二．钢架内力计算及设计
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。厂房檐高12m ，考虑到檩条和梁截面自身高度，近似取柱高为12m ；屋面坡度为1：10。
因此得到刚架计算模型：
2. 荷载取值 屋面自重：
屋面板：0.18KN /m 2 檩条支撑：0.15KN /m 2 横梁自重：0.15KN /m 2 总计：0.48KN /m 2 屋面雪荷载：0.35KN /㎡
屋面活荷载：0.5KN /m 2（与雪荷载不同时考虑） 柱自重：0.35KN /m 2
风载：基本风压Wo=0.45KN/㎡ 3. 各部分作用荷载： （1）屋面荷载：
1
⨯9=4.30KN /M 标准值： 0.48⨯
cos θ
柱身恒载：0.35⨯9=
3.15KN /M
kn/m
（2）屋面活载
屋面雪荷载小于屋面活荷载，取活荷载0.50⨯
1
⨯9=4.50KN /M
cos θ
（3）风荷载
以风左吹为例计算，风右吹同理计算：
根据公式ωk =μz μs ω0计算:取下图：
（地面粗糙度B 类）
μz 根据查表h ≤10m ，取1.0，μs 根据门式刚架的设计规范，
风载体形系数示意图
∴迎风面 侧面ωk =1.0⨯0.25⨯0.5=0.125kN /m 2，q 1=0.125⨯9=1.125kN /m 屋顶ωk =-1.0⨯1.0⨯0.5=-0.50kN /m 2，q 2=-0.50⨯9=-4.5kN /m 背风面 侧面ωk =-1.0⨯0.55⨯0.5=-0.275kN /m 2，q 3=-0.275⨯9=-2.475kN /m 屋顶ωk =-1.0⨯0.65⨯0.5=-0.325kN /m 2，q 4=-0.325⨯9=-2.925kN /m 荷载如下图：
kn/m
4. 内力计算：
（1）截面形式及尺寸初选： 梁柱都采用焊接的H 型钢
梁的截面高度h 一般取(1/30 1/45)l,故取梁截面高度为600mm ；
暂取H600⨯300⨯6⨯8，截面尺寸见图所示柱的截面采用与梁相同
EA =2.06⨯10⨯9472⨯10=1.95⨯10kn , EI x =2.06⨯10⨯520⨯10⨯10=1.07⨯10kn ∙m 2（2）截面内力：
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
（3）内力组合(由于恒载和活载关于结构竖向对称，因而风荷载只要考虑一个方向作用，风荷载只引起剪力不同，而剪力不起控制作用)
按承载能力极限状态进行内力分析，需要进行以下可能的组合： ① 1.2*恒载效应+1.4*活载效应 ② 1.2*恒载效应+1.4*风载效应
③ 1.2*恒载效应+1.4*0.85*{活载效应+风载效应}
取四个控制截面：如下图：
各情况作用下的截面内力
控制内力组合项目有：
① ＋M max 与相应的N ，V(以最大正弯矩控制) ② －M max 与相应的N ，V(以最大负弯矩控制) ③ N max 与相应的M ，V(以最大轴力控制) ④ N min 与相应的M ，V(以最小轴力控制) 所以以上内力组合值，各截面的控制内力为：
1-1截面的控制内力为M =0，N =-120.58KN ，Q =-48.45KN
2-2截面的控制内力为M =-335.33KN ∙M ，N =-120.58KN ，Q =-48.45KN 3-3截面的控制内力为M =-335.33KN ∙M ，N =-64.30KN ，Q =115.40KN 4-4截面的控制内力为M =246.78KN ∙M ，N =-57.82KN ，Q =5.79KN （1） 构件宽厚比的验算
翼缘部分：b/t=100/12=8.3
① 抗剪验算（由于所取屋面坡度
α=1/10较小，故仅按水平梁计算即可）
梁截面的最大剪力为：V B =40.02KN 考虑仅有支座加劲肋：h o /a=0
λs ==1=0.33
V u =h 0t w f v =376⨯12⨯125=564KN V max =40.02KN
N=38.55KN， V=40.02KN， M=90.07KN.m 因为V=40.02KN
⎛h 12⎫⎛N ⎫M f = A f +A f 2h 2⎪ f -⎪(考虑轴压力N影响时)
h 2A ⎭⎝⎭⎝
⎛⎫⎛194238.55⨯103⎫= 200⨯12⨯+200⨯12⎪215-2⎪ 19478.10⨯10⎝⎭⎝⎭=98.31KN ⋅m >M =90.07KN ⋅m
取M ＝M ｆ M -M f ⎛V ⎫-1⎪+=0
（3） 刚架柱的验算
①抗剪验算
柱截面的最大剪力为：V max =48.54KN 2
考虑仅有支座加劲肋：h o /a=0
λs =
=1=0.33
V max =48.54KN
②弯、剪、压共同作用下的验算
取柱下端截面进行验算
N=220.01KN， V=48.54KN， M=161.95KN.m
因为V=40.02KN
⎛h 12⎫M f = A f +A f 2h 2⎪ ⎝h 2⎭
⎛⎫1942
= 200⨯12⨯+200⨯12⎪⨯215=100.62KN ⋅m
161.95KN ⋅m 194⎝⎭
2⨯λb ==⨯1=0.61ρ=1.0 153
M eu =γx ⋅a e ⋅W x f =1.22⨯1⨯1125⨯103⨯215=295.09KN ⋅m
M -M f ⎛V ⎫161.95-100.62-1⎪+=0+=0.32
③ 整体稳定性验算
构件的最大内力：N=200.01KN， M=161.95KN.m
A ．刚架柱平面内的整体稳定性验算
刚架柱高H=8700㎜，梁长L=12060㎜， 2
k 0=I 0H 8700==0.07 IL 12060
查《钢结构》表5-2得 μ=1.81
刚架柱的计算长度为H 0x =μH =1.81⨯8700=15738mm
λx =l x 15738==97.09
属ｂ类截面，查表ϕx =0.574 βmx =1. 0
π2EA 1π2⨯206⨯103⨯7810N ===5011.44KN 1.1λx 21.1⨯53.672
βmx N 200.01⨯1031.0⨯161.95⨯106 +=+220.01ϕx A eo ⎛0.574⨯7810⎫⎛⎫N 31-⨯0.574⨯1125⨯101-ϕW ⎪ x ⎪e ' ' EX 0⎝N Exo ⎭⎝5011.44⎭
=196.76N /mm 2
B ．刚架柱平面外的整体稳定性验算
考虑屋面压型钢板与檩条紧密连接，檩条可作为横梁平面外的支撑点，但为了安全起见计算长度按两个檩条间距考虑，即l ｙ＝3000㎜。
对于等截面构件γ＝
μs =1+0.023γ=
1.0
μw =1+0.00385γ=1.0
λy =l y y ==69.3
λyo =μs l =1⨯=64.38
yo
ｂ类截面，查表ϕy =
0.776
4320ϕby =2λy 0235⎫f ⎪⎪y ⎭
4320235⎫=⎪ 264.38235⎭
=3.46>0.6
0.2820.282ϕb ' =1.07-=1.07-=0.99 ϕbx 3.46
⎛N ⎫N βt =1-' +0.75 ' ⎪≈1.0N Ex 0⎝N Ex 0⎭2
βt M N 220.01⨯1031⨯161.95⨯106
+=+ϕy A e 0ϕb ' W e 10.776⨯78100.99⨯1125⨯103
=181.71N /mm 2
(4) 刚架侧移计算
查《钢结构》上册表6-5，钢架柱顶位移限值[u]=l/400 沿柱高度均布水平荷载作用下柱顶等效水平力： H=0.45W=0.45（W 1+W4）h=0.45×（0.118+0.260）×6×9.25=9.44KN 吊车水平荷载P C 作用下的侧移时，柱顶等效水平力H 可取
6.757.67H =ηP C =2⨯⨯=8.0KN 9.251.4
则H 总=H1+H2=9.44+8.0=17.44KN
I 0L 12ξt ===1.297 hI b 9.25
则柱顶水平力作用下的侧移u 为：
Hh 33+2ξt u =⋅ 12EI c 6+2ξt
17.44⨯103⨯925033+21.297=⨯12⨯2.06⨯105⨯66900⨯1046+21.297 l 9250=5.43mm
满足要求。