钢结构单层工业厂房设计

钢结构单层工业厂房设计

轻钢结构在建筑规模上表现的相当出色。由于门式刚架轻钢结构具有许多其他结构不具有的优点，同时经济效益好，使其得到广泛的应用。门式刚架轻型房屋结构在我国的应用大约始于20世纪80年代初期。目前，国内每年大约有上千万平方米的轻钢建筑竣工。随着我国钢材产量的逐年增加和高强度、高性能建筑用钢的大量生产，我国已进入大力发展钢结构建筑的新时代。所以本文主要研究三连跨钢结构厂房的设计。

设计过程主要是：根据设计要求完成结构的选型，设计条件为某市某建筑场地二类，抗震设防烈度8度，风荷载0.35,安全等级二级，设计的主要过程有材料选择、荷载计算、内力分析、截面验算、节点设计、基础设计、屋面设计等，完成主要成果包括计算书1份，设计图纸一份。通过设计此三连跨单层钢结构厂房满足实际应用的要求，完成的图纸可用于指导工程实践，并能为同类建筑提供参考。

关键词：钢结构单层工业厂房三连跨钢结构

第一章设计资料

厂房长度100m，屋面坡度为1/10，某市二类地面。结构简图如下图：

第二章设计过程

第一节、材料选型

设柱距为10m ，查规范得某市得基本分压为0.20kN/㎡ 基本雪压为0.3kN/㎡

屋面荷载设计值1.00kN/㎡ 屋面均布荷载标准值0.5kN/㎡ 抗震设防烈度8度 结构选用：刚架： GJ21-2C

支撑： ZC1：Φ16(M16) SC1： Φ16(M16) SC2： Φ16(M16) GXG1：Φ180×5 抗震支撑：ZC1：2L70×5 SC1：Φ20(M20) SC2：Φ16(M16) GXG1：Φ180×5

檩条选用：GL1、GL2：LH200×100×4.5×6.0 WL1、WL2：2LH200×100×3.2×4.5 墙梁选用：LH200×100×3.2×4.5 山墙柱选用：LH250×175×4.5×6.0 材料选用Q345-B 钢材，焊条采用E50型。 刚架简图如下图： 2

2

1 1 3 3

第二节、初选梁、柱截面以及截面特性

刚架柱：1-1剖面：

8872142502⨯⨯⨯-

截面特性：截面积：A=139.76C ㎡

惯性矩：x I =1820004cm ，4

8.3645cm I y =

抵抗矩：33667.291,066.4035cm W cm W y x == 回转半径：x i =36.04cm ，y i =5.11㎝

3-3剖面：

8372142502⨯⨯⨯-

截面特性：截面积：A=99.762cm

惯性矩：4483.3645,29500cm I cm I y x == 抵抗矩：3

3

667.291,311.1475cm W cm W y x == 回转半径：cm i cm i y x 05.6,20.17==

2-2剖面：

8876122502⨯⨯⨯-

截面特性：截面积：A=130.082cm

惯性矩：4

4

3125,163000cm I cm I y x == 抵抗矩：3

3

250,364.3624cm W cm W y x == 回转半径：cm i cm i y x 90.4,41.35==

第三节、荷载计算

3.1、荷载取值计算

（1）永久荷载：屋面自重 压型钢板 0.18kN/㎡

檩条及其支撑 0.1kN/㎡ 刚架横梁 0.15kN/㎡ 墙面及柱自重 0.43kN/㎡ （2）可变荷载：屋面雪荷载 0.30kN/㎡ 屋面均布荷载 0.50kN/㎡

取 0.50kN/㎡ （3）风荷载：基本分压20.00 w kN/㎡

刚架的风荷载体型系数如图：

-1.00 -0.65 +0.25 -0.55

3.2、各部分作用荷载

（1）屋面恒载

标准值 0.43×1/cos α×10=4.3214kN/m

（2）屋面均布荷载

标准值 0.5×1/cos α×10=5.025kN/m

（3）柱身恒载

标准值0.43×10=4.3kN/m

（4）风载

屋面风载高度变化系数按屋顶标高计算取为1.03，w=1.03×0.20=0.206kN/㎡

q=0.206×(-1.00)×10=－2.06kN/m

屋面负风压标准值w

BC

w

q=0.206×(－0.65)×10=－1.339kN/m

CD

墙面风载高度变化系数按柱顶标高计算取为1.00，w=1.0×0.20=0.20kN/㎡

q=0.20×0.25×10=0.5kN/m

墙面风压标准值w

AB

w

q=0.20×(－0.55)×10=－1.1kN/m

DE

第四节、内力计算及组合

4.1、刚架内力计算（运用结构力学求解器得到）

（1）屋面恒荷载作用下刚架的M 、N 、Q 图

1

7

8

9

5.43

M 图

剪力图

89

17

轴力图

（2）屋面均布活载作用下刚架的M、N、Q图

弯矩图

89

17

剪力图

89

17

轴力图

（3）左风荷载作用下刚架的M、N、Q图

1

7

8

9

1

7

89

剪力图

17

89

轴力图

（4）右风荷载作用下刚架的M 、N 、Q 图