門式剛架廠房計(jì)算書(shū)

1、鋼結(jié)構(gòu)廠房計(jì)算書(shū)1.設(shè)計(jì)資料哈爾濱市某單層工業(yè)廠房，采用單跨雙坡門式剛架，剛架跨度18m，柱距6m，柱高5.6m，屋面坡度1/10，地震設(shè)防烈度為6度。剛架平面布置如下圖1.1所示，剛架形式及幾何尺寸如下圖1.2所示。屋面及墻面板均為彩色壓型鋼板，內(nèi)填充以保溫玻璃棉板，考慮經(jīng)濟(jì)、制造和安裝方便，檁條和墻梁均采用冷彎薄壁卷邊C型鋼，間距為1.5米，鋼材采用Q235鋼，焊條采用E43型。圖1.1 剛架平面布置圖圖1.2 剛架形式及幾何尺寸2.荷載計(jì)算2.1荷載取值計(jì)算：（1）屋蓋永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值（對(duì)水平投影面）YX51380760型彩色壓型鋼板 0.15 50 厚保溫玻璃棉板 0.05 PVC鋁箔及

2、不銹鋼絲網(wǎng) 0.02 檁條及支撐 0.10 剛架斜梁自重 0.15 懸掛設(shè)備 0.20合計(jì) 0.67（2）面可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值屋面活荷載：0.30雪荷載：基本雪壓=0.45。對(duì)于單跨雙坡屋面，屋面坡角=，=1.0，雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值：=1.0×0.45=0.45。取屋面活荷載和雪荷載中的較大值0.45，不考慮積灰荷載。（3）輕質(zhì)墻面及柱自重標(biāo)準(zhǔn)值（包括柱、墻骨架等）0.5（4）風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值基本風(fēng)壓：；根據(jù)地面粗糙度列別為B類，查得風(fēng)荷載高度變化系數(shù)：當(dāng)高度小于10m時(shí)，按10m高度處的數(shù)值采用，=1.0。風(fēng)荷載體型系數(shù)：迎風(fēng)柱及屋面分別為0.25和1.0，背風(fēng)面柱及屋面分別為0.55和0.65

3、。（5）地震作用哈爾濱地區(qū)抗震設(shè)防烈度為6度，根據(jù)全國(guó)民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施-結(jié)構(gòu)中第條的建議，所以不考慮地震作用。2.2各部分作用的荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算：（1）屋面恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值：0.67×6=4.02活荷載標(biāo)準(zhǔn)值：0.45×6=2.70（2）柱荷載恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值：（0.5×6×5.64.02×9）=52.98活荷載標(biāo)準(zhǔn)值：2.70×9=24.3（3）風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值迎風(fēng)面：柱上橫梁上背風(fēng)面：柱上橫梁上3.內(nèi)力分析3.1在恒荷載作用下：本工程才用等截面梁和柱。柱腳按鉸接支承設(shè)計(jì)。采用彈性分析方法確定剛架柱內(nèi)力。并采用結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器求解結(jié)構(gòu)內(nèi)力。

4、圖3.1恒荷載作用下的M圖圖3.2恒荷載作用下的N圖圖3.3恒荷載作用下的V圖3.2在活荷載作用下：圖3.4活荷載作用下的M圖圖3.5活荷載作用下的N圖圖3.6活荷載作用下的V圖3.3在風(fēng)荷載作用下：圖3.7左風(fēng)向風(fēng)荷載作用下的M圖圖3.8左風(fēng)向風(fēng)荷載作用下的N圖圖3.9左風(fēng)向風(fēng)荷載作用下的V圖4.內(nèi)力組合剛架結(jié)構(gòu)構(gòu)件按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)，根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（GB500092001）的規(guī)定，采用荷載效應(yīng)的基本組合：。本工程結(jié)構(gòu)構(gòu)件安全等級(jí)為二級(jí)，。剛架內(nèi)力組合（左半跨）見(jiàn)表4.1。表4.1 內(nèi)力組合表截面內(nèi)力組組合項(xiàng)目荷載組合方式荷載組合項(xiàng)目M/KNmN/KNV/KN剛架柱柱頂B及相應(yīng)的N

5、、V（1）1.2×恒1.4×活179.1077.4431.98及相應(yīng)的N、V（2）1.0×恒1.4×風(fēng)29.627.091.88及相應(yīng)的±、V（1）1.2×恒1.4×活179.1077.4431.98及相應(yīng)的±、V（2）1.0×恒1.4×風(fēng)29.627.091.88柱底A及相應(yīng)的N、V及相應(yīng)的N、V及相應(yīng)的±、V（1）1.2×恒1.4×活097.6031.98Nmin及相應(yīng)的±Mmax、V（2）1.0×恒1.4×風(fēng)09.718.71剛架

6、梁支座BMmax及相應(yīng)的N、V（1）1.2×恒1.4×活179.1039.5273.86Mmin及相應(yīng)的N、V（2）1.0×恒1.4×風(fēng)29.622.576.87跨中CMmax及相應(yīng)的N、V（2）1.0×恒1.4×風(fēng)140.5731.823.18Mmin及相應(yīng)的N、V（1）1.2×恒1.4×活1.451.920.275.剛架設(shè)計(jì)5.1截面設(shè)計(jì)：初選梁柱截面均用焊接工字鋼錯(cuò)誤！未找到引用源。，截面特性：錯(cuò)誤！未找到引用源。，錯(cuò)誤！未找到引用源。，錯(cuò)誤！未找到引用源。，錯(cuò)誤！未找到引用源。，錯(cuò)誤！未找到引用源。，錯(cuò)誤！

7、未找到引用源。，錯(cuò)誤！未找到引用源。，錯(cuò)誤！未找到引用源。，錯(cuò)誤！未找到引用源。，錯(cuò)誤！未找到引用源。，錯(cuò)誤！未找到引用源。5.2構(gòu)件驗(yàn)算：（1）構(gòu)件寬厚比驗(yàn)算翼緣部分： =96/12=8<腹板部分：=426/8=53.25<（2）剛架梁的驗(yàn)算A.抗剪驗(yàn)算梁截面最大剪力為=73.86kN，考慮僅有支座加勁肋，滿足要求。B.彎、剪、壓共同作用下的驗(yàn)算取梁端截面進(jìn)行驗(yàn)算，N=39.52kN，V=73.86kN，M=179.10。 因V<0.5按門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（CECS102：2002）驗(yàn)算。，即腹板全截面有效。滿足要求。C.整體穩(wěn)定性驗(yàn)算N=39.52kN，M=1

8、79.10 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=18090mm，=/=97.63<=150，b類截面，查附錄D得0.570。，滿足要求。橫梁平面外的整體穩(wěn)定驗(yàn)算：考慮屋面壓型鋼板與檁條緊密連接，檁條可作為橫梁平面外的支承點(diǎn)，但為安全起見(jiàn)，計(jì)算長(zhǎng)度按兩個(gè)檁距或隅撐間距考慮，即。對(duì)于等截面構(gòu)件，b類截面，查表得。取 ， 滿足要求。 D.按鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB500172003）校核該梁腹板容許高厚比。粱端截面：故，滿足要求。梁跨中截面：，故，滿足要求。（3）剛架柱的驗(yàn)算A.抗剪驗(yàn)算柱截面的最大剪力是=31.98kN，考慮僅有支座加勁，滿足要求。B.彎、剪、壓共同作用下的驗(yàn)算 取柱端

9、截面進(jìn)行驗(yàn)算N=77.44kN，V=31.98kN，M=179.10。因V<0.5按門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（CECS102：2002）驗(yàn)算。，即腹板全截面有效。，滿足要求。C.整體穩(wěn)定驗(yàn)算構(gòu)件的最大內(nèi)力：N=97.60kN，M=197.10a.剛架柱平面內(nèi)的整體穩(wěn)定性驗(yàn)算剛架柱高H=5600mm，梁長(zhǎng)L=18090mm，柱的線剛度與橫梁線剛度之比為查表得柱的計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)。剛架柱的計(jì)算長(zhǎng)度。，b類截面，查附錄D得。，滿足要求。b.剛架柱作用平面外的整體穩(wěn)定性驗(yàn)算 柱平面外的整體穩(wěn)定驗(yàn)算：考慮壓型墻板與墻梁緊密連接，有蒙皮作用，墻梁可作為橫梁平面外的支承點(diǎn)，為安全起見(jiàn)，計(jì)算長(zhǎng)度取兩個(gè)

10、墻梁或隅撐間距考慮，即。對(duì)于等截面構(gòu)件，b類截面，查表得。取，D.按鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB500172003）校核該柱腹板容許高厚比。柱頂截面： 故，滿足要求。 柱底截面：，滿足要求。（4）驗(yàn)算剛架在風(fēng)荷載作用下的側(cè)移，剛架柱頂?shù)刃搅Γ?.3節(jié)點(diǎn)驗(yàn)算：（1）梁柱連接節(jié)點(diǎn)A.螺栓強(qiáng)度驗(yàn)算梁柱節(jié)點(diǎn)采用10.9級(jí)M22高強(qiáng)摩擦型螺栓連接，構(gòu)件截面采用噴砂，摩擦面抗滑移系數(shù)=0.45，每個(gè)高強(qiáng)螺栓的預(yù)拉力是190kN，連接處傳遞內(nèi)力設(shè)計(jì)值：N=39.52kN，V=78.86kN，M=179.10。（a） （b）圖5.1 剛架柱與剛架梁的連接節(jié)點(diǎn)螺栓抗拉承載力驗(yàn)算：螺栓抗剪承載力驗(yàn)算：，滿足。最外排一

11、個(gè)螺栓的抗剪、抗拉承載力驗(yàn)算：，滿足要求。B.端板厚度驗(yàn)算端板厚度取t=20mm，按二邊支撐類端板計(jì)算:C.梁柱節(jié)點(diǎn)域的剪應(yīng)力驗(yàn)算，滿足要求。D.螺栓處腹板強(qiáng)度驗(yàn)算，滿足要求。（2）橫梁跨中節(jié)點(diǎn)A.螺栓強(qiáng)度驗(yàn)算橫梁跨中節(jié)點(diǎn)采用10.9級(jí)M20高強(qiáng)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)螺栓的預(yù)拉力是155kN，連接處傳遞內(nèi)力設(shè)計(jì)值：N=31.82kN，V=3.18kN，M=140.57。螺栓抗拉承載力驗(yàn)算：螺栓抗剪承載力驗(yàn)算：，滿足最外排一個(gè)螺栓的抗剪、抗拉承載力驗(yàn)算，滿足要求。B.端板厚度驗(yàn)算端板厚度取t=18mm，按二邊支撐類端板計(jì)算C.螺栓處腹板強(qiáng)度驗(yàn)算，

12、滿足要求。（a） （b）圖5.2 剛架梁跨中節(jié)點(diǎn)（3）柱腳設(shè)計(jì)剛架柱與基礎(chǔ)鉸接，采用平板式鉸接柱腳。 A柱腳內(nèi)力設(shè)計(jì)值：，。 B由于柱腳剪力較小，故一般不需要考慮剪力鍵；但經(jīng)計(jì)算在設(shè)置柱間支撐的開(kāi)間必須設(shè)置剪力鍵。另>0，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(guò)程中的穩(wěn)定，按構(gòu)造要求設(shè)置錨栓即可，采用4M24。C柱腳底板面積和厚度計(jì)算。a.柱腳底板面積確定，取；，取。底板布置如圖，基礎(chǔ)采用C20混凝土，=9.6，驗(yàn)算底板下混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：，滿足要求。圖5.3剛架柱鉸接b.底板厚度的確定根據(jù)柱底板被柱腹板和翼緣所分割的區(qū)段分別計(jì)算底板所承受的最大彎矩。三邊

13、支承板：b2/b1= 96/426=0.225<0.3，按懸臂板計(jì)算：對(duì)于懸臂板部分：底板厚度：，取t=20mm。6.其他構(gòu)件設(shè)計(jì)6.1檁條的設(shè)計(jì)：檁條選用冷彎薄壁卷槽型鋼，按單跨簡(jiǎn)支構(gòu)件設(shè)計(jì)。屋面坡度1/10，檁條跨度6m，于跨中設(shè)一道拉條，水平檁距1.5m，材質(zhì)為鋼材Q235。（1）荷載及內(nèi)力 考慮永久荷載與屋面活荷載的組合為控制效應(yīng) 檁條線荷載標(biāo)準(zhǔn)值： 檁條線荷載設(shè)計(jì)值：，。圖6.1 冷彎薄壁卷槽型鋼截面彎矩設(shè)計(jì)值：（2）截面選擇及截面特性A.選用C180×70×20×2.2：，；，。先按毛截面計(jì)算的截面應(yīng)力（壓）（壓）（拉）B.受壓板件的穩(wěn)定系數(shù)腹板

14、：21.743上翼緣板：上翼緣板為最大壓應(yīng)力作用于部分加勁板件的支撐邊，0.863C.受壓板件的有效寬度腹板：，>1.1板組約束系數(shù)：=0.367由于<0，取=93.99mm。=81.82，則截面有效寬度為：，上翼緣板：<1.1板組約束系數(shù)：由于>0，取。=31.82，則截面有效寬度為：。下翼緣板：下翼緣板全截面受拉，全部有效。D.有效凈截面模量上翼緣板的扣除面積寬度為，腹板的扣除面積寬度為，同時(shí)在腹板的計(jì)算截面有一直徑14mm拉條連接孔（距上翼緣板邊緣35mm），孔位置與扣除面積位置基本相同。所以腹板的扣除面積按直徑14mm拉條連接孔計(jì)算，有效凈截面模量為：，。（3）

15、強(qiáng)度驗(yàn)算按屋面能阻止檁條側(cè)向失穩(wěn)和扭轉(zhuǎn)考慮圖6.2 檁條上翼緣及腹板的有效凈截面（4）撓度計(jì)算（5）構(gòu)造要求，滿足要求。（6）梁局部承載力驗(yàn)算A.檁條傳給橫梁上翼緣的集中荷載，B.腹板上邊緣處折算應(yīng)力取梁端截面處得內(nèi)力 N=39.52kN，V=73.86kN，M=179.10。，滿足要求。6.2隅撐的設(shè)計(jì)：隅撐按軸心受壓構(gòu)件設(shè)計(jì)，軸心力為：連接螺栓采用普通C級(jí)螺栓M12，隅撐的計(jì)算長(zhǎng)度取兩端連接螺栓中心的距離為。選用L50×4，截面特性：，查附錄D得。單面連接的角鋼強(qiáng)度設(shè)計(jì)值乘折減系數(shù)，滿足要求。圖6.3 剛架梁跨隅撐布置6.3墻梁的設(shè)計(jì)：本工程為單層工業(yè)廠房，剛架柱柱距為6m，標(biāo)高1.200m以上采用彩色壓型鋼板。墻梁間距1.5m，跨中設(shè)置一道拉條，鋼材Q235.（1）荷載計(jì)算墻梁采用冷彎薄壁卷邊C型鋼160×70