毕业设计说明书（毕业论文）
毕 业
计 （论 文）
专 业 ：土木工程专业 学 生 ：赵鹏 **** ****
河北工程大学土木工程学院
2013年05月29日
题 目
设
河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文） 2013年
摘 要
本设计工程为邯郸地区一67.5米双跨钢结构。主要依据《钢结构设计规范})GB50017-2003和《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》GECS 102:2002等国家规范，综合考虑设计工程的规模、跨度、高度及用途，依据“适用、经济、在可能条件下注意美观”的原则，对各组成部分的选型、选材、连接和经济性作了比较，最终选用单层门式钢架的结构形式。梁、柱节点为刚性连接的门式钢架具有结构简洁、刚度良好、受力合理、使用空间大及施工方便等特点，便于工业化，商品化的制品生产，与轻型维护材料相配套的轻型钢结构框架体系己广泛应用于建筑结构中，本设计就是对轻型钢结构的实际工程进行建筑、结构设计与计算。主要对承重结构进行了内力分析和内力组合，在此基础上确定梁柱截面，对梁柱作了弯剪压计算，验算其平而内外的稳定性;梁柱均采用Q235钢，10. 9级摩擦型高强螺栓连接，局部焊接采用E43型焊条，柱脚刚性连接，梁与柱节点也刚性连接;屋面和墙面维护采用双层彩色聚苯乙烯夹芯板;另外特别注重了支撑设置、拉条设置，避免了一些常见的拉条设计错误。
关键词:轻型钢结构 门式钢架 内力分析 双层彩色聚苯乙烯夹芯板节点
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Abstract
This project in handan area is a 67.5m double-span steel structure. The project designed strictly complies with the relavant stipulations of the \"CODE FOR DESIGN OF STEEL STRUCTURES (GF50017-2003)\" and \"TECHNICAL SPECIFICATION FOR STEEL STRUCTURE OF LIGHT WEIGHT BUILDINGS WITH GABLED FRAMES (CECS 102:2002)\and some others. Synthesize the scale of the consideration design engineering and across a principle for span and use, according as\" applying, economy, under the possible term attention beautifully\structure type and material of each part which consist of a light-weight steel villa are analysed, then choose the construction form that use single layer a type steel. The beam, pillar node is a light steel construction frame system that rigid and copular a type steel a ware for having construction Simple, just degree goodly, suffering dint reasonablely, using space bigly and starting construction convenience etc. characteristics, and easy to industrialisation, commercializing produce, thinking with light maintenance material the kit the already extensive applying in the building construction inside, this design is to proceeds the building, construction design to the structural and actual engineering in light steel and calculation. The tractate includes the internal force analyzes and combines, based on these analyses; we can choose the section of beam and calumniation. Next, checking computatians of stability calculatian of the plane structure. The steel beam and column employs Q235 carbon structural steel. Connection bolts are high strength bolt of friction type with behavioral grade 10.9. Common bolts are rough type made by Q235-B.F steel. Rod for manual welding usually adopts E43..Rigid connections apply to the column leg and the connection of column and beam adopts hinged connection. The metope and roofage adopts the Bauble-decked colored polystyrene clamps the circuit board. otherwise, it is analysed that the forced state of the bracing system for a steel factor building under wind land, and the design of a bracing truss for a building with larger width. Avoid some errors in the design of brace, tension rod, and tension rod jpints.
Keywords:Lightweight steel structures; gabled frame; the internal force analyzes; The double-decked colored polystyrene clamps the circuit board;joint
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目录
第一章 建筑设计 ----------------------------------------------------- 1
§1.1 概述 ---------------------------------------------------------- 1 §1.2 平面设计 ------------------------------------------------------ 3 §1.3 剖面设计 ------------------------------------------------------ 4 §1.4 立面设计 ------------------------------------------------------ 5 §1.5 墙体做法 ------------------------------------------------------ 6 §1.6 吊车及吊车梁 -------------------------------------------------- 6 §1.7 其它 ---------------------------------------------------------- 6
第二章 结构设计 ----------------------------------------------------- 8
§2.1 结构选型与布置 ------------------------------------------------ 8 §2.2 荷载计算 ------------------------------------------------------ 9 §2.3刚架计算 ----------------------------------------------------- 12
第三章 结构构件设计 ------------------------------------------------ 59
§3.1刚架柱设计 --------------------------------------------------- 59 §3.2 吊车梁设计 --------------------------------------------------- 68 §3.3抗风柱设计 --------------------------------------------------- 71 §3.4牛腿设计 ----------------------------------------------------- 73 §3.5檩条的设计 --------------------------------------------------- 73 §3.6墙架设计 ----------------------------------------------------- 74 §3.7撑设计 ------------------------------------------------------- 75
致 谢 ---------------------------------------------------------------- 76 参考文献 ------------------------------------------------------------- 77
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邯钢钢材包装物主厂房设计
学生：赵朋 指导教师：王羡农
河北工程大学土木工程学院土木工程专业建筑结构与施工管理方向
第一章 建筑设计
§1.1 概述
1.1.1 设计题目：邯钢钢材包装物主厂房 1.1.2 工程概况
该厂房主要建筑为单层两跨钢结构厂房，由于钢材包装需要运输，因此该厂房两跨均需设置吊车梁。采光要求为三级，室内通风适当组织即可，采用中央集中空调。营业区冬季温度要求不低于15摄氏度。本建筑设计采用新型建筑材料，基础为钢筋混凝土独立基础。承重结构均采用钢结构。屋盖和围护结构采用保温彩板。
1.1.3 设计条件： 1．自然条件：
（1）建筑场地地段情况：
该厂房位于邯钢路以南，西临主干道中华大街，交通方便。场区西侧距主干道（30米宽）中心线30米，场区南北长70米，东西长40米，内部道路及绿化由设计确定。建筑面积约2000平方米。
（2）主导风向：冬季西北风，夏季东南风。
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（3）土壤冻结深度：0.4米。
（4）场地地基情况：见表1。 （5）抗震设防烈度：7度。
土层分布及土的物理力学性质指标
土埋深 层 范围 土层描述与鉴别 土的主要物理力学指标 编号 杂填土，褐黄色，以粉土为主， ① 0.0—含大量碎砖、灰渣、树根等，潮湿，γ=17kN/m3 0.8 可塑 ② 0.8—粉质粘土，黄褐色，很湿，可塑γ=18.7kN/m3，e=0.900 4.2 状态，含云母等 Es=6.0MPa，fak=115kPa ③ 粉土，灰褐色，饱和，可塑至软γ=18.5kN/m3，e=1.050 4.2— 塑（本层未被打穿） fak=95kPa 2．建筑物层数与层高： （1）层数：1层。 （2）柱顶标高：9.5m。
（3）跨度：2跨，跨度分别为12m，18 m。 （4）柱距：标准7.5m。
（5）结构系统：采用门式刚架结构 （6）屋面坡度：1：8~1：20
3．设备条件：市场内的采暖、电力、上下水道均由市内管网直接提供。 1.1.4 设计依据 1、 业主的设计要求
2、《门式钢架轻型房屋钢结构技术规程》 （CECS102:2002） 3、《建筑抗震设计规范》 (GB 50011-2001)
4、《钢结构工程施工质量验收规范》 (GB 50205-2001) 5、《冷弯薄壁型钢结构技术规范》 (GB 50018-2002) 6、《建筑结构荷载规范》 (GB 50009-2001)
7、《钢结构设计手册》（第三版）.中国建筑工业出版社 8、《建筑制图标准》（GB/T50104-2001） 9、《建筑设计防火规范》（GBJ 16-87） 10、《钢结构设计规范》 (GB 50017-2003)
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1.1.5 本工程图纸所注尺寸单位尺寸以毫米为单位，标高以米为单位。
§1.2 平面设计
1.2.1 车间平面形式及柱网布置
柱网应根据工艺、建筑面积、结构和经济要求布置。按施工要求，厂房的横向柱距、纵向柱距应满足生产工艺、使用和发展要求。柱的位置和厂房的地上设备、起重及运输通道、地下设备和设备基础、地下管道相协调。按结构要求，柱网布置应尽量简单，避免在同一区段内设置纵横跨。按经济要求，纵向柱距常对钢材用量和造价有较大影响。增大柱距，柱和基础的材料用量减少。综合考虑以上原则并结合本工程实际情况，本设计采用跨度为 18m 、12m的双跨四坡门式轻型钢结构厂房。柱距为7.5m，厂房纵向长度是 7.5m×9=67.5m。
中柱处定位轴线经过柱的形心，边柱处定位轴线在柱的外边缘处。如柱网平面布置图所示。
1.2.2 变形缝设计
《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》规定门式刚架轻型房屋钢结构的温度区段长度（伸缩缝间距），应符合下列规定：纵向温度区段不大于 300m；横向温度区段不大于150m。本厂房纵向长度为 67.5m，横向跨度为 30m，固可不用设置变形缝。
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§1.3 剖面设计
1.3.1 柱顶标高的确定
厂房柱高设为 9.6m,轨顶标高 7.8m。满足《厂房建筑模数协调标准》规定的柱顶标高H 应为 300mm 的倍数。轨顶的标高 H1取为 600mm 的倍数。
轨顶标高 H1=h1+h2+h3+h4+h5 =3m+0.5m+2m+1.1m+1.2m =7.8m
柱顶标高 H = h1+h2+h3+h4+h5 +h6+h7 =7.8m+0.8m+0.9m =9.5m
式中 h1—— 需跨越的最大设备高度，取为 3m；
h2——起吊物与跨越物间的安全距离，一般为 400～500mm 之间，取为 500mm； h3——起吊物的自大物件高度，取为 2m；
h4——吊索最小高度，根据起吊物件的大小和起吊方式决定，一般大于 1m，取为 1.1m； h5——吊钩至轨顶面的距离，由吊车规格表查得，取为 1.2m； h6——轨顶至小车顶面的距离，由吊车规格表查得，取为 800mm
h7——小车顶面至屋架下弦底面之间的安全距离，应考虑到屋架的挠度、厂房可能不均匀沉陷等因素，最小尺寸为 220mm， 湿陷性黄土地区一般不小于 300mm，为了检修吊车梁方便这里取为0.9m；
1.3.2 设计标高的确定
设计标高±0.000 ，室外设计标高-0.300 ,室内外高差为 300mm。
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1.3.3 采光设计
厂房采光的效果直接关系到生产效率、产品质量以及工人的劳动卫生条件，它是衡量厂房建筑质量标准的一个重要因素。为了满足室内采光要求，采用侧面和顶部相结合的混合采光。在屋面铺设透明玻璃纤维聚酯采光板带，并在外墙设置双排式带窗，窗总高为3.9m。
1.3.4 通风设计
该厂房采用自然通风，单层厂房的自然通风利用空气的热压和风压作用进行的。在两山墙处各设置两个大门，在两边纵墙处各设置一个大门。则总共 6 个门，来满足通风要求。
1.3.5 厂房屋面构造及屋面排水
本厂房为双跨四坡有檩条屋面，屋面坡度为 1/9,屋面板为双层彩色压型钢板内填聚氨酯泡沫保温材，外形样式为波纹式。在屋脊两侧铺设玻璃纤维聚酯采光板带。屋面为不上人屋面，不设置女儿墙。该厂房屋面采用内排水方式，按照规范中规定的每个雨水管的汇水面积不超过 200m²的原则, 屋面中间设置一个内天沟并每隔 12m 设置一个雨水管(汇水面积为 12m×18m=216 m²，略大于 200 m²)，共 7 个雨水管。厂房两边的屋面也设置天沟，每隔 18m 设置一个雨水管(汇水面积为 9m×18m=162 m²)，每边共 5 个。则雨水管总数量为 17 个，采用热镀锌钢管雨水管，并将雨水管分布在柱的内侧。
雨水管的布置如屋顶平面图所示。
§1.4 立面设计
本厂房采用左右两跨对称式结构，厂房前后也对称。因为采用内排水方式，这样厂房造型统一、简介、轮廓分明、整洁大方，给人以鲜明而强烈的印象。厂房主体颜色为浅蓝色，并辅以少量白色，给人以清新明快的感觉。厂房的正立面图和侧
立面图如下图所示。
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§1.5 墙体做法
（1）标高±0.000～0.900 范围内采用 240mm 厚混凝土实心砌块，M10 水泥砂浆砌筑，用白色耐水性涂料装饰砌体外墙部分。
（2）墙体及女儿墙部分（用于车间标高 0.900m 以上部分）：墙体部分为工字型钢柱上锚固墙梁，在墙梁上挂彩板；构造与墙体部分相同。（3）彩板部分（用于车间标高 0.900m 以上部位）：外墙为 60 厚双层压型钢板内填聚氨酯泡沫夹芯板，颜色为浅蓝色，导热系数≤0.4w/mk。
§1.6 吊车及吊车梁
本厂房内设 3t 梁式吊车（地面操控）两部，工作制度为 A5。吊车梁主要由轨顶标高来确定，厂房的轨顶设计标高为 7.8m，轨顶至柱顶距离为 1.7m，即柱顶标高为 9.5m，符合《厂房建筑模数协调标准》的规定。
§1.7 其它
1.7.1 地面做法
因厂房内地面无特殊要求，固采用水泥砂浆地面，其具体做法为：素土夯实；60mm 厚石灰炉渣垫层；20mm 厚 1:3 水泥砂浆找平层；10mm 厚 1:2 水泥砂浆（随捣随抹平）。
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1.7.2 散水做法
在厂房外墙周围设置散水，散水宽度为 1000mm，散水坡度为 3%，具体做法为：素土 夯实；70 厚 C10 混凝土；15 厚水泥砂浆。混凝土散水沿长度方向每 6 米设一道伸缩缝，缝宽 20，缝内嵌防水油膏，散水与外墙交接处设置通长分格缝，分格缝宽为 15mm，用沥青麻丝嵌缝，以防止外墙下沉时将散水拉裂。
1.7.3 坡道做法
室内比室外标高差为 300mm，用坡道连接室内外，坡道面为水泥锯齿状，距门边距离为 200mm，坡道宽为 1.5m，长为 4.6m，坡度为 20%。锯齿坡道以方便汽车进出厂房。
1.7.4 防潮层
室内地坪标高与地圈梁顶面标高一致，可将地圈梁兼做防潮层，起防潮作用。 1.7.5 门窗做法
◆大门采用金属钢门，门宽为 4.2m，高为 4.8m，为双扇外开门，布置位置如厂房的 立面图所示。在门口顶上 500mm 处设置 300mm 厚的轻型钢质雨篷，雨篷挑出 1.5m，长为4.6m。
◆所有窗采用 90 系列铝合金窗。有两种形式的窗，分别是自动控制的中悬窗和平推 窗。中悬窗规格有两种，1200mm×1200mm 和 900mm×1200mm，均符合3M 模数倍数的。平推窗规格也有两种，1200mm×1500mm 和 1800mm×1500mm。
◆外墙门窗玻璃均采用绿色中空镀膜玻璃。 1.7.6 防锈防火措施
因为钢材的最大弱点就是易锈蚀、不耐火，固应对钢材做防锈防火的措施。采用在钢 构件、配件表面涂防锈防火油漆来达到对钢材的防锈防火作用。其具体要求为： ◆钢制构件、配件全部红丹打底，不露面部分红丹不刷油漆，露面部分构件表面采用 喷丸法或喷砂法除锈，除锈等级为 Sa2.5，然后在制造厂涂环氧类底漆二度，安装后（包括焊接）在拼接点处补涂环氧富鋅二度。
◆油漆颜色：钢质构件、配件均采用绿色油漆。
1.7.7 建筑结构预留孔洞、预埋件等，施工时应与水、电、通风等有关工种图纸密切配合施工。
1.7.8 本说明的部分，按钢结构设计中的有关国家规范执行。
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第二章 结构设计
§2.1 结构选型与布置
因吊车吨位较小，屋面恒载和活荷载都很小，跨度较大，故采用轻型门式刚架结构，造价较低，施工速度快，施工难度较低。刚架结构形式采用实腹式，刚架形式为双跨四坡，屋面坡度皆取为 1/10。厂房长度为67.5m，故只设一个温度区段。厂房的结构平面布置图如图 7 所示，屋脊处设的双檩条同时兼作刚性系杆。在厂房两端第一个开间设置上柱段柱间支撑，在厂房纵向中央上下柱段都设柱间支撑。在与有柱间支撑开间相应的屋盖位置均设置横向支撑，以形成几何不变体系。在端部的第一开间与端部支撑相应位置及刚架转折处(柱顶和屋脊处)设置刚性系杆。柱间支撑布置如图 ：
檩条的间距一般取 1.5m，墙梁的间距根据门窗情况设定，一般也为 1.5m，间隔设置隅撑，间距为 3m，截面尺寸根据计算得到，并在跨中设置一道拉条，在屋脊和侧墙的顶部，还应设置斜拉条。截面支撑布置如下：
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§2.2 荷载计算
荷载取值 2.2.1恒载：
屋面：100mm 厚聚苯乙烯泡沫塑料夹芯板 0.14kN/㎡ 檩条及支撑 0.05kN/㎡ 刚架斜梁自重 0.11kN/㎡
0.30kN/㎡
则恒载标准值为： 0.30*7.5=2.25KN/m 恒载设计值： 2.25*1.2=2.7KN/m
2.2.2可变荷载：
由于刚架的受荷水平投影面积为 30*7.5=225mm2 >60mm2 ，故按《建筑结构荷载规范》取屋面活荷载(按不上人屋面考虑)标准值为0.40 KN/㎡;雪荷载为Sk=μrSo=1.0*0.25= 0.25 KN/㎡。取屋面活荷载与雪荷载中较大值0.40 KN/㎡。取屋面活荷载与雪荷载中较大值 0.40kN/㎡。
则可变荷载标准值为： 0.40*7.5=3.0kN/m 可变荷载设计值： 3.0*1.4=4.2kN/m 2.2.3风荷载计算
风压值ωο=0.35KN/m2，柱顶标高为9.5米，室外天然地坪标高为-0. 300m, h1=0.4m ,h2=1.0m，地面粗糙程度为B类，刚架计算宽度为B=7.5m。风荷载阵风系数按柱顶高z=9.5m处取为βz=1:风荷载高度变化系数按现行国家《建筑结构荷载规范》风压高度变化系数按柱顶离室外天然地坪的高度为，取值查表得，在离地面l0米时，μz=1.0,在离地而5米时，μz=1.0，用插入法求出离地而9.5米处μz=1.0
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则标准值：
ω1k=βz·μs•μz•ω0•B=1.0*0.8*1.0*0.35*7.5*1.05=2.205 kN/m（压力） ω2k=βz·μs•μz•ω0•B= 1.0*1.0*(-0.4)* 0.45*1.05*7.5=-1.4125kN/m （吸力）ω3k=βz·μs•μz•ω0•B=1.0*1.14*(-0.6)* 0.45*1.05*7.5=-2.425kN/m （吸力） ω4k=βz·μs•μz•ω0•B=1.0*1.14(-0.5)*0.45*1.05*7.5=-2.025kN/m （吸力） ω5k=βz·μs•μz•ω0•B=1.0*1.14(-0.4)* 0.45*1.05*7.5=-1.6125kN/m （吸力） ω6k=βz·μs•μz•ω0•B= 1.0*1.14(-0.4)* 0.45*1.05*7.5=-1.6125kN/m （吸力） Fw1=βz·μs•μz•ω0•BL= 1.0*1.14*1.3* 0.45*1.05*7.5*0.9=4.725kN （压力） Fw2=βz·μs•μz•ω0•BL= 1.0*1.14*(-1.3)* 0.45*1.05*7.5*0.9=4.725kN （吸力） Mw1=4.725·0.9/2=2.216kN•m Mw2=4.725·0.9/2=2.216kN•m 设计值：
ω1=2.205·1.4=3.807 kN/m ω2=(-1.4125)·1.4=-1.9775 kN/m ω3=(-2.425)·1.4=-3.395 kN/m ω4=(-2.025)·1.4=-2.835 kN/m ω5=(-1.6125)·1.4=-2.258 kN/m ω6=(-1.6125)·1.4=-2.258 kN/m F1=4.275·1.4=6.615 kN F2=(-4.275)·1.4=-6.615 kN M1=2.216·1.4=3.1024 kN•m M2=2.216·1.4=3.1024 kN•m
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2.2.4地震荷载:
本场地地震设防烈度为7度，设计地震加速度值为0. 15g，则查规范得水平地震影
响系数的最大值为αmax=0.12。地震分为第一组，设计特征周期为0. 45s,建筑场地类别为Ⅲ类。采用底部剪力法，结构阻尼比取为ζ=0.05。本设计假定一榀门架在考虑地震作用时为单自由体系(如下图所示)，质点位置在柱顶处。
G屋盖=1.8*30=54KN
G吊车梁=8340*10^(-6)*6*7850*10*4*10^(-3)=15.71KN G柱=8480*10^(-6)*10.1*7850*10*3*10^(-3)=20.17KN G纵墙=0.13*9.6*6000*2=14.98KN 计算周期时：
G=1.0G屋盖+0.5G吊车梁+0.25G柱+0.25G纵墙=81.44KN 计算地震作用时：
一
G=1.0G屋盖+0.75G吊车梁+0.5G柱+0.5G纵墙=94.16KN
通过在柱顶施加一单位荷载求得一榀刚架的柔度δ=0.25*10N/m，则刚度K=1/δ=4*10 周期T=2π（m/K）½=2*π【8144*10/4】½=0.283s 因为T∈【0.1s，Ts】所以α1=αmax=0.12 底部总地震剪力FEK=α1Geq=0.12*94.16=11.30KN FE=1.4*11.30=15.82KN 2.2.5吊车荷载
吊车采用采用北京起重运输机研究所LDB型3t软钩中级工作制(A5)电动单梁吊车，吊车选用资料如下所示:
-6
-6
6
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起重量Q （t） 度 作 制S （m） 3 A5 .5 5 A5 .5 169 0 109 0 3000 2500 2505 2000 78/m 53/m 38kg4.42 85 38kg2.85 85 36.2 21.0 8.84.8工度 ） 跨起升高度 （mB W H 基本尺寸（mm） 轨道 型号 重量 （t） 轮压 （KN） Pmax Pmin
18m跨吊车基本尺寸示意图
跨度12m：
Dmax,。k1=21.85*(5.5+7.5)/7.5=37.87KN Dmax,。1=1.4*37.87=53.02KN Mmax。1=Dmax。1·e=53.02*0.6=31.81KN·m
Dmin。1=Pmin/Pmax·Dmax。1=4.80/21.85·53.02=11.65KN Mmin。1=Dmin。1·e=11.65*0.6=6.99KN·m T1k=0.12*（G+g）/2*no=0.12*(30+0)/4=0.9KN Tmax。1=T1k*Dmax。1/Pmax=0.9*53.02/21.85=2.18KN 跨度18m：
Dmax,。k2=36.85*(5.0+7.5)/7.5=61.41KN Dmax,。2=1.4*61.42=86.0KN Mmax。2=Dmax。2·e=86.0*0.6=51.6KN·m
Dmin。2=Pmin/Pmax·Dmax。2=8.82/36.85·86.0=20.58KN Mmin。2=Dmin·e=20.58*0.6=12.35KN·m T2k=0.12*（G+g）/2*no=0.12*(50+0)/4=1.5KN Tmax。2=T2*Dmax。2/Pmax=1.5*86.0/36.85=3.50KN
§2.3刚架计算
2.3.1内力分析
(1)恒载
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恒载的设计值为2.7KN/m，取A, B, C三柱的截面尺寸为H600*250*6*10,斜梁截面尺寸为H550*250*6*10。计算简图见下图，内力计算采用清华大学结构力学求解器，材料性质中EA采用无穷大，EI采用各杆件相对刚度。
恒载分布图
刚架轴力图（KN）
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刚架剪力图（KN）
刚架弯矩图（KN·M）
(2)坚向可变荷载
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竖向可变荷载设计值为3.36kN/m。计算简图见下图，内力计算采用清华大学结构力学求解器，材料性质中EA采用无穷大，EI采用各杆件相对刚度。
竖向可变荷载分布图
则刚架在竖向可变荷载作用卜的内力图如下图所示：
刚架轴力图（KN）
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刚架剪力图（KN）
刚架弯矩图（KN·M）
(3)风荷载计算
分别考虑左半跨在左风和右风作用下刚架各截面的内力值。左风分布图及其内力图如下图所示。
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左风分布图
左风轴力图（KN）
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左风剪力图（KN）
左风弯矩图（KN·M）
右风分布图及其内力图如下图所示
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右风分布图
右风轴力图（KN）
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右风剪力图（KN）
右风弯矩图（KN·M）
(4)地震荷载计算
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在柱项作用一地震水平集中作用力15.82kN，分别考虑左震和右震作用时刚架各截面的内力值。左震分布图及其内力图如下图所示：
左震分布图（KN）
左震轴力图（KN）
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左震剪力图（KN）
左震弯矩图（KN·m）
右震分布图及其内力图如下图所示：
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右震分布图（KN）
右震轴力图（KN）
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右震剪力图（KN）
右震弯矩图（KN·m）
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5）吊车荷载计算
吊车荷载组合比较多，故先取刚架左半跨作为研究对象，求出当Dmax作用在左柱Tmax向左、Dmax
作用在左柱Tmax向右、Dmax作用在右柱Tmax向左及Dmax作用在右柱Tmax向右这四种基本情况，再用Excel组合好所有吊车组合，求得各控制截面在吊车荷载作用下的最大M和最小M，选出相对应内力值。下图为吊车荷载组合的其中两种情况作为示意。
D
max1
在A柱
D
max1
在A柱轴力图
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D
max1
在A柱剪力图
Dmax1在A柱弯矩图
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Dmax1在B柱
Dmax1在B柱轴力图
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D
max1
在B柱剪力图
D
max1
在B柱弯矩图
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Dmax2在B柱
D
max2
在B柱轴力图
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Dmax2在B柱剪力图
Dmax2在B柱弯矩图
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D
max2
在C柱
D
max2
在C柱轴力图
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Dmax2在C柱剪力图
D
max2
在C柱弯矩图
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Tmax1向左
T
max1
向左轴力图
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Tmax1向左剪力图
T
max1
向左弯矩图
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Tmax1向右
Tmax1向右轴力图
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Tmax1向右剪力图
T
max1
向右弯矩图
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Tmax2向左
Tmax2向坐轴力图
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Tmax2向左剪力图
T
max2
向左弯矩图
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Tmax2向右
Tmax2向右轴力图
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Tmax2向右剪力图
Tmax2
向右弯矩图
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组合1
组合1轴力图
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组合1剪力图
组合1弯矩图
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组合2
组合2轴力图
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组合2剪力图
组合2弯矩图
从所有的吊车荷载组合中根据最大 M 和最小 M 将各个截面的相对应的内力值填入下列表格中。
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柱在吊车荷载作用下的最大 M 和最小 M 选出相对应内力值
截面位置 柱底截 面 最大 M ) M(kN.m) 最小 M ) M(kN.m) ) V(kNN(kN) V(kNN(kN-32.64 -3.65 17.45 -67.32 -4.45 -26.56 4.72 -4.67 25.73 -78.63 -4.23 -28.87 A 柱 牛腿面 柱顶截 面 4.72 -6.89 19.89 -5.89 1.89 -43.23 36 49.84 -153.54 -8.95 -21.65 96 -65.87 柱底截 面 -28.86 9.78 44.78 -120.22 9.-0.36 6.B 柱 牛腿面 柱顶截 面 -2.43 7.98 46.34 -3.96 4.96 -43.15
截面位置 柱底截 面 C 柱 牛腿面 柱顶截 面 最 大 M N(kN) V(kN) M(kN.m) -32.75 -1.09 43.26 -46.75 -5.69 -36.39 5.98 -7.63 34.65 -69.54 -4.64 -32.56 3.44 -5.35 24.50 -4.30 0.69 -13.33 最 小 M N(kN) V(kN) M(kN.m) 梁在吊车荷载作用下的最大 M 和最小 M 选出相对应内力值
截面位置 最 大 M
) ) V(kN-0.37 -1.67 0.66 2.15 19 45
N(kN-12.95 -12.95 2.28 3.89 7 -0.-3.0-3.07 -0.19 梁 左 端 截面 DE 梁 梁跨中 梁 右 端 面 梁 左 端 截面 EF 梁 梁跨中 梁 右 端 截面 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文） 2013年
M(kN.m) 最 小 M ) M(kN.m) -9.03 -5.87 -5.87 -9.84 90 ) V(kN0.30 1.10 8.90 -1.39 5 -7.5 -82.9N(kN-3.41 -3.41 3.67 -6.18 90 2.72.75 37.48 9.02 1.56 4.68 9 -8.-8.90 5.914.68 截面位置 梁 左 端 截面 最大 M ) 最小 M ) M(kN.m) -18.03 -9.88 -9.88 -2.98 7.20 -12.97 ) V(kN0.43 1.10 -3.86 -1.38 N(kN-4.67 -7.41 -7.41 -8.19 1 8.70 8.70 -2.6-2.61 ) M(kN.m18.67 9.67 9.56 1.66 ) V(kN-2.56 -0.87 0.69 1.81 1 5.96 14.62 -2.1-1.11 N(kN-4.65 -4.65 FG 梁 梁跨中 梁 右 端 截面 2.24 GH 梁 梁 左 端 截面 2.08 梁跨中 梁 右 端 截面 -4.07 -4.07 2.3.2 内力组合 （1）荷载效应组合
由于本工程抗震设防烈度为 7 度，且相应风荷载标准值为 0.35kN/m2( >=0.35kN/m2)分别如下：
①1.2永久荷载+0.9*1.4*(竖向可变荷载+风荷载+吊车竖向可变荷载+吊车水平可变荷载)；
②1.0*永久荷载+ 1.4*风荷载 ；
③1.2*永久荷载+1.4* 0.5*竖向可变荷载+1.0*吊车自重+ 1.3*地震作用。 柱各个截面在不同荷载作用下的内力值
截面位置 小 大位 单载 恒载 活左风作用 ① ② ③ 右风作用 ④ 吊车最大荷⑤ 吊车最小荷⑥ 左震作用 ⑦ 右震作用 ⑧ 吊车自重最⑨ 吊车自重最小 ⑩
因此风荷载可不与地震作用同时组合。根据《钢结构设计规范》，本设计采用 3 种荷载组合。
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A柱 柱底截面 V N M kN N kk--22.3 35.89 ---2--0.04 0.01 0.00 0.04 0.01 0.10 0.04 0.01 0.13 -23.57 -1.78 -5.23 -23.57 1.78 -8.35 -0.05 -1.78 -1.44 21.91 22.21 3.92 16.22 --6.09 239.17 80.78 .7 --52.85 23.50 -4.85 2-1.76 5.03 0.05 -1.75 5.75 0.05 -1.75 1.49 -23.57 1.78 5.23 -23.57 -1.78 8.35 -0.05 1.78 1.44 2.43 18.15 -58.08 5.89 -4.06 -11.04 5.89 0.64 -4.38 5.34 .43 2--牛腿截面 N.m N kN V N M kk5.23 113.3-22.3 8.12 51.6 22.3 3.1 50.94 31.87 31.47 9.35 5-2-.66 94.36 .7 --55.60 5.08 .43 3-70.88 34.64 .14 5-2.66 7.07 .7 -258.27 2.27 .42 -22.85 -4.85 -5.26 -2.85 -4.85 -19.2 22.21 3-.92 11.55 -6.09 -18.9 -柱顶截面 N.m N kN V N M kk14.28 22.21 3-.92 -6.09 -B柱 柱底截面 N.m N kN V N M kk20.99 32.65 5.42 15.11 --3451.03 67.49 9.07 --14.98 -7.75 -5.92 83.87 51.88 0.02 16.68 ---11.3 6.54 -6.21 -8.07 34.63 184.2-1-5.52 -1.23 10.74 .23 5-3牛腿截面 N.m N kN V N M kk18.83 29.3 --3.05 43.33 348.07 -5.52 -3.98 48.07 -5.52 9.13 9.81 25.98 3.99 33.85 ---10.43 144.2811.3 6.54 -6.21 145.3 67.49 9.07 --14.98 11.88 -7.75 25.55 -5.92 29.46 3.14 1.95 .23 5--柱顶截面 N.m N kN V N M kN.m k3.74 79.04 10.38 0.39 ---12.92 4.75 1.3 956.58 5.95 .23 --,54 -6.21 243.39 67.49 9.07 --14.98 11.88 7.75 45.92 -4.33 68.21 5.61 51.78 25.17 5.14 截面位置 小 大位 单载 恒载 活左风作用
右风作用 吊车最大荷吊车最小荷左震作用 右震作用 吊车自重最吊车自重最47
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① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ ⑨ ⑩ C柱 柱底截面 N N V N M k--16.65 13---1.31 -4.77 -29.33 1.31 -4.77 4.73 1.31 -4.77 1--30.97 36.3 k8.9 k29.32 -13.84 45.61 -1.46 39.30 56.10 1.4 ---423.57 23.57 1-2.91 37.49 5-1.31 6.83 .17 5-2.78 1.78 5-N.m 牛腿截面 V N M kN.m 柱顶截面 V N M kN.m N N kkN N kk5.31 126.516.65 -1.32 -6 31.46 -15.5 61.91 43.67 7.2 7--.23 5.23 --25.84 36.3 8.9 -13.84 5.18 83.45 1.4 --423.57 23.57 -1.78 81.78 -9.16 5.57 .17 4--32.17 3.62 13.64 2.17 --16.65 -5.83 231.46 -8.16 90.26 1.58 39.07 2.52 4--.35 8.35 --23.33 36.3 8.9 -13.84 -.13 5.16 1.4 -6.42 2040.05 0.05 1-.83 .17 --.78 1.78 1-55.22 85.96 1.42 9.40 16.00 12.43 5.95 .44 1.44 梁各个截面在不同荷载作用下的内力值
截面位置 小 大位 单载 ① 恒载 活左右吊吊左右吊吊风作风作车最车最震作震作车自车自② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ ⑨ ⑩ DE梁 左端截面 N N V N M k-5.32 13.82 --8.27 2-1.28 -7.8 -----5.1 2.35 --23.50 -1.76 5.03 0.05 -1.75 0.04 0.01 0.00 0.04 0.01 k21.54 4.09 10.08 -0-0.44 4.36 3.72 -2k1.49 22.54 5.14 -5-跨中截面 N.m N kN V N k20.99 32.65 8.52 18.21 ---74.51 5.76 7.02 8.95 1.28 -13.06 .8 1.66 4.98 10.84 0.62 16.68 ----15.54 4.09 10.08 -1-2.00 .32 3.72 5.1 2.35 48
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M k8.52 -3.71 -2.3 14.02 -4.09 -1.52 -13.25 -5.76 -3.58 24.85 -1.28 -3.59 --23.45 7.8 8.47 -1-8-9.6 -5.1 2.35 -2.51 -5.75 0.05 -1.75 1.49 -0.10 0.04 0.01 0.13 -右端截面 N.m N kN V N M kk0.82 7.04 .8 24-.74 0.40 10.08 1-.79 0.68 3.72 1--.87 7.04 2.42 4--EF梁 左端截面 N.m N kN V N M kk1.34 20.26 8.18 --96.36 -2.37 21.96 -3.26 -.32 6.76 -.67 7.42 10.62 4.54 23.57 23.57 2--31-.58 1.67 1，65 5--.32 -.78 1.78 5-.23 5.23 --跨中截面 N.m N kN V N M kk13.72 1.34 20.26 8.18 ---94.89 -7.61 -1.96 6.03 -.32 13.56 2.62 11.81 2.42 -2.51 ----3.68 10.68 10.62 4.54 23.57 23.57 -3-3-10.23 7.30 1.65 --.32 7.49 -1.78 8.78 -9.58 14.91 --3.03 -5.7 -右端截面 N.m N kN V N M kN.m k4.71 16.07 2.46 --98.87 -1.96 1.32 20.37 73.62 .19 9.48 7.4 ---.35 8.35 --0.05 0.05 1-.78 1.78 1-.44 1.44 3.68 10.68 10.62 4.54 -3-30.23 1.30 1.65 --.32 17.64 27.45 5.35 --144.07 68.56 6.18 7.62 99.54 12.37 7.48 截面位置 小 大位 单载 ① 恒载 活左右吊吊左右吊吊风作风作车最车最震作震作车自车自② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ ⑨ ⑩ FG梁 左端截面 N N V N M k--13.51 -------k10.55 16.43 4.01 23-4.62 75.58 5.60 4.07 11.12 23.57 23.57 -0-01-3.07 2.52 1.68 -1.57 -7.65 -.78 1.78 5-.23 5.23 --k8.29 23.11 26.7 -864.4 14.49 3.51 -跨中截面 N.m N kN V N k2.57 112.8--2.40 21.64 2.8 ---9.75 15.17 4.01 11-2.49 5.58 8.89 4.07 11.12 23.57 23.57 -1-0-11.04 .32 1.68 .57 1.78 .78 49
9.43 12.93 12.78
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M k-13.14 1-24.53 3.51 1.14 -1-5-5.07 -8-右端截面 N.m N kN V N M kk11.11 7.28 --1.60 11.86 .24 2--.35 8.35 --0.05 0.05 1-.78 1.78 1-.44 1.44 --8.94 13.91 4.01 00-.37 -40.12 -.58 62.4 -2.75 -.69 8.89 4.07 11.12 0--0.83 4.63 1.68 1--1.47 11.86 2.32 2--.57 -2.48 -GH梁 左端截面 N.m N kN V N M kk32.2 50.77 13.63 0.67 -8.81 13.71 3.52 12-.55 40.12 -.42 62.4 -10.58 -.50 9.83 4.26 10.94 23.57 23.57 2--21-.17 1.66 1.12 1--.99 3.58 2.32 ---.04 -2.48 -.78 1.78 5-.23 5.23 --跨中截面 N.m N kN V N M kk32.2 50.77 13.63 15.98 -9.62 14.97 3.52 --510.6 16.44 139.79 -0.78 -.6 -4.88 3.13 4.26 10.94 23.57 23.57 -1-2-12.53 0.44 1.12 78-.15 -.64 7.37 --.04 6.73 -1.78 8.78 -右端截面 N.m N kN V N M kN.m k22.9 13.23 13.63 31.29 93.36 .35 8.35 --0.05 0.05 1-.78 1.78 1-.44 1.44 10.43 16.23 3.52 --522.7 -35.3 -.78 14.88 3.13 4.26 10.94 -1-21.33 0.44 1.12 1--.04 155.22 85.96 8.32 7.54 15.56 12.43 5.95 柱各个截面荷载组合效应
截面位置 内 力 单 1.2*恒载+1.4*0.9（活载+恒载+吊车荷载） 左风吊左风吊右风吊右风吊1.0恒载+1.4风载 左 风 风 ③ 4 右1.2*恒载+1.4（0.5活载+1.3地震作用） 自重大自重大自重小自重小位 车大 车小 车大 车小 ③③④④，⑤ ，⑥ -，⑤ -，⑥ -左震 右震 左震 右震 ⑦⑧⑦⑧，⑨ --，⑩ -，⑩ -④， - 柱底截N n V n K-51.21 82.42 65.97 97.19 K2432--.04 12.37 63.40 68.56 30.46 35.61 3-3-5-21.18 21.90 5.70 14.88 .45 6.10 .93 3.61 50
河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文） 2013年
A 柱 柱顶截面 M V n Kn.m B 柱 柱顶截面 M V n Kn.m
N n K 牛腿截面 M V n Kn.m KN n K 柱底截面 M V n Kn.m KN n KKN n K 牛腿截面 M V n Kn.m KN n K面 M Kn.m K--16-766-547.37 86.98 06.90 7.30 99.82 1.60 ----6-.65 3.13 0.39 6.09 ----14.87 89.89 29.64 104.61.54 61--.30 10.11 27.73 32.88 27.75 32.90 1-3-5-.94 9.42 9.02 1.39 0.79 17-6-.46 6.08 15.26 -.93 3.61 8-4.14 5.00 --.76 41.38 1.23 1.42 6.78 --1--.86 2.65 --9.95 19.50 24.72 34.27 0.40 6.01 22.81 27.96 22.83 27.98 -4.97 12-0.72 -6.37 33.91 -3-5-.93 7.19 --.46 6.08 --.92 3.61 --7.40 39.40 46.07 102.8-102.58 1-214.79 ---7.93 32.60 16.64 50.72 18.54 52.62 -3.46 15--116.34 --118.98 --116.34 -94.48 206.6-9 -.55 118.9-8 -0.80 5.68 8.50 24.98 1.77 9.67 0.58 12.14 5.56 17.11 71--6-5---4.40 0.06 39.34 103.6----7.36 59.02 11.41 57.59 9.24 72.24 --110.6--113.2--110.6-71.20 179.08163.10 170.9--.32 0.32 113.21--.48 1.34 10.82 7.96 1.77 9.67 5.56 17.11 0.58 12.14 101.69 -27-352432.11 1.60 27.99 9.36 ---2.92 6.71 6.00 1--.32 2.61 -171.16 72.53 63.06 64.43 9.56 36--.91 1.91 78.41 134.21---78.41 9.55 --.84 9.74 12.46 1.77 9.67 0.58 12.14 5.56 17.11 -12-115852.09 48.45 01.70 1.16 58.31 9.03 2.69 9.41 .66 5.37 51
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截面位置 内 力 单 位 1.2*恒载+1.4*0.9（活载+恒载+吊车荷载） 左风吊③，⑤ C 柱 牛腿截面 M V n Kn.m 柱顶截面 M V n Kn.m N n KKN n K 柱底截面 M V n Kn.m KN n KK-左风吊③，⑥ -右风吊④，⑤ -右风吊④，⑥ -1.0恒载+1.4风载 左 风 风 ③ - ④， 5-右1.2*恒载+1.4（0.5活载+1.3地震作用） 自重大⑦自重大⑧，⑨ -自重小⑦，⑩ -自重小⑧，⑩ -78.13 90.73 64.80 77.40 9.16 32--2.65 83.42 80.90 83.42 80.90 -2118.90 11.99 7.85 13.37 17.51 0.33 30.07 2.18 3.88 7.21 18--7-83759.08 7.40 4.60 76.29 9.74 102.1-----94.71 2.21 0.06 7.57 ----38.14 106.11124.81 92.78 4.88 .93 78.29 75.77 78.29 75.77 0.54 13.23 46-18213.30 5.99 3-.10 8.08 7.21 -33.90 2.18 3.88 1--5.00 25.49 03.23 2.74 40.45 5.36 -----1.99 0.72 19.39 12.66 ----37.92 44.89 24.59 31.56 2.79 2.02 42.85 40.33 42.85 40.33 11911-2118.90 -85.41 1.29 6.73 --.20 4.63 --.59 0.74 2.18 3.88 7.21 -4---91.26 125.329.30 63.35 24.60 4.24 107.781.37 111.7梁各个截面的荷载组合效应
截面位置 小 大位 单载 恒载 ③活左右风作④，⑥ -风 左风 ③ - 右自自自重小⑦，⑩ -自重小⑧，⑩ -风作③④，⑤ - ④3重大重大⑦⑧，⑨ ，⑨ --DE梁 左端截面 N N V N ，⑤ k-，⑥ -30.07 16.98 21.90 k1122.54 3.15 8.20 8.81 5.71 2-8.81 11.02 .37 51.761.38 8.64 47.09 18.76 14.14 2224.28 1.13 6.76 52
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M k3---4-----跨中截面 N.m N kN V N M k6.03 5.83 33.03 74.89 1.03 35.70 11.1-----4-6.88 5.04 1-6.30 8.26 -1.04 17.364.46 .33 -345.76 18.17 52.80 ---12.69 17.33 12.71 961.96 14.28 -.80 2.43 263.45 -.37 -23.64 15.05 15.46 k031.56 3.05 13.81 7.46 0.18 2.70 27.27 2.08 4.37 2右端截面 N.m N kN V N M kk2.93 9.53 --7.99 6.74 --8.16 0.74 196.40 -.71 -5.94 1.95 16.35 1.36 1-4-.43 4.37 1-0.11 5.51 2-0.58 8.58 --6.99 5.37 1-.18 4.53 --.71 15.86-.55 10.032.50 4.53 5-.91 50.156.49 .64 -211.26 15.90 11.28 ---4.36 24.44 -7.53 1.89 222.63 2.54 --EF梁 左端截面 N.m N kN V N M kk8.08 17.14 --4.65 7.84 --8.54 21.60 --44.48 50.13 44.48 2--.86 33.11 2.11 --跨中截面 N.m N kN V N M .34 10.73 31.69 19.61 .03 ---5-6.11 11.36 6.04 ---8.32 1.95 5-.25 51.55-.58 21.01-.34 12.62 15.44 ---45.91 51.55 45.91 ---16.44 16.08 11.47 1--3.26 23.95 10.12 ---14.42 20.06 14.42 ---15.80 25.38 20.77 ---60.10 91.85 64.13 16.27 21.51 k--17.74 15.10 10.97 k--18.34 -右端截面 N.m 16.34 28.84 N k--N V N M 18.21 23.46 k--.84 18.60 9.94 0.56 --4-.57 20.01-8.06 13.31 6.71 --818.70 16.06 14.18 11.54 k----78.00 165.826.30 114.1.98 4.00 20.4-3-20.55 6.90 87.8N.m
截面位置 小 大位 单载 恒载 活左风作用 ③，⑤ F左N N
k-③，⑥ -④，⑤ -右风作用 ④，⑥ - ③ 5 ④ ④-风 左风 右自重大左震 ⑦，⑨ -自重大右震 ⑧，⑨ -自重小左震 ⑦，⑩ -自重小右震 ⑧，⑩ -16.91 16.93 26.36 26.38 .22 5.28 55.54 62.09 55.54 62.09 53
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G梁 端截面 M V N kk35.98 63.73 -38.67 30.70 -32.75 45.81 -3--44345.44 2.59 6.18 4.69 6.78 111319.72 1.81 20.69 -1.70 -跨中截面 N.m N kN V N M kk2.78 44.88 24.97 5.34 6.35 -5---14.98 17.46 24.43 26.91 11117.56 15.97 -9.33 -1.62 -7.69 -.89 4.62 54.11 60.66 54.11 60.66 --12223.13 5.22 --9.30 18.87 --9.47 2.52 2.37 8.16 0.25 ---14.51 -右端截面 N.m N kN V N M kk8.93 26.53 6.12 33.79 4.09 --6--6.83 15.52 16.28 24.97 --2-0.96 -5.06 -.54 -.56 3.94 19.74 26.29 19.74 26.29 -113--.45 -.59 -.68 -3.39 1.30 --1.56 2.44 --GH梁 左端截面 N.m N kN V N M kk4.34 21.83 21.05 38.55 65.63 84.20 9.06 9.21 13.09 13.24 ----6-----7.11 16.35 16.01 25.25 --534.17 68.79 -7.04 64.62 -.96 52.08 -.18 3.71 52.62 58.82 52.62 58.82 -147-2.96 -.21 7.14 70.77 6.17 6.09 9.29 417.91 -跨中截面 N.m N kN V N M kk.23 17.34 6.49 6.34 5---1.84 1.69 --14.59 13.27 23.49 22.18 ----22.26 12.53 12.91 3342.25 -3.36 -0.95 -.50 4.39 54.06 60.26 54.06 60.26 -7----.15 22.35 19.41 17.37 14.44 34512.26 0.03 3.12 ---6.64 9.74 --3.18 3.23 4-2.07 6.41 -4右端截面 N.m N kN V N M kN.m k16.53 15.22 25.43 24.12 ----.83 5.06 22.57 28.77 22.57 28.77 -1----50.27 41.44 27.31 18.48 13.14 2.37 38.90 35.97 43.88 40.94 -----4----102.9127.735.40 60.23 27.70 7.34 107.781.37 111.785.41
截面位置 大小 单位 Mmax及相应Mmax及相应Nmax及相应Nmin络值 及相应值 控制截面应力 各截面包杆件包络 54
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A柱 柱N kN 底截面 V kN M kN.m 牛N kN 腿截面 V kN M kN.m 柱N kN 顶截面 V kN M kN.m B柱 柱N kN 底截面 V kN M kN.m 牛N kN 腿截面 V kN M kN.m 柱N kN 顶截面 V kN -65.4.04 97 -21.35.718 0 106.-99.90 82 -14.-10487 .66 1.54 -9.02 64.1-41.4 38 10.4-34.0 27 6.37 0.72 37.9-1023 .88 -102-206.58 .69 10.8-24.0 98 74.4-1030 .68 -71.-17020 .98 8.48 -7.96 101.-27.69 99 -63.2.91 06 -9.711.74 7 4.04 -97.19 35.7-21.0 90 -99.67.382 0 6.30 -104.66 11.3-9.09 2 61.2-41.3 38 10.4-34.0 27 6.37 0.72 37.9-1023 .88 5.55 -206.69 -9.6-24.7 98 -59.-10302 .68 10.3-1792 .08 -9.611.37 4 5.92 2.11 11.9-1341 .22 -9.6-12.7 14 97.N=-19 104.66 35.70 106.90 104V=3.66 5.70 11.39 64.14 34.M=127 06.90 6.37 102.88 206N=-.69 206.99 24.98 103.68 179V=-.08 24.98 11.34 101.69 134M=-.22 134.22 12.14 55
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M m kN.101.70 -58.31 19.03 59.41 101.70
截面位置 大小 单位 Mmax及相应C柱 柱底截面 V kN N kN -78.13 31.99 M m 牛腿截面 V kN N kN kN.159.08 -24.81 0.54 -30.07 -102.13 -4.88 6.10 -8.08 M m 柱顶截面 V kN N kN kN.103.23 12.02 -0.74 M m kN.44.24 -40.45 -44.89 16.73 -125.30 35.36 12.02 -0.74 44.24 -30.07 -102.13 9.93 Mmax及相应5.65 Nmax及相应5.65 Nmin及相应-83.42 22.18 84.71 -106.11 15.99 -25.49 -44.89 16.73 -125.30 83.N=-控制截面应力 各截面包络值 杆件包络值 42 106.11 31.99 159.08 106V=3.11 1.99 15.99 103.23 44.M=189 59.08 16.73 125.30
截面位置 大小 单位 Mmax及相应DE梁 左端截面 V kN N kN -5.71 -11.02
Mmax及相应-14.14 26.76 6.38 Nmax及相应3.37 Nmin及相应-47.09 24.28 47.N=-控制截面应力 各截面包络值 杆件包络值 09 47.09 26.76 56
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M m 跨中截面 V M m 右端截面 V kN 2.70 N kN kN kN.N kN kN.41.03 -23.64 0.56 32.93 0.18 6.46 -16.35 -4.37 -5.51 M m EF梁 左端截面 V kN N kN kN.27.27 -44.48 2.86 -8.58 -5.37 -4.53 M m 跨中截面 V kN 5.58 N kN 5.25 kN.3.34 -31.69 -21.51 -15.10 M m 右端截面 V kN 14.00 M m kN.36.90 N kN kN.19.94 4.57 -28.84 -23.46 -16.06 -165.87 14.00 36.90 19.94 4.57 -19.61 5.25 5.58 -51.55 -16.08 -23.95 -23.46 -16.06 -165.87 2.03 5.49 5.91 3.50 6.46 -16.35 4.71 6.55 -52.80 4.04 -35.70 4.04 -45.76 -23.64 0.56 32.93 -15.90 -7.53 22.63 -50.13 6.64 52.80 23.64 6.46 32.93 15.M=-V=26.72 90 52.80 7.53 27.27 50.N=-13 51.55 6.64 31.69 51.V=-55 16.08 16.08 28.84 23.M=146 65.87 16.06 165.87
截面位置
大单控制截面应力 各杆57
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小 位 Mmax及相应Mmax及相应Nmax及相应Nmin及相应截面包络值 件包络值 FG左N kN 梁 端截面 V kN M kN.m 跨N kN 中截面 V kN M kN.m 右N kN 端截面 V kN M kN.m GH左N kN 梁 端截面 V kN M kN.m 跨N kN 中截面 V kN M kN.m 右N kN 端截面 V kN
-5.2-62.8 09 -6.141.88 1 124.1.70 97 -14.-4.698 2 17.5-2.36 7 15.9-33.7 79 -6.8-3.93 4 -0.91.45 6 -4.3-84.4 20 -52.-3.762 1 4.21 1.96 76.4-17.9 34 -60.5.50 26 -19.-3.241 3 53.1-6.42 1 -5.0-15.6 22 12.3-41.7 44 -5.2-62.8 09 -6.141.88 1 124.1.70 97 5.89 -60.66 -2.525.22 2 -6.1-18.2 87 -6.8-26.3 29 -0.9-1.36 0 -4.3-13.4 24 6.18 -58.82 -9.27.14 9 1.23 76.34 5.50 -60.26 -3.2-19.3 41 -6.453.11 2 4.83 -28.77 -13.-40.14 94 62.N=-09 62.09 41.81 124.97 60.V=466 1.81 25.22 33.79 26.M=129 24.97 1.45 84.20 58.N=-82 60.26 9.29 76.49 60.V=-26 41.44 19.41 53.12 28.M=-77 127.77 41.44 58
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M m kN.47.34 -127.77 -27.70 -85.41 127.77
第三章 结构构件设计
§3.1刚架柱设计
3.1.1单元截面几何特性
柱截面为高频焊接H型钢(mm)H600 *250*6* 10。柱截面无孔洞，截面面积和净截面面积A=An= 8480mm² ; x方向的截面惯性矩为Ix=5.327*10cm , y方向的截面惯性矩为Iy=2.605*10cm; x方向的截面抵抗矩和净截面抵抗矩Wx=Wnx=1.776*10cm，y方向的截面抵抗矩和净截面抵抗矩为Wy=Wny=2.08*10cm；x方向的截面回转半径ix=25.06 cm , y方向的截面回转半径iy=5.54 cm ;钢材的弹性模量E2.06*10N/mm。
门架斜梁截面高度可取其跨度的1/40～1/50，截面宽度取截面高度的1/2～1/3，板件厚度应满足局部稳定要求，18m跨梁为高频焊接H型钢（mm）H450×200×6×10。因为梁截面无孔洞，梁截面面积和净截面面积 A1=An1=8180mm2 ；x方向的截面惯性 I x1=4.390*108 mm4 ，y方向的截面惯性矩为 I y1= 2.605*107 mm4 ；x方向的截面抵抗矩和净截面抵抗Wx1=Wnx1=1.596*106 5
2
2
3
3
3
4
4
3
4
mm3 。y方向的截面抵抗矩和净截面抵抗矩Wy1= Wny1=2.084*105 mm3 ；x方向的截面回转半径 ix1=231.7mm ，y方向的截面回转半径 iy1=56.4mm 。12m跨梁为高频焊接H型钢（mm）H300×
150×6×10。梁截面面积和净截面面积为 A2=An 2=7580mm2 ；x方向的截面惯性矩为 I x2=2.818*108 mm4 ，y方向的截面惯性矩为 I y 2=2.605*107 mm4 ；x方向的截面抵抗矩和
净截面抵抗矩为Wx 2=Wnx 2=1.252*106 mm3 ，y方向的截面抵抗矩和净截面抵抗矩Wy 2=
Wny 2=2.084*105 mm3 ；x方向的截面回转半径 ix 2=192.8mm ，y方向的截面回转半径 iy
2=58.6mm 。钢材的弹性模量 E=2.06*105 N / mm2 。
3.1.2柱子和梁强度及稳定性验算 内力组合：
A 柱：N=-104.66KN V=35.70KN M=106.90KN·m B 柱：N=-206.99KN V=-24.98KN M=-134.22 KN·m C 柱：N=-106.11KN V=31.99KN M=159.08 KN·m DE梁：N=-47.29KN V=26.72KN M=-52.80 KN·m EF 梁：N=-51.55KN V=-16.08KN M=-165.87KN·m FG 梁：N=-62.09KN V=41.81KN M=124.97 KN·m
59
河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文） 2013年
GH梁：N=-60.26KN V=-41.44KN M=-127.77 KN·m 截面强度，条件：N/An+Mx/γxWnx≤f
A 柱：104660/8480+106900000/1.05*1776000=66.84N·mm2≤f=215 N·mm2 B 柱：206990/8480+1342200000/1.05*1776000=61.23N·mm2≤f=215 N·mm2 C 柱： 106110/8480+1590800000/1.05*1776000=79.02N·mm2≤f=215 N·mm2 DE梁：47290/8180+52800000/1.05*1252000=56.76N·mm2≤f=215 N·mm2 EF 梁：51550/8180+165870000/1.05*1252000=56.09N·mm2≤f=215 N·mm2 FG 梁：62090/8180+124970000/1.05*1252000=152.31N·mm2≤f=215 N·mm2 GH梁：60260/8180+127770000/1.05*1252000=105.52N·mm2≤f=215 N·mm2 满足要求，即其截面强度满足要求。
弯矩作用平面内的稳定验算条件N/ψA+βM/W1x（1-0.8N/NEXˊ）≤f
平面外计算长度，柱平面外计算长度为最大侧向支撑点的间距，即 l0 y= 7.320m 考虑屋面板可与檩条牢固连接，因此檩条可作为横梁平面外的侧向支撑点，但为了安全起见，对于钢梁平面外的计算长度则应根据隅撑的设置位置来确定，本设计的隅撑设置位置为两檩一个，故钢梁平面外计算长度取为2倍檩条间距（最大檩距为1.50m），即 l y= 3.0m
平面内计算长度，由于中柱为非摇摆柱，则
PEO边=πEIOA/hA=π*206000*5.327*10/10100=10606.36KN 单位水平荷载 H=1N 作用下同，通过电算得出则计算长度系数 Δ= 0.45*10 m
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则刚架的侧移刚度为 K=2222.2kN / m ，且已知中柱轴力 N=-104.66KN r1.201.2KPEOiPiPihi
则A柱 μr=1.82
柱平面内计算长度 l0 x=1.82*10.1=18.4m B柱 μr=1.27
柱平面内计算长度 l0 x=1.27*10.1=12.85m
C柱 PEO边=πEIOA/hA=π*206000*5.327*10/6.3=27260.14KN μr=3.67
柱平面内计算长度 l0 x=3.67*6.3=23.12m 梁平面内计算长度取横梁长度 l0 x=18.11m A柱 平面内整体稳定
长细比：λx=lox/ix=73.42<[λ]=150
NExO=πEAeo/1.1λx=π*2.06*10*8480/1.1*73.42=2907.65KN
对于x轴，Q235钢，按b类截面，查《钢结构设计规范》附录C表C-2可得ψ=0.729 则104660/0.729*8480+1.0*106990000/1776000(1-0.729*104660/2907650)=76.4 N·mm2≤f=215 N·mm2
满足平面内整体稳定性要求。
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平面外整体稳定
弯矩作用平面外的稳定性计算条件：N/ψyA+ηβtxMx/ψbW1x≤f λy= loy/iy=132.1<[λ]=150
对于y轴，Q235钢，按c类截面，查《钢结构设计规范》附录C表C-3可得ψ=0.335 Ψb=1.07-λy*fy/44000*235=0.673
则 104660/0.335*8480+106990000/0.673*1776000=122.92 N·mm2≤f=215 N·mm2 满足平面外整体稳定性要求。 局部稳定性可不验算
经验算 同理可得 B柱和C柱也满足整体稳定性，局部稳定性可不验算 3.1.3边中柱（A柱）柱脚设计
边柱柱脚采用刚接方式与基础相连，地脚螺栓采用M24锚栓，采用双螺帽，材质为Q235钢，周边角焊缝。按边柱柱脚所承担的内力起控制作用的有以下两组：
N=-104.66KN V=35.70KN M=106.90KN·m N=4.04KN V=35.70KN M=-99.82KN·m A柱柱脚大样图如图所示。
2
（1） 底面截面特征：
A=870*440=382800mm W=440*870/6=5.551*10mm
钢筋混凝土基础为C20，查《混凝土结构设计规范》表4.1.4得混凝土抗压强度为
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fc 9.6N / mm2 。
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底板对基础顶面的压应力：
σmax=N/A+M/W=104.66*10/382800+106.90*10/5.51*10=2.21 N / mm2< fcσmin= N/A-M/W=104.66*10/382800-106.90*10/5.51*10=-1.67 N / mm2< fc验算锚栓直径： 受压区底板长度
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9.6N / mm2 9.6N / mm2
l压 =Lσmax/(σmax-σmin)=870*2.21/(2.21+1.67)=495.5mm
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柱脚底板中心到受压区合力的距离为
E=l压=L/2=60.5mm
锚栓拉力为 T=（M-Ne）/[（2/3）L0+d/2]=180.38KN 一个锚栓的拉力为
T/3=180.38/3=60.13KN<78.5KN 满足要求
基础反力 R= N+ T=4.66+180.38=285.04KN
受压区最大压应力
σmax=2R/BL0=285040*2/440*810=1.6 N / mm2< fc= 9.6N / mm2 满足要求 底板厚度
底板三边支承部分因为基础所受压应力最大，边界条件较不利，因此这部分板所承受 的弯矩最大，取σc=2.29 N / mm2. 由 b2=135mm ， a2=152mm ，则 b2 / a2=0.888 ，查表得到弯矩系数为
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α= 0.104 。
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M=ασc a2=0.104*2.21*152=5310.22 N·mm 钢板的设计强度设计值取 f=205N / mm2 ，
钢板厚 t= 6M / f=12.5mm<22mm 且小于20mm， 满足要求。 焊缝计算
不考虑加劲肋等补强板件与底板连接焊缝作用，而且H型截面柱与底板连接处翼缘采 用周边角焊缝连接，角焊缝尺寸为7mm。
Aeww=0.7*7*（600-2*10）*2=5684 mm2
Aew=0.7*7*（600-2*10）*2+ 0.7*7*（250+ 250-6-2*10）*2=10329.2 mm2 Wew=1.823*106 mm3
σN=N/ Aew =104660/10369.2= 10..09 N / mm2 σM=M/ Aew =106.90*10/1.823*10=58.64 N / mm2 τv=V/ Aeww=35700/5684=6.28N / mm2
角焊缝的焊接折算应力为：σfs=54.24 N / mm2 < ff=160 N / mm2 满足要求。 柱脚水平抗剪验算
由于在自重与风荷载作用下柱脚受拉力、弯矩和剪力共同作用，则柱脚需设置抗剪件， 经计算设置I12.6的抗剪件。 同理 A柱和B柱也满足要求 3.1.4边柱与横梁连接节点
（1）边柱与横梁连接节点螺栓强度验算
1）梁柱连接节点形式。梁柱节点采用 M20（8.8 级）摩擦型高强螺栓连接，接触面采用喷砂后生赤锈处理，查表得摩擦面抗滑移系数μ=0.45 ，每个高强螺栓的预拉力
P=125KN，如图 2.22 所示。
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2）连接处内力设计值。因本工程梁柱连接采用竖接方式，故连接处传递的内力设计值：轴力N=-46.23KN（压力）,弯矩M=-74.98kN.m，剪力V=28.81kN。剪力引起的附加弯矩 M1=28.81* 0.3=8.64kN.m。则修正后的弯矩。 M=74.98+8.64=83.62kN.m
3）最外排螺栓杆轴方向受拉验算
Nt1=40.28KN<0.8P=0.8*125=100kN Nt2 =26.12 KN<0.4P=0.4*125=50kN
b
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满足连接强度要求
4）最外排螺栓拉剪承载力验算 NV=0.9nfμP=0.9*1*0.45*125=50.6KN Nt=0.8P=0.8*125=100KN Nv=V/n=28.81/10=2.9KN Nt=Nt1=40.28KN
Nv/ NV+ Nt/ Nt=2.9/50.6+40.28/100=0.46<1 满足要求 则其它内排螺栓满足连接强度要求。 （2）端板厚度验算。
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端板采用Q235.B，厚度取为18mm，其材料强度抗拉强度设计值为 f=205N / mm2 。 无加劲肋端板
ew =47mm，a=217mm
3ewNt2b=10.8 18mm 满足要求。 t（0.5aew）f（3）梁柱节点域的剪应力验算
db =430mm， dc =480mm， tc =10mm。
τ=M/dbdctc=83.62*10/430*480*10=40.5 N / mm2 σ= Nt2/ewtw=26120/47*6=92.6 N / mm2 1）梁柱连接节点形式。梁柱节点采用 M20（8.8 级）摩擦型高强螺栓连接，接触面采用喷砂后生赤锈处理，查表得摩擦面抗滑移系数μ=0.45 ，每个高强螺栓的预拉力P=125KN b b 6 64 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文） 2013年 2）连接处内力设计值。连接处传递的内力设计值：轴力N=-15.91kN（压力）,弯矩 M=22.60kN.m，剪力V=-7.53kN。 3）最外排螺栓杆轴方向受拉验算 Nb b t1=14.67 KN=0.8P=0.8*125= 100kN Nt2 =12.45 KN=0.4P=0.4*125=50kN 满足连接强度要求 4）最外排螺栓拉剪承载力验算 NbV=0.9nfμP=0.9*1*0.45*125=50.6KN Nbt=0.8P=0.8*125=100KN Nv=V/n=7.53/10=0.753KN Nt=Nt1=14.67KN Nb b v/ NV+ Nt/ Nt=0.753/50.6+14.67/100=0.15<1 满足要求 则其它内排螺栓满足连接强度要求。 （2）端板厚度验算。 端板采用Q235.B，厚度取为18mm，其材料强度抗拉强度设计值为 f=205N / mm2 。 无加劲肋端板 ew =47mm，a=217mm t3ewNt2b（0.5ae=8.34mm< 18mm 满足要求。 w）f（3）梁柱节点域的剪应力验算 db =430mm， dc =480mm， tc =10mm。 τ=M/d6 bdctc=83.62*10/430*480*10=40.5 N / mm2 作用于基础顶面上的荷载包括柱底传给基础的M,N,V以及外墙自重重力荷载，柱底传给基础的M,N,V按拄底截面内力所对应的标准值求得，如下所示： N=-104.66KN V=35.70KN M=106.90KN·m 外墙自重重力荷载 240厚砖墙 19kN / m3*0.24m*6m*0.9m=24.62kN 基础梁 16.7kN N wk=16.7+24.62=41.32kN N wk 距基础形心的偏心距 ew 为： ew=(240+600)/ 2=420mm N w =1.2 N wk= 1.2*41.32=49.58kN （2） 基础尺寸及埋置深度拟定高度 h=800mm 基础顶面标高为-0.500m,故基础埋深d 65 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文） 2013年 d= h+0.5=0.8+0.5=1.3m 拟定基础底面尺寸 ANk，maxNwkfa-md=(104.66+41.32)/(130-20*1.3)=1.36m2 适当放大取 A=bl=1.2*1.8=2.16m2 如下图 （3）计算基本压力及验算地基承载力 Gk=m dA=20*2.16*1.3=56.16KN W=lb2 /6=1.2*1.82 /6=0.648m3 Nbk=N k+N wk+Gk=104.66+41.32+56.16=202.14kN Mbk=Mk+Vkh- N wk ew=106.90-5.70*1.3-41.32*102=41.34KN·m Pk，max=Nbk/A+Mbk/W=160.16 N / mm2 Pk，min=Nbk/A-Mbk/W=27.01 N / mm2 P= (Pk，max+ Pk，min)/2=93.58 N / mm2 fafakd（b-3）d（d-0.5）=130+0+1.0*18*(1.3-0.5)=144.4kPa pk ,max=1.2 f a=1.2*144.4=173.3N / mm2 （3） 基础高度验算 基础高度 h0=650- 45=605mm 由于 b=1200mm<2h0+hc= 2* 605+540=1750mm 故短边方向不需要验算抗冲切。 由于 l=1800mm<2h0+hl=2* 605+ 970= 2180mm ，故长边方向不需要验算抗冲切。 （4）基础底板配筋计算 ①底板弯矩计算 M11Pj，maxPj1242(bbc)2(2llc)=17.35 KN·m M21Pj，maxPj2242(bbc)2(2llc)=10.27 KN·m M31Pj，maxPj,min242(llc)2(2bbc)=14.27 KN·m 66 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文） 2013年 M41Pj，maxPj,min242(llc)2(2bbc)=7.31 KN·m ②配筋计算 基础底板受力钢筋采用HPB235级（ f y 210N / mm2 ）。 长边方向钢钢筋面积为： A1M10.9h0fy=17.35*106/0.9*605*210=151.73mm 2 A2M20.9h0fy=10.27*106/0.9*305*210=178.16 mm 2 选用Φ6@100( As=283mm2) 短边方向钢钢筋面积为： A3M30.9(h0d)fy=14.27*106/0.9*(650-45-6)*210=126.05 mm2 A4M40.9(h0d)fy=7.31*106/0.9*(350-45-6)*210=129.36 mm 2 选用Φ6@140( As=202mm2) 基础配筋图如图所示。 67 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文） 2013年 §3.2 吊车梁设计 （1）设计资料 厂房跨度为 18m，长度为 67.5m，柱距 7.5m。吊车梁跨度 7.5m,设一台 3t 电动单梁吊车。吊车采用采用北京起重运输机研究所 LED 型 3t 软钩中级工作制(A5)电动单梁吊车中级工作制。最大轮压 Pmax 25kN ，最小轮压 Pmin 7.94kN ，吊车总宽 B=3000mm，吊车轮距 W=2500mm，轨道高度 65mm，材料选用 Q235B。 厂房跨度为 12m，长度为 67.5m，柱距 7.5m。吊车梁跨度 7.5m,设一台 5t 电动单梁吊车。吊车采用采用北京起重运输机研究所 LED 型 5t 软钩中级工作制(A5)电动单梁吊车中级工作制。最大轮压 Pmax （2）内力计算 1）求 M max 36.85kN ，最小轮压 Pmin 8.82kN ，吊车总宽 B=2500mm，吊车轮 距W=2000mm，轨道高度 65mm，材料选用 Q235B。 M max 时最不利轮位如图所示。 Fmax=αβγQPmax =1..05×1.03×1.4×25=37.85KN RB=37.85*3125/7500=2839 KN MC=28.39*3.125=88.72 KN·m VC左=VC右=37.85-28,39=9.46kN 2)求 M T max T=α2ΥQT1=1.0*1.4*0.12*(30+0)/4=1.26KN M T max=1.26*88.72/37.85=2.95KN·m 3）求Vmax 68 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文） 2013年 Vmax 时最不利轮位如图所示。 Vmax=37.85*（7.5+5）/7.5=63.08KN4)求VT max VT max1.26*63.08/37.85=2.10KN (3)截面估算 1）梁高 ①按经济条件确定： Wsh=1.2*88.72*10/215=495181mm 6 3 h73Wsh300=254mm ②按允许挠度值确定： lhmin0.6fl106=0.6*2157500*500*106 484mm v③建筑净空无要求,故取 h=500mm。 2）腹板厚度 ①经验公式： Tw=7+3h=7+3*0.5= 8.5mm twmin=1.2Vmax/hf=1.2*63.08*10/500*215=0.71mm ③按局部挤压要求： Lz=a+5hy+2hr=50+5*10+2*65=230mm 3 twmin •FlZ•f=1.35*37.85*10/230*0.95*215=1.09mm 69 3 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文） 2013年 故取 tw 8mm 3）翼缘尺寸 为使截面经济合理，选用上、下翼缘不对称工字形截面，所要翼缘板面积按下列公式近似计算。 AW12h6twhw=495851/500-8*500/6=325mm 取上翼缘 A=250×10=2500 mm2 下翼缘 A=200×10=2000 mm2 即初选上翼缘板-250×10，下翼缘板-200×10 局部要求：hw/tw=（500-10*2）/8=60< 80235fy （4）验算 1）截面特性： A=250*10+200*10+480* 8=8340mm2 y1=(250*10*5+480*8*250+200*10*495)/8340=235.3mm y2=500-235.3=264.7mm I4 x=342041191mm W1xIxy1=1453639mm 3 W2xIxy2=1292184mm 3 I=19687500mm4 x W1yIyx1=196875 mm 3 W2yIy3 x2=157500 mm iyIy=51.42 Aλy=7500/51.42=145.87<[λ]=150 吊车梁上翼缘： A=250*10=2500mm2 I y=10*2503/12=13020833mm4 Wy=13020833/125=104167 mm3 2）强度验算： ①正应力 上翼缘正应力： σ上=Mmax/Wx+MT/Wy=88720000/1453639+12050000/104167=106.99N/mm2＜f=215 N/mm2 70 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文） 2013年 下翼缘正应力： σ下= Mmax/Wx=88720000/2900000=68.3 N/mm2＜f=215 N/mm2 剪应力 突缘支座处剪应力：τ=1.2Vmax/h0tw=1.2*157270/572*10=32.99 N/mm2＜fv=125 N/mm2 腹板局部稳定 lz=a+5hy+2hR=50+5*10+2*65=230mm，σc=ψF/twlz=1.0*99330/10*230=26.99 N/mm2＜ fv=125 N/mm2 稳定性验算： 整体稳定性 ζ=l1t1/b1h1=7500*10/300*500=0.5＜2 βb=0.73+0.18ζ=0.73+0.18*0.5=0.82 ∵I1=I2 ∴αb=0.5 ηb=0.8(2αb-1)=0.8*(2*0.5-1)=0 ∵ψb=0.931＞0.6，∴ψb =1.07-0.282/ψb=0.767＜1.0 Mx/ψbWx+My/γyWy=88720000/0.767*1453639+12050000/1.2*104167=128.16+23.91=152.1 N/mm＜f=215 N/mm 局部稳定性 翼缘：b1/t=（150-5）/14=10.4＜15，腹板：h0/tw=572/10=57.2＜80 加劲肋计算： 横向加劲肋的外伸宽度为： bs≥h0/30+40=572/30+40=60,取bs=100mm 横向加劲肋的厚度为：ts≥bs/15=100/15=6.7，取ts=8mm，所以横向加劲肋的尺寸为-8*100 支座加劲肋 支座加劲肋尺寸采用-10*100，A0=10*100=1000mm，A=A0+15tw=1960mm 强度验算： σ=Vmax/A0=157270/1000=157.27N/mm＜f=215 N/mm整体稳定计算： σ=Vmax/ψA=157270/0.959*1960=83.67 N/mm2＜f=215 N/mm2 2 2 2 2 2 2 2 §3.3抗风柱设计 (1)设计资料 在车间靠山墙边的刚架间设置三抗风柱，抗风柱柱高为10.1m，两抗风柱间距为6m，室内外高差为0. 3m. (2)截面初选 71 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文） 2013年 选用H型钢HW450*30*15*15，A=153cm2, ix=18.4cm, iy=6.65cm, Ix=51853.5cm4, Iy=6761.8cm4, Wnx=2304.6cm3， 每米重量=120.105kg/m (3)荷载计算 抗风柱水平方向只承受山墙的风荷载，竖直方向上，没有墙板，雨蓬等传来的竖向荷载，所以抗风柱竖直方向上只承受自重。 风荷载计算 计算单元取B=6m,风荷载体型系数μs=0.8，基本风压ω0=0.35KN/m2，风压高度变化系数μz=1.005。风荷载设计值q=γQμsμzω0B=1.4*0.8*1.005*0.35*6=2.36KN/m 竖向荷载计算 柱自重为Gk=120.105*10.1*10=12.13KN 竖向荷载设计值F=1.2Gk=14.56KN (4)内力计算 计算简图如下： 5 (5)面强度和稳定验算 最不利内力为：M=30.09KN·m， N=14.56KN 强度验算：条件：N/An+Mx/γxWnx≤f 14560/15300+30090000/1.05*2304600=13.39N/mm2＜f=215 N/mm2 弯矩平面内稳定验算：条件为 N/ψxA+βmxMx/γxW1x(1-0.8N/Nexˊ) ≤f 计算长度为lox=loy=0.8l=0.8*10.1=8.08m 长细比为λx=lox/ix=808/18.4=43.9＜[λ]=150 λy=loy/iy=808/6.65=121.5＜[λ]=150 查表得：ψx=0.882， ψy=0.432 72 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文） 2013年 欧拉临界应力π2EA/1.1λx2=14867.5KN，代入得： 14560/0.882*15300+1.0*30090000/1.05*2304600（1-0.8*14560/14867500）=13.53 N/mm2＜f=215 N/mm2 弯矩平面外稳定验算 条件为N/ψyA+ηβtxMx/ψbW1x≤f ψy=0.432, η=1.0, βtx=1.0, ψb=1.07-λy2fy/44000*235=0.73 代入得：M=30.09KN·m， N=14.56KN 14560/0.432*15300+1.0*30090000/0.73*2304600=20.1 N/mm2＜f=215 N/mm2，可。 §3.4牛腿设计 牛腿强度设计 所承受的外力设计值 Vmax=91.11kN ， e=300mm ， M=Vmax .e=91.11*0.3=27.33kN.m 牛腿根部断面尺寸为 H 440*250*10*10 Ix=2.93*108mm4, WA=2*Ix/h=1.33*106mm3 S1=250*6*297=7.58*105mm3, σ=Ve/WA=24830000/2950000=20.5N/mm2 τ=VS1/Itw=165550*446000/434000000*10=23.6 N/mm2 折算应力：σc=(σ2+3τ2) ½=(8.422+3*172) ½=45.7 N/mm2＜f=160N/mm2 σA=M/βfWA=24830000/1.05*2950000=8.02 N/mm2 当柱截面B点已承受较大弯矩M及剪力V时，由于牛腿传力作用，亦对柱截面B点的强度按折算应力进行验算： 正应力：σ=N/A+M/W=24.5N/mm2 偏心弯矩力偶：H=Ve/d=70.77KN,剪应力：τ=(V+H)/Aw=44.7KN σc=(σ2+3τ2) ½=81.2 N/mm2＜1.1f=160N/mm2,满足要求。 §3.5檩条的设计 (1)设计资料 屋面采用W60型（YX130-300-600）压型钢板，水平檩距为1.5m，檩条跨度7.5m，于檩条跨中设置一道拉条。 (2) 荷载统计 荷载标准值: 永久荷载 屋面:100mm厚聚苯乙烯泡沫塑料夹芯板 0.14kN/㎡ 73 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文） 2013年 檩条及支撑 0.05kN/㎡ 0.19kN/㎡ 可变荷载： 取屋面活荷载与雪荷载中较大值0.40 KN/㎡。 (3)内力计算 檩条线荷载 P=（1.21.18*0.19+1.4*0.4）*1.5=1.18KN/m Px=Psin5.71=0.12 KN/m Py=Pcos5.71=1.17 KN/m 檩条在均布荷载作用下的弯矩： Mx=Pyl2/8=1.17*36/8=5.26 KN·m My=Pxl12/8=0.12*9/8=0.14KN·m (4)截面选择及截面特性 选用C180*70*20*2.5，则Ix=5.51*106mm4, Wx=7.35*104mm3, Wy=1.51*104mm3, ix=63.9mm, iy=,23.6mm，计算截面有拉条连接，取0.9折减系数，Wnx=0.9Wx=6.62*104mm3,Wny≈Wy. (5)强度计算 屋面能阻止檩条侧向失稳和扭转 σ1=Mx/Wx+My/Wy=107.26N/mm2＜205 N/mm2,可。 (6)挠度计算 Νy=5Pkyl4/384EIx=27.8mm＜l/200=30mm,可。 (7)长细比计算 λx=lx/ix=93.9＜200, λy=ly/iy=127.2＜200，故此檩条在平面内外均满足要求。 §3.6墙架设计 (1)设计资料 房屋围护墙采用中间夹保温层的压型钢板，墙架横梁间距为1.5m，基本风压标注值ω0=0.35KN/m2,钢材为Q235钢。 (2)荷载及墙板设计 墙梁采用槽型钢200*76*5.2*9.0，自重g=18.37Kg/m=0.1837KN/m 墙重0.25KN/m 风荷载：qy=1.2*(0.1837+0.25*1.5)=0.67KN/m，qx=1.4*0.8*1.0056*0.3*6=2.03KN/m (3)内力计算 Mxmax=qyl2/8=3.0KN·m ，Mymax=qxl2/8=9.135KN·m (4)强度计算 74 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文） 2013年 A=23.4cm2, Wxmin=20.5cm3, Wy=152.2cm3，σ=Mx/Wx+My/Wy=197N/mm2＜205N/mm2,可。 (5)挠度计算 V=5ql4/384EI=5.4mm＜l0/200=30mm,可。 §3.7撑设计 隅撑按轴心受压构件设计。由于隅撑成对布置，且角度θ取为45°，则每根隅撑轴心轴心力N按下式计算：N=0.5Af(fy/235) ½/60cosθ=0.5*250*10*215/60*cos44.68°=6.3KN 连接螺栓采用普通C级螺栓M12。 隅撑的计算长度取两端连接螺栓中心的距离：l0=778mm。 选用L50*4，截面特性：A=390mm2,imin=9.9mm,imax=19.4mm，λmax=l0/imax=778/19.4=40.1＜[λ]=200。b类截面，查表得ψ=0.899，单面连接的角钢强度设计值乘以折减系数αy: λ=778/9.9=78.6 ，αy=0.6+0.0015λ=0.718，σ=N/ψA=6300/0.899*390=18.0N/mm2＜αyf=0.718*215=154.4N/mm2,满足要求。 75 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文） 2013年 致 谢 将近一个学期的毕业设计已接近尾声，首先衷心的感谢我的指导老师王老师，在他的指导和帮助下，我得以顺利完成毕业设计的任务，从建筑设计到结构设计，每进一步都得到了王老师的支持与鼓励。设计虽然已经结束了，但是导师认真细致指导问题的态度、以及对学生设计循序渐进地引导过程，都将深深地印在我的脑海。 正是王老师的耐心讲解和殷切教导才让我顺利解决了设计中遇到的各种疑难，在进行结构设计的过程中内力组合和基础部分的设计是最棘手的一部分，许多问题是从来没有遇到过的，尽管是很简单的常规的问题，王老师都会耐心细致的给我们讲解。毕业设计让我学到了很多有用的东西，不仅仅是知识上的进步，更重要的是我得到大家给我的无微不至的关怀和帮助。毕业设计的过程就是我们成长的过程，在这个过程中我们相互帮助、相互协作，学习和工作都让我们变得成熟。 在设计之初我确感到了压力，对从事土木工程的设计及施工我们学到的知识还太少，但经过了这一学期的设计经历，我获得了各位老师和同学的帮助，使我能顺利完成毕业设计。在与王老师相处期间，我学习到的不仅仅是专业知识，更重要的是学到了怎样的为人处事和做人的道理，同时也认识到自己的不足，更加增强了我的学习积极性，以及必需在以后工作中培养自己责任心和使命感，来报答社会、学院和老师们多年来的培养！ 在这里也让我感到感到老师孜孜不倦的治学态度和同学们给自己的友情。在此特别的感谢我的指导老师和所有土木工程专业的老师和同学们，是他们给我教诲和帮助，为我们提供的方便和帮助，使我们在工作中有良好的条件专心搞设计。 这次能圆满完成任务，我感到骄傲和欣慰，在这里我要真诚地感谢所有帮助我的老师和同学们，没有他们一点点的指导和帮助，也就没有我做设计的知识的积累，感谢大家对我的关心和帮助！ 谢谢大家！ 致谢人：赵鹏 2013年5月29日 76 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书（毕业论文） 2013年 参考文献 [1]沈蒲生，苏三庆。《高等学校建筑工程专业毕业设计指导》[M]北京:中国建筑工业出版社，2000 [2」中华人民共和国国家标准建筑结构荷载规范(GB50009-2001) [S]北京:中国建筑工业出版社，2002 [3]中华人民共和国国家标准《混凝上结构设计规范》[S]北京:中国建筑工业出版社，2002 [4]中华人民共和国国家标准钢结构设计规范(GB 50017-2003) [S]北京:中国计划出版社，2003 [5]梁兴文，史庆轩主编《上木工程专业毕业设计指导》[M]北京:北京科学出版社，2002 [6]中华人民共和国国家标准冷弯薄壁型钢结构技术规范(GB50018-2002) [S]北京:中国计划出版社，2003 [7]中华人民共和国国家标准钢结构工程施工质量验收规范(GB50205-2001) [S]北京:中国计划出版社，2001 [8]赵熙元，柴爬等建筑钢结构设计手册「M]北京:冶金工业出版社，1995 [9]《钢结构设计规范》编制组编著《钢结构设计规范》应用讲评「M]北京:中国计划出版社，2003 77 因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容