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门式钢架设计实例计算书

1. 设计资料

1.1 工程概况

• 结构类型：单跨双坡门式刚架轻型厂房
• 跨度：18m
• 柱距：6m
• 檐口高度：6m
• 屋面坡度：1:10
• 长度：90m（15个柱距）

1.2 材料选用

• 钢材：Q345B
• 屋面：0.5mm厚压型钢板+75mm厚岩棉保温层
• 墙面：0.4mm厚压型钢板
• 天沟：2mm厚钢板天沟

2. 荷载计算

2.1 永久荷载（标准值）

2.2 可变荷载

• 屋面活荷载：0.5kN/m²（按《建筑结构荷载规范》GB50009）
• 雪荷载：0.35kN/m²（基本雪压0.35kN/m²，屋面坡度影响系数1.0）
• 风荷载：0.45kN/m²（基本风压0.45kN/m²，体型系数1.3）

2.3 荷载组合

1. 1.2×永久荷载+1.4×屋面活荷载
2. 1.2×永久荷载+1.4×雪荷载
3. 1.2×永久荷载+1.4×0.6×风吸力
4. 1.0×永久荷载+1.4×风吸力

3. 结构布置

3.1 刚架设计

• 截面形式：焊接H型钢
• 柱截面：H350×200×6×10
• 梁截面：H550×200×6×10
• 变截面位置：距柱脚1/3梁高

3.2 支撑系统

• 横向：柱间支撑采用Φ25圆钢交叉支撑
• 纵向：屋面水平支撑采用Φ20圆钢交叉支撑
• 刚性系杆：Φ114×4无缝钢管

4. 内力分析

4.1 计算模型

工农采用PKPM-STS软件进行三维建模分析，考虑几何非线性效应。

工农

4.2 内力组合最不利情况

5. 构件设计

5.1 刚架梁柱验算

1. ‌强度验算‌：

   工农

   • 最大弯曲应力：215MPa < [f]=310MPa
   • 最大剪应力：85MPa < [fv]=180MPa

2. ‌稳定性验算‌：

   • 整体稳定系数φb=0.92 > 0.6（满足）
   • 局部稳定宽厚比满足规范要求

5.2 支撑系统设计

1. 工农柱间支撑：

   工农

   • 拉力：N=245kN
   • 选用2Φ25圆钢（As=981mm²）
   • 承载力：N=981×310=304kN > 245kN

2. 屋面水平支撑：

   工农

   • 压力：N=180kN
   • 选用Φ114×4钢管（A=1382mm²）
   • 长细比λ=72 < [λ]=150

6. 节点设计

6.1 梁柱节点

工农采用10.9级M20高强度螺栓连接，节点板厚度12mm，螺栓数量满足抗剪要求。

工农

6.2 支撑节点

采用节点板连接，节点板厚度10mm，焊缝高度8mm，满足构造要求。

工农

7. 基础设计

7.1 基础形式

独立基础，底面尺寸2.5m×2.5m，埋深1.5m。

工农

7.2 基础计算

1. 地基承载力特征值：fak=180kPa
2. 基础底面压力：pk=162kPa < 1.2fak=216kPa
3. 配筋：底面双向Φ14@150，顶面Φ12@200

8. 防腐与防火

1. 防腐：喷砂除锈Sa2.5级，环氧富锌底漆+环氧云铁中间漆+丙烯酸聚氨酯面漆
2. 防火：耐火极限1.5h，选用超薄型钢结构防火涂料

9. 施工图要求

1. 提供全套钢结构施工图，包括：
   • 刚架布置图
   • 节点详图
   • 支撑布置图
   • 基础布置图
2. 标注所有构件尺寸、焊缝要求、螺栓规格及数量
3. 提供材料表及加工要求

10. 附件

1. PKPM计算模型文件
2. 结构计算书（完整版）
3. 基础计算书
4. 节点验算书

（注：本计算书为简化示例，实际工程应根据具体项目参数进行详细计算，并符合《门式刚架轻型房屋钢结构技术标准》GB51022-2015等规范要求。）

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