1、1目录1、设计资料-22、钢屋架计算-7三、内力计算-7四、杆件截面设计 -9五、节点设计-12六、填板计算-16七、吊车梁计算-16八、排架柱荷载计算-18九、排架柱配筋计算-20十、牛腿设计-21十一、基础设计-222某机加工车间设计一、设计资料 车间基本参数：某公司因生产需要，拟在济南郊区建设一座单层单跨机加工车间（设计使用寿命 50 年） ，车间建筑平面、剖面见下图。3车间采用排架结构，下部为现浇钢筋混凝土柱及独立基础，上部采用钢屋架结构，屋架与排架柱铰接。车间内设有一台 A4 工作制的软钩梁式吊车，屋架下弦距离牛腿顶面 1.8m，轨道高度 130mm。混凝土排架柱采用实腹矩形柱; 吊
2、车梁采用 H 形截面钢吊车梁，抗风柱为矩形截面钢筋混凝土柱。车间屋面采用 75mm 厚彩色夹芯钢板，屋面檩条为卷边 C 型钢 （C180 70202.5） ，檩条间距约 1.5m;车间四周围护墙采用 240mm 厚砖墙，内外各抹灰 20mm 厚，表面刷涂料;纵墙塑钢窗洞高为 1.8m、宽为 2.4m，共上下两层。2、车间荷载、材料自重、抗震设防等级： 屋面活荷载标准值:0.5kN/m 2(不上人屋面，无积灰荷载)； 基本风压：0.45kN/m 2； 基本雪压：0.30kN/m 2； 屋面 75mm 厚夹芯钢板及檩条自重标准值:0.25kN/m 2（按投影面积） ； 钢屋架及屋面支撑自重标准值（
3、估算）：0.35kN/m 2（按投影面积） ； 钢筋混凝土自重 25 kN/m3；砖及抹灰自重 20 kN/m3；回填土自重 20 kN/m3； 抗震设防等级：6 度。3、荷载组合： 钢屋架为简化计算，屋面暂不考虑风荷载作用。首先计算一榀典型简支屋架的内力系数，然后分别计算下述三种荷载标准值作用下的杆件内力：全跨永久荷载、全跨屋面活荷载、半跨屋面活荷载。最后列表进行下述两种荷载组合：1.2全跨永久荷载+1.4（屋面活荷载，雪荷载） max；1.2全跨永久荷载+1.4（半跨屋面活荷载，半跨雪荷载） max。 排架柱为简化计算，不考虑车间的空间作用，将钢屋架简化成刚度无穷大的水平横梁，两端与排架柱
4、铰接连接。屋面永久荷载及活荷载标准值分别等效作用到横梁上。首先分别计算下述八种荷载标准值作用下一榀典型排架的内力：永久荷载、屋面活荷载、左（或右）墙面风荷载、吊车左（或右）刹车力、吊车靠近左(或右)时的竖向荷载；然后列表进行排架柱的内力组合。组合情况考虑以下六种：1.2永久荷载+1.4（屋面活荷载，雪荷载） max；1.2永久荷载+1.4墙面风荷载；1.2永久荷载+1.4吊车竖向荷载；1.2永久荷载+0.91.4（屋面活荷载，雪荷载） max+0.91.4墙面风荷载；1.2永久荷载+0.91.4（屋面活荷载，雪荷载） max+0.91.4吊车竖向荷载；1.2永久荷载+0.91.4（屋面活荷载，
5、雪荷载） max+0.91.4墙面风荷载4+0.91.4吊车竖向荷载+0.9 1.4吊车水平荷载。4、地质情况：经勘测，地表土为人工填土，1.2m 厚，不宜作为天然地基土，建议全部挖除；其下为粘土，地基承载力特征值 ，压缩模量 ，适宜作为地基持kpaf20mpaEs10力层。场地地下水静止水位埋深为 10.5 米，可不考虑水质对基础混凝土的侵蚀。最大冻土深度可按 0.5m 考虑。5、主要构件材料 钢筋：纵向受力钢筋采用 HRB335 级钢筋，箍筋采用 HPB235 级钢筋； 混凝土：C20 C30； 钢材：Q235-B 或 Q345-B。6、钢屋架形式为梯形钢屋架，吊车吨位为 10t，牛腿柱顶
6、标高为 4.5m结构布置5二、钢屋架计算1、屋面坡度为 1/12。2、屋架布置及几何尺寸屋架几何尺寸图屋架计算跨度 2400-300=23700屋架端部高度 H=23125mm3、荷载计算（1）恒荷载屋面恒荷载 0.25 kN/m2 屋架及支撑自重 0.35 kN/m2 0.25+0.35=0.6 kN/m2 （2）活荷载因屋面活荷载 0.5 kN/m2 雪荷载 0.3kN/m2 ，取 0.5 kN/m2 永久荷载设计值：1.350.6+1.40.70.5=1.3kN/m 2可变荷载设计值：1.20.6+1.40.5=1.42kN/m 22、荷载组合设计屋架时，考虑以下两种荷载组合：全跨永久荷
7、载+半跨可变荷载 F1=0.61.21.56=6.48 kN F2=0.51.41.56=6.3 kN 三、内力计算按力学求解器计算杆件内力，然后乘以实际的节点荷载，屋架要上述第一种荷载组合作用下，屋架的弦杆、竖杆和靠近两端的斜腹杆内力均达到最大值，在第二和第6三种荷载作用下，靠跨中的斜腹杆的内力可能达到最大或发生变号，因此，在全跨荷载作用下所有杆件的内力均应计算，而在半跨荷载作用下，仅需计算近跨中的斜腹杆内力，取其中不利内力（正、负最大值）作为屋架的依据。具体计算见图屋架各杆内力组合见表。全跨荷载布置图全跨荷载内力图左半跨荷载布置图左半跨荷载内力图内力计算表 F/2FFF/2FABCDEGH
8、Iabcde7内力系数 第一种组合 第二种组合杆件名称 全跨 1 左半跨 2 右半跨 3 F (KN) 112F1 2计算杆件内力AB 0 0 0 0 0 0 0BC -8.32 -5.96 -2.36 -106.83 -91.89 -69.10 -106.83CD -8.32 -5.96 -2,36 -106.83 -91.89 -69.10 -106.83DE -12.98 -8.76 -4.31 -166.66 -139.38 -111.78 -166.66上弦杆EF -12.98 -8.76 -4.31 -166.66 -139.38 -111.78 -166.66ab 4.5 3.3
9、1 1.18 57.78 50.25 36.76 57.78bc 11.03 7.66 3.37 141.63 120.29 93.14 141.63cd 14.08 8.98 5.10 180.78 148.50 123.94 180.78下弦杆 de 14.64 8.14 6.50 187.98 146.83 136.45 187.98aB -8.75 -6.44 -2.31 -112.35 -97.93 -71.58 -112.35Bb 6.82 4.72 3.09 87.67 74.28 63.96 87.67bD -5.42 -3.40 -2.02 -69.59 -56.81 -48
10、.07 -69.59Dc 3.72 1.92 1.80 47.76 36.37 35.61 47.76cF -2.50 -0.74 -1.75 -32.10 -20.96 -27.35 -32.10Fd 1.17 -0.40 1.58 15.02 5.08 17.62 17.62dH -0.04 1.50 -1.54 -0.51 9.23 -10.01 -10.01斜腹杆He -1.02 -2.42 1.40 -13.10 -21.96 15.5 -21.96Aa -0.05 -0.50 0 -6.42 -6.42 -3.26 -6.42Cd -1.0 -1.0 0 -12.84 -12.84
11、 -6.51 -12.84Gd -1.0 -1.0 0 -12.84 -12.84 -6.51 -12.84竖杆Ie 1.84 0.92 0.92 23.63 17.80 17.80 23.63四、杆件截面设计1、上弦杆截面计算整个上弦杆采用同一截面，按最大内力计算 N = -184.54N（压力） ，查表，节点板厚度选用 8mm，支座节点板厚度选用 10mm。计算长度 屋架平面内取节间轴线长度,l ox =1505mm屋架平面外,根据支撑和内力变化取,l oy =6020mm截面宜选用两个不等肢角钢，且短肢相并,如图yyxx12图 1 上弦截面A=13.82 cm2 ix =1.67cm i
12、y =6.69cm8y= lox / ix =150.5/2.56=59 150y = loy / iy =602.0/6.69=90b1 /t=100/8=12.50.56 loy / b1 =(0.56603.0)/10=33.8可近似取 xz =y ,b 类截面，查表 y =0.621N/(y A)=184.54103/(0.6214460)=66.63 N/mm2 =215 N/mm2 所选截面合适。2、下弦杆截面计算整个杆件采用同一截面，按最大内力计算，N max =185.69kN （拉力）计算长度 屋架平面内取节间轴线长度 ly=600cmcmlx30屋架平面外根据支撑布置取 l
13、oy =23.7/2=11.85m试选用 280508，见图 2 所示，A =19.7 cm2 , ix = 1.38 cm , iy =4.02 cm 按所选角钢进行截面验算：x = lox / ix =300/1.38= 217=350y = loy / iy =1185/4.02=295=350 截面合适 12xxyy下弦截面3、斜杆截面计算 斜杆 AK 和斜杆 BM 合并N = -109.65kN (压力) ，l 0x =2775 ，l 0y = 3067计算所需净截面面积选用 2706，图所示， A=16.32c , ix =2.15 cm , iy = 3.19cm9x xyy12
14、斜杆截面x = lox / ix =262.4/2.15=129.069 属于 b 类截面150x = loy / iy =262.4/3.19= 96,。14 属于 b 类截面满足长细比： 的要求。150b2 /t=11.70.58 loy / b2 =0.58262.4/7=21.7 yz =82.3(1+0.475b3 / loy 2t2 )=86.1查轴心受压构件的稳定系数表， =0.392N/( A)=109.65103/(0.3921632)=171.40 N/mm2 =215 N/mm2所选截面合适。 斜杆 KB 和斜杆 MC 合并N = 87.93kN（压力） ，l0x = 0
15、.8l = 0.83067=245.36cm, l0y = l =306.7 cm计算需要净截面面积An =N/=87.93103 /215=408.98 mm2 选用 2455，见图所示， A = 8.58 c , ix = 1.37 cm , iy = 2.18 cm验算：x = lox / ix =245.36/1.37=179.9 350N/( A)= 87.93103 /（0.4931632）=102.48 N/mm 2 =215 N/mm2 所选截面满足要求。斜杆 CD 和斜杆 QE 合并 3N =-35.40KN , ix = 0.8l=2809 , iy =3511 采用 26
16、56 斜杆 Bb l0x = 0.8l = 0.8270.4=216.32cm, l0y = l =270.4 cmx = lox / ix =216.32/1.72= 126=350x = loy / iy =270.4/2.62 =103 =350斜杆 Dc l0x = 0.8l = 0.8295.9=236.72cm, l0y = l =295.9cmx = lox / ix =236.72/1.72= 138=350= loy / iy =295.9/2.62 =113 =350y斜杆 Fd 验算略，均满足要求。压杆 cF 采用 2565 A =10.81 cm2 , ix = 1.7
17、2 cm , iy =2.62 cm10N = -32.82kN (压力) l0x = 0.8l = 0.8322.0=257.6cm, l0y = l =322.0 cmx = lox / ix =257.6/1.72= 148=150= loy / iy =322.0/2.62 =123 =150b/t=11.20.582958/56=30.6 yz =113(1+0.475b4 / loy 2t2 )=115查表得 =0.353N/( A)= 31.95103 /（0.3531081）=83.7 N/mm2 =215 N/mm2压杆 dH 和 He 采用 2635 A =12.29 cm
18、2 , ix = 1.94 cm , iy =2.89 cm 4压杆 dH：N = 9.96kN (压力) l0x = 0.8l = 0.8348.8=279.04cm, l0y = l =348.8cmx = lox / ix =279.04/1.94= 144=150x = loy / iy =348.8/2.89 =121 =150b/t=12.60.583488/63=32 yz =121(1+0.475b3 / loy 2t2 )=124查表得 =0.329N/( A)= 9.96103 /（0.3291229）=24.6 N/mm2 =215 N/mm2同理可得：压杆 He 54
19、N/mm2 =215 N/mm2竖杆 采用 2635 A =12.29 cm2 , ix = 1.94 cm , iy =2.89 cm 5(1)压杆 GdN = 12.78kN (压力) l0x = 0.8l = 0.8300=240cm, l0y = l =300cmx = lox / ix =240/1.94= 124=150x = loy / iy =300/2.89 =104 =150b/t=12.60.583000/63=28 yz =104(1+0.475b3 / loy 2t2 )=107查表得 =0.416 N/( A)= 12.78103 /（0.4161229）=25 N/mm2 =215 N/mm2(2) Ie 采用十字形N = 23.52 KN l0x = 0.9l = 0.9330=297cm, l0y = l =330cmx = lox / ix =264/1.94= 136=150x = loy / iy =330/2.89 =114 =150b/t=12.60.583300/63=30 yz =114(1+0.475b3 / loy 2t2 )=117查表得 =0.406N/( A)= 23.52103 /（0.4061229）=50.7 N/mm2 =215 N/mm2屋架杆件一览表杆件。杆内力kN计算长度 截面形式及角钢规格
