單層工業(yè)廠房設(shè)計(jì)說(shuō)明

1、 鋼結(jié)構(gòu) 課程設(shè)計(jì)報(bào)告 題 目：?jiǎn)螌庸I(yè)廠房設(shè)計(jì) 院（系）：城市建設(shè)學(xué)院 專業(yè)班級(jí)： 土木1304班 學(xué)生姓名：張偉 學(xué) 號(hào)：20133101168 2016年 5 月 8 日至2016年月 14 日 武昌首義學(xué)院制 目錄 一、 設(shè)計(jì)資料 8 二、結(jié)構(gòu)平面柱網(wǎng)及支撐8 三、荷載計(jì)算8 1. 計(jì)算模型8 2. 荷載取值8 3. 截面內(nèi)力9 4. 荷載組合 13 5. 內(nèi)力組合13 四、梁柱截面設(shè)計(jì) 15 1. 截面尺寸確定 15 2. 截面幾何特性 15 3. 構(gòu)件寬厚比驗(yàn)算 15 四、剛架斜梁驗(yàn)算15 1. 抗剪驗(yàn)算16 2. 有效寬度計(jì)算及在 M 、 N、 V 共同作用下的驗(yàn)算 16 3.

2、斜梁的整體穩(wěn)定驗(yàn)算 17 五、 剛架柱驗(yàn)算17 1. 抗剪驗(yàn)算18 2. 有效寬度計(jì)算及在M、N、V共同作用下的驗(yàn)算 18 3. 斜梁的整體穩(wěn)定驗(yàn)算 19 六、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)20 1. 構(gòu)造要求21 2. 節(jié)點(diǎn)驗(yàn)算22 鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 一、設(shè)計(jì)題目 1、單層工業(yè)廠房設(shè)計(jì) 一、設(shè)計(jì)資料 單層廠房采用單跨雙坡門式剛架，廠房橫向跨度12m （a）、15m （b） 、18m （c），柱頂高度 5.1m （ a、b ）、6.3m （ c），共有8榀剛架。柱距6.3m （ a）6m （b、c），屋面坡度1/10，柱底鉸接。窗高出柱腳 1.5m，尺寸為1.5x3m，每個(gè)柱 距間居中設(shè)置一個(gè)。兩端山墻上各設(shè)門

3、一個(gè)（居中），尺寸為 3.3x4.5m。 取中間跨剛架（GJ-1）進(jìn)行計(jì)算，剛架構(gòu)件截面采用變截面焊接工字形。屋面及墻面 均為帶100mm 厚巖棉夾層的雙層壓型鋼板；檁條（墻梁）采用薄壁卷邊C型鋼，間 距為1.5m。鋼材采用Q235B，焊條E43型?？拐鹪O(shè)防烈度為6度。 1、屋面不可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值（按水平投影面）：a 0.35kN/ m2 b 0.4kN/ m c 0.5kN/ m2 2、屋面可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值（按水平投影面）：a 0.5kN/ m b 0.4kN/ m2 c 0.3kN/ m 3、雪荷載（基本雪壓）： a 0.3kN/ m b 0.35kN/ m c 0.5kN/ m 4、風(fēng)荷載（

4、基本風(fēng)壓）： a 0.35kN/ m （地面粗糙度系數(shù)按C類） b 0.45kN/ m c 0.35kN/ m 三、課程設(shè)計(jì)要求 1、根據(jù)設(shè)計(jì)資料進(jìn)行結(jié)構(gòu)布置（含屋面支撐和柱間支撐）。并繪制結(jié)構(gòu)平面布置圖 （1:100） 參考圖: 12卑乩Dm竝St平藍(lán)甫矍 憂m叮I Jb空 6 6 6 6 aiw怡制十單材齣血T 一 lirxiD r 2, f荀 /艸 3 1 i |Stf S X L 匕. r 2、繪制屋面和墻面支撐系統(tǒng)的布置圖（1:100 ） 提示：布置屋面檁條、拉條、隅撐；布置墻面墻梁、拉條、隅撐。布置墻面檁條時(shí)，注 意預(yù)留門窗洞口的空間。 3、根據(jù)題目給定的荷載，進(jìn)行荷載組合。找出各

5、構(gòu)件的控制截面及內(nèi)力值，并根據(jù)內(nèi) 力值對(duì)剛架梁和剛架柱以及一個(gè)梁柱剛性節(jié)點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。出具相關(guān)計(jì)算書(shū)。（門式剛架 內(nèi)力分析可借助分析軟件）4、繪制GJ-1的施工圖。要求對(duì)每一個(gè)單元板件均編號(hào)并列入材料表并計(jì)算重量由此 統(tǒng)計(jì)單榀剛架總重量。 參考圖： It 4-4 型 曲斡表1 la t t * A甘 r. GJ12-1b 1 L眩臨1血訓(xùn)訐 M?D 3 ma ?4.! 231.0 48.4 i 卄細(xì)如別 5135 j LH沁1曲皿 1900 2 n* 4 TO5y ir6 14ID 2 i4.a .2 5 L 應(yīng)如 $ 4110 3 1LJ11 4 j 斗忌 9J 7 -IHSB 5.11 IQ

6、 J a 330 冷 Al li 4 -?sn 0 9 林 itt 10 400 4 )02 *1 lO梁與柱采取端板 豎放連接時(shí)，該梁端h/b 6.5。 (3) 變截面梁的端高不宜小于跨度的1/401/35，中段高度則不小于跨度 的1/60。變截面柱在鉸接柱腳處的截面高度不宜小于200-250mm 。 綜上所述，選擇梁柱截面尺寸為： 梁大頭 500 x250 x8x14 小頭 400 x200 x6x8 柱大頭 500 x250 x8x14 小頭 400 x200 x6x8 2.截面幾何特性 構(gòu)件名 A Ix (mm4) Iy (mm4) Wx (mm3) ix (mm ) iy (mm)

7、稱 截面 (mm2) 梁 大頭 10776 48356 3648 1934 212 58 小頭 5504 15126 1067 756 166 44 柱 大頭 10776 48356 3648 1934 212 58 小頭 5504 15126 1067 756 166 44 3.構(gòu)件寬厚比驗(yàn)算 (1) 柱 大頭 b1 250 l t 2 14 h w 500 2 14 t w 8 小頭 b1 200 t 2 8 hw 400 2 8 59250 6 t w 612.13 8 8.6415.235/235 15,235/235 64250 15 15 (2)斜梁 大頭 b. 250 88.64

8、 15. 235/235 15 t 2 14 hw 500 2 14c 小 c 59250 t w 8 小頭 200 612.13 15,235/235 15 t 2 8 h w 400 2 8 64250 t w 6 五、剛架斜梁驗(yàn)算 1. 抗剪驗(yàn)算 大頭 梁截面大頭剪力設(shè)計(jì)值為 V 53.72KN 大頭梁腹板平均切應(yīng)力為 V 0 53.72 103 (500 2 14) 8 腹板可不設(shè)中間橫向加勁肋，此時(shí)k 5.34，貝U： 37.k y235/fy 472/8 37、5.34、235/ 235 0.69 0.8 所以 Vd hwtw fv hwtwfv 472 8 125 472KN 由

9、于V Vd,故抗剪強(qiáng)度滿足要求 小頭 梁截面小頭剪力設(shè)計(jì)值為 V 1.70KN 小頭梁腹板平均切應(yīng)力為 hwtw 1.70 103 (400 2 8) 6 2 0.74N / mm 腹板可不設(shè)中間橫向加勁肋，此時(shí)k 5.34，貝U： hw / tw 37、k x 235/ fy 384/6 37 , 5.34235/ 235 0.75 0.8 所以Vd hwtwfv hwtwfv 384 6 125 288KN 由于V Vd,故抗剪強(qiáng)度滿足要求 2. 有效寬度計(jì)算及在M、N、V共同作用下的驗(yàn)算 大頭 M 125.00KN .m 內(nèi)力設(shè)計(jì)值為V 53.72KN，因?yàn)?V 0.5Vd，故按 M M

10、 ；計(jì)算。 N 26.58KN N My 26.58 103 125 106 472 2 10776 48356 104 63.5N / mm2或 58.5N/mm2 即: 63.5N /mm2 2 58.5N /mm 58.5 63.5 0.92 16 22 (1)2 0.112(1)2 (1 ) hw/ tw 28.1、k ,235/(1.087 63.5) 1,即腹板全截面有效 0.24 0.8 因此 Me Wef 1934 10215415.81KN .m 3 1934 103 10411.04 KN .m 10776 NWe/代 415.81 26.58 MeNM 125.00KN.

11、m，滿足要求 小頭 M 110.27KN.m 內(nèi)力設(shè)計(jì)值為V 1.70KN ,因?yàn)閂 0.5Vd，故按 M M；計(jì)算 N 19.58KN 即: 3 19.58 10 5504 110.27 106 384 22Z 15126 104 143.5N/mm2或 136.4N/mm2 2 1 143.5N / mm 2 2 136.4N / mm 0.95 i 143.5 23 16 (1 )2 0.112(1)2(1 ) 0.39 0.8 w w 28.1k235心.087一63.5) 1,即腹板全截面有效 因此 Me Wef 756 1 03 2151 62.54KN .m M； Me 3 75

12、6 1033 NWe/代 162.54 19.5810159.85KN .m 5504 MeNM 110.27 KN.m，滿足要求 3. 斜梁的整體穩(wěn)定驗(yàn)算 當(dāng)斜梁坡度不超過(guò)1:5時(shí)，因軸力很小可按壓彎構(gòu)件計(jì)算其強(qiáng)度和剛架平面 外的穩(wěn)定，不計(jì)算平面內(nèi)的穩(wěn)定。 實(shí)腹式剛架斜梁的平面外計(jì)算長(zhǎng)度， 取側(cè)向支撐點(diǎn)的間距。當(dāng)斜梁兩翼緣側(cè) 向支撐點(diǎn)間的距離不相等時(shí)，應(yīng)取最大受壓翼緣側(cè)向支撐點(diǎn)間的距離。 斜梁不需 計(jì)算整體穩(wěn)定性的側(cè)向支撐點(diǎn)間最大長(zhǎng)度，可取受壓翼緣寬度的 16 235/ fy倍。 側(cè)向支撐點(diǎn)由檁條配合支撐體系來(lái)提供，其間距不超過(guò)此值。 任務(wù)書(shū)中檁條間距1500mm ，以梁小頭400 x200

13、 x6x8 為例，因?yàn)?00 X 16 XV235/235=3200ly=1500，故不需計(jì)算斜梁平面外整體穩(wěn)定性。 六、剛架柱的驗(yàn)算 1.抗剪驗(yàn)算 大頭 柱截面大頭剪力設(shè)計(jì)值為 V 21.09KN 大頭柱腹板平均切應(yīng)力為0 - hwtw 21.09 103 (500 2 14) 8 腹板可不設(shè)中間橫向加勁肋，此時(shí)k 5.34，貝U： hw /tw 472/8 37、k .、235/ fy37 , 5.34235/ 235 69 0.8 所以 V hwtwfv hwtwfv 472 8 125 472KN 由于V Vd,故抗剪強(qiáng)度滿足要求。 小頭 梁截面小頭剪力設(shè)計(jì)值為 V 18.57KN 小

14、頭梁腹板平均切應(yīng)力為 V hwtw 3 18.57 10 (400 2 8) 6 8.06N/mm2 腹板可不設(shè)中間橫向加勁肋，此時(shí)k 5.34，貝U： hW / tw 37 k 235/f 384/6 0.75 37、5.34、 235/ 235 0.8 所以Vd hwtwfv hwtwfv 384 6 125 288KN 由于V Vd,故抗剪強(qiáng)度滿足要求。 2. 有效寬度計(jì)算及在M、N、V共同作用下的驗(yàn)算 在M、N、V共同作用下，取控制截面為柱上端截面，即柱大頭。 內(nèi)力設(shè)計(jì)值為 M 125.00KN .m V 21.09KN，因?yàn)?V 0.5Vd，故按 M M ；計(jì)算。 N 56.09KN

15、 6 472 56.09 103 125 102卡2 曲 466.2N/mm 或 55.8N /mm 即: 1077648356 104 166.2N/ 2 mm 0.84 66.2 16 K (1 )2 0.112(1 ) 20 (1 ) 0.26 0.8 蟲(chóng) 1 5000-1 do4000 0.25,不大于 0.268h/d。及6.0 計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù) 1 0.3750.08(1 0.0775)0.91 柱的計(jì)算長(zhǎng)度lox h 0.91 6.3 5.7m NExo lox5.7 103 匸 2EAeo 212 27,b類截面, 查得 xy 0.946 2 1.1 X 2 2.06 105 2

16、1.1 27 10776 27 1 03 KN 平面內(nèi)穩(wěn)定：一 xy AsQ 70.26N/mm2 mxM1 1 (聆)xyWS1 N Ex0 2 215N / mm 56.09 103 0.946 10776 125 106 56.093 13 0.946 1934 103 27 103 28.1, k 235/(1.087 63.5) 1,即腹板全截面有效 因此 Me Wef 1934 103 215415.81KN .m 3 M； M e NWe/代 415.81 56.09 1934 1010 3405.74KN .m 10776 Mj M 125.00KN.m,滿足要求 3. 柱整體

17、穩(wěn)定性驗(yàn)算 平面內(nèi)整體穩(wěn)定性驗(yàn)算 根據(jù)二階分析法計(jì)算柱的計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù) 平面外整體穩(wěn)定性驗(yàn)算 假定分段出內(nèi)力大小為大頭和小頭截面的平均值，即M=62.5KN.m N=56.09KN ，V=19.83KN。且其截面尺寸取平均值為 450 x225x8x10, 可以算 出分段處截面的幾何特性 計(jì)算上段的平面外穩(wěn)定性，此段的小頭在分段處 0y y I y0 3150 48.92 64.40查規(guī)范得 0.782，對(duì)于分段處, N My 56.09 103 A I 7940 62.5 106 430 27084 104256.7N/mm2 或 42.5N/mm2 經(jīng)計(jì)算全截面有效，故受壓區(qū)高度為 he h

18、w 430 56.7 56.7 42.5 245.8mm 1 I y0 1 3 10 2253 12 57.2mm 1 225 10 245.8 8 3 柱的楔率 4/do 1 500/450 1 0.11,不大于 0.268h/d。及 6.0 0.023 隹 1 0.023 0.11 J3150 430 1.06 AfV 225 10 y0 l s y- I y0 1.06 迴 57.2 1 0.00358 0.353150/57.2 58.4 1.01 梁整體穩(wěn)定系數(shù) by 4320 Mo 4.4h y0t0 235 58.4 8 2 235 4.4 450235 4320 7940 45

19、0 J(1.06)4 58.42 1204000 ,(1.01) 4.23 0.6 by修正后b 1.07 0.282/ 4.23 1.00 等效彎矩系數(shù) 因上柱段兩端彎曲應(yīng)力相差不多，取 1.0 N 0t M 1 y A e 0bW el 56 .0910 3 12510 6 0.782 7940 1 .0001204 10 3 112 .9 N / mm 215 N / mm 七. 節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì) 1.構(gòu)造要求 螺栓排列應(yīng)符合構(gòu)造要求，采用端板豎放。 （1）ew、ef應(yīng)滿足扣緊螺栓所用工 具的凈空要求，通常不 小于35mm,此節(jié)點(diǎn)取 ew 75mm、ef 40mm。 （2 ）螺栓排列間距不應(yīng)小于

20、2倍螺栓孔徑，選取螺栓為8.8級(jí)M22型號(hào)，則 d=21.5mm，端距大于43mm,因此寬度方向端距取47mm,因此寬度方向端距 取47mm，長(zhǎng)度方向端距取50mm。 （3）兩排螺栓之間最小距離為3倍螺栓直徑，最大距離不應(yīng)超過(guò) 500mm，因 此確定端板長(zhǎng) L=500+40 x2+2x50=680mm，寬 b=8+75x2+2x47=252mm。 2.節(jié)點(diǎn)驗(yàn)算 a、節(jié)點(diǎn)螺栓驗(yàn)算 柱節(jié)點(diǎn)處內(nèi)力值： M=125.00KN.m，N=56.09KN ，V=21.09KN 梁節(jié)點(diǎn)處內(nèi)力值： M=125.00KN.m，N=26.58KN ，V=53.72KN 一個(gè)螺栓的抗拉承載力設(shè)計(jì)值 Nb 0.8 p 120KN 一個(gè)螺栓的抗剪承載力設(shè)計(jì)值Nv 0.9 nf p 0.9 1 0.45 150 60.75KN 柱截面：螺栓所受剪力 V 21.09 Nv=2.6 KN n 8 受力最大的螺栓所受拉力 Nit Myi N 125 103 240 n 4 (15222402) 5609 85.9KN 8 第二排螺栓所受拉力 My2 N 125 103 152 N2t222_ yrn 4 (1522 2402) 5609 51.8KN 8 高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接同時(shí)受剪和受拉時(shí)，其承載力計(jì)算 企_N空0.76