(wěn)和扭轉(zhuǎn) 計(jì)算①、②點(diǎn)的強(qiáng)度為： 圖4.2檁條截面示意圖 按毛面積計(jì)算的截面應(yīng)力： （在允許范圍內(nèi)滿足要求） 4.3.支撐設(shè)計(jì) 根據(jù)CECS102:2002的要求：屋蓋的橫向支撐和柱間的支撐一般設(shè)置在溫度區(qū)段端部或第一或第二開間區(qū)。柱間支撐布置如圖4.3： 圖4.3 剛架柱間支撐布置圖

35、 （1）柱間支撐設(shè)計(jì)：柱間支撐計(jì)算簡(jiǎn)圖見圖4.4. 按CECS102：2002 附錄A： 按GB50009-2001 低于10m 取 按一半山墻荷載的考慮節(jié)點(diǎn)活荷載標(biāo)準(zhǔn)值： 即節(jié)點(diǎn)荷載設(shè)計(jì)值： 圖4.4 柱間支撐計(jì)算圖 柱間支撐構(gòu)件為柔性構(gòu)件只能承受拉力。則： 直桿的反力設(shè)計(jì)值： 斜桿的反力設(shè)計(jì)值： （2）桿件驗(yàn)算 直桿承受壓力采用C240100202.5按軸心壓桿進(jìn)行驗(yàn)算，斜桿受拉采用圓鋼就按軸心拉桿驗(yàn)算。

36、 1）直桿： 截面性質(zhì) 強(qiáng)度驗(yàn)算：滿足要求 剛度：滿足要求 穩(wěn)定性：只需要驗(yàn)算平面外的穩(wěn)定性： B類截面查表得 ，滿足要求。 2）斜桿： 截面性質(zhì) 強(qiáng)度驗(yàn)算： ，滿足要求。 剛度驗(yàn)算：張緊的圓鋼不需要考慮長(zhǎng)細(xì)比。 4．4墻梁設(shè)計(jì) 墻板采用加JXB42-333-1000型巖棉夾芯彩色鋼制夾芯板。墻梁選用冷彎薄壁卷邊槽鋼C160602020，跨中設(shè)拉條一道。 4.5 結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算 梁、柱截面的初步選擇 表4.6 梁、柱截面尺寸及特性 結(jié)點(diǎn),1,0,0 結(jié)點(diǎn),2,0,5.5 結(jié)點(diǎn),3,18,0 結(jié)點(diǎn),4,18,7.3

37、 結(jié)點(diǎn),5,36,0 結(jié)點(diǎn),6,36,5.5 單元,1,2,1,1,0,1,1,1 單元,2,4,1,1,1,1,1,1 單元,4,6,1,1,1,1,1,1 單元,6,5,1,1,1,1,1,0 單元,4,3,1,1,0,1,1,0 結(jié)點(diǎn)支承,1,4,0,0,0 結(jié)點(diǎn)支承,3,4,0,0,0 結(jié)點(diǎn)支承,5,4,0,0,0 單元荷載,1,3,3.3,0,1,0 單元荷載,5,3,3.3,0,1,180 單元荷載,4,3,3.3,0,1,180 單元荷載,2,3,2.59,0,1,90,1 單元荷載,3,3,2.59,0,1,90,1 尺寸線,1,0.5,0.5,

38、7.8,0.5,0.5,0.0,-2.5,18,18.0,-2.5,18,36.0,-2.5 尺寸線,1,0.5,0.5,7.8,0.5,0.5,-3,0,5.5,-3,5.5 尺寸線,1,0.5,0.5,7.8,0.5,0.5,-6,0,7.3,-6,7.3 單元材料性質(zhì),1,5,-1,-1,0,-1,-1 END 1 2 3 4 5 6 ( 1 ) ( 2 ) ( 3 ) ( 4 ) ( 5 ) 圖4.6 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 18 18 5.5 7.3 1 2 3 4 5 6 3.3 2.59 2.59 3.3 3.3 圖4.6

39、 永久荷載計(jì)算簡(jiǎn)圖（kN） 桿端內(nèi)力值 ( 乘子 = 1) ----------------------------------------------------------------------------------------- 桿端 1 桿端 2 ---------------------------------------- ------------------------------------------ 單元碼 軸力 剪力 彎矩

40、 軸力 剪力 彎矩 -----------------------------------------------------------------------------------------1 -40.7523775 -8.94214490 0.00000000 -22.6023775 -8.94214490 -49.1817969 2 -11.1467873 21.6004295 -49.1817969 -6.50792398 -24.7882042 -78.0148621

41、 3 -6.50792398 24.7882042 -78.0148621 -11.1467873 -21.6004295 -49.1817969 4 -22.6023775 8.94214490 -49.1817969 -40.7523775 8.94214490 -0.00000000 5 -48.0352449 -0.00000000 0.00000000 -72.1252449 -0.00000000 -0.00000000 -------------------------------

42、---------------------------------------------------------- 1 2 3 4 5 6 -40.75 -22.60 -6.51 -11.15 -11.15 -6.51 -22.60 -40.75 -48.04 -72.13 圖4.7 軸力圖（kN） 1 2 3 4 5 6 -8.94 21.60 -24.79 24.79 -21.60 8.94 圖4.8 剪力圖（kN） 1 2 3 4 5 6 ( 3 ) -49.18 -49.18 -78.01 4

43、1.30 -78.01 -49.18 41.30 -49.18 圖4.5.5 彎矩圖（kN﹒m） 活載作用下內(nèi)力計(jì)算： 18 18 5.5 7.3 1 2 3 4 5 6 3.3 3.3 圖4.9 活載計(jì)算簡(jiǎn)圖 桿端內(nèi)力值 ( 乘子 = 1) -----------------------------------------------------------------------------------------桿端 1 桿端 2 -------------

44、--------------------------- ------------------------------------------ 單元碼 軸力 剪力 彎矩 軸力 剪力 彎矩 -----------------------------------------------------------------------------------------1 -26.1227859 -10.2567149 -0.00000000 -26.1227859

45、 -10.2567149 -56.4119321 2 -12.8051271 24.9725622 -56.4119321 -7.42655313 -28.8131780 -91.1498721 3 -7.42655313 28.8131780 -91.1498721 -12.8051271 -24.9725622 -56.4119321 4 -26.1227859 10.2567149 -56.4119321 -26.1227859 10.2567149 -0.00000000 5 -

46、55.8624281 -0.00000000 0.00000000 -55.8624281 -0.00000000 -0.00000000 ----------------------------------------------------------------------------------------- 1 2 3 4 5 6 ( 2 ) ( 3 ) -26.12 -7.43 -12.81 -12.81 -7.43 -26.12 -55.86 圖4.10 軸力圖（kN） 1 2 3 4 5 6 ( 2

47、) ( 3 ) -10.26 24.97 -28.81 28.81 -24.97 10.26 圖4.11 剪力圖（kN） 1 2 3 4 5 6 -56.41 -56.41 -91.15 47.84 -91.15 -56.41 47.84 -56.41 圖4.12 彎矩圖（kN﹒m） 左風(fēng)載作用下內(nèi)力計(jì)算： 18 18 5.5 7.3 1 2 3 4 5 6 0.825 -3.3 -2.145 -1.825 圖4.13 左風(fēng)載作用計(jì)算簡(jiǎn)圖 桿端內(nèi)力值 ( 乘子 = 1) --

48、--------------------------------------------------------------------------------------- 桿端 1 桿端 2 ---------------------------------------- ------------------------------------------ 單元碼 軸力 剪力 彎矩 軸力 剪力 彎矩 --

49、--------------------------------------------------------------------------------------- 1 29.8397088 13.9925800 0.00000000 29.8397088 9.45508009 64.4810654 2 12.3773183 -28.7508043 64.4810654 12.3773183 30.9454568 84.3314508 3 13.2636441

50、-22.0821989 84.3314508 13.2636441 16.7203708 35.8343154 4 17.9571727 -11.5340800 35.8343154 17.9571727 -1.49658009 0.00000000 5 50.2131184 -0.00000000 0.00000000 50.2131184 -0.00000000 -0.00000000 -----------------------------------------

51、------------------------------------------------ 1 2 3 4 5 6 29.84 12.38 13.26 17.96 50.21 圖4.14 軸力圖（kN） 1 2 3 4 5 6 13.99 9.46 -28.75 30．95 -22.08 16.72 -11.53 -1.50 圖4.15 剪力圖（kN） 1 2 3 4 5 6 64.48 64.48 84.33 -60.58 84.33 35.83 -29.00 35.83 圖4.1

52、7 彎矩圖（kN﹒m） 右風(fēng)載作用下內(nèi)力計(jì)算： 18 18 5.5 7.3 1 2 3 4 5 6 -1.825 -2.145 -3.3 0.825 圖4.18 右風(fēng)載作用計(jì)算簡(jiǎn)圖 桿端內(nèi)力值 ( 乘子 = 1) -----------------------------------------------------------------------------------------桿端 1 桿端 2 ---------------------------------

53、------- ------------------------------------------ 單元碼 軸力 剪力 彎矩 軸力 剪力 彎矩 -----------------------------------------------------------------------------------------1 17.9571727 1.49658009 -0.00000000 17.9571727 11.5340800 35.8

54、343154 2 13.2636441 -16.7203708 35.8343154 13.2636441 22.0821989 84.3314508 3 12.3773183 -30.9454568 84.3314508 12.3773183 28.7508043 64.4810654 4 29.8397088 -9.45508009 64.4810654 29.8397088 -13.9925800 0.00000000 5 50.2131184 -0.0000

55、0000 0.00000000 50.2131184 -0.00000000 -0.00000000 ----------------------------------------------------------------------------------------- 1 2 3 4 5 6 17.96 13.26 12.38 29.84 50.21 圖4.19 軸力圖（kN） 1 2 3 4 5 6 1.50 11.53 -16.72 22.08 -30.95 28.75 -9.46 -13.99

56、 圖4.20 剪力圖（kN） 1 2 3 4 5 6 35.83 35.83 84.33 -29.00 84.33 64.48 -60.58 64.48 圖4.21 彎矩圖（kN﹒m） 內(nèi)力組合 -1 -2 3 ? 4 ? 1- ? 3 5 ? ? 4 2- ? 5 6_ _6 7_ _7 圖4.22 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 左柱截面 左柱截面 內(nèi)力（KN或KN?m） 永久荷載① 可變荷載② 左風(fēng)③ 右風(fēng)④ Nmax 相應(yīng)的N、V Nmin 相應(yīng)的N、V ?M?max 相應(yīng)的M、N 組合項(xiàng)目

57、 組合值 組合項(xiàng)目 組合值 組合項(xiàng)目 組合值 截面1-1 M 0 0 0 0 ①+② 0 - - - - V -8.942 -10.257 13.993 1.497 25.1 - - N -40.752 -26.123 29.840 17.975 -85.5 - - 截面2-2 M -49.182 -56.412 64.480 35.843 ①+② -138.0 ①+③ 37.2 ①+② 138.0 V -8.942 -10.257 9.464 11.534 -25.1

58、 4.1 -25.1 N -22.752 -26.123 29.840 17.579 -63.9 8.5 63.9 中柱截面 中柱截面 內(nèi)力（KN或KN?m） 永久荷載① 可變荷載② 左風(fēng)③ 右風(fēng)④ Nmax 相應(yīng)的N、V Nmin 相應(yīng)的N、V ?M?max 相應(yīng)的M、N 組合項(xiàng)目 組合值 組合項(xiàng)目 組合值 組合項(xiàng)目 組合值 截面6-6 M 0 0 0 0 ①+② 0 - - - - V 0 0 0 0 0 - - N -48.035 -55

59、.862 50.213 50.213 -135.8 - - 截面7-7 M 0 0 0 0 ①+② 0 - - - - V 0 0 0 0 0 - - N -72.125 -55.863 50.213 50.213 -164.8 - 左梁截面 左梁截面 內(nèi)力（KN或KN?m） 永久荷載① 可變荷載② 左風(fēng)③ 右風(fēng)④ Mmax 相應(yīng)的N、V Mmin 相應(yīng)的N、V ?V?max 相應(yīng)的M、N 組合項(xiàng)目 組合值 組合項(xiàng)目 組合值 組合項(xiàng)目 組合值 截面3-3 M -49.182

60、-56.412 64.480 35.843 ①+② -138.0 ①+③ 37.2 ①+② -138.0 V 21.600 24.973 -28.753 -16.720 60.9 -8.2 60.9 N -11.147 -12.805 12.337 13.264 -31.3 4.9 -31.3 截面4-4 M 41.297 47.841 -60.580 -27.658 ①+② 116.5 ①+③ -1.8 ①+② 116.5 V -1.594 -1.920 1.097 2.681 -4.

61、6 -0.5 -4.6 N -8.827 -10.116 12.337 13.264 -24.8 7.7 -24.8 截面5-5 M -78.015 -91.150 84.331 84.331 ①+② 221.2 ①+③ 28.0 ①+② 221.2 V -24.788 -28.813 30.945 22.082 70.1 7.2 70.1 N -6.508 -7.427 12.337 13.264 18.2 10.5 18.2 4.6剛架梁、柱截面驗(yàn)算 （1）構(gòu)件寬厚比驗(yàn)算 1) 梁翼緣

62、滿足要求 2） 柱翼緣 滿足要求 3） 梁腹板 對(duì)3-3, 4-4, 5-5 截面 滿足要求 4） 柱腹板 對(duì)1-1， 2-2 截面 滿足要求 （2） 有效截面特性 1）柱受壓翼緣為一邊支承，一邊自由的均勻受壓板件，當(dāng)其自由外伸寬厚比不超過規(guī)范所規(guī)定的允許寬厚比時(shí)，柱受壓翼緣全截面有效。因此， 由 可查得， ，則 滿足要求 腹板： 柱腹板為兩邊支承非均勻受壓桿件，其有效面積按規(guī)范計(jì)算 柱頂2-2截面腹板最大、最小應(yīng)力為 腹板受壓區(qū)高度為 故取

63、 故取 ，即柱頂腹板全截面有效 對(duì)柱底1-1截面，有 故取 故 故取 2）梁有效截面特性 翼緣： 梁受壓翼緣為一邊支承，一邊自由的均勻受壓板件。當(dāng)其中自由外伸寬厚比不超過規(guī)范所規(guī)定允許寬厚比，梁受壓翼緣全截面有效。 由于是等截面梁，所以，取各內(nèi)力中較大值 對(duì)于3-3, 4-4， 5-5,截面有 腹板： 梁腹板為兩邊支承非均勻受壓板件，其有效寬度按規(guī)范計(jì)算。 對(duì)3-3， 4-4, 5-5截面，腹板最大、最小應(yīng)力為 腹板受壓區(qū)高度為 故取 故 故取 （3）剛架梁驗(yàn)算 1）抗剪承載力驗(yàn)算 梁截面最大剪力為 ,考慮僅有支座加

64、勁肋，取 ， 則有 2）剪壓共同作用下的強(qiáng)度計(jì)算 對(duì)1-1截面驗(yàn)算有 由 ，可得 對(duì)2-2截面有 對(duì)3-3， 4-4， 5-5截面有（取應(yīng)力最大值） 3）平面外的整體穩(wěn)定性驗(yàn)算 斜梁不需要計(jì)算整體穩(wěn)定性的側(cè)向支承點(diǎn)間最大長(zhǎng)度，可取斜梁受壓翼緣寬度的倍，隅撐的間距為3000mm，滿足上述要求，剛架斜梁不需要計(jì)算整體穩(wěn)定性。 （4）剛架柱的驗(yàn)算 1）抗剪承載力驗(yàn)算 柱截面的最大剪力為考慮僅有支座加勁肋，取則可得 2）彎剪壓共同作用下的強(qiáng)度計(jì)算 3）平面內(nèi)整體穩(wěn)

65、定性驗(yàn)算 剛架橫梁的坡度1：10<1：5，故剛架橫梁不需要考慮其平面內(nèi)的穩(wěn)定性問題，故僅驗(yàn)算剛架橫梁在平面外穩(wěn)定性即可。 柱的計(jì)算長(zhǎng)度 （滿足要求） 4）平面外整體穩(wěn)定性驗(yàn)算 楔率： 取 （5）.位移計(jì)算 1）柱頂水平位移的驗(yàn)算 梁柱平均慣性矩為 2) 梁跨中最大撓度計(jì)算 由結(jié)構(gòu)力學(xué)力法求解得梁跨中最大撓度為 (滿足規(guī)范要求) 4.7節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì) （1）梁柱節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì) 節(jié)點(diǎn)形式如圖所示 圖4.23梁柱節(jié)點(diǎn)構(gòu)造和端板詳圖 1) 連接螺栓計(jì)算

66、 采用10.9級(jí)，M24摩擦型高強(qiáng)度螺栓，構(gòu)建接觸面經(jīng)噴砂后涂無機(jī)富鋅漆，預(yù)拉應(yīng)力抗滑移系數(shù)查表得。這里有 ，，，則頂排螺栓的拉力為 對(duì)第2排螺栓有 對(duì)第3排螺栓有 對(duì)第4排螺栓有 對(duì)第5排螺栓有 對(duì)第6排螺栓有 實(shí)際剪力為 （滿足要求） 2）板端計(jì)算 第1排螺栓位置板端厚度為 第2排螺栓位置端板厚度為 第3排螺栓位置端板厚度為 取端板厚度為。 3) 節(jié)點(diǎn)域剪應(yīng)力驗(yàn)算 滿足要求 4) 端板螺栓處腹板強(qiáng)度驗(yàn)算 因?yàn)?，故?yīng)滿足 （2）屋脊節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì) 1）5-5剖面梁梁節(jié)點(diǎn)形式如圖4.72所示 圖4.24 5-5剖面梁梁節(jié)點(diǎn) 采用10.9級(jí)，M24摩擦型高強(qiáng)度螺栓，構(gòu)建接觸面經(jīng)噴砂后涂無機(jī)富鋅漆，預(yù)拉應(yīng)力抗滑移系數(shù)查表得。這里有 ，，，（滿足要求） 2）板端計(jì)算 由于只承受壓力，同上取端板厚度為。 (3)鉸接柱腳設(shè)計(jì) 柱腳節(jié)點(diǎn)見圖，柱底板地腳錨栓均采用Q235鋼，地腳錨栓選用M24，基礎(chǔ)材料采用C20混凝土， ，柱腳軸力，剪力。 根據(jù)計(jì)算假定，