《装备制造技术》２００５年第２期
钢结构ｊ－－房立柱与悬臂牛腿节点
强度计算和截面尺寸的确定
朱其崇，梁兆新
（广西区农业机械研究院，广西南宁５３０００７）
摘要：介绍了钢结构厂房焊接式立柱与悬臂牛腿节点强度的计算方法。通过计算确定立柱与悬臂牛腿截面尺寸，为钢结构厂房立柱与悬臂牛腿截面尺寸设计提供了设计依据，并在实际应用中取得了良好的效果。
关键词：钢结构厂房；立柱；悬臂牛腿；节点；强度计算
中图分类号：０３１文献标识码：Ｂ文章编号：１６７２—５４５Ｘ（２００５）０２—００３９—０４刖置
钢结构厂房、民用建筑与传统的混凝土结构相一＿ｎ～ｅ＝３２５
比具有投资少、造价低、建造速度快、抗震能力强、安非ｌ＿＋产＿’．Ｈ
＿１。’｜｜
装和拆卸容易等优点，近十年来得到了迅速的发展Ｂ
和广泛的应用。钢结构厂房通常需要配置桥式吊车，
厂房立柱柱身因为需要承托吊车、吊车梁等构件而一
需设置悬臂牛腿，因此立柱柱身与悬臂牛腿连接处
因为荷载的作用成为承受巨力的集中点。所以必须’戈柱ｌ【．≥Ｌ２
Ｌ＿一ＩＨ
对该连接处的截面结构、截面尺寸、选用材料进行强Ｉ—Ｉ度计算和校核，并对焊缝强度进行验算以确保使用
安全和可靠性。Ｉ『Ｉ—ｈ。ｆ
４ｊ—ｉＩ叶．Ｊ罱Ｉ
１设计资料及说明０ｒ‘一ｌ１０
＿一一－
本设计为单跨钢结构厂房的立柱，采用等截面、６００
实腹式焊接，Ｈ型截面设置５ｔ桥式吊车一台，材料图１立柱与午腿结构采用Ｑ２３５钢，钢柱主焊缝采用自动焊，其余采用手由图１可以看出牛腿工字形的截面同时承受剪工焊，手工焊焊条采用Ｅ４３０３型。力Ｖ—Ｐ及弯矩Ｍ＝Ｐｅ的作用，由受力分析可知点
Ａ为应力集中点。
２实腹柱悬臂牛腿托座节点强度计算２．１由强度理论中的形状改变比例理论中的强度
本设计钢结构立柱为实腹柱，柱身因需要承托条件，其公式为：
桥式吊车、吊车梁等构件，因而需设置悬臂牛腿，牛“万曩萨≤［阳一１．Ｉｆ（１）腿采用单臂式工字形结构，用钢板焊成，其构造尺寸在危险截面上点Ａ达到弯曲正应力和剪应力和受力如图１所示：最大值时：
作者简介：朱其崇（１９６９一），男，广西博自县人，工程师，主要从事技术开发工作。
收稿日期：２００５—０４—２９万方数据３９
２２１］）１塑一３０５４）一（０ｏ１ｌ
ＥｑｕｉｐｍｅｎｔＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
Ｎｏ．２，２００５
乳。一侈
（２）
Ⅳ——抗弯截面系数；Ｊ——惯性矩（对Ｚ轴）
Ｗ＝Ｉ／ｙ。ｘ．．．ｗ一掣－２．９８Ｘ
‰一瓮
㈤
１０ｓｍｍ３
Ｉ—Ｊｌ＋２１２
一笞＋２（箐＋Ａ２．ａ２）
一巡一ＦｚＥ型．＋＿２００Ｘ
１２
２２
／Ｊ
一６６２５５８３３．３３＋９１３３３３．３３３４—６７１６９１６．６６＝０．６７×１０８ｍｍ４
ｓ一２００×１０×（３００一萼）一４．４Ｘ１０５ｍｍ３
．?．艿。。：垡婴祟氅挈一１１７．７８ＭＰａ
一““１
’
。
２．９８×１０５
氏。＝瓦ＰＳ一趔０鬻６７丛Ｘ１“１
．?．艿一石ｊ面一．厢厅雨再丽殍
Ｊ。
．
１０篙１型０＿７０．９ＭＰａ
８×
～～…１“
＝１７０．１５ＭＰａ＜１．１５ｆ＝１．１×２０５—２２５．５ＭＰａ同样对Ｂ点的强度计算：
Ｉ’＝，’ｌ＋２Ｉ’２
一型＋２［型坚坦一Ｆｇｏｏｘｌ－Ｌ
１２１０（一６００
２２
Ⅳ一走一掣－３０．２９Ｘ
一９７５５６０００＋１２１３３３３．３３３
—９８７６９３３３．３３—０．９８８×１０８ｍｍ‘
１０５ｍｍ３
“。：百Ｎ十谚Ｍ
１．０８Ｘ１０５．１．０８Ｘ１０５×３２５
７４８０
３．２９×１０５
＝１２１．１２５ＭＰａ
Ａ一７４８０ｍｍ２
ＰＳ’１．０８×１０５×５．９×１０５
ｒｍｘ
一瓦—百丽丽可可又而
一６４．４９ＭＰａ
ｓ’＝２００Ｘ
艿一厂匝ｒ＿砭手干ｉ聂瓣
ＩＯＸ（３００一萼闽．９Ｘ
１０５ｍｍ３
一１６４．７７ＭＰａ＜１．１ｆ＝２２５．５ＭＰａ
３牛腿与钢柱连接计算
全部焊缝对Ｘ轴的惯性矩为：
（警＋Ａ啊）
＋２［驾产＋２００×１０בＴ４５０一
如一２地］
４ｏ
万
方数据＝０．６７×ｉ０８ｍｍ４
焊缝最外边缘的抗弯截面系数
Ⅳ。一忐＝鼍掣
一２．９８×１０５ｍｍ３
若黑体部分为焊缝，则其惯性矩
Ｉ一２１１＋２１２＋４１３＝２
［掣］＋４［掣十８９．４×５．６×
Ｅ掣４－２００
Ｘ
５．６×（２２５＋２．８）２３＋２
Ｌ下４３０一举）］
＝５１６１２５．８６７＋７４２０６５３３．３３＋４３０１７６．５８９＝７５１５２８３５．７９≈０．７５×１０ｓｍｍ４焊缝最外边缘的抗弯截面系数
Ⅳ。＝毛＝甥掣一ｓ．２５ＸＩｏｓｍｍ３
翼缝与腹扳连接处的抗弯截面系数
Ⅳ２＝掣３．４９Ｘ１０５ｍｍ３
?‘?艿ｌ
２Ｍ／Ⅳ１
艿２＝Ｍ／Ｗ２＝黜＿１０１ＭＰａ
＝黜＝１０８ＭＰａ＜Ｂｆｆｆｗ＝１９５．２ＭＰａＳ一９５×５．６Ｘ２１５＝１１４３８０＝１．１４×ｌＯＳｍｍａ
ｏ一瓦一—１订百万矿涵广一一ｚ叭ｒ一瓮一趔榉辫溅型＿ｚｏ．５２ＭＰａａ
凡＝８ｍｍ
．。．由角焊缝强度验算公式：
丽一％／／—（１一８５．３ＭＰａ＜ｆｆ”一１嵩２１２）ｚ＋—（２０．５２６ＱＭＰａ
）ｚ
已知：Ｐ＝１．２５Ｐｏ＋１．４（Ｐｌ＋Ｐ２＋Ｐ３）／２
—１．２５Ｘ４９Ｘ１０３＋１．４Ｘ（６１８３８＋３４７９＋
１７６４）／２
—１．０８×１０５Ｎ
式中Ｐ。——吊车额定起重荷载（Ｎ）；
Ｐ，——吊车重量（Ｎ）；Ｐ：——吊车工字梁重量（Ｎ）；Ｐ。——吊车行走导轨重量（Ｎ）；
４５０
＝１．１６×１０６ｍｍ３
ｅ＝＝３２５ｍｍ
Ｗ＾＝（２００×４５０３—１９０×４３０３）／６Ｘｊ＝（２００×４５０３—１９０Ｘ４３０３）／１２＝２．６Ｘ１０８ｍｍ４
ｔｗ＝１０ｍｍ
图２
由图２
Ｓ１—２００Ｘ１０Ｘ３００—６×１０ｓｍｍ３
分别将以上计算的结果代入式（２）、式（３）得：
口
＝一
塑坠型攀一３０．２６ＭＰａ
１．１６Ｘ１０６一
ｒ
＝
ｎ一眠硒一玩
一
业坠掣裂：２４．９２ＭＰａ
２．６×１０６Ｘ１０
一
将计算结果代入式（１）
得疋一￣／盯２＋３Ｆ＝￣／３０．２６２＋３Ｘ
２４．９２２
—５２．７１ＭＰａ＜１．ｉｆ一１．１Ｘ２０５—２２５．５ＭＰａ（查表得Ｑ２３５钢的ｆ一２０５ＭＰａ）
由计算结果，本设计采用的牛腿工字形截面尺
寸满足计算要求。
３．１节点Ｂ处的强度计算
由图１可以看出，牛腿上作用有集合力Ｐ，由于牛腿的传力作用，在立柱横截面Ｂ点处也同时承受较大弯矩Ｍ及剪力Ｖ的作用，因此也应对立柱横截面Ｂ点的强度按折算应力公式（２．１）进行验算。此时
正应力
（４）剪应力ｒ：Ｖ丁＋Ｈ
ｄ一万Ｎ十谚Ｍ
（５）
日一了Ｐｅ
式中
Ⅳ——所计算构件段范围内的轴向力；Ａ——立柱横截面面积；Ⅳ——立柱横抗弯截面的模量；Ａ。——立柱腹板截面面积；Ｈ——偏心弯矩的力偶。
日一地学＿０－７８Ｘ
由图１可知
Ｎ＝Ｖ＝Ｐ＝１．０８×１０５Ｎ
１０５Ｎ
万
方数据《装备制造技术》２００５年第２期
羽∞
ｒ
，，，●。，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，
巨至
￡
Ｉ
ｚ
妻
蠹
１０
１０
６００
图３支柱横截面
由图３
Ａ一２００Ｘ１０Ｘ２上５８０Ｘ６—７４８０ｍｍ２
Ⅳ一婴攀基掣＿１．４９Ｘ
Ａ。＝５８０Ｘ６—３４８０ｍｍ２
１０６ｍｍ３
分别将以上计算结果代入式（４）、式（５）
得盯＝万Ｎ十形Ｍ
一掣＋等糌－－３８ＭＰ４９Ｘ７４８０
１．
１０６
ａｕ
ｖ＋Ｈ
ｒ
２百
：！：Ｑ墨丕！Ｑ！±Ｑ：Ｚ墨丕！Ｑ∑５３．４５ＭＰａ。‘‘
３４８０
将计算结果代入式（１）
得盯。一／盯２＋３ｒ２
一／３８２＋３×５３．４５２
—１００．０７ＭＰａ＜１．１ｆ一１．１×２０５—２２５．５ＭＰａ计算结果表明，本设计采用的立柱工字形截面尺寸满足计算要求。
４牛腿与钢柱连接计算
牛腿结构尺寸与受力如图１所示。钢材为Ｑ２３５，采用Ｅ４３０３型焊条，手工焊。焊缝为周边围
焊，转角处连续施焊，采用角缝焊，焊脚高度ｈ＝８ｍｍ。假定剪力仅由牛腿腹板焊缝承受，并对工字形翼缘端部绕转部分焊，焊缝忽略不计。牛腿焊缝验算图如图４所示。
下面对牛腿焊缝强度进行验算。腹板上竖向焊缝有效截面面积为：
Ａ。ｌ一０．７×８Ｘ４３０Ｘ２—４８１６ｍｍ２（ｏ．７为焊缝连接
折减系数）
全部焊缝对Ｘ轴的惯性矩为：
Ｉ。一２Ｘ０．７×８Ｘ２００×２２７．８２＋４×０．７×８×（９５—５．６）Ｘ２１２．２２＋２Ｘ０．７×８×４３０３／１２
—２．８１Ｘ１０８ｍｍ４
焊缝最外边缘的抵抗矩为：
４】
Ｗｗｌ＝２．８１×１０８／２３０．６—１．２２×１０６ｍｍ３
ＥｑｕｉｐｍｅｎｔＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
Ｎｏ．２，２００５
ｒ２＝Ｐ／Ａ。ｌ一１．０８×１０５／４８１６—２２．４３ＭＰａ
墨ｆ
Ｉ
ｌ一
ｌ‘，
，，－
一ｌ
，
∞
丽：雁蓼五百
由角焊缝强度验算公式：
一
一３１．３９ＭＰａ＜．ｆ岁ｉ一１６０ＭＰａ
一
由计算结果表明本设计所采用的焊缝结构尺寸
一
＿
Ｘ
，
，一
＿
一
昌
Ｘ
寸
ｏ寸
满足计算要求。
一
一
一
５检测结论
该结构设计在多台５Ｔ吊车应用，每台吊车经吊载５．５Ｔ重物作行走观查试验没异常，第一台己安全运行了三年多。每年都通过检测认证机构检验，
１０
ｌ口’，．，
７
Ｉ●，
＿
美ｌ
—
一
经检测机构认证认定，该机构设计合理可行。而且该
圈４
吊车采用的钢结构支撑梁与水泥混凝土比较，具有
结构简单，造价低，占地面积小，安装方便等优点。易推广应用。
６
翼缘与腹板连接处的抵抗矩为：Ⅳ雠＝２．８１
ｘ
１０ｓ／２１５—１．３１×１０６ｍｍ３
在弯矩Ｍ一１．０８×１０５×３２５—３．５１×１０７Ｎ．
ｍｍ的作用下角焊缝最大应力为：盯ｌ—Ｍ／Ｗ。１—３．５１×１０７／１．２２×１０６—２８．７７ＭＰａ＜ｐ，√７—１．２２
ｘ
结语
经过本设计计算确定的钢结构立柱与牛腿截面
１６０—１９５．２Ｎ／ｒａｍ２
结构在本所冷作车间厂房扩建中得到了实际应用。通过多台多年应用，检测年检达到设计要求，使用效果良好。参考文献：
［１］宋曼华．钢结构设计与计算［Ｍ］．北京：机械工业出
版社，２０００．３．
［２］
李和华．钢结构连接节点设计手册［Ｍ］．北京：中国建筑工业出版社，１９９２．
（查表得Ｑ２３５钢的疗一１６０ＭＰａ）
式中疗——角焊缝的强度设计值；
卢，——正面角焊缝的强度设计值增大系数对
直接承受动力荷载的结构取１．０；对承受静力荷载或间接承受动力荷载的结构取１．２２。
牛腿翼缘和腹板交接处有弯矩引起的应力仃。和剪力引起的应力ｒ：共同作用盯２＝Ｍ／Ｗｗ２＝３．５１×１０７／１．３１×１０６—２６．７９ＭＰａＣａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅＳｔｒｅｎｇｔｈｏｆＣｏｌｕｍｎｏｆＳｔｅｅｌＳｔｒｕｃｔｕｒｅ
ａｎｄＣａｎｔｉｌｅｖｅｒＮｏｄａｌＰｏｉｎｔａｎｄＤｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ
ｏｆＳｅｃｔｉｏｎａｌＤｉｍｅｎｓｉｏｎｓＺＨＵＱｉ—ｃｈｏｎｇ，ＬＩＡＮＧＺｈａｏ—ｘｉｎ
（ＧｕａｎｇｘｉＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＭａｃｈｉｎｅｒｙ，ＮａｎｎｉｎｇＧｕａｎｇｘｉ５３０００７，Ｃｈｉｎａ）
Ｗｏｒｋｓｈｏｐ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ
ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ
ｍｅｔｈｏｄｉｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｆｏｒｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅ
ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ
ｏｆｔｈｅ
ｗｅｌｄｉｎｇ
ａｒｅ
ｃｏｌｕｍｎｏｆｓｔｅｅｌ
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ｆｉｘｅｄｆｏｒｔｈｅｃｏｌｕｍｎｓ
ｏｆｓｔｅｅｌ
ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ
ａｎｄｃａｎｔｉｌｅｖｅｒｓｈｏｕｌｄｅｒ，ｗｈｉｃｈｐｒｏｖｉｄｅｂａｓｉｓｆｏｒｄｅｓｉｇｎｉｎｇｔｈｅｓｅｃｔｉｏｎａｌｄｉｍｅｎｓｉｏｎｓ
ｗｏｒｋｓｈｏｐａｎｄｃａｎｔｉｌｅｖｅｒｓｈｏｕｌｄｅｒ．Ｇｏｏｄｒｅｓｕｌｔｓｈａｖｅｂｅｅｎａｃｈｉｅｖｅｄｉｎｐｒａｃｔｉｃａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｔｅｅｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｗｏｒｋｓｈｏｐ；ｃｏｌｕｍｎ；ｃａｎｔｉｌｅｖｅｒｓｈｏｕｌｄｅｒ；ｎｏｄａｌｐｏｉｎｔ；ｉｎｔｅｎｓｉｔｙｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ
４２
万方数据
钢结构工业厂房设计计 算书 内部编号：（YUUT-TBBY-MMUT-URRUY-UOOY-DBUYI-0128）
钢结构工业厂房设计 计算书 单层工业厂房设计计算书 一、设计概况 单层工业厂房，长60米，宽30米，梁与柱均为桁架结构，屋面只有雪荷载和活荷载。 二、设计条件 1.设计使用年限：50年 2.自然条件 （1）地理位置：兰州市某郊区 （2）环境条件：除雪荷载外不考虑其他环境条件 3.荷载条件 ①结构自重（Q235）：容重7.698×10-5N/mm3 ②静力荷载（雪荷载）：50年一遇最大雪荷载0.15kN/m2 ③动力荷载（吊车）：起重最大量10吨 4.材料 （1）Q235碳素结构钢 （2）①热轧普通槽钢（格构式柱） ②冷弯薄壁方钢管（横梁、檩条） ③热轧普通工字钢（吊车梁） ④热轧普通H型钢（吊车轨道） ⑤钢板（缀板）
⑥压型钢板（屋面） 4.安装条件：梁与柱铰接，柱与基础固定连接，其他连接部分焊接。 二、结构尺寸 ①模型透视图 ①俯视图 长宽A×B=60m×30m ②左视图 柱高H=5.5m 单跨宽度b=30m/3=10m 吊车梁高度h=5m 桁架屋盖高h'=2m ③正视图 单跨长度a=60m/8=7.5m 吊车轨道支柱距离a'=60m/12=5m 三、内力计算及构件设计 1.格构式轴心受压柱设计 由软件模拟分析得柱的轴心受压最大设计值为N=50000N=50kN ①对实轴计算，选择截面尺寸 假定λ y =50,按Q235钢b类截面查表得：ψ=0.856，f=215N/mm2 所需截面面积： A=N/(ψf)=50000/(0.856×215)N/cm2=2.7cm2 回转半径： i y =l oy /λ y =500cm/50=10cm 查表试选： 2[25a A=2×34.91=69.82cm2，i y =9.81cm，i 1 =2.42cm,Z =2.07cm,I 1 =175.9cm4 验算绕实轴稳定：λ y =l oy /i y =500cm/9.81cm=50.97<[λ]=150,满足要求 查表得：ψ=0.852(b类截面)
门式刚架横梁与立柱连接节点，可采用端板竖放、平放和斜放三种形式（图、b 、c ）。斜梁与刚架柱连接节点的受拉侧，宜采用端板外伸式，与斜梁端板连接的柱的翼缘部位应与端板等厚度；斜梁拼接时宜使端板与构件外边缘垂直（图），应采用外伸式连接，并使翼缘内外螺栓群中心与翼缘中心重合或接近。 屋面梁与摇摆柱连接节点应设计成铰接节点，采用端板横放的顶接连接方式（图）。 屋面梁与混凝土柱采用锚栓连接（图），该连接节点应为铰接节点，锚栓及底板设计同铰接柱脚。 吊车梁承受动力荷载，其构造和连接节点须满足以下规定： 4 吊车梁与制动梁的连接，可采用高强度摩擦型螺栓连接或焊接。吊车梁与刚架上柱的 连接处宜设长圆孔（图）；吊车梁与牛腿处垫板采用焊接连接（图）；吊车梁之间应采用高强螺栓连接。 (a)端板竖放 (b)端板平放 (c)端板斜放 (d)斜梁拼接 图 刚架连接节点 图 屋面梁和混凝土柱连接节点 (a) (b) (a) (b) (c) 图 屋面梁和摇摆柱连接节点
用于支承吊车梁的牛腿可做成等截面，当也可做成变截面（图）；柱在牛腿上下翼缘的相应位置处应设置横向加劲肋；为保证传力均匀，在牛腿上翼缘吊车梁支座处应设置垫板，垫板与牛腿上翼缘连接采用围焊；为避免较大的局部承压应力，在吊车梁支座对应的牛腿腹板处应设置横向加劲肋。 牛腿与柱连接处承受剪力V 和弯矩M=Ve 作用，其截面强度和连接焊缝应按现行钢结构设计规范GB50017进行计算。 在设有夹层的结构中，夹层梁与柱可采用刚接，也可采用铰接（图）。当采用刚接连接时，夹层梁翼缘与柱翼缘应采用全熔透焊接，而腹板可采用高强螺栓与柱连接。柱在与夹层梁上下翼缘相应处应设置横向加劲肋。 山墙柱与刚架横梁宜采用铰接，若山墙柱仅传递水平风荷载，可采用图所示的弹簧片连接方图 夹层梁与柱连接节点 (a)梁与边柱刚接 (b)梁与边柱铰接 (c)梁与中柱刚接 (d)梁与中柱铰接 图 牛腿节点 (a)等截面牛腿 (b)变截面牛腿
单层钢结构厂房结构计算 一、设计资料 河南省某加工厂一厂房,该厂房为单层,采用单跨双坡门式刚架,刚架跨度18m,柱高6m;共有12榀刚架,柱距6m,屋面坡度1:10;地震设防列度为6度,设计地震分组为第一组,设计基本地震加速度值0、05g。刚架平面布置见图1(a),刚架形式及几何尺寸见图1(b)。屋面及墙面板均为聚氨酯复合保温板;考虑经济、制造与安装方便,檩条与墙梁均采用冷弯薄壁卷边C 型钢,间距为1、5m,钢材采用Q235钢,焊条采用E43型。 二、荷载计算(一)荷载取值计算
1.屋盖永久荷载标准值(对水平投影面) YX51-380-760型彩色压型钢板0、15 KN/m2 50mm厚保温玻璃棉板0、05 KN/m2 PVC铝箔及不锈钢丝网0、02 KN/m2 檩条及支撑0、10 KN/m2 刚架斜梁自重0、15 KN/m2 悬挂设备0、20 KN/m2 合计0、67 KN/m2 2.屋面可变荷载标准值 屋面活荷载:按不上人屋面考虑,取为0、50 KN/m2。 雪荷载:基本雪压S0=0、45 KN/m2。对于单跨双坡屋面,屋面坡角 α=5°42′38″,μr=1、0,雪荷载标准值Sk=μrS0=0、45 KN/m2。 取屋面活荷载与雪荷载中得较大值0、50 KN/m2,不考虑积灰荷载。 3.轻质墙面及柱自重标准值(包括柱、墙骨架等)0、50 KN/m2 4.风荷载标准值 按《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102:2002附录A得规定计算。 基本风压ω0=1、05×0、45 KN/m2,地面粗糙度类别为B类;风荷载高度变化系数按《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)得规定采用,当高度小于10m时,按10m高度处得数值采用,μz=1、0。风荷载体型系数μs:迎风面柱及屋面分别为＋0、25与－1、0,背风面柱及屋面分别为＋0、55与－0、65(CECS102:2002中间区)。 5.地震作用 据《全国民用建筑工程设计技术措施—结构》中第18、8、1条建议:单层门式刚架轻型房屋钢结构一般在抗震设防烈度小于等于7度得地区可不进行抗震计算。故本工程结构设计不考虑地震作用。 (二)各部分作用得荷载标准值计算 屋面: 恒荷载标准值:0、67×6=4、02KN/m 活荷载标准值:0、50×6=3、00KN/m 柱荷载: 恒荷载标准值:0、5×6×6+4、02×9=54、18KN
Q235 用。由于翼缘处的剪应力很小，假定剪力全部由腹板的竖向焊缝均匀承受，而弯矩由整个T 形焊缝截面承受。分别计算a 点与b 点的弯矩应力、腹板焊缝的剪应力及b 点的折算应力，按照各自应满足的强度条件，可以得到相应情况下焊缝能承受的力F i ，最后，取其最小的F 值即为所求。 1．确定对接焊缝计算截面的几何特性 (1)确定中和轴的位置 ()()()()80 10 102401020160)10115(1010240510201601≈?-+?-+??-+??-= y mm 160802402=-=y mm (2)焊缝计算截面的几何特性 ()6232 31068.22)160115(230101014012 151602301014023010121mm I x ?=-??+??++-??+??= 腹板焊缝计算截面的面积： 230010230=?=w A mm 2 2．确定焊缝所能承受的最大荷载设计值F 。 将力F 向焊缝截面形心简化得： F Fe M 160==（KN·mm） F V =（KN ）
查表得：215=w c f N/mm 2，185=w t f N/mm 2，125=w v f N/mm 2 点a 的拉应力M a σ，且要求M a σ≤w t f 18552.010 226880101604 31===???==w t x M a f F F I My σ N/mm 2 解得：278≈F KN 点b 的压应力M b σ，且要求M b σ≤w c f 215129.110 2268160101604 32===???==w c x M b f F F I My σ N/mm 2 解得：5.190≈F KN 由F V =产生的剪应力V τ，且要求V τ≤w V f 125435.010 23102 3===??=w V V f F F τ N/mm 2 解得：7.290≈F KN 点b 的折算应力，且要求起步大于1.1w t f () ()()w t V M b f F F 1.1435.03129.132 22 2=?+= +τσ 解得：168≈F KN
一．建筑设计说明 一、工程概况 1.工程名称：青岛市某重型工业厂房； 2.工程总面积：3344㎡ 3.结构形式：钢结构排架 二、建筑功能及特点 1.该拟建的建筑位于青岛市室内，设计内容：重型钢结构厂房，此建筑占 地面积3344㎡。 2.平面设计 建筑物朝向为南北向，双跨厂房，每跨跨度为21m，柱距为6m，采用柱网为21m ×6m，纵向定位轴线采用封闭式结合方式。 3.立面设计 该建筑立面为了满足采光和美观需求，设置了大面积的玻璃窗。 4.剖面设计 吊车梁轨顶标高为 6.9m，柱子高度H=6.9+3.336+0.3=10.536,取柱子高度为10.8m。 5.防火 防火等级为二级丁类，设一个防火分区，安全疏散距离满足房门只外部出口或封闭式楼梯间最大距离。 室内消火栓设在两侧纵墙处，两侧及中间各设两个消火栓，满足间距小于50m 的要求。 6.抗震 建筑的平面布置规则，建筑的质量分布和刚度变化均匀，满足抗震要求。 7.屋面 屋面形式为坡屋顶：坡屋顶排水坡度为10%，排水方式为有组织内排水。屋面做法采用《01J925-1压型钢板、夹芯板屋面及墙体建筑构造》中夹芯钢板屋面。 8.采光 采光等级为Ⅳ级，窗地比为1/6,窗户面积为1160㎡，地面面积为3344平方米，窗地比满足要求，不需开设天窗。 9.排水 排水形式为有组织内排水，排水管数目为21个。 三、设计资料 1.自然条件 2.1工程地质条件：场区地质简单，无不利工程地质现象，条件良好， 地基承载力标准值1000Kpa，为强风化花岗岩，场区内无地下水。 冻土深度为0.5m。 2.2抗震设防：6度 2.3防火等级：二级 2.4建筑物类型：丙类 2.5基本风压:W=0.6KN/㎡，主导风向：东南风
钢结构节点详图制图方法的探索 1 引言 节点是钢结构设计中的重要组成部分，独立的钢结构构件通过节点连接形成结构。因此在钢结构施工图设计中节点详图也占据了很大的比例。然而，传统钢结构节点详图的绘制存在大量的重复工作。笔者作为一名钢结构设计人员，针对上述问题，经过长期探索，特此提出一种新的制图方法：“示意图+表格”，经实践检验证明该方法简捷、明确。 2 传统节点详图做法 通常的节点设计包括柱脚节点、柱柱拼接节点、梁柱节点、梁梁节点等。节点详图中所反映的是与钢结构构件连接相关的所有信息，其中包括构件截面、构件相对位置、连接方式、焊缝形式、焊角尺寸、螺栓种类、螺栓数量、开孔位置、孔径大小、节点板尺寸、节点板厚度、加强板尺寸等。如图1所示： 14a
1-1 图1 传统梁柱节点图 图1是用传统做法完成的一个梁柱节点图。梁柱都是H型钢，通过栓焊混合的方式进行连接。图中包含了所有与此连接相关的信息，将这种连接方式反映得很清楚。但是这个图只反映了某一特定位置的连接信息，如果在其它位置相同的连接形式下，图中任何参数发生变化，就会产生出新的节点图。 虽然通常钢结构设计过程中最后都要做标准化设计，但是出于工程造价等因素的考虑一般情况下不会将构件形式和截面尺寸归并得太过统一，而且即使是相同的构件由于受力情况不同其节点设计也要做出相应的调整，所以就加大了节点详图绘制的工作量。尽管在实际绘制过程中制图人员可以通过复制已完成的类似图形并加以修改来减少工作量，但是当需要修改的内容较多时操作起来也难免会有疏漏而致使详图发生错误。所以每次的钢结构施工图绘制过程中节点详图的绘制都要花费很多的时间和精力。 3 节点详图新制图方法
毕业设计说明书（毕业论文） 毕业设计（论文）题目 专业：土木工程专业 学生：赵鹏 指导教师：王羡农 河北工程大学土木工程学院 2013年05月29日
摘要 本设计工程为邯郸地区一67.5米双跨钢结构。主要依据《钢结构设计规范})GB50017-2003和《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》GECS 102:2002等国家规范，综合考虑设计工程的规模、跨度、高度及用途，依据“适用、经济、在可能条件下注意美观”的原则，对各组成部分的选型、选材、连接和经济性作了比较，最终选用单层门式钢架的结构形式。梁、柱节点为刚性连接的门式钢架具有结构简洁、刚度良好、受力合理、使用空间大及施工方便等特点，便于工业化，商品化的制品生产，与轻型维护材料相配套的轻型钢结构框架体系己广泛应用于建筑结构中，本设计就是对轻型钢结构的实际工程进行建筑、结构设计与计算。主要对承重结构进行了内力分析和内力组合，在此基础上确定梁柱截面，对梁柱作了弯剪压计算，验算其平而内外的稳定性;梁柱均采用Q235钢，10. 9级摩擦型高强螺栓连接，局部焊接采用E43型焊条，柱脚刚性连接，梁与柱节点也刚性连接;屋面和墙面维护采用双层彩色聚苯乙烯夹芯板;另外特别注重了支撑设置、拉条设置，避免了一些常见的拉条设计错误。 关键词:轻型钢结构门式钢架内力分析双层彩色聚苯乙烯夹芯板节点
Abstract This project in handan area is a 67.5m double-span steel structure. The project designed strictly complies with the relavant stipulations of the "CODE FOR DESIGN OF STEEL STRUCTURES (GF50017-2003)" and "TECHNICAL SPECIFICATION FOR STEEL STRUCTURE OF LIGHT WEIGHT BUILDINGS WITH GABLED FRAMES (CECS 102:2002)", and some others. Synthesize the scale of the consideration design engineering and across a principle for span and use, according as" applying, economy, under the possible term attention beautifully", Connecting method, structure type and material of each part which consist of a light-weight steel villa are analysed, then choose the construction form that use single layer a type steel. The beam, pillar node is a light steel construction frame system that rigid and copular a type steel a ware for having construction Simple, just degree goodly, suffering dint reasonablely, using space bigly and starting construction convenience etc. characteristics, and easy to industrialisation, commercializing produce, thinking with light maintenance material the kit the already extensive applying in the building construction inside, this design is to proceeds the building, construction design to the structural and actual engineering in light steel and calculation. The tractate includes the internal force analyzes and combines, based on these analyses; we can choose the section of beam and calumniation. Next, checking computatians of stability calculatian of the plane structure. The steel beam and column employs Q235 carbon structural steel. Connection bolts are high strength bolt of friction type with behavioral grade 10.9. Common bolts are rough type made by Q235-B.F steel. Rod for manual welding usually adopts E43..Rigid connections apply to the column leg and the connection of column and beam adopts hinged connection. The metope and roofage adopts the Bauble-decked colored polystyrene clamps the circuit board. otherwise, it is analysed that the forced state of the bracing system for a steel factor building under wind land, and the design of a bracing truss for a building with larger width. Avoid some errors in the design of brace, tension rod, and tension rod jpints. Keywords:Lightweight steel structures; gabled frame; the internal force analyzes; The double-decked colored polystyrene clamps the circuit board;joint
钢牛腿计算书 现场一片板梁大概荷载为30t ，一片板梁由两个牛腿支撑，因此一个牛腿的荷载约为15t 。为了适当的控制安全系数，在计算中，牛腿的荷载为20t 。 1. 预埋件的计算。 根据现场条件，预埋件的M=FL=200KN*0.15M=30KN ·m V=200KN 。 预埋件按540X270计算。板厚取20mm 。 2. ②号板的计算。及其与预埋件的焊缝计算 ②号板的 M=FL=100KN*0.15M=30KN ·m V=100KN 弯矩验算2352 /94102.3.30/21594MM N MM M KN w m MM N f =?=≥= 弯矩验算满足 剪力验算2433 2/401212 40012120010015100/120mm N mm mm KN It VS mm N f w v =?????=≥= 剪力验算满足。
焊缝高度Hf=7mm。 3.③④号板的计算，及其与②号板得焊缝验算。 ----- 设计信息----- 钢材等级：235 梁跨度(m)：0.500 梁截面：T 形截面: H*B*Tw*T1=120*200*25*12 梁平面外计算长度：0.500 强度计算净截面系数：1.000 截面塑性发展：考虑 构件所属结构类别：单层工业厂房 设计内力是否地震作用组合：否 梁上荷载作用方式：无荷载作用 设计内力： 绕X轴弯矩设计值Mx (kN.m)：7.500 绕Y轴弯矩设计值My (kN.m)：0.000 剪力设计值V (kN)：100.000 ----- 设计依据----- 《钢结构设计规范》（GB 50017-2002） ----- 梁构件设计-----
目录 摘要 (Ⅰ) Abstract (Ⅱ) 1 建筑设计 (1) 1.1 建筑平面设计 (1) 1.2 建筑立面设计 (4) 1.3 建筑平面设计 (6) 2 结构方案设计说明 (7) 2.1 构件截面尺寸及材料选择 (7) 2.2 结构体系抗震防火要求 (7) 3.荷载统计 (9) 3.1恒荷载统计 (9) 3.2活荷载统计 (9) 3.3整个厂房部分作用的荷载 (12) 4.各种荷载作用下的内力分析 (16) 4.1手算内力标准值 (16) 4.2电算内力标准值 (21) 5.门式刚架计算和选型 (24) 5.1 截面选型 (24) 5.2 刚架梁验算 (27) 5.3 刚架柱验算 (28) 5.4 位移验算 (32) 6.檩条设计和计算 (35) 6.1设计说明 (35) 6.2荷载计算 (35) 6.3内力计算 (36) 6.4截面选型及计算 (37) 7.墙梁设计和计算 (41) 7.1 荷载计算 (41) 7.2内力分析 (42) 7.3 截面选型和验算 (42) 7.4 拉条计算 (49) 8 支撑设计 (50)
8.1屋面横向水平支撑设计 (50) 8.2 柱间支撑设计 (53) 9 屋面板设计和计算 (58) 9.1内力及截面验算 (58) 9.2 强度验算 (61) 9.3 刚度验算 (61) 10 吊车梁的设计 (63) 10.1 吊车梁的设计 (63) 11 节点设计 (71) 11.1 柱脚设计 (71) 11.2 梁柱节点设计 (73) 11.3 牛腿 (79) 11.4 抗风柱的计算 (81) 12基础设计计算 (84) 12.1 基础设计资料 (84) 12.2 基础底面尺寸设计 (84) 13 全文总结 (91) 14 参考文献 ...................................... 错误!未定义书签。 15 致谢 (95) 附录：内力组合计算表 (96)
钢结构识图基础 一、施工图基本知识 在建筑钢结构工程设计中，通常将结构施工图的设计分为设计图设和施工详图设计两个阶段。设计图设计是由设计单位编制完成，施工详图设计是以设计图为依据，由钢结构加工厂深化编制完成，并将其作为钢结构加工与安装的依据。 设计图与施工详图的主要区别是： 设计图是根据工艺、建筑和初步设计等要求，经设计和计算编制而成的较高阶段的施工设计图。它的目的和深度以及所包含的内容是作为施工详图编制的依据，它由设计单位编制完成，图纸表达简明，图纸量少。内容一般包括：设计总说明、结构布置图、构件图、节点图和钢材订货表等。施工详图是根据设计图编制的工厂施工和安装详图，也包含少量的连接和构造计算，它是对设计图的进一步深化设计，目的是为制造厂或施工单位提供制造、加工和安装的施工详图，它一般由制造厂或施工单位编制完成，它图纸表示详细，数量多。内容包括：构件安装布置图、构件详图等。1．制图标准有关规定 （1）线型 在结构施工图中图线的宽度b通常为2．Omm、1．4mm、O．7mm、O．5mm、O．35mm，当选定基本线宽度为b时，则粗实线为b、中实线为O．5b、细实线为O．25b。 在同一张图纸中，相同比例的各种图样，通常选用相同的线宽组。各种线型及线宽所表示的内容如表
（2）构件名称的代号
二、剖面符号和断面符号 1.断面符号 表示从符号处剖开看到的断面，不表示断面后方的其他东西； 2.剖面符号 表示从符号处剖开看到的断面及断面后方的其他东西； 3.在钢构详图中，断面符号和剖面符号使用上有些随意，是因为功能上比较接 近，着重表达的是看物体的方向。 看物的方向是从粗线朝文字的方向看。粗线表示人的眼睛，文字表示看的朝向。 三、索引符号及节点符号 1.不带剖视方向的索引 左边为索引，右边为对应的节点，表示将圈画中的部分放大绘制细节。中的字母a 表示参看节点，底下的“—”表示“在本图中”，如果节点详图不在本 图中，就写对应的图纸编号，比如“详图-09”或“09”等。 有时也直接索引出来后直接放大，不用到节点符号，如下图：
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300×300×10×15 2.2截面几何特性
牛腿设计 216KN 9KN 302.4KN 12.6KN 0.65450mm 200mm 根据公式 500mm Fvk≤β*(1-0.5Fhk/Fvk)*ftk*b*h0/(700mm 初算高度=383.3559300mm C30 fc=14.3ftk= 2.01ft= 1.43 400.002145 44.75524476 409.7583 选用4根直径22面积为1520.530818满足! 440Asv ＝ As / 2 =760.2654092 a/ho=0.30303Asw ＝ As / 2 ＝760.2654092 728.011 121.3352至364.0054945之间的范围内箍筋的直径宜为 6～12mm，间距宜为 100～150mm，且在上部 2ho / 3 ＝范围内的水平箍筋总截面面积不宜小于承受竖向力的受拉钢筋截面面积的二分之一 当 a / ho ≥ 0.3 时，宜设置弯起钢筋需要弯起钢筋！ 集中荷载作用点到牛腿斜边下端点连线的长度l ＝弯起钢筋宜位于牛腿上部 l/6 至 l/2最小配筋率ρmin=Max{0.20%, 0.45ft/fy}=牛腿顶面受压面的面积要求 横向受压长度必须≥牛腿的配筋计算 纵向受力钢筋的总截面面积按混凝土规范式 10.8.2 计算 As ≥ Fv * a / 0.85 / fy / ho + 1.2 * Fh /下柱边缘到牛腿外边缘的水平长度c=牛腿与下柱交接处的垂直截面高度h=牛腿的外边缘高度h1=外边缘初算最小高度=h-c*t 混凝土强度等级钢筋抗拉强度设计值fy ＝ 300N/mm 纵筋合力点至近边距离as=作用于牛腿顶部按荷载效应标准组合计算的水平拉力值Fhk=竖向力设计值Fv=水平拉力设计值Fh=裂缝控制系数β=牛腿宽度b=竖向力的作用点至下柱边缘的水平距离a=基本的构造规定: 牛腿的端部高度 hk>=h/3 ，且不小于200mm 牛腿底面斜角а<=45° 牛腿外边缘与吊车梁外边的距离不宜小于70mm 作用于牛腿顶部按荷载效应标准组合计算的竖向力值Fvk=
一、设计资料： 1.某厂房总长度60m ，跨度为18m.，柱距6m 。车间内设有两台30/5吨中级工作制吊车。屋架端高1900mm,屋面坡度为1/10,置于钢筋混凝土柱上，上柱截面400x400，柱的混凝土强度等级为C25，无檩屋盖体系，采用1.5×6.0m 。计算最低温度-200C 。采用1.5×6.0m 预应力混凝土大型屋面板和卷材屋面。 二、结构形式与布置图： 屋架支撑布置图如下图所示。 02279 a.18米跨屋架(几何尺寸) b.18米跨屋架全跨单位荷载 作用下各杆件的内力值 A a c e g e' c' a'+2.537 0. 000-4.371-5. 636-4.551 -3.357 -1.8500.00 -4.754 -1.8 62 +0.615 +1 .17 +1 .344 +1 .581 +3.158 +0 .540 -1. 6 32 -1. 305 -1. 520 -1. 748 -1.0-1. 0+0. 4060.00 0.00-0.5+5.325 +5.312 +3.967 +2.637 +0.933 B C D E F G F ' E 'D ' C 'B 'A ' 0.5 1. 0 1.0 1.0 1. 0 1.0 1.0 c . 18米跨屋架半跨单位荷载作用下各杆件的内力值 四、荷载计算与组合 1、荷载计算 预应力混凝土大型屋面板 1.40kN/㎡×1.35=1.89kN/m 2 三毡四油防水层 0.4kN/㎡×1.35=0.54kN/m 2 找平层（20mm 厚） 0.4kN/㎡×1.35=0.54kN/m 2 泡沫混凝土保温层 （80mm ） 0.48kN/㎡×1.35=0.648kN/m 2 钢屋架和支撑自重 （0.12+0.011×30）×1.35=0.608kN/㎡ 管道荷载 0.1×0.35=0.135 kN/㎡ 永久荷载总和 4.361 kN/㎡ 屋面活荷载 0.5×1.4=0.7kN/㎡ 积灰荷载 0.5×1.4=0.7kN/㎡ 可变荷载总和 1.4 kN/㎡
2、结构选型 2.1.模型设计 本结构造型为轻式门式钢架，整体造型简约、构件布置合理、立面效果良好，明确地反映了轻式门式钢架的主要构件的组合。 结构根据轻式门式钢架的基本要求，确定合理跨度、柱距和高度以后，以变截面工字钢柱、等截面梁、C型檩条、柱间支撑、屋面支撑、压型钢板、工字型吊车梁以及等截面工字钢的山墙柱共同组成轻式门式钢架。根据实际构件的受力情况，灵活设计杆件的形式及尺寸，结合使用材料卡纸的力学性能，综合设计，形成所成模型。 2.2 作品简图
2.3 模型几何尺寸
材料表 截面尺寸单件长度数量单件质量“W”柱17*7*0.552684*2 4.6 “W”柱27*7*0.552594*2 4.4 “X”柱8*8*0.552832*27.4 上梁110*7*0.554002*27.4 上梁211*7*0.551483*2 2.9 地梁18*7*0.551962*2 3.1 地梁27*6*0.551482*2 2.3 质量总计170.2 注：以上长度单位均为mm，质量单位均为g 要求 模型总高度应267mm, 满足赛题2655mm 2.4制作流程 计算数据 制作杆件制作组合构件拼装结构节点处补胶加工局部结构 3、模型特点 3.1 受力合理的结构选型 “X”站跷的结构选型为桁架，通过每根杆件的连接，有效地使上部荷载较为均匀地传递下来。同时，桁架的受力特点使得结构的杆件基本只受拉或受压，不受弯或所受弯矩很小，从而能充分发挥构件的力学性能。 “X”站跷的外观为两品“W”造型的斜杆，通过五根横梁（三根在上，两根在下）连接，站跷中间安装两根斜放的交叉直杆，呈“X”型。通过对桁架的受力分析，主要的承压杆件为中部的六根斜杆，前端和后端杆件为辅助承压杆件。结构构造简单，杆件长度较小、数量较少、结构质量小，传力明确，侧移刚度沿高度分布均匀，杆件数量较少，柱截面为变截面，利用了竹节的思想，柱子每隔一定间距加入横向肋，增加了柱子的稳定性。仿照竹子有节的天然特征，我们在所有柱中和梁中设置了横向肋，既增强了构件的承载力，又提高了杆件的
6、7道翻车机封闭厂房 [钢结构设计粗算] 作者：张辉 单位：神华宁夏煤业集团太西洗煤厂 时间：2015.5.18
§建筑部分 一、平面设计 根据现场条件：采用双跨钢结构，跨度为24米，。参照工程应用实例，厂房平面布置为双跨矩形平面。其柱网采用6m间距，厂房出入口尺寸取3900 ㎜×3300 ㎜。屋顶坡度取1/10，为考虑到运输工具进出厂房的便利及防止雨水侵入室内，取厂房室内外高差为 200mm。 二、厂房天然采光设计 根据我国《工业企业采光设计标准》规定可知，本厂房的采光等级为III级。本厂房拟采用混合采光，双侧采光+顶部采光。 纵墙上的开窗总面积为：(2.6×3×34=265m2)，顶部为2100×3000×10型PC阳光板（如图2-1所示），白天采光性能好，满足采光要求，阳光板拼接方式示意图如图2.1所示。 图2-1 阳光板 图2-2 阳光板拼接方式示意图
三、厂房屋面排水设计 采用檐沟外排水，压型钢屋面及檐沟构造做法如图3-1所示。 图3-1 压型钢屋面及檐沟构造示意图 四、厂房立面设计 厂房立面采用保温彩钢板，利用矩形窗，墙体勒脚等水平构件及其色彩变化形成立面划分形状，使立面简洁大方，具有开朗，明快的效果。门窗框口包角板以及女儿墙盖板均采用蓝色钢板，以丰富立面，同时也突出了门窗的重点部位。 五、厂房的构造设计 1.外墙 本厂房外墙下部为200mm高240mm厚的砖砌墙体，上部为压型钢板，以避免压型钢板直接着地而产生锈蚀。压型钢板采用保温复合式压型彩钢板，并通过自攻螺丝与焊接在立柱间的矩形方管连接。压型钢板外墙构造力求简单，施工方便，与墙梁连接可靠。转角处以包角板与压型钢板搭接，搭接长度为100mm，以保证防水效果。 图5-1 纵墙与山墙角部节点示意图
钢结构课程设计---王子涵
一、设计资料 该设计为单层厂房设计，采用单跨双坡门式刚架，刚架跨度18m，柱高6m；共有12榀刚架，柱距6m，屋面坡度1:10；地震设防列度为6度，设计地震分组为第一组，设计基本地震加速度值0.05g。刚架平面布置见图1(a)，刚架形式及几何尺寸见图1(b)。屋面及墙面板均为彩色压型钢板,内填充以保温玻璃棉板，详细做法见建筑专业设计文件；考虑经济、制造和安装方便，檩条和墙梁均采用冷弯薄壁卷边C型钢，间距为1.5m，钢材采用Q235钢，焊条采用E43型。 二、荷载计算 （一）荷载取值计算 1．屋盖永久荷载标准值（对水平投影面） 2．屋面可变荷载标准值
3．轻质墙面及柱自重标准值（包括柱、墙骨架等）0.50 KN/m2 4．风荷载标准值 按《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102：2002附录A的规定计算。 基本风压ω =1.05×0.45 KN/m2，地面粗糙度类别为B类；风荷载高度变化系数按《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)的规定采用，当高度小于10m时， 按10m高度处的数值采用，μ z =1.0。风荷载体型系数μ s ：迎风面柱及屋面分 别为＋0.25和－1.0，背风面柱及屋面分别为＋0.55和－0.65(CECS102：2002中间区)。 5．地震作用 据《全国民用建筑工程设计技术措施— （二）各部分作用的荷载标准值计算
三、内力分析 考虑本工程刚架跨度较小、厂房高度较低、荷载情况及刚架加工制造方便，刚架采用等截面，梁柱选用相同截面。柱脚按铰接支承设计。采用弹性分析方法确定刚架内力。引用《钢结构设计与计算》（包头钢铁设计研究院编着，机械工业出版社）中表2－29（铰接柱脚门式刚架计算公式）计算刚架内力。 1．在恒荷载作用下 λ=l/h=18/6=3 ψ=f/h=0.9/6=0.15 k=h/s=6/9.0449=0.6634 μ=3+k+ψ(3+ψ)=3+0.6634+0.15×(3+0.15)=4.1359 H A =H E =ql λΦ/8=4.02×18×3×0.5289/8=14.35KN M C =ql 2 [1－(1+ψ) Φ]/8=4.02x182 [1－(1+0.15)×0.5289]=63.78KN ·m M B =M D =－ql 2Φ/8=－4.02×182×0.5289/8=－86.11KN ·m 刚架在恒荷载作用下的内力如图。 内力计算的“+、－”号规定：弯矩图以刚架外侧受拉为正，在弯矩图中画在受拉侧；轴力以杆件受压为正，剪力以绕杆端顺时针方向旋转为正。 2．在活荷载作用下 V A =V E =27.00KN H A =H E =3.00×18×3×0.5289/8=10.71KN M C =3.00×182[1－(1+0.15)×0.5289]/8=47.60KN ·m M B =M D =－3.00×182×0.5289/8=－64.26KN ·m 刚架在活荷载作用下的内力如图。
第一章 牛腿设计 5.1 荷载计算 根据吊车梁的设计，吊车梁截面面积22125.4410A mm =?, Q235钢的密度为 37850/kg m ,吊车梁自重为4785010125.4410984.704/N m -???=，轨道自重为 430/N m 由吊车最大轮压引起的支座反力标准值为： .max 139(10.453)201.967k D kN =?+= 牛腿根部支座反力影响线示意图 则牛腿根部承受的剪力： 3.max 1.2(98 4.704430)107.5 1.429 5.486k V D kN -=?+??+= 5.2 截面选择 牛腿选用600500400810BH -??? 偏心距为450e mm =外伸长度为200d mm =，截面高度600h mm =， 截面宽度400b mm = ，翼缘板厚度 10f t mm =，腹板厚度8w t mm =，力作用点处截面为537400810BH ???。牛腿
牛腿节点示意图 则：295.4860.45132.97M V e kN m =?=?=? 5.3截面特性 牛腿根部截面示意图 牛腿根部截面：2230010(600210)810640A mm =??+-??= 33244 11600108(600210)23001030010()1212265227.4710x I mm -??=??-?+???+??????=?
4 3365227.471021742.49106002 x x I W mm y ?===? 2 33600101600103001081233.1010222S mm --????=??+??=? ? ????? 3316001030010885102S mm -??=??=? ??? 5.4 强度验算 5.4.1抗弯强度 6 223132.9710 5.82/215/1.0521742.4910 x nx M N mm f N mm W σγ?===<=?? 5.4.2抗剪强度 3224295.486101233.1069.83/125/65227.47108 v x w VS N mm f N mm I t τ??===<=?? 5.4.3 腹板计算高度边缘处折算应力 6214132.971060021059.12/65227.47102 nx M y N mm I σ?-?=?=?=? 32295.4861088550.11/65227.478 x w VS N mm I t τ??===? σ和τ的最不利组合出现在腹板边缘，因此验算公式为： 2222 22359.12350.11105.2/215/N mm f N mm στ+=+?=<= ∴满足要求。 5.5 焊缝验算
钢结构厂房工程量计算方法 钢结构厂房怎么计算工程量？钢结构厂房工程量计算方法。钢结构工程现在比较多，大型的有鸟巢之类的钢结构工程，钢结构厂房、钢结构别墅等，有着大量的钢结构工程。小蚂蚁算量工厂根据自己的钢结构工程量计算经验，总结了相关的经验。 1、钢结构厂房工程量按构件（梁、柱、檩条、拉条等）分别计算重量，如果是型钢按构件设计尺寸×理论重量计算，如果是钢板按外框最大尺寸计算面积×钢板理论重量计算。对于连接板、加强板归并与附着的构件（附着于梁就并入梁内、附着于柱就并入柱里）一起套定额。 2、对于钢结构厂房里面的螺栓，如果属于永久性螺栓（就是采用螺栓连接的螺栓）要按规格分别计算，仅计算主材即可，对于安装用的螺栓（制作时临时固定用的螺栓）不需要单独计算，因为构件制安定额已经考虑。 3、先把每种材料的长度统计出来，在查出它的理论重量，乘以米数就可以算出，如果是钢板用厚度*长度*宽度*7.85就可以计算出重量，理论重量一般在五金手册和一些钢结构设计手册上都能查到，钢结构常用的材料的理论重量都能查到，H型钢的理论重量也能查到。 4、如钢结构厂房计算方法 ①钢结构的工程量的单位是吨，有个最简单的方法就是体积乘以比重。
②比如H型梁，就可以分解成上翼板、下翼板、腹板来算。其他的隅撑板、系杆板、支撑板、加劲板、连接板都可以体积乘以比重，然后最后乘以数量。拉条和系杆，你可以当成是圆柱，和圆环来算。 ③檩条、天沟、收边泛水等可以展开成板算体积，然后换算成吨位。 ④屋面板是看地方，有的地方是用面积表示工程量，有的地方是用吨位表示工程，按照型号计算出相应的吨位或者面积也就行了。 ⑤高强螺栓的套数，直接数单排数量，乘以排数。 小蚂蚁算量工厂总结下，钢结构是由钢板、角钢、槽钢、钢管和圆钢等热轧钢材或冷加工成型的薄壁型钢制造而成的结构。钢结构具有材料强度高、重量轻、安全可靠、制作简便等优点。在房屋建筑中，主要用于厂房、高层建筑和大跨度建筑。常见的钢结构构件有屋架、檩条梁、柱、支撑系统等。 小蚂蚁算量工厂觉得，算量最基本的就是看图纸，土建的人都烦钢构图纸的太乱，其实我也有这种看法，因为平法并没有用在其上面，图样还保留了一前土建制图的原则，但任何事情都有规律的，钢结构的详图结点相当的多，但这些变化真的在算的时候影响相当的小，重要是大的方向把握好，钢结构的结点图也是相当科学的，都和科学受力相对应。有许多是重复或对称等。