一、設計資料
河南省某加工廠一廠房，該廠房為單層，採用單跨雙坡門式剛架，剛架跨度18m，柱高6m；共有12榀剛架，柱距6m，屋面坡度1:10；**設防列度為6度，設計**分組為第一組，設計基本**加速度值0.05g。
剛架平面布置見圖1(a)，剛架形式及幾何尺寸見圖1(b)。屋面及牆面板均為聚氨酯復合保溫板；考慮經濟、製造和安裝方便，檁條和牆梁均採用冷彎薄壁卷邊c型鋼，間距為1.5m，鋼材採用q235鋼，焊條採用e43型。
二、荷載計算（一）荷載取值計算
1．屋蓋永久荷載標準值（對水平投影面）
yx51-380-760型彩色壓型鋼板0.15 kn/m2
50mm厚保溫玻璃棉板0.05 kn/m2
pvc鋁箔及不銹鋼絲網0.02 kn/m2
檁條及支撐0.10 kn/m2
剛架斜樑自重0.15 kn/m2
懸掛裝置0.20 kn/m2
合計0.67 kn/m2
2．屋面可變荷載標準值
屋面活荷載：按不上人屋面考慮，取為0.50 kn/m2。
雪荷載：基本雪壓s0=0.45 kn/m2。對於單跨雙坡屋面，屋面坡角
α=5°42′38″，μr=1.0，雪荷載標準值sk=μrs0=0.45 kn/m2。
取屋面活荷載與雪荷載中的較大值0.50 kn/m2，不考慮積灰荷載。
3．輕質牆面及柱自重標準值（包括柱、牆骨架等）0.50 kn/m2
4．風荷載標準值
按《門式剛架輕型房屋鋼結構技術規程》cecs102：2002附錄a的規定計算。
基本風壓ω0=1.05×0.45 kn/m2，地面粗糙度類別為b類；風荷載高度變化係數按《建築結構荷載規範》(gb50009-2001)的規定採用，當高度小於10m時，按10m高度處的數值採用，μz=1.
0。風荷載體型係數μs：迎風面柱及屋面分別為＋0.
25和－1.0，背風面柱及屋面分別為＋0.55和－0.
65(cecs102：2002中間區)。
5．**作用
據《全國民用建築工程設計技術措施—結構》中第18.8.1條建議：
單層門式剛架輕型房屋鋼結構一般在抗震設防烈度小於等於7度的地區可不進行抗震計算。故本工程結構設計不考慮**作用。
（二）各部分作用的荷載標準值計算
屋面：恆荷載標準值：0.67×6=4.02kn/m
活荷載標準值：0.50×6=3.00kn/m
柱荷載：
恆荷載標準值：0.5×6×6+4.02×9=54.18kn
活荷載標準值：3.00×9=27.00kn
風荷載標準值：
迎風面：柱上qw1=0.47×6×0.25=0.71kn/m
橫樑上qw2=－0.47×6×1.0=－2.82kn/m
背風面：柱上qw3=－0.47×6×0.55=－1.55kn/m
橫樑上qw4=－0.47×6×0.65=－1.83kn/m
三、內力分析
考慮本工程剛架跨度較小、廠房高度較低、荷載情況及剛架加工製造方便，剛架採用等截面，梁柱選用相同截面。柱腳按鉸接支承設計。採用彈性分析方法確定剛架內力。
引用《鋼結構設計與計算》（包頭鋼鐵設計研究院編著，機械工業出版社）中表2－29（鉸接柱腳門式剛架計算公式）計算剛架內力。
1．在恆荷載作用下
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
ha=he=qlλφ/8=4.02×18×3×0.5289/8=14.35kn
mc=ql2[1－(1+ψ) φ]/8=4.02x182[1－(1+0.15)×0.5289]=63.78kn·m
mb=md=－ql2φ/8=－4.02×182×0.5289/8=－86.11kn·m
剛架在恆荷載作用下的內力如圖。
內力計算的「+、－」號規定：彎矩圖以剛架外側受拉為正，在彎矩圖中畫在受拉側；軸力以桿件受壓為正，剪力以繞杆端順時針方向旋轉為正。
2．在活荷載作用下
va=ve=27.00kn
ha=he=3.00×18×3×0.5289/8=10.71kn
mc=3.00×182[1－(1+0.15)×0.5289]/8=47.60kn·m
mb=md=－3.00×182×0.5289/8=－64.26kn·m
剛架在活荷載作用下的內力如圖。
3．在風荷載作用下
對於作用於屋面的風荷載可分解為水平方向的分力qx和豎向的分力qy。現分別計算，然後再疊加。
(1)在迎風面橫樑上風荷載豎向分力qw2y作用下
va=2.82×9－6.35=19.03kn
ha=he=qlλφ/4=2.82×18×3×0.1322/4=5.03kn
mb=md=5.03×6=30.18kn·m
mc= ql2[α2－(1+ψ) φ]/4=2.82×182×[0.52－1.15×0.1322]/4=22.38kn·m
剛架在qw2y作用下的內力如圖
(2)在背風面橫樑上風荷載豎向分力qw4y作用下
va=1.83×9－4.12=12.35kn
ha=he=qlλφ/4=1.83×18×3×0.1322/4=3.27kn
mb=md=3.27×6=19.62kn·m
mc= ql2[α2－(1+ψ) φ]/4=1.83×182×[0.52－1.15×0.1322]/4=14.52kn·m
剛架在qw4y作用下的內力如圖。
(3)在迎風面柱上風荷載qw1作用下
α=1，
va=－vb=－qh12/2l=－0.71×62/(2×18)=－0.71kn
剛架在qw1作用下的內力如圖。
(4)在背風面柱上風荷載qw3作用下
va=－vb=－qh12/2l=－1.55×62/(2×18)=－1.55kn
ha=1.55×6－7.02=2.28kn
md=7.02×6－1.55×62/2=14.22kn·m
mb=2.28×6=13.68kn·m
剛架在qw3作用下的內力如圖。
(5) 在迎風面橫樑上風荷載水平分力qw2x作用下
α=1，β=0
剛架在qw2x作用下的內力如圖。
(6) 在背風面橫樑上風荷載水平分力qw4x作用下
剛架在qw4x作用下的內力如圖。
(7)用疊加繪製在風荷載作用下剛架的組合內力。
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