门式刚架轻型钢结构工业厂房设计
门式刚架轻型钢结构工业厂房设计（含图纸、计算书）
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目录
ref="">引 言 1
ref="">文献综述 2
ref="">第一部分 建筑方案设计 8
< a href=" ">1 厂房的平面设计 8
>2 厂房的剖面设计 10
>3 厂房的立面设计 11
>4 厂房的构造设计 11
"">5 总平面设计 11
ref="">第二部分 结构设计 12
< a href= "">1 屋面檩条计算 12
< a href="">2 墙面( 轴线4～14)檩条计算 15
< a href="">3 墙面 (轴线A～E)檩条计算 18
< a href= "">4 抗风柱的计算 21
< a href="">5 （A 、C）柱间支撑 23
< a href=" ">6 柱（B）间支撑 25
< a href= "">7 横向水平支撑 26
="">8 吊车梁计算 28
"">9 门式刚架计算 34
9.1 荷载标准值 34
"">9.2 初选截面 35
"">9.3 截面特性 35
>9.4 刚架内力计算 36
f="">10节点计算 68
10.1 柱脚计算 68
10.2 牛腿计算 73
10 .3 梁柱连接设计计算 77
11 基础梁及地基基础计算 84
>11.1 基础梁计算 84
11.2 左柱基础计算 86
11.3 中柱基础计算 92
ref="">致 谢 97
< ah r e f ="">参 考 文 献 98
ref="">外文翻译 99
href="">附录A 毕业论文原始资料 109
附录B 刚架计算内力组合表…................................................................................ .. 116
附录C 英文翻译原文资料 …............................................................... .................. 132
引 言
钢结构作为一种新兴的结构型式方兴未艾，由于其具有强度高、自重轻、安装方便、造型美观，施工周期短且不受季节变化影响，地基费用省等一系列优点，与混凝土材料相比，属环保型和可再次利用型材料，已被人们普遍接受。其中轻型钢结构以其经济、高效的优点在工业厂房、仓库、超市建筑中倍受青睐。本设计即为单层双跨的轻钢结构工业厂房，采用了门式刚架结构。
文献综述
门式刚架轻型钢结构工业厂房最优柱距研究
1.1简介
工业厂房设计中柱网布置往往采用模数化柱距，而对门式刚架轻型钢结构工业厂房来说，不合理的模数柱距会使用钢量指标过大。本文根据笔者从事的几个实际工程，对轻型钢结构工业厂房的最优柱距问题从设计用钢量的角度作了较详细的研究讨论。
关键字：
轻型钢结构，门式刚架，柱距
The Study on Optimumal Column Spacing of the Portal Frame Light Steel Sructure of Industrial Building .
Wang Yuantsing Wang Chunguang
(Department of Civil Engineering, Tsinghua University)
Abstract : Spacing module is often used in the layout of column system of industrial building. But in the portal frame light steel structure industrial building, unsuitable module can cause too large design steel cost. This paper introduces some problem and cooresponding solutions in the several practical projects the author engaged. The optimumal column spacing in the light steel structure industrial building is discussed
in detial from the point of design steel cost.
KeyWords : light steel structure; portal frame; column spacing
1.2概述
门式刚架轻型钢结构是单层工业厂房中一种常见的结构形式。特别是近十多年来，随着我国经济建设的迅速发展，由于生产的需要，这类结构以其用钢量低，重量轻，造价低，适用范围广等优点而获得广泛的应用。不仅国外的轻钢生产厂家纷纷将整套的厂房结构体系推向国内市场，国内的轻钢生产厂家、设计单位也纷纷转向这类结构的生产和设计。
但是，由于我国目前还没有相应的轻钢设计规范。大部分设计仍沿用现行的普通钢结构设计规范来进行门式刚架轻钢结构的设计和计算，使得设计用钢量指标高攀不下，或在没有充分理论依据的情况下，凭经验一味地追求低用钢量而造成事故。因此，对门式刚架轻型钢结构进行系统的研究，建立和完善专门的设计规范势在必行。
2.1设计方面
2.1.1 屋面活荷载取值
框架荷载取0.3kN/m2已经沿用多年，但屋面结构，包括屋面板和檩条，其活荷载要提高到0.5kN/m2。《钢结构设计规范》规定不上人屋面的活荷载为0.5kN/m2，但构件的荷载面积大于60m2的可乘折减系数0.6。门式刚架一般符合此条件，所以可用0.3kN/m2，与钢结构设计规范保持一致。国外这类，要考虑0.15-0.5N/m2的附加荷载，而我们无此规定，遇到超载情况，就要出安全问题。设计时可适当提高至0.5kN/m2。现在有的框架梁太细，檩条太小，明显有人为减少荷载情况，应特别注意，决不允许在有限的活荷载中“偷工减料”。
2.2.2 屋脊垂度要控制
框架斜梁的竖向挠度限值一般情况规定为1/180，除验算坡面斜梁挠度外，是否要验算跨中下垂度？过去不明确，可能不包括屋脊点垂度。现在应该是计算的。一般是将构件分段，用等截面程序计算，每段都要计算水平和竖向位移，不能大于允许值，等于要验算跨中垂度。跨中垂度反映屋面竖向刚度，刚度太小竖向变形就大。要的度本来就小，脊点下垂后引起屋面漏水，是漏水的原因之一。有的工程由于屋面竖向刚度过小，第一榀刚架与山墙间的屋面出现斜坡，使屋面变形。本人有此想法，刚架侧移后，当山尖下垂对坡度影响较大时（例如使坡度小于1/20），要验算山尖垂度，以便对屋面刚度进行控制。
2.2.3 钢柱换砼柱
少数设计的门式刚架，采用钢筋混凝土柱和轻钢斜梁组成，斜梁用竖放式端板与砼柱中的预埋螺栓相连，形成刚接，目的是想节省钢材和降低造价。在厂房中，的确是有用砼柱和钢桁架组成的框架，但此时梁柱只能铰接，不能刚接。多高层建筑中，钢梁与墙的连接也是如此。因为混凝土是一种脆性材料，虽然构件可以通过配筋承受弯矩和剪力，但在连接部位，它的抗拉、抗冲切的性能很并，在外力作用下很容易松动和破坏。有些设计，在门式刚架设计好之后，又根据业主要求将钢柱换成砼柱，而梁截面不变。应当指出，砼柱加钢梁作成排架是可以的，但将刚架的钢柱换成砼柱，而钢梁不变，是不行的。由于连接不同，构件内力也不同，要的工程斜梁很细，可能与此有关。
2.3.4 檩条计算不安全
檩条计算问题较大。檩要是冷弯薄壁构件，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，不能象热轧型钢那样全截面有效。有效宽度理论是在《冷弯薄壁型钢构件技术规范》（GB50018－2002）中讲的，有的设计人员恐怕还不了解，甚至有些设计软件也未考虑。但是，设计光靠软件不行，还要能判断。软件未考虑的，自己要考虑。再有，设计人员往往忽略强度计算要用净断面，忽略钉孔减弱。这种减弱，一般达到6-15%，对小截面窄翼缘的梁影响较大。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。《规范》4.1.8、9条规定：“结构构件的受拉强度应按净截面计算；受压强度应按有效截面计算；稳定性应按有效截面计算。变形和各种稳定系数均可按毛截面计算”。有的单位看到国外资料中檩条很薄，也想用薄的。国外檩条普遍采用高强度低合金钢，但我国低合金钢Q345的冲压性能不行，只有用Q235的。国外是按有效截面计算承载力的。如果用Q235的，又想用得薄，计算时还不考虑有效截面，荷载稍大时檩条就要垮。
3.1门式刚架轻型钢结构合理柱距的选择
厂房结构设计中首先要解决的问题是如何配合工艺要求进行柱网的平面布置。过去我国和前苏联习惯上将柱距模数定为3m(常用3m，6m，9m，12m等)，这实际上是照搬了预制钢筋混凝土工业厂房的模数制。对门式刚架轻型钢结构是否适用，尚很少有人对此进行专门的研究。然而，从综合经济分析的角度来看，合理的柱距(模数)对设计的好坏影响极大。这是因为：(1)对门式刚架轻型钢结构而言，任何一项设计，其设计用钢量的多少是评价设计优劣的一项重要指标。而设计用钢量和柱距的大小是密切相关的(详见以下工程实例) (2)用轻质屋面材料代替传统笨重的预制钢筋混凝土屋面板，并采用轻型墙体材料，改变了传统工业厂房”肥梁，胖柱，重盖，深基”的做法。设计中可采用由预制钢筋混凝土限制的传统柱距模数，或采用新的模数化柱距，以降低用钢量指标。(3)厂房的实际用钢量及费用还与钢材的供应情况(品种规格)、构件标准化程度等密切相关。有时因材料替代及非标准构件的采用而造成的额外耗钢还相当可观。当然，离开了柱距模数，构件的标准化是无从谈起的。
因此，只有从研究经济柱距入手，确定合理的柱距模数，才能使门式刚架轻型钢结构真正地实现设计标准化、定型化、专门化。从而推动门式刚架轻型钢结构体系在我国的发展。
ref="">第一部分 建筑方案设计
1 厂房的平面设计
根据生产工艺的要求，厂房平面为双等跨矩形平面。其横向定位轴线均与柱中心线重合；两边纵向定位轴线与柱外缘相重合，中间定位轴线与柱中心线重合。厂房内通道根据工艺需要及人员安全疏散要求，宽度取为3.6m。厂房前后出入洞口尺寸为3600*3900
临时库房、办公室、会议室、休息室、厕所，根据生产要求和职工人员进行设计，考虑到面积和采光的要求，以附房的形式设置在厂房的南侧。
厂房平面图详见建筑绘图部分图02。
1.1 厂房定位轴线的确定
厂房跨度均为18m，檐口标高为7.900m，每跨各设有一台起重量为10t，A3工作制的桥式吊车，吊车数据如下：
吊车跨度S=16.5m，h＝1275mm（小车顶面到轨顶的距离），b＝180mm（轨道中心到吊车边缘的距离）。
边柱和中柱皆选用H型工字钢，截面尺寸为H500×250×8×10；
梁选用H型工字钢，截面尺寸为H600×250×8×10。
厂房选用封闭型定位轴线：
由吊车安全距离与厂房跨度的关系可知：
