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 ⨯=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/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68⨯⨯⨯梁的截面高度h 一般取(1/301/45)l,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截面截面名称长度()mm面积2()mmx I 64(10)mm ⨯x W 43(10)mm ⨯y I 64(10)mm ⨯y W 43(10)mm ⨯x i m m y im m柱60030068H ⨯⨯⨯ 72009472520 173 36 24234 61.6 梁60030068H ⨯⨯⨯105529472520 173 36 2423461.68668612522.0610947210 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力图如下：计算项目计算简图及内力值(M 、N 、Q) 备注恒载作用恒载下弯矩 恒载下剪力恒载下轴力（忽略柱自重）弯矩图剪力图“+”→轴力图(拉为正，压为负)活荷载作用活荷载(标准值) 弯矩图弯矩图活荷载作用活荷载(标准值)剪力图活荷载(标准值)轴力图剪力图“+”→轴力图(拉为正，压为负)风荷载作用风荷载(标准值)弯矩图弯矩图.风荷载(标准值)剪力图风荷载(标准值)轴力图剪力图“+”→轴力图(拉为正，压为负)个方向作用，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) ③ N max 与相应的M ，V(以最大轴力控制) ④ N 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0120.5848.45M N KN Q KN ==-=-，，2-2截面的控制内力为335.33120.5848.45M KN M N KN Q KN =-•=-=-，， 3-3截面的控制内力为335.3364.30115.40M KN M N KN Q KN =-•=-=，， 4-4截面的控制内力为246.7857.82 5.79M KN M N KN Q KN =•=-=，， 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。

① 柱翼缘()1504212.17156b t -==<==（满足要求）② 柱腹板600161462504w w h t -==<==（满足要求） （2）柱有效截面特征max 4min 2max min 0max 00335.33120.5848.45947217310206.5612.73193.83/181.10206.56181.10 1.88206.5658497480.526.21056X x w M KN M N KN Q KNN M A W N mm h t σσσσασαλ=-•=-=-⎫⨯⨯=±=±⎬⨯⎭⎧=±=⎨-⎩-+=====<+-=36，，120.5810335.3310 .28因97>70，故可以考虑屈曲后强度。

220.5181.10.88206.56584206.56311.2206.561621.28[(1)0.112(1)]10.8,148.45c pw h mmkNσσβσβββλρλ-∴==-=⨯=+==++-++==≤===21max 由于考虑屈曲后强度：=181.1k 则，截面全部有效。

（3）抗剪强度验算：柱截面的最大剪力为V '2'30.850.8 1.4,[10.64(0.8)]0.973125121.63/5848121.6310w v w v d w w v f f N mm V h t f λλ-==<<=--=⨯===⨯⨯⨯>max 则V ,满足要求。

460.5/1731021510371.95/371.95120.58371.95/9472371.9522.59367.2N d e e e e e e N e e e e V V M M M NW A M W f kN m M M NW A kN m kN m -<≤=-==⨯⨯⨯=⋅=-=-⨯=-=⋅>⋅弯剪压共同作用下的验算:因为，按公式进行验算，其中 335.33，满足要求。

[]225'22'81.6180,81.60.6813.14 2.061094722388, 1.0,(1.1)(1.181.6)1.0[10.8(/)]x Exmx x mx x x x Ex x b EA N kN M N A N N W λλλλϕπβλβϕγ=<====⨯⨯⨯====⨯⨯⨯+=+-⨯x 3（4）稳定性验算刚架柱平面内稳定性验算类截面，由《钢结构设计规范》附表C-2查得，则120.581030.681947242120.5817310(10.8)238818.69192.39211.08/N mm f ⨯⨯⨯⨯-⨯=+=<635.33101.05 满足要求。

刚架柱平面外稳定性验算：212236458.40.81810.650.350.650.350.825258.41.07 1.070.99440044000120.58100.825335.33101.00.81894720.991731015.5tx b tx x b px b M M M A W λλϕβλϕβηϕϕ====+=+⨯==-=-=⨯⨯⨯+=+⨯⨯⨯=y y 类截面，由《钢结构设计规范》查得，N 则 26161.52177/N mm f +=<满足要求。

B ：刚架梁验算：取3-3截面内力335.3364.30115.40M KN M N KN Q KN =-•=-=，，⑴ 局部稳定验算③ 梁翼缘()1504212.17156b t -==<==（满足要求）④ 梁腹板600161462504w w h t -==<==（满足要求） （2）梁有效截面特征24220.5193.83/173101158429221623.91[(1)0.112(1)]10.530.8,X c p M N mm W h mm σσσσβσβββλ⎫⨯=±=±=±⎬⨯⎭∴=-=⨯====++-++===≤61221门式刚架坡度为1/10<1/5，可以不考虑横梁轴梁的影响，按受弯构件验算。

335.3310=k'2'31115.45.340.850.8 1.4,[10.64(0.8)]0.973125121.63/5848121.6310568.25w w v w v d w w v kN f f N mm V h t f kN τρλλλ-======<<=--=⨯===⨯⨯⨯=>max max 则，截面全部有效。