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。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，所以廠房縱

2、向長度6.3×（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<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10mm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t6mm，以2mm為模數(shù)，且大于腹板厚度。 （

3、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/b6.5。 （3）等截面梁的截面高度一般取跨度的1/401/30，即300mm400mm。綜上所述，初步選擇梁柱截面均用等截面H型鋼300×300×10×15 2.2截面幾何特性構(gòu)件名稱 截面A（mm²）Ix×104mmIy×104mmWx×103mmixmmiymmWy×103mm梁  11850202006750135013175.5450 柱 11850202006750135013175.5450三

4、、荷載計算 荷載計算簡圖3.1荷載取值計算（1）屋面不可變荷載標準值（按水平投影面）：0.5kN/（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/；（3）基本雪壓S0=0.35kN/；對于單跨雙坡屋面，屋面坡度=5.71, z=1.0雪荷載標準值SK=S0×z=0.35kN/<0.4kN/,取屋面活荷載和雪荷載中的較大值為0.4kN/，不考慮積灰荷載。（4）基本風壓：0.35kN/。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，基本風壓0=1.0×0.35=0.3675kN/，地面粗糙度系數(shù)按C類。風荷載高度變化系數(shù)按建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范的規(guī)定采用，

5、當高度小于10m時，按10m高度處的數(shù)值采用,z =0.74。風荷載體型系數(shù)s，迎風面柱及屋面分別為+0.80和-0.60，背風面柱及屋面分別為-0.50和-0.50。 3.2荷載標準值計算（1）屋面恒荷載標準值：0.5×6.3=3.15kN/m（2）屋面活荷載標準值：0.4×6.3=2.52 kN/m（3）風荷載標準值：qk=1.05sz0×柱距 迎風面：柱上q1=1.05×0.8×0.74×0.3675×6.3=1.44 kN/m 橫梁上q2=-1.05×0.6×0.74×0.3675

6、15;6.3=-1.08 kN/m 背風面：柱上q3=-1.05×0.5×0.74×0.3675×6.3=-0.90 kN/m 橫梁上q4=-1.05×0.5×0.74×0.3675×6.3=-0.90 kN/m荷載簡圖如下所示：0.90kN/m0.90kN/m1.08kN/m1.44kN/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 M圖（單位kN·m） V圖（單位kN) N圖（單位kN）(2)在可變荷載作用下內(nèi)力圖 M圖

7、（單位kN·m） V圖（單位kN） N圖（單位kN）(3)在風荷載作用下內(nèi)力圖（左風） M圖（單位kN·m） V圖（單位kN） N圖（單位kN）(4)在風荷載作用下內(nèi)力圖（右風） M圖（單位kN·m） V圖（單位kN） 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×不可變荷載+1.4×max可變荷載，雪荷載；（2）1.2×不可變荷載+1.4×風荷載；（3）1.2×不可變荷載+0.85×1.4

8、5;（不可變荷載+風荷載） 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（1-1）、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Nmax和同時出現(xiàn)的M及V較大值。最大彎矩Mmax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，錨栓在強風下可能受到拔起力，需考慮組合。最小軸壓力Nmin和同時出現(xiàn)的M及V較大值，出現(xiàn)在不可變荷載和風荷載共同作用下，當柱腳鉸接時M=0?？刂平孛媸疽鈭D截面 內(nèi)力恒荷載活荷載風荷載1.2不可變+1.4可變荷載1.2不可變+1.4風荷載1.2不可變+1.4*0.85（

9、可變+風荷載）1-1M000000N-18.90-15.128.70-44.60-16.02-30.32V-5.66-4.53 8.37-13.362.21-3.352-2-28.88-23.1123.96-68.16-11.68-39.42-18.90-15.128.70-44.60-16.02-30.32V-5.66-4.531.03-13.36-6.69-10.963-3-28.88-23.1123.96-68.16-11.68-35.67-7.52-6.011.89-17.74-8.26-13.93V18.2414.59-8.5543.04-35.8029.084-424.4219.5

10、3-7.9857.62-43.7643.05-5.64-4.511.89-13.31-10.16-9.89V-0.56-0.45-2.04-1.32-3.23-3.64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=-44.60kN V=-13.36kN梁支座截面： M=-68.16kN·m N=-17.74kN V=43.04kN梁跨中截面： M=57.62kN·m N=-13.31kN V=-3.64kN五、剛架梁、柱的截面及穩(wěn)定驗算 5.1

11、構(gòu)件的寬厚比驗算翼緣部分：b/t=145/15=9.6715235/fy =15，滿足；腹板部分：h0/tw=270/10=27250235/fy =250，滿足。 5.2剛架梁的驗算（1）梁的抗剪驗算 梁支座 V=43.04kN 查書可知 梁支座處腹板的平均切應(yīng)力：=Vhwtw=43040270×10=15.94N/mm2 所以w=hw/tw37k235/fy=270/10375.34235/235=0.320.8，滿足；故 270×10×125=337.5kN>40.04kN , 滿足。 梁跨中 V=-3.64kN 查表可知 梁跨中腹板的平均切應(yīng)力：=V

12、hwtw=3640270×10=1.35N/mm2 所以w=hw/tw37k235/fy=270/10375.34235/235=0.320.8，滿足故 270×10×125=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=-17.74kN V=43.04kN=NA±MyIx=17.74×10311850±68.16×106×13520200×104=1.50±45.55所以1=47.05N/mm

13、2 <f 2=-44.05N/mm2=21=-44.0547.05=-0.936k=16(1+)2+0.112(1-)2+(1+)=22.35 =hw/tw28.1k235/(R1)=270/1028.1×22.35×235/(1.087×47.05)=0.095<0.8，滿足所以腹板全截面有效 M=WXf=1350×103×215×10-6=290.25kNm MN=M-NWXA=290.25-17.74×135011850=288.23kNm>68.16kNm，滿足。（3）整體性驗算當斜梁不超過1:5時

14、，因為軸力很小可以把構(gòu)件當做壓彎構(gòu)件計算，由于該廠房的坡度為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 查書可知柱頂腹板的平均切應(yīng)力：=Vhwtw=13360270×10=4.95N/mm2 w=hw/tw37k235/fy=270/10375.34235/235=0.320.8，滿足； 270×10×125=337.5kN>13.36kN ,滿足。 柱底：柱的內(nèi)力V=13.36kN 查書可知 柱底腹板的平均切應(yīng)力：=Vhwtw=13360270×10=4.95N/mm2w=hw/tw37k

15、235/fy=270/10375.34235/235=0.320.8，滿足；270×10×125=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=-44.60kN V=-13.36kN=NA±MyIx=44.60×10311850±68.16×106×13520200×104=3.76±45.55所以1=49.31N/mm2 <f 2=-41.79N/mm2=21=-41.7949.31=-0.847k=16(

16、1+)2+0.112(1-)2+(1+)=20.26 =hw/tw28.1k235/(R1)=270/1028.1×20.26×235/(1.087×49.31)=0.102<0.8，滿足。 故腹板全截面有效 M=WXf=1350×103×215×10-6=290.25kNm MN=M-NWXA=290.25-44.60×135011850=285.17kNm>68.16kNm，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x=l0ix=35701

17、31=27.25 b類截面 查表得 MxbW=68.16×1060.942×1350×103=53.60N/mm2<f=235N/mm2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。2） ew，ef應(yīng)滿足扣緊螺栓的凈空要求，通常不小于35mm，此節(jié)點處=56mm，=50mm。3）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=400mm。6.2節(jié)點驗算 （1）每個受拉螺栓的最大拉力Ntp=Mntht=68.16×1064×(300-12)=59.12kN 其抗拉承載力Ntp=0.8P=0.8×155=124