钢结构课设内力计算表

钢结构设计计算公式及计算用表为保证承重结构的承载能力和防止在一定条件下出现脆性破坏，应根据结构的重要性、荷载特征、结构形式、应力状态、连接方法、钢材厚度和工作环境等因素综合考虑，选用合适的钢材牌号和材性。

承重结构的钢材宜采用Q235钢、Q345钢、Q390钢和Q420钢，其质量应分别符合现行国家标准《碳素结构钢》GB/T700和《低合金高强度结构钢》GB/T 1591的规定。

当采用其他牌号的钢材时，尚应符合相应有关标准的规定和要求。

对Q235钢宜选用镇静钢或半镇静钢。

承重结构的钢材应具有抗拉强度、伸长率、屈服强度和硫、磷含量的合格保证，对焊接结构尚应具有碳含量的合格保证。

焊接承重结构以及重要的非焊接承重结构的钢材还应具有冷弯试验的合格保证。

对于需要验算疲劳的焊接结构的钢材，应具有常温冲击韧性的合格保证。

当结构工作温度等于或低于0℃但高于-20℃时，Q235钢和Q345钢应具有0℃C冲击韧性的合格保证；对Q390钢和Q420钢应具有-20℃冲击韧性的合格保证。

当结构工作温度等于或低于-20℃时，对Q235钢和Q345钢应具有-20℃冲击韧性的合格保证；对Q390钢和Q420钢应具有-40℃冲击韧性的合格保证。

对于需要验算疲劳的非焊接结构的钢材亦应具有常温冲击韧性的合格保证，当结构工作温度等于或低于-20℃时，对Q235钢和Q345钢应具有0℃冲击韧性的合格保证；对Q390钢和Q420钢应具有-20℃冲击韧性的合格保证。

当焊接承重结构为防止钢材的层状撕裂而采用Z向钢时，其材质应符合现行国家标准《厚度方向性能钢板》GB/T 5313的规定。

钢材的强度设计值（材料强度的标准值除以抗力分项系数），应根据钢材厚度或直径按表1采用。

钢铸件的强度设计值应按表2采用。

连接的强度设计值应按表3~5采用。

注：表中厚度系指计算点的钢材厚度，对轴心受力构件系指截面中较厚板件的厚度。

2钢铸件的强度设计值（N/mm2）表2注：（1）自动焊和半自动焊所采用的焊丝和焊剂，应保证其熔敷金属的力学性能不低于现行国家标准《碳素钢埋弧焊用焊剂》GB/T 5293和《低合金钢埋弧焊用焊剂》GB/T 12470中相关的规定；（2）焊缝质量等级应符合现行国家标准《钢结构工程施工质量验收规范》GB 50205的规定。

钢结构课程设计计算书姓名：李宏伟班级：建工1221学号：11012123381.设计资料（一） 设计参数：单层厂房采用单跨双坡门式刚架，刚架跨度18m ，共12榀刚架，柱距7m ，柱高9.8m ，屋面坡度1/10，柱底铰接。

取中间跨刚架（GJ-1）进行计算，刚架采用焊接工字形截面，屋面及墙面为压型钢板复合板；不考虑檩条和墙梁。

钢材采用Q235钢，焊条E43型。

地震设防烈度为7度，无悬挂荷载。

刚架形式及几何尺寸如下图1.2所示。

（二）设计荷载：(1) 永久荷载标准值（按水平投影面）：屋面恒载0.52kN m （包括屋面板及檩条重）(2) 可变荷载标准值：屋面活荷载0.32kN m （3）雪荷载：基本雪压0S 为0.32kN m（4）风荷载：基本风压值0.42kN m ；地面粗糙程度系数按B 类取值； 要求：1、确定梁柱截面形式及尺寸。

2、梁柱线刚度计算及梁柱计算长度确定。

3、荷载计算。

4、内力、柱顶水平位移计横梁挠度。

5、连接节点设计。

图1.2 刚架形式及几何尺寸2.荷载计算2.1荷载取值计算：（1）屋盖永久荷载标准值（对水平投影面） （包括屋面板及檩条重） 0.5 2kN m （2）屋面可变荷载标准值 屋面活荷载：0.302m kN雪荷载：基本雪压0S =0.32kN m .对于单跨双坡屋面， 屋面坡角α=54238'''，z μ=1.0，雪荷载标准值 ：k S =z μ0S =1.0×0.32kN m =0.3..取屋面活荷载和雪荷载中的较大值0.32kN m ，不考虑积灰荷载。

（3）风荷载标准值基本风压：20m kN 4.0=ω；根据地面粗糙度列别为B 类，查得风荷载高度变化系数：当高度小于10m 时，按10m 高度处的数值采用，z μ=1.0。

风荷载体型系数s μ：迎风柱及屋面分别为＋0.25和－1.0，背风面柱及屋面分别为－0.55和－0.65。

2.2各部分作用的荷载标准值计算： （1）屋面恒荷载标准值：0.5×7=3.5kN m 活荷载标准值：0.3×7=2.1kN m （2）柱荷载恒荷载标准值：（7×9.8＋3.5×7.5）kN =94.85kN 活荷载标准值：2.1×7.5kN =15.8kN （3）风荷载标准值迎风面：柱上m kN q W /7.025.074.01=⨯⨯= 横梁上m kN q W /8.20.174.02-=⨯⨯-=背风面：柱上m kN q W /54.155.074.03-=⨯⨯-= 横梁上m kN q W /82.165.074.04-=⨯⨯-=3.内力分析3.1在恒荷载作用下：本单层厂房采用等截面梁和柱。

一、荷载计算永久荷载（设计值）：预应力混凝土屋面板 1.45kN/m2×1.35=1.96kN/m2三毡四油（上铺绿豆砂）防水层0.40kN/m2×1.35=0.54kN/m2水泥砂浆找平层0.40kN/m2×1.35=0.54kN/m2保温层0.70kN/m2×1.35=0.95kN/m2一毡二油隔气层0.05kN/m2×1.35=0.07kN/m2水泥砂浆找平层0.30kN/m2×1.35=0.41kN/m2屋架和支撑自重（0.12+0.011×16）×1.35=0.40kN/m2管道荷载0.10kN/m2×1.35=0.135kN/m2合计 5.005kN/m2可变荷载：施工荷载和雪荷载不同时考虑，而是取两者的较大值。

屋面活荷载0.70kN/m2×1.4=0.98kN/m2积灰荷载0.70kN/m2×1.4=0.98kN/m2合计 1.96kN/m2屋面坡度不大，对荷载影响小，未予考虑。

风荷载对屋面为吸力，重屋盖可不考虑。

二、荷载组合本设计按全跨荷载的永久效应组合：5.005+0.7×0.98+0.9×0.98=6.573kN/m2本设计为16m跨度，取5等分，即每单跨3.2m，根据结构布置，存在两种形式的节点荷载，即6m×3.2m和6m×1.6m，分别计算其大小。

F d=6.573×6×3.2=126.20 kNF d=6.573×6×1.6=63.10 kN内力计算kN 利用ansys软件，计算出各节点的杆件内力，得出最大拉力杆件值为596.10；最大压力在杆件值为606.87。

kN 三、杆件截面设计根据腹杆最大内力值,由屋架节点板厚度参考可知：支座节点板厚度取14mm ；其余节点板与垫板厚度取12mm 。

^1. 设计资料某车间跨度9m ，长度90m, 柱高，柱距6m ，采用单跨双破门式钢架，檩条间距1.5m ，屋面坡度i 1/10=，当地雪荷载㎡，基本风压 KN/㎡，地面粗糙度：B 类，风载体型系数如下图钢材采用Q235钢，焊条E43型。

屋面材料： 夹芯板 墙面材料： 夹芯板檩条墙梁： 薄壁卷边C 型钢 本课程设计不考虑地震作用-2．屋面构件1.夹芯板夹芯板型号采用JXB42-333-1000，芯板面板厚为㎜，板厚为80㎜。

2.檩条檩条采用冷弯薄壁卷边槽钢180×70×20×，跨中设拉条一道。

3．荷载和内力计算3．1 荷载 1. 永久荷载标准值 (屋面夹芯板 kN/㎡ 檩条 kN/㎡ 悬挂构件 kN/㎡kN/㎡2.可变荷载标准值由于钢架的受荷水平投影面积为9×6=54㎡＜60㎡，故取屋面活荷载标准值为㎡，雪荷载为㎡，取屋面活荷载与雪荷载中较大值㎡.3.风荷载标准值基本风压 kN/㎡，地面粗糙度为B 类，μz =,风荷载形体系数μs 迎风面柱及屋面分别为+和；背风面柱及屋面μ分别为和。

$荷载计算值1.屋面风荷载迎风面：ω2=×﹙﹚×××6=㎡ 背风面：ω3=×﹙﹚×××6=㎡ 2.墙面风荷载背风面：ω1=××××6=㎡ 背风面：ω4=×﹙﹚×××6=㎡3.屋面恒荷载 g 1=××αcos 1×= kN/㎡4.柱身恒荷载 g 2=××6= kN/㎡5.屋面活荷载 q=××= kN/㎡4. 屋面支撑1.屋面支撑布置檩条间距，水平支撑截距3m 。

2.屋面荷载及内力屋面支撑斜杆采用张紧的圆钢。

节点荷载标准值 F wk =××××﹙＋＋﹚／2＝ (节点荷载设计值 F w =×= 斜杆拉力设计值 N=／°= 3.斜杆斜杆选用φ12的圆钢，截面面积A=㎜² 强度校核：N A N .6431134932==/㎜²＜f 5. 柱间支撑柱间支撑直杆用檩条兼用，因檩条留有一定的应力余量，可不再验算。

目录一钢结构课程设计任务书 (1)二钢结构课程设计计算书 (3)1 支撑布置 (3)2 荷载计算 (4)3 内力计算 (6)4 杆件设计 (7)5 节点设计 (18)三附图1钢屋架施工图2钢屋架节点详图和材料表一、 钢 结 构 课 程 设 计 任 务 书一、设计资料 1、结构形式某厂房跨度为21m ，总长90m ，柱距6m ，采用梯形钢屋架、1.5×6.0m 预应力混凝土大型屋面板，屋架铰支于钢筋混凝土柱上，上柱截面400×400，混凝土强度等级为C30，屋面坡度为10:1 i 。

地区计算温度高于-200C ，无侵蚀性介质，地震设防烈度为7度，屋架下弦标高为18m ；厂房内桥式吊车为2台150/30t （中级工作制），锻锤为2台5t 。

2、 屋架形式及选材屋架形式、几何尺寸及内力系数如附图所示。

屋架采用的钢材及焊条为：1班学号为单号的同学用235Q 钢，焊条为43E 型，学号为双号的同学用345Q 钢，焊条为50E 型；2班学号为单号的同学用345Q 钢，焊条为50E 型，学号为双号的同学用235Q 钢，焊条为43E 型。

3、荷载标准值（水平投影面计）① 永久荷载：三毡四油（上铺绿豆砂）防水层 0.4 KN/m 2 水泥砂浆找平层 0.4 KN/m 2保温层 0.65KN/m 2(按附表取) 一毡二油隔气层 0.05 KN/m 2 水泥砂浆找平层 0.3 KN/m 2预应力混凝土大型屋面板 1.4 KN/m 2屋架及支撑自重：按经验公式L=计算： KN/m212.0+.0q11悬挂管道： 0.15 KN/m2②可变荷载：屋面活荷载标准值：27.0mkN/雪荷载标准值： 0.35KN/m2积灰荷载标准值： 1.0 KN/m2(按附表取)二、设计内容1、计算书部分进行桁架支撑布置，画出屋架结构及支撑的布置图；选择钢材及焊接材料，并明确提出对保证项目的要求；进行荷载计算、内力计算、内力组合，设计各杆件截面；设计一个下弦节点、一个上弦节点、支座节点、屋脊节点及下弦中央节点。

一、 设计资料及有关规定1、跨度L=15m 。

柱距（屋架间距）为6m ；长度为84m 。

2、屋面为彩色涂层压型钢板复合保温板（含檩条） 0.25 KN/m 2屋架及支撑 0.12+0.011×L （m ）KN/m 2 3、雪荷载 0.50KN/m 2 4、钢材为Q235（3号钢）,焊条采用E43型 5、屋面坡度i=1/36、悬挂荷载 0.3 KN/m 27、屋盖承重结构采用三角形钢屋架8、令钢屋架简支在钢筋混凝土柱顶上。

上柱截面为400mm ×400mm ，所用混凝土为C25,轴心抗压强度设计值211.9/c f N m m 。

二、 屋架尺寸及檩条设置1、屋架几何长度及节点编号如图所示，运输单元如图半跨7.5m 运输,最大高度3m 。

起拱高度f =L/500=15000/500=30mm2、檩条支承于屋架上弦节点处。

故采用檩条间距为2.646m 。

檩条跨度6m 。

在檩条间跨中位置设置拉条，圆钢拉条10mm 。

屋脊和屋檐处都设置斜拉条及撑杆。

三、 支撑布置1. 根据厂房长度(84m>60m)、跨度15m 及荷载等情况，设置上弦横向水平支撑3道，下弦横向水平支撑3道，防止屋架水平方向振动。

仅在跨度中央设置一道垂直支撑。

上弦平面内在屋脊处设置刚性系杆及两端设置柔性系杆；下弦平面内在跨中设置刚性系杆及两端设置柔性系杆。

梯形钢屋架支撑布置如图所示：四、杆件内力计算1.荷载计算永久荷载标准值:屋架及支撑0.12+0.011×L=0.285 2K N m(水平)/屋面及保温（檩条） 0.25 2/K N m悬挂荷载 0.3 2K N m/总计 0.835 2K N m/可变荷载标准值:雪荷载 0.8 2K N m/总计 0.82K N m/永久荷载设计值 1.2×0.835=1.002 kN/㎡可变荷载设计值 1.4×0.8=1.12 kN/㎡风荷载不考虑2.荷载组合设计屋架时，应考虑以下三种组合：组合一全跨永久荷载+全跨可变荷载屋架上弦节点荷载 P=(1.002+1.12) ×2.7×6=34.376 kN组合二全跨永久荷载+半跨可变荷载屋架上弦节点荷载 P1 =1.002×2.7×6=16.232 kNP2 =1.12×2.7×6=18.144 kN组合三全跨屋架及支撑自重+半跨屋面结构材料+半跨施工荷载屋架上弦节点荷载 P3=1.2×0.285×2.7×6=5.54kNP4=1.2×0.55×2.7×6=10.692 kNP5=1.4×1.0=1.4 kN3.杆件内力计算本设计使用结构力学求解器,计算杆件在单位节点力作用下各杆件的内力系数。

门式刚架轻型房屋钢结构内力计算及组合
1.1 刚架在各种荷载作用下的弯矩M图、剪力V图、轴力N图
1.1.1 屋面恒载作用下刚架M、N、Q图
kN）
图1.1 刚架恒载作用图（单位：m
图1.2 轴力图（单位：kN）
图1.3 剪力图（单位：kN）
图1.4 弯矩图（单位：kN·m）1.1.2 屋面活载作用下刚架M、N、Q图
图1.5 刚架活载作用图（单位：kN/m）
图1.6 轴力图（单位：kN）
图1.7剪力图（单位：kN）
图1.8 弯矩图（单位：kN·m）
1.1.3 作风荷载作用下刚架M、N、Q图
图1.9刚架上风载作用图（单位：kN/m）
图1.10 轴力图（单位：kN）
图1.11 剪力图（单位：kN）
图1.12 弯矩图（单位：kN/m）
1.2 刚架内力组合见表4-1，表4-2
4-1刚架梁内力组合表
4-2刚架柱内力组合表。

一由设计任务书可知：厂房总长为120m，柱距6m，跨度为24m，屋架端部高度为2m，车间内设有两台中级工作制吊车，该地区冬季最低温度为-22℃。

暂不考虑地震设防。

屋面采用1.5m×6.0m预应力大型屋面板，屋面坡度为i=1:10。

卷材防水层面（上铺120mm泡沫混凝土保温层和三毡四油防水层）。

屋面活荷载标准值为0.7KN/㎡，雪荷载标准值为0.4KN/㎡，积灰荷载标准值为0.5KN/㎡。

屋架采用梯形钢屋架，钢屋架简支于钢筋混凝土柱上，混凝土强度等级C20.二选材：根据该地区温度及荷载性质，钢材采用Q235-C。

其设计强度为215KN/㎡,焊条采用E43型，手工焊接，构件采用钢板及热轧钢筋，构件与支撑的连接用M20普通螺栓。

屋架的计算跨度L。

=24000-2×150=23700，端部高度：h=2000mm(轴线处)，h=2150(计算跨度处)。

三结构形式与布置：屋架形式及几何尺寸见图1所示：图1屋架支撑布置见图2所示：图2四荷载与内力计算：1．荷载计算：活荷载于雪荷载不会同时出现，故取两者较大的活荷载计算。

永久荷载标准值：防水层（三毡四油上铺小石子） 0.35KN/㎡找平层（20mm厚水泥砂浆）0.02×20=0.40 KN/㎡保温层（40mm厚泡沫混凝土 0.25 KN/㎡预应力混凝土大型屋面板 1.4 KN/㎡钢屋架和支撑自重0.12+0.011×24=0.384 KN/㎡总计：2.784 KN/㎡可变荷载标准值：雪荷载＜屋面活荷载（取两者较大值） 0.7KN/㎡积灰荷载 0.5KN/㎡风载为吸力，起卸载作用，一般不予考虑。

总计：1.2 KN/㎡永久荷载设计值 1.2×2.784 KN/㎡=3.3408KN/㎡可变荷载设计值 1.4×1.2KN/㎡=1.68KN/㎡2．荷载组合：设计屋架时应考虑以下三种组合：组合一全跨永久荷载+全跨可变荷载屋架上弦荷载P=(3.3408KN/㎡+1.68KN/㎡) ×1.5×6=45.1872KN组合二全跨永久荷载+半跨可变荷载屋架上弦荷载P1=3.3408KN/㎡×1.5×6=30.07KNP2=1.68KN/㎡×1.5×6=15.12KN组合三全跨屋架及支撑自重+半跨大型屋面板自重+半跨屋面活荷载屋架上弦荷载 P3=0.384KN/㎡×1.2×1.5×6=4.15KNP4=(1.4×1.2+0.7×1.4)×1.5×6=23.94KN3,内力计算：首先求出杆件内力系数，即单位荷载作用下的杆件内力，荷载布置如图3所示。

Harbin Institute of Technology课程设计说明书（论文）课程名称：钢结构课程设计设计题目：钢屋架设计院系：土木工程学院班级：土木二班设计者：麦浩学号：1093310208指导教师：张文元设计时间：2011-12-7——2011-12-16哈尔滨工业大学1.设计资料哈尔滨一金工车间，长96m，跨度27m，柱距6m，采用梯形钢屋架，1.5×6m预应力钢筋混凝土大型屋面板，上铺珍珠岩制品保温层（容重为4KN/，厚度），采用封闭结合。

卷材屋面，屋面坡度i=1/10，屋架简支于钢筋混凝土柱上，混凝土强度等级C20（抗压设计强度c f=10N/）.车间内设有两台30/5T中级工作制桥式吊车，轨顶标高18.5m，柱顶标高27m。

2.荷载计算桁架计算长度：02720.1526.7l m=-⨯=跨中及端部高度：桁架的中间高度：在的两端高度：在轴线处端部高度：桁架跨中起拱：荷载计算屋面活荷载与雪荷载不会同时出现，从资料可知屋面活荷载大于雪荷载，故取屋面活荷载计算。

沿屋面斜面分布的永久荷载应乘以换算为沿水平投影分布的荷载。

桁架沿水平投影面积分布的自重（包括支撑）按经验公式计算，跨度的单位为。

标准永久荷载：预应力混凝土大型屋面板二毡三油防水层找平层厚珍珠岩保温层桁架和支撑自重管道荷载——————————————————————————————————合计标准可变荷载：屋面活荷载积灰荷载设计桁架时，应考虑以下三种荷载组合：（1）全跨永久荷载+全跨可变荷载（按永久荷载控制的组合）全跨节点荷载设计值：222(1.35 3.085/ 1.40.70.7/ 1.40.90.3/) 1.56F kN m kN m kN m m m=⨯+⨯⨯+⨯⨯⨯⨯（2）全跨永久荷载+半跨可变荷载全跨节点永久荷载设计值：对结构不利时：（按永久荷载控制的组合）(按可变荷载控制的组合)对结构有利时：半跨节点可变荷载设计值：（按永久荷载为主的组合）（按可变荷载控制的组合）（3）全跨桁包括支撑+半跨面板自重+半跨屋面活荷载（按可变荷载控制组合）全跨节点桁架自重设计值，对结构有利时，对结构不利时，半跨节点屋面板自重及活荷载设计值：（1）、（2）为使阶段荷载情况，（3）为施工阶段荷载情况。

设计资料xxx市某单层工业厂房，采用单跨双坡门式刚架，刚架跨度21m，柱距6m，柱高6m，屋面坡度1/10，地震设防烈度为6度。

刚架平面布置如下图a所示，刚架形式及几何尺寸如下图b所示。

屋面及墙面板均为彩色压型钢板，内填充以保温玻璃棉板，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1.5米，钢材采用Q235钢，焊条采用E43型。

（a）（b）一、荷载计算1、荷载取值计算（1）屋盖永久荷载标准值彩色压型钢板0.15 kN/m250 mm厚保温玻璃棉板0.05 kN/m2pvc 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0.20 kN/m2悬挂设备0.20 kN/m2合计0.72 kN/m2（2）屋面可变荷载标准值屋面活荷载：对不上人屋面一般按0.5 kN/m2取用。

雪荷载：查《建筑结构荷载规范》哈尔滨市，S=0.45 kN/m2，对于单跨双坡屋面，屋面坡角αμz S k=10.45 kN/m2=0.45 kN/m2取屋面活荷载与雪荷载中的较大值0.5 kN/m2，不考虑积灰荷载。

（3）轻质墙面及柱自重标准值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ω0=1.050.55 kN/m2=0.58 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，μz=1.0。

风荷载体型系数μs：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)。

2.各部分作用的荷载标准值计算（1）屋面恒活载标准值：0.72 6 kN/m=4.32 kN/m活荷载标准值：0.50 6 kN/m=3.00 kN/m（2）柱荷载恒荷载标准值：（0.5+4.3210.5）kN/m=63.36 kN活荷载标准值：3.0010.5 kN/m= 31.50 kN（3）风荷载标准值迎风面：柱上q w1=0.5860.25 kN/m=0.87 kN/m 横梁上q w2=-0.586 1.0 kN/m=-3.48 kN/m 背风面：柱上 q w3=-0.5860.55 kN/m=-1.91 kN/m 横梁上q w4=-0.580.65 kN/m =-2.26 kN/m二．各种荷载作用下的内力分析1.在恒荷载作用下图2.1 恒荷载作用下的M 图图2.2 恒载作用下的N 图2128.11kN .m 87.61kN .mg=4.32kN/mA B C DE2128.11kN .m2128.11kN .m2128.11kN .mA BC DE--45.36kN --21.25kN---25.76kN -45.36kN -25.76kN -63.36kN -63.36kN图2.3 恒载作用下的V 图2.在活荷载作用下图2.4 在活荷载作用下M 图图2.5 在活荷载作用下N 图60.84kN .mq=3.0kN/mA BCDE288.97kN .m 288.97kN .m288.97kN .m 288.97kN .mAB CDE1.43kN1.43kN11122243.01kN43.01kN 21.35kN21.35kN 21.35kN 21.35kNAB DE-14.75kNC-17.89kN-31.50kN -31.50kN -17.89kN----图2.6 在活荷载作用下V 图3.在风荷载作用下图2.7 在左风向风荷载作用下M 图ABD E1.48kN1.48kN C 29.87kN29.87kN14.83kN 14.83kN121212q w2y =3.48kN/mA BCDEq w4y =2.262kN/mq w4x =2.262kN/mq w 3=1.914k N /mq w2x =3.48kN/mq w 1=0.87k N /m102.28kN .m55.83kN .m-51.99kN .mABCDE34.59kN34.59kN18.20kN17.81kN22.01kN22.01kN2222图2.8 在左风向风荷载作用下N 图图2.9 在左向风荷载作用下V 图刚架的内力图正负号规定：弯矩图以刚架外侧受拉为正，轴力图以杆件受拉为正，剪力以绕杆端顺时针方向为正。

门式刚架计算书1、设计资料 (1)厂房柱网布置厂房为单跨双坡门式刚架（见图1－1）。

长度90m ，柱距6m ，跨度18m ，门式刚架檐高9m ，屋面坡度为1：10。

图1－1 门式刚架简图 (2)材料选用屋面材料：单层彩板。

墙面材料：单层彩板。

天沟：钢板天沟 (3)结构材料材质钢材：235Q ，22215/,125/v f N mm f N mm == 基础混凝土：225,12.5/c C f N mm = (4)荷载（标准值）Ⅰ静载：有吊顶（含附加荷载）0.52kN m Ⅱ活载：20.5/kN mⅢ风载：基本风压200.35/W kN m =，地面粗糙度为B 类，风载体型系数按《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS102：2002）封闭式建筑类型中间区的风荷载体型系数采用。

确定Z 值： ①180.1 1.8,2z 3.6m m ⨯==②0.40.49 3.6,2z 7.2H m m =⨯==取较小值为3.6m ，根据《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》表A.0.2-1注3，因柱距6 3.6m m >，故风荷载取中间值。

详见图1－2所示图1－2 风荷载体型系数示意图（左风）Ⅳ雪荷载：20.2/kN m (5)其它本课程设计不考虑地震作用 2、荷载计算 (1)荷载取值屋面静载：20.5/kN m 屋面活载：20.5/kN m 轻质墙面及柱自重（包括柱、墙骨架）：20.5/kN mm风荷载：基本风压20 1.050.350.37/W kN m ⨯＝＝，按地面粗糙度为B 类； 以柱顶为准风压高度变化系数211.0,0.37/z w kN m μ==； 以屋顶为准风压高度变化系数221.0,0.37/z w kN m μ== (2)各部分作用荷载1)屋面静载 标准值：0.56 3.0/kN m ⨯=活载 标准值：0.56 3.0/kN m ⨯= 2)柱荷载静载 标准值：0.56 3.0/kN m ⨯= 3)风荷载迎风面：柱上0.3760.250.555/w q kN m =⨯⨯= 横梁上0.376 1.0 2.22/w q kN m =-⨯⨯=- 背风面：柱上0.3760.55 1.22/w q kN m =-⨯⨯=- 横梁上0.3760.65 1.44/w q kN m =-⨯⨯=- 3、内力分析采用结构力学求解器求解内力，计算简图及结果如下：(1)静载作用下的内力计算图3-1-1 静载内力计算简图（单位：KN/m）图3-1-2 静载作用下弯矩图（单位：KN·m）图3-1-3 静载作用下剪力图（单位：KN）图3-1-4 静载作用下轴力图（单位：KN） (2)活载作用下的内力计算图3-2-1 活载内力计算简图（单位：KN/m）图3-2-2 活载作用下弯矩图（单位：KN·m）图3-2-3 活载作用下剪力图（单位：KN）图3-2-4 活载作用下轴力图（单位：KN）(3)风载作用下的内力计算1)左风情况下：图3-3-1 左风载内力计算简图（单位：KN/m）图3-3-2 左风载作用下弯矩图（单位：KN·m）图3-3-3 左风载作用下剪力图（单位：KN）图3-3-4 左风载作用下轴力图（单位：KN）2)右风情况下：右风荷载作用下，个内力图与左风荷载作用下的内力图刚好对称，不再画出。

框架钢结构内力计算对于本结构，考虑如下受荷情况：（1）恒载作用；（2）活荷载满跨布置；（3）风荷载作用（从左向右，或从右向左）；（4）横向水平地震作用（从左向右。

或从右向左）。

对于（1）、（2）情况，框架在竖向荷载作用下，采用力矩分配法计算；对于（3）、（4）情况，框架在水平荷载作用下，采用D值法计算。

5.1恒荷载标准值作用下的内力计算5.1.1顶层力矩分配如下：-127.6945.55-8.0113.004-84.147129.8522.775-16.0221.502-0.955137.1574.13-29.81-10.4274.57738.47-74.14-14.905-20.8542.289-1.243-108.843顶层-10.544-8.757三层5.1.3二层力矩分配如下：-11.212-9.203二层0.174.50.185.48.4760.1420.21500.326.265.39-193.8428.684-7.4521.297-171.311214.6814.342-14.9050.649-0.240214.526114.81-18.451-9.7092.08788.737-114.81-9.226-19.4181.044-0.313-142.72382.4253.72686.15142.455-27.815-0.449-28.264-26.5183.00-23.518底层-42.825-0.691-43.516-21.758-40.854.62-36.23-18.11453.7412.42955.85818.724-9.422-7.83928.99-28.99叠加可得到最终的梁端、柱端弯矩。

其次求各层梁的最大弯矩，由于各层梁的最大弯矩求法相同，故此处列举顶层梁AC做实例。

由力矩分配法已求得：第一个集中力处剪力同理在顶梁AC段，第二个集中荷载处，剪力变号，故此处弯矩最大。

同理可求得其它梁的最大弯矩及梁端剪力，列表如下：梁剪力表层号 4 3 2 1 AC跨69.98 117.48 114.67 115.3566.95 101.83 100.62 101.3019.35 38.39 37.18 37.86 16.45 23.45 23.77 24.45 -32.15 -39.99 -39.67 -38.99 -34.19 -55.64 -53.72 -53.04 -81.79 -119.08 -117.16 -116.48 -84.55 -133.30 -129.93 -129.25CD跨62.91 96.97 93.99 92.50 59.88 81.32 79.94 78.45 12.28 17.88 16.50 15.01 9.38 2.94 3.10 1.61 -38.22 -60.50 -60.34 -61.83 -41.26 -76.15 -74.39 -75.88（注：表中单位为kN）梁跨最大弯矩，柱轴力计算如下表：层号4 上146.14 220.49 117.42101.05 48.96 下154.23 228.57 125.503 上401.64 536.69 331.59137.85 65.51 下408.84 543.90 338.212 上647.40 843.20 537.07134.70 64.06 下654.60 850.40 544.271 上893.84 1147.53 744.036132.41 62.77 下907.62 1161.31 757.82柱的剪力可根据平衡方程求出。

摘要本工程为三层钢框架超市设计，长64.00m，宽30.00m，层高为4.5m，建筑高度为14.4m，建筑面积5760.00m2，综合运用所学专业知识，进行了钢结构建筑设计和结构设计。

主体采用钢框架结构，钢筋混凝土现浇楼板。

首先确定结构方案并进行荷载统计、梁柱截面选择及刚度验算，计算恒载、活载作用下的框架内力，然后计算风载、地震作用下的框架内力，经内力组合后得出构件的最不利组合内力，最后进行梁、柱截面验算、节点设计、楼板、楼板配筋计算，绘制施工图。

计算竖向荷载效应时采用分层法，计算水平荷载效应时采用D值法；在荷载组合时。

考虑以可变荷载效应控制的组合和以永久荷载效应控制的组合方式；在活荷载计算过程中，采用满布荷载法；框架节点设计采用栓焊混合的连接方式。

关键词：建筑设计；钢框架；内力分析；节点设计ABSTRACTBased on the professional knowledge for learned，the building was designed. The works include two parts: architecture design and structure design.This project is commercial building of 3-floors，steel structure，which is located in Xi An. It is 64.00m long, 30.00m wide. The height of story are 4.5m and5m. The height of the whole building is 14.4m.The total area is 5760.00m2.Architecture design tries hard for simple and clear，which has the ages feels and assort with surroundings environment.Steel frame and reinforce concrete floor were used in the structure. Firstly，the size of the beam and column was determined by the type of the structure and the calculation of the loads. Secondly，the inner forces of the frame under the wind load and earthquake load，the dead load，and the living loads were analyzed separately. By the combination of the inner forces，the most dangerous forces can be got，and then the steel beam，steel column，the frame connections and reinforce concrete floor can be designed. After these，the drawing can be made. In the progress of inter force analysis，the vertical forces are calculated by the layer-wise method，and the horizontal forces are calculated by the D method. In the process of the live load calculation，full load is used. Mixed connection with welding and bolts was used in steel frame，and independent foundation under column was adopted.Key Words:architecture design; steel frame; internal force analysis; connection design目录前言 (1)第１章建筑设计 (2)1.1设计任务和设计要求 (2)1.1.1设计任务 (2)1.1.2设计要求 (2)1.2建筑物所处的自然条件 (2)1.2.1气象条件 (2)1.2.2地形、地质及地震烈度 (2)1.2.3水文 (3)1.3建筑物功能与特点 (3)1.3.1平面设计 (3)1.3.2立面设计 (3)1.3.3防火 (3)第2章结构设计 (4)2.1结构方案选型及布置 (4)2.1.1柱网布置 (4)2.1.2结构形式选择 (4)2.1.3楼板形式选择 (4)2.2荷载计算 (4)2.2.1恒荷载标准值 (5)2.2.2活荷载标准值 (5)2.2.3风压标准值 (5)2.2.4雪荷载标准值 (6)2.2.5地震作用 (6)2.3竖向荷载计算 (6)2.3.1屋面恒荷载 (6)2.3.2楼面恒荷载 (6)2.3.3屋面活荷载 (7)2.3.4楼面活荷载 (7)2.4风荷载计算 (8)2.5内力分析 (9)2.5.1截面初选 (9)2.6内力计算 (12)2.6.1竖向荷载标准值作用下 (12)2.6.2风荷载作用下的内力计算 (18)2.7水平地震作用下结构各层的总重力荷载代表值计算 (20)2.7.1墙自重 (20)2.7.2梁，柱重力荷载标准值汇总 (21)2.7.3集中于各楼层标高处的重力荷载代表值Gi (22)2.7.4水平地震作用下框架内力合侧移的计算 (22)2.7.5水平地震作用下框架内力计算 (25)2.8内力组合 (28)2.9结构构件验算 (33)2.9.1框架柱的验算 (33)2.9.2框架梁的验算 (37)2.10框架连接设计 (39)2.10.1主梁与中柱Z-1的连接： (39)2.10.2次梁与主梁的铰接连接 (40)2.11柱脚设计 (42)2.11.1中柱柱脚的设计 (42)2.11.2边柱柱脚的设计 (44)2.12楼板计算 (47)总结 (49)参考文献 (50)致谢词 (51)前言本次毕业设计是大学教育培养目标实现的重要步骤，是毕业前的综合学习阶段，是深化、拓宽、综合教学成果的重要过程，是对大学期间所学专业知识的全面总结。

2-5钢结构计算2-5-1钢结构计算用表为保证承重结构的承载能力和防止在一定条件下出现脆性破坏，应根据结构的重要性、荷载特征、结构形式、应力状态、连接方法、钢材厚度和工作环境等因素综合考虑，选用合适的钢材牌号和材性。

承重结构的钢材宜采用0235钢、Q345钢、Q390钢和Q420钢，其质量应分别符合现行国家标准《碳素结构钢》GB/T700和《低合金高强度结构钢》GB/T1591的规定。

当采用其他片卑号的钢材时，尚应符合相应有尖标准的规定和要求。

对Q235钢宜选用镇静钢或半镇静钢。

承重结构的钢材应具有抗拉强度、伸长率、屈服强度和硫、磷含量的合格保证，对焊接结构尚应具有碳含量的合格保证。

焊接承重结构以及重要的非焊接承重结构的钢材还应具有冷弯试验的合格保证。

对于需要验算疲劳的焊接结构的钢材，应具有常温冲击韧性的合格保证。

当结构工作温度等于或低于0 C但高于・20 C时，Q235钢和Q345钢应具有0 C C冲击韧性的合格保证；对Q390钢和Q420钢应具有・20 C冲击韧性的合格保证。

当结构工作温度等于或低于・20 C时，对Q235钢和Q345钢应具有・20 C冲击韧性的合格保证；对Q390钢和Q420钢应具有・40 C冲击韧性的合格保证。

对于需要验算疲劳的非焊接结构的钢材亦应具有常温冲击韧性的合格保证，当结构工作温度等于或低于・20 C时，对Q235钢和Q345钢应具有0 C冲击韧性的合格保证；对Q390钢和Q420钢应具有・20 C冲击韧性的合格保证。

当焊接承重结构为防止钢材的层状撕裂而采用Z向钢时，其材质应符合现行国家标准《厚度方向性能钢板》GB/T 5313的规定。

钢材的强度设计值（材料强度的标准值除以抗力分项系数），应根据钢材厚度或直径按表2-77采用。

钢铸件的强度设计值应按表2-78采用。

连接的强度设计值应按表2・79至表Z81采用。

钢材的强度设计值（N/m命表2-77注：表中厚度系指计算点的钢材厚度，对轴心受力构件系指截面中较厚板件的厚度。

一由设计任务书可知:厂房总长为1２0ｍ，柱距6ｍ,跨度为24m，屋架端部高度为２m，车间内设有两台中级工作制吊车，该地区冬季最低温度为-２2℃。

暂不考虑地震设防。

屋面采用1.5ｍ×6.0m预应力大型屋面板,屋面坡度为i=1:10。

卷材防水层面（上铺12０ｍm泡沫混凝土保温层和三毡四油防水层）。

屋面活荷载标准值为0.7ＫN/㎡,雪荷载标准值为0．4KN／㎡,积灰荷载标准值为0.５KN／㎡。

屋架采用梯形钢屋架，钢屋架简支于钢筋混凝土柱上，混凝土强度等级C２0．二选材:根据该地区温度及荷载性质,钢材采用Q235-Ｃ。

其设计强度为2１5KN/㎡，焊条采用E43型,手工焊接,构件采用钢板及热轧钢筋,构件与支撑的连接用Ｍ20普通螺栓。

屋架的计算跨度L。

=24000-2×150=2３700，端部高度：h=20０0mm(轴线处),h=2150(计算跨度处)。

三结构形式与布置：屋架形式及几何尺寸见图1所示:图１屋架支撑布置见图2所示:图2四荷载与内力计算：１.荷载计算：活荷载于雪荷载不会同时出现,故取两者较大的活荷载计算。

永久荷载标准值:防水层(三毡四油上铺小石子）0．3５KN/㎡找平层(20mm厚水泥砂浆）0.0２×２0＝0.40KN／㎡保温层（４0mm厚泡沫混凝土0．２5KN/㎡预应力混凝土大型屋面板１.４KN/㎡钢屋架和支撑自重0.12＋０.01１×24=０.384KN/㎡总计:2.784KN/㎡可变荷载标准值：雪荷载<屋面活荷载(取两者较大值）0.7ＫN／㎡积灰荷载0.5KN/㎡风载为吸力,起卸载作用,一般不予考虑。

总计:1.2 KN／㎡永久荷载设计值 1.２×2.78４KN/㎡=3.３408ＫN/㎡可变荷载设计值１．4×1.2KN/㎡=1．６8KＮ/㎡2.荷载组合：设计屋架时应考虑以下三种组合:组合一全跨永久荷载＋全跨可变荷载屋架上弦荷载P＝(3.３４08ＫN／㎡+１.68ＫN/㎡)×1.5×6＝45．18７2ＫN 组合二全跨永久荷载＋半跨可变荷载屋架上弦荷载P1=3.3４08ＫN/㎡×1.5×6=30.07KＮP２=1．６８KN/㎡×1.５×6=15.12KＮ组合三全跨屋架及支撑自重+半跨大型屋面板自重+半跨屋面活荷载屋架上弦荷载P3=０.384KＮ/㎡×1．2×1．5×6=4.１5KNP４=(1.4×1．2+0.7×1.４）×1．5×6=2３.９４ＫN3,内力计算：首先求出杆件内力系数，即单位荷载作用下的杆件内力，荷载布置如图3所示。

钢结构单层工业厂房课程设计指导教师：曹现雷班级：土133班姓名：杨骏学号：139044535日期：2016.4.24目录一、设计资料 (1)二、屋架形式及几何尺寸 (1)三、支撑的布置 (2)四、檩条的布置 (3)五、材料自重及荷载 (4)六、荷载计算 (4)七、杆件截面选择 (5)八、各腹杆的焊缝尺寸计算 (10)九、节点板的设计 (11)一、设计资料：某厂房车间设有两台10吨中级工作制吊车。

车间无腐蚀性介质。

该车间为单跨双坡封闭式厂房，屋架采用梯形桁架式钢屋架，屋架下弦标高9m，其两端铰支于钢筋混凝土柱上，柱截面尺寸为400㎜×400㎜，混凝土强度等级为C30。

屋面采用压型钢板屋面，C型檩条，檩距为1.2m~2.6m。

屋面恒荷载（包括屋面板、保温层、檩条、屋架及支撑等）取值参考教材2.2.1中规定。

活荷载标准值取0.5kN/mm2；雪荷载标准值取0.2，不考虑积灰荷载和积雪不均匀分布情况。

结构重要性系数为γ0=1.0。

屋架采用Q235B钢，焊条采用E43型。

设计时，荷载按以下情况组合：a. 恒载+全跨活荷载（或雪荷载）b. 恒载+半跨活荷载（或雪荷载）二、屋架形式及几何尺寸屋架及几何尺寸如图1所示，檩条支承于屋架上弦节点。

檩距为2267.5mm，水平投影距离为2250mm。

屋架坡度为α= arctan = 7.13°。

图1 屋架形式和几何尺寸三、支撑的布置依据《建筑抗震设计规范》GB50011-2001，支撑布置图如图2所示，上、下弦横向水平支撑设置在厂房两端和中部的同一柱间，并在相应开间的屋架跨中设置竖直支撑，在其余开间的屋架下弦跨中设置一道通长的刚性细杆，上弦通过水平支撑在节点处设置通长的刚性细杆。

下弦两端设纵向水平支撑。

故上弦杆在屋架平面外的计算长度等于横向支撑的节距。

支撑的布置见图2。

上弦水平支撑布置图下弦水平支撑布置图1-1中部垂直支撑布置图2-2 端部垂直支撑布置图图2 支撑的布置图四、檩条布置檩条设置在屋架上弦的每个节点上，间距2267.5mm。

钢结构课程设计计算书设计资料：某车间跨度l=24m，长度84米，柱距6米。

屋面坡度i=1/12。

房屋内无吊车。

不需抗震设防。

采用1.5m×6m预应力混凝土大型屋面板，100mm厚泡沫混凝土保护层和卷材屋面。

当地雪荷载0.5kN/m2，屋面积灰荷载0.75kN/m2。

屋架两端与混凝土铰接，混凝土强度等级C25。

钢材选用Q235-B。

焊条选用E43型，手工焊。

屋架尺寸与布置：屋面材料为大型屋面板，故采用平坡梯形屋架。

屋架计算跨度l0=l—200=23700mm。

设端部高度H0=2000mm，中部高度H=3000，屋架高跨比H/L=3000/23700=1/7.9。

屋架跨中拱起50mm，屋架几何尺寸如图所示：1.荷载计算与组合（1）荷载标准值（屋面坡度较小，故对所有荷载均按水平投影面计算）①永久荷载高分子防水卷材上铺小石子0.35kN/㎡20mm厚水泥沙浆找平层0.40kN/㎡冷底子油、热沥青各一道0.05kN/㎡100mm厚泡沫混凝土保温层0.60kN/㎡预应力混凝土大型屋面板和灌封 1.40kN/㎡屋架和支撑自重0.12+0.011l=0.12+0.011×24=0.38kN/㎡吊顶+ 0.40kN/㎡3.58kN/㎡②可变荷载屋面活荷载0.50kN/㎡屋面积灰荷载+ 0.75kN/㎡1.25kN/㎡（2）荷载组合设计屋架时应考虑以下三种荷载组合：①全跨永久荷载+全跨可变荷载屋架上弦节点荷载（端点荷载取半）：P=（3.58×1.2+1.25×1.4）×1.5×6=54.41kN②全跨永久荷载+半跨可变荷载=3.58×1.2×1.5×6=38.66kN有可变荷载作用屋架上弦节点处的荷载：P1=1.25×1.2×1.5×6=15.75kN无可变荷载作用屋架上弦节点处的荷载：P2③全跨屋架与支撑+半跨屋面板+半跨屋面活荷载全跨屋架和支撑自重产生的节点荷载：取屋面可能出现的活荷载P=（1.4×1.2+0.5×1.4）×1. 5×6=21.42kN4以上①，②为使用阶段荷载组合，③为施工阶段荷载组合。