一、设计概况
1.1 工程概况
本厂房是钢筋加工厂。该厂房为单层建筑。单跨部分是双坡弧度门式刚架。刚架跨度为 26 米彩钢钢结构屋面梁间距，长度为 70 米，檐高 11 米。柱距有 5 米和 6 米这两种。梁拱高是 1.7 米。上下弧度梁间距为 0.816 米（具体结构可查看加工图纸）。屋面使用的是 0.426mm 规格的彩钢瓦。檩条采用的是 C120mm 型钢，并且其间距为 0.8m。钢材选用的是 Q235 钢，焊条则是 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》是 CECS102：2002 这部规程。 它涉及门式刚架轻型房屋钢结构方面的技术内容。 此规程在 2002 年发布。 其编号为 CECS102。 主要针对门式刚架轻型房屋的钢结构进行规范和指导。 它在相关领域具有重要的地位和作用。 对门式刚架轻型房屋钢结构的设计、施工等方面提供了标准和依据。 2002 年发布的 CECS102 就是这部门式刚架轻型房屋钢结构技术规程。 这部规程在门式刚架轻型房屋钢结构领域有着广泛的应用。 它对该领域的发展起到了推动作用。 其规定和要求对门式刚架轻型房屋钢结构的质量有着重要的保障。 2002 年的 CECS102 规程为门式刚架轻型房屋钢结构提供了技术支持。 它在该领域的技术体系中占据重要位置。 这部规程对门式刚架轻型房屋钢结构的相关工作具有指导意义。 2002 年的 CECS102 是关于门式刚架轻型房屋钢结构的技术规程。 它在该领域的技术规范中具有重要性。 对门式刚架轻型房屋钢结构的各个环节都有明确的规定。 2002 年发布的 CECS102 规程对门式刚架轻型房屋钢结构的发展有着深远影响。 它在该领域的技术实践中发挥着关键作用。 这部规程为门式刚架轻型房屋钢结构的相关活动提供了准则。 2002 年的 CECS102 门式刚架轻型房屋钢结构技术规程具有重要价值。 它在该领域的技术传承中有着不可替代的地位。 对门式刚架轻型房屋钢结构的未来发展具有指引作用。
二、荷载计算
2.1 荷载取值荷载组合
风荷载。
以上荷载通常可被看作是荷载均匀分布于屋面倾斜面积或水平投影面积之上。此荷载以 kN／m²来计量，其数值能够通过《建筑结构荷载规范》GB50009 - 2001 进行查询得到彩钢钢结构屋面梁间距，也可以依据材料的厚度、规格进行计算而得出。
根据屋架结构不同工况的实际情况，针对不同荷载组合进行结构验算。在计算杆件内力时，需按照设计荷载来进行，也就是将荷载标准值乘以相应的分项系数。具体如下：其一，在屋架施工阶段，为恒载加上活载；其二，在屋架使用阶段，是恒载加上部分活载再加上地震荷载。
2.2 计算荷载说明
2.2.1 屋面恒荷载说明
应根据屋面实际的做法，以及屋面板、檩条的规格等，与《建筑结构荷载规范》或者通过材料规格、厚度来进行计算。通常是以按屋面倾斜面积计算的均布荷载 kN／m2 的形式来表达。
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
计算彩钢瓦时，考虑为不上人屋面，取值为 0.50 KN/m2 ；在计算整体结构时，依据《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS102：2002），取值为 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，其值为 0.3KN/m²，地面粗糙度类别属于 B 类；风荷载高度变化系数依照《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)的规定来采用，若高度小于等于 15m，就按 15m 高度处的数值来采用，此时μz=1.13。
风荷载体型系数μs可从下表中查到：迎风面的柱的系数为＋0.8，迎风面的屋面系数为－0.8；背风面的柱的系数为-0.5，背风面的屋面系数为－0.5。
[id_855095536]
屋面迎风面的计算式为：-1.13 乘以 0.8 再乘以 0.3，其结果等于-0.27KN/㎡。
立柱背风面：-1.13x0.5x0.3=-0.17KN/㎡
屋面背风面：-1.13x0.5x0.3=-0.17KN/㎡
《全国民用建筑工程设计技术措施—结构》第 18.8.1 条建议，单层门式刚架轻型房屋钢结构在抗震设防烈度小于等于 7 度的地区可不用进行抗震计算。因此本工程结构设计不考虑地震作用。
三、结构验算
3.1 屋面板受力验算
屋面使用的是 0.426mm 彩钢瓦。屋面主要承受着自重、活荷载、风荷载以及积灰荷载的作用。在屋面安装过程中，施工人员站在檩条上，此时不考虑彩钢瓦承受施工人员的荷载。彩钢瓦下方的檩条间距为 800mm，选取 1m 宽度的屋面单元体来进行分析。
屋面板的受力模型按照三跨连续梁来进行模拟。如下图所示，其跨度 L 为 800mm。均布荷载 Q 需考虑两种情况：第一种情况是 Q1 等于面板自重 g1 加上其他活载 g3；第二种情况是 Q2 等于面板自重 g1 加上风荷载 g2 再加上其他活载 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：
0.08 乘以（1.0335 减去 0.27），再乘以 0.8 的平方，结果等于 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
檩条选用 C120mm 型钢，其间距为 0.8m。檩条下方的钢架，最大间距为 6m。该檩条的受力情况可简化为三跨连续梁，如下图所示。
其中，L 的长度为 6000mm。均布荷载 Q 需考虑两种情况：第一种情况，Q1 等于型钢自重 g1 加上屋面荷载 g3，同时还要考虑施工人员荷载，并且按集中荷载 P 为 0.8kN 作用在跨中（此情况上图未示）；第二种情况，Q2 等于型钢自重 g1 加上风荷载 g2 再加上屋面荷载 g3，需取宽度为 1m 的单元进行分析。
型钢自重：
风荷载，g2 的值为-0.27 乘以 0.8，结果为-0.22kN/m，这里的负号表示荷载方向是向上的。
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
0.08 乘以（0.837 减去 0.22），再乘以 6 的平方，结果等于 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
下弦加强杆使用φ63x3.5 钢管。
最大组合应力比0.83
变形值60.1mm
3.3.2 立柱计算
最大组合应力比0.87
（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
53
129.7
四、结论
综上，钢筋厂棚架结构满足受力要求。
