鋼結(jié)構(gòu)廠房計算書

1、一、設(shè)計資料1.1廠房信息該廠房采用單跨雙坡門式剛架，廠房橫向跨度 12m柱頂高度5.1m，共8 榀剛架，柱距6.3m,屋面坡度1/10，柱底鉸接。窗高出柱腳1.5m,尺寸為1.5x3m, 每個柱距間居中設(shè)置一個。兩端山墻上各設(shè)門一個(居中)，尺寸為 3.3x4.5m。1.2材料剛架構(gòu)件截面采用等截面焊接工字形。鋼材采用Q235B焊條E43型。1.3屋面及墻面材料屋面及墻面均為帶100mm?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。1.4自然條件抗震設(shè)防烈度為6度(不考慮地震作用)。地面粗糙度系數(shù)按C類。二、結(jié)構(gòu)布置該廠房跨度12m,柱距6m,共8榀剛架，所以廠

2、房縱向長度6.3 x( 8-1 )=44.1m, 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。柱間支撐宜布置在溫度區(qū)段的中部，以減小縱向溫度應(yīng)力的影響。并在屋蓋相應(yīng)部位設(shè)置檁條、拉條及撐桿，同時應(yīng)該在柱間支撐布置的柱間布置屋蓋橫向 水平支撐。由于無吊車，且柱高 此柱距，因此柱間支撐不用分層布置。結(jié)構(gòu)布置圖見附錄2.1 截面尺寸確定(1) 焊接工字型截面尺寸：截面高度h以10mn為模數(shù)；截面寬度b以5mm 為模數(shù)，但工程中經(jīng)常以10mm為模數(shù)；腹板厚度tw可取4mm 5mm 6mm大于 6mm以 2mm為模數(shù)；翼緣厚度t > 6mm以2mm為模數(shù)，且大于腹

3、板厚度。(2) 工字型截面的高厚比(h/b ):通常取h/b=25;梁與柱采取端板豎 放連接時，該梁端h/b <6.5。(3) 等截面梁的截面高度一般取跨度的 1/401/30，即300mm-400mm綜上所述，初步選擇梁柱截面均用等截面H型鋼300x 300x 10x 152.2截面幾何特性構(gòu) 件 名 稱截 面A ( mm2 )lxXly4X 10 mmWxX10 "mmi x mmi y mmWy xio'mm梁11850202006750135013175.5450柱11850202006750135013175.5450三、荷載計算荷載計算簡圖3.1荷載取值計算

4、(1) 屋面不可變荷載標準值(按水平投影面)：0.5kN/ m2 (包括構(gòu)件自重)；(2) 屋面可變荷載標準值(按水平投影面)：0.4kN/ m；(3) 基本雪壓 So=O.35kN/ m；對于單跨雙坡屋面，屋面坡度a=5.71 ', 卩z=1.0雪荷載標準值 S=SXy z=0.35kN/ m- 0.4kN/ m2,取屋面活荷載和雪荷載中的較大值為0.4kN/卅，不考慮積灰荷載。(4) 基本風(fēng)壓：0.35kN/卅。按門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程的規(guī) 定計算，基本風(fēng)壓3 0=1.0 X 0.35=0.3675kN/川，地面粗糙度系數(shù)按 C類。風(fēng)荷 載高度變化系數(shù)按建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范的規(guī)

5、定采用，當高度小于10m時，按10m高度處的數(shù)值采用，卩z =0.74。風(fēng)荷載體型系數(shù)卩s，迎風(fēng)面柱及屋面分別 為+0.80和-0.60，背風(fēng)面柱及屋面分別為-0.50和-0.50。-0,51.44kN/m+0,83.2荷載標準值計算(1) 屋面恒荷載標準值：0.5 X 6.3=3.15kN/m(2) 屋面活荷載標準值：0.4 X 6.3=2.52 kN/m(3) 風(fēng)荷載標準值：qk=1.05卩s卩z 3 0 X柱距迎風(fēng)面：柱上 5=1.05 X 0.8 X 0.74 X 0.3675 X 6.3=1.44 kN/m橫梁上q2=-1.05X 0.6 X 0.74 X 0.3675X 6.3=-

6、1.08kN/m背風(fēng)面：柱上qa=-1.05X 0.5 X 0.74 X 0.3675X 6.3=-0.90kN/m橫梁上q4=-1.05X 0.5 X 0.74 X 0.3675X 6.3=-0.90kN/m荷載簡圖如下所示：1.08kN/m0.90kN/m0.90kN/m四、內(nèi)力計算及組合4.1剛架內(nèi)力計算注：剪力圖：“+”表示方向“-”; 軸力圖：拉為正，壓為負。(1) 在不可變荷載作用下內(nèi)力圖圖(單位kN mV圖（單位kN）-7.52N圖（單位kN）（2）在可變荷載作用下內(nèi)力圖V圖（單位kN）M圖（單位kN - m）-6.01TT-15.-12'( 4)15-21N圖（單位kN

7、）（3）在風(fēng)荷載作用下內(nèi)力圖（左風(fēng)）圖（單位kN m）V圖（單位kN）N圖（單位kN）（4）在風(fēng)荷載作用下內(nèi)力圖（右風(fēng)）-8.06V圖（單位kN）M圖（單位kN - m）N圖（單位kN）4.2荷載組合該結(jié)構(gòu)只考慮承受屋面不可變荷載、屋面可變荷載、風(fēng)荷載，所以進行剛架 內(nèi)力分析時，所需考慮的荷載效應(yīng)組合主要有：（1）1.2 X不可變荷載+1.4 x max可變荷載，雪荷載;（2）1.2 X不可變荷載+1.4 X風(fēng)荷載；（3）1.2 X不可變荷載+0.85 X 1.4 X（不可變荷載+風(fēng)荷載）4.3內(nèi)力組合根據(jù)不同荷載組合下的內(nèi)力分析結(jié)果， 找出控制截面的內(nèi)力組合，控制截面 的位置一般在柱底（1-

8、1 ）、柱頂（2-2 ）、梁支座（3-3 ）、梁跨中（4-4 ）等截面。 控制截面的內(nèi)力組合主要有： 最大軸壓力NU和同時出現(xiàn)的M及V較大值。 最大彎矩MU和同時出現(xiàn)的N及V較大值。鑒于輕型門式剛架自重較輕，錨栓在強風(fēng)下可能受到拔起力，需考慮組合。 最小軸壓力NU和同時出現(xiàn)的M及V較大值，出現(xiàn)在不可變荷載和風(fēng)荷載 共同作用下，當柱腳鉸接時M=0截面內(nèi)力恒荷載活何載風(fēng)何載1.2不可變+1.4 可變何載1.2不可變+1.4 風(fēng)何載1.2 不可 變+1.4*0.85 （可變 +風(fēng)荷 載）1-1M000000N-18.90-15.128.70-44.60-16.02-30.32V-5.66-4.538

9、.37-13.362.21-3.352-2M-28.88-23.1123.96-68.16-11.68-39.42N-18.90-15.128.70-44.60-16.02-30.32V-5.66-4.531.03-13.36-6.69-10.963-3M-28.88-23.1123.96-68.16-11.68-35.67N-7.52-6.011.89-17.74-8.26-13.93V18.2414.59-8.5543.04-35.8029.084-4M24.4219.53-7.9857.62-43.7643.05N-5.64-4.511.89-13.31-10.16-9.89V-0.56

10、-0.45-2.04-1.32-3.23-3.64各情況下的截面內(nèi)力值及組合值由上表可知，各控制截面的內(nèi)力為：柱底截面：M=0,N=-44.60kN,V=-13.36kN柱頂截面：M=-68.16kN m N=-44.60kNV=-13.36kN梁支座截面：M=-68.16kN m N=-17.74kNV=43.04kN梁跨中截面：M=57.62kN m N=-13.31kNV=-3.64kN五、剛架梁、柱的截面及穩(wěn)定驗算5.1構(gòu)件的寬厚比驗算翼緣部分：b/t=145/15=9.67 < 15 八=15，滿足；腹板部分：ho/t 4270/10=27 < 25=250，滿足。5.2

11、 剛架梁的驗算(1) 梁的抗剪驗算梁支座 V=43.04kN 查書可知k 5.34V 4300梁支座處腹板的平均切應(yīng)力："=15.94N/mm兀幾270/ID所以匚滿足；故 Vd hwtwfv 270X10X 125=337.5kN>40.04kN , 滿足。梁跨中 V=-3.64kN 查表可知k 5.34V 3640梁跨中腹板的平均切應(yīng)力：一九j 一 270 x w左厶“/口吊所以滿足故 Vd hwtwfv 270X10X 125=337.5kN>3.64kN , 滿足。綜上所述：梁的抗剪強度滿足要求。(2) 有效寬度驗算梁支座處：M=-68.16kN m N=-17.

12、74kNV=43.04kN17.74 X 10 *11506H.Lh x 10* x 13520200X104=1.50 ± 45.55所以(T i=47.05N/mm<f2o-2=-44.05N/mm幾-44,05B =16 _b=J(L + 疔 + oiib 荷+( 4小 一 22 25270/102ii疋嗣為前=0.095 < 0.8滿足所以腹板全截面有效M=WXf=1350 X 103 X 215X 10-6=290.25kN? m=曲-學(xué)=290*25 - J朋o= 288.2317,74 x 1350kN? m>68.16kN? m(3) 整體性驗算由于

13、該當斜梁不超過1:5時，因為軸力很小可以把構(gòu)件當做壓彎構(gòu)件計算, 廠房的坡度為1:10，因此可以不進行穩(wěn)定性驗算5.3剛架柱的驗算(1) 抗剪驗算柱頂：柱的內(nèi)力 V=13.36kN 查書可知k 5.34柱頂腹板的平均切應(yīng)力:1336027OX 102=4.95N/mm.SAv270/10arc 八c滿足;人用=頭護= :1703"即厲=0,32 - 08Vd hwtwfv 270X 10X 125=337.5kN>13.36kN ,滿足。柱底：柱的內(nèi)力 V=13.36kN 查書可知k 5.34V _ 13360柱底腹板的平均切應(yīng)力：''=4.95N/mnn一2J

14、270/10滿足;人w =貯打戸眄=刖廬環(huán)砂7貢=0,32 - °乩Vd hwtwfv 270X 10X 125=337.5kN>13.36kN ,滿足。所以柱的抗剪強度滿足要求。(2) 有效寬度驗算柱頂 M=-68.16kN m N=-44.60kNV=-13.36kNIV My44.faOX 10iifisFbH.lft x 1(P x l：i520200x 10*=3.76 ± 45.55所以(T i=49.31N/mm<f(T2=-41.79N/mmf匕-4179B 二可- 0 847165=h譏民+N+廠 2026270/10rtn o入P =缶入町=

15、亦X、礙= 6102 V 0.8，滿足。故腹板全截面有效M=WXf=1350 X 103 X 215X 10-6=290.25kN? mNNWx4,60 x 1350M = M - ? = 290.25 - “El = 285J7 . ._ .、卄口Ana >tJkN? m>68.16kN? m 滿足。(3) 整體性驗算平面內(nèi)穩(wěn)定性驗算：柱的計算長度一端鉸接一端固定計算長度系數(shù) =0.7所以，柱的計算長度105100 0.73570mm-3570W = 2725類截面查表得X 0.942嘰hS Ifi x 106=53 60叫 w 0/M2 X 1350 X103 N/mri<

16、;f=235N/mrh所以柱的平面內(nèi)整體穩(wěn)定性驗算滿足要求六、節(jié)點設(shè)計6.1梁柱節(jié)點設(shè)計（1）構(gòu)造要求1）螺栓排列應(yīng)符合構(gòu)造要求，采用端板平放。35mm此節(jié)點處2）童”勺應(yīng)滿足扣緊螺栓的凈空要求，通常不小于ew =56mm ef =50mm3）螺栓排列端距不應(yīng)小于兩倍螺栓孔徑，選取10.9級M20高強螺栓，兩排螺栓之間最小距離為三倍直徑，最大距離不應(yīng)超過400mm因此可確定端板長L=880mm 寬 b=400mm6.2節(jié)點驗算M 6B46x 10ba/ = = ra 1 ?（1）每個受拉螺栓的最大拉力 f 一吶-47012）一 ""kN其抗拉承載力< = OfiP = OBx 155 = 124kN>i07.8k