(毕业论文 页数:4 字数:2600)一 概 述
随着大跨度工业厂房的发展, 钢结构因自身的特点而应用而生, 其主要的结构形式有门式刚架、桁架和网架。随着《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》(CECS102：2002)的颁布，使得大跨度的门式刚架可按轻型化的要求进行分析和设计。门式刚架根据不同的使用功能和要求可布置成为柱脚铰接或刚接；平面布置灵活多变，有单跨、多跨、高低跨以及带毗屋和带挑檐的刚架。屋面有单坡、双坡或多坡的结构形式；目前，国内门式刚架最大跨度已达到72m，对于多跨结构则可做到100m左右；所以大跨度门刚架具有明显的适用性和优越性。
二 结构选型和布置
2.1 工程概况
该厂房位于广州开发东区, 厂房宽85×180m (宽×长), 建筑物中混凝土最高处屋面标高22.0m，钢结构屋顶标高16.372m, 柱距为5.0m，局部为多层混凝土结构, 局部为单层钢结构, 其中钢结构宽48.8×145.0m(宽×长), 檐口标高为11.5m。由于工艺要求，钢结构厂房中间不能立柱，所以钢屋架的跨度为48.8m，而且钢屋架上左右两侧吊杆处各有一台10吨的双轨吊车，
2.2 方案选择
由于钢屋架直接承受吊车荷载且跨度比较大，所以结构形式的合理与否至关重要，直接影响到结构的安全性和经济性。由于钢结构厂房四周局部有二层混凝土房屋，所以钢结构厂房柱不宜完全采用钢柱，下面讨论结构选型和方案的选择。
方案一：用混凝土柱，截面为800×1100，柱高为11.5m, 钢屋架截面为H1600×450×20×32 (Q345钢) , 钢屋架梁两端置于混凝土柱上, 与柱采用铰接连接，用PKPM的STS模块进行有限元分析和计算, 经计算，梁截面最大应力比为0.56, 而挠度接近规范限值, 计算结果表明在大跨度钢结构厂房中, 挠度控制起了主导作用。如果采用此结构形式，钢屋架并没有充分发挥作用，很不经济。
由于门式刚架设计理论成熟，其空间系统结构能协同工作，其结构空间刚度和整体性能好，安全度高，能够满足抗震等方面的要求。所以为节约钢材, 使设计符合经济合理, 安全适用的原则, 我们采用了增加短钢柱的方案(即方案二的门式刚架结构形式) 。
方案二：采用混凝土柱和短钢柱相结合，既能满足因钢结构厂房周围有二层混凝土结构而需采用混凝土柱的要求，又能使钢屋架与短钢柱形成门式刚架，有利于增加结构的刚度，减小门式刚架的挠度, 从而可相应减小门式刚架的钢梁截面高度。混凝土截面为800×1100，但柱高仅做到8.0m处, 标高8.0m～11.5m为短钢柱，钢柱截面为H(700～1300) ×350×14×22，钢梁截面为1300×350×14×25，吊杆采用H400×300×8 ×12。刚架梁、柱、吊杆均采用Q345钢，其余构件采用Q235钢。由于混凝土柱比较高，为节省空间，减小柱截面，钢柱脚与混凝土柱采用铰接，而钢梁与钢柱采用刚接。
2.3 结构布置
方案确定后，必须进行合理的结构布置；由于门式刚架跨度大，梁截面高，且梁上又直接承受动力荷载，为使刚架平面外有足够的刚度，在钢梁屋脊、钢梁两端及吊杆处钢梁位置均设置通长H型钢刚性系杆，屋面设置封闭式圆钢水平支撑，并在伸缩处、屋脊处增设通长的圆钢水平支撑，屋面和短钢柱处墙面采用Z型冷弯薄壁型钢檩条和彩色压型钢板体系；利用隅撑作为钢梁的平面外侧向支撑，以减小钢梁平面外的计算长度；在边跨和伸缩缝处均设柱间支撑，柱间支撑用Ф165×5.0钢管；这样刚架形成空间结构，能让平面外水平力(如吊车产生的水平刹车力等) 以最短的途径传给基础，保证简化计算过程中工程精度的要求。
三 算例分析和计算结果
3.1 计算模型和计算程序
主刚架按平面结构取单榀进行结构计算，吊车水平力由吊杆之间纵、横垂直支撑承受, 计算时只考虑吊车产生的竖向力。由于该刚架钢梁上设有吊杆，直接承受吊车的动力荷载，为避免钢梁出现塑性铰，钢梁采用等截面焊接H钢，钢柱采用变截面H 钢。采用PKPM的STS模块进行有限元分析和计算，同时采用美国REI公司开发的SSDD软件进行复核和验算。计算简图如图(二)。
3.2 计算结果分析
经结构计算的弯矩包络图如图(三) , 钢结构应力图如图(四) 。从计算结果分析得出，钢梁最大应力比为0.79，钢柱最大应力比为0.92，最大挠度v=L/618=78.96mm<[v]=L/400=122mm, 均满足规范要求。
3.3 钢量比较
方案一用钢量为105kg/m2, 方案二用钢量为78kg/m2, 虽然方案二柱钢筋用钢量比方案一多，但总的来说，方案二还是大大节约了钢材，从而有效地降低了工程造价。

目录

一 概 述
二 结构选型和布置
三 算例分析和计算结果
四 节点设计和施工安装
五 结 论