2024年2月20日发(作者：犁展)

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单层厂房门式轻钢结构计算书

一、设计资料

现青岛地区某村委计划建设某单层门式轻钢厂房，无吊车荷载，占地面积20x50m2，地址条件很好，0.8m厚覆土，下部是强风化岩，地耐力450KPa，无地下水。请给其做建筑施工图和结构施工图，应能达到施工深度。

要求：

1.给出设计过程简介和设计注意事项。

2.给出主要构件设计计算过程。

3.提供施工图。

该厂房为单层，采用单跨双坡轻型门式刚架结构，厂房跨度18m，总长度50 m，檐口高度8.6m，牛腿标高为5.50 m，屋面坡度为0.10；共有9榀刚架，两侧柱距7 m，其他柱距6m；刚架平面布置见图，刚架形式及几何尺寸见图。刚架梁、柱除，另有注明外，均采用Q345钢。高强螺栓除另有注明外，均采用10.9级摩擦型连接高强度螺栓。锚栓除另有注明外，均采用Q345钢。

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刚架形式及几何尺寸图

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二、设计荷载

1.屋面恒载：0.30 kN/m2

计算刚架活载：0.30 kN/m2

计算檩条活载：0.50 kN/m2

雪荷载：0.20 kN/m2

基本风压：0.6 kN/m2

风压调整系数：1.05

2.由于青岛地区地震设防烈度为6度，故本工程结构设计不考虑地震作用

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，梁柱选用变截面。柱脚按铰接支承设计。采用弹性分析方法确定刚架内力。

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1.在恒载作用下

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2.在活载作用下

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3.在风荷载作用下

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四、截面设计

该门式轻钢厂房的柱截面采用焊接工字钢450*250*10*12，梁截面采用两种焊接工字钢：

变截面焊接工字钢(H1~H2)*B1*B2*Tw*T1*T2=(600~450)*250*250*6*10*10

不变截面焊接工字钢(H1~H2)*B1*B2*Tw*T1*T2=(450~450)*250*250*8*10*10

柱的截面特性A=121.8cm2 Xc =12.5cm；Yc =22.5cm；Ix =43774cm4；Iy =41702 cm4

高厚比、宽厚比

腹板计算高厚比 H0/Tw=41.8 ，满足要求；翼缘宽厚比B/T=7.50，满足要求

梁的截面属性

截面：H形变截面:(H1~H2)*B1*B2*Tw*T1*T2=(600~450)*250*250*6*10*10

小头截面特性：

A =75.80 cm2； Xc =12.5cm； Yc =22.5cm；Ix =28180 cm4； Iy=2.6049 cm4；

大头截面特性：

A =84.8 cm2；Xc =12.5cm；Yc =30cm；Ix =53272 cm4；Iy =26052 cm4；

高厚比、宽厚比

大头截面腹板计算高厚比 H/Tw=96.67 ，满足要求；

小头截面腹板计算高厚比 H/Tw=71.67 ，满足要求

翼缘宽厚比B/T=12.20 ，满足要求

H形截面: (H1~H2)*B1*B2*Tw*T1*T2=(450~450)*250*250*8*10*10

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截面特性：A =84.4 cm2；Xc =12.5cm；Yc =22.5cm；Ix =29505 cm4；Iy =26060 cm4；

高厚比、宽厚比

大头截面腹板计算高厚比 H/Tw=53.75 ，满足要求；

小头截面腹板计算高厚比 H/Tw=53.75 ，满足要求

翼缘宽厚比B/T=12.10 ，满足要求

五、刚架梁设计

本刚架梁柱是从中间7榀中选出

钢梁1

截面类型= 27; 布置角度= 0;计算长度：Lx= 18.09, Ly= 3.00

构件长度= 3.01;计算长度系数: Ux= 6.00Uy=1.00

变截面 H形截面 H: B1= 250, B2= 250, H1= 600, H2= 450 T1= 6 T2= 10 T3=10

轴压截面分类:X轴:b类, Y轴:c类；构件钢号：Q345

梁的弯矩包络

梁下部受拉:

截面1 2 3 4 5 6 7

弯矩-41.69 -35.71 -33.61 -31.22 -28.54 -25.57 -23.70

梁上部受拉:

截面1 2 3 4 5 6 7

弯矩140.50 112.83 91.93 71.85 52.58 37.94 28.51

考虑屈曲后强度计算应力比= 0.304

抗剪强度计算应力比= 0.130

平面内稳定最大应力(N/mm*mm)=88.55

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平面内稳定计算最大应力比=0.286

平面外稳定最大应力(N/mm*mm)=85.93

平面外稳定计算最大应力比=0.277

考虑屈曲后强度计算应力比= 0.304 < 1.0

抗剪强度计算应力比= 0.130 < 1.0

平面内稳定最大应力< f= 310.00

平面外稳定最大应力< f=310.00

腹板高厚比 H0/TW= 84.17 < [H0/TW]= 206.33 (CECS102:2002)

翼缘宽厚比B/T = 12.20 < [B/T] =12.38

(恒+活)梁的相对挠度 (mm

)截面1 2 3 4 5 6 7

挠度值0.00 -0.02 0.11 0.34 0.67 1.07 1.51

最大挠度值=1.51 最大挠度/梁跨度= 1/ 5995.

斜梁坡度初始值: 1/10.00

变形后斜梁坡度最小值: 1/10.40

变形后斜梁坡度改变率 = 0.038 < 1/3

六、刚架柱设计

本刚架梁柱是从中间7榀中选出

钢柱3

截面类型= 16;布置角度=0;计算长度：Lx= 14.24, Ly= 3.10; 长细比：λx= 75.1,λy= 53.0

构件长度= 3.10; 计算长度系数: Ux=4.59Uy=1.00

截面参数: B1= 250, B2= 250, H= 450, Tw= 10, T1= 16, T2= 16

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轴压截面分类:X轴:b类, Y轴:b类；构件钢号：Q345验算规范: 门规CECS102:2002

考虑腹板屈曲后强度，强度计算控制M= -140.50, N= -54.44

考虑屈曲后强度强度计算应力比 = 0.278

抗剪强度计算控制, V=-25.77

抗剪强度计算应力比 = 0.034

平面内稳定计算最大应力 (N/mm*mm) =80.10

平面内稳定计算最大应力比=0.258

平面外稳定计算最大应力 (N/mm*mm) =78.53

平面外稳定计算最大应力比 =0.253

门规CECS102:2002腹板容许高厚比 [H0/TW] =206.33

翼缘容许宽厚比 [B/T] =12.38

考虑屈曲后强度强度计算应力比 = 0.278 < 1.0

抗剪强度计算应力比= 0.034 < 1.0

平面内稳定计算最大应力 < f= 310.00

平面外稳定计算最大应力 < f= 310.00

腹板高厚比 H0/TW= 41.80 < [H0/TW]= 206.33

翼缘宽厚比 B/T = 7.50 < [B/T]= 12.38

压杆,平面内长细比 λ=75. ≤ [λ]= 180

压杆,平面外长细比 λ=53. ≤ [λ]= 180

验算刚架在风荷载作用下的侧移

风荷载作用下柱顶最大水平（X 向）位移:

节点( 4),水平位移dx=11.630(mm) = H /739.

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梁的(恒+活)最大挠度:梁( 4),挠跨比= 1 / 2161.

风载作用下柱顶最大水平位移: H/739<柱顶位移容许值: H/180

梁的(恒+活)最大挠跨比: 1/2161<梁的容许挠跨比:1/180

七、隅撑的设计

隅撑计算

轴力N=A*f/60/cosθ*sqrt(fy/235)；应力=N/φ/A

梁下翼缘截面面积A=0.0025m*m；横梁钢材型号Q345钢

翼缘钢板厚度10mm；横梁钢材屈服强度值fy =345 N/mm2

横梁钢材强度设计值f=310 N/mm2；角钢计算长度=733.249mm

角钢截面=L50x4角钢回转半径=0.99cm；角钢截面面积=0.00039m*m

长细比λ=74.0656 <= 220；折减系数=0.6+0.0015*λ=0.711098

稳定系数φ=0.628263；轴力N=11.0665 kN；应力=45.1653 N/mm2<220.44 N/mm2

螺栓计算

角钢钢材钢号Q235钢；檩条的板件厚度2mm；螺栓直径14mm

螺栓有效截面面积115.4mm*mm；螺栓孔径15mm

螺栓连接抗剪强度设计值140 N/mm2；螺栓连接抗压强度设计值305 N/mm2

螺栓连接抗剪承载力设计值16.156 kN；螺栓连接抗压承载力设计值8.54 kN

螺栓连接承载力设计值 < 轴力N=11.0665 kN

八、檩条的设计

冷弯薄壁型钢檩条设计

屋面坡度(度): 5.711

檩条跨度 (m): 6.000

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檩条间距 (m): 0.750

设计规范: 门式刚架规程CECS102:2002

风吸力下翼缘受压稳定验算：按附录E验算

檩条形式: 斜卷边Z形冷弯型钢 XZ140X50X20X2.0

钢材钢号：Q235钢

拉条设置: 设置一道拉条

拉条作用: 能约束檩条上翼缘

净截面系数：1.000

檩条仅支承压型钢板屋面(承受活荷载或雪荷载),挠度限值为 1/150

屋面板为两跨或两跨以上面板

屋面板能阻止檩条侧向失稳

构造不能保证风吸力作用下翼缘受压的稳定性

每米宽度屋面板的惯性矩(m4): 0.200000E-06

建筑类型: 封闭式建筑

分区: 中间区

基本风压: 0.630

风荷载高度变化系数: 1.000

风荷载体型系数: -1.200

风荷载标准值 (kN/m2): -0.756

屋面自重标准值(kN/m2): 0.300

活 荷载标准值(kN/m2): 0.500

雪 荷载标准值(kN/m2): 0.300

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积灰荷载标准值(kN/m2): 0.000

检修荷载标准值 (kN): 1.000

截面及材料特性

檩条形式: 斜卷边Z形冷弯型钢XZ140X50X20X2.0

b =50.000 h =140.000 c =20.000 t =2.000

A = 0.5392E-03 Ix = 0.1860E-05 Iy = 0.1547E-06

It = 0.7190E-09 Iw = 0.1299E-08

Ix1 = 0.1621E-05 Iy1 = 0.3936E-06 θ = 0.2199E+02

Wx1 = 0.3038E-04 Wx2 = 0.2247E-04 Wy1 = 0.6107E-05 Wy2 = 0.8067E-05

钢材钢号：Q235钢

屈服强度 fy=235.000

强度设计值 f=205.000

考虑冷弯效应强度 f'=215.220

截面验算

| 1.2恒载+1.4(活载+0.9积灰)组合 |

弯矩设计值(kN.m): Mx =3.653

弯矩设计值(kN.m): My =0.268

有效截面计算结果:

Ae = 0.5364E-03 θe = 0.2204E+02 Iex = 0.1845E-05 Iey = 0.1545E-06

Wex1 = 0.2868E-04 Wex2 = 0.2221E-04 Wex3 = 0.2902E-04 Wex4 =

0.2241E-04

Wey1 = 0.5871E-05 Wey2 = 0.7711E-05 Wey3 = 0.5890E-05 Wey4 =

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0.7678E-05

截面强度(N/mm2) : σmax = 199.182 <= 205.000

| 1.0恒载+1.4风载(吸力)组合 |

弯矩设计值(kN.m) : Mxw = -2.158

弯矩设计值(kN.m) : Myw = -0.250

有效截面计算结果:全截面有效。

截面强度(N/mm2) : σmaxw = 127.016 <= 215.220

按门式刚架规程CECS102:2002 附录E 计算:

下翼缘压弯屈曲承载力降低系数: χ =0.712

垂直荷载引起的下翼缘侧向弯矩: My'= -0.029

下翼缘的稳定性(N/mm2): fstabw = 143.271 <=205.000

荷载标准值作用下，挠度计算

垂直于屋面的挠度(mm) : v = 32.306 <=40.000

计算满足

檩条能够承受的最大轴力设计值为(KN): N= 2.000

九、墙梁的设计

冷弯薄壁型钢墙梁设计

墙梁跨度 (m): 6.000

墙梁间距 (m): 1.500

设计规范: 门式刚架规程CECS102:2002

风吸力下翼缘受压稳定验算：按附录E验算

墙梁形式: 斜卷边Z形冷弯型钢 XZ140X50X20X2.0

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墙梁布置方式: 口朝下

钢材钢号：Q345钢

拉条设置: 设置一道拉条

拉条作用: 能约束墙梁外翼缘

净截面系数: 1.000

墙梁支承压型钢板墙,水平挠度限值为 1/100

墙板能阻止墙梁侧向失稳

构造不能保证风吸力作用墙梁内翼缘受压的稳定性

墙梁支撑墙板重量

单侧挂墙板

墙梁上方一侧板重(kN/m) : 0.300

每米宽度墙板的惯性矩(m4): 0.200000E-06

建筑类型: 封闭式建筑

分区: 边缘带

基本风压: 0.525

风荷载高度变化系数: 1.000

迎风风荷载体型系数: 1.100

背风风荷载体型系数: -1.500

迎风风荷载标准值 (kN/m2): 0.577

背风风荷载标准值 (kN/m2): -0.787

截面及材料特性

墙梁形式: 斜卷边Z形冷弯型钢XZ140X50X20X2.0

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b =50.000 h =140.000 c = 20.000 t = 2.000

A = 0.5392E-03 Ix = 0.1860E-05 Iy = 0.1547E-06

Ix1 = 0.1621E-05 Iy1 = 0.3936E-06 θ = 0.2199E+02

Wx1 = 0.3038E-04 Wx2 = 0.2247E-04 Wy1 = 0.6107E-05 Wy2 = 0.8067E-05

Ww1 = 0.1183E-05 Ww2 = 0.5918E-06 k = 0.4601E+00 Uy = 0.0000E+00

钢材钢号：Q345钢

屈服强度 fy= 345.000

强度设计值 f= 300.000

考虑冷弯效应强度 f'=312.953

设计内力

| 1.2恒载+1.4风压力组合 |

绕主惯性轴强轴弯矩设计值(kN.m): Mx =4.484

绕主惯性轴弱轴弯矩设计值(kN.m): My =-0.868

水平剪力设计值 (kN) : Vx =3.638

竖向剪力设计值 (kN) : Vy =0.770

| 1.35恒载 |

绕主惯性轴强轴弯矩设计值(kN.m): Mx1 =-0.779

绕主惯性轴弱轴弯矩设计值(kN.m): My1 =-0.482

水平剪力设计值 (kN) : Vx1 = 0.000

竖向剪力设计值 (kN) : Vy1 =0.867

| 1.2恒载+1.4风吸力组合 |

绕主惯性轴强轴弯矩设计值(kN.m): Mx2 =-6.901

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绕主惯性轴弱轴弯矩设计值(kN.m): My2 =-0.090

水平剪力设计值 (kN) : Vxw =4.961

竖向剪力设计值 (kN) : Vyw =0.770

风压力作用验算

抗弯控制组合： 1.2恒载+1.4风压力组合

有效截面特性计算结果:全截面有效。

截面强度(N/mm2) : σmax = 289.719 <=312.953

抗剪控制组合： 1.2恒载+1.4风压力组合

截面最大剪应力(N/mm2): τ = 20.064 <= 175.000

风吸力作用验算

组合: 1.2恒载+1.4风吸力

有效截面特性计算结果:

Ae = 0.5026E-03 θe = 0.2278E+02 Iex = 0.1727E-05 Iey = 0.1488E-06

Wex1 = 0.2900E-04 Wex2 = 0.2189E-04 Wex3 = 0.2552E-04 Wex4 =

0.1985E-04

Wey1 = 0.5669E-05 Wey2 = 0.7490E-05 Wey3 = 0.5318E-05 Wey4 =

0.8206E-05

截面强度(N/mm2) : σmaxw = 349.939 > 300.000

内翼缘受压稳定性验算：

按门式刚架规程CECS102:2002 附录E 计算:

内翼缘压弯屈曲承载力降低系数: 0.576

内翼缘的稳定性(N/mm2) : fstab 574.278 > 300.000

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截面最大剪应力(N/mm2): τw = 27.360 <= 175.000

荷载标准值作用下，挠度验算

竖向挠度(mm) : fy =1.782

水平挠度(mm) : fx =43.786 <=60.000

十、山墙抗风柱设计

钢材等级：Q345

柱距(m)：3.000；柱高(m)：9.050

柱截面：焊接组合H形截面:H*B1*B2*Tw*T1*T2=450*300*300*10*12*12

铰接信息：两端铰接

柱平面内计算长度系数：1.000

柱平面外计算长度：9.050

强度计算净截面系数：1.000

设计规范:《钢结构设计规范》

容许挠度限值[υ]: l/400 = 22.625 (mm)

风载信息：

基本风压W0(kN/m2)：0.300

风压力体形系数μs1：1.000

风吸力体形系数μs2：-1.000

风压高度变化系数μz：1.380

柱顶恒载(kN)：0.000

柱顶活载(kN)：0.000

墙板自承重

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风载作用起始高度 y0(m)：0.000

抗风柱设计

1、截面特性计算

A =1.1460e-002; Xc =1.5000e-001; Yc =2.2500e-001;Ix =4.0983e-004; Iy

=5.4036e-005;

ix =1.8911e-001; iy =6.8667e-002;W1x=1.8215e-003; W2x=1.8215e-003;

W1y=3.6024e-004; W2y=3.6024e-004;

2、风载计算

抗风柱上风压力作用均布风载标准值(kN/m): 1.242

抗风柱上风吸力作用均布风载标准值(kN/m): -1.242

3、柱上各断面内力计算结果

△ 组合号 1：1.35恒+0.7*1.4活

断面号 ： 1 2 3 4 5 6 7

弯矩(kN.m)： 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

轴力(kN) ： 10.921 10.011 9.101 8.191 7.281 6.371 5.460

断面号 ： 8 9 10 11 12 13

弯矩(kN.m)： 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

轴力(kN) ： 4.550 3.640 2.730 1.820 0.910 0.000

△ 组合号 2：1.2恒+1.4风压+0.7*1.4活

断面号 ： 1 2 3 4 5 6 7

弯矩(kN.m)： 0.000 -5.439 -9.890 -13.351 -15.824 -17.307 -17.802

轴力(kN) ： 9.708 8.899 8.090 7.281 6.472 5.663 4.854

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断面号 ： 8 9 10 11 12 13

弯矩(kN.m)： -17.307 -15.824 -13.351 -9.890 -5.439 0.000

轴力(kN) ： 4.045 3.236 2.427 1.618 0.809 0.000

△ 组合号 3：1.2恒+0.6*1.4风压+1.4活

断面号 ： 1 2 3 4 5 6 7

弯矩(kN.m)： 0.000 -3.264 -5.934 -8.011 -9.494 -10.384 -10.681

轴力(kN) ： 9.708 8.899 8.090 7.281 6.472 5.663 4.854

断面号 ： 8 9 10 11 12 13

弯矩(kN.m)： -10.384 -9.494 -8.011 -5.934 -3.264 0.000

轴力(kN) ： 4.045 3.236 2.427 1.618 0.809 0.000

△ 组合号 4：1.2恒+1.4风吸+0.7*1.4活

断面号 ： 1 2 3 4 5 6 7

弯矩(kN.m)： 0.000 5.439 9.890 13.351 15.824 17.307

17.802

轴力(kN) ： 9.708 8.899 8.090 7.281 6.472 5.663 4.854

断面号 ： 8 9 10 11 12 13

弯矩(kN.m)： 17.307 15.824 13.351 9.890 5.439 0.000

轴力(kN) ： 4.045 3.236 2.427 1.618 0.809 0.000

△ 组合号 5：1.2恒+0.6*1.4风吸+1.4活

断面号 ： 1 2 3 4 5 6 7

弯矩(kN.m)： 0.000 3.264 5.934 8.011 9.494 10.384 10.681

轴力(kN) ： 9.708 8.899 8.090 7.281 6.472 5.663 4.854

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断面号 ： 8 9 10 11 12 13

弯矩(kN.m)： 10.384 9.494 8.011 5.934 3.264 0.000

轴力(kN) ： 4.045 3.236 2.427 1.618 0.809 0.000

柱底剪力设计值:

风压力作用(kN): 7.868

风吸力作用(kN): -7.868

4、抗风柱强度验算结果

控制组合：2

设计内力：弯矩(kN.m)：-17.802; 轴力(kN)：9.708

抗风柱强度计算最大应力(N/mm2): 10.620 < f=310.000

抗风柱强度验算满足。

5、抗风柱平面内稳定验算结果

控制组合：2

设计内力：弯矩(kN.m)：-17.802; 轴力(kN)：9.708

平面内计算长度(m)：9.050

抗风柱平面内长细比λx:48

轴心受压稳定系数φx：0.818

抗风柱平面内稳定计算最大应力(N/mm2): 10.817 < f=310.000

抗风柱平面内稳定应力验算满足。

抗风柱平面内长细比λx:48 < [λ]=150

6、抗风柱平面外稳定验算结果

控制组合：2

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设计内力：弯矩(kN.m)：-17.802; 轴力(kN)：9.708

平面外计算长度(m)：9.050

抗风柱平面外长细比λy:132

轴心受压稳定系数φy：0.254

受弯整体稳定系数φb：0.611

抗风柱平面外稳定计算最大应力(N/mm2): 19.337 < f=310.000

抗风柱平面外稳定应力验算满足。

抗风柱平面外长细比λy:132 < [λ]=150

7、局部稳定验算

控制组合：1

腹板计算高厚比 H0/Tw=42.60 < 容许高厚比[H0/Tw]=61.9

翼缘宽厚比 B/T=12.08 < 容许宽厚比 [B/T] =12.4

8、挠度验算

△ 标准组合：1.0恒+1.0风

断面号 ： 1 2 3 4 5 6 7

风压弯矩(kN.m)： 0.000 -3.885 -7.064 -9.537 -11.303 -12.362 -12.715

风吸弯矩(kN.m)： 0.000 3.885 7.064 9.537 11.303 12.362

12.715

断面号 ： 8 9 10 11 12 13

风压弯矩(kN.m)： -12.362 -11.303 -9.537 -7.064 -3.885 0.000

风吸弯矩(kN.m)： 12.362 11.303 9.537 7.064 3.885 0.000

抗风柱挠度计算结果:

_

断面号 ： 1 2 3 4 5 6 7

风压挠度值(mm)： 0.000 0.336 0.646 0.910 1.110 1.235

1.278

风吸挠度值(mm)： 0.000 -0.336 -0.646 -0.910 -1.110 -1.235 -1.278

断面号 ： 8 9 10 11 12 13

风压挠度值(mm)： 1.235 1.110 0.910 0.646

风吸挠度值(mm)： -1.235 -1.110 -0.910 -0.646

风压最大挠度所在截面: 7

计算最大挠度: 1.278(mm) < 容许挠度: 22.625(mm)

风吸最大挠度所在截面: 7

计算最大挠度: -1.278(mm) < 容许挠度: 22.625(mm)

抗风柱挠度验算满足

0.336

-0.336

0.000

0.000

2024年2月20日发(作者：犁展)

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单层厂房门式轻钢结构计算书

一、设计资料

现青岛地区某村委计划建设某单层门式轻钢厂房，无吊车荷载，占地面积20x50m2，地址条件很好，0.8m厚覆土，下部是强风化岩，地耐力450KPa，无地下水。请给其做建筑施工图和结构施工图，应能达到施工深度。

要求：

1.给出设计过程简介和设计注意事项。

2.给出主要构件设计计算过程。

3.提供施工图。

该厂房为单层，采用单跨双坡轻型门式刚架结构，厂房跨度18m，总长度50 m，檐口高度8.6m，牛腿标高为5.50 m，屋面坡度为0.10；共有9榀刚架，两侧柱距7 m，其他柱距6m；刚架平面布置见图，刚架形式及几何尺寸见图。刚架梁、柱除，另有注明外，均采用Q345钢。高强螺栓除另有注明外，均采用10.9级摩擦型连接高强度螺栓。锚栓除另有注明外，均采用Q345钢。

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刚架形式及几何尺寸图

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二、设计荷载

1.屋面恒载：0.30 kN/m2

计算刚架活载：0.30 kN/m2

计算檩条活载：0.50 kN/m2

雪荷载：0.20 kN/m2

基本风压：0.6 kN/m2

风压调整系数：1.05

2.由于青岛地区地震设防烈度为6度，故本工程结构设计不考虑地震作用

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，梁柱选用变截面。柱脚按铰接支承设计。采用弹性分析方法确定刚架内力。

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1.在恒载作用下

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2.在活载作用下

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3.在风荷载作用下

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四、截面设计

该门式轻钢厂房的柱截面采用焊接工字钢450*250*10*12，梁截面采用两种焊接工字钢：

变截面焊接工字钢(H1~H2)*B1*B2*Tw*T1*T2=(600~450)*250*250*6*10*10

不变截面焊接工字钢(H1~H2)*B1*B2*Tw*T1*T2=(450~450)*250*250*8*10*10

柱的截面特性A=121.8cm2 Xc =12.5cm；Yc =22.5cm；Ix =43774cm4；Iy =41702 cm4

高厚比、宽厚比

腹板计算高厚比 H0/Tw=41.8 ，满足要求；翼缘宽厚比B/T=7.50，满足要求

梁的截面属性

截面：H形变截面:(H1~H2)*B1*B2*Tw*T1*T2=(600~450)*250*250*6*10*10

小头截面特性：

A =75.80 cm2； Xc =12.5cm； Yc =22.5cm；Ix =28180 cm4； Iy=2.6049 cm4；

大头截面特性：

A =84.8 cm2；Xc =12.5cm；Yc =30cm；Ix =53272 cm4；Iy =26052 cm4；

高厚比、宽厚比

大头截面腹板计算高厚比 H/Tw=96.67 ，满足要求；

小头截面腹板计算高厚比 H/Tw=71.67 ，满足要求

翼缘宽厚比B/T=12.20 ，满足要求

H形截面: (H1~H2)*B1*B2*Tw*T1*T2=(450~450)*250*250*8*10*10

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截面特性：A =84.4 cm2；Xc =12.5cm；Yc =22.5cm；Ix =29505 cm4；Iy =26060 cm4；

高厚比、宽厚比

大头截面腹板计算高厚比 H/Tw=53.75 ，满足要求；

小头截面腹板计算高厚比 H/Tw=53.75 ，满足要求

翼缘宽厚比B/T=12.10 ，满足要求

五、刚架梁设计

本刚架梁柱是从中间7榀中选出

钢梁1

截面类型= 27; 布置角度= 0;计算长度：Lx= 18.09, Ly= 3.00

构件长度= 3.01;计算长度系数: Ux= 6.00Uy=1.00

变截面 H形截面 H: B1= 250, B2= 250, H1= 600, H2= 450 T1= 6 T2= 10 T3=10

轴压截面分类:X轴:b类, Y轴:c类；构件钢号：Q345

梁的弯矩包络

梁下部受拉:

截面1 2 3 4 5 6 7

弯矩-41.69 -35.71 -33.61 -31.22 -28.54 -25.57 -23.70

梁上部受拉:

截面1 2 3 4 5 6 7

弯矩140.50 112.83 91.93 71.85 52.58 37.94 28.51

考虑屈曲后强度计算应力比= 0.304

抗剪强度计算应力比= 0.130

平面内稳定最大应力(N/mm*mm)=88.55

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平面内稳定计算最大应力比=0.286

平面外稳定最大应力(N/mm*mm)=85.93

平面外稳定计算最大应力比=0.277

考虑屈曲后强度计算应力比= 0.304 < 1.0

抗剪强度计算应力比= 0.130 < 1.0

平面内稳定最大应力< f= 310.00

平面外稳定最大应力< f=310.00

腹板高厚比 H0/TW= 84.17 < [H0/TW]= 206.33 (CECS102:2002)

翼缘宽厚比B/T = 12.20 < [B/T] =12.38

(恒+活)梁的相对挠度 (mm

)截面1 2 3 4 5 6 7

挠度值0.00 -0.02 0.11 0.34 0.67 1.07 1.51

最大挠度值=1.51 最大挠度/梁跨度= 1/ 5995.

斜梁坡度初始值: 1/10.00

变形后斜梁坡度最小值: 1/10.40

变形后斜梁坡度改变率 = 0.038 < 1/3

六、刚架柱设计

本刚架梁柱是从中间7榀中选出

钢柱3

截面类型= 16;布置角度=0;计算长度：Lx= 14.24, Ly= 3.10; 长细比：λx= 75.1,λy= 53.0

构件长度= 3.10; 计算长度系数: Ux=4.59Uy=1.00

截面参数: B1= 250, B2= 250, H= 450, Tw= 10, T1= 16, T2= 16

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轴压截面分类:X轴:b类, Y轴:b类；构件钢号：Q345验算规范: 门规CECS102:2002

考虑腹板屈曲后强度，强度计算控制M= -140.50, N= -54.44

考虑屈曲后强度强度计算应力比 = 0.278

抗剪强度计算控制, V=-25.77

抗剪强度计算应力比 = 0.034

平面内稳定计算最大应力 (N/mm*mm) =80.10

平面内稳定计算最大应力比=0.258

平面外稳定计算最大应力 (N/mm*mm) =78.53

平面外稳定计算最大应力比 =0.253

门规CECS102:2002腹板容许高厚比 [H0/TW] =206.33

翼缘容许宽厚比 [B/T] =12.38

考虑屈曲后强度强度计算应力比 = 0.278 < 1.0

抗剪强度计算应力比= 0.034 < 1.0

平面内稳定计算最大应力 < f= 310.00

平面外稳定计算最大应力 < f= 310.00

腹板高厚比 H0/TW= 41.80 < [H0/TW]= 206.33

翼缘宽厚比 B/T = 7.50 < [B/T]= 12.38

压杆,平面内长细比 λ=75. ≤ [λ]= 180

压杆,平面外长细比 λ=53. ≤ [λ]= 180

验算刚架在风荷载作用下的侧移

风荷载作用下柱顶最大水平（X 向）位移:

节点( 4),水平位移dx=11.630(mm) = H /739.

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梁的(恒+活)最大挠度:梁( 4),挠跨比= 1 / 2161.

风载作用下柱顶最大水平位移: H/739<柱顶位移容许值: H/180

梁的(恒+活)最大挠跨比: 1/2161<梁的容许挠跨比:1/180

七、隅撑的设计

隅撑计算

轴力N=A*f/60/cosθ*sqrt(fy/235)；应力=N/φ/A

梁下翼缘截面面积A=0.0025m*m；横梁钢材型号Q345钢

翼缘钢板厚度10mm；横梁钢材屈服强度值fy =345 N/mm2

横梁钢材强度设计值f=310 N/mm2；角钢计算长度=733.249mm

角钢截面=L50x4角钢回转半径=0.99cm；角钢截面面积=0.00039m*m

长细比λ=74.0656 <= 220；折减系数=0.6+0.0015*λ=0.711098

稳定系数φ=0.628263；轴力N=11.0665 kN；应力=45.1653 N/mm2<220.44 N/mm2

螺栓计算

角钢钢材钢号Q235钢；檩条的板件厚度2mm；螺栓直径14mm

螺栓有效截面面积115.4mm*mm；螺栓孔径15mm

螺栓连接抗剪强度设计值140 N/mm2；螺栓连接抗压强度设计值305 N/mm2

螺栓连接抗剪承载力设计值16.156 kN；螺栓连接抗压承载力设计值8.54 kN

螺栓连接承载力设计值 < 轴力N=11.0665 kN

八、檩条的设计

冷弯薄壁型钢檩条设计

屋面坡度(度): 5.711

檩条跨度 (m): 6.000

_

檩条间距 (m): 0.750

设计规范: 门式刚架规程CECS102:2002

风吸力下翼缘受压稳定验算：按附录E验算

檩条形式: 斜卷边Z形冷弯型钢 XZ140X50X20X2.0

钢材钢号：Q235钢

拉条设置: 设置一道拉条

拉条作用: 能约束檩条上翼缘

净截面系数：1.000

檩条仅支承压型钢板屋面(承受活荷载或雪荷载),挠度限值为 1/150

屋面板为两跨或两跨以上面板

屋面板能阻止檩条侧向失稳

构造不能保证风吸力作用下翼缘受压的稳定性

每米宽度屋面板的惯性矩(m4): 0.200000E-06

建筑类型: 封闭式建筑

分区: 中间区

基本风压: 0.630

风荷载高度变化系数: 1.000

风荷载体型系数: -1.200

风荷载标准值 (kN/m2): -0.756

屋面自重标准值(kN/m2): 0.300

活 荷载标准值(kN/m2): 0.500

雪 荷载标准值(kN/m2): 0.300

_

积灰荷载标准值(kN/m2): 0.000

检修荷载标准值 (kN): 1.000

截面及材料特性

檩条形式: 斜卷边Z形冷弯型钢XZ140X50X20X2.0

b =50.000 h =140.000 c =20.000 t =2.000

A = 0.5392E-03 Ix = 0.1860E-05 Iy = 0.1547E-06

It = 0.7190E-09 Iw = 0.1299E-08

Ix1 = 0.1621E-05 Iy1 = 0.3936E-06 θ = 0.2199E+02

Wx1 = 0.3038E-04 Wx2 = 0.2247E-04 Wy1 = 0.6107E-05 Wy2 = 0.8067E-05

钢材钢号：Q235钢

屈服强度 fy=235.000

强度设计值 f=205.000

考虑冷弯效应强度 f'=215.220

截面验算

| 1.2恒载+1.4(活载+0.9积灰)组合 |

弯矩设计值(kN.m): Mx =3.653

弯矩设计值(kN.m): My =0.268

有效截面计算结果:

Ae = 0.5364E-03 θe = 0.2204E+02 Iex = 0.1845E-05 Iey = 0.1545E-06

Wex1 = 0.2868E-04 Wex2 = 0.2221E-04 Wex3 = 0.2902E-04 Wex4 =

0.2241E-04

Wey1 = 0.5871E-05 Wey2 = 0.7711E-05 Wey3 = 0.5890E-05 Wey4 =

_

0.7678E-05

截面强度(N/mm2) : σmax = 199.182 <= 205.000

| 1.0恒载+1.4风载(吸力)组合 |

弯矩设计值(kN.m) : Mxw = -2.158

弯矩设计值(kN.m) : Myw = -0.250

有效截面计算结果:全截面有效。

截面强度(N/mm2) : σmaxw = 127.016 <= 215.220

按门式刚架规程CECS102:2002 附录E 计算:

下翼缘压弯屈曲承载力降低系数: χ =0.712

垂直荷载引起的下翼缘侧向弯矩: My'= -0.029

下翼缘的稳定性(N/mm2): fstabw = 143.271 <=205.000

荷载标准值作用下，挠度计算

垂直于屋面的挠度(mm) : v = 32.306 <=40.000

计算满足

檩条能够承受的最大轴力设计值为(KN): N= 2.000

九、墙梁的设计

冷弯薄壁型钢墙梁设计

墙梁跨度 (m): 6.000

墙梁间距 (m): 1.500

设计规范: 门式刚架规程CECS102:2002

风吸力下翼缘受压稳定验算：按附录E验算

墙梁形式: 斜卷边Z形冷弯型钢 XZ140X50X20X2.0

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墙梁布置方式: 口朝下

钢材钢号：Q345钢

拉条设置: 设置一道拉条

拉条作用: 能约束墙梁外翼缘

净截面系数: 1.000

墙梁支承压型钢板墙,水平挠度限值为 1/100

墙板能阻止墙梁侧向失稳

构造不能保证风吸力作用墙梁内翼缘受压的稳定性

墙梁支撑墙板重量

单侧挂墙板

墙梁上方一侧板重(kN/m) : 0.300

每米宽度墙板的惯性矩(m4): 0.200000E-06

建筑类型: 封闭式建筑

分区: 边缘带

基本风压: 0.525

风荷载高度变化系数: 1.000

迎风风荷载体型系数: 1.100

背风风荷载体型系数: -1.500

迎风风荷载标准值 (kN/m2): 0.577

背风风荷载标准值 (kN/m2): -0.787

截面及材料特性

墙梁形式: 斜卷边Z形冷弯型钢XZ140X50X20X2.0

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b =50.000 h =140.000 c = 20.000 t = 2.000

A = 0.5392E-03 Ix = 0.1860E-05 Iy = 0.1547E-06

Ix1 = 0.1621E-05 Iy1 = 0.3936E-06 θ = 0.2199E+02

Wx1 = 0.3038E-04 Wx2 = 0.2247E-04 Wy1 = 0.6107E-05 Wy2 = 0.8067E-05

Ww1 = 0.1183E-05 Ww2 = 0.5918E-06 k = 0.4601E+00 Uy = 0.0000E+00

钢材钢号：Q345钢

屈服强度 fy= 345.000

强度设计值 f= 300.000

考虑冷弯效应强度 f'=312.953

设计内力

| 1.2恒载+1.4风压力组合 |

绕主惯性轴强轴弯矩设计值(kN.m): Mx =4.484

绕主惯性轴弱轴弯矩设计值(kN.m): My =-0.868

水平剪力设计值 (kN) : Vx =3.638

竖向剪力设计值 (kN) : Vy =0.770

| 1.35恒载 |

绕主惯性轴强轴弯矩设计值(kN.m): Mx1 =-0.779

绕主惯性轴弱轴弯矩设计值(kN.m): My1 =-0.482

水平剪力设计值 (kN) : Vx1 = 0.000

竖向剪力设计值 (kN) : Vy1 =0.867

| 1.2恒载+1.4风吸力组合 |

绕主惯性轴强轴弯矩设计值(kN.m): Mx2 =-6.901

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绕主惯性轴弱轴弯矩设计值(kN.m): My2 =-0.090

水平剪力设计值 (kN) : Vxw =4.961

竖向剪力设计值 (kN) : Vyw =0.770

风压力作用验算

抗弯控制组合： 1.2恒载+1.4风压力组合

有效截面特性计算结果:全截面有效。

截面强度(N/mm2) : σmax = 289.719 <=312.953

抗剪控制组合： 1.2恒载+1.4风压力组合

截面最大剪应力(N/mm2): τ = 20.064 <= 175.000

风吸力作用验算

组合: 1.2恒载+1.4风吸力

有效截面特性计算结果:

Ae = 0.5026E-03 θe = 0.2278E+02 Iex = 0.1727E-05 Iey = 0.1488E-06

Wex1 = 0.2900E-04 Wex2 = 0.2189E-04 Wex3 = 0.2552E-04 Wex4 =

0.1985E-04

Wey1 = 0.5669E-05 Wey2 = 0.7490E-05 Wey3 = 0.5318E-05 Wey4 =

0.8206E-05

截面强度(N/mm2) : σmaxw = 349.939 > 300.000

内翼缘受压稳定性验算：

按门式刚架规程CECS102:2002 附录E 计算:

内翼缘压弯屈曲承载力降低系数: 0.576

内翼缘的稳定性(N/mm2) : fstab 574.278 > 300.000

_

截面最大剪应力(N/mm2): τw = 27.360 <= 175.000

荷载标准值作用下，挠度验算

竖向挠度(mm) : fy =1.782

水平挠度(mm) : fx =43.786 <=60.000

十、山墙抗风柱设计

钢材等级：Q345

柱距(m)：3.000；柱高(m)：9.050

柱截面：焊接组合H形截面:H*B1*B2*Tw*T1*T2=450*300*300*10*12*12

铰接信息：两端铰接

柱平面内计算长度系数：1.000

柱平面外计算长度：9.050

强度计算净截面系数：1.000

设计规范:《钢结构设计规范》

容许挠度限值[υ]: l/400 = 22.625 (mm)

风载信息：

基本风压W0(kN/m2)：0.300

风压力体形系数μs1：1.000

风吸力体形系数μs2：-1.000

风压高度变化系数μz：1.380

柱顶恒载(kN)：0.000

柱顶活载(kN)：0.000

墙板自承重

_

风载作用起始高度 y0(m)：0.000

抗风柱设计

1、截面特性计算

A =1.1460e-002; Xc =1.5000e-001; Yc =2.2500e-001;Ix =4.0983e-004; Iy

=5.4036e-005;

ix =1.8911e-001; iy =6.8667e-002;W1x=1.8215e-003; W2x=1.8215e-003;

W1y=3.6024e-004; W2y=3.6024e-004;

2、风载计算

抗风柱上风压力作用均布风载标准值(kN/m): 1.242

抗风柱上风吸力作用均布风载标准值(kN/m): -1.242

3、柱上各断面内力计算结果

△ 组合号 1：1.35恒+0.7*1.4活

断面号 ： 1 2 3 4 5 6 7

弯矩(kN.m)： 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

轴力(kN) ： 10.921 10.011 9.101 8.191 7.281 6.371 5.460

断面号 ： 8 9 10 11 12 13

弯矩(kN.m)： 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

轴力(kN) ： 4.550 3.640 2.730 1.820 0.910 0.000

△ 组合号 2：1.2恒+1.4风压+0.7*1.4活

断面号 ： 1 2 3 4 5 6 7

弯矩(kN.m)： 0.000 -5.439 -9.890 -13.351 -15.824 -17.307 -17.802

轴力(kN) ： 9.708 8.899 8.090 7.281 6.472 5.663 4.854

_

断面号 ： 8 9 10 11 12 13

弯矩(kN.m)： -17.307 -15.824 -13.351 -9.890 -5.439 0.000

轴力(kN) ： 4.045 3.236 2.427 1.618 0.809 0.000

△ 组合号 3：1.2恒+0.6*1.4风压+1.4活

断面号 ： 1 2 3 4 5 6 7

弯矩(kN.m)： 0.000 -3.264 -5.934 -8.011 -9.494 -10.384 -10.681

轴力(kN) ： 9.708 8.899 8.090 7.281 6.472 5.663 4.854

断面号 ： 8 9 10 11 12 13

弯矩(kN.m)： -10.384 -9.494 -8.011 -5.934 -3.264 0.000

轴力(kN) ： 4.045 3.236 2.427 1.618 0.809 0.000

△ 组合号 4：1.2恒+1.4风吸+0.7*1.4活

断面号 ： 1 2 3 4 5 6 7

弯矩(kN.m)： 0.000 5.439 9.890 13.351 15.824 17.307

17.802

轴力(kN) ： 9.708 8.899 8.090 7.281 6.472 5.663 4.854

断面号 ： 8 9 10 11 12 13

弯矩(kN.m)： 17.307 15.824 13.351 9.890 5.439 0.000

轴力(kN) ： 4.045 3.236 2.427 1.618 0.809 0.000

△ 组合号 5：1.2恒+0.6*1.4风吸+1.4活

断面号 ： 1 2 3 4 5 6 7

弯矩(kN.m)： 0.000 3.264 5.934 8.011 9.494 10.384 10.681

轴力(kN) ： 9.708 8.899 8.090 7.281 6.472 5.663 4.854

_

断面号 ： 8 9 10 11 12 13

弯矩(kN.m)： 10.384 9.494 8.011 5.934 3.264 0.000

轴力(kN) ： 4.045 3.236 2.427 1.618 0.809 0.000

柱底剪力设计值:

风压力作用(kN): 7.868

风吸力作用(kN): -7.868

4、抗风柱强度验算结果

控制组合：2

设计内力：弯矩(kN.m)：-17.802; 轴力(kN)：9.708

抗风柱强度计算最大应力(N/mm2): 10.620 < f=310.000

抗风柱强度验算满足。

5、抗风柱平面内稳定验算结果

控制组合：2

设计内力：弯矩(kN.m)：-17.802; 轴力(kN)：9.708

平面内计算长度(m)：9.050

抗风柱平面内长细比λx:48

轴心受压稳定系数φx：0.818

抗风柱平面内稳定计算最大应力(N/mm2): 10.817 < f=310.000

抗风柱平面内稳定应力验算满足。

抗风柱平面内长细比λx:48 < [λ]=150

6、抗风柱平面外稳定验算结果

控制组合：2

_

设计内力：弯矩(kN.m)：-17.802; 轴力(kN)：9.708

平面外计算长度(m)：9.050

抗风柱平面外长细比λy:132

轴心受压稳定系数φy：0.254

受弯整体稳定系数φb：0.611

抗风柱平面外稳定计算最大应力(N/mm2): 19.337 < f=310.000

抗风柱平面外稳定应力验算满足。

抗风柱平面外长细比λy:132 < [λ]=150

7、局部稳定验算

控制组合：1

腹板计算高厚比 H0/Tw=42.60 < 容许高厚比[H0/Tw]=61.9

翼缘宽厚比 B/T=12.08 < 容许宽厚比 [B/T] =12.4

8、挠度验算

△ 标准组合：1.0恒+1.0风

断面号 ： 1 2 3 4 5 6 7

风压弯矩(kN.m)： 0.000 -3.885 -7.064 -9.537 -11.303 -12.362 -12.715

风吸弯矩(kN.m)： 0.000 3.885 7.064 9.537 11.303 12.362

12.715

断面号 ： 8 9 10 11 12 13

风压弯矩(kN.m)： -12.362 -11.303 -9.537 -7.064 -3.885 0.000

风吸弯矩(kN.m)： 12.362 11.303 9.537 7.064 3.885 0.000

抗风柱挠度计算结果:

_

断面号 ： 1 2 3 4 5 6 7

风压挠度值(mm)： 0.000 0.336 0.646 0.910 1.110 1.235

1.278

风吸挠度值(mm)： 0.000 -0.336 -0.646 -0.910 -1.110 -1.235 -1.278

断面号 ： 8 9 10 11 12 13

风压挠度值(mm)： 1.235 1.110 0.910 0.646

风吸挠度值(mm)： -1.235 -1.110 -0.910 -0.646

风压最大挠度所在截面: 7

计算最大挠度: 1.278(mm) < 容许挠度: 22.625(mm)

风吸最大挠度所在截面: 7

计算最大挠度: -1.278(mm) < 容许挠度: 22.625(mm)

抗风柱挠度验算满足

0.336

-0.336

0.000

0.000