轻型门式刚架钢结构课程设计
轻型门式刚架厂房主体结构
1、设计条件
1.1、设计资料
某单层工业厂房，采用单跨双坡门式刚架，刚架跨度 27m，柱距 6m，长度
48m。一侧墙上两个开间设 3.6m×3.6m 门一扇，两纵墙轴线位置上，各开间均设
窗 3.6m×1.2m。刚架柱柱脚标高设为±0.000m，刚架檐口高度为 9.0m，从而刚
架柱柱高为 h=9.0m。屋面坡度 1/10。屋面及墙面板均为彩色压型钢板，考虑经
济、制造和安装方便，檩条和墙梁均采用冷弯薄壁卷边 C 型钢，间距为 1.5 米，
钢材采用 Q345 钢，焊条采用 E50 型。
1.2、设计参数
地面粗糙度：B 类
地震设防烈度：6 度
设计使用年限：50 年
结构重要性系数：γ0=1.0
基本风压：ω0=0.50kN/m 2
屋面活载和雪压:ζ0=0.50kN/m 2
2、布置形式
刚架平面布置如图所示，刚架形式及几何尺寸如图所示。
3、初选截面
钢柱采用等截面 H 型钢，梁柱初选截面均为 H450×200×8×12。
截面特性：
I x=28181cm 4
I y=1602cm 4
W x=1252cm 3
W y=160.2cm 3
i x=18.53cm
i y=4.42cm
S x=707.07cm 3
A=8210cm 2
4、荷载计算
4.1 屋盖永久荷载标准值（对水平投影面）
彩色型钢板檩条及支
撑 刚架斜梁自重
合计
0.25 kN m 2 0.05 kN m 2 0.15 kN m 2 0.45 kN m 2
4.2 屋面可变荷载标准值
基本风压：ω0=0.5kN/m 2
4.3 轻质墙面及柱自重标准值（包括柱、墙骨架等）
0.5 kN m 2
4.4 风荷载标准值
基本风压：ω 0 =1.05×0.50 kN m 2 =0.53 kN m 2；根据地面粗糙度列别为B类，查得风荷载高度变化系数：当高度小于10 m时，按10 m高度处的数值采用，
μ z =1.0。风荷载体型系数 μs：迎风柱及屋面分别为＋0.25和－1.0，背风面柱及
屋面分别为－0.55和－0.65。
4.5 地震作用
荆州地区抗震设防烈度为6度，根据《全国民用建筑工程设计技术措施----
结构》中第18.8.1条的建议，所以不考虑地震作用。
4.6 荷载标准值计算
A、屋面
恒荷载标准值：0.45×6/cosα=2.72 kN m
活荷载标准值：0.50×6=3.00 kN m
B、柱荷载
柱自重标准值：0.45×6=2.70 kN m
C、风荷载标准值
迎风面：柱上 q w1k=0.53×6×（+0.25）=0.80kN/m
横梁上 q w2k=0.53×6×（-1.0）=－3.18kN/m
背风面：柱上 q w3k=0.53×6×（-0.55）=－1.75kN/m
横梁上 q w4k=0.53×6×（-0.65）=－2.07kN/m
4.7 荷载设计值计算
屋面恒载 g1=γG g k1=1.2×2.72=3.26kN/m
柱身恒载 g2=γG g k2=1.2×2.70=3.24kN/m
屋面活载 q=γQ Q k=1.4×3.0=4.2kN/m
风载
迎风面：柱上 q w1=γQ q w1k=1.4×0.80=1.12kN/m
横梁上 q w2=γQ q w2k=－1.4×3.18=-4.45kN/m
背风面：柱上 q w3=γQ q w3k=－1.4×1.75=-2.45kN/m
横梁上 q w4=γQ q w4k=－1.4×2.07=-2.90kN/m
5、内力分析（用结构力学求解器计算求得内力,用 AutoCAD 绘制）
q w 3=-1.75k N /m
q w 1=0.80k N /m
q =3.00kN/m
g 1 =2.70kN/m
q w2=-3.18kN/m
q w4=-2.07kN/m
1
g 2 =2.70kN/m
荷载图
g 2 =2.70kN/m
243.45kN ·m
=1252×10 ×310-22.22×10 ×1253×10 /8210
6、构件设计和验算及节点设计和验算
6.1、截面验算
构件宽厚比的验算
翼缘部分： b / t f = 96 / 12 = 8 < 96 / 12 = 8 < 15 235 f y = 12
腹板部分： h 0 / t w = 426 / 8 = 53.25 < 250 235 f y = 206 满足要求。 6.2、刚架梁的验算 6.2.1 抗剪验算
梁截面最大剪力为 V max =39.23kN
V u = h w t w f v =426×8×180N=613440N=613.44kN ＞V max =39.23kN
满足要求。 6.2.2 抗弯验算
取梁端截面进行验算，
N=-22.22kN ，V=-59.02kN ，M=-243.45kN ·m 由于 V ＜0.5V u
M eN = M e - NW e / A e = W x f - NW x / A
3 3 3
=384879019N ·mm=384.88kN ·m ≥M=-243.45kN ·m 满足要求。 6.2.3 平面内的稳定
N=-22.22kN ，M=-243.45kN ·m ，梁平面内的稳定性验算： 计算长度取横梁长度
l 0 x = 135002 + 13502 = 27135mm
λx = l 0 x / i x = 27135 / 185.3 = 146.44 < [λ ]= 150
b 类截面，查附表可知， ? x = 0.986
1.1λx ' W ex ??1 - ? x
? ' ? 1252 ?103 ? ?1 - 0.986 ?
? =200.66kN/mm ＜f=310N/mm ? λ y t 0 ? ? μ s ? ? 235 ? f ? ? 1252 ?10 68.2 ? 68.2 ?12 ? ? 235 ? ? 4.4 ? 426 ? ? 345 ? + 0.75 ? ? N ? ' ? ' = ?? 0.969 ? 243.45 ?106 ? 1252 ?103 ?1.925 ?? =98.29N/mm ＜f=310N/mm N Ex 0 =
π 2 EA e 0
2
=
π 2 ? 206 ?103 ? 8210
1.1?146.442
kN = 707.6kN
β mx = 1.0
N ? x A e 0
+
?
N ?
β mx M x
? N Ex 0 ?
22220 0.986 ? 8210
+
1.0 ? 243.45 ?106
? ?
22.22 ? 707.6 ?
2 2
满足要求。
6.2.4 平面外的稳定
横梁平面外的稳定性验算：考虑屋面压型钢板与檩条紧密相连，有蒙皮效应， 檩条可以作为横梁平面外的支承点，但为安全起见，计算长度按两个檩距或隅撑 间距考虑，即 l 0 y = 3015mm 对于等截面构件，γ=0，
μ s = μ w = 1, λ y = l 0 y i y = 3015 / 44.2 = 68.2,
b 类截面，查附表得， ? y = 0.668 。
?by =
4320 A 0h 0 λ2y W x 0 ? μw ??44h ? 4 2 ? ? y ? = 4320 8210
? 426 2 3
? 14 + ? ? ? ? 2
=1.925＞0.6
取 ? 'y = 1.07 - 0.283 / ?by = 1.07-0.283/1.925=0.923
β t = 1.0 -
N N Ex 0
? ? N Exo ?
2 =1.0-22.22/707.6+0.75×(22.22/707.6) 2
=0.969
N ? y A e 0 + β M W e 1?by ? 22220
? 0.668 ? 8210 + ?
2 2
满足要求。
6.2.5 按《钢结构设计规范》（GB50017-2003）校核横梁腹板容许高厚比。
梁端截面：
±
28181?10 21818 ?10 ? 8
max
N A Eo ± My I x
22220 8210
±
243.45 ?106 ? 213 28181?104 = 2.71 ± 184.01 =
186.72 -181.30
N / mm 2
α 0 =
σ max - σ min
σ max
= 1.97
故 h 0 t w
= 53.25 < (48α 0 + 0.5λx - 26.2)
= 84.60 ，满足要求。
梁跨中截面：
max
N A Eo ± My I x
= 12320 142 .45 ?106 ? 213 8210 28181?104 =1.50 ± 107.67 =
109.17 -106.17
N / mm 2
α 0 =
σ max - σ min
σ max
= 1.97
故 h 0 t w
= 53.25 < (48α 0 + 0.5λx - 26.2
)
= 84.60 ，满足要求。
6.2.6 檩条集中荷载下的局部受压承载力。
檩条传给横梁上翼缘的集中荷载
F=（1.2×0.27×6+1.4×3.0）×1.5kN=9.21kN l z =a+5h y +2h R =（70+5×12+0）mm=130mm
σ c =
ψF t w l z
= 1.0 ? 9.21?103 8 ?130
= 8.86N / mm 2 < f = 310N / mm 2 满足要求。
验算腹板上边缘的折算应力 取梁端截面处的应力
N=-22.22kN ，V=-59.02kN ，M=-243.45kN ·m
σ = My 1
I n
243. 35 ?106 ? 213 4
N / mm 2 = 183.9N / mm 2
τ = VS
It w
=
59.02 ?103 ? 200 ?12 ? 419 4
N / mm 2 = 34.00N / mm 2
σ 2 + σ c 2 + σσ c + 3τ 2 = 183.92 + 8.862 + 183.9 ? 8.86 + 3? 34.002
=197.47N/mm ＜1.2f=372N/mm =1252×10 ×310-60.93×10 ×1252.48×10 /8210 1.1λ
x
' 2
2
满足要求。 6.3 刚架柱的验算 6.3.1 抗剪验算
柱截面最大剪力为 V max =38.29kN,考虑仅有支座加劲肋
λs =
h 0 / t w
41 5.34 235 f y
53.25 41 5.34 235 / 345
= 0.681< 0.8
V u = h w t w f v = 426 ? 8 ?180N = 613440 N = 613.44kN > V max = 38.29kN
满足要求。
6.3.2 抗弯验算
取梁端截面进行验算，N=-60.93kN ，V=16.24kN ，M=-243.45kN ·m 由于 V ＜0.5V u ，故
M eN = M e - NW e / A e = W x f - NW x / A
3 3 3
=378828361N ·mm=378.83kN ·m ≥M=-243.45kN ·m
满足要求。
6.3.3 刚架柱平面内整体稳定性验算。
构件最大内力：N=-90.09kN ，M=-243.45kN ·m
刚架柱高 H=9000mm ，梁长 L=27135mm ，柱的线刚度为：
k 2 = I c 1 / h = 28181?104 / 9000mm 3 = 31312mm 3
梁的线刚度为：
k 1 = I b 0 / 2ψs = 28181?104 / 27135mm 3 = 10385mm 3
k 1 / k 2 = 10385 / 31312 = 0.332
查表得柱的计算长度系数μ=2.934.刚架柱的计算长度
l 0 x = μh = 2.934 ? 9000mm = 26406mm λx = l 0 x / i x = 26406 / 185.3 = 142.5 < [λ ]= 150 b 类截面，查附表得， ? x = 0.333
N Ex 0 =
π 2 EA e 0
2
=
π 2 ? 206 ?103 ? 8210 1.1?142.52
N = 747.3kN
β mx = 1.0
W ex ??1 - ? x ?
' ? 1252 ?103 ? ?1 - 0.333? ?
=235.83kN/mm ＜f=310N/mm ? λ y t 0 ? ? μ s ? ? 235 ? f ? ?
1252 ?10 68.2 ? 68.2 ?12 ? ? 235 ?
? 4.4 ? 426 ? ? 345 ?
+ 0.75 ? ? N ? ' ? ' = ?? 0.890 ? 243.45 ?106 ? 1252 ?103 ?1.925 ??
=106.35/mm
＜f=310N/mm
N
? x A e 0
+
90090 0.333? 8210
+ 1.0 ? 243.45 ?106
?
?
90.09 ?
747.3 ?
2
2
6.3.3 刚架柱平面外整体稳定性验算。
考虑屋面压型钢板与檩条紧密相连，有蒙皮效应，与柱连接的墙梁可以作为 横梁平面外的支承点，但为安全起见，计算长度按两个墙梁距离或隅撑间距考虑， 即 l 0 y = 3015mm 对于等截面构件，γ=0，μ s = μ w = 1, λ y = l 0 y i y = 3015 / 44.2 = 68.2,
b 类截面，查附表得， ? y = 0.668 。
?by =
4320 A 0h 0 λ2y W x 0 ? μw ??44h ? 4 2
? ? y ?
=
4320 8210 ? 426
2 3
? 14 + ? ? ? ?
2
=1.925＞0.6
取 ? 'y = 1.07 - 0.283 / ?by = 1.07-0.283/1.925=0.923
β t = 1.0 -
N
N Ex 0
? ? N Exo ?
2 =1.0-90.09/707.6+0.75×(90.09/747.3)
2
=0.890
N ? y A e 0
+ β t M W e 1?by
? 90090 ? 0.668 ? 8210
+
?
2
2
满足要求。 6.3.4 按《钢结构设计规范》（GB50017-2003）校核横梁腹板容许高厚比。
柱顶截面：
σ max min = N A Eo ± My I x
60930 8210 ±
243.45 ?106 ? 213 28181?104 = 7.42 ± 107.67 =
109.17 -106.17
N / mm 2
α 0 =
σ max - σ min
σ max
= 1.97
∑ y
1
= ?? )
??kN = 160.70kN < N tb = 180kN
N
V
N
t
e e )
故
h 0 t w
= 53.25 < (48α 0 + 0.5λx - 26.2)
= 113.34，满足要求。
柱底截面：
α 0 = 0
故 h 0 t w
= 53.25 < (16α 0 + 0.5λx - 25)
= 567.41，满足要求。
6.4 节点验算
6.4.1 梁柱连接节点 6.4.1.1 螺栓强度验算。
梁柱节点采用 10.9 级 M24 高强度摩擦型螺栓连接，构件接触面采用喷砂， 摩擦面抗滑移系数μ=0.45，每个高强度螺栓的预拉力为 225kN ，连接处传递内 力设计值：
N=-60.93kN ，V=16.24kN ，M=-243.45kN ·m 。 螺栓抗拉承载力验算
N tb = 0.8P = 0.8 ? 225 = 180 kN
N t =
My 1
2
N n ? ?
243.45 ? 0.265
2
2
-
60.93 ?
8 ?
螺栓抗剪承载力验算
N Vb = 0.9n f μP = 0.9 ?1? 0.45 ? 225kN = 91.125kN
> N v = V = 16.24 8
kN = 2.03kN 满足要求。
最外排一个螺栓的抗剪、抗拉承载力验算：
N V b +
N t
b =
2.03 91.125
+
160.70 180
= 0.915 < 1
满足要求。
6.4.1.2 端板厚度验算
端板厚度取为 t=30mm ，按照两边支承类端板计算
t ≥
[w b +2e (+e w
]6e f e w N t
=
6 ? 40 ? 46 ?160.70 ?103 [46 ? 200 + 2 ? 40 ? (40 + 46)]? 295
= 29.5mm
6.4.1.3 梁柱节点域的剪力验算
τ = M d b d c t c 243.45 ?106 426 ? 426 ?10 = 134.16N / mm 2 < f V = 180N / mm 2
满足要求。
∑ y
i
)
= ??
-
)
96.94kN < N tb = 124kN N
V
N
t
e e )
∑ y
i
)
6.4.1.4 螺栓处腹板强度验算
N t 2 =
My 2
2 N n
=
243.45 ? 0.16
2
2
- 60 .93 8
= 94.01kN
> 0.4P = 0.4 ? 225 = 90kN
N t 2 e w t w
= 94.01?103 46 ? 8
= 255.45N / mm 2 < f = 310N / mm 2
满足要求。 6.4.2 横梁跨中节点
横梁跨中节点采用 10.9 级 M20 高强度摩擦型螺栓连接，构件接触面采用喷 砂，摩擦面抗滑移系数μ=0.45，每个高强度螺栓的预拉力为 155kN ，连接处传 递内力设计值：
N=12.32kN ，V=1.85kN ，M=142.45kN ·m 。 螺栓抗拉承载力验算
N tb = 0.8P = 0.8 ? 225 = 124 kN
N t =
2 2
My 1 N ? 142.45 ? 0.265 2
-
12.32 ?
8 ?
螺栓抗剪承载力验算
N Vb = 0.9n f μP = 0.9 ?1? 0.45 ?155kN = 62.775kN
> N v = V = 1.85 8
kN = 0.23kN 满足要求。
最外排一个螺栓的抗剪、抗拉承载力验算：
N V b +
N t
b 0.23 62.775
+
96.44 124
= 0.781< 1
满足要求。
6.4.2.2 端板厚度验算
端板厚度取为 t=24mm ，按照两边支承类端板计算
t ≥
[w b +2e (+e w
]6e f e w N t
=
6 ? 40 ? 46 ? 96.44 ?103 [46 ? 200 + 2 ? 40 ? (40 + 46)]? 295
= 22.9mm
6.4.2.3 螺栓处腹板强度验算
N t 2 =
My 2
2 N n
=
142.45 ? 0.16
2
2
- 12 .32 8
= 57.92kN
< 0.4P = 0.4 ?155 = 62kN
? N min = 70.42kN ,V = 8.25kN
M = σa 42 = ? 0.55 ?1462 = 5862N ? m
M = σa 42 = ? 0.55 ? 502 = 688N ? m
0.4P
e w t w
0.4 ?155 ?103
46 ? 8
= 168.48N / mm 2 < f = 310N / mm 2
满足要求。 6.5 柱脚设计
刚架柱与基础铰接，采用平板式铰接柱脚。 6.5.1 柱脚内力设计值
?N max = 90.09kN ,V = 38.29kN ?
6.5.2 由于柱底剪力较小，故而一般跨间不需要设置剪力键，但经过计算在设置 柱间支撑的开间必须设置剪力键。考虑柱间支撑抗拔力之后，锚栓不承受拉力， 因此仅考虑柱在安装过程中的稳定，按构造要求设置锚栓即可，采用 4M24。 6.5.3 柱脚底板面积和厚度计算。 6.5.3.1 柱脚底板面积确定
b = b 0 + 2t + 2
c = 200+2×12+2×（20~50）=264mm~324mm ，取 b=300mm ；
h = h 0 + 2t + 2c = 450+2×12+2×（20~50）=514mm~574mm ，取 h=550mm ；
基础采用 C20 混凝土， f c = 9.6kN / mm 2 ，验算底板下混凝土轴心抗压强度
设计值：
σ = N
bh
= 90.09 ?103 300 ? 550
N / mm 2 = 0.55N / mm 2 < β c f c = 9.6N / mm 2
满足要求。
6.5.3.2 底板厚度确定
根据柱底板被柱腹板和翼缘所分割的区段分别计算板底所承受的最大弯矩。 三边支承板：
b 2 b 1 = 96 / 426 = 0.225 < 0.3
按悬臂板计算：
1 1
2 2
对于悬臂板部分：
1 1
2 2
底板厚度：
t = 6M max / f = 6 ? 5862 / 310mm = 10.6mm
取 t=20mm 。 6.6 檩条设计
檩条选用冷弯薄壁卷槽行钢，按照单跨简支构件设计。屋面坡度为 1/10， 檩条跨度 6m ，于跨中设一道拉条，水平檩距 1.5m ，材质为 Q235.
W y1=23.19cm W y2=10.02cm 41.66 ?10
23.19 ?10
41.66 ?10
23.19 ?10
6.6.1 荷载及其内力
考虑永久荷载与屋面活荷载的组合为控制效应。 檩条线荷载标准值：
p k = (0.27 + 0.5) ?1.5kN / m = 1.155kN/m
檩条线荷载设计值：
p=（1.2×0.27+1.4×0.5）×1.5kN/m=1.536kN/m p x = p sin α = 0.153kN / m
p y = p cos α = 1.528kN / m
弯矩设计值：
M x = p y l 2 / 8 = 1.528 ? 62 / 8 = 6.88kN ? m M y = p x l 2 / 8 = 0.153? 62 / 8 = 0.69kN ? m
6.6.2 截面选择及截面特性
6.6.2.1 选用 C180×70×20×2.2：
I x =374.90cm
4
I y =48.97cm
4
W x =41.66cm
3
3 3
i x =7.06cm i y =2.55cm Χ0=2.11cm
先按毛截面计算的截面应力为
σ 1 = M x
W x
+ M y W y 1 = 6.88 ?106 + 0.69 ?106
= 194.90N / mm 2
σ 2 = σ 3 =
M x W x M x W x
+
+
M y W y 2 M y W y 1
=
6.88 ?106
41.66 ?103
6.88 ?106
3
-
-
0.69 ?106 10.02 ?103 0.69 ?106
3
= 96.28N / mm 2
= 135.39N / mm 2
6.6.2.2 受压板件的稳定系数
腹板：
? = σ min σ max = σ 3 / σ 1 = -135.39 194.90 = -0.695 > -1
k = 7.8 - 6.29? + 9.78? 2 = 7.8 + 6.29 ? 0.695 + 9.78 ? 0.6952 = 16.889
上翼缘板：上翼缘板为最大压力作用于部分加劲肋板间的支承边，
? = σ min σ max = σ 2 / σ 1 = 96.28 194.90 = 0.494 > -1
k c = 5.89 -11.59? + 6.68? 2 = 5.89 -11.59 ? 0.494 + 6.68 ? 0.4942 = 1.795
b e
- 0.1??
0.1?? ?106.2mm = 116.6mm
6.6.2.3 受压板件的有效宽度
腹板：
k = 16.889, k c = 1.795, b = 180mm, c = 70mm, t = 2.2mm,σ 1 = 194.90N / mm 2
ξ = c k
b k c
1.19 > 1.1
板组约束系数：
k1 = 0.11 + 0.93 /(ξ - 0.05) 2 = 0.01 + 0.93 /(1.19 - 0.05) 2 = 0.726
ρ = 205k1k / σ 1 = 205 ? 0.726 ?16.889 / 194.90 = 3.590
由于 ? = σ min / σ max < 0,取
α = 1.5, b c = b /(1 - ? ) = 180 /(1 + 0.695) = 106.2mm
b / t = 180 / 2.2 = 81.82
18αρ = 18 ?1.5 ? 3.590 = 96.93mm < 38αρ = 38 ?1.5 ? 3.590 = 204.63mm 则取有效宽度：
?
?
＞b c = 106.2mm，取，b e = b c = 106.2mm
b e1 = 0.4b e = 0.4 ?106.2mm = 42.48mm
b e 2 = 0.6b e = 0.6 ?106.2mm = 63.72mm
上翼缘板：
k = 1.795, k c = 16.889, b = 70mm, c = 180mm,σ 1 = 194.90kN / m 2
ξ = c k
b k c
=
180
70
1.795
16.889
= 0.838 < 1.1
板组约束系数：
k1 = 1/ ξ = 1/ 0.838 = 1.092
ρ = 205k1k / σ 1 = 205 ?1.092 ?1.795 / 194.90 = 1.436 由于 ? = σ min / σ max > 0,故而，
α = 1.15 - 0.15? = 1.15 - 0.15 ? 0.494 = 1.076
b c = b = 70mm
b e
- 0.1??
- 0.1?? ? 70mm = 65.02mm
374.9 ?104 - 4.98 ? 2.2 ? 902 -13? 2.2 ? (90 - 35) W m 48.97 ?104 - 4.98 ? 2.2 ? (4.98 / 2 + 26.01 - 21.1) -13? 2.2 ? (21.1 - 2.2 / 2) W eny max =
48.97 ?104 - 4.98 ? 2.2 ? (4.98 / 2 + 26.01 - 21.1) -13? 2.2 ? (21.1 - 2.2 / 2)
b / t = 70 / 2.2 = 31.82
18αρ = 18 ?1.076 ?1.436 = 27.81
38αρ = 38 ?1.076 ?1.436 = 58.72
所以
18αρ < b / t < 38αρ
则截面有效宽度为：
?
?
b e 1 = 0.4b e = 0.4 ? 65.02mm = 26.01mm b e 2 = 0.6b e = 0.6 ? 65.02mm = 39.01mm
下翼缘板：下翼缘板全截面受拉，全部有效。 6.6.3 有效净截面模量
上翼缘板的扣除面积宽度为（70-65.02）mm=4.98mm ；腹板的扣除面积为 0， 同时在腹板的计算截面有一直径 13mm 的拉条连接孔（据上翼缘板边缘 35mm ）， 孔位置与扣除面积位置基本相同。所以腹板的扣除面积按直径 13mm 拉条连接孔 计算。有效净截面模量为：
= 22638mm 3
90 21.1
2
2 2
mm 3
W eny min =
70 - 21.1
2 2
mm 3
= 9768mm 3
W enx / W x = 39780 / 41660 = 0.955
W eny max / W y 1 = 22638 / 23190 = 0.976
W eny min / W y 2 = 9768 / 10020 = 0.975
6.6.4 强度验算
按屋面能阻止檩条侧向失稳和扭转考虑
σ 1 =
M x
W enx
+ M y W eny max
6.88 ?106 39708
+ 0.69 ?106 22638
= 203.74N / mm 2 < f = 295N / mm 2
基本风压：ω0=1.05×0.5kN/m =0.525kN/m
M x = x 2 ? 62 kN ? m = 0.378kN ? m
M y = q y l 2 = ?1.1025 ? 62 kN ? m = 4.961kN ? m
墙梁 C160×60×20×2.5，平放，开口朝上，W xmax =19.47cm ，W min =8.66cm ，
W y =36.02cm ，I y =288.13cm ，参考屋面檩条的计算结果及工程实践经验，取
σ 1 =
M x
W enx
+
M y W eny min
6.88 ?106 39708
-
0.69 ?106
9768
= 102.63N / mm 2 < f = 295N / mm 2
满足要求。 6.6.5 挠度验算
v y =
5 ql 4
384 EI
=
5 384 ? 1.155 ? cos 5?42'38''' ? 60004 20
6 ?103 ? 374.9 ?104
mm = 25.11mm
< [v ]= l / 200 = 6000 / 200 = 30mm
满足要求。
6.6.6 构造要求
λx = 600 / 7.06 = 85.0 < [λ ] = 200 ，满足要求；
λ y = 300 / 2.55 = 117.6 < [λ ] = 200 ，满足要求。
6.7 墙梁设计
本工程为单层厂房，刚架柱距为 6m ，外墙高 7.35m ，标高 1.200m 以上采用彩 色压型钢板。墙梁间距 1.5m ，跨中设一道拉条，钢材为 Q235. 6.7.1 荷载计算
墙梁采用冷弯薄壁卷边 C 型钢 160×60×20×2.5，自重 7kg/m ；墙重 0.22kN/m ；
2 2
本工程外墙为落地墙，计算墙梁时不计墙重，另因墙梁先安装故而不计拉条 作用。
q x = γ G q = 1.2 ? 0.07 = 0.084kN / m
q y = γ Q ω0 s = 1.4 ? 0.525 ?1.5 = 1.1025kN / m 6.7.2 内力计算
1 1
8 8 1 1
8 8
6.7.3 强度计算
3 3
3 4
W enx =0.9W x ，W eny =0.9W y
σ = M x W enx
+ M y W eny
0.378 ?106 0.9 ? 8.66 ?10
3
+ 4.961?106 0.9 ? 36.02 ?10
3
= 201.53N / mm 2 < f = 205N / mm 2
满足要求。
在风吸力下拉条位置设在墙梁内侧，并在柱底设斜拉条。此时，压型钢板与 墙梁外侧牢固相连，可不验算墙梁的整体稳定性。
?
6.7.4 挠度计算
v =
5 ql 4
384 EI
=
5 0.525 ?1.5 ? 60004 384 20
6 ?103 ? 288.13?104
mm = 22.39mm
< [v ]= l / 200 = 6000 / 200 = 30mm
7、施工图绘制
参考文献（长江大学工程技术学院图书馆藏书）
[1]戴国欣主编.钢结构.武汉：武汉理工大学出版社，2012.
[2]王燕，李军，刁延松主编.钢结构设计.北京：中国建筑工业出版社，2009. [3]陈树华主编.钢结构设计.武汉：华中科技大学出版社，2007.
[4]GB50017-2003.钢结构设计规范[S].北京：中国计划出版社，2003.
[5]GB50011-2010.建筑抗震设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2010. [6]GB50009-2012.建筑结构荷载规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2012.
轻型门式刚架厂房的设计要点分析
轻型门式刚架厂房的设计要点分析 发表时间：2016-08-18T15:18:25.833Z 来源：《低碳地产》2015年第10期作者：史磊[导读] 随着经济的发展以及科技的进步，促进了工业和民用建筑中对轻型门式刚架的需求日益增加。 辽宁天实城乡建筑设计咨询有限公司【摘要】随着经济的发展以及科技的进步，促进了工业和民用建筑中对轻型门式刚架的需求日益增加。尽管钢结构厂房有很多优点，而作为一种材料，它也有很多缺点，例如易锈蚀、防火性能差等。基于此，本文就对轻型门式刚架厂房的设计要点进行了探讨分析。【关键词】钢结构厂房设计；结构体系；设计要点；结构抗震设计一、钢结构厂房结构体系选择单层钢结构厂房结构体系主要由横向系统和纵向系统两部分组成。横向系统按结构外形可分为框排架、门式刚架等。结构体系的具体选择需根据厂房刚度要求、工艺要求、材料选用情况、结构受力情况等确定。纵向系统一般是由柱间支撑柱、水平支撑、吊车梁及制动梁 或制动桁架、墙梁、屋面梁、系杆等构件组成。 二、轻型门式刚架厂房的设计要点 1、门式刚架荷载取值。在计算门式刚架受力情况时，屋面活载按满布考虑，其结构安全性、用钢量均会随着屋面活荷载取值变大而增大。门式刚架建筑上作用的荷载一般有：竖向荷载（结构自重、雪荷载、积灰荷载等）和水平荷载（风荷载、吊车刹车力），还有地震荷载（水平和竖向）。荷载应根据《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS102：2002）、《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）及《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）国家规范规定作相应的取值。 2、檩条、拉条和撑杆设计。（1）檩条属于双向受弯构件，设计时应对檩条进行强度计算、整体稳定计算、变形计算。檩条设计时，要考虑檩应为冷弯薄壁构件，受压板件或压弯板件的宽厚比大，在受力时要屈曲，强度计算应采用有效宽度，对原有截面要减弱。同时强度计算要用净断面，要考虑钉孔减弱。刚架整体分析采用的是全截面，如果强度计算不用净截面，实际应力将高于计算值。檩条设计时，应考虑檩条不仅仅是支撑屋面板或悬挂墙面板的构件，而且也是刚架梁柱隅撑设置的支撑体，设置一定数量的隅撑可减少刚架平面外的计算长度，有效的保证了刚架的平面外整体稳定性。（2）拉条的设置与是否主要和檩条的侧向刚度有关，对于侧向刚度较大的轻型H型钢和空间桁架式檩条一般可不设拉条。对于侧向刚度较差的薄壁型钢式檩条，为了减小檩条在安装和使用阶段的侧向变形和扭转，保证整体稳定性，一般需在檩条间设置拉条，作为侧向支撑点。当檩条跨度≤4m时，可计算要求确定是否需要设置拉条；当跨度>6m时，宜在檩条跨度三分点处各设一道拉条或撑竿，在檐口处还应设置斜拉条和撑杆。在檐口应设斜拉条以抵抗风吸力作用下的反向弯矩。 3、柱网布置。轻钢厂房结构设计中要根据建筑高度确定合理的跨度。（1）设计门式刚架时应根据具体要求选择较为经济的跨度，不宜盲目追求大跨度。当刚架跨度较小时，刚架用钢量甚至占总用钢量的50%以上，而其它各单用钢量，特别是墙架梁、柱间支撑、屋面支撑，其用钢量所占比例较小，因此，在设计门式刚架时应精确设计，合理使用。（2）随着柱距增大，其它各部分结构的用钢量均随柱距的增加而增加，特别是吊车梁，由于柱距较大，须采用格构形式，其用钢量所占比例较大，并最终超过了刚架的用钢量。其次是檩条，由于挠度的要求，用钢量增加也较快。 4、刚架内力和侧移计算方法。（1）内力计算方法：对于变截面门式刚架，应采用弹性分析方法确定各种内力，只有当刚架的梁柱全部为等截面时才允许采用塑性分析方法。变截面门式刚架的内力通常采用杆系单元的有限元法（直接刚度法）编制程序上机计算。地震作用的效应可采用底部剪力法分析确定。根据不同荷载组合下的内力分析结果，找出控制截面的内力组合，控制截面的位置一般在柱底、柱顶、柱牛腿连接处及梁端、梁跨中等截面。（2）侧移计算方法：变截面门式刚架的柱顶侧移应采用弹性分析方法确定，计算时荷载取标准值，不考虑荷载分项系数。如果最后验算时刚架的侧移刚度不满足要求，需采用下列措施进行调整：放大柱或梁的截面尺寸，改铰接柱脚为刚接柱脚。 5、屋面支撑和柱间支撑设计。（1）屋面支撑受力较小，杆件截面通常可按容许长细比选择。交叉斜杆和柔性细杆按拉杆设计，可采用单角钢，非交叉斜杆、弦杆、竖杆以及刚性系杆按压杆设计，可采用双角钢组成十字形或T形截面。当屋架跨度较大、房屋较高且风压较大时，杆件截面应按桁架体系计算出的内力确定。计算支撑杆件内力时，可假定在水平荷载作用下，交叉斜杆中的压杆退出工作，仅由拉杆受力。（2）柱间支撑，对厂房来说，分为上层支撑和下层支撑。上层支撑计算时，为避免由于支撑刚度过大而引起较大的温度应力，支撑腹杆按柔性拉杆计算。交叉体系的下层支撑当吊车较小时一般用圆钢，较大时应采用角钢或槽钢。为了提高厂房纵向刚度，当吊车较大时，应交叉斜杆应按拉杆设计。 6、结构体系抗震设计。虽然钢结构厂房由于材料本身具有良好的抗震性能，如果设计不合理，当厂房遭受较大地震时，也会造成严重破坏。钢结构厂房抗震设计时应注意以下问题：（1）平面布置方面，要求厂房结构的质量和刚度均匀分布，使厂房受力均匀，变形协调，尽量避免因结构刚度不均匀对抗震造成不利影响；厂房横向结构宜采用刚架或者使屋架与柱刚接连接的框排架，使得钢结构的受力性能得到充分利用并能减少结构体系横向变形。（2）钢结构厂房的破坏一般情况不是由于杆件强度不足，而常常是因为杆件受压失稳而造成的。（3）对于钢结构厂房的抗震概念设计，同样存在“强节点，若构件”的设计理念。对与钢结构连接节点，应保证其破坏不先于结构构件的全截面屈服，应使杆件能进入塑性工作区段，充分吸收地震能量，发挥其抗震能力。（4）当抗震设防烈度为7度～8度时，宜采用钢筋混凝土墙板或轻型墙板，如压型钢板复合板材、石棉瓦、瓦楞铁等。 7、隔热及防火设计。钢材受热温度在100℃以上时，随着温度的升高，钢材的抗拉强度逐步降低，钢材塑性逐步增大；当温度在250℃左右时，钢材抗拉强度略有提高，而塑性却降低，出现蓝脆现象；当温度超过250℃时钢材出现徐变现象；当温度达500℃时，钢材强度降至很低，以致钢结构整体塌落。因此，当钢结构表面温度处于150℃以上时，必须做隔热及防火设计，常用做法一般有两种：（1）在钢构件外包耐火砖，增设混凝土保护层或专用防火板材；（2）采用防火涂料，防火涂料分为厚涂型和薄涂型两种，涂料厚度应按《钢结构防火涂料应用技术规程》以及《建筑设计防火规范》的规定选取。 三、结束语
门式钢架结构设计要点
1.1 门刚结构体系基本情况 门式刚架轻型钢结构主要指承重结构为单跨或多跨实腹门式刚架、具有轻型屋盖和轻型外墙、可以设置起重量不大于 20t 的中、轻级工作制桥式吊车或 3t 悬挂式起重机的单层厂房钢结构。在轻型门式刚架结构体系中，屋盖应采用压型钢板屋面板和冷弯薄壁型钢檩条，主刚架可采用变截面实腹刚架，外墙宜采用压型钢板墙板和冷弯薄壁型钢墙梁，也可以采用砌体外墙或底部为砌体、 上部为轻质材料的外墙。主刚架斜梁下翼缘和刚架柱内翼缘的出平面稳定性，由与檩条或墙梁相连接 的隅撑来保证。主刚架间的交叉支撑可采用角钢或张紧的圆钢。 单层门式刚架轻型房屋可采用隔热卷材做屋盖隔热和保温层，也可以采用带隔热层的板材作屋面。 门式刚架轻型房屋屋面坡度宜取 1/8~1/20，在雨水较多的地区宜取其中较大值。 门式刚架尺寸应符合下列规定： (1)、门式刚架的跨度，应取横向刚架柱轴线间的距离。 (2)、门式刚架的高度，应取地坪至柱轴线与斜梁轴线交点的高度。门式刚架的高度，应根据使用 要求的室内净高确定，设有吊车的厂房应根据轨顶标高和吊车净高要求而定。 (3)、柱的轴线可取通过柱下端（较小端）中心的竖向轴线。工业建筑边柱的定位轴线宜取柱外皮。 斜梁的轴线可取通过变截面梁段最小端中心与斜梁上表面平行的轴线。 (4)、门式刚架轻型房屋的建筑尺寸：其檐口高度，应取地坪至房屋外侧檩条下缘的高度；其最大 高度，应取地坪至屋盖顶部檩条上缘的高度；其宽度，应取房屋侧墙墙梁外皮之间的距离；其长度， 应取两端山墙墙梁外皮之间的距离。 (5)、门式刚架的跨度，宜为 9~36m，以 3m 为模数。边柱的宽度不相等时，其外侧要对齐。
《钢结构设计》(门式刚架)课程设计指导书
《钢结构设计》课程设计指导书 （门式刚架） 土木工程与建筑学院 《钢结构设计》课程设计指导书 绪言课程设计目的要求 课程设计是一个重要的教学过程，是对学生知识和能力的总结。要求学生通过《钢结构设计》课程设计，进一步了解钢结构的结构型式、结构布置和受力特点，掌握钢结构的计算简图、荷载组合和内力分析，掌握钢结构的构造要求等。要求在老师的指导下，参考已学过的课本及有关资料，综合应用钢结构的材料、连接和基本构件的基本理论、基本知识，进行整体钢结构设计计算，并绘制钢结构施工图。 《钢结构设计》课程设计题目 一、设计题目 某24m跨度厂房的门式刚架设计，刚架柱、梁均采用等截面（或变截面）。 二、设计任务 1、选择钢屋架的材料； 2、柱网及屋面结构布置（包括支撑体系布置）； 3、门式刚架选型； 4、确定门式刚架梁、柱截面形式，并初估截面尺寸； 5、钢屋盖及支撑的布置； 6、钢屋架的结构设计； 7、绘制门式刚架施工图及材料表。 三、设计资料 建造于某市的轻工厂房，建筑面积1500m2厂房平面及剖面如图所示，据生产要求无吊车，屋面采用0.6mm厚镀锌压型彩涂板，刚架柱、梁均采用等截面（或变截面），柱梁节点处为构造加腋（视为刚接，计算时可不考虑加腋之影响），柱与基础为铰接，拟在刚架平面外设柱间支撑及檩条端部隅撑，在a,b点分别提供柱梁的侧向支撑点，设计时考虑积灰荷载0.4kN/m2，该地区的基本雪压为0.5kN/m2, 基本风压为0.5kN/m2，轻质屋面，屋面活荷载取0.4kN/m2。檩条及支撑重0.2kN/m2，刚架斜梁自重0.2kN/m2；轻质墙面及柱自重（包括柱、墙骨架）0.7kN/m2。 刚架简图及其风荷载体型系数 （a）平面图（b）刚架简图（c）刚架风荷载体型系数 门式刚架设计计算 一、材料选择 刚架结构中所采用的钢材应符合国标要求，一般采用Q235钢或Q345钢，Q345钢多用于刚架斜梁与柱，但当构件是以变形控制时应慎用。焊条可选用E43型，手工焊。 二、结构平面布置 结构平面布置主要是确定刚架的柱网布置。柱网布置首先应满足工艺要求，面积大的厂房考虑温度区段的控制，依据《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》规定：“纵向温度区段不大于300m；横向温度区段不大于150m；当有计算依据时温度区段可适当加大”。 门式刚架的柱距的选择应依据屋面的受载情况与功能要求综合确定，并应满足工艺要求，一般宜采用6-9m的柱距。柱距的选择合理与否直接影响结构单位面积的耗钢量，经济柱距的
简述门式钢架轻钢结构设计要点
简述门式钢架轻钢结构设计要点 发表时间：2018-08-06T11:23:34.927Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第8期作者：雷发进 [导读] 当前，门式刚架轻钢结构以及其自重轻，施工速度快和造价低廉诸多优点受到了广大建筑师、结构工程师的青睐，尤其在单层工业厂房方面得到了迅速推广。 广东博亚建筑设计有限公司 528306 摘要：当前，门式刚架轻钢结构以及其自重轻，施工速度快和造价低廉诸多优点受到了广大建筑师、结构工程师的青睐，尤其在单层工业厂房方面得到了迅速推广，取得了优良的社会效益和经济效益。本文就门式钢架轻钢结构设计要点进行了阐述。 关键词：门式钢架；轻钢结构；设计要点 引言：轻型门式刚架结构体系是近年来发展起来的新型结构体系，目前常用Ｈ型钢截面门式刚架为主的横向承重结构和纵向由冷弯成型的檩条、墙梁、墙柱、屋面板、墙板及各支撑体系等组成的轻钢建筑物。 1、门式刚架结构设计方法 门式刚架结构设计采用极限状态设计方法，极限状态分为承载能力极限状态和正常使用极限状态两类。承载能力极限状态设计包括结构构件的强度、整体稳定、局部稳定验算；正常使用极限状态设计包括结构及其构件的位移和刚度验算。一般设计时，首先选择截面使结构满足承载能力极限状态的要求，然后校核其是否满足正常使用极限状态。 2、结构设计及构造要求 2.1钢柱脚的保护 结构设计说明中未注明钢柱脚应采用混凝土包裹防护时，也应用混凝土保护。因柱脚与地面接触部分易与周围水汽接触，使柱脚锈蚀，将柱脚底板以上一定距离进行混凝土包脚可以有效防止柱脚锈蚀的问题，因此应按国家相关条文规定，对柱脚在地面以下部分采用强度等级较低的混凝土包裹（保护层厚度不应小于50 mm），包裹的混凝土应高出地面不小于150 mm。当柱脚底面在地面以上时，柱脚高出地面的高度不应小于100 mm。 2.2钢柱脚应设抗剪键 对于高地震烈度区（≧8度）采用外露式柱脚时，与柱间支撑连接的柱脚未按要求设计抗剪键。 按国家相关条文规定，合理采用柱脚形式，对于地震烈度为8度及以上区，柱脚不宜采用外露式，宜尽量采用埋入式或插入式柱脚，对于与柱间支撑相连的外露式柱脚，不论计算是否需要，都必须设置抗剪键，这样才能有效抵抗水平地震力作用。 2.3节点板厚度不小于16 mm 门式刚架轻钢结构中的刚架梁、柱高强度螺栓连接节点的端板厚度，不满足最小厚度16 mm 的要求。刚架梁、柱连接节点通常假定按门式刚架轻钢结构刚性连接节点设计，要保证门式刚架轻钢加亮连接节点与计算模型相符，传力可靠，除满足门式刚架轻钢结构节点计算要求外，必须严格控制门式刚架轻钢结构端板厚度不小于16mm，以保证门式刚架轻钢结构端板有足够的刚度。根据国家相关条文规定，门式刚架轻钢结构设计刚架梁、柱连接节点端板时，如根据门式刚架轻钢结构端板支撑条件计算出的端板厚度不足16mm时，应取门式刚架轻钢结构端板厚度不小于16mm。 2.4钢柱脚锚栓数量不少于4个 柱脚按固接计算时，结施图柱脚锚栓数量小于4，不满足固接要求。柱脚锚栓数量为4个时，虽经计算满足抗剪抗弯及抗拔要求，但是考虑到现场实际施工情况，无法完全做到固接要求，而且经过对地震后震害的调查统计，外露式柱脚破坏的特征是锚栓剪断、拉断或拔一般的外露式柱脚，从力学的角度看，作为半刚性考虑更加合适，出于对柱脚固接的考虑，建议锚栓数量不应小于4个。 3、门式刚架设计 3.1门式刚架受力分析 考虑到计算时假设屋面活载是满布的，如荷载取过大，则安全度较大，用钢量也增大，国家标准规定：当用压型钢板轻型屋面时，屋面竖向均布活荷载的标（按水平投影面积计算）应取0.5kN/m2，包括计算屋板、檩条，但对受荷载水平投影面积大于60m2的钢屋构件，屋面竖向均布活荷载的标准值可不小0.3kN/m2。荷载效应组合应符合下列原则：屋面均布活荷载不与雪荷载同时考虑，应取两中较大值；积灰荷载与雪荷载或屋面均布活荷载中的较值同时考虑；施工或检修集中荷载不与屋面材料或檩条自以外的其他荷载同时考虑；多台吊车的组合应符合现行国家标准的规定的定；风荷载不与地震作用同时考虑。 3.2节点设计 门式刚架斜梁与柱的连接可采用端板竖放、端板平放和端板斜放三种形式。斜梁拼接时宜使端板与构件边缘垂直。端板连接应按所受最大内力设计。当内力较小时，应按能承受不小于较小被连接截面承载力的一半设计。主刚架构件的连接应采用高强度螺栓，吊车梁与制动梁的连接宜采用摩擦型高强度螺栓，通常选用M16～M24。吊车梁与刚架连接处宜设长圆孔。檩条与刚架斜梁以及墙梁与柱的连接常采用M12普通螺栓。端板连接的螺栓应成对地对称布置，在受拉翼缘和受压翼缘的内外两侧均应设置，并宜使每个翼缘的螺栓群中心与翼缘的中心重合或接近。螺栓中心至翼缘板表面的距离应满足拧紧螺栓时的施工要求，不宜小于35mm。螺栓端距不应小于2倍螺栓孔径。门式刚架受压翼缘的螺栓不宜少于两排。当受拉翼缘两侧各设一排螺栓尚不能满足承载力要求时，可在翼缘内侧增设螺栓，其间距可取 75mm，且不小于3倍孔径。与斜梁端板连接的柱翼缘部分应与端板等厚度。当端板上两对螺栓间的最大距离大于400mm时，应在端板的中部增设一对螺栓。同时受拉和受剪的螺栓，应验算螺栓在拉、剪共同作用下的强度。 3.3檩条、墙梁及拉条 门式刚架轻型钢结构厂房中的檩条和墙梁一般采用高效经济的实腹式带卷边C形和Z形冷弯薄壁型钢，其优点是截面回转半径和惯性矩相对较大，整体刚度较好，能够充分发挥材料的性能，但同时也存在截面抗扭刚度较小，对荷载的偏心非常敏感，在计算时要考虑可能产生的扭转变形和约束翘曲应力。在设计檩条、墙梁、拉条一类的围护构件时应注意以下几点：风荷载标准值按规程的规定计算更能符合实
雪糕厂轻型门式刚架设计策划方案
学号2011021111 《钢结构设计》课程设计 哈尔滨市某雪糕厂轻型门式刚架设计 院（系）名称：航天与建筑工程学院 专业名称：土木工程 学生姓名：韩学彬 指导教师：张建华副教授
2014年6月
1. 设计资料 (1) 2.荷载计算 (2) 1）荷载取值计算 (2) 2）各部分作用的荷载标准值计算 (3) 3.内力分析 (4) 1）在恒荷载作用下 (4) 2）在活荷载作用下 (6) 3）在风荷载作用下 (8) 4.内力组合 (15) 5.刚架设计 (17) 5.1 截面设计 (17) 5.2 构件验算 (17) （1）验算刚架柱在风荷载作用下的侧移 (17) （2）构件宽厚比验算 (17) （3）刚架梁的验算 (18) （4）刚架柱的验算 (20) 5.3 节点验算 (23) （1）梁柱连接节点： (23) （2）横梁跨中节点 (25)
（3）柱脚设计 (27) 6.其他构件设计 (28) 6.1 檩条的设计 (28) （1）荷载及内力： (28) （2）截面选择及截面特性 (29) （3）强度验算： (31) （4）挠度验算： (31) （5）构造要求： (32) 6.2 隅撑的设计 (32) 6.3墙梁的设计 (32) （1）荷载计算 (33) （2）内力计算 (33) （3）强度计算 (33) （4）挠度计算 (34) 参考文献 (34)
1. 设计资料 哈尔滨市某雪糕厂房，采纳单跨双坡门式刚架，刚架跨度27m，柱距6m，柱高6m，屋面坡度1/10，地震设防烈度为6度。刚架平面布置如下图（a）所示，刚架形式及几何尺寸如下图（b）所示。屋面及墙面板均为彩色压型钢板，内填充以保温玻璃棉板，考虑经济、制造和安装方便，檩条和墙梁均采纳冷弯薄壁卷边C型钢，间距为1.5米，钢材采纳Q345钢，焊条采纳E43型。 （a）钢架平面布置图
轻型门式刚架毕设开题报告
毕业设计（论文） 开题报告 题目迈维尔胶管有限公司轻型门式刚架 厂房设计 专业土木工程 班级土木092 学生尤然 指导教师张俊发郭宏超孙永振 2013 年
一、毕业设计(论文)课题来源、类型 课题来源：来自生产实践 类型：工程设计 二、选题的目的及意义 本课题是设计咸阳迈维尔胶管有限公司轻型门式刚架厂房，选定采用门式刚架结构形式。本次设计培养我正确的设计思路、严谨的设计态度、掌握基本的设计方法（结合PKPM钢结构设计软件及力学求解器的学习），会使用各种现行规范标准，通过实际设计操作可以更好地贯彻、理解和应用各种规范标准，力求设计既经济又合理；通过解决具有一定复杂程度的实际制造问题，可以更好的理解设计的合理性，应综合考虑各种因素对整个结构生产安装的后续影响。 通过完成本次设计，了解我国钢结构厂房的发展现状、发展水平以及发展方向。熟悉有关钢结构设计的规范，并熟练掌握各种规范和文献的查询方法。将在大学期间所学的专业理论知识进行归纳总结，并应用到实际的工程问题的处理中，为日后在学习、工作中打下坚实的基础。 三、本课题在国内外的研究状况及发展趋势 3.1 文献综述（相关课题国内外研究的现状） 门式刚架轻型结构体系开始于美国。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，使其得到了广泛的应用。在初期，这种结构被用于库房等简易房屋。20世纪60年代在国外由于各种彩色钢板和H型钢和冷弯型钢的出现推动了门式刚架轻钢结构的快速发展。 轻型门式刚架结构在我国的应用大约始于20世纪80年代初期。近十多年来，随着我国钢材产量的增加和焊接H型钢的出现，压型钢板、冷弯薄壁型钢、H型钢的大批量生产，特别是《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》(CECS1 02:98 )的颁布实施，轻型门式刚架结构得到迅速的发展。目前国内
钢结构设计要点
1. 钢柱、钢梁的平面外计算长度怎么取？ 答：a. 平面外计算长度程序默认值为杆件实际长度，平面外的计算长度应该取平面外有效支撑之间的间距，通常需要根据平面外支撑布置情况修改。（见《STS 用户手册》） b. 见《钢结构设计手册》（第三版）460页9.8.3节 c. 见《钢结构设计手册》（第三版）435页，437页相关内容 2. 是否可以改变钢架工字型截面翼缘的厚度？ 答：可以。见《门式钢架规范》4.1.3条 3. 关于STS中的错误信息：“梁高厚比超限”的解决方法？ 答：网友认为该错误信息出现是因为钢架的楔率>60mm/m造成的，本人却无法验证该说法。但是增加腹板厚度确实可以解决该问题。见《门式钢架规范》6.1.1-6条，《钢结构规范》4.3节 4. 高强螺栓可以涂油漆吗？ 答：不可以。油漆会使接触面的摩擦系数降低。 5. 如何确定钢架梁的分段比例？ 答：可根据弯矩包络图确定。一般单跨取0.3：0.7或0.4：0.6，多跨可取0.3：0.45：0.25
6. 如何估算钢架梁柱截面？ 答：根据荷载与支座情况，钢梁的截面高度通常在跨度的1/20~1/50之间选择。翼缘宽度根据梁间侧向支撑的间距按l/b限值确定时，可回避钢梁的整体稳定的复杂计算。确定了截面高度和翼缘宽度后，其板件厚度可按规范中局部稳定的构造规定预估。 柱截面按长细比预估，通常50<λ<150，简单选择值在100附近。根据轴心受压、双向受弯或单向受弯的不同，可选择钢管或H型钢截面等。 7. 关于门式钢架的恒载？ 答：压型钢板及保温层 0.25kN/m2 檩条 0.05kN/m2 悬挂设备 0.2kN/m2 8. 如果钢架截面是以强度控制而非挠度控制时，可以考虑使用高强钢材。 9. 钢构的除锈方式有哪些？ 答：手动，适用于小型要求不高的构件，除锈不彻底 喷砂，适用于比较厚实的构件，除锈彻底 酸洗，适用于薄壁构件或不方便用喷砂方法除锈的构件或部位，除锈彻底 10. 拉条采用圆钢时直径不宜小于10mm（见《门式钢架规范》6.3.5条）；檩托的常用厚度是8mm；隅称按设计确定（见《门式钢架规范》6.16条）；屋面彩钢
门式刚架课程设计
《房屋钢结构》门式钢架课程设计 姓名：杜修磊 学号：20110380 班级：2011级土木3班 指导教师：张杰 2014年12月
一、题目要求 现有一单层门式钢架厂房，布置一台10t 中级工作制桥式吊车，单跨双坡，跨长18m 。 设计参数： 1、建筑物安全等级为三级，设计使用年限为50年； 2、基本风压为2 /4.0m kN （50年一遇），B 类粗糙度； 3、基本雪压为2/35.0m kN （50年一遇）； 4、屋面恒载为2/3.0m kN ，屋面活载为2/5.0m kN ； 5、抗震设防烈度为8度，设计地震分组为第二组，场地类别为II 类，抗震设防类别为丙类； 6、基础顶面标高为0.000m 。 结构布置形式如图所示：
二、输入参数 工程名: 01 ************ PK11.EXE ***************** 日期:12/18/2014 时间: 20:12:44 设计主要依据: 《建筑结构荷载规范》(GB 50009-2012); 《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2010); 《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 102:2002，2012年版); 结果输出 ---- 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: 9 柱数: 4 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: 按压弯构件验算 钢结构受拉柱容许长细比: 400 钢结构受压柱容许长细比: 180 钢梁(恒+活)容许挠跨比: l / 180 柱顶容许水平位移/柱高: l / 180 地震作用计算: 计算水平地震作用 计算振型数： 3 地震烈度：7.00 场地土类别：Ⅱ类
轻型门式刚架钢结构-荷载计算
轻型门式刚架钢结构——荷载计算 恒载包括刚架自重及屋面板，檩条，保温棉等重量。以下为一些常规的恒载取值： 檩条＋屋面板（0.5mm）：0.10 KN/m2 檩条＋屋面板（0.5mm）+屋面内衬板(0.5mm) 0.15 KN/m2 檩条＋夹芯板：0.15 KN/m2 具体的恒载计算还需要根据具体情况进行计算，如果屋面悬挂设备较多，用于悬挂设备的联系梁的重量也不容忽视，都应该计入屋面恒载。 2活载及屋面悬挂荷载 屋面活荷载：当采用压型钢板轻型屋面时，屋面竖向活荷载的标准值应取0.5KN/m2 (注：当刚架或檩条仅有一个可变且受荷面积超过60m2时，对钢框架，活荷载可取0.3KN/m2)。 屋面悬挂荷载是指由喷淋，管道，灯具等，屋面悬挂荷载可以被包括在屋面活荷载内。 常用的屋面悬挂荷载值可参考如下： 石膏天花板吊顶0.15 KN/m2 空调管道0.05 KN/m2 灯具0.05 KN/m2 喷淋0.15 KN/m2 需要指出的是，由于轻钢结构屋面系统很轻，当采用STS 等设计软件时（该软件不允许用户增加悬挂荷载工况），屋面悬挂核载归并在活荷载是比较适合的。如将屋面悬挂荷载考虑在恒载内，则恒载＋风载组合时设计偏于不安全。 3雪荷载 在考虑雪荷载时需要注意： 1．需要按照规范50009-2012，考虑μr—屋面积雪分布系数，基本雪压乘以积雪系数便是雪荷载标准值；
2．在设计建筑结构及屋面的承重构件时，可按下列规定采用积雪的分布情况： （1）屋面板和檩条按积雪不均匀分布的最不利情况采用； （2）屋架和拱壳可分别按积雪全跨均匀分布情况、不均匀分布的情况和半跨的均匀分布的情况采用；（3）框架和柱可按积雪全跨的均匀分布情况采用。 4风荷载 门式刚架的风荷载体型系数，可以按《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）取值，也可按《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》(CECS102:2002，2012版)。请注意以下事项： 1．基本风压应按荷载规范附录E.4 中附表E.5给出的50 年一遇的风压采用，但不得小于0.3kN/m2。2．并非所有门式刚架的体型系数都可以按CECS，门规仅适用于：屋面坡度α≤10,屋面平均高度≤18m，房屋高宽比≤1，且檐口高度≤房屋最小水平尺寸； 3．当柱脚铰接且刚架的l/h小于2.3和柱脚刚接且l/h小于3.0，采用GB50009-2012规定的风荷载体型系数进行刚架设计偏于安全，而在其他各种情况用GB50009-2012取值，将会导致设计不安全； 4．任何情况下，横向刚架两侧墙面体型系数的代数和不宜小于1.2。 5吊车荷载 1．桥（梁）式吊车或悬挂吊车的竖向荷载应按吊车的不利位置取值； 2．对手动吊车及电动葫芦可不考虑水平荷载。 6地震荷载 当抗震设防烈度较高并且房屋跨度很大、高度很高，或宽度方向有很多摇摆柱时，可按《建筑抗震设计规范》进行水平地震作用效应下刚架地震左右组合下的验算。计算时，阻尼比可取为0.05。
门式刚架设计要点
门式钢架设计要点 轻型门式刚架房屋结构在我国的应用大约始于20世纪80年代初期。近十多年来得到迅速的发展，目前国内每年有上千万平方米的轻钢建筑工程，主要用于轻型的厂房、仓库、体育馆、展览厅及活动房屋、加层建筑等。 单层轻型门式刚架结构是指以轻型焊接H形钢（等截面或变截面）、热轧H形钢（等截面）或冷弯薄壁型钢等构成的实腹式门式刚架或格构式门式刚架作为主要承重骨架，用冷弯薄壁型钢（槽形、Z形等）做檩条、墙梁；以压型金属板（压型钢板、压型铝板）做屋面、墙面；采用聚苯乙烯泡沫塑料、硬质聚氨酯泡沫塑料、岩棉、矿棉、玻璃棉等作为保温隔热材料并适当设置支撑的一种轻型房屋结构体系。 在目前的工程实践中，门式刚架的梁、柱多采用焊接H形变截面构件，单跨刚架的梁柱节点采用刚接，多跨者大多刚接和铰接并用；柱脚可与基础刚接或铰接；围护结构多采用压型钢板；保温隔热材料多采用玻璃棉。 1 单层轻型门式刚架结构的特点和设计中的注意事项 1.1 单层轻型门式刚架结构相对于钢筋混凝土结构具有以下特点： (1)质量轻 围护结构采用压型金属板、玻璃棉及冷弯薄壁型钢等材料组成，屋面、墙面的质量都很轻。根据国内工程实例统计，单层轻型门式刚架房屋承重结构的用钢量一般为10~30kg/m2 ，在相同跨度和荷载情况下自重仅约为钢筋混凝土结构的1/20~1/30。由于结构质量轻，相应地基础可以做得较小，地基处理费用也较低。同时在相同地震烈度下结构的地震反应小。但当风荷载较大或房屋较高时，风荷载可能成为单层轻型门式刚架结构的控制荷载。 (2)工业化程度高，施工周期短 门式刚架结构的主要构件和配件多为工厂制作，质量易于保证，工地安装方便；除基础施工外，基本没有湿作业；构件之间的连接多采用高强度螺栓连接，安装迅速。 (3)综合经济效益高 门式刚架结构通常采用计算机辅助设计，设计周期短；原材料种类单一；构件采用先进自动化设备制造；运输方便等。所以门式刚架结构的工程周期短，资金回报快，投资效益相对较高。 (4)柱网布置比较灵活 传统钢筋混凝土结构形式由于受屋面板、墙板尺寸的限制，柱距多为6米，当采用12米柱距时，需设置托架及墙架柱。而门式刚架结构的围护体系采用金属压型板，所以柱网布置不受模数限制，柱距大小主要根据使用要求和用钢量最省的原则来确定。 1.2 设计中的注意事项 (1)由于门式刚架结构构件的抗弯刚度、抗扭刚度较小，结构的整体刚度较弱，因此设计时应考虑运输和安装过程中要采取的必要措施，防止构件发生弯曲和扭转变形。 (2)要重视支撑体系和隅撑的布置，重视屋面板、墙面板与构件的连接构造，使
门式刚架设计论文
TONGJI UNIVERSITY 《建筑钢结构课程设计》课程设计 课题名称轻型门式钢架单层工业厂房院(系) 土木工程学院建筑工程系专业土木工程 姓名 学号 指导教师 日期
┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊ 目录: 第一章基本设计资料 (3) 第二章主钢架设计与计算 (4) 第三章节点设计 (7) 第四章屋面檩条的计算与布置 (13) 第五章屋面水平支撑及柱间支撑的设计 (24)
┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊ 第一章基本设计资料1.1设计题目 门式刚架设计 1.2设计资料 1．车间柱网布置要求 车间长度63m，跨度21m，柱距9m，檐高9m。 2．屋面坡度：1:10 3．屋面材料：夹芯板 4. 墙面材料：单层彩板或夹芯板 5. 天沟：彩板天沟或钢板天沟 6. 基础混凝土标号为C30 1.3荷载资料 恒载 0.25kN/m2活载 0.5kN/m2基本雪压 0.2kN/m2基本风压 0.6kN/m2 3．材料选用 主刚架：Q345B 抗风柱、屋面支撑，柱间支撑等：Q235B 檩条、墙梁：Q235B
┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊ 第二章主刚架设计与计算 单元编号图 截面信息： 荷载组合： (1) 1.20 恒载+ 1.40 活载工况1 (2) 1.20 恒载+ 1.40 风载工况2 (3) 1.20 恒载+ 1.40 风载工况3 (4) 1.20 恒载+ 1.40 活载工况1 + 1.40 x 0.60 风载工况2 (5) 1.20 恒载+ 1.40 活载工况1 + 1.40 x 0.60 风载工况3 (6) 1.20 恒载+ 1.40 x 0.70 活载工况1 + 1.40 风载工况2 (7) 1.20 恒载+ 1.40 x 0.70 活载工况1 + 1.40 风载工况3 (8) 1.00 恒载+ 1.40 风载工况2 (9) 1.00 恒载+ 1.40 风载工况3
21米跨度门式刚架轻型房屋钢结构设计【开题报告】
毕业论文开题报告 土木工程 21米跨度门式刚架轻型房屋钢结构设计 一、选题的背景、意义 1、历史背景 门式刚架轻型结构体系开始于美国。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，使其得到了广泛的应用。在初期，这种结构被用于库房等简易房屋。20世纪60年代在国外由于各种彩色钢板和H型钢和冷弯型钢的出现推动了门式刚架轻钢结构的快速发展。 轻型门式刚架结构在我国的应用大约始于20世纪80年代初期。近十多年来，随着我国钢材产量的增加和焊接H型钢的出现，压型钢板、冷弯薄壁型钢、H型钢的大批量生产，特别是《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》(CECS1 02:98 )的颁布实施，轻型门式刚架结构得到迅速的发展。目前国内每年有上千万平方米的轻钢建筑工程，主要用于轻型的厂房、仓库、体育馆、展览厅及活动房屋、加层建筑等。 2、现状 1、外国厂家的进入,新技术新产品的引进 1). 1979年上海水产路仑库引进日本S60压型钢板成型机并用于厂房仑库的屋面，1980年上海宝钢一期工程引进日本W550、V115N压型钢板成型机，并在一期工程屋面墙面围护结构应用近60万平方米，是80年代初首次用量最大的工程。 2).1983年开始深训经济开发区蛇口工业区大量引进英国、美国、澳洲和日本等国门式刚架轻型钢结构厂房仑库。引进澳大利亚预应力门式格构型轻型钢结构仑库。随后沿海经济开发区也陆续引进国外轻钢厂房仑库，这种建筑还可以用于物流仑储、超市、批发市埸农贸市场等商业建筑；用于体育埸馆及展示场；用于办公楼等多层建筑。 3).1994年美国公司投资创建上海美建钢结构有限公司，1996年嘉定工厂建成投产。已在国内承建大中型项目500多个，建筑面积达580多万平方米。 1994年美国美联钢结构有限公司(U.S.A.公司)和美国宏宇建筑有限公司在中国建成工程数十项，产品设计、制造技术和管理软件全部从美国U.S.A.公司引进，为客户提供钢结构建筑系统，提供从房屋设计、制作到安装的完善服务。 上海宝成钢构是1993年宝钢集团投资控股，台湾理成工业公司参股的钢结构建筑
单层轻型门式刚架结构的设计要点(1)
单层轻型门式刚架结构的设计要点（1）摘要：本文介绍了单层轻型门式刚架结构的特点，并就整个结构体系的布置、单个构件的设计要点、设计中应注意的一些问题做了系统阐述。 关键词：轻型门式刚架结构设计计算轻型门式刚架房屋结构在我国的应用大约始于20 世纪80 年代初期。近十多年来得到迅速的发展，目前国内每年有上千万平方米的轻钢建筑工程，主要用于轻型的厂房、仓库、体育馆、展览厅及活动房屋、加层建筑等。单层轻型门式刚架结构是指以轻型焊接H 形钢（等截面或变截面）、热轧H 形钢（等截面）或冷弯薄壁型钢等构成的实腹式门式刚架或格构式门式刚架作为主要承重骨架，用冷弯薄壁型钢（槽形、Z形等）做檩条、墙梁；以压型金属板（压型钢板、压型铝板）做屋面、墙面；采用聚苯乙烯泡沫塑料、硬质聚氨酯泡沫塑料、岩棉、矿棉、玻璃棉等作为保温隔热材料并适当设置支撑的一种轻型房屋结构体系。 在目前的工程实践中，门式刚架的梁、柱多采用焊接H 形变截面构件，单跨刚架的梁柱节点采用刚接，多跨者大多刚接和铰接并用；柱脚可与基础刚接或铰接；围护结构多采用压型钢板；保温隔热材料多采用玻璃棉。 1单层轻型门式刚架结构的特点和设计中的注意事项 单层轻型门式刚架结构相对于钢筋混凝土结构具有以下特点：八、、?
质量轻围护结构采用压型金属板、玻璃棉及冷弯薄壁型钢等材 料组成，屋面、墙面的质量都很轻。根据国内工程实例统计，单层轻型门式刚架房屋承重结构的用钢量一般为 10?30kg/m2，在相同跨度和荷载情况下自重仅约为钢筋混凝土结构的1/20~1/30 。由于结构质量轻，相应地基础可以做得较小，地基处理费用也较低。同时在相同地震烈度下结构的地震反应小。但当风荷载较大或房屋较高时，风荷载可能成为单层轻型门式刚架结构的控制荷载。 工业化程度高，施工周期短门式刚架结构的主要构件和配件多为工厂制作，质量易 于保证，工地安装方便；除基础施工外，基本没有湿作业；构件之间的连接多采用高强度螺栓连接，安装迅速。综合经济效益高门式刚架结构通常采用计算机辅助设计，设计周期短；原材料种类单一；构件采用先进自动化设备制造；运输方便等。所以门式刚架结构的工程周期短，资金回报快，投资效益相对较高。 柱网布置比较灵活传统钢筋混凝土结构形式由于受屋面板、墙板尺寸的限制，柱距多为6 米，当采用12 米柱距时，需设置托架及墙架柱。而门式刚架结构的围护体系采用金属压型板， 所以柱网布置不受模数限制，柱距大小主要根据使用要求和 用钢量最省的原则来确定。 设计中的注意事项由于门式刚架结构构件的抗弯刚度、抗扭刚度较小，结构的整体刚度较弱，因此设计时应考虑运输和安装过程中要
轻钢门式刚架设计
轻钢门式刚架厂房设计 1 设计资料 某单跨车间，跨度21m ，柱距6m ，总长90m ，设有两台A5工作级别轿式吊车。一台5t ，一台10t 。吊车采用大连重工起重集团有限公司DQQD 型吊车，轨顶标高6.6m 。设计使用年限50年，结构安全等级为二级，建筑耐火等级三级，地基基础设计等级为丙级。不考虑抗震设防。 厂房围护结构系统采用太空板屋面及墙面，塑钢窗。室内外高差0.3m 。 厂房所在地的地面粗糙度为B 类，基本风压20/70.0m kN w =，组合值系6.0=ψc ；基本雪压20/5.0m kN s =，组合值系数6.0=ψc 。 基础持力层为粉土，粘粒含量8.0=c ρ，地基承载力特征值2/180m kN f ak =，埋深-1.8m ，基底以上土的加权平均重度3/17m kN m =γ，基底以下土的重度3/18m kN m =γ，地基基础的设计等级为丙级。 2 方案设计 2.1平面布置 一、柱网布置与定位轴线 厂房总长度为90m<300m ，无需设伸缩缝。除房屋端部外，刚架柱柱距采用6m ，横向定位轴线与刚架柱形心轴重合；端部刚架柱形心轴与横向定位轴线相距600m 。山墙等距离布置4根抗风柱，间距4.2m 。 纵向定位轴线之间的距离为21m 。假定刚架柱截面高度为700mm ，采用非封闭结合，取D=260mm ，则刚架柱内皮至纵向定位周线的距离=700mm ；查书后附表A.1、5t ，10t 吊车，吊车跨度m m m l l k 50.1975.02212=?-=-=λ，吊车轮中心线至轿身外缘的距离=230mm 。 吊车架外缘与刚架柱内皮的净空尺寸： mm mm mm mm mm B B B 8080)700230(260750)(312≥=+-+=+-=λ满足要求。 结构平面布置如图1所示。
轻型门式钢架设计要点
轻型门式刚架房屋结构在我国的应用大约始于20世纪80年代初期。近十多年来得到迅速的发展，目前国内每年有上千万平方米的轻钢建筑工程，主要用于轻型的厂房、仓库、体育馆、展览厅及活动房屋、加层建筑等。 单层轻型门式刚架结构是指以轻型焊接H形钢（等截面或变截面）、热轧H形钢（等截面）或冷弯薄壁型钢等构成的实腹式门式刚架或格构式门式刚架作为主要承重骨架，用冷弯薄壁型钢（槽形、Z形等）做檩条、墙梁；以压型金属板（压型钢板、压型铝板）做屋面、墙面；采用聚苯乙烯泡沫塑料、硬质聚氨酯泡沫塑料、岩棉、矿棉、玻璃棉等作为保温隔热材料并适当设置支撑的一种轻型房屋结构体系。 在目前的工程实践中，门式刚架的梁、柱多采用焊接H形变截面构件，单跨刚架的梁柱节点采用刚接，多跨者大多刚接和铰接并用；柱脚可与基础刚接或铰接；围护结构多采用压型钢板；保温隔热材料多采用玻璃棉。 1 单层轻型门式刚架结构的特点和设计中的注意事项 1.1 单层轻型门式刚架结构相对于钢筋混凝土结构具有以下特点： (1)质量轻 围护结构采用压型金属板、玻璃棉及冷弯薄壁型钢等材料组成，屋面、墙面的质量都很轻。根据国内工程实例统计，单层轻型门式刚架房屋承重结构的用钢量一般为10~30kg/m2 ，在相同跨度和荷载情况下自重仅约为钢筋混凝土结构的1/20~1/30。由于结构质量轻，相应地基础可以做得较小，地基处理费用也较低。同时在相同地震烈度下结构的地震反应小。但当风荷载较大或房屋较高时，风荷载可能成为单层轻型门式刚架结构的控制荷载。 (2)工业化程度高，施工周期短 门式刚架结构的主要构件和配件多为工厂制作，质量易于保证，工地安装方便；除基础施工外，基本没有湿作业；构件之间的连接多采用高强度螺栓连接，安装迅速。 (3)综合经济效益高 门式刚架结构通常采用计算机辅助设计，设计周期短；原材料种类单一；构件采用先进自动化设备制造；运输方便等。所以门式刚架结构的工程周期短，资金回报快，投资效益相对较高。 (4)柱网布置比较灵活 传统钢筋混凝土结构形式由于受屋面板、墙板尺寸的限制，柱距多为6米，当采用12米柱距时，需设置托架及墙架柱。而门式刚架结构的围护体系采用金属压型板，所以柱网布置不受模数限制，柱距大小主要根据使用要求和用钢量最省的原则来确定。 1.2 设计中的注意事项 (1)由于门式刚架结构构件的抗弯刚度、抗扭刚度较小，结构的整体刚度较弱，因此设计时应考虑运输和安装过程中要采取的必要措施，防止构件发生弯曲和扭转变形。 (2)要重视支撑体系和隅撑的布置，重视屋面板、墙面板与构件的连接构造，使其能参与结构的整体工作。 (3)组成构件的杆件较薄，设计中应考虑对制作、安装、运输的要求。 (4)设计中应充分考虑锈蚀对结构构件截面削弱的影响。 (5)门式刚架的梁柱多采用变截面杆件，梁柱腹板在设计时考虑利用屈曲后的强度，所以塑性设计不再适用。
钢结构课程设计门式刚架设计
钢结构课程设计 ——门式刚架设计班级： B1143 学号： 23 姓名：彭洪波 目录 1 设计资料 (1) 2钢架布置简图 (1) 3荷载计算与荷载简图 (2) 3.1荷载计算 (2) 3.2荷载简图 (3) 3.3内力分析 (4) 3.3.1内力计算 (4) 3.3.2控制截面内力组合 (7) 4钢架设计 (7) 4.1截面设计 (7) 4.2构件验算 (8) 4.2.1构件宽厚比验算 (8) 4.2.2钢架柱验算 (8) 4.2.3刚架梁的验算 (10) 4.2.4刚架在风荷载作用下的侧位移： (12) 4.3节点验算 (12) 4.3.1梁柱连接节点 (12) 4.3.2屋脊节点验算 (13) 4.3.3 柱脚设计 (14)
1 设计资料 单跨双坡轻型门式刚架，钢架跨度为 12 m，高度为 7 m，柱距 9 m， 屋面坡度 5 %。刚架为等截面的梁、柱。材料采用Q 235-B 钢材，焊条采用 E 型。 风振系数和风压高度变化系数均取1.0。 荷载：恒载横梁（含上方屋面板及檩条重） 0.50 KN/m2 立柱（含墙重） 0.45 KN/m2活载风荷载 0. 35 KN/m2 屋面活荷载 0.30 KN/m2 雪荷载 0. 40 KN/m2 2钢架布置简图 该厂房长度60m，跨度27m，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。 1: 20 C B A 12000 图2.1 刚架立面
3荷载计算与荷载简图 3.1荷载计算 将各项面荷载值乘以柱距得出分布于刚架上的各项线荷载。风荷载还需考虑刚架的体型系数。活载标准值在屋面活载与雪载中选较大值。 0.25-1.00-0.65 -0.55图3.1 风荷载体型系数 荷载计算如下表： 表1.1 各线荷载标准值/kN/m 各荷载标准值计算 屋面活载标准值0.4×9=3.6kn/m 刚架 横梁（含上方屋面板及檩条 重） 0.5×9=4.5kn/m 立柱（包括墙重）0.45×9=4.05kn/m 风荷载 迎风面 柱上q w1 1.05×0.35×9×0.25=0.83kn/m 横梁上q w2 1.05×0.35×9×(-1)=-3.31kn/m 背风面 柱上q w3 1.05×0.35×9×(-0.55)=-1.82kn/m 横梁上q w4 1.05×0.35 ×9×(-0.65)=-2.15kn/m