论文总字数：81415字

摘 要

本设计为轻型钢结构厂房,采用轻型门式刚架体系,轻型钢结构建筑具有自重轻、工
业化程度高,施工周期短、柱网布置灵活、综合经济效益好等特点,它在我国有着较为
泛的应用前景。
本工程为安徽滁州开来家具材料公司1#厂房建筑结构设计。该厂房为双坡双跨单层轻型门式刚架钢结构厂房,长度43.7米,总宽度36米,门式刚架檐口高度10.3米,室内外
高差0.15米。横向2×18米跨度,每跨布置2台10吨电动单梁吊车。刚架柱下设有混凝土独立基础。
设计内容包括建筑设计和结构设计两部分,建筑设计主要完成厂房的平面、立面、剖面设计。结构设计为本次设计主要内容。结构设计部分包括荷载计算、结构选型和布置、抗风柱设计、檩条和墙梁设计、吊车梁设计、门式钢架设计、支撑设计、节点设计及基础设计。各章节都详细演算了主要构件的计算过程并由pkpm复核验算并生成施工图。

关键词: 门式刚架; 荷载计算; 结构设计; 截面验算。

Abstract

This design is light steel structure building with light portal frame system. Light steel structure has the characteristics of light weight, high degree of industrialization, short construction period, flexible layout of column net, good comprehensive economic benefit and so on. It has a wide application prospect in China.

This project is the building structure design of 1# workshop of Anhui Chuzhou KAILAI furniture material company. The workshop is a double slope double span single layer light portal rigid frame steel structure factory building with a length of 43.7 meters, a total width of 36 meters, the height of the door type rigid frame eaves of 10.3 meters, and the height difference of 0.15 meters inside and outside the room. Transverse 2 × 18 m span, 2 span 10 ton electric single beam crane. There is an independent concrete foundation under the column of the rigid frame.

The design includes two parts: Architectural Design and structural design. The architectural design mainly completes the plane, elevation and section design of the workshop. The design of the structure is the main content of this design that the structural design includes load calculation, structure selection and layout, wind resistant column design, purlin and wall beam design, crane beam design, gate type steel frame design, support design, node design and basic design. Each chapter has calculated the calculation process of the main components in detail, and checked by PKPM to check and generate construction drawings.

Key words: portal frame;Load calculation;structural design;section checking computations

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 设计资料 1

1.1工程概况 1

1.1.1工程名称 1

1.1.2工程地点 1

1.1.3已确定的设计初步方案 1

1.1.4工程地质资料 1

1.1.5设计荷载 2

1.1.6抗震 2

1.1.7施工技术条件 2

1.1.8材料供应 2

1.1.9水、电供应 2

1.2设计内容和要求 2

1.2.1建筑部分 2

1.2.2结构部分 2

第二章 建筑设计以及结构的选型与布置 4

2.1建筑设计 4

2.1.1建筑布局 4

2.1.2主体厂房设计 4

2.1.3屋面、墙面设计 4

2.1.4门窗设计 4

2.2 结构布置 4

2.2.1 柱网布置 4

2.2.2 定位轴线 5

2.2.3 墙梁设置 5

2.2.4 屋面结构 6

2.2.5 墙体结构 6

2.2.6 吊车梁 6

2.2.7 刚架结构 6

2.2.8 抗风柱 6

2.2.9基础类型 6

2.2.10 构造说明 6

第三章 荷载计算 7

3.1 永久荷载统计 7

3.2 可变荷载统计 7

3.3 风荷载标准值 7

3.4 吊车荷载 8

3.5 整个厂房各部分作用的荷载（标准值与设计值） 9

第四章 压型钢板的设计 10

4.1设计资料 10

4.2内力计算 10

4.3截面几何特征计算 11

4.4有效截面计算 11

4.41腹板 11

4.42上翼缘： 12

4.4.3下翼缘： 13

4.4.4有效截面特性计算： 13

4.5强度验算 13

4.5.1正应力验算： 13

4.5.2剪应力验算： 14

4.5.3刚度验算： 14

第五章 檩条设计 15

5.1设计资料 15

5.2荷载计算 15

5.2.1.永久荷载标准值 15

5.2.2.可变荷载 15

5 .3 荷载组合 16

5.3.1 1.2永久荷载 1.4屋面均布荷载 16

5.3.2 1.0永久荷载 1.4风吸力荷载 16

5.3.3 1.2永久荷载 1.4检修及施工集中荷载 16

5.4 内力分析 17

5.5 截面初选 17

5.5.1 檩条选型 17

5.5.2 有效截面特征 18

5.5.3 有效截面的验算 18

5.5.4 净截面特征 19

6.5 强度验算 19

5.6 稳定性计算 19

5.7 刚度验算 20

5.8 拉条验算 20

第六章 墙梁设计 21

6.1设计资料 21

6.2 荷载计算 21

6.3截面初选 22

6.3.1 截面特征 22

6.3.2 板件端部的应力值 22

6.3.4 板件有效截面 23

6.4 强度验算 23

6.4.1 正应力 23

6.4.2 强度验算 23

6.4.3挠度验算 24

6.4.4 拉条计算 25

第七章 抗风柱设计 26

7.1 设计资料 26

单层轻型门式两跨刚架,每跨18m，于跨内三分点处各设一根抗风柱 26

7.2 荷载计算 26

7.2.1永久荷载 26

7.2.2风荷载 26

7.2.3单根抗风柱承受的均布线荷载设计值为： 26

7.3 内力分析 26

7.4 截面初选 27

7.4.1截面初选及截面特征 27

7.4.2强度验算 27

7.5 稳定性验算 28

7.5.1平面内稳定 28

7.5.2平面外稳定性 28

7.5.3挠度验算 28

第八章 吊车梁设计 30

8.1 设计资料 30

8.2吊车梁荷载 30

8.2.1竖向荷载 30

8.2.2吊车梁横向水平荷载 30

8.3吊车梁内力 31

8.3.1吊车梁的最大弯矩及相应力剪力 31

8.3.2吊车梁的最大剪力 31

8.3.3 水平方向的最大弯矩 32

8.4 截面选型 32

8.4.1 梁高h 32

8.4.2 腹板厚度 33

8.4.3 翼缘板尺寸 33

8.4.4 截面特性 33

8.5 强度计算 35

8.5.1 正应力 35

8.5.2 剪应力 35

8.5.3整体稳定验算 36

8.5.4 局部稳定验算 36

8.6支座加劲肋 38

8.7 疲劳强度验算 39

8.8 挠度验算 39

8.9 焊缝连接计算 39

8.9.1 上翼缘与腹板连接焊缝 39

8.9.2 下翼缘与腹板连接焊缝 40

8.9.3 支座加劲肋与腹板连接焊缝 40

第九章 门式刚架设计 41

9.1 荷载分析 41

9.1.1 屋面自重（标准值，沿坡向） 41

9.1.2 屋面可变荷载（标准值） 41

9.1.3 风载 41

9.1.4 吊车荷载 41

9.2 作用在刚架上的线荷载标准值 42

9.2.1 作用于柱上的线荷载 42

9.2.2 屋面与檩条引起的线荷载 42

9.2.3 屋面可变荷载引起的线荷载 42

9.2.4 风荷载引起的线荷载 42

9.2.5 吊车引起的线荷载 43

9.3 钢架计算简图及截面初选 44

9.3.1 对钢架进行节点、单元编号，计算简图如图9.1所示 44

9.3.2 初选梁柱截面及截面特性如表9.2所示。 44

9.4 内力计算 45

9.5 荷载组合 52

9.5.1 荷载组合种类 52

9.5.2 荷载组合计算 52

9.6 截面验算 55

9.6.1 最大宽厚比验算 55

9.6.2 边柱验算 56

9.6.3 右边柱验算 62

9.6.4 中柱验算 62

9.6.5 梁小头截面验算 68

9.6.6 大头截面验算 70

第十章 节点设计 71

10.1 斜梁与边柱的连接节点 71

10.1.1 螺栓强度验算 71

10.1.2 端板厚度验算 72

10.1.3 腹板厚度验算 72

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