目录一、设计资料-----------------------2二、钢屋架计算--------------------------------7三、内力计算-----------------------------------7四、杆件截面设计-----------------------------9五、节点设计-----------------------------------12六、填板计算-----------------------------------16七、吊车梁计算--------------------------------16八、排架柱荷载计算--------------------------18九、排架柱配筋计算--------------------------20十、牛腿设计-----------------------------------21 十一、基础设计--------------------------------22某机加工车间设计一、设计资料１．车间基本参数：某公司因生产需要，拟在济南郊区建设一座单层单跨机加工车间（设计使用寿命50年），车间建筑平面、剖面见下图。

车间采用排架结构，下部为现浇钢筋混凝土柱及独立基础，上部采用钢屋架结构，屋架与排架柱铰接。

车间内设有一台A4工作制的软钩梁式吊车，屋架下弦距离牛腿顶面1.8m ，轨道高度130mm 。

混凝土排架柱采用实腹矩形柱;吊车梁采用H 形截面钢吊车梁，抗风柱为矩形截面钢筋混凝土柱。

车间屋面采用75mm 厚彩色夹芯钢板，屋面檩条为卷边C 型钢 （C180×70×20×2.5），檩条间距约1.5m;车间四周围护墙采用240mm 厚砖墙，内外各抹灰20mm 厚，表面刷涂料;纵墙塑钢窗洞高为1.8m 、宽为2.4m ，共上下两层。

2、车间荷载、材料自重、抗震设防等级：① 屋面活荷载标准值:0.5kN/m 2(不上人屋面，无积灰荷载)； ② 基本风压：0.45kN/m 2； ③ 基本雪压：0.30kN/m 2；④ 屋面75mm 厚夹芯钢板及檩条自重标准值:0.25kN/m 2（按投影面积）；⑤ 钢屋架及屋面支撑自重标准值（估算）：0.35kN/m 2（按投影面积）； ⑥ 钢筋混凝土自重25 kN/m 3；砖及抹灰自重20 kN/m 3； 回填土自重20 kN/m 3； ⑦ 抗震设防等级：6度。

3、荷载组合： ① 钢屋架为简化计算，屋面暂不考虑风荷载作用。

首先计算一榀典型简支屋架的内力系数，然后分别计算下述三种荷载标准值作用下的杆件内力：全跨永久荷载、全跨屋面活荷载、半跨屋面活荷载。

最后列表进行下述两种荷载组合：1.2×全跨永久荷载+1.4×（屋面活荷载，雪荷载）max ；1.2×全跨永久荷载+1.4×（半跨屋面活荷载，半跨雪荷载）max 。

② 排架柱为简化计算，不考虑车间的空间作用，将钢屋架简化成刚度无穷大的水平横梁，两端与排架柱铰接连接。

屋面永久荷载及活荷载标准值分别等效作用到横梁上。

首先分别计算下述八种荷载标准值作用下一榀典型排架的内力：永久荷载、屋面活荷载、左（或右）墙面风荷载、吊车左（或右）刹车力、吊车靠近左(或右)时的竖向荷载；然后列表进行排架柱的内力组合。

组合情况考虑以下六种：1.2×永久荷载+1.4×（屋面活荷载，雪荷载）max ； 1.2×永久荷载+1.4×墙面风荷载； 1.2×永久荷载+1.4×吊车竖向荷载；1.2×永久荷载+0.9×1.4×（屋面活荷载，雪荷载）max +0.9×1.4×墙面风荷载； 1.2×永久荷载+0.9×1.4×（屋面活荷载，雪荷载）max +0.9×1.4×吊车竖向荷载； 1.2×永久荷载+0.9×1.4×（屋面活荷载，雪荷载）max +0.9×1.4×墙面风荷载+0.9×1.4×吊车竖向荷载+0.9×1.4×吊车水平荷载。

4、地质情况：经勘测，地表土为人工填土，1.2m 厚，不宜作为天然地基土，建议全部挖除；其下为粘土，地基承载力特征值kpa fak 200=，压缩模量mpa Es 10=，适宜作为地基持力层。

场地地下水静止水位埋深为10.5米，可不考虑水质对基础混凝土的侵蚀。

最大冻土深度可按0.5m 考虑。

5、主要构件材料① 钢筋：纵向受力钢筋采用HRB335级钢筋，箍筋采用HPB235级钢筋； ② 混凝土：C20~ C30；③钢材：Q235-B或Q345-B。

6、钢屋架形式为梯形钢屋架，吊车吨位为10t，牛腿柱顶标高为4.5m 结构布置二、钢屋架计算1、屋面坡度为1/12。

2、屋架布置及几何尺寸屋架几何尺寸图屋架计算跨度24000-300=23700屋架端部高度H=23125mm3、荷载计算（1）恒荷载屋面恒荷载0.25 kN/m2屋架及支撑自重0.35 kN/m20.25+0.35=0.6 kN/m2（2）活荷载因屋面活荷载0.5 kN/m2 >雪荷载0.3kN/m2，取0.5 kN/m2永久荷载设计值：1.35×0.6+1.4×0.7×0.5=1.3kN/m2可变荷载设计值：1.2×0.6+1.4×0.5=1.42kN/m22、荷载组合设计屋架时，考虑以下两种荷载组合：全跨永久荷载+半跨可变荷载F1=0.6×1.2×1.5×6=6.48 kNF2=0.5×1.4×1.5×6=6.3 kN三、内力计算按力学求解器计算杆件内力，然后乘以实际的节点荷载，屋架要上述第一种荷载组合作用下，屋架的弦杆、竖杆和靠近两端的斜腹杆内力均达到最大值，在第二和第三种荷载作用下，靠跨中的斜腹杆的内力可能达到最大或发生变号，因此，在全跨荷载作用下所有杆件的内力均应计算，而在半跨荷载作用下，仅需计算近跨中的斜腹杆内力，取其中不利内力（正、负最大值）作为屋架的依据。

具体计算见图屋架各杆内力组合见表。

全跨荷载布置图全跨荷载内力图左半跨荷载内力图内力计算表四、杆件截面设计 1、上弦杆截面计算整个上弦杆采用同一截面，按最大内力计算N = -184.54N （压力），查表，节点板厚度选用8mm ，支座节点板厚度选用10mm 。

计算长度 屋架平面内取节间轴线长度,l ox =1505mm 屋架平面外,根据支撑和内力变化取,l oy =6020mm 截面宜选用两个不等肢角钢，且短肢相并,如图图1上弦截面A=13.82 cm 2i x =1.67cm i y =6.69cm λy = l ox / i x =150.5/2.56=59<150][=λ λy = l oy / i y =602.0/6.69=90<150][=λb 1 /t=100/8=12.5<0.56 l oy / b 1 =(0.56×603.0)/10=33.8 可近似取λxz =λy ,b 类截面，查表φy =0.621=σ N/(φy A)=184.54×103/(0.621×4460)=66.63 N/mm 2 <ƒ=215 N/mm 2 所选截面合适。

2、下弦杆截面计算整个杆件采用同一截面，按最大内力计算，N max =185.69kN （拉力） 计算长度 屋架平面内取节间轴线长度cm l x 3000= ly=600cm 屋架平面外根据支撑布置取l oy =23.7/2=11.85m 试选用2∟80×50×8，见图2所示，A =19.7 cm 2 , i x = 1.38 cm , i y =4.02 cm 按所选角钢进行截面验算：λx = l ox / i x =300/1.38= 217<[λ]=350 λy = l oy / i y =1185/4.02=295<[λ]=350截面合适下弦截面3、斜杆截面计算① 斜杆AK 和斜杆BM 合并N = -109.65kN (压力)，l 0x =2775 ，l 0y = 3067 计算所需净截面面积 选用2∟70×6，图所示，A =16.32c ㎡ , i x =2.15 cm , i y = 3.19cm斜杆截面λx = l ox / i x =262.4/2.15=129.069<150][=λ 属于b 类截面 λx = l oy / i y =262.4/3.19= 96.14<150][=λ 属于b 类截面 满足长细比：150][=λ的要求。

b 2 /t=11.7<0.58 l oy / b 2 =0.58×262.4/7=21.7 λyz =82.3×(1+0.475b 3 / l oy 2t 2 )=86.1 查轴心受压构件的稳定系数表，υ =0.392=σ N/(φ A)=109.65×103/(0.392×1632)=171.40 N/mm 2 <ƒ=215 N/mm 2 所选截面合适。

② 斜杆KB 和斜杆MC 合并 N = 87.93kN （压力）， l 0x = 0.8l = 0.8×3067=245.36c m , l 0y = l =306.7 c m 计算需要净截面面积A n =N/ƒ=87.93×103 /215=408.98 mm 2 选用2∟45×5，见图所示，A = 8.58 c ㎡ , i x = 1.37 cm , i y = 2.18 cm 验算：λλx = l ox / i x =245.36/1.37=179.9<350[=]σN/(φ A)= 87.93×103 /（0.493×1632）=102.48 N/mm2 <ƒ=215 N/mm2=所选截面满足要求。

○3斜杆CD和斜杆QE合并N =-35.40KN , i x = 0.8l=2809 , i y =3511 采用2∟65×6斜杆Bb l0x = 0.8l = 0.8×270.4=216.32c m, l0y = l =270.4 c mλx = l ox / i x =216.32/1.72= 126<[λ]=350λx = l oy / i y =270.4/2.62 =103 < [λ]=350斜杆Dc l0x = 0.8l = 0.8×295.9=236.72c m, l0y = l =295.9c mλx = l ox / i x =236.72/1.72= 138<[λ]=350λy= l oy / i y =295.9/2.62 =113 < [λ]=350斜杆Fd验算略，均满足要求。