钢结构设计实例 含计算过程
PKPM钢结构计算实例
某车间计算实例房屋概况：南北朝向，为一幢单层双跨排架结构建筑物，建筑面积约1460.00m2，建造于2008年。
共计8间，开间除两端为5.40m外其余均为6.00m，跨度为16.00+16.00m。
上部结构由砼柱、钢梁承重，屋盖采用C型钢檩条（175×70×25×2.5@1450mm），彩钢瓦屋面，砖砌围护墙。
3～4轴、8～9轴屋面各设6道水平支撑，水平支撑间设刚性杆；A、B、C轴柱顶钢梁间各设1道刚性水平通长系杆；檩条与钢梁间隔根设隅撑，檩条间设置直拉条/斜拉条；B～C轴设有一台5.0吨吊车。
排架立面示意图结构平面图结构验算：一、新建工程→钢结构→门式刚架→门式钢架二维设计（或新建工程→钢结构→框排架→pk交互输入与优化计算）2、网络生成→快速建模→门式刚架3、柱、梁布置1、截面定义→增加→选取截面类型→输入截面参数注：1、对于钢构件则需要区分轴压对Y截面分类（具体参考钢结构设计规范表5.1.2-1）；4、计算长度（平面外、平面内）注：1、平面内计算长度系统默认；2、平面外计算长度（柱：取柱间支撑的高度。
梁：取水平支撑或隅撑的间距）。
五、铰接构件注：1、对于节点处由螺栓连接＜6颗螺栓时设铰接点；2、对于钢/砼构件连接处设铰接点。
6、恒载输入→梁间恒载注：1、梁间恒载需将屋面恒荷载换算成梁间线荷载；2、计算公式：屋面恒载*（梁左侧开间的一半+梁右侧开间的一半）。
7、活载输入→梁间活载注：1、梁间恒载需将屋面恒荷载换算成梁间线荷载；2、计算公式同梁间恒载；3、屋面荷载取值：不上人屋面取0.5（荷载规范）；若水平投影面积大于60m2则屋面活荷载可取不小于0.3（门规）；以上荷载取值与屋面雪荷载取值相比取大值。
八、左、右风输入→自动布置注：1、砼排架柱、轻钢屋面结构可参照（门规）；2、地面粗糙度、风压参考（荷载规范）。
九、吊车荷载注：1、在吊车数据库选取吊车类型、跨度、吨位相同或相近的吊车数据。
钢结构课程设计计算说明书(2024版)
一、荷载计算永久荷载（设计值）：预应力混凝土屋面板 1.45kN/m2×1.35=1.96kN/m2三毡四油（上铺绿豆砂）防水层0.40kN/m2×1.35=0.54kN/m2水泥砂浆找平层0.40kN/m2×1.35=0.54kN/m2保温层0.70kN/m2×1.35=0.95kN/m2一毡二油隔气层0.05kN/m2×1.35=0.07kN/m2水泥砂浆找平层0.30kN/m2×1.35=0.41kN/m2屋架和支撑自重（0.12+0.011×16）×1.35=0.40kN/m2管道荷载0.10kN/m2×1.35=0.135kN/m2合计 5.005kN/m2可变荷载：施工荷载和雪荷载不同时考虑，而是取两者的较大值。
屋面活荷载0.70kN/m2×1.4=0.98kN/m2积灰荷载0.70kN/m2×1.4=0.98kN/m2合计 1.96kN/m2屋面坡度不大，对荷载影响小，未予考虑。
风荷载对屋面为吸力，重屋盖可不考虑。
二、荷载组合本设计按全跨荷载的永久效应组合：5.005+0.7×0.98+0.9×0.98=6.573kN/m2本设计为16m跨度，取5等分，即每单跨3.2m，根据结构布置，存在两种形式的节点荷载，即6m×3.2m和6m×1.6m，分别计算其大小。
F d=6.573×6×3.2=126.20 kNF d=6.573×6×1.6=63.10 kN内力计算kN 利用ansys软件，计算出各节点的杆件内力，得出最大拉力杆件值为596.10；最大压力在杆件值为606.87。
kN 三、杆件截面设计根据腹杆最大内力值,由屋架节点板厚度参考可知：支座节点板厚度取14mm ；其余节点板与垫板厚度取12mm 。
钢结构设计吊车梁计算
吊车梁计算吊车梁采用Q345-B 起重量10t 跨度22.5m 总重量8.8t 小车4t ,max k P =75kN ,min k P =19.2kNmax P =1.4⨯1.05⨯,max k P =110.25kN竖向轮压作用max M =82.68 ⨯2.25=186.04kN.mmax V =110.25⨯1.5=165.4kN横向水平力'1.4g (Q+Q )/n=1.4100.1210+4/4=5.88kN T ξ=⨯⨯⨯（）5.88=186=9.92110.25y M kN ⨯ 水平反力 5.88165.48.82110.25H kN =⨯= 暂取吊车梁截面如图所示1） 毛截面特性2=281+500.8+201=88A cm ⨯⨯⨯0280+4025.5+2051==23288y mm ⨯⨯⨯ 毛截面惯性矩32224=1/120.850+12823.2+12027.8+50 2.3=39125x I cm ⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯334128120=+=24961212y I cm ⨯⨯5.3cm y i = 5.3cm y i =净截面特性2=(28-22)1+500.8+201=84n A cm ⨯⨯⨯⨯形心位置 1=y （40⨯25.5+20⨯51）/84=243mm净截面惯性矩32224=1/120.850+40 1.2+12424.3+2026.7=36820nx I cm ⨯⨯⨯⨯⨯⨯3==148524.8nx nx I W cm 上 3==135427.2nx nx I W cm 下 3x S =28124.3+23.80.823.8/2=907cm ⨯⨯⨯⨯对上翼缘 324128=-1272=163312ny I cm ⨯⨯⨯⨯ =ny W 3=116.7cm 14ny I 毛截面 33128/12==130.714y W cm ⨯ 2）强度验算①上翼缘最大正应力6622max 33ny n 186109.9210=+=+=210.26N/mm <310N/mm 148510116.710y x M M W W σ⨯⨯⨯⨯上 下翼缘正应力 max n =x M W σ下=6318610=137135410⨯⨯.422N/mm <310N/mm ②剪应力 33max 4165.41090710===50.936820810x w V S I t τ⨯⨯⨯⨯⨯22N/mm <180N/mm ③腹板局部压应力=+5+250+510+2130360mm z y R l a h h =⨯⨯=31.0110.2510=38.38360c w z P t l ψσ⨯⨯==⨯22N/mm <310N/mm3)整体稳定验算1116000100.412280520l t b h ξ⨯===<⨯ 取0.730.180.80b βξ=+= 6000113.253y mm λ== h=520mm1121633/24690.65b I I I α===+ 0.8(21)0.248b b ηα=-= 2345/y f N mm =222234320235=+]43208800520235 =0.8+0248]0.770.6113.2148510345b b b y X yAh y W f ϕβλ⨯⨯⨯=>⨯ ' 1.070.282/0.70b b ϕϕ=-=66'33186.0109.9210 5.6560.7165110130.7101000yXb y M M l mm W σϕ⨯⨯=+=+=<=⨯⨯⨯ 4)刚度验算 挠度 2622kx 54186.04 1.05 1.4106000=236.8310/mm 1010 2.06103912510X M l N EI υ÷÷⨯⨯==<⨯⨯⨯⨯ 满足要求 吊车为A1~A5 疲劳可不进行验算5）加劲肋0wh t 可按构造配量0.50h 02a h ≤≤ 求间距 a =1.20h =600mm界面尺寸外伸长度 0/30+40=57s b h mm ≥ 厚度s t ≥/15s b =3.8m 采用80⨯8mm支座反力 R=165.4KN计算截面面积A=18⨯1.2+15⨯0.8=33.62cm绕腹板中线的截面惯性矩 3341.218 1.50.8+583.81212I cm ⨯⨯==4.17cm i = 50=12.04.17λ= 查表ϕ=0.989 322165.41049.8310/0.9893360N N mm f N mm A ϕ⨯==<=⨯ 6) 焊缝计算上翼缘与腹板连接焊缝=1.8f h mm= 取f h =6mm下翼缘与腹板连接焊缝3max 1.2 1.2165.410 1.771.4 1.4500160f w w t R h mml f ⨯⨯===⨯⨯ 同样取f h =6mm 吊车梁计算结束。
钢结构工业厂房设计(计算过程)
计算过程第一种情况：永久荷载+0.85（风荷载，吊车荷载，活荷载）结点,1,0,0结点,2,18,0结点,3,36,0结点,5,18,9.57结点,6,36,9.57结点,4,0,9.57结点,7,0.333,9.57结点,8,35.667,9.57结点,9,0,14.37结点,11,36,14.37结点,10,18,14.37单元,1,4,1,1,1,1,1,1单元,4,9,1,1,1,1,1,0单元,4,7,1,1,1,1,1,1单元,9,10,1,1,0,1,1,0单元,10,11,1,1,0,1,1,0单元,11,6,1,1,0,1,1,1单元,6,3,1,1,1,1,1,1单元,6,8,1,1,1,1,1,1单元,2,5,1,1,1,1,1,1单元,5,10,1,1,1,1,1,0结点支承,1,6,0,0,0,0结点支承,2,6,0,0,0,0结点支承,3,6,0,0,0,0单元荷载,4,3,11.65,0,1,90单元荷载,5,3,11.65,0,1,90单元荷载,2,5,1.79,1.79,0,1,0单元荷载,6,5,1.79,1.79,0,1,180单元荷载,1,5,4.08,4.08,0,1,0单元荷载,7,5,4.08,4.08,0,1,180单元荷载,10,5,1.92,1.92,0,1,0单元荷载,9,5,5.14,5.14,0,1,0结点荷载,7,1,16.86,-90结点荷载,8,1,16.86,-90结点荷载,5,1,33.72,-90结点荷载,6,-2,3.09结点荷载,4,2,3.09单元荷载,4,3,7.14,0,1,90单元荷载,5,3,7.14,0,1,90结点荷载,9,1,4.709,0单元荷载,1,3,3.145,0,1,90单元荷载,2,3,3.145,0,1,90结点荷载,7,1,396.27,-90结点荷载,8,1,396.27,-90结点荷载,5,1,792.54,-90单元荷载,2,-1,15.34,0.38,-90单元荷载,6,1,15.34,0.62,-90单元荷载,10,1,30.67,0.38,90单元荷载,6,-3,1.1424,0,1,90单元荷载,7,-3,1.1424,0,1,90结点荷载,11,-1,1.7136,180单元材料性质,1,1,7405000,1137061.2,0,-1,-1单元材料性质,2,2,3247000,195816,0,-1,-1单元材料性质,3,3,-1,-1,0,-1,-1单元材料性质,4,4,-1,1202386.5,0,-1,-1单元材料性质,5,5,-1,1202386.5,0,-1,-1单元材料性质,6,6,3247000,195816,0,-1,-1单元材料性质,7,7,7405000,1137061.2,0,-1,-1单元材料性质,8,8,-1,-1,0,-1,-1单元材料性质,9,9,11195000,4979070.3,0,-1,-1单元材料性质,10,10,3493000,234800.44,0,-1,-1第二种情况：永久荷栽+0.85（活荷载，风载）结点,1,0,0结点,2,18,0结点,3,36,0结点,5,18,9.57结点,6,36,9.57结点,4,0,9.57结点,7,0.333,9.57结点,8,35.667,9.57结点,9,0,14.37结点,11,36,14.37结点,10,18,14.37单元,1,4,1,1,1,1,1,1单元,4,9,1,1,1,1,1,0单元,4,7,1,1,1,1,1,1单元,9,10,1,1,0,1,1,0单元,10,11,1,1,0,1,1,0单元,11,6,1,1,0,1,1,1单元,6,3,1,1,1,1,1,1单元,6,8,1,1,1,1,1,1单元,2,5,1,1,1,1,1,1单元,5,10,1,1,1,1,1,0结点支承,1,6,0,0,0,0结点支承,2,6,0,0,0,0结点支承,3,6,0,0,0,0单元荷载,4,3,11.65,0,1,90单元荷载,5,3,11.65,0,1,90单元荷载,2,5,1.79,1.79,0,1,0单元荷载,6,5,1.79,1.79,0,1,180单元荷载,1,5,4.08,4.08,0,1,0单元荷载,7,5,4.08,4.08,0,1,180单元荷载,10,5,1.92,1.92,0,1,0单元荷载,9,5,5.14,5.14,0,1,0结点荷载,7,1,16.86,-90结点荷载,8,1,16.86,-90结点荷载,5,1,33.72,-90结点荷载,6,-2,3.09结点荷载,4,2,3.09单元荷载,4,3,7.14,0,1,90单元荷载,5,3,7.14,0,1,90结点荷载,9,1,4.709,0单元荷载,1,3,3.145,0,1,90单元荷载,2,3,3.145,0,1,90单元荷载,6,-3,1.1424,0,1,90单元荷载,7,-3,1.1424,0,1,90结点荷载,11,-1,1.7136,180单元材料性质,1,1,7405000,1137061.2,0,-1,-1单元材料性质,2,2,3247000,195816,0,-1,-1单元材料性质,3,3,-1,-1,0,-1,-1单元材料性质,4,4,-1,1202386.5,0,-1,-1单元材料性质,5,5,-1,1202386.5,0,-1,-1单元材料性质,6,6,3247000,195816,0,-1,-1单元材料性质,7,7,7405000,1137061.2,0,-1,-1单元材料性质,8,8,-1,-1,0,-1,-1单元材料性质,9,9,11195000,4979070.3,0,-1,-1单元材料性质,10,10,3493000,234800.44,0,-1,-1第三种情况：永久荷栽+0.85（吊车，风载）结点,1,0,0结点,2,18,0结点,3,36,0结点,5,18,9.57结点,6,36,9.57结点,4,0,9.57结点,7,0.333,9.57结点,8,35.667,9.57结点,9,0,14.37结点,11,36,14.37结点,10,18,14.37单元,1,4,1,1,1,1,1,1单元,4,9,1,1,1,1,1,0单元,4,7,1,1,1,1,1,1单元,9,10,1,1,0,1,1,0单元,10,11,1,1,0,1,1,0单元,11,6,1,1,0,1,1,1单元,6,3,1,1,1,1,1,1单元,6,8,1,1,1,1,1,1单元,2,5,1,1,1,1,1,1单元,5,10,1,1,1,1,1,0结点支承,1,6,0,0,0,0结点支承,2,6,0,0,0,0结点支承,3,6,0,0,0,0单元荷载,4,3,11.65,0,1,90单元荷载,5,3,11.65,0,1,90单元荷载,2,5,1.79,1.79,0,1,0 单元荷载,6,5,1.79,1.79,0,1,180 单元荷载,1,5,4.08,4.08,0,1,0 单元荷载,7,5,4.08,4.08,0,1,180 单元荷载,10,5,1.92,1.92,0,1,0 单元荷载,9,5,5.14,5.14,0,1,0 结点荷载,7,1,16.86,-90结点荷载,8,1,16.86,-90结点荷载,5,1,33.72,-90结点荷载,6,-2,3.09结点荷载,4,2,3.09结点荷载,9,1,4.709,0单元荷载,1,3,3.145,0,1,90单元荷载,2,3,3.145,0,1,90结点荷载,7,1,396.27,-90结点荷载,8,1,396.27,-90结点荷载,5,1,792.54,-90单元荷载,2,-1,15.34,0.38,-90单元荷载,6,1,15.34,0.62,-90单元荷载,10,1,30.67,0.38,90单元荷载,6,-3,1.1424,0,1,90单元荷载,7,-3,1.1424,0,1,90结点荷载,11,-1,1.7136,180单元材料性质,1,1,7405000,1137061.2,0,-1,-1单元材料性质,2,2,3247000,195816,0,-1,-1单元材料性质,3,3,-1,-1,0,-1,-1单元材料性质,4,4,-1,1202386.5,0,-1,-1单元材料性质,5,5,-1,1202386.5,0,-1,-1单元材料性质,6,6,3247000,195816,0,-1,-1单元材料性质,7,7,7405000,1137061.2,0,-1,-1单元材料性质,8,8,-1,-1,0,-1,-1单元材料性质,9,9,11195000,4979070.3,0,-1,-1单元材料性质,10,10,3493000,234800.44,0,-1,-1第四种情况：永久荷栽+（活荷载，吊车）结点,1,0,0结点,2,18,0结点,3,36,0结点,5,18,9.57结点,6,36,9.57结点,4,0,9.57结点,7,0.333,9.57结点,8,35.667,9.57结点,9,0,14.37结点,11,36,14.37结点,10,18,14.37单元,1,4,1,1,1,1,1,1单元,4,9,1,1,1,1,1,0单元,4,7,1,1,1,1,1,1单元,9,10,1,1,0,1,1,0单元,10,11,1,1,0,1,1,0单元,11,6,1,1,0,1,1,1单元,6,3,1,1,1,1,1,1单元,6,8,1,1,1,1,1,1单元,2,5,1,1,1,1,1,1单元,5,10,1,1,1,1,1,0结点支承,1,6,0,0,0,0结点支承,2,6,0,0,0,0结点支承,3,6,0,0,0,0单元荷载,4,3,11.65,0,1,90单元荷载,5,3,11.65,0,1,90单元荷载,2,5,1.79,1.79,0,1,0单元荷载,6,5,1.79,1.79,0,1,180单元荷载,1,5,4.08,4.08,0,1,0单元荷载,7,5,4.08,4.08,0,1,180单元荷载,10,5,1.92,1.92,0,1,0单元荷载,9,5,5.14,5.14,0,1,0结点荷载,7,1,16.86,-90结点荷载,8,1,16.86,-90结点荷载,5,1,33.72,-90结点荷载,6,-2,3.09结点荷载,4,2,3.09单元荷载,4,3,8.4,0,1,90单元荷载,5,3,8.4,0,1,90结点荷载,7,1,466.2,-90结点荷载,8,1,466.2,-90结点荷载,5,1,932.4,-90单元荷载,2,-1,18.05,0.38,-90单元荷载,6,1,18.05,0.62,-90单元荷载,10,1,36.09,0.38,90单元材料性质,1,1,7405000,1137061.2,0,-1,-1单元材料性质,2,2,3247000,195816,0,-1,-1单元材料性质,3,3,-1,-1,0,-1,-1单元材料性质,4,4,-1,1202386.5,0,-1,-1单元材料性质,5,5,-1,1202386.5,0,-1,-1单元材料性质,6,6,3247000,195816,0,-1,-1单元材料性质,7,7,7405000,1137061.2,0,-1,-1单元材料性质,8,8,-1,-1,0,-1,-1单元材料性质,9,9,11195000,4979070.3,0,-1,-1单元材料性质,10,10,3493000,234800.44,0,-1,-1第五种情况：永久荷载+吊车荷载.结点,1,0,0结点,2,18,0结点,3,36,0结点,5,18,9.57结点,6,36,9.57结点,4,0,9.57结点,7,0.333,9.57结点,8,35.667,9.57结点,9,0,14.37结点,11,36,14.37结点,10,18,14.37单元,1,4,1,1,1,1,1,1单元,4,9,1,1,1,1,1,0单元,4,7,1,1,1,1,1,1单元,9,10,1,1,0,1,1,0单元,10,11,1,1,0,1,1,0单元,11,6,1,1,0,1,1,1单元,6,3,1,1,1,1,1,1单元,6,8,1,1,1,1,1,1单元,2,5,1,1,1,1,1,1单元,5,10,1,1,1,1,1,0结点支承,1,6,0,0,0,0结点支承,2,6,0,0,0,0结点支承,3,6,0,0,0,0单元荷载,4,3,11.65,0,1,90单元荷载,5,3,11.65,0,1,90单元荷载,2,5,1.79,1.79,0,1,0单元荷载,6,5,1.79,1.79,0,1,180单元荷载,1,5,4.08,4.08,0,1,0单元荷载,7,5,4.08,4.08,0,1,180单元荷载,10,5,1.92,1.92,0,1,0单元荷载,9,5,5.14,5.14,0,1,0结点荷载,7,1,16.86,-90结点荷载,8,1,16.86,-90结点荷载,5,1,33.72,-90结点荷载,6,-2,3.09结点荷载,4,2,3.09结点荷载,7,1,466.2,-90结点荷载,8,1,466.2,-90结点荷载,5,1,932.4,-90单元荷载,2,-1,18.05,0.38,-90单元荷载,6,1,18.05,0.62,-90单元荷载,10,1,36.09,0.38,90单元材料性质,1,1,7405000,1137061.2,0,-1,-1 单元材料性质,2,2,3247000,195816,0,-1,-1单元材料性质,3,3,-1,-1,0,-1,-1单元材料性质,4,4,-1,1202386.5,0,-1,-1单元材料性质,5,5,-1,1202386.5,0,-1,-1单元材料性质,6,6,3247000,195816,0,-1,-1单元材料性质,7,7,7405000,1137061.2,0,-1,-1单元材料性质,8,8,-1,-1,0,-1,-1单元材料性质,9,9,11195000,4979070.3,0,-1,-1单元材料性质,10,10,3493000,234800.44,0,-1,-1第六种情况：永久荷载+风载荷结点,1,0,0结点,2,18,0结点,3,36,0结点,5,18,9.57结点,6,36,9.57结点,4,0,9.57结点,7,0.333,9.57结点,8,35.667,9.57结点,9,0,14.37结点,11,36,14.37结点,10,18,14.37单元,1,4,1,1,1,1,1,1单元,4,9,1,1,1,1,1,0单元,4,7,1,1,1,1,1,1单元,9,10,1,1,0,1,1,0单元,10,11,1,1,0,1,1,0单元,11,6,1,1,0,1,1,1单元,6,3,1,1,1,1,1,1单元,6,8,1,1,1,1,1,1单元,2,5,1,1,1,1,1,1单元,5,10,1,1,1,1,1,0结点支承,1,6,0,0,0,0结点支承,2,6,0,0,0,0结点支承,3,6,0,0,0,0单元荷载,4,3,11.65,0,1,90单元荷载,5,3,11.65,0,1,90单元荷载,2,5,1.79,1.79,0,1,0单元荷载,6,5,1.79,1.79,0,1,180单元荷载,1,5,4.08,4.08,0,1,0单元荷载,7,5,4.08,4.08,0,1,180单元荷载,10,5,1.92,1.92,0,1,0单元荷载,9,5,5.14,5.14,0,1,0结点荷载,7,1,16.86,-90结点荷载,8,1,16.86,-90结点荷载,5,1,33.72,-90结点荷载,6,-2,3.09结点荷载,4,2,3.09结点荷载,9,1,5.54,0单元荷载,1,3,3.7,0,1,90单元荷载,2,3,3.7,0,1,90单元荷载,6,-3,1.344,0,1,90单元荷载,7,-3,1.344,0,1,90结点荷载,11,-1,2.016,180单元材料性质,1,1,7405000,1137061.2,0,-1,-1 单元材料性质,2,2,3247000,195816,0,-1,-1单元材料性质,3,3,-1,-1,0,-1,-1单元材料性质,4,4,-1,1202386.5,0,-1,-1单元材料性质,5,5,-1,1202386.5,0,-1,-1单元材料性质,6,6,3247000,195816,0,-1,-1单元材料性质,7,7,7405000,1137061.2,0,-1,-1 单元材料性质,8,8,-1,-1,0,-1,-1单元材料性质,9,9,11195000,4979070.3,0,-1,-1 单元材料性质,10,10,3493000,234800.44,0,-1,-1。
钢结构课程设计计算书(例子)
门式刚架厂房设计计算书一、设计资料该厂房采用单跨双坡门式刚架，厂房跨度21m ，长度90m ，柱距9m ，檐高7.5m ，屋面坡度1/10。
刚架为等截面的梁、柱，柱脚为铰接。
材料采用Q235钢材，焊条采用E43型。
22750.6450/160/mm EPS mm N mm g mm ≥2y 屋面和墙面采用厚夹芯板，底面和外面二层采用厚镀锌彩板，锌板厚度为275/gm ；檩条采用高强镀锌冷弯薄壁卷边Z 形钢檩条，屈服强度f ，镀锌厚度为。
(不考虑墙面自重) 自然条件：基本风压：20.5/O W KN m =，基本雪压20.3/KN m 地面粗糙度B 类二、结构平面柱网及支撑布置该厂房长度90m ，跨度21m ，柱距9m ，共有11榀刚架，由于纵向温度区段不大于300m 、横向温度区段不大于150m ，因此不用设置伸缩缝。
檩条间距为1.5m 。
厂房长度>60m ，因此在厂房第二开间和中部设置屋盖横向水平支撑；并在屋盖相应部位设置檩条、斜拉条、拉条和撑杆；同时应该在与屋盖横向水平支撑相对应的柱间设置柱间支撑，由于柱高<柱距，因此柱间支撑不用分层布置。
（布置图详见施工图） 三、荷载的计算 1、计算模型选取取一榀刚架进行分析，柱脚采用铰接，刚架梁和柱采用等截面设计。
厂房檐高7.5m ，考虑到檩条和梁截面自身高度，近似取柱高为7.2m ；屋面坡度为1：10。
因此得到刚架计算模型：2.荷载取值屋面自重：屋面板：0.182/KN m 檩条支撑：0.152/KN m 横梁自重：0.152/KN m 总计：0.482/KN m 屋面雪荷载：0.32/KN m屋面活荷载：0.52/KN m （与雪荷载不同时考虑） 柱自重：0.352/KN m风载：基本风压200.5/W kN m = 3.各部分作用荷载： （1）屋面荷载：标准值： 10.489 4.30/cos KN M θ⨯⨯= 柱身恒载：0.359 3.15/KN M ⨯=（2）屋面活载屋面雪荷载小于屋面活荷载，取活荷载10.509 4.50/cos KN M θ⨯⨯=（3）风荷载010 1.0k z s z s h m ωμμωμμ=≤ 以风左吹为例计算，风右吹同理计算：根据公式计算:根据查表，取，根据门式刚架的设计规范，取下图：（地面粗糙度B 类）风载体形系数示意图2122231.00.250.50.125/0.1259 1.125/1.0 1.00.50.50/0.509 4.5/1.00.550.50.275/0.2759 2.475/1.00.650kN m q kN m kN m q kN m kN m q kN m ωωωω∴=⨯⨯==⨯==-⨯⨯=-=-⨯=-=-⨯⨯=-=-⨯=-=-⨯⨯k k k k 迎风面 侧面， 屋顶， 背风面 侧面， 屋顶24.50.325/0.3259 2.925/kN m q kN m =-=-⨯=-，荷载如下图：kn/mkn/m4.内力计算：（1）截面形式及尺寸初选： 梁柱都采用焊接的H 型钢~L 68⨯⨯⨯梁的截面高度h 一般取(1/301/45),故取梁截面高度为600mm ；暂取H600300，截面尺寸见图所示柱的截面采用与梁相同8668612522.0610947210 1.9510, 2.06105201010 1.0710x EA kn EI kn m --=⨯⨯⨯=⨯=⨯⨯⨯⨯=⨯∙（2）截面内力：根据各个计算简图，用结构力学求解器计算，得结构在各种荷载作用下的内轴力(拉正，压为向作用，风荷载只引起剪力不同，而剪力不起控制作用)按承载能力极限状态进行内力分析，需要进行以下可能的组合：① 1.2×恒载效应+1.4×活载效应② 1.2×恒载效应+1.4×风载效应③ 1.2×恒载效应+1.4×0.85×{活载效应+风载效应}取四个控制截面：如下图：各情况作用下的截面内力内力组合值控制内力组合项目有：①＋M max与相应的N，V(以最大正弯矩控制)②－M max与相应的N，V(以最大负弯矩控制)③N max与相应的M，V(以最大轴力控制)④N min与相应的M，V(以最小轴力控制)所以以上内力组合值，各截面的控制内力为：1-1截面的控制内力为0120.5848.45==-=-，，M N KN Q KN2-2截面的控制内力为335.33kN m120.58kN48.45，，M N Q KN=-⋅=-=-3-3截面的控制内力为335.33kN m 64.30kN 115.40kN M N Q =-⋅=-=，， 4-4截面的控制内力为246.78kN m 57.82kN 5.79kN M N Q =⋅=-=，， A ：刚架柱验算：取2-2截面内力 平面内长度计算系数：00010.520.45 1.4620.45 1.46 2.667.27.2 2.6619.1x R R l K I H H Mμμ=+==∴=+⨯==⨯=c I ，其中K=，，，7200/23600mm ==0Y 平面外计算长度：考虑压型钢板墙面与墙梁紧密连接，起到应力蒙皮作用，与柱连接的墙梁可作为柱平面外的支承点，但为了安全起见计算长度按两个墙梁间距考虑，即H19100360081.658.423461.6x y λλ∴====， ⑴ 局部稳定验算构件局部稳定验算是通过限制板件的宽厚比来实现的。
钢结构课程设计计算书(完整)
钢桥课程设计设计任务书简支上承式焊接双主梁钢桥设计（题目）学生姓名学号班级成绩指导教师土木工程系目录1 设计题目与基本资料 (1)1.1 设计题目 (1)1.1.1设计资料 (1)1.2 设计内容及步骤 (2)1.2.1 设计内容 (2)1.2.2 设计步骤 (2)2 内纵梁设计 (3)2.1 永久作用效应计算 (3)2.2 可变作用效应计算 (4)2.3 内纵梁和横梁的连接 (5)3 外纵梁设计 (6)3.1 永久作用效应计算 (6)3.2 可变作用效应计算 (6)3.3 外纵梁与横梁连接 (8)4 中横梁设计 (8)4.1 主跨部分的弯矩和剪力 (9)4.1.1 永久作用效应 (9)4.1.2 可变作用效应 (9)4.2 主跨截面 (11)4.2.1 最大弯曲应力验算 (12)4.2.2 最大剪应力验算 (12)4.2.3 折算应力验算 (13)4.2.4 横梁整体稳定验算 (13)4.2.5 刚度验算 (13)4.2.6 疲劳验算 (14)4.2.7 加劲肋设置 (14)4.2.8 横梁与主梁连接 (14)4.2.9 翼板与腹板的焊接 (14)4.3 横梁悬臂部分设计 (15)4.3.1 最大弯曲应力验算 (16)4.3.2 最大剪应力验算 (16)4.3.3 整体稳定验算 (16)4.3.4 疲劳验算 (17)4.3.5 悬臂部分加劲肋设计 (17)4.3.6 横梁与主梁的连接 (17)4.3.7 翼缘与腹板焊接 (17)4.4 横梁在主梁出的拼接 (17)5主梁的设计 (18)5.1 主梁上的永久作用效应 (18)5.2主梁上的可变作用效应 (19)5.2.1 计算横向分布系数 (19)5.2.2 计算可变作用效应 (21)5.3 截面尺寸拟定 (23)5.4 主梁验算 (24)5.4.1 跨中最大弯曲应力验算 (24)5.4.2 支点最大剪应力 (24)5.4.3 折算应力验算 (25)5.5 横梁整体稳定性验算 (26)5.6 刚度验算 (27)5.7 疲劳验算 (27)5.8 加劲肋设置 (28)5.9 翼缘与腹板焊接 (30)5.10 局部稳定验算 (31)6 水平纵联的设计 (31)6.1 设计基准风压计算 (31)6.2 水平纵联杆件内力及验算 (32)6.2.1 水平纵联斜杆 (32)6.2.2 水平纵联直杆验算 (33)6.3 水平纵联连接 (33)6.3.1 水平纵联斜杆 (33)6.3.2 水平纵联直杆 (34)1 设计题目与基本资料1.1 设计题目简支上承式焊接双主梁钢桥设计1.1.1设计资料：1）桥梁跨径及桥宽：桥梁跨径：34m 梁长：33.96m 计算跨径：33.6m桥宽：净9m+2×1.0m2）设计荷载公路—I级，人群荷载3.0kN/m2~3.5kN/m2,，每侧的栏杆及人行道构件的自重作用力为5kN/m；计算风荷载时，按照桥梁建于河北省刑台市进行考虑3）材料➢设计用钢板：型号16Mnq，即Q345qD，其技术标准应符合《桥梁用结构钢》GB/T 714-2008Q345qD的设计参数为：弹性模量Es=2.1×105MPa，热膨胀系数为1.2×105/°，拉、抗压及抗弯强度f=295MPa，剪应力f v=170MPa，剪切模量G=0.81×105MPa；型号为A3，即Q235qD，其技术标准应符合《桥梁用结构钢》GB/T 714-2008本设计中用A3钢（2）其他普通钢筋：采用热轧R235、HRB335钢筋，凡钢筋直径≥12mm，均采用HRB335钢筋；凡钢筋直径<12mm，均采用R235钢筋（3）桥面板混凝土：C50微膨胀钢纤维混凝土，容重取25kN/m34）设计依据参考书：《现代钢桥》（上册），吴冲主编，人民交通出版社，2006年9月第一版，P117~P163 《钢桥》（第二版），徐君兰，孙淑红主编，人民交通出版社，2011年4月第二版，P9~P21《钢桥构造与设计》，苏彦江主编，西南交通大学出版社，2006年12月第一版，P12~P28设计规范：《公路桥涵设计通用规范》JTJ 021-89《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》JTJ 025-86《公路桥涵设计通用规范》JTG D60-2004《公路工程技术标准》JTG B01-2003《桥梁用结构钢》GB/T 714-2008《钢结构设计规范》GB50017-2003其他相关规范注：1.可变荷载中的汽车荷载（包括车道荷载和车辆荷载）取用《公路桥涵设计通用规范》JTG D60-2004第24~25页的数值及尺寸。
钢结构算量步骤
钢结构算量步骤钢结构算量步骤一. 引言钢结构算量是钢结构设计的重要环节之一，通过对结构的力学性能和材料性能进行计算，确定结构的尺寸和材料的使用量。
本文将详细介绍钢结构算量的步骤及相关细节。
二. 钢结构算量步骤1. 结构荷载计算1.1 确定结构的使用场所，根据相关标准和规范确定荷载类型及其作用位置；1.2 根据荷载标准计算每种荷载的大小，并考虑同时作用的荷载组合；1.3 将荷载施加到结构的主要节点和构件上。
2. 结构分析2.1 根据结构的几何形状和受力特点进行结构的静力分析；2.2 对结构进行动力分析，确定结构的自振频率，并考虑结构的稳定性。
3. 材料力学性能计算3.1 根据结构的荷载和受力情况，计算结构中各构件的受力状态；3.2 根据钢材的力学性能参数，计算构件的应力、应变、变形等参数。
4. 构件尺寸计算4.1 根据结构的受力情况和应力要求，计算构件的截面尺寸；4.2 考虑构件的连接方式和装配要求，确定构件的长度和形状。
5. 校核与优化5.1 对结构进行校核，确保各构件的尺寸和材料满足设计要求；5.2 根据结构的重要性和经济性，对结构进行优化设计，提高结构的性能和使用寿命。
6. 结果总结与报告6.1 汇总各构件的尺寸、材料和数量，形成结构的算量表；6.2 编制算量报告，记录结构的算量过程和结果，供设计师和施工方参考。
三. 附件列表1. 结构荷载计算表2. 结构分析计算表3. 材料力学性能参数表4. 构件尺寸计算表5. 结构校核与优化记录表6. 算量报告样本四. 法律名词及注释1. 结构荷载计算：根据相关标准和规范，对结构所受荷载进行计算和分析的过程。
2. 结构分析：对结构进行静力或者动力分析，确定结构的受力情况和稳定性。
3. 材料力学性能计算：根据材料的弹性模量、屈服强度等参数，计算构件的应力、应变等力学性能。
4. 构件尺寸计算：根据结构的受力要求和材料特性，计算构件的合适尺寸和形状。
5. 结构校核与优化：对结构进行合理的校核，确保结构满足设计要求，并进行优化设计，提高结构的性能和经济性。
钢结构屋架设计计算书
一、设计资料天津某车间，屋架跨度为18m，房屋总厂为60m，屋架间距6m，屋面坡度i＝1／10，屋面采用1.5m×6m的钢筋混凝土大型屋面板（1.4KN／m2），80mm厚泡沫混凝土（0.3KN／m2），20mm厚水泥砂浆（0.3KN／m2），二毡三油铺绿石砂（0.3KN ／m2），屋面活荷载0.7KN／m2，雪荷载0.5KN／m2，积灰荷载0.5KN／m2，屋架端高1990mm，两端较之于钢筋混凝土柱上，柱混凝土强度C20。
二、屋架形式和几何尺寸屋架计算跨度l0＝l－300＝1800－300＝17700mm屋架端部高度取h0＝1990mm屋架跨中高度h＝h0＋i×l0／2＝1990＋0.1×17700／2＝2875mm屋架高跨比l0／h＝2.875／17.7＝1／6.16为使屋架上弦节点受荷，腹杆采用人字式，上弦节点用平间距取1.5m。
三、屋盖支撑布置根据车间长度、跨度及荷载情况，设置三道上下弦横向水平支撑。
由于房间端部为山墙，第一柱间间距小于6m，因此该厂房两端的横向水平支撑设在第二间柱。
设置两道下弦纵向水平支撑。
在第一柱间的上弦设置刚性系杆保证安装时上弦的稳定，下弦设置刚性系杆以传递山墙的风荷载。
在设置水平支撑的柱间，在屋架跨中及两端，两屋架间共设置三道竖向支撑。
屋脊节点及屋架支座处延厂房通长设置刚性系杆，屋架下弦设置一道柔性系杆。
屋架支撑的布置如下图：四、荷载计算屋面活荷载与雪荷载不会同时出现，从资料可知屋面活荷载大雨雪荷载取屋面活荷载计算。
屋架沿水平投影面积分布的自重（包括支撑）按经验公式（P10＝0.12＋0.011×跨度）计算，跨度单位为米。
荷载：永久荷载：防水层（二毡三油铺绿石砂）0.3×1.2＝0.36KN／m2找平层（20厚水泥砂浆）0.3×1.2＝0.36KN／m2保温层（80厚泡沫混凝土）0.5×1.2＝0.6KN／m2预应力钢筋混凝土大型屋面板（包括灌缝） 1.4×1.2＝1.68KN／m2屋架及支撑自重（0.12＋0.011×18）×1.2＝0.38KN／m2恒载总和∑＝3.38KN／m2可变荷载：屋面荷载0.7×1.4＝0.98KN／m2积灰荷载0.5×1.4＝0.7KN／m2活荷载总和∑＝1.68KN／m2计算荷载时应考虑以下三种荷载组合：1、全跨永久荷载＋全跨可变荷载P 恒＝3.38×1.5×6＝30.42KN P 活＝1.68×1.5×6＝15.12KN2、全跨永久荷载＋半跨可变荷载P 恒＝3.38×1.5×6＝30.42KN P 活＝1.68×1.5×6＝15.12KN3、 全跨屋架包括自重＋半跨屋面板自重＋半跨屋面活载P 恒'＝0.38×1.5×6＝3.42KN P 活'＝（1.68＋0.98）×1.5×6＝23.94KN1、2为使用阶段和在情况，3为施工阶段荷载情况，经过计算，第二种荷载组合所产生的杆件内力，对本题的杆件不起控制作用，所以不列入以下计算中。
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8
积灰荷载
0.6
0.56
可变荷载总和
0.75 1.19
由于屋面坡度不大，对荷载的影响较小，未予考虑。风荷载为吸力，重屋盖可不考虑。
2、荷载组合
计算屋架杆内力时，应考虑如下三种荷载组合：
使用阶段“全跨恒荷载+全跨屋面均布活荷载”和“全跨恒荷载+半跨屋面均布活荷载”。
恒荷载和活荷载引起的节点荷载设计值 P恒 及 P活 分别为：
ab 3.02 1.09 4.11 117.63
下 bc 6.68 3.09 9.77 279.62
弦 cd 7.33 4.64 11.97 342.58
de 5.89 5.88 11.77 336.86
aB -5.62 -2.03 -7.65 -218.94
Bb 3.93 1.84
斜 bD -2.62 -1.77
111
2
N/mm ≤ f ＝215
2
N/mm 。
A
4240
满足要求。 垫板每节间放置一块，ld＝150cm＜80i＝80×4.47＝357.6cm（i 为 4.47cm）。
3、端斜杆 aB N＝-300.87 kN，l0x＝2524mm，l0y＝2524mm，需要的净截面面积为
N 300.87 103
BC -5.33 -2.17 -7.5 -214.65
CD -5.33 -2.17 -7.5 -214.65 上
DE -7.35 -3.94 -11.29 -323.12 弦
EF -7.35 -3.94 -11.29 -323.12
FG -6.86 -5.32 -12.18 -348.59
GH -6.86 -5.32 -12.18 -348.59
139
N/mm2≤ f ＝215
N/mm2。
验算对称轴 y 的稳定承载力：
b1/t＝14/1＝14＞0.56 l0x 0.56 301.6 12.06
ix
14
换算长细比 ys
3.7 b1 t
(1
l02yt 2 )
52.7b14
14 3.7 (1
1
301.62 12 52.7 144
)
P＝1
在左 在右 全跨
半跨 半跨
使用阶段
施工阶段
P 恒×3
全跨 恒载
P 活×1
在左 半跨
P 活×2
在右 半跨
P 恒× 3
全跨 恒载
P 活×1
在左半 跨
P 活×2
在右 半跨
计算杆 内力
组合 项目
12 3
4
5
6
7
8
9
AB -0.02 -0.01 -0.03 -0.86 -0.21 -0.11 -0.11 -0.42 -0.21 -1.18 4+5+6
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附图 2：屋面支撑布置图（单位：mm）
四、荷载计算与组合
1、荷载计算
荷载计算及汇总表
项次
荷载名称
计算式
标准值 设计值
2
kN/m
2
kN/m
备注
防水层（三毛四油上 1
铺小石子）
0.4
0.48
沿屋面坡向分布
水泥砂浆找平层 2
（20mm 厚）
0.02×20
0.4
0.48
沿屋面坡向分布
一、选择钢材和焊条
根据北京地区的计算温度和荷载性质及连接方法，钢材选用 Q235-B。焊条采用 E43 型， 手工焊。
二、屋架形式及尺寸
无檩屋盖，i＝1/10，采用平坡梯形屋架。 屋架计算跨度为 L0＝L-300＝20700mm， 端部高度取 H0＝1990mm， 中部高度取 H＝H0+1/2iL＝1990+0.1×2100/2＝3040mm， 屋架杆件几何长度见附图 1 所示，屋架跨中起拱 42mm（按 L/500 考虑）。 为使屋架上弦承受节点荷载，配合屋面板 1.5m 的宽度，腹杆体系大部分采用下弦间 长为 3.0m 的人字式，仅在跨中考虑到腹杆的适宜倾角，采用再分式。
＝3016mm（按大型屋面板与屋架保证三点焊接考虑，取 l1 为两块屋面板宽）。根据腹杆最 大设计杆力 NaB＝-300.87kN，取中间节点板厚度 t＝10mm，支座节点板厚 t＝12mm。
先由非对称轴选择截面，假设λ＝60，由附表 4-2 查得＝0.807（由双角钢组成的 T
形和十字形截面均属 b 类），需要的截面面积：
-23.24 -23.24 -42.20 -42.20 -56.98 -56.98 11.67 33.09 49.69 62.97 -21.74 19.71 -18.96 16.71 -16.17
-28.35 -28.35 -42.68 -42.68 -46.04 -46.04 15.54 36.93 45.25 44.49 -28.92 21.81 -16.59 10.40 -5.90
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Fd -1.06 1.35 0.29 8.30
dH 2.11 -1.33 0.78 22.32
Aa -0.53 -0.01 -0.54
Cb -0.99 0
竖 Ec -0.98 0
杆
Gd -0.97 0
-0.99 -0.98 -0.97
He -0.06 -0.06 -0.12
P活' 分别为：
P恒' ＝0.42×1.5×6＝3.78 kN
P活' ＝（1.68+0.63）×1.5×6＝20.79 kN
五、内力计算
采用图解法计算屋架在左半跨单位集中荷载作用下的杆力系数。根据算得的节点荷载 和杆力系数，进行杆件内力组合并求出各杆的最不利内力。
杆力系数
杆力组合表 内力值
杆件 名称
54 ＜[λ]＝150，查附表 4-2，
y ＝0.836；故， y
N yA
479.04 103 0.836 4240
135
2
N/mm ≤ f ＝215
2
N/mm 。
满足要求。 垫板每节间放置一块（满足 l1 范围内不少于两块），ld＝150.8/2＝75.4cm＜40i＝40
×4.47＝178.8cm（i 为 4.47cm）。 2、下弦 cd
-22.04
43.87
-11.02 -20.58 -20.37 -20.17 -1.25
28.07
-27.65
-0.21 0.00 0.00 0.00 -1.25
-20.94 29.17 -24.70 46.82 -21.24 -38.94 -38.54 -38.15 -4.72
7+8 7+9 7+8 7+9 4+5+6 4+5+6 4+5+6 4+5+6 4+5+6
P恒 ＝3.18×1.5×6＝28.62 kN
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P活 ＝1.19×1.5×6＝10.71 kN 施工阶段“屋架及支撑自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载”。这时只有屋架及支
撑自重是分布于全跨的恒荷载，而屋面板自重及施工荷载（取屋面活荷载数值）即可能出 现在左半跨，也可能出现在右半跨，取决于屋面板的安装顺序。当从屋架两端对称安装屋 面板时，则不必考虑此种荷载组合。施工阶段恒荷载和活荷载引起的节点荷载设计值 P恒' 和
泡沫混凝土保温层 3
（80mm 厚）
0.1
0.12
沿屋面坡向分布
预应力混凝土大型屋 4
面板（含灌缝）
1.4
1.68
沿屋面坡向分布
5
屋架和支撑自重 （0.12+0.011×21） 0.35
0.42
沿水平分布
恒载总和
2.65 3.18
6
屋面均布活荷载
0.35 0.56 沿水平面分布，计算
7
雪荷载
0.45 0.63 中取二者中的较大值
2
2
An＝
＝1399 mm ＝13.99cm
下弦也不改变截面，采用最大设计杆力计算，N＝470.78 kN，l0x＝3000mm，l0y＝20700/2 ＝10350mm，需要的净截面面积为
N 470.78 103
2
2
An＝
＝2190 mm ＝21.9cm
f
215
2
选用 2L140×90×10（短边相连）：A＝42.4cm ， ix ＝2.56cm， iy ＝6.77cm。
屋架杆件几何长度（单位：mm）
三、屋盖支撑布置
根据车间长度、屋架跨度和荷载情况，设置四道上、下弦横向水平支撑。因柱网采用 封闭结合，为统一支撑规格，厂房两端的横向水平支撑设在第二柱间。在第一柱间的上弦 平面设置刚性系杆保证安装时上弦杆的稳定，第一柱间下弦平面也设置刚性系杆以传递山 墙风荷载。在设置横向水平支撑的柱间，于屋架跨中和两端共设四道垂直支撑。在屋脊节 点及支座节点处沿厂房纵向设置通长的刚性系杆，下弦跨中节点处设置一道纵向通长的柔 性系杆，支撑布置见附图 2。图中与横向水平支撑连接的屋架编号为 GWJ-2，山墙的端屋 架编号为 GWJ-3，其他屋架编号均为 GWJ-1。
-110.81 -110.81 -152.81 -152.81 -142.62 -142.62
62.79 138.88 152.39 122.45 -116.84 81.70 -54.47 24.74 -1.04
-45.11 -45.11 -81.91 -81.91 -110.60 -110.60 22.66 64.24 96.47 122.25 -42.20 38.25 -36.80 32.43 -31.39