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第3章 结构设计
3.1材料的选择
材料选择根据《门式刚架轻型房屋结构技术规程》CECS102：2002中的相关规定选取，由于本厂房是轻型门式刚架结构，本身没有吊车，钢架承受荷载也较小，所以厂房梁、柱、檩条等结构构件可选用Q235钢，又由于厂房对材料的冲击韧性无特殊要求，所以质量等级可以选用B级，且厂房对钢材无特殊要求，为了节省造价，可采用沸腾钢，因此，长房梁、柱、檩条、压型钢板等结构构件均可选用Q235B钢材。 3.2柱网布置
本厂房建筑面积约为2400m2，由于本厂房荷载较小，故选用质量较轻、工业化程度较高、施工周期短、结构形式较简单的轻型门式刚架结构。其中柱距6m，采用2×18m的双坡双跨。 3.3屋面布置
根据屋面压型钢板的规格，檩条沿跨度方向每隔1.5m布置一道。根据《门式刚架轻型房屋结构技术规程》CECS102：2002中6.3.1之规定，由于檩条跨度为6m＜9m，故采用实腹式檩条。根据《门式刚架轻型房屋结构技术规程》CECS102：2002中6.3.5和6.3.6之规定，应在檩条二分点处设置一道拉条，拉条采用Φ10圆钢，圆钢拉条设在距檩条上翼缘1/3腹板高度范围内，屋脊拉条为刚性。
600006000600060006000600060006000600060006000i=2%i=2%i=200i=2%雨篷i=0.5%雨篷i=0.5%?100PVC落水管i=0.5%i=0.5%i=0.5%i=0.5%i=0.5%i=0.5%i=0.500i=0.5`001500i=10`00i=10%雨篷6000屋面采用75mmEPS夹芯板3600060006000600060001500i=10`00i=10%雨篷6000?100PVC落水管i=0.5%i=2%i=0.5%i=2%i=0.5%i=0.5%i=0.5%i=0.5%i=0.5%i=0.5%i=2%i=0.5%i=2%i=0.500600060006000600060006000060006000600060001500雨篷雨篷6000图3.1 屋面布置图
3.4柱间支撑布置
根据《门式刚架轻型房屋结构技术规程》CECS102：2002中4.5.2之规定应在厂房两
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60006000600036000i=2%i=2%i=2%i=2%江苏大学学士学位毕业设计（论文）
端第一柱间设置柱间支撑，并应在中间一个柱间设置柱间支撑，柱间支撑分为上柱柱间支撑和下柱柱间支撑布置。两端设上柱支撑，中间设上下柱支撑。在设置柱间支撑的开间，宜同时设置屋盖横向支撑，以组成几何不变体系。 3.5屋盖支撑布置
由于本厂房长60m，宽36m，根据《门式刚架轻型房屋结构技术规程》CECS102：2002中4.5.2之规定，在厂房两端第一个柱间支撑设置横向水平支撑。此外，还应在厂房中间柱间内设置屋盖横向水平支撑，并应在上述相应位置设置刚性系杆。
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第4章 结构设计内力计算
4.1 屋面压型钢板计算
本厂房屋面采用W600长尺屋面板，基板厚度1.0mm，材质为Q235B.F，板的强度设计值为f?205N/mm2，弹性模量E?206000N/mm2。
板截面形状如图4.1所示：
图4.1 板截面示意图
b?150?(35?27.5)?87.5 1300tg???1.486,??5687.51??tg?b??156.7mm,a??6?0.53?3.2mmcos?24.1.1计算板截面特性
根据板型截面尺寸计算所得的各板元尺寸、倾角、弧段等尺寸均已标明在上图中。由于上下翼缘宽度不等且其宽度比分别为48.6及63.6，均大于1.2E?1.2206000?38.04限值
f205要求，故应分别按正弯曲及负弯曲计算板有效截面特性，计算时弧角均按折角简化计算。 1．正弯曲时板的有效截面特性
(1)除板件①、②外，其余板件对①形心轴的几何特性计算如表4.1：
表4.1几何特性计算表 板板件宽度至①形心轴各板元对自身形心轴的惯性biyi biyi2 件矩 bi/cm 距离yi/cm 号 Ii/cm4 3 4 5 6 7 ∑ 12.72 60 2.36 3.78 3.54 82.40 13 6.5 12.9 1.83 0.09 165.36 390 30.4 6.92 0.32 593.07 2149.7 2535 392.7 12.7 0.03 5090 — 772.5 略 2.8 略 775.3 - 10 -
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(2)板件①有效宽度b1ef计算。宽厚比效宽度。
bef?1.27?Eb148.6??48.6?38.04，故应按下式迭代计算其有t1?c?(1? 0.387E?)?tbi/t?c0.38720600080.343.61
?)?0.1?1?(1?)48.6?c?c?c对于板件①
b1ef?1.27?206000?c?(1?计算如表4.2所示：
迭代假定 表4.2几何特性计算表 按迭代计算各板元宽重心矩yc/cm 的 度总和 b1ef/cm 板件③拉应力 ?c/N?mm?2 ?b/cm i17 yc??bYii/?bi2277?t??c(h?yc?t/2)yc?t/2 ⒈ 假定 b1ef?4.233b1ef?12.96b1ef?4.373b1ef?13.1195.09 95.51 6.24 ?c?200 ⒉ 假定 216.53>f=205 需第二次迭代 196.7 Ii??biyi?yc有效惯性矩：Ief?(?222772?b)?ti27 ?(775.3?5090?6.212?95.51)?0.1?218cm4有效抵抗矩：Wefmin?Ief/(yc?t/2) yc,max?13?6.21?6.79,Wef?min218?31.9cm3 (6.79?0.05)2.负弯曲时板的有效截面特性 (1)除板件③外，其余板件对板件③形心轴的几何特性见表4.3： - 11 - 江苏大学学士学位毕业设计（论文） 表4.3 几何特性计算表 板板件宽度至①形心轴各板元对自身形心轴的惯性biyi biyi2 件矩 距离yi/cm bi/cm 号 Ii/cm4 1 2 4 5 6 7 ∑ 9.72 4.56 60 2.36 3.78 3.54 83.96 13 13 6.5 0.09 11.15 12.9 126.36 59.3 390 — 42.15 45.7 663.5 1642.7 770.6 2535 — 469.94 589.09 6007.33 — 773.77 — 3.09 — 776.86 (2)板件③有效宽度计算。 宽厚比b1?63.6?63.6?38.04，需迭代计算其有效宽度。 t1b3ef?1.27?206000?c?(1?0.38720600080.343.61 迭代时尚应考虑由腹板宽厚比?)?0.1?1?(1?)48.6?c?c?cb?/t限制腹板最大受压边缘应力 206000206000?????19??19??174N/mm2的条件，故应假定 c22??(b?/t)150?c?180N/mm2。负弯矩迭代计算见表4.4： 表4.4 负弯矩迭代计算结果 迭代假定 按迭代计各板元板件③拉应力 重心矩yc/cm 算的 宽度总?c(h?yc?t/2)?c/N?mm?2 ??和 t77 b1ef/cmyc?t/2 y?bY/b?cii?i722?bi/cm 1⒈ 假定 b1ef?4.772b1ef?9.5493.5 7.09 ?c?180 150.25 (3)压型钢板有效截面特性 重心矩：yc?7.09cm 有效惯性矩：2ef?(776.86?6007.33?7.092?93.5)?0.1?208.5cm4 有效抵抗矩：Wefmin? 208.5?29.2cm3 (7.09?0.05)- 12 -