单层钢结构厂房之钢架设计

来源：千万间

（一）截面设计

参考类似工程及相关资料，梁柱截面均选用焊接工字钢450×200×8×12，截面特性：

B=200mm，H=450mm，tw=8.0mm，tf=12.0mm，A=2052.5px2

Ix=704525px4，Wx=31300px3，ix=463.25px

Iy=40050px4，Wx=4004.9999999999995px3，ix=110.5px

（二）构件验算1．构件宽厚比的验算

翼缘部分：

腹板部分：

2．刚架梁的验算

(1)抗剪验算

梁截面的最大剪力为Vmax=77.60KN

考虑仅有支座加劲肋，

fv=125N/mm2

Vu=hwtwfv=426×8×125=426000N=426.0KN

Vmax=77.60KN

(2)弯、剪、压共同作用下的验算

取梁端截面进行验算

N=39.89KN，V=77.60KN，M=193.30KN·N

因V<0.5Vu，取V=0.5Vu，按规范GB70017式4.4.1-1验算，

=220.90KN·m>M=193.30KN·m，取M=Mf

故，满足要求。

(3)整体稳定验算

N=39.89KN，M=193.30KN·m

A．梁平面内的整体稳定性验算。

计算长度取横梁长度lx=18090mm，

λx=lx/ix=18090/185.3=97.63<[λ]=150，b类截面，查表得ψx=0.570

=165.15N/mm2

B．横梁平面外的整体稳定验算

考虑屋面压型钢板与檩条紧密连接，有蒙皮作用，檩条可作为横梁平面外的支承点，但为安全起见，计算长度按两个檩距或隅撑间距考虑，即ly=3015mm。

对于等截面构件γ=0，μs=μw=1

λy=μsl/iy0=3015/44.2=68.2，b类截面，查表得ψy=0.762

(4)按《钢结构设计规范》(GB50017－2003)校核横梁腹板容许高厚比

梁端截面：

梁跨中截面：

(5)验算檩条集中荷载下的局部受压承载力

檩条传给横梁上翼缘的集中荷载：

F=(1.2×0.27×6 1.4×3.00)×3=18.43KN

Lz=a 5hy 2hR=70 5×12 0=130mm

验算腹板上边缘处的折算应力：

取梁端截面处的内力：M=193.30KN·m，N=39.89KN，V=77.60KN

=130.65 N/mm2<1.2f=258 N/mm2，满足要求。

3．刚架柱的验算

抗剪验算

柱截面的最大剪力为Vmax=32.21KN

考虑仅有支座加劲肋，

fv=125N/mm2

Vu=hwtwfv=426×8×125=426000N=426.0KN

Vmax=32.21KN

(2)弯、剪、压共同作用下的验算

取梁端截面进行验算

N=81.22KN，V=32.21KN，M=193.30KN·N

因V<0.5Vu，取V=0.5Vu，按规范GB70017式4.4.1-1验算，

(3)整体稳定验算

构件的最大内力：N=102.82KN，M=193.30KN·m

A．刚架柱平面内的整体稳定性验算。

刚架柱高H=6000mm，梁长L=18090mm.

柱的线刚度K1=Ic1/h=28181×104/6000=46968.3mm3

梁线刚度K2=Ib0/(2ψS)=28181×104/(2×9045)=15578.2mm3

K2/K1=0.332，查表得柱的计算长度系数μ=2.934。

刚架柱的计算长度lx=μh=17604mm。

λx=lx/ix=17604/185.3=95。0<[λ]=150，b类截面，查表得ψx=0.588

=181.45N/mm2

B．刚架柱平面外的整体稳定验算

考虑屋面压型钢板墙面与墙梁紧密连接，起到应力蒙皮作用，与柱连接的墙梁可作为柱平面外的支承点，但为安全起见，计算长度按两个墙梁距离或隅撑间距考虑，即ly=3000mm。

对于等截面构件γ=0，μs=μw=1

λy=μsl/iy0=3000/44.2=67.9，b类截面，查表得ψy=0.764

(4)按《钢结构设计规范》(GB50017－2003)校核刚架柱腹板容许高厚比

柱顶截面：

4．验算刚架在风荷载作用下的侧移μ

Ic=Ib=704525px4，ζt= Icl/hIb=18000/6000=3.0

刚架柱顶等效水平力按下式计算：

H=0.67W=0.67×13.56=9.09KN

其中W=(ω1 ω4)·h=(0.71 1.55)×6.0=13.56KN

（三）节点验算1．梁柱连接节点

(1) 螺栓强度验算

梁柱节点采用10.9级M22高强度摩擦型螺栓连接，构件接触面采用喷砂，摩擦面抗滑移系数μ=0.45，每个高强度螺栓的预拉力为190KN，连接处传递内力设计值：N=39.89KN，V=77.60KN，M=193.30KN·m。

每个螺栓的拉力：

(2)端板厚度验算

端板厚度取为t=21mm。

按二边支承类端板计算：

2．横梁跨中节点

横梁跨中节点采用10.9级M20高强度摩擦型螺栓连接，构件接触面采用喷砂，摩擦面抗滑移系数μ=0.45，每个高强度螺栓的预拉力为155KN，连接处传递内力设计值：N=31.81KN，V=3.21KN，M=143.18KN·m。

每个螺栓的拉力：

(2)端板厚度验算

端板厚度取为t=18mm。

按二边支承类端板计算：

3． 柱脚设计

刚架柱与基础铰接，采用平板式铰接柱脚。

(1)柱脚内力设计值

Nmax=102.82KN，相应的V=32.21KN；

Nmin=19.05KN，相应的V=4.30KN。

(2)由于柱底剪力较小，

Ｖmax=32.21KN<0.4Nmax=41.13KN，故一般跨间不需剪力键；但经计算在设置柱间支撑的开间必须设置剪力键。另Nmin>0，考虑柱间支撑竖向上拔力后，锚栓仍不承受拉力，故仅考虑柱在安装过程中的稳定，按构造要求设置锚栓即可，采用4M24。