鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)計(jì)算書(例子)

1、門式剛架廠房設(shè)計(jì)計(jì)算書一、設(shè)計(jì)資料該廠房采用單跨雙坡門式剛架，廠房跨度21m,長度 90m,柱距 9m,檐高 7.5m,屋面坡度 l/10o 剛架為等截面的梁、柱，柱腳為狡接。材料采用 q235 鋼材，焊條采用e43 型。屋面和墻面采用ismmeps夾芯板，底面和外面二層采用0.6皿片鍍鋅彩板, 鋅板厚度為275/gm2；標(biāo)條采用高強(qiáng)鍍鋅冷彎薄壁卷邊z 形鋼標(biāo)條，屈服強(qiáng)度tr45qn/mm2f鍍鋅厚度為160g/腫。（不考慮墻面自重）自然條件：基本風(fēng)壓：wo基本雪壓 o.3kn/m2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度90m,跨度 21m,柱距 9m,共有 11 棉剛架，由于縱向

2、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。標(biāo)條間距為1.5m。廠房長度 60m,因此在廠房笫二開間和中部設(shè)置屋蓋橫向水平支撐：并在屋蓋相應(yīng)部位設(shè)置標(biāo)條、斜拉條、拉條和撐桿：同時(shí)應(yīng)該在與屋蓋橫向水平支撐相對應(yīng)的柱間設(shè)置柱間支撐，由于柱高 v 柱距，因此柱間支撐不用分層布置。（布置圖詳見施工圖）三、荷載的計(jì)算1、計(jì)算模型選取取一棉剛架進(jìn)行分析，柱腳采用較接，剛架梁和柱釆用等截面設(shè)計(jì)。廠房檐高 7.5m,考慮到標(biāo)條和梁截面自身高度，近似取柱高為7.2m；屋面坡度為1： 10o因此得到剛架訃算模型：2. 荷載取值屋面自重：屋面板 : 0.18/ctv/m2標(biāo)條支撐： 0

3、a5kn/m2橫梁自重 : 0a5kn/m2總計(jì)： oaskn/m2屋面雪荷載： 0.3kn/ 屋面活荷載： 0.5kn/ （與雪荷載不同時(shí)考慮）柱自重 : 0.35 kn/m 風(fēng)載：基本風(fēng)壓wn=0.5kn/m23. 各部分作用荷載：（1）屋面荷載：標(biāo)準(zhǔn)值： 0.48 x x9 = 4.30kn / mcos& 柱身恒載： 0? 35x9 = 3? 15kn/m .：kn/m1j門1丿i 1j j鄧kn/m 3ckn/m （2）屋面活載屋面雪荷載小于屋面活荷載，取活荷載0? 50 xlx9 = 4.50kn/m cos0in + 風(fēng)載體形系數(shù)示意圖迎風(fēng)面?zhèn)让?$ = 1.0x0.25

4、x0.5 = 0.1 25kn/m2, =0.125x9 = 1.1 25kn/m屋頂q = -1.0 x 1.0 x0.5 = -0.50w/ q2 =-0.50 x9 = -4.5kn/m 背風(fēng)面?zhèn)让?q =-1.0 x0.55x0.5 = -0.275w/?r, = -0.275 x9 = -2.475/ m屋頂 8 = -1.0 x 0.65 x 0.5 = -0.325w / m29 q4 = -0.325 x 9 = -2.925w / m荷載如下圖 : （3）風(fēng)荷載以風(fēng)左吹為例計(jì)算，風(fēng)右吹同理計(jì)算: 根據(jù)公式 q =“ ：“* （）計(jì)算 : 乂根據(jù)查表h/2l28 則 p = ,

5、 截面全部有效。(3)抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算：柱截面的最大剪力為v_=48.45w 無.= 上佟 _ =竽8= 0.8537 廟 j235/；. 37x7534x1 0.84 v_,滿足要求。彎剪壓共同作用下的驗(yàn)算：因?yàn)?v 0? 5 耳，按公式m s= me-nwe/ae進(jìn)行驗(yàn)算，其中m. =vv./ = 173xl04x215xl06 =371.95w-/n m； = m, - nwc / & = 371.95 -120.58 x 371.95 /9472 2。匕 j6 25。4 竺=25。|。(滿足要求 ) n , m 120.58x10 丄 335.33x1()6 = = - - a v

6、va. 9472 一 173xl04=12.73 193.83 = max bmax 206.56 = 97 4870,故可以考慮屈曲后強(qiáng)度。山于考慮屈曲后強(qiáng)度：? =-18=_088q 206.56 584 it. = 206.56 x - = 311 .2mm206.56 + 181. 1 16 =371.95 - 22.59 = 367.2rn ? m 335. 33kn ? m,滿足要求。（4）穩(wěn)定性驗(yàn)算剛架柱平面內(nèi)穩(wěn)定性驗(yàn)算4=81.62 = 180j = 2vv/235 =81.6 類截面，由鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范附表c-2 查得， =0.681=238 弘皿 0 和=1? 0,則n 卩訥

7、x_ 120.58xl031.0 x335.33x10礦川一 0.8(譏) 叫=0.681x9472 + 05x173x10 如( 1-0.8x 應(yīng) 2388 =18.69 +192.39 = 211 ? 08n / mm2 f滿足要求。剛架柱平面外穩(wěn)定性驗(yàn)算2 = 2va/235 =5&4 方類截面，由鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范查得，夠=0.818v 1 0 = 0.65 + 0.35 j = 0.65 + 0.35 x = 0.825 a/】2 ? =1.07- =1.07-!-= 0.99 4400 44000 nlll n pmx120.58x10 t n0.825x335.33xl06(

8、p：a ?叫映0.818x 9472 0.99 xl73xl04= 15.56 + 161.52 = 177n/ ” 2 / 滿足要求。b：剛架梁驗(yàn)算：取3-3 截面內(nèi)力m=335? 33kn ? m, n = 64.30km 0 = 115 ? 4okn 局部穩(wěn)定驗(yàn)算梁翼緣梁腹板（2）梁有效截面特征 宀 625。3.142x2.06x105x9472 (1.1x81.62) (150-4)/2 7 =l=15 （滿足要求）= 250 |=250 （滿足要求）門式剛架坡度為1/101/5,可以不考慮橫梁軸梁的影響，按受彎構(gòu)件驗(yàn)算。/, =584x1 = 292, 血= - 二= - = 0.5

9、3 /2t91 則 p = , 截面全部有效。（3）強(qiáng)度驗(yàn)算抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算 : 柱截面的最大剪力為丫時(shí)=1 5aknkf =5.34 4 = 0.84 ，滿足要求。彎矩作用下的驗(yàn)算：m ”=m = 173x104x215x10=371.953?血335? 33kn? m 滿足要求。（4）穩(wěn)定性驗(yàn)算剛架梁平面內(nèi)穩(wěn)定驗(yàn)算驗(yàn)算方法與柱平面內(nèi)的穩(wěn)定驗(yàn)算相同，由于n 梁 v 叫卜， m,汀肚卡，因而可以滿足要求。剛架梁平面外穩(wěn)定驗(yàn)算一般剛架平面外穩(wěn)定靠支撐來保證，考慮標(biāo)條處設(shè)置隅撐以保證屋脊負(fù)彎矩使下翼緣受壓時(shí)有支撐，在支撐點(diǎn)處設(shè)置隅撐以保證橫梁全截面受支承，則橫梁成為平面外3m 支撐的壓彎構(gòu)件，取其中一

10、段計(jì)算。由=48.7 及 b 類截面查鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范得，化.=0.86561. 6 由于有端彎矩與橫梁荷載，取0 腫 1.0,則 0=1.07- 二 = 1.02氏44000 =335.33x10& 173x10= 193? 83n/ /16 16 k = _ lt _ = 八 .=23 91 (1 + 0) ，+0.112(1-0 尸05 + + 0 v0.112x4 九億 _ 584/8 hj、? _ 584/8 7 85 37 廟 j235/；. 37x5/534x1 由于內(nèi)力沿桿件線性變化，取較大值64?3kn.，-n pm64.3xio3“ 1.0 x335. 33xl06申

11、、a 如巧“ 0.865x9472 1.03xl73xl04= 7.85 + 18 8.19 = 196.04n/ww 宀/ 滿足要求。5. 位移驗(yàn)算：（1）柱頂水平位移驗(yàn)算：由矩陣位移法結(jié)構(gòu)力學(xué)計(jì)算程序計(jì)算位移，位移驗(yàn)算為正常使用極限狀態(tài)下的承載力驗(yàn)算，荷載應(yīng)選用標(biāo)準(zhǔn)值。構(gòu)件截面參數(shù)：ea = 2.06 x 1 o x 9472 x 10-6 = 1.95x 106kn.eix = 2.06 x 108 x 520 x 106 x 10,2 = 1.07 x 105kn ? m2荷載標(biāo)準(zhǔn)值即風(fēng)載，位移圖如下：j _ 18.1 h 7200 梟 7 v。滿足要求荷載標(biāo)準(zhǔn)值二1. ox 恒載 +

12、1. ox 活載二 4. 3+4. 5=8. 8kn/m , 位移圖如下 :63.6 _ 1 7_21000_詼四、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)：（1）梁柱節(jié)點(diǎn)設(shè)（2）橫梁擾度驗(yàn)算：63.6面滿足要求連接處選用如下組合內(nèi)力值: m=-335 ? 33kn? m, n = -64 ? 30kn( 使螺栓受壓 ), q = 115? 40kn 采用摩擦型高強(qiáng)螺栓，采用10.9 級 m24 螺栓，預(yù)壓力p二 225kn, 摩擦面采用噴砂的處理方法，摩擦系數(shù)“二0.45,螺栓承受拉力為：n ：二 0. 8p二 0.8x225 二 180kn = /2x/,/4 = x21.182x500/4 = 176.2kn 螺栓群的

13、抗剪力24 螺栓）（下面三排不計(jì)外加壓力，只考慮預(yù)壓力）vb=s0? 9“q (p-1 ? 25n,) = 20.9x0.45x(225-1.25x 148.94) + 0.9x0.45x (225-1.25x82.11) + 0.9 x 0.45 x (225-1.25x 48.70) + 0.9 x 0.45 x 225 x 6 = 810.26w115.40kn335. 33x0. 372 64. 30 4x(0. 132+0. 212?+0. 372：) 335. 33x0.212 10 64. 30 4x(0. 1322+0.2122+0. 3722) 335. 33x0. 132

14、10 64. 30 4x(0. 132:+0. 212:+0. 3722) 10 148. 94kn, 滿足要求。, 其抗拉承載力為:=155.37-6.43 = 148.94kn = 88.54-6.43 = 82. hkn =55.13-6.43 = 48.70kn 端板厚確定 :采用端板厚f = 28/zz/ho端部腹板設(shè)置加勁肋，加強(qiáng)腹板強(qiáng)度，詳見施工圖（2）梁梁節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)：梁梁節(jié)點(diǎn)形式見下圖: 連接處選用如下組合內(nèi)力值：m=246 ? 78kn? m, n = -57.82kn （使螺栓受壓）, q = 5? 79kn第?排螺栓端板厚: 第二排螺栓端板厚：第三排螺栓端板厚: th tn

15、 /6x68xl48. 94xl03v 400 x205 6 字 n lmz? + 2e(ef+ew)f6x68x97x82. llxlo397 x400 + 2x68x (68 + 97) x 205 16. mm93e、n( 0. 5a+ m 3x97x48. 70 xlq3 (0. 5x80 + 97)x205 =22.5mtn9采用摩擦型高強(qiáng)螺栓，釆用10? 9 級 m24 螺栓，預(yù)壓力p=225kn, 摩擦面采用噴砂的處理方法，摩擦系數(shù)“二0.45, 螺栓承受拉力為：第- 排： n 產(chǎn)竺 -悅 246.7*0.372 空 =遠(yuǎn) 17-7.23)9.941 zy ： n 4x(0.21

16、2-+0.372) 8 第二排： x 整_ 216.78x0.212 十込 71.34-7.23 = 64.11rn -zy- n 4x(0.212-+0. 372) 8 其抗拉承載力為： 代 二 0? 8p=0.8x225=180kn , 沁門寸上119.94kn, 滿足要求。； =rtd; x/?/4 = /rx21.18- x500/4 = 176.2kn 螺栓群的抗剪力(m24 螺栓 )( 下面二排不計(jì)外加壓力，只考慮預(yù)壓力) vb=z 0? 9“ 竹( p -1 ? 25n, ) = 20.9 x 0.45 x (225-1.25x119.94) + 0.9 x 0.45 x (225-1.25x64.11) + 0.9 x 0.45 x 225 x 4 = 542? 65rn5. 79kn 端板厚確定 : 端部腹板設(shè)置加勁肋，加強(qiáng)腹板強(qiáng)度，詳見施工圖設(shè)計(jì)內(nèi)力采用：n = -120? 78kn （使螺栓受壓）, q = r8? 45kn第- 排螺栓端板厚 : 第二排螺栓端板厚: 103=24amm9lewb + 2e(e+ew)f/ 6x68x97x64. llxlo397x400 + 2x68x(68 + 97)x205 =14.2/77/7/, （