一、设计资料1.1厂房信息该厂房采用单跨双坡门式刚架，厂房横向跨度12m，柱顶高度5.1m，共8榀刚架，柱距6.3m，屋面坡度1/10，柱底铰接。

窗高出柱脚1.5m，尺寸为1.5x3m，每个柱距间居中设置一个。

两端山墙上各设门一个（居中），尺寸为3.3x4.5m。

1.2材料刚架构件截面采用等截面焊接工字形。

钢材采用Q235B，焊条E43型。

1.3屋面及墙面材料屋面及墙面均为带100mm厚岩棉夹层的双层压型钢板；檩条（墙梁）采用薄壁卷边C型钢，间距为1.5m。

1.4自然条件抗震设防烈度为6度（不考虑地震作用）。

地面粗糙度系数按C类。

二、结构布置该厂房跨度12m，柱距6m,共8榀刚架，所以厂房纵向长度6.3×（8-1）=44.1m,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。

柱间支撑宜布置在温度区段的中部，以减小纵向温度应力的影响。

并在屋盖相应部位设置檩条、拉条及撑杆，同时应该在柱间支撑布置的柱间布置屋盖横向水平支撑。

由于无吊车，且柱高<柱距，因此柱间支撑不用分层布置。

结构布置图见附录2.1截面尺寸确定（1）焊接工字型截面尺寸：截面高度h以10mm为模数；截面宽度b以5mm为模数，但工程中经常以10mm为模数；腹板厚度t w可取4mm、5mm、6mm，大于6mm以2mm为模数；翼缘厚度t≥6mm，以2mm为模数，且大于腹板厚度。

（2）工字型截面的高厚比（h/b）：通常取h/b=2～5；梁与柱采取端板竖放连接时，该梁端h/b≤6.5。

（3）等截面梁的截面高度一般取跨度的1/40～1/30，即300mm～400mm。

综上所述，初步选择梁柱截面均用等截面H型钢300×300×10×152.2截面几何特性梁柱1185020200 6750 1350 131 75.5450三、荷载计算荷载计算简图3.1荷载取值计算（1）屋面不可变荷载标准值（按水平投影面）：0.5kN/㎡（包括构件自重）；（2）屋面可变荷载标准值（按水平投影面）：0.4kN/㎡；（3）基本雪压S0=0.35kN/㎡；对于单跨双坡屋面，屋面坡度α=5.71, μz=1.0雪荷载标准值S K=S0×μz=0.35kN/㎡<0.4kN/㎡,取屋面活荷载和雪荷载中的较大值为0.4kN/㎡，不考虑积灰荷载。

（4）基本风压：0.35kN/㎡。

按《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》的规定计算，基本风压ω0=1.0×0.35=0.3675kN/㎡，地面粗糙度系数按C类。

风荷载高度变化系数按《建筑结构荷载规范》的规定采用，当高度小于10m时，按10m高度处的数值采用,μz =0.74。

风荷载体型系数μs，迎风面柱及屋面分别为+0.80和-0.60，背风面柱及屋面分别为-0.50和-0.50。

3.2荷载标准值计算（1）屋面恒荷载标准值：0.5×6.3=3.15kN/m （2）屋面活荷载标准值：0.4×6.3=2.52 kN/m （3）风荷载标准值：q k =1.05μs μz ω0×柱距迎风面：柱上q 1=1.05×0.8×0.74×0.3675×6.3=1.44 kN/m 横梁上q 2=-1.05×0.6×0.74×0.3675×6.3=-1.08 kN/m 背风面：柱上q 3=-1.05×0.5×0.74×0.3675×6.3=-0.90 kN/m 横梁上q 4=-1.05×0.5×0.74×0.3675×6.3=-0.90 kN/m荷载简图如下所示：四、内力计算及组合4.1刚架内力计算注：剪力图：“+”表示方向“→”；轴力图：拉为正，压为负。

1.44kN/m1.08kN/m0.90kN/m0.90kN/m(1)在不可变荷载作用下内力图M图（单位kN·m）V 图（单位kN)N 图（单位kN ）-7.52(2)在可变荷载作用下内力图M图（单位kN·m）V图（单位kN）N 图（单位kN ）(3)在风荷载作用下内力图（左风）-6.01M图（单位kN·m）V图（单位kN）N图（单位kN）(4)在风荷载作用下内力图（右风）M 图（单位kN ·m ）V 图（单位kN ）-8.06N图（单位kN）4.2荷载组合该结构只考虑承受屋面不可变荷载、屋面可变荷载、风荷载，所以进行刚架内力分析时，所需考虑的荷载效应组合主要有：（1）1.2×不可变荷载+1.4×max{可变荷载，雪荷载}；（2）1.2×不可变荷载+1.4×风荷载；（3）1.2×不可变荷载+0.85×1.4×（不可变荷载+风荷载）4.3内力组合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（1-1）、柱顶（2-2）、梁支座（3-3）、梁跨中（4-4）等截面。

控制截面的内力组合主要有：①最大轴压力N max和同时出现的M及V较大值。

②最大弯矩M max和同时出现的N及V较大值。

鉴于轻型门式刚架自重较轻，锚栓在强风下可能受到拔起力，需考虑③组合。

③最小轴压力N min和同时出现的M及V较大值，出现在不可变荷载和风荷载共同作用下，当柱脚铰接时M=0。

控制截面示意图各情况下的截面内力值及组合值 由上表可知，各控制截面的内力为：柱底截面： M=0， N=-44.60kN, V=-13.36kN 柱顶截面： M=-68.16kN ·m N=-44.60kN V=-13.36kN 梁支座截面： M=-68.16kN ·m N=-17.74kN V=43.04kN 梁跨中截面： M=57.62kN ·m N=-13.31kN V=-3.64kN五、刚架梁、柱的截面及稳定验算5.1构件的宽厚比验算翼缘部分：b/t=145/15=9.67≤15√235/m m =15，满足；腹板部分：h 0/t w =270/10=27≤250√235/m m =250，满足。

5.2刚架梁的验算（1）梁的抗剪验算梁支座 V=43.04kN 查书可知34.5k =τ 梁支座处腹板的平均切应力：τ=m ℎmm m =43040270×10=15.94N/mm 2所以m m =ℎm/m 37√m √235/m =37√5.34√235/235=0.32≤0.8，满足；故 ==v w w d f t h V 270×10×125=337.5kN>40.04kN , 满足。

梁跨中 V=-3.64kN 查表可知34.5k =τ 梁跨中腹板的平均切应力：τ=m ℎmm m =3640270×10=1.35N/mm 2所以m m =ℎm/m m 37√m 235m =37√5.34√235/235=0.32≤0.8，满足故 ==v w w d f t h V 270×10×125=337.5kN>3.64kN , 满足。

综上所述：梁的抗剪强度满足要求。

（2）有效宽度验算梁支座处：M=-68.16kN ·m N=-17.74kN V=43.04kN σ=m m ±m ∙m m m=17.74×10311850±68.16×106×13520200×104=1.50±45.55所以σ1=47.05N/mm 2 <f σ2=-44.05N/mm 2 β=m 2m 1=−44.0547.05=−0.936m m =√(1+m )+0.112(1−m )+(1+m )=22.35λρ=ℎm/m 28.1√m √235/(m m )=28.1×√22.35×√235/(1.087×47.05)=0.095<0.8，满足所以腹板全截面有效M=W X f=1350×103×215×10-6=290.25kN ·m m m=m −mm m m=290.25−17.74×135011850=288.23kN ·m>68.16kN ·m ，满足。

（3）整体性验算当斜梁不超过1:5时，因为轴力很小可以把构件当做压弯构件计算，由于该厂房的坡度为1:10，因此可以不进行稳定性验算。

5.3刚架柱的验算（1）抗剪验算柱顶：柱的内力V=13.36kN 查书可知34.5k =τ 柱顶腹板的平均切应力：τ=m ℎmm m =1336027010=4.95N/mm 2 m m =ℎm/m 37√m √235/m =37√5.34√235/235=0.32≤0.8，满足；==v w w d f t h V 270×10×125=337.5kN>13.36kN ,满足。

柱底：柱的内力V=13.36kN 查书可知34.5k =τ 柱底腹板的平均切应力：τ=m ℎmm m =13360270×10=4.95N/mm 2m m =ℎm/m 37√m √235/m =37√5.34√235/235=0.32≤0.8，满足；==v w w d f t h V 270×10×125=337.5kN>13.36kN ,满足。

所以柱的抗剪强度满足要求。

（2）有效宽度验算柱顶 M=-68.16kN ·m N=-44.60kN V=-13.36kN σ=m m ±m ∙m m m=44.60×10311850±68.16×106×13520200×104=3.76±45.55所以σ1=49.31N/mm 2 <f σ2=-41.79N/mm 2 β=m 2m 1=−41.7949.31=−0.847m m =√(1+m )+0.112(1−m )+(1+m )=20.26λρ=ℎm/m 28.1√m 235/(m m )=28.1×√20.26×√235/(1.087×49.31)=0.102<0.8，满足。

故腹板全截面有效M=W X f=1350×103×215×10-6=290.25kN ·m m m=m −mm mm=290.25−44.60×135011850=285.17kN ·m>68.16kN ·m ，满足。