門式剛架廠房設(shè)計(jì)計(jì)算書

1、鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)門式剛架設(shè)計(jì)班級(jí)： 學(xué)號(hào)： 姓名： 目 錄1 設(shè)計(jì)資料12鋼架布置簡(jiǎn)圖13荷載計(jì)算與荷載簡(jiǎn)圖23.1荷載計(jì)算23.2荷載簡(jiǎn)圖33.3內(nèi)力分析43.3.1內(nèi)力計(jì)算43.3.2控制截面內(nèi)力組合104鋼架設(shè)計(jì)104.1截面設(shè)計(jì)104.2構(gòu)件驗(yàn)算114.2.1構(gòu)件寬厚比驗(yàn)算114.2.2鋼架柱驗(yàn)算114.2.3剛架梁的驗(yàn)算134.2.4剛架在風(fēng)荷載作用下的側(cè)位移：154.3節(jié)點(diǎn)驗(yàn)算164.3.1梁柱連接節(jié)點(diǎn)164.3.2屋脊節(jié)點(diǎn)驗(yàn)算174.3.3 柱腳設(shè)計(jì)18 1 設(shè)計(jì)資料單跨雙坡輕型門式剛架，鋼架跨度為 24 m，高度為 8 m， 柱距 9 m，屋面坡度 10 %。剛架為等截面的梁、柱

2、。材料采用 q235-b 鋼材，焊條采用e 型。風(fēng)振系數(shù)和風(fēng)壓高度變化系數(shù)均取1.0。荷載： 恒載 橫梁（含上方屋面板及檁條重） 0.50 kn/m2 立柱（含墻重） 0.45 kn/m2活載 風(fēng)荷載 0.35 kn/m2 屋面活荷載 0.30 kn/m2 雪荷載 0.40 kn/m22 鋼架布置簡(jiǎn)圖該廠房長(zhǎng)度 72 m，跨 24 m，共有 9 榀剛架，由于縱向溫度區(qū)段不大于300m、橫向溫度區(qū)段不大于150m，因此不用設(shè)置伸縮縫，檁條間距為1.5m。cba 1: 10 圖2.1 剛架立面3 荷載計(jì)算與荷載簡(jiǎn)圖3.1荷載計(jì)算將各項(xiàng)面荷載值乘以柱距得出分布于剛架上的各項(xiàng)線荷載。風(fēng)荷載還需考慮剛架

3、的體型系數(shù)?；钶d標(biāo)準(zhǔn)值在屋面活載與雪載中選較大值。圖3.1 風(fēng)荷載體型系數(shù)荷載計(jì)算如下表： 表1.1 各線荷載標(biāo)準(zhǔn)值/kn/m各荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算屋面活載標(biāo)準(zhǔn)值0.40*9=3.6剛架橫梁（含上方屋面板及檁條重）0.50*9*=4.52立柱（包括墻重）0.45*9=4.05風(fēng)荷載迎風(fēng)面柱上qw10.35*1.05*0.25*9=0.83橫梁上qw2-0.35*1.05*1.0*9=-3.33背風(fēng)面柱上qw3-0.35*1.05*0.55*9=-1.83橫梁上qw4-0.3*1.05*0.65*9=-2.163.2荷載簡(jiǎn)圖（1） 恒載： （2） 屋面活載 （3）風(fēng)荷載（以左風(fēng)為例）荷載如下圖：3.3

4、內(nèi)力分析3.3.1內(nèi)力計(jì)算根據(jù)各個(gè)計(jì)算簡(jiǎn)圖，求得結(jié)構(gòu)在各種荷載作用下的內(nèi)力圖如下：表格4.1 計(jì)算簡(jiǎn)圖及內(nèi)力值(m、n、q)恒載作用恒載下彎矩 恒載下剪力 恒載下軸力（忽略柱自重）彎矩圖剪力圖軸力圖(拉為正，壓為負(fù))活荷載作用活荷載(標(biāo)準(zhǔn)值) 彎矩圖活荷載(標(biāo)準(zhǔn)值)剪力圖活荷載(標(biāo)準(zhǔn)值)軸力圖風(fēng)荷載（標(biāo)準(zhǔn)值）彎矩圖彎矩圖剪力圖軸力圖(拉為正，壓為負(fù)彎矩圖風(fēng)荷載作用風(fēng)荷載(標(biāo)準(zhǔn)值)剪力圖. 風(fēng)荷載(標(biāo)準(zhǔn)值)軸力圖風(fēng)荷載(標(biāo)準(zhǔn)值)軸力圖剪力圖 軸力圖(拉為正，壓為負(fù))3.3.2控制截面內(nèi)力組合取控制截面為下圖中的a、b、c三處共四個(gè)截面：柱a、柱b、梁b、梁c。圖4.10 控制截面示意圖考慮以下三

5、種可能的組合方式：組合：1.35恒載+1.40.7活載組合：1.2恒載+1.4活載組合：1.2恒載+1.40.9（活載+風(fēng)載）表4.2 各種情況下控制截面的內(nèi)力截面內(nèi)力恒載活載左風(fēng)組合值組合值組合值柱am000000n-86.64-43.2039.49-159.30-164.45-108.64q-21.25-16.9220.70-45.27-49.19-20.74柱bm-169.98-135.38139.01-362.15-393.51-199.40n-54.24-43.2039.49-115.56-125.57-69.76q-21.25-16.9214.06-45.27-53.39-29.1

6、0梁bm-169.98-135.38139.01-362.15-393.51-199.40n-26.54-21.1417.92-56.55-61.44-35.91q51.8641.30-37.90110.49120.0566.52梁cm129.97103.51-75.89276.90300.88190.77n-54.24-16.8417.92-89.73-88.66-63.73q-2.11-1.682.26-4.49-4.88-1.804 鋼架設(shè)計(jì)4.1截面設(shè)計(jì)初選梁柱截面均采用焊接工字鋼 550 250 10 16 ，截面特征值如下表所示：a（cm2）ix（cm4）wx（cm3）iy（cm4

7、）wy（cm3）ix（cm）iy（cm）131.868631 24964167333422.825.624.2構(gòu)件驗(yàn)算4.2.1構(gòu)件寬厚比驗(yàn)算翼緣部分：腹板部分：4.2.2鋼架柱驗(yàn)算抗剪驗(yàn)算柱截面的最大剪力為vmax=53.39kn考慮僅有支座加勁肋，fv=125n/mm2vu=hwtwfv=51810125=647500n=647.5knvmax=53.39knvu，滿足要求。彎、剪、壓共同作用下的驗(yàn)算取柱端截面進(jìn)行驗(yàn)算，n 125.57 kn ； v 53.39 kn ； m=393.51 knm因vm=393.51knm，取m=mf故，滿足要求。整體穩(wěn)定性驗(yàn)算最大內(nèi)力a) 柱平面內(nèi)的整體

8、穩(wěn)定性驗(yàn)算：剛架柱高h(yuǎn)=8000mm，梁長(zhǎng)l=24120mm.柱的線剛度k1=ic1/h=68631104/8000=85788.8mm3梁線剛度k2=ib0/(2s)=104/(212060)=28454.0mm3k2/k1=0.332，查表得柱的計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)=2.936。剛架柱的計(jì)算長(zhǎng)度lx=h=23488mm。x=lx/ix=23488/228.2=102.9=150，b類截面，查表得x=0.537，mx=1.0=187.20n/mm2f=215 n/mm2，滿足要求。b) 柱平面外的整體穩(wěn)定驗(yàn)算：考慮屋面壓型鋼板墻面與墻梁緊密連接，起到應(yīng)力蒙皮作用，與柱連接的墻梁可作為柱平面外的支承點(diǎn)

9、，但為安全起見，計(jì)算長(zhǎng)度按兩個(gè)墻梁距離或隅撐間距考慮，即ly=4000mm。對(duì)于等截面構(gòu)件=0，s=w=1y=sl/iy0=4000/56.2=71.2，b類截面，查表得y=0.743取b=1.070.282/by=0.747(4)按鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(gb500172003)校核剛架柱腹板容許高厚比柱頂截面：故，滿足要求。柱底截面：故，滿足要求。4.2.3剛架梁的驗(yàn)算抗剪驗(yàn)算梁截面的最大剪力為vmax=120.05kn考慮僅有支座加勁肋，fv=125n/mm2vu=hwtwfv=51810125=647500n=647.5knvmax=120.05knvu，滿足要求。彎、剪、壓共同作用下的驗(yàn)算取

10、梁端截面進(jìn)行驗(yàn)算，n 61.44 kn ； v 120.05 kn ； m=393.51 knm因vm=393.51knm，取m=mf故，滿足要求。整體穩(wěn)定性驗(yàn)算a梁平面內(nèi)的整體穩(wěn)定性驗(yàn)算：計(jì)算長(zhǎng)度取橫梁長(zhǎng)度lx=24120mm，x=lx/ix=24120/228.2=105.7=150，b類截面，查表得x=0.520，mx=1.0=167.37n/mm20.4p=0.4190=116kn，滿足要求。4.3.2屋脊節(jié)點(diǎn)驗(yàn)算屋脊節(jié)點(diǎn)采用10.9級(jí)m24高強(qiáng)度摩擦型螺栓連接，構(gòu)件接觸面采用噴砂，摩擦面抗滑移系數(shù)=0.45，每個(gè)高強(qiáng)度螺栓的預(yù)拉力為225kn，連接處傳遞內(nèi)力設(shè)計(jì)值：n=89.73kn

11、，v=4.88kn，m=300.88knm。每個(gè)螺栓的拉力：螺栓群的抗剪力：，滿足要求。最外排一個(gè)螺栓的抗剪、抗拉力：，滿足要求。(2)端板厚度驗(yàn)算端板厚度取為t=23mm。按二邊支承類端板計(jì)算：(3)螺栓處腹板強(qiáng)度驗(yàn)算nt2=106.84kn0.4p=0.4225=90kn，滿足要求4.3.3 柱腳設(shè)計(jì)鋼架柱與基礎(chǔ)鉸接，采用平板式鉸接柱腳。(1)柱腳內(nèi)力設(shè)計(jì)值nmax=164.45kn，相應(yīng)的v=49.19kn；nmin=108.64kn，相應(yīng)的v=20.74kn。(2)由于柱底剪力較小，max=49.19kn0，考慮柱間支撐豎向上拔力后，錨栓仍不承受拉力，故僅考慮柱在安裝過程中的穩(wěn)定，按構(gòu)造要求設(shè)置錨栓即可，采用4m24。(3)柱腳底板面積和厚度的計(jì)算a柱腳底板面積的確定b=b0+2t+2c=250+216+2(2050)=322382mm，取b=350mm；h=h0+2t+2c=550+216+2(2050)=62268