鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)—門式鋼架設(shè)計(jì)

1、門式鋼架設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)資料某廠房為單跨雙坡門式剛架，長(zhǎng)度150m，檐高h(yuǎn)=7.5m，屋面坡度b=1/10，跨度l=15m，柱距s=7.5m。剛架為等截面的梁、柱，柱腳為鉸接。屋面材料、墻面材料采用單層彩板。檁條和墻梁均采用冷彎薄壁卷邊z型鋼，間距為1.5m，鋼材采用q235鋼，焊條采用e43型。基本風(fēng)壓 ，地面粗糙度b類。二、結(jié)構(gòu)平面柱網(wǎng)及支撐布置該廠房長(zhǎng)度150m，跨度12m，柱距7.5m，共有21榀剛架，由于縱向溫度區(qū)段不大于300m、橫向溫度區(qū)段不大于150m，因此不用設(shè)置伸縮縫。廠房長(zhǎng)度60m，因此在廠房第一開(kāi)間和中部設(shè)置屋蓋橫向水平支撐；并在屋蓋相應(yīng)部位設(shè)置檁條、斜拉條、拉條和撐桿，檁

2、條間距為1.5m；同時(shí)應(yīng)該在與屋蓋橫向水平支撐相對(duì)應(yīng)的柱間設(shè)置柱間支撐，由于柱高柱距，因此柱間支撐用分層布置，布置圖詳見(jiàn)施工圖。三、荷載的計(jì)算（一）計(jì)算模型的選取取一榀剛架進(jìn)行分析，柱腳采用鉸接，剛架梁和柱采用等截面設(shè)計(jì)。廠房檐高7.5m，考慮到檁條和梁截面自身高度，近似取柱高為7.2m；屋面坡度為1：10。因此得到剛架計(jì)算模型：（二）荷載取值計(jì)算長(zhǎng)度（m）柱距（m）跨度（m）檐高（m）恒載（kn/m2）活載（kn/m2）基本風(fēng)壓（kn/m2）1507.5127.50.60.50.351屋蓋永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值 屋面板 剛架斜梁自重（先估算自重） 合計(jì) 0.752屋面可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值屋面活荷載：按不上

3、人屋面考慮，取為0.50，不考慮積灰荷載。3輕質(zhì)墻面及柱自重標(biāo)準(zhǔn)值 0.254風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值按門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程cecs102：2002附錄a的規(guī)定計(jì)算。基本風(fēng)壓0=1.050.45 kn/m2，地面粗糙度類別為b類；風(fēng)荷載高度變化系數(shù)按建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范(gb50009-2001)的規(guī)定采用，當(dāng)高度小于10m時(shí)，按10m高度處的數(shù)值采用，z=1.0。風(fēng)荷載體型系數(shù)s：迎風(fēng)面柱及屋面分別為0.25和1.0，背風(fēng)面柱及屋面分別為0.55和0.65(cecs102：2002中間區(qū))。（三）各部分作用荷載：（1）屋面恒載：標(biāo)準(zhǔn)值： 柱身恒載：（2）屋面活載 屋面活荷載（3）風(fēng)荷載（地面粗糙度

4、類） 0.6 0.5風(fēng)載體形系數(shù)示意圖風(fēng)荷載如下圖：（四）內(nèi)力計(jì)算：（1）截面形式及尺寸初選梁、柱都采用熱軋中翼緣h型鋼截面截面名稱長(zhǎng)度面積（m）mmmm柱hm7200187211128.27388.9590.0960.07247.1569.37梁hm6030187211128.27388.9590.0960.07247.1569.37（2）截面內(nèi)力根據(jù)各個(gè)計(jì)算簡(jiǎn)圖，用結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器v2.0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“”；軸力圖：拉為正，壓為負(fù)。（ a ） 恒載作用(標(biāo)準(zhǔn)值)下，計(jì)算簡(jiǎn)圖及內(nèi)力值（考慮基礎(chǔ)埋深0.8m）： 恒載作用下軸力圖 恒載作用下剪

5、力圖恒載作用下彎矩圖（ b ）活載作用(標(biāo)準(zhǔn)值)下，計(jì)算簡(jiǎn)圖及內(nèi)力值（考慮基礎(chǔ)埋深0.8m）：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（c）風(fēng)荷載作用(標(biāo)準(zhǔn)值) 下，計(jì)算簡(jiǎn)圖及內(nèi)力值（不考慮基礎(chǔ)埋深）： 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（3）內(nèi)力組合由于恒載和活載關(guān)于結(jié)構(gòu)豎向?qū)ΨQ，因而風(fēng)荷載只要考慮一個(gè)方向作用，風(fēng)荷載只引起剪力不同，而剪力不起控制作用。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：0sr。本工程結(jié)構(gòu)構(gòu)件安全等級(jí)為二級(jí)，0=1.0按承載能力極限狀態(tài)進(jìn)行內(nèi)力分析，需要進(jìn)行以

6、下3種組合：a：1.2永久荷載+1.4max屋面均布活荷載 +1.40.7風(fēng)荷載b：1.2永久荷載+1.40.7max屋面均布活荷載+1.4風(fēng)荷載c：1.0永久荷載+1.4風(fēng)荷載組合a、b -用于截面強(qiáng)度和構(gòu)件穩(wěn)定性計(jì)算，組合c -用于錨栓抗拉計(jì)算。本工程不進(jìn)行抗震驗(yàn)算。最不利內(nèi)力組合的計(jì)算控制截面取柱底、柱頂、梁端及梁跨中截面，取四個(gè)控制截面：如下圖： 控制截面示意圖各情況作用下的截面內(nèi)力及內(nèi)力組合見(jiàn)下表：各情況作用下的控制截面內(nèi)力截面內(nèi)力恒載活載左風(fēng)11-48.64-22.5619.59-5.79-3.899.1700022-9.10-22.5619.59-5.793.894.20-46.

7、31-31.0948.1133-33.60-6.116.1332.8622.06-19.08-46.31-31.09-48.1144-5.76-3.876.130.580.39-2.4351.0234.25-16.74控制截面內(nèi)力組合截面內(nèi)力1.2永久荷載+1.4max屋面均布活荷載 +1.40.7風(fēng)荷載1.2永久荷載+1.40.7max屋面均布活荷載+1.4風(fēng)荷載1.0永久荷載+1.4風(fēng)荷載11-70.75 -53.05 -21.214-3.412.087.050 0022-23.31-5.6018.332.612.740.09-51.95 -18.6921.0433-42.87-37.73

8、-25.0251.6234.346.15-146.25-135.39-113.6644-6.32-2.122.82-1.14-2.32-2.8292.77 71.3527.58（五）截面驗(yàn)算控制內(nèi)力組合項(xiàng)目有： mmax與相應(yīng)的n，v (以最大正彎矩控制) mmax與相應(yīng)的n，v (以最大負(fù)彎矩控制) nmax與相應(yīng)的m，v (以最大軸力控制) nmin與相應(yīng)的m，v (以最小軸力控制)所以以上內(nèi)力組合值，各截面的控制內(nèi)力為：1-1截面的控制內(nèi)力為2-2截面的控制內(nèi)力為3-3截面的控制內(nèi)力為4-4截面的控制內(nèi)力為（1）剛架柱驗(yàn)算：取2-2截面內(nèi)力 平面內(nèi)長(zhǎng)度計(jì)算系數(shù)：， 平面外長(zhǎng)度計(jì)算系數(shù)：（

9、a） 局部穩(wěn)定驗(yàn)算構(gòu)件局部穩(wěn)定驗(yàn)算是通過(guò)限制板件的寬厚比來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 柱翼緣 （滿足要求） 柱腹板 （滿足要求）（b）柱有效截面特征（c）抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算：（d）穩(wěn)定性驗(yàn)算： 剛架柱平面內(nèi)穩(wěn)定性驗(yàn)算： 剛架柱平面外穩(wěn)定性驗(yàn)算（2）剛架梁驗(yàn)算：取3-3截面內(nèi)力；（a） 局部穩(wěn)定驗(yàn)算 梁翼緣 （滿足要求） 梁腹板 （滿足要求）（b）梁有效截面特征（c）強(qiáng)度計(jì)算 抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算： 彎矩作用下的驗(yàn)算：（d）穩(wěn)定性驗(yàn)算 剛架梁平面內(nèi)穩(wěn)定驗(yàn)算： 剛架梁平面外穩(wěn)定驗(yàn)算： 四、位移驗(yàn)算（一）柱頂水平位移驗(yàn)算：剛架柱頂?shù)刃搅Π聪率接?jì)算：柱底剛接，均布風(fēng)荷載：f=0.45w=0.4516.62=7.48kn其中w=(1+4)h=(0.86+1.91)8.0=16.62kn（二）橫梁擾度驗(yàn)算：，位移圖如下：五、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)（一）梁柱節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)：梁柱節(jié)點(diǎn)形式見(jiàn)下圖：連接處選用如下組合內(nèi)力值：（二）梁梁節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)：梁梁節(jié)點(diǎn)形式見(jiàn)下圖：連接處選用如下組合內(nèi)力值：（3）柱腳設(shè)計(jì)：柱腳節(jié)點(diǎn)見(jiàn)下圖：設(shè)計(jì)內(nèi)力采用：（a）柱腳底板面積的確定b=b0+2t+2c=300+28+2(2050