輕型門(mén)式鋼架課程設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)

1、、設(shè)計(jì)資料某單層工業(yè)廠房，采用單跨雙坡門(mén)式剛架，剛架跨度24ml長(zhǎng)度48m,柱距6m,檐口標(biāo)高11m,屋面坡度1/10。屋面及墻面板均為彩色鋼板，內(nèi)填充保溫層，考慮經(jīng)濟(jì)、制造和安裝方便，樽條和墻梁均采用冷彎薄壁卷邊C型鋼，鋼材采用Q345鋼，f310N/mm2,fv180N/mm2,基礎(chǔ)混凝土標(biāo)號(hào)C30,2fc14.3N/mm,焊條采用E50型。剛架平面布置圖，屋面樽條布置圖，柱間支撐布置草圖，鋼架計(jì)算模型及風(fēng)荷載體形系數(shù)如下圖所示。剛架平面布置圖屋面楝條布置圖柱間支撐布置草圖計(jì)算模型及風(fēng)荷載體形系數(shù)二、荷載計(jì)算計(jì)算模型的選取取一根剛架進(jìn)行分析，柱腳采用錢(qián)接，剛架梁和柱采用等截面設(shè)計(jì)。荷載取值

2、計(jì)算：kN. m2 kN. m2 kN. m2 kN1. m2 kN m2KN /m2 KN /m2(1)屋蓋永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值 TOC o 1-5 h z 彩色鋼板0.40保溫層0.60樽條0.08鋼架梁自重0.15合計(jì)1.23(2)屋面活載和雪載0.30(3)輕質(zhì)墻面及柱自重標(biāo)準(zhǔn)值0.50(4)風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值基本風(fēng)壓： 0 1.05 0.50 0.525kN/m根據(jù)地面粗糙度類(lèi)別為B類(lèi)，查得風(fēng)荷載高度變化系數(shù):當(dāng)高度小于10 m時(shí)，按10 m高度處的數(shù)值采用,z=1.0 O風(fēng)荷載體型系數(shù)s :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。各部分作用的荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算

3、(1)屋面荷載：,一、_1標(biāo)準(zhǔn)值：1.2367.42kN/mcos柱身恒載：0.5063.00kN/m(2)屋面活載1屋面活載雪載0.3061.81kN/mcos(3)風(fēng)荷載以左吹風(fēng)為例計(jì)算，右吹風(fēng)同理計(jì)算，根據(jù)公式k z s 0計(jì)算,z查表h 10m，取1.0 , s取值如圖1.2所示。(地面粗糙度B類(lèi))迎風(fēng)面?zhèn)让?.25 1.0 1.05 0.500.131kN/m2, q10.131 60.79kN /m屋頂1.001.01.050.50_20.525kN /mq20.5253.15kN /m背風(fēng)面?zhèn)让?.551.01.050.500.289kN /m2q30.2891.73kN / m

4、屋頂0.651.01.050.500.341kN /m2q40.3412.05kN /m三、內(nèi)力計(jì)算根據(jù)各個(gè)計(jì)算簡(jiǎn)圖，用結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器計(jì)算，得結(jié)構(gòu)在各種荷載作用下的內(nèi)力圖如下:注：剪力圖：“+”表示方向“f”；軸力圖：拉為正，壓為負(fù)。恒載作用（標(biāo)準(zhǔn)值）下，計(jì)算簡(jiǎn)圖及內(nèi)力值：恒載作用下軸力圖恒載作用下剪力圖恒載作用下彎矩圖活載作用（標(biāo)準(zhǔn)值）下，計(jì)算簡(jiǎn)圖及內(nèi)力值：活荷載作用下軸力圖活荷載作用下剪力圖活荷載作用下彎矩圖風(fēng)荷載作用（標(biāo)準(zhǔn)值）下，計(jì)算簡(jiǎn)圖及內(nèi)力值：風(fēng)荷載作用下軸力圖風(fēng)荷載作用下剪力圖風(fēng)荷載作用下彎矩圖由對(duì)稱(chēng)性可知，右風(fēng)作用下，鋼架的內(nèi)力圖與上述各圖分別對(duì)稱(chēng)，可不做分析四、內(nèi)力組合截面內(nèi)力

5、左風(fēng)組合值柱端AM00100N-122.04-21.7240.21-143.08Q-24.27-5.9219.15-21.33柱端BM-266.98P-65.121162.86-274.74N-89.04-21.7240.21-103.48Q-24.27-5.9210.46-25.63梁端BM-266.98P-65.12114.41-399.44N-33.01-8.05-38.97-83.62PQ86.1821.02162.86269.65梁端CM232.8056.79-78.09293.27rn-33.01r-8.05114.41-38.78Q-3.30-0.81-0.99-5.93五、剛架

6、設(shè)計(jì)5.1截面形式及尺寸初選梁柱都采用焊接的工字型鋼，梁截面高度h一般取(1/301/45)L,故取梁截面高度為800mm暫取梁截面尺寸為H800 x300 x10 x14,如下圖所示，柱的截面采用與梁相同。截面截面名稱(chēng)面積(mm)IX106mmW104mmIY106mmW104mmixmmiymm柱H800X300 x10X14161201681420634232363梁H800X300X10X141612016814206342323635.2構(gòu)件驗(yàn)算:(1)構(gòu)件寬厚比驗(yàn)算(2)平面內(nèi)計(jì)算長(zhǎng)度平面外長(zhǎng)度計(jì)算系數(shù)：考慮壓型鋼板墻面與強(qiáng)梁緊密連接，起到應(yīng)力蒙皮作用，與柱連接的強(qiáng)梁可作為柱平面外

7、的支撐點(diǎn),但為了安全起見(jiàn)計(jì)算長(zhǎng)度按兩個(gè)強(qiáng)梁間距考慮，即H0Y11000/25500mm(3)剛架柱的驗(yàn)算A.柱有效截面特征B.抗剪驗(yàn)算柱截面的最大剪力是Vmax=25.63kN,考慮到僅有支座加勁肋,shodif1.08,0.8s1.081.4,所以f；10.64(s0.8)。0.8208,37.5.34235梁的抗剪承載力設(shè)計(jì)值Vu0.8208hwtwfv0.8208772101801140.58kNVmax,滿(mǎn)足要求。彎剪壓共同作用下的驗(yàn)算：因?yàn)閂0.5Vu,按公式MMeNMeNWe/Ae進(jìn)行驗(yàn)算，其中MeWef420104215106903kNmC.整體穩(wěn)定驗(yàn)算構(gòu)件的最大內(nèi)力：N=143

8、.08kN,M=274.74kNma.剛架柱平面內(nèi)的整體穩(wěn)定性驗(yàn)算剛架柱高H=11000mm柱的計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)01.05。剛架柱的計(jì)算長(zhǎng)度xlox/ix39.20.6d.驗(yàn)算剛架在風(fēng)荷載作用下的側(cè)移IIbtIl/Ibh24000/110002.18cb1cb剛架柱頂?shù)刃搅Γ篐0.67(qw1qw3)h0.67(0.791.73)1118.57kN(4)剛架梁的驗(yàn)算A.梁有效截面特征B.抗剪驗(yàn)算梁截面的最大剪力是Vmax=83.62kN,考慮到僅有支座加勁肋，由于是等截面，同理得Vu0.8208hwtwfv0.8208772101801140.58kNVmax,滿(mǎn)足要求。彎剪壓共同作用下的驗(yàn)算

9、：因?yàn)閂0.5Vu,按公式MMeNMeNWe/Ae進(jìn)行驗(yàn)算，其中MeWef420104215106903kNmC.整體穩(wěn)定驗(yàn)算構(gòu)件的最大內(nèi)力：N=-83.62kN,M=-399.44kNma.剛架梁平面內(nèi)的整體穩(wěn)定性驗(yàn)算梁平面內(nèi)的整體穩(wěn)定性驗(yàn)算：計(jì)算長(zhǎng)度取橫梁長(zhǎng)度lx=12060mmxlox/ix37.340.6六、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì):(1)梁柱連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)A.螺栓強(qiáng)度驗(yàn)算梁柱節(jié)點(diǎn)采用10.9級(jí)M30高強(qiáng)摩擦型螺栓連接,如下圖所示。構(gòu)件截面采用噴砂，摩擦面抗滑移系數(shù)=0.50,每個(gè)高強(qiáng)螺栓的預(yù)拉力是355kN,連接處傳遞內(nèi)力設(shè)計(jì)值:N=-83.62kN,V=269.65kN,M=399.44kN-m(b

10、)螺栓抗拉:70 80 80 70廣1 州集14-M30柱與剛架梁的連接節(jié)點(diǎn)H800X 300X10X14tbT 0.8P284kN螺栓抗剪承吃ea算Nbv0.9nf1 + 0.50355 15975kN N8362最外排?B.端板厚全的抗剪、抗拉承載力驗(yàn)算:5.97kN ,滿(mǎn)用要求端板厚度取20mm,按邊支撐端才反外伸計(jì)算：e+fC.梁柱節(jié)加辰4必應(yīng)為十tew)1460 73 84.04丫73 3009,2 60 (60-3 H800X300X10X141013.71mm,滿(mǎn)足要求。73) 310D.螺栓處腹板銅50加笆翼緣內(nèi)第二排第一個(gè)螺栓的軸向拉力設(shè)計(jì)值:取Nt2142kN(2)梁梁連接

11、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)A.螺栓強(qiáng)度驗(yàn)算梁梁連接節(jié)點(diǎn)采用10.9級(jí)M30高強(qiáng)摩擦型螺栓連接，如下圖所示。構(gòu)件接觸面采用噴砂，摩擦面抗滑移系數(shù)=0.50,每個(gè)高強(qiáng)螺栓的預(yù)拉力是355kN,連接處傳遞內(nèi)力設(shè)計(jì)值如下:N=-38.78kN,V=-5.93kN,M=293.27kN-m(a)10-M30H800X300M0通4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：N；0.9nf P 0.0.50 355 159.75kN 最外排一個(gè)螺栓的抗寓，抗拉承載力驗(yàn)算:B.端板厚度驗(yàn)算端板厚度取t 20mk按二邊支撐端出q外伸計(jì)kI 6ef ewNt Tit760 73 1ewb 2ef(ef ew)f73 300 2 60C.梁柱節(jié)點(diǎn)域的剪應(yīng)力驗(yàn)算,14+38.7810+3.88k十3 403早34牛611瓦39mm,滿(mǎn)足要求。滿(mǎn)足要求。N0,70150150On87 03D.螺栓處腹板強(qiáng)度驗(yàn)算翼緣內(nèi)第二排第一個(gè)螺栓的軸向拉力設(shè)計(jì)值：取Nt2142kN(3)柱腳設(shè)計(jì)剛架柱與基礎(chǔ)較接，采用平板式較接柱腳。基礎(chǔ)采用C20混凝土，fc=9.6N/mm2.a.柱腳內(nèi)力設(shè)計(jì)值如下：N143.08kN,V21.33kNb.柱腳底板尺寸確定Bb2c3002(2050)=340400mmWB=360mm底板反力為qN/LB143.