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一、設計資料
單層廠房採用單跨雙坡輕型門式剛架，鋼架跨度為27m，長度48m，簷口標高為9m，共9榀鋼架，柱距6m，屋面坡度取1/10。剛架為等截面的梁、柱。屋面及牆面均採用彩色鋼板，檁條及牆梁均採用冷彎薄壁卷邊c型鋼，間距為1.
5m ，材料採用q235鋼材，焊條採用e43型。
荷載： 恆載：彩色壓型鋼板 0.40kn/m2
檁條0.08kn/m2
活載層面活載和雪載 0.5kn/ m2
風荷載0.5kn/ m2
二、結構平面柱網及支撐布置
該廠房長度48m，跨度30m，柱距6m，共有9榀剛架，由於縱向溫度區段不大於300m、橫向溫度區段不大於150m，因此不用設定伸縮縫。
廠房長度<60m，因此在廠房第一開間和中部不用設定屋蓋橫向水平支撐；在屋蓋相應部位設定檁條、斜拉條、拉條和撐桿，檁條間距為1.5m；同時應該在與屋蓋橫向水平支撐相對應的柱間設定柱間支撐，布置圖詳見施工圖。
圖1 剛架屋面布置草圖
圖2 剛架形式及幾何尺寸
圖3 柱間支撐
三、荷載計算與簡圖
（一）、計算模型的選取
取一榀剛架進行分析，柱腳採用剛接，剛架梁和柱採用等截面設計。廠房簷高8m；屋面坡度為1：10。
（二）、荷載取值計算
1． 屋蓋永久荷載標準值
彩色壓型鋼板0.40kn/m2
檁條0.08kn/m2
剛架斜樑自重（先估算自重0.15 kn/m2
合計0.63 kn/m2
2． 屋面可變荷載標準值（不考慮積灰荷載。）
層面活載和雪載0.5kn/ m2
3．輕質牆面自重標準值0.25 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ωo=0.
50，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)。
（三）、各部分作用荷載及簡圖
（1）屋面荷載：
標準值： 0.63x6=3.78 kn/ m
（2）屋面活載
屋面雪荷載小於屋面活荷載，取活荷載0.5x6=3.00 kn/ m
（3）風荷載
（地面粗糙度類）
風載體形係數示意圖
迎風面側面 ωk=1.05x1.0x0.25x0.5=0.131 kn/m2 , q1=0.131x6=0.79kn/m
屋面 ωk=-1.05x1.0x1.0x0.5=-0.525kn/m2 , q1=-0.525x6=-3.15kn/m
背風面側面 ωk=-1.05x1.0x0.55x0.5=-0.289 kn/m2 , q1=-0.289x6=-1.73kn/m
屋面 ωk=-1.05x1.0x0.65x0.5=-0.341 kn/m2 , q1=0.341x6=-2.05kn/m
風荷載如下圖：
四、內力計算
（1）截面形式及尺寸初選
梁柱都採用焊接的h型鋼，梁的截面高度h一般取（1/30—1/45）l，故梁的截面高度為600mm；暫取h600x300x8x10，截面尺寸見圖所示，柱的截面採用與梁相同
ea=2.06x108x9472x10-6=1.95x106 kn
eix=2.06x108x520x106 x10-12=1.07x106kn/m2
（2）截面內力
根據各個計算簡圖，用結構力學求解器計算，得結構在各種荷載作用下的內力圖如下：
注：剪力圖：「+」表示方向「→」；軸力圖：拉為正，壓為負。
（ a ） 恆載作用(標準值)下，計算簡圖及內力值：
恆載作用下軸力圖
恆載作用下剪力圖
恆載作用下彎矩圖
（ b ）活載作用(標準值)下，計算簡圖及內力值：
活荷載作用下軸力圖
活荷載作用下剪力圖
活荷載作用下彎矩圖
（c）風荷載作用(標準值) 下，計算簡圖及內力值：
風荷載作用下軸力圖
風荷載作用下剪力圖
風荷載作用下彎矩圖
（3）內力組合
由於恆載和活載關於結構豎向對稱，因而風荷載只要考慮乙個方向作用，風荷載只引起剪力不同，而剪力不起控制作用。剛架結構構件按承載能力極限狀態設計，根據《建築結構荷載規範》(gb50009－2001)的規定，採用荷載效應的基本組合：γ0s≤r。
本工程取γ0=1.0。按承載能力極限狀態進行內力分析，需要進行以下3種組合：
組合1：1.2×永久荷載+1.4×max +1.4×0.7風荷載
組合2：1.2×永久荷載+1.4×0.7×max+1.4×風荷載
組合3：1.0×永久荷載+1.4×風荷載
其中組合1、2－用於截面強度和構件穩定性計算，組合3 －用於錨栓抗拉計算。
本工程不進行抗震驗算。最不利內力組合的計算控制截面取柱底、柱頂、樑端及梁跨中截面，取四個控制截面：如下圖：
控制截面示意圖
各情況作用下的截面內力及內力組合見下表：
各情況作用下的控制截面內力
控制截面內力組合
五、截面驗算
控制內力組合專案有：
① ＋mmax與相應的n，v (以最大正彎矩控制)
② －mmax與相應的n，v (以最大負彎矩控制)
③ nmax與相應的m，v (以最大軸力控制)
④ nmin與相應的m，v (以最小軸力控制)
所以以上內力組合值，各截面的控制內力為：
1-1截面的控制內力為=0 kn·m, =-118.12 kn， =-24.88 kn
2-2截面的控制內力為=-255.19 kn·m, =-77.30 kn， =-31.84kn
3-3截面的控制內力為=-255.19 kn·m, =-39.39 kn， =73.76kn
4-4截面的控制內力為=229.52 kn·m, =-27.58kn， =5.33 kn
構件驗算
（1）構件寬厚比驗算
翼緣部分：（滿足要求）
腹板部分：（滿足要求）
（2）剛架柱驗算
（a）抗剪驗算
柱截面的最大剪力值為31.84kn，考慮僅有支座加勁肋，
,滿足要求
（b）彎剪壓共同作用驗算
取柱端截面進行驗算，n＝-77.30kn v＝-24.88kn m＝-255.19kn·m
因v<0.5vu，取v＝0.5vu，按《鋼結構設計規範》（gb50017－2003）式（4.4.1-1）驗算。
（c）整體穩定性驗算
a) 柱平面內的整體穩定性驗算：
b) 柱平面外的整體穩定驗算：
考慮屋面壓型鋼板與牆樑緊密連線，有蒙皮作用，牆樑可作為橫樑平面外的支承點，但為了安全起見，計算長度按兩個牆樑或隅撐間距考慮，
（3）剛架梁驗算
（a）抗剪驗算
梁截面的最大剪力值為73.76kn，考慮僅有支座加勁肋，
,滿足要求
（b）彎剪壓共同作用驗算
取樑端截面進行驗算，n＝-39.39kn v＝73.76kn m＝-255.19kn·m
因v<0.5vu，取v＝0.5vu，按《鋼結構設計規範》（gb50017－2003）式（4.4.1-1）驗算。
（c）整體穩定性驗算
a）梁平面內的整體穩定性驗算：
b）梁平面外的整體穩定驗算：
考慮屋面壓型鋼板與牆樑緊密連線，有蒙皮作用，牆樑可作為橫樑平面外的支承點，但為了安全起見，計算長度按兩個牆樑或隅撐間距考慮，
（4）鋼架在風荷載作用下的側位移
(5)橫樑擾度驗算
荷載標準值=1.0x恆+1.0x活載=3.78+3.00=6.78kn/m，位移圖如下：
六、節點設計
（一）梁柱節點設計：
梁柱節點形式見下圖：
a）螺栓強度驗算
螺栓抗拉強度驗算
b）端板厚度驗算
c）梁柱結點域的剪應力驗算
d）螺栓處腹板強度強度驗算
（二）橫樑跨中節點驗算
a）螺栓強度驗算
螺栓抗拉強度驗算
a) 端板厚度驗算
螺栓處腹板強度強度驗算
（3）柱腳設計：
柱腳節點見下圖：
鋼架柱與基礎鉸接，採用平板式鉸接柱腳。
1) 柱腳內力設計值：nma＝118.12kn，相應的v＝24.
88kn，由於柱底剪力較小，vmax＝19.77kn<0.4nmax=73.
76x0.4=29.50kn，故一般跨間不需剪力鍵；但經計算在設定柱間支撐的開間必須設定剪力鍵。
另n>0，考慮柱間支撐豎向拔力後，錨栓仍不承受拉力，故僅考慮柱在安裝過程中的穩定，按構造要求設定錨栓即可，採用4m24。
2) 柱腳底板面積和厚度的計算
門式鋼架設計要點
輕型門式剛架房屋結構在我國的應用大約始於20世紀80年代初期。近十多年來得到迅速的發展，目前國內每年有上千萬平方公尺的輕鋼建築工程，主要用於輕型的廠房 倉庫 體育館 展覽廳及活動房屋 加層建築等。單層輕型門式剛架結構是指以輕型焊接h形鋼 等截面或變截面 熱軋h形鋼 等截面 或冷彎薄壁型鋼等構成的實腹...
PKPM門式剛架設計流程
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門式鋼架鋼結構設計書
1.設計資料 哈爾濱市某單層工業廠房，採用單跨雙坡門式剛架，剛架跨度33m，柱距7m，柱高8m，屋面坡度1 10，設防烈度為6度。剛架平面布置如下圖1.1所示，剛架形式及幾何尺寸如下圖1.2所示。屋面及牆面板均為彩色壓型鋼板，內填充以保溫玻璃棉板，考慮經濟 製造和安裝方便，檁條和牆梁均採用冷彎薄壁卷...