3-輕型門式鋼架課程設(shè)計(jì)計(jì)算書

.../《輕鋼門式剛架》課程設(shè)計(jì)姓名：學(xué)號(hào)：目錄一、設(shè)計(jì)資料3二、荷載計(jì)算32.1計(jì)算模型的選取32.2荷載取值計(jì)算42.3各部分作用的荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算4三、內(nèi)力計(jì)算63.1恒載作用<標(biāo)準(zhǔn)值>下,計(jì)算簡(jiǎn)圖及內(nèi)力值73.2活載作用<標(biāo)準(zhǔn)值>下,計(jì)算簡(jiǎn)圖及內(nèi)力值83.3雪載作用<標(biāo)準(zhǔn)值>下,計(jì)算簡(jiǎn)圖及內(nèi)力值93.4風(fēng)荷載作用<標(biāo)準(zhǔn)值>下,計(jì)算簡(jiǎn)圖及內(nèi)力值10四、內(nèi)力組合11五、剛架設(shè)計(jì)115.1截面形式及尺寸初選115.2構(gòu)件寬厚比驗(yàn)算125.3剛架柱驗(yàn)算125.4剛架梁驗(yàn)算165.5剛架位移驗(yàn)算19六、柱腳設(shè)計(jì)206.1設(shè)計(jì)內(nèi)力206.2底板下混凝土最大受壓應(yīng)力計(jì)算206.3底板厚度的驗(yàn)算216.4柱與底板連接焊縫計(jì)算21一、設(shè)計(jì)資料某單層工業(yè)廠房,采用單跨雙坡門式剛架,剛架跨度18m,長(zhǎng)度64m,柱距8m,檐口標(biāo)高8.1m,屋面坡度1/20。屋面及墻面板均為單層彩色鋼板,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,鋼材采用Q235鋼,,,基礎(chǔ)混凝土標(biāo)號(hào)C25,,焊條采用E43型。屋面及剛架布置圖,如下圖所示。屋面及剛架布置圖二、荷載計(jì)算2.1計(jì)算模型的選取取一榀剛架進(jìn)行分析,柱腳采用鉸接。2.2荷載取值計(jì)算：〔1屋蓋/墻面永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值彩色鋼板0.50保溫層0.60檁條0.08鋼梁/柱自重0.15合計(jì)1.33〔2屋面活載0.30〔3雪載0.40〔4風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值基本風(fēng)壓：根據(jù)地面粗糙度類別為B類,查得風(fēng)荷載高度變化系數(shù)：當(dāng)高度小于10時(shí),按10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。2.3各部分作用的荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算〔1屋面荷載：10.64kN/m10.64kN/m10.64kN/m10.64kN/m10.64kN/m10.64kN/m〔2屋面活載：2.40kN/m2.40kN/m〔3屋面雪載：3.20kN/m3.20kN/m〔4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)公式計(jì)算。取,查表,取1.0,取值下圖所示。〔地面粗糙度B類0.25-0.55-1.0-0.650.25-0.55-1.0-0.65迎風(fēng)面?zhèn)让嬗L(fēng)面屋頂背風(fēng)面?zhèn)让?背風(fēng)面屋頂,3.784kN/m2.081kN/m2.460kN/m0.946kN/m3.784kN/m2.081kN/m2.460kN/m0.946kN/m三、內(nèi)力計(jì)算根據(jù)各個(gè)計(jì)算簡(jiǎn)圖,得出結(jié)構(gòu)在各種荷載作用下的內(nèi)力圖如下：3.1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3.2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3.3雪載作用<標(biāo)準(zhǔn)值>下,計(jì)算簡(jiǎn)圖及內(nèi)力值：雪荷載作用下軸力圖雪荷載作用下剪力圖雪荷載作用下彎矩圖3.4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)稱性可知,右風(fēng)作用下,剛架的內(nèi)力圖與上述各圖分別對(duì)稱。四、內(nèi)力組合根據(jù)荷載規(guī)范5.3.3條,不上人的屋面均布活載可不與雪荷載和風(fēng)荷載同時(shí)組合。選取兩個(gè)荷載組合對(duì)構(gòu)件內(nèi)力值進(jìn)行驗(yàn)算1.組合1〔1.2x恒載+1.4x活載+1.4x0.6x左風(fēng)2.組合2〔1.2x恒載+1.4x活載+1.4x0.6x右風(fēng)內(nèi)力組合如下表所示：內(nèi)力組合表截面內(nèi)力恒載活載左風(fēng)右風(fēng)組合值1組合值2柱AM0.000.000.000.000.000.00N-195.00-21.6035.9020.20-234.08-247.27Q30.906.40-17.60-5.4031.2641.50柱BM-240.90-49.90108.8021.50-267.55-340.88N-104.50-21.6035.9020.20-125.48-138.67Q30.906.40-10.3010.9037.3955.20梁AM-240.90-49.90108.8021.50-267.55-340.88N-36.10-7.5012.0011.90-43.74-43.82Q-102.80-21.3035.30-19.70-123.53-169.73梁BM215.5044.60-56.10-56.10273.92273.92N-30.90-6.4012.0011.90-35.96-36.04Q1.500.301.302.503.314.32五、剛架設(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〔1/30—1/45L,故取梁截面高度為650mm；暫取梁截面尺寸為H650x250x12x14,如下圖所示,柱的截面采用與梁相同。截面截面名稱面積mm2IX106mm4WX104mm3IY106mm4WY104mm3iXmmiYmm柱H650×250×12×1414463948291.83629.325650梁H650×250×12×1414463948291.83629.3256505.2構(gòu)件寬厚比驗(yàn)算滿足要求5.3剛架柱驗(yàn)算因?yàn)榱?柱是等截面的,因此高度變化率<60mm/m的條件。所以考慮板件屈曲后的強(qiáng)度,腹板抗剪承載力按下式計(jì)算V梁柱都不設(shè)橫向加勁肋kλ因?yàn)棣藈〔1柱上A截面因?yàn)橹螦截面只存在軸力和剪力,分別驗(yàn)算截面的正應(yīng)力和剪應(yīng)力M=0KN?mV=41.50KNN=-247.27KNa.正應(yīng)力驗(yàn)算σ彎矩為0,故截面邊緣正應(yīng)力比值β=1.0用γRσγk=4.0λ因?yàn)棣酥螦截面全部有效σ1b.剪應(yīng)力驗(yàn)算V經(jīng)驗(yàn)算柱上A截面強(qiáng)度滿足要求〔2柱上B截面柱上B截面受到壓彎作用M=-340.88KN?mV=55.20KNN=-138.67KNa.正應(yīng)力驗(yàn)算故截面邊緣正應(yīng)力比值β=因?yàn)棣?<f用γγkλ因?yàn)棣甩阎螧截受剪力,彎矩,軸力共同作用V所以采用下列公式進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算M經(jīng)驗(yàn)算柱上B截面強(qiáng)度滿足要求b.剪應(yīng)力驗(yàn)算V〔3整體穩(wěn)定驗(yàn)算a.平面內(nèi)穩(wěn)定驗(yàn)算剛架柱高8100mm,梁長(zhǎng)2x9006=18012mm柱線剛度k1=IK2查表得μ=2.14lλλx=N故N滿足要求b.平面外整體穩(wěn)定驗(yàn)算考慮到墻面壓型鋼板與墻梁緊密連接,起到應(yīng)力蒙皮作用,與柱相連的墻梁可作為柱平面外的支撐點(diǎn),計(jì)算時(shí),為了安全起見,計(jì)算長(zhǎng)度按兩個(gè)墻梁間距或隅撐間距考慮。lλy=l對(duì)等截面構(gòu)件γ=0，φ=4.8用φβN5.4剛架梁驗(yàn)算〔1梁上B截面因?yàn)榱荷螧截面存在軸力,剪力,彎矩M=-340.88KN?mV=-169.73KNN=-43.82KNa.正應(yīng)力驗(yàn)算σσ故截面邊緣正應(yīng)力比值β=因?yàn)棣?<f用γγkλ因?yàn)棣甩蚜荷螧截受剪力,彎矩,軸力共同作用V所以采用下列公式進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算M經(jīng)驗(yàn)算梁上B截面強(qiáng)度滿足要求b.剪應(yīng)力驗(yàn)算V〔2梁上C截面因?yàn)榱荷螩截面存在軸力,剪力,彎矩M=273.92KN?mV=4.32KNN=-36.04KNa.正應(yīng)力驗(yàn)算σσ故截面邊緣正應(yīng)力比值β=因?yàn)棣?<f用γγkλ因?yàn)棣甩蚜荷螩截面受剪力,彎矩,軸力共同作用V所以采用下列公式進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算M經(jīng)驗(yàn)算梁上C截面強(qiáng)度滿足要求b.剪應(yīng)力驗(yàn)算V〔3剛架梁整體穩(wěn)定驗(yàn)算根據(jù)規(guī)定,在剛架梁平面內(nèi)可按壓彎構(gòu)件計(jì)算其強(qiáng)度,平面內(nèi)無需驗(yàn)算穩(wěn)定平面外的穩(wěn)定驗(yàn)算考慮到屋面壓型鋼板與檁條緊密連接,檁條可作為剛架梁平面外的支撐點(diǎn),計(jì)算時(shí)為安全考慮,取lλy=λφφN滿足要求5.5剛架位移驗(yàn)算剛架在風(fēng)荷載作用下的側(cè)位移,由于剛架坡度不大于1:5,剛架側(cè)位移可按μ=Hw=H=0.67×27.59=18.48KNεμ=位移滿足要求六、柱腳設(shè)計(jì)端部設(shè)計(jì)類型:鉸接柱腳截面名稱：寬翼緣工字鋼H650x250x12x14;底板尺寸:690mmx290mm,厚度20mm錨栓直徑d0<mm>:20錨栓排列:1行2列列間距:210.00底板抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值<N/mm2>:205.00錨栓抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值<N/mm2>:140.00砼軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值<N/mm2>:11.906.1設(shè)計(jì)內(nèi)力軸力:N=247.27kN剪力:V=41.50kN彎矩:M=0.00kN*m6.2底板下混凝土最大受壓應(yīng)力計(jì)算柱腳底板的尺寸長(zhǎng)度L=690mm,寬度B=290mm受拉側(cè)底板邊緣到受拉錨栓中心的距離Lt=345.00mm按軸心受壓計(jì)算底板下混凝土壓應(yīng)力σc=250365.61/290.00/690.00=1.25N/mm2混凝土局部受壓的計(jì)算底面積Al=690.00x290.00=200100.00mm2混凝土局部受壓面積Ab=<690.00+300>x<290.00+300>=584100.00mm2混凝土局部受壓時(shí)的軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值提高系數(shù)為βl=sqrt<Ab/Al>=1.71混凝土局部受壓時(shí)的軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為βl*fc=1.71x11.90=20.