鋼結(jié)構(gòu)載荷計算及相關(guān)(共45頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上目錄367.4 拉條計算491 建筑設(shè)計 本建筑依據(jù)其功能要求設(shè)計成單層的單坡雙跨剛架承重廠房，適用于門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)規(guī)程（CECS102）。建筑占地面積為：105m×48m=5040 。平面詳細(xì)情況見建筑物的平面圖。功能布置依據(jù)所給出的建筑功能和相關(guān)規(guī)范要求，進(jìn)行建筑內(nèi)部的設(shè)計如下：1.1 建筑平面設(shè)計本廠房平面設(shè)計考慮到現(xiàn)在較常用的剛架承重方案，采用輕型門式剛架?？紤]柱距的經(jīng)濟(jì)性和受理的均勻合理性，所以縱向柱距取7.5m。此外，考慮到抗震設(shè)計的一些要求，建筑物應(yīng)力求規(guī)則。因此，本次設(shè)計在平面上采用較為簡單平面布置。對于建筑物大門的設(shè)置，考慮到有重型

2、吊車出入，在左右山墻上采用4.5m×4.5m的推拉門。建筑物縱向墻體考慮到人員及設(shè)備的出入方便上，采用3.6m×3.6m的推拉門。屋頂為不上人屋頂，屋頂排水采用有組織外檐溝排水，層頂排水坡度為10%，檐溝內(nèi)排水坡度為0.002。各詳細(xì)情況表達(dá)見圖1-1廠房平面圖和圖1-2屋頂平面圖1.2 建筑立面設(shè)計考慮到排架結(jié)構(gòu)的優(yōu)點，柱間盡量多用窗，使窗與柱及窗間墻之間形成了有節(jié)奏的虛實對比，顯得明快、活潑，同時也得到了良好的采光效果。大門2個，均勻布置。除了在1.5米高處設(shè)窗之外，在排架柱上部采用貫通的窗以減輕自重和增加廠房內(nèi)部通風(fēng)的功能。懸掛式雨蓬的運用，和大門的設(shè)置一同起到了突出

3、主要入口功能，起到了吸引人流導(dǎo)向的作用。建筑立面詳圖見圖1-3 圖1-1 廠房平面圖圖1-2 屋頂平面圖圖1-3 正立面圖1.3 建筑剖面 建筑剖面從廠房軸線11-12處剖斷，剖斷處的各詳細(xì)表達(dá)見圖1-31.3.1 建筑做法：1屋面做法：II級防水，不上人，保溫隔熱， 2地面做法：01ZJ001，地19，陶瓷地磚地面?？偤?35mm. 3墻面做法：01ZJ001外墻22，涂料外墻面（一），總厚20mm，4踢腳做法：01ZJ001，踢22（150高），面磚踢腳（一），總厚30mm，5散水做法：01ZJ001，散4，水泥砂漿散水（二），總厚120mm。5門式剛架的計算和選型5.1截面選型5.1.1

4、 構(gòu)件截面幾何參數(shù)梁柱采用國內(nèi)焊接H型鋼，截面示意圖如下圖所示：由于有吊車荷載，為滿足剛度要求，柱采用實腹等截面，梁也采用實腹等截面。所選取的截面如下所示：1斜梁 H 800×350×10×14 Q235 圖5-1 梁截面示意圖截面特性： 截面面積A=175.2 截面慣性矩 =.66 =10010.60 截面抗彎系數(shù) =4742.94 =572.03 截面回轉(zhuǎn)半徑 =32.91 =7.562 邊柱 H 500×250×8×12 Q235圖5-2 邊柱截面示意圖截面特性截面面積A=98.08 截面慣性矩 =42918.81 =3127.

5、03 截面抗彎系數(shù) =1716.75 =250.16 截面回轉(zhuǎn)半徑 =20.92 =5.65 3中柱 H 500×400×8×14 Q235圖5-3 中柱截面示意圖截面特性 截面面積 A=134.08 截面慣性矩 =64356.09 =12802.03 截面抗彎系數(shù) =2574.24 =640.10 截面回轉(zhuǎn)半徑 =21.91 =9.775.1.2 構(gòu)件寬厚比驗算1梁： 翼緣 =12.1=15 腹板 =77.2=2502邊柱： 翼緣 =10.08=15 腹板 =59.5=2503中柱： 翼緣 =14=15 腹板 =59=2505.2 剛架梁的驗算1 抗剪驗算：剪力

6、 =190.13 平均剪應(yīng)力 =0.114 無需設(shè)置橫向加勁肋2 彎剪壓共同作用下驗算 查表得 =5.34 =0.903 =117 按公式 計算 = 邊緣應(yīng)力比：=23.38=0.519 =1.0 受壓區(qū)全截面有效=4742.94×1000×215=1019.7 3 斜梁平面外整體穩(wěn)定性驗算斜梁下翼緣受壓時，加隅撐作為梁平面外支撐點，梁平面外計算長度取2.4m，即 不需計算5.3 剛架柱的驗算5.3.1 邊柱的驗算1 抗剪驗算： 柱截面最大剪力 =80.16 平均應(yīng)力： =0.114 2 彎剪壓共同作用下驗算 取二組內(nèi)力： 查表得 =5.34 =0.696 按公式 計算 =

7、 =12.71=0.519 =1.0 受壓區(qū)全截面有效=1716.75×1000×215=369.1 滿足要求3 整體穩(wěn)定驗算 =900 cm 柱截面慣性矩 梁截面慣性矩 中柱長度 邊柱計算長度 歐拉臨界力為 滿足要求4 剛架柱平面外穩(wěn)定驗算 考慮墻梁與柱連接處有隅撐，故剛架柱的平面外計算長度取3.0m 查表得 滿足要求5.3.2 中柱的驗算1 抗剪驗算： 柱截面最大剪力 =110.56 平均應(yīng)力： =0.136 2 彎剪壓共同作用下驗算 取二組內(nèi)力： 查表得 =5.34 =0.696 按公式 計算 = 邊緣應(yīng)力比： =8.64=0.533 =1.0 受壓區(qū)全截面有效=25

8、74.24×1000×215=553.5 滿足要求3整體穩(wěn)定驗算 =1140 cm 柱截面慣性矩 梁截面慣性矩 中柱長度 邊柱計算長度 歐拉臨界力為 滿足要求4剛架柱平面外穩(wěn)定驗算 考慮墻梁與柱連接處有隅撐，故剛架柱的平面外計算長度取3.0m 查表得 滿足要求5.4 位移驗算5.4.1風(fēng)荷載作用下的位移因為剛架對稱，所以只計算在左風(fēng)下的變形：圖5-5 剛架在左風(fēng)荷載下的變形1.47mm , 1.54 mm =1.47/9000=1/6122<V=1/240 滿足要求=1.54/9000=1/7418<V=1/240 滿足要求5.4.2橫梁的豎向撓度圖5-6 剛架

9、在豎向荷載下的變形屋面恒荷載作用下16mm 屋面活荷載作用下14mm =1/827.6<V=1/180 滿足要求。6檁條的設(shè)計和計算6.1設(shè)計說明屋面做法：復(fù)合屋面板。屋面坡度0.1，檁條跨度為剛架跨度7.5m，水平檁條間距0.8m，均勻設(shè)置2道拉條。鋼材采用Q235F圖6-1 檁條布置簡圖6.2 荷載計算1 恒載： 屋面板 0.2 檁條（包括拉條）自重 0.1 2 活載： 活載（受荷面積60） 0.3 雪荷載 0.5 積灰荷載 0.3 3檢修集中荷載（采用等效均步荷載） 1×2/（0.8×7.5）=0.34 4風(fēng)荷載 受風(fēng)面積為： 風(fēng)載體型系數(shù)為： 風(fēng)壓高度變化系數(shù)

10、： 基本風(fēng)壓 5 荷載組合（設(shè)計值） 6.3 內(nèi)力計算 引起繞x軸彎矩按簡支梁計算，引起彎矩按三跨簡支梁計算。計算簡圖為見圖6-1和6-2圖6-2 檁條內(nèi)力計算簡圖跨中截面內(nèi)力： 圖6-3 檁條內(nèi)力計算簡圖1/3處負(fù)彎矩： 跨中正彎矩： 6.4 截面選型和計算6.4.1 截面選型 C160×70×20×3.0圖6-4 檁條截面示意圖截面面積 截面慣性矩 6.4.2 截面驗算 圖6-5 檁條截面特征1 應(yīng)力計算和穩(wěn)定驗算 =181腹板=184N/mm2 =178 N/mm2 b/t=160/3=53.3 =1.15 =7.8+6.29×0.967+9.78

11、×0.967=23.03上翼緣 =184N/mm2 =175 N/mm2 b/t=70/3=23.3 =1.150.15=1.007 =0.909腹板=2.21.1 =0.3111.7=2.676 上翼緣=0.4541.1 =1.4841.7=1.161 =23.9 =23.9×2.5=60 mm下翼緣受壓，全截面有效 屋面能阻止檁條側(cè)向失穩(wěn)和扭轉(zhuǎn) 滿足要求2 剛度 滿足要求7墻梁的設(shè)計和計算本工程墻梁采用卷邊C形槽鋼C 160×70×20×3.0，跨度l=7.5m，間距l(xiāng)=1.5m，在1/3各設(shè)一根根拉條，墻梁和拉條均用Q235鋼。墻梁自重0

12、.073kN/m。迎風(fēng)風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值： =1.05szw0ll=1.05×1.0×1.01×0.35×1.5=0.56 kN/m背風(fēng)風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值： =1.05szw0ll=1.05×1.1×1.01×0.35×1.5=0.62 kN/m本設(shè)計中墻梁有一定豎向承載能力，且墻板落地，墻梁與墻板有可靠連接。根據(jù)規(guī)范要求，可不考慮墻梁自重引起的剪力和彎矩。圖7-1 墻梁布置簡圖7.1 荷載計算墻梁所受荷載標(biāo)準(zhǔn)值： 水平 =0.56 kN/m =0.62 kN/m墻梁所受荷載設(shè)計值：水平 =0.56×1.4=0.78

13、4 kN/m =0.62×1.4=0.868 kN/m7.2 內(nèi)力分析圖7-2墻梁內(nèi)力計算簡圖1 水平荷載，產(chǎn)生的彎矩墻梁承擔(dān)水平方向荷載作用下，按單跨簡支梁計算內(nèi)力，則：迎風(fēng) Mx=1/8 qyl2=1/8×0.784×7.52=5.51 kN·m背風(fēng) My=1/8 qyll2=1/8×0.868×7.52=6.1 kN·m2 剪力 水平方向剪力按單跨簡支梁計算計算 迎風(fēng) Vymax=0.5 qyl=0.5×0.784×7.5=2.96 kN 背風(fēng) Vymax=0.5 qyll=0.5×0.8

14、68×7.5=3.255 kN3 雙彎矩力矩 因設(shè)有拉條，故可不計算雙彎矩。7.3截面選型及驗算7.3.1 截面選型選擇C形槽鋼160×70×20×3，查表可知其截面特性：圖7-3 墻梁截面示意圖截面面積 A=9.45cm2 截面慣性矩 Ix=373.64 cm4 Iy=60.42 cm4截面抗彎系數(shù) Wx=46.71 cm Wymax=27.17 cm3 Wymin=12.65 cm3 截面回轉(zhuǎn)半徑 =6.29 cm =2.53 cm =2.224 cm7.3.2 截面驗算由彎矩Mx，Mxl，My引起的截面各角點應(yīng)力符號如圖5.3所示。1 各板件端部的

15、應(yīng)力值為：（1） 迎風(fēng) 圖7-4 墻梁截面受力示意圖（2） 背風(fēng) 2 各組成板件有效截面（1） 迎風(fēng)荷載qy時：腹板為受壓的兩邊支撐板件，=118N/mm2 =118 N/mm2 b/t=160/3=53.3 =1.15 =7.8+6.29×1+9.78×1=23.87上翼緣 b/t=70/3=23.3 =1.150.15=1.0 =0.98腹板=2.161.1 =0.3191.7=3.637腹板受壓全截面有效。受拉區(qū)也全部有效上翼緣=0.4631.1 =1.4691.7=1.20 =20 =20×3=60 mm0 =2×70/4=35 mm =6035

16、=25 mm （2） 背風(fēng)荷載qly時：腹板為受壓的兩邊支撐板件，=131N/mm2 =131 N/mm2 b/t=160/3=53.3 =1.15 =7.8+6.29×1+9.78×1=23.87下翼緣 b/t=70/3=23.3 =1.150.15=1.0 =0.98腹板=2.161.1 =0.3191.7=3.452腹板受壓全截面有效。受拉區(qū)也全部有效下翼緣=0.4631.1 =1.4691.7=1.20 =20 =20×3=60 mm0 =2×70/4=35 mm =6035=25 mm 3 強(qiáng)度和穩(wěn)定驗算（1） 迎風(fēng)時：由于與墻板的有效連接能阻

17、止墻梁的側(cè)向失穩(wěn)和扭轉(zhuǎn)，所以只需驗算其應(yīng)力滿足要求即可： N/mm2 f=205 N/mm2 N/mm2 =120 N/mm2應(yīng)力滿足要求 （2） 背風(fēng)時：此時，由于墻梁受壓一側(cè)無墻板連接，不能阻止墻梁的側(cè)向失穩(wěn)和扭轉(zhuǎn)，所以需驗算其平面外失穩(wěn)和應(yīng)力： N/mm2 f=205 N/mm2 N/mm2 =120 N/mm2平面外失穩(wěn)： kN/m kN/m =35.6K=0.03=1.4 kN·m N/mm2=205 N/mm2 應(yīng)力和穩(wěn)定均滿足要求4 剛度驗算（1） 迎風(fēng)時： mm =50 mm（2） 背風(fēng)時： mm =50 mm剛度滿足要求7.4拉條計算跨中布置2根垂直拉條，其計算簡圖

18、如下所示：圖7-5 拉條內(nèi)力計算簡圖當(dāng)跨中拉條承擔(dān)一根墻梁的豎向支撐作用時，拉條所受拉力：N=0.37qxl=0.37×0.09×7.5=0.25kN拉條所需截面面積：An=按構(gòu)造選用18拉條，截面面積50.3mm2,它可以承擔(dān)10根墻梁的豎向支撐作用。11 節(jié)點設(shè)計11.1 柱腳設(shè)計柱腳采用埋入式，其示意圖如圖11-1所示圖11-1 柱腳示意圖11.1.1 邊柱柱腳設(shè)計1 柱腳內(nèi)力設(shè)計值 圖11-2 邊柱柱腳計算簡圖柱腳采用埋入式柱腳，用C40細(xì)石混凝土二次澆灌?；炷羺?shù)為：=2.39 =26.8 埋入深度為：=1.5×500=750mm 滿足要求 滿足要求1

19、1.1.2中柱柱腳設(shè)計1 柱腳內(nèi)力設(shè)計值 圖11-3 中柱柱腳計算簡圖柱腳采用埋入式柱腳，用C40細(xì)石混凝土二次澆灌?；炷羺?shù)為：=2.39 =26.8 埋入深度為：=1.5×500=750mm 滿足要求 滿足要求11.2梁柱節(jié)點設(shè)計 梁柱節(jié)點采用端板拼接，如圖11-4圖11-4 梁柱拼接節(jié)點11.2.1 梁與邊柱連接計算結(jié)合A柱柱頂截面內(nèi)力組合與左半跨截面內(nèi)力組合知連接處內(nèi)力組合為： 采用10.9級M22高強(qiáng)螺栓連接，連接表面用鋼絲刷除銹，每個螺栓承載力為：，抗剪需用螺栓數(shù)量。初步選用20個M22高強(qiáng)螺栓。圖11-5 邊柱端板計算詳圖1 螺栓強(qiáng)度驗算 螺栓承受的最大拉力值： 2

20、連接板設(shè)計 端板厚度t根據(jù)支承條件確定 （1）兩邊支承類： 端板厚度為：（2）無加勁肋類： 端板厚度為：綜上，可取端板厚度為：3 節(jié)點域剪應(yīng)力計算： （1）剪應(yīng)力為： 滿足要求（2）驗算腹板處拉力： 滿足要求 4 梁和端板間焊縫計算：（1）梁翼緣和端板間焊縫采用全熔透對接K形焊縫（2）梁腹板與端板間焊縫： 取11.2.2 梁與中柱連接計算結(jié)合B柱柱頂截面內(nèi)力組合與左半跨截面內(nèi)力組合知連接處內(nèi)力組合為： 其計算簡圖為：圖11-6 中柱節(jié)點詳圖采用10.9級M24高強(qiáng)螺栓連接，連接表面用鋼絲刷除銹，每個螺栓承載力為：，抗剪需用螺栓數(shù)量。初步選用24個M24高強(qiáng)螺栓。圖11-7 中柱端板計算詳圖1

21、螺栓強(qiáng)度驗算 螺栓承受的最大拉力值： 2 連接板設(shè)計 端板厚度t根據(jù)支承條件確定 （1）兩邊支承類： 端板厚度為：（2）無加勁肋類： 端板厚度為：綜上，可取端板厚度為：3 節(jié)點域剪應(yīng)力計算： （1）剪應(yīng)力為： 滿足要求（2）驗算腹板處拉力： 滿足要求 4 梁和端板間焊縫計算：（1）梁翼緣和端板間焊縫采用全熔透對接K形焊縫（2）梁腹板與端板間焊縫： 取11.3牛腿因B柱內(nèi)力較大，同時承擔(dān)兩臺吊車荷載，故取B柱牛腿驗算。牛腿選用截面型號為：BH450×250×6×10，鋼材選用Q345，e=500mm，外伸寬度d=200mm圖11-8 牛腿計算簡圖11.3.1荷載計算恒荷載 吊車梁及軌道自重 標(biāo)準(zhǔn)值 設(shè)計值 活荷載 吊車豎向作用 設(shè)計