彩钢棚棚架钢结构计算书

一、设计概况

1.1

工程概况

本厂房为钢筋加工厂，该厂房为单层，其中单跨为双坡弧度门式刚架，刚架跨度26m，长70m，檐高11m；柱距有5m及6m两种，梁拱高为1.7m，上下弧度梁间距0.816m（具体结构见加工图纸）。屋面采用0.426mm彩钢瓦,檩条采用C120mm型钢，间距为0.8m，钢材采用Q235钢，焊条采用J422型。

1.2

设计依据

《钢结构设计规范》

GB50017—2003

《建筑结构荷载规范》

GB50009—2012

《建筑桩基技术规范》

JGJ94—2008

《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》

CECS102：2002

一、荷载计算

2.1

荷载取值荷载组合作用于屋架上的荷载有：（1）屋架(包括支撑)自重；（2）屋面恒荷载(檩条、彩钢瓦屋面等的重量)；（3）活荷载；（4）风荷载。

以上荷载通常可看作是均布于屋面倾斜面积或水平投影面积上的荷载，以kN／m2计，其值可由《建筑结构荷载规范》GB50009-2001查得，或按按材料的厚度、规格计算得出。

根据屋架结构不同工况实际情况对不同荷载组合进行结构验算，计算杆件内力时应按设计荷载，即荷载标准值乘以相应分项系数：（1）屋架施工阶段，恒载＋活载；（2）屋架使用阶段，恒载＋部分活载＋地震荷载。

2.2

计算荷载说明

2.2.1

屋面恒荷载说明

应按屋面实际做法和屋面板、檩条规格等与《建筑结构荷载规范》或由材料规格、厚度算得。通常表达为按屋面倾斜面积计算的均布荷载kN／m2。

屋架自重：屋架自重(包括支撑)在计算模型中考虑。

2.2.2

屋面活荷载说明

（1）

计算彩钢瓦时按不上人屋面考虑，取为0.50

KN/m2，计算整体结构中，按《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS102：2002）,取为0.30

KN/m2

（2）

风荷载标准值

作用在一般房屋和屋盖表面上的风荷载设计值w按下式：

基本风压取十年一遇，ω0=0.3KN/m2，地面粗糙度类别为B类；风荷载高度变化系数按《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)的规定采用，当高度小于等于15m时，按15m高度处的数值采用，μz=1.13。

风荷载体型系数μs查下表可得：迎风面柱及屋面分别为＋0.8和－0.8，背风面柱及屋面分别为-0.5和－0.5。

立柱迎风面：

1.13x0.8x0.3=0.27KN/㎡

屋面迎风面：

-1.13x0.8x0.3=-0.27KN/㎡

立柱背风面：-1.13x0.5x0.3=-0.17KN/㎡

屋面背风面：-1.13x0.5x0.3=-0.17KN/㎡

据《全国民用建筑工程设计技术措施—结构》中第18.8.1条建议：单层门式刚架轻型房屋钢结构一般在抗震设防烈度小于等于7度的地区可不进行抗震计算。故本工程结构设计不考虑地震作用。

二、结构验算

3.1

屋面板受力验算

屋面采用0.426mm彩钢瓦，屋面主要受到自重、活荷载、风荷载及积灰荷载作用（屋面安装时，施工人员站立在檩条上，不考虑彩钢瓦承受施工人员荷载）。彩钢瓦下檩条间距800mm，取1m宽度屋面单元体进行分析。

屋面板受力模型按三跨连续梁进行模拟,如下图所示，L=800mm，均布荷载Q考虑两种情况：（1）Q1=面板自重g1+其他活载g3；（2）Q2=面板自重g1+风荷载g2+其他活载g3。

面板自重：

风荷载：

g2=-0.27KN/m（负号表示荷载方向向上）

其他活载：

（1）仅受自重作用时

最大弯矩值：

最大剪力值：

查得产品规格表得

根据第四强度理论，最大组合应力，此时屋面板受力满足要求。

（2）受自重及风荷载同时作用时

最大弯矩值：

=0.08x(1.0335-0.27)x0.8²=0.039KN•m

最大剪力值：

=0.6x0.76x0.8=0.36kN

由上小节可知，此时屋面板受力满足要求。

3.2

屋面檩条受力验算

檩条采用C120mm型钢，间距为0.8m，檩条下钢架最大间距为6m，其受力简化为三跨连续梁，如下图所示。

其中，L=6000mm，均布荷载Q考虑两种情况：（1）Q1=型钢自重g1+屋面荷载g3，同时考虑施工人员荷载，按集中荷载P=0.8kN，作用在跨中（上图未示）；（2）Q2=型钢自重g1+风荷载g2+屋面荷载g3，取宽度为1m单元进行分析。

型钢自重：

风荷载：g2=-0.27x0.8=-0.22kN/m（负号表示荷载方向向上）

屋面荷载：

（1）屋面施工作用时

最大弯矩值

最大剪力值：

查得产品规格表得

根据第四强度理论，最大组合应力，此时屋面檩条受力满足要求。

（2）受自重及风荷载同时作用时

最大弯矩

=0.08x(0.837-0.22)x6²=1.78kN•m

最大剪力值：

=0.6x0.57x6=2.05kN

由上小节可知，此时屋面檩条受力满足要求。

3.3

棚架主体结构受力验算

建立钢筋场棚架结构进行整体受力分析

3.3.1

桁架计算

桁架上弦杆采用φ89x3.5钢管，腹杆采用φ42x3钢管，下弦杆采用φ76x4钢管，下弦加强杆采用φ63x3.5钢管。

最大组合应力比0.83<1.0，满足要求。

变形值60.1mm

3.3.2

立柱计算

最大组合应力比0.87<1.0，满足要求。

（3）

立柱反力

计算得，在工况一作用下立柱最大反力

最大水平反力（kN）

最大竖向反力（kN）

最大弯矩（kNm）

23.5

129.7

四、结论

综上，钢筋厂棚架结构满足受力要求。