一、设计资料
某单层工业厂房，采用单跨双坡门式刚架，刚架跨度24m ，长度48m ，柱距6m ，檐口标高11m ，屋面坡度1/10。屋面及墙面板均为彩色钢板，内填充保温层，考虑经济、制造和安装方便，檩条和墙梁
均采用冷弯薄壁卷边C 型钢，钢材采用Q345钢，2
/310mm N f =，2/180mm N f v =，基础混凝土标号C30，2
/3.14mm N f c =，焊条采用E50型。刚架平面布置图，屋面檩条布置图，柱间支撑布置草图，
钢架计算模型及风荷载体形系数如下图所示。
刚架平面布置图
屋面檩条布置图
柱间支撑布置草图
计算模型及风荷载体形系数
二、荷载计算
2.1 计算模型的选取
取一榀刚架进行分析，柱脚采用铰接，刚架梁和柱采用等截面设计。
2.2 荷载取值计算：
（1） 屋盖永久荷载标准值
彩色钢板 0.40 2kN
m
保温层 0.60 2kN m 檩条 0.08 2kN m 钢架梁自重 0.15 2kN m 合计 1.23 2
kN m （2） 屋面活载和雪载 0.30 2
/KN m 。 （3） 轻质墙面及柱自重标准值 0.50 2/KN m
（4） 风荷载标准值
基本风压：m kN /525.050.005.10=⨯=ω。根据地面粗糙度类别为B 类，查得风荷载高度变化系数：当高度小于10m 时，按10m 高度处的数值采用，z μ=1.0。风荷载体型系数s μ：迎风柱及屋面分别为＋0.25和－1.0，背风面柱及屋面分别为－0.55和－0.65。
2.3 各部分作用的荷载标准值计算
（1） 屋面荷载：
标 准 值： m kN /42.7cos 1
623.1=⨯⨯θ
柱身恒载： m kN /00.3650.0=⨯
（2） 屋面活载
屋面活载雪载m kN /81.1cos 1
630.0=⨯
⨯θ
（3） 风荷载
以左吹风为例计算，右吹风同理计算，根据公式0ωμμωs z k =计算，z μ查表m h 10≤，取1.0，s
μ取值如图1.2所示。（地面粗糙度B 类）
迎风面 侧面2
/131.050.005.10.125.0m kN k =⨯⨯⨯=ω，m kN q /79.06131.01=⨯= 屋顶2
/525.050.005.10.100.1m kN k -=⨯⨯⨯-=ω，m kN q /15.36525.02-=⨯-=
背风面 侧面2
/289.050.005.10.155.0m kN k -=⨯⨯⨯-=ω，m kN q /73.16289.03-=⨯-= 屋顶2
/341.050.005.10.165.0m kN k -=⨯⨯⨯-=ω，m kN q /05.26341.04-=⨯-=
三、内力计算
根据各个计算简图，用结构力学求解器计算，得结构在各种荷载作用下的内力图如下： 注：剪力图：“+”表示方向“→”；
轴力图：拉为正，压为负。
3.1 恒载作用(标准值)下，计算简图及内力值：
恒载作用下轴力图
恒载作用下剪力图
恒载作用下弯矩图3.2 活载作用(标准值)下，计算简图及内力值：
活荷载作用下轴力图
活荷载作用下剪力图
活荷载作用下弯矩图3.3 风荷载作用(标准值) 下，计算简图及内力值：
风荷载作用下轴力图
风荷载作用下剪力图
风荷载作用下弯矩图
由对称性可知，右风作用下，钢架的内力图与上述各图分别对称，可不做分析。
四、内力组合
选取荷载组合（1.2x恒载+1.4x活载+1.4x0.6x风载）对构件内力值进行验算，如下表所示截面内力恒载活载左风组合值
柱端A M 0 0 0 0
N -122.04 -21.72 40.21 -143.08 Q -24.27 -5.92 19.15 -21.33
柱端B M -266.98 -65.12 162.86 -274.74 N -89.04 -21.72 40.21 -103.48 Q -24.27 -5.92 10.46 -25.63
梁端B M -266.98 -65.12 14.41 -399.44 N -33.01 -8.05 -38.97 -83.62 Q 86.18 21.02 162.86 269.65
梁端C M 232.80 56.79 -78.09 293.27 N -33.01 -8.05 14.41 -38.78 Q -3.30 -0.81 -0.99 -5.93
五、刚架设计
5.1 截面形式及尺寸初选
梁柱都采用焊接的工字型钢，梁截面高度h 一般取（1/30—1/45）L ，故取梁截面高度为800mm ；暂取梁截面尺寸为H800x300x10x14，如下图所示，柱的截面采用与梁相同。
截面 截面名称 面
积
（mm 2
） I X
106
mm
4
W X
104
mm
3
I Y
106
mm 4
W Y
104
mm 3
i X
mm i Y mm
柱 H800×300×10×14 16120 1681 420 63 42 323 63 梁
H800×300×10×14
16120
1681
420 63
42
323 63
2
512
6
8
6681046.3101016811006.21032.310161201006.2m
kN EI kN EA x ∙⨯=⨯⨯⨯⨯=⨯=⨯⨯⨯=--
5.2构件验算：
（1）构件宽厚比验算
206
/2352502.7710
14
2800h 4
.12/2351536.10142
/)10300(0=<=⨯-==<=-=y w y f f t f t b 腹板部分：翼缘部分：
(2) 平面内计算长度
m
H H I l I K K K x R R c 66.1215.11115
.11
10.15.7410.15.7,10.11106.12,15.745.7000=⨯==+⨯+⨯====++=
μμ其中 平面外长度计算系数：
考虑压型钢板墙面与强梁紧密连接，起到应力蒙皮作用，与柱连接的强梁可作为柱平面外的支撑点，但为了安全起见计算长度按两个强梁间距考虑，即mm H Y 55002/110000==
3.8763
5500
,2.3932312660====
y x λλ
