輕型門式鋼架課程設(shè)計(jì)計(jì)算書

1、某單層工業(yè)廠房，采用單跨雙坡門式剛架，剛架跨度24m長(zhǎng)度48m柱距6m檐口標(biāo)高iim屋面坡度1/10。屋面及墻面板均為彩色鋼板，內(nèi)填充保溫層，考慮經(jīng)濟(jì)、制造 和安裝方便，檁條和墻梁均采用冷彎薄壁卷邊 C型鋼，鋼材采用Q345鋼，f =310N/mm2， fv -180N/mm2，基礎(chǔ)混凝土標(biāo)號(hào)C30, f14.3N/mm2，焊條采用E50型。剛架平面布 置圖，屋面檁條布置圖，柱間支撐布置草圖，鋼架計(jì)算模型及風(fēng)荷載體形系數(shù)如下圖所示。剛架平面布置圖 屋面檁條布置圖 柱間支撐布置草圖 計(jì)算模型及風(fēng)荷載體形系數(shù)二、荷載計(jì)算2.1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)

2、。2.2荷載取值計(jì)算：（1）屋蓋永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值I I I II彩色鋼板0.40 kN m2保溫層 0.60 kN . m2檁條 0.08 kN m2鋼架梁自重0.15 kN m2合計(jì) 1.23 kN /m2（2）屋面活載和雪載0.30 KN/m2。（3）輕質(zhì)墻面及柱自重標(biāo)準(zhǔn)值 0.50 KN /m2（4）風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值基本風(fēng)壓：=1.05 0.50 =0.525kN/m。根據(jù)地面粗糙度類別為 B類，查得風(fēng)荷載高 度變化系數(shù)：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) : 迎風(fēng)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。2.3各部分作用

3、的荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算（1）屋面荷載：1標(biāo)準(zhǔn)值：1.23 67.42kN/mcos日柱身恒載：0.50 6 =3.00kN/m（2）屋面活載1屋面活載雪載0.30 61.81kN/mCOSB（3）風(fēng)荷載以左吹風(fēng)為例計(jì)算，右吹風(fēng)同理計(jì)算，根據(jù)公式 H SP計(jì)算，Jz查表h空10m , 取1.0, J取值如圖1.2所示。（地面粗糙度B類）迎風(fēng)面?zhèn)让鎘 -0.25 1.0 1.05 0.50 =0.131kN/m2，q, =0.131 6 = 0.79kN/m屋頂 k=1.00 1.0 1.05 0.50 =0.525kN/m2，q2 - -0.525 6 - -3.15kN/m背風(fēng)面?zhèn)让?*=-0.55

4、 1.0 1.05 0.50 =-0.289kN/m2，q3 - -0.289 6 - -1.73kN /m屋頂= -0.65 1.0 1.05 0.50 =-0.341kN/m2，q4 - -0.341 6 - -2.05kN /m三、內(nèi)力計(jì)算根據(jù)各個(gè)計(jì)算簡(jiǎn)圖，用結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器計(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“ 一”； 軸力圖：拉為正，壓為負(fù)。3.1恒載作用（標(biāo)準(zhǔn)值）下，計(jì)算簡(jiǎn)圖及內(nèi)力值：恒載作用下軸力圖8養(yǎng)一一 一亠-恒載作用下剪力圖恒載作用下彎矩圖3.2活載作用（標(biāo)準(zhǔn)值）下，計(jì)算簡(jiǎn)圖及內(nèi)力值：* I活荷載作用下軸力圖活荷載作用下剪力圖, <

5、r _活荷載作用下彎矩圖3.3風(fēng)荷載作用（標(biāo)準(zhǔn)值）下，計(jì)算簡(jiǎn)圖及內(nèi)力值：風(fēng)荷載作用下軸力圖風(fēng)荷載作用下剪力圖風(fēng)荷載作用下彎矩圖由對(duì)稱性可知，右風(fēng)作用下，鋼架的內(nèi)力圖與上述各圖分別對(duì)稱，可不做分析。四、內(nèi)力組合截面內(nèi)力恒載活載左風(fēng)組合值柱端AM0000N-122.04-21.7240.21-143.08Q-24.27-5.9219.15-21.33柱端BM-266.98-65.12162.86-274.74P N-89.04P -21.7240.21-103.48Q-24.27-5.9210.46-25.63梁端BM-266.98-65.1214.41-399.44N-33.01-8.05-38

6、.97-83.62Q86.1821.02162.86269.65梁端CM232.8056.79-78.09293.27P N-33.01P -8.0514.41-38.78Q-3.30-0.81-0.99-5.93五、剛架設(shè)計(jì)5.1截面形式及尺寸初選梁柱都采用焊接的工字型鋼，梁截面高度h 一般取(1/30 1/45 ) L,故取梁截面高度為800mm暫取梁截面尺寸為H800x300x10x14,如下圖所示，柱的截面采用與梁相同。截 面截面名稱面積(m)Ix"6410 mmW.310 mmI Y"6 410 mmW.310 mmi xmmi ymm柱H800X 300X 10

7、X 14161201681420634232363梁H800X 300X 10X 141612016814206342323635.2構(gòu)件驗(yàn)算:(1)構(gòu)件寬厚比驗(yàn)算(2)平面內(nèi)計(jì)算長(zhǎng)度平面外長(zhǎng)度計(jì)算系數(shù)：考慮壓型鋼板墻面與強(qiáng)梁緊密連接，起到應(yīng)力蒙皮作用，與柱連接的強(qiáng)梁可作為柱平面外的支撐點(diǎn)，但為了安全起見計(jì)算長(zhǎng)度按兩個(gè)強(qiáng)梁間距考慮，即H°y1000/2 = 5500mm(3)剛架柱的驗(yàn)算A. 柱有效截面特征B. 抗剪驗(yàn)算柱截面的最大剪力是Vmax=25.63kN,考慮到僅有支座加勁肋，ho/tw37 5.34 235= 1.08，0.8 ： s =1.08 ： 1.4，所以 fv&#

8、39;二1 0.64( s 0.8)fv = 0.8208，梁的抗剪承載力設(shè)計(jì)值 Vu =0.8208hwtwfv =0.8208 772 10 180 = 1140.58kN Vmax，滿足要求。彎剪壓共同作用下的驗(yàn)算：因?yàn)閂 < 0.5Vu，按公式M乞M ：二Me -NWe/Ae進(jìn)行驗(yàn)算,C. 整體穩(wěn)定驗(yàn)算構(gòu)件的最大內(nèi)力：N=143.08kN, M=274.74kNma. 剛架柱平面內(nèi)的整體穩(wěn)定性驗(yàn)算剛架柱高H=11000m,柱的計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)o =1.05。剛架柱的計(jì)算長(zhǎng)度 入=匚心=39.2<入=150, b類截面，查表得 玖=0.901。NEx0二 2ea1.1'2

9、206 161201.1 39.22kN =19389.5kNNA:mxM xN"應(yīng)。)1430801.0 274.74 106+0.901 16120 420 103 (1 -0.901143.08 )19389.5=289.38N / mm2:f =310N/mm2，滿足要求。b. 剛架柱作用平面外的整體穩(wěn)定性驗(yàn)算計(jì)算長(zhǎng)度l°y = 5500mm。對(duì)等截面構(gòu)件，=0, %二嘰"，、=87.3，b類截面，查表得 y =0.643=1.73>0.6d.驗(yàn)算剛架在風(fēng)荷載作用下的側(cè)移Jlc = lb 4 =lcl/1 bh= 24000/11000 =2.18剛

10、架柱頂?shù)刃搅Γ篐：w.0.67(qw1 qw3)h =0.67 (0.79 1.73) 11 =18.57kN(4) 剛架梁的驗(yàn)算A. 梁有效截面特征B. 抗剪驗(yàn)算梁截面的最大剪力是Vmax=83.62kN，考慮到僅有支座加勁肋，由于是等截面，同理得Vu =0.8208hwtwfv =0.8208 772 10 180 =1140.58kN Vmax，滿足要求。彎剪壓共同作用下的驗(yàn)算：因?yàn)閂 : 0.5Vu，按公式M M eN = Me -NWe/ Ae進(jìn)行驗(yàn)算，其中 Me =Wef =420 104 215 10=903kN mC. 整體穩(wěn)定驗(yàn)算構(gòu)件的最大內(nèi)力：N=-83.62kN，M=

11、-399.44kN - m來源：網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載a.剛架梁平面內(nèi)的整體穩(wěn)定性驗(yàn)算梁平面內(nèi)的整體穩(wěn)定性驗(yàn)算：計(jì)算長(zhǎng)度取橫梁長(zhǎng)度l°x=12060mm人=.億=37.34<-=150，b類截面，查表得 0.908 oNEx07：2EA1.12:2 206 161201.1 37.342kN =21369.3kN：mx =匸0mxMW1x(1x ")N Ex0=297.64 N / mm2836201.0 399.44 106+0.908 16120 420 103 (1 _ 0.908：-83.62 )21369.3:f =310N/mm2，滿足要求。b.剛架梁作用平面外的整體穩(wěn)

12、定性驗(yàn)算計(jì)算長(zhǎng)度l°y = 5500mm。對(duì)等截面構(gòu)件，=0,=1, 'y =87.3，b類截面，查表得 =0.643 O=1.73>0.6六、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)：(1) 梁柱連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)A.螺栓強(qiáng)度驗(yàn)算梁柱節(jié)點(diǎn)采用10.9級(jí)M30高強(qiáng)摩擦型螺栓連接，如下圖所示。構(gòu)件截面采用噴砂，摩擦面抗滑移系數(shù)J =0.50，每個(gè)高強(qiáng)螺栓的預(yù)拉力是355kN,連接處傳遞內(nèi)力設(shè)計(jì)值：N=-83.62kN，V=269.65kN, M=399.44kN mo(a)(b)14-M30N： =0.9山最外排一個(gè)B.端板厚度螺栓抗拉:N螺栓抗剪承載沢仆0.= 0.9丄P30070 80 80 70 

13、9;栓的抗剪、端板厚度取t -f (efC.梁柱節(jié)點(diǎn)域的剪D.螺栓處腹板= 20mm，匚*)(J14算+算150150.剛架柱與剛架梁的連接節(jié)點(diǎn)弟 0.8P =284kN4H800X 300X10X14=5.97 kN，滿足要求。50漢 355 = 15975kN >Nv =承載力驗(yàn)算:邊支撐端板反外伸計(jì)算：83 6260廠73賃 84.043 H800X 300X0X1473 漢 30；13.71m m,滿足要求。73) 310翼緣內(nèi)第二排第一個(gè)螺栓的軸向拉力設(shè)計(jì)值:取 Nt2 =142kN(2) 梁梁連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)A.螺栓強(qiáng)度驗(yàn)算梁梁連接節(jié)點(diǎn)采用10.9級(jí)M30高強(qiáng)摩擦型螺栓連接，如下

14、圖所示。構(gòu)件接觸面采用 噴砂，摩擦面抗滑移系數(shù)=0.50，每個(gè)高強(qiáng)螺栓的預(yù)拉力是355kN,連接處傳遞內(nèi)力設(shè)計(jì) 值如下：N=-38.78kN, V=-5.93kN，M=293.27kN- m（00令3）0 X10X1410-M30螺栓抗拉承載力驗(yàn)算:j 螺栓抗剪承載力驗(yàn)算：梁梁連接節(jié)點(diǎn)N： =0.9m »P=0.9勺jjQ.50匯355 = 159,75kN30070 808070148.78，滿足要求。3.88kN10|最外排一個(gè)螺栓的抗剪B.端板厚度驗(yàn)算屯端板厚度取t= 20mm按二邊支撐端板外伸計(jì)算6ef ewNtf '抗拉承載力驗(yàn)算:.7*ewb+2ef (ef +ew) f* 73疋300 + 2疋 6003C.梁柱節(jié)點(diǎn)域的剪應(yīng)力驗(yàn)算D.螺栓處腹板強(qiáng)度驗(yàn)算3T_ H?310|150139m m，滿足要求。翼緣內(nèi)第二排第一個(gè)螺栓的軸向拉力設(shè)計(jì)值：取 Nt2 =142kNC20混凝土， fc=9.6 N / mm2 « -fc ' f -:(3) 柱腳設(shè)計(jì)剛架柱與基礎(chǔ)鉸接，米用平板式鉸接柱腳?；A(chǔ)米用a. 柱腳內(nèi)力設(shè)計(jì)值如下：N =143.08kN，V =21.33kNb. 柱腳底板尺寸確定B 二b 2c =300 2 (20 50) =340400mm 取 B=360mm