單跨雙坡門式鋼結(jié)構(gòu)

1、一、設(shè)計資料1、建筑物根本條件該廠房采用單層單跨雙坡門式鋼結(jié)構(gòu)，廠房總長度150m，檐口高度H=8.0m，跨度L=21.0m，廠房柱距離S=7.5m，屋頂坡度0.1。剛架為等截面的梁，柱，柱腳為鉸接。材料采用Q235鋼材，焊條采用E43型。屋面和墻面采用75mm厚EPS夾心板，底面和外面二層采用0.6mm厚鍍鋅彩板，鋅板厚度為275/ gm2,檁條采用高強(qiáng)鍍鋅冷彎薄壁卷邊Z形鋼檁條，屈服強(qiáng)度fy450N/mm2,鍍鋅厚度為160g/mm2。不考慮墻面自重自然條件：根本風(fēng)壓：W00.35KN/m2,地面粗糙度為：B類。二、結(jié)構(gòu)平面柱網(wǎng)及支撐布置該廠房長度為150m，跨度為21m，柱距為7.5m，

2、共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。檁條間距為1.5m。廠房長度60m，因此在廠房第二開間和中部設(shè)置屋蓋橫向水平支撐；并在屋蓋相應(yīng)部們設(shè)置檁條、斜拉條、拉條和撐桿；同時應(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。三、荷載的計算1、選取計算模型取一榀剛架進(jìn)行分析，柱腳采用鉸接，剛架梁和柱采用等截面設(shè)計。廠房檐高8.0m，根底埋深為0.8m，考慮到檁條和梁截面自身高度，所以柱高近似取8.5m；屋面坡度為0.1。因此得到剛架的計算模型如下列圖： 2、荷載取值 = 1 * GB3 屋面恒載：0.45KN/m2，橫梁自重：0.15 KN/m

3、2,總恒載：0.60 KN/m2 = 2 * GB3 活載：由于剛架的受荷水平投影面積為21*7.5157.5m260m2,故按?建筑結(jié)構(gòu)荷載標(biāo)準(zhǔn)?取屋面活載按不上人屋面標(biāo)準(zhǔn)值為0.3KN/m2。 = 3 * GB3 風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值根本風(fēng)壓值為0.35KN/m2；地面粗糙度系數(shù)按B類?。伙L(fēng)荷載高度變化按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)?建筑結(jié)構(gòu)荷載標(biāo)準(zhǔn)?GB500092001的規(guī)定采用，當(dāng)高度小10m時，按10m高度處的數(shù)值采用，z1.0。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。 = 4 * GB3 剛架承受的荷載設(shè)計值屋面恒載 g10.6*1cos*7.54

4、.5 KN/m柱身恒載 g20.35*7.52.625 KN/m屋面活載 q0.3*1cos*7.52.25 KN/m屋面風(fēng)荷載迎風(fēng)面 墻體k1.0*0.8*0.350.28 KN/m2, q10.28*7.52.1KN/m 屋面k=-0.6*0.35*1.0=-0.21KN/m2, q2-0.21*7.5-1.58KN/m背風(fēng)面 墻體k=-0.5*0.35*1.0=-0.175KN/m2, q2-0.175*7.5-1.37KN/m 屋面k=-0.5*0.35*1.0=-0.175KN/m2, q2-0.175*7.5-1.37KN/m風(fēng)載體形系數(shù)示意圖風(fēng)載分布圖KN/m 屋面活載分布圖KN

5、/m恒載分布圖KN/m3、屋面構(gòu)件 = 1 * GB2 夾芯板夾芯板型號采用JXB423331000，芯板面度為0.50mm，板厚為80mm。 = 2 * GB2 檁條檁條采用冷彎薄壁卷槽鋼180*70*20*3.0，跨中設(shè)拉條一道。檁托布置風(fēng)施工圖。4、屋面支撐下列圖給出了柱間斜撐及屋面支撐的 = 1 * GB2 屋面支撐布置檁條間距1.5m水平支撐節(jié)距3m。 = 2 * GB2 屋面支撐荷載及內(nèi)力屋面支撐斜桿采用強(qiáng)緊的圓鋼。屋面支撐計算簡圖如下。一側(cè)山墻支撐取。節(jié)點荷載標(biāo)準(zhǔn)值 。節(jié)點荷載設(shè)計值。斜桿拉力設(shè)計值 = 3 * GB2 斜桿斜桿選用的圓鋼，截面面積A113.0。強(qiáng)度校核：。剛度校

6、核：張緊的圓鋼不需要考慮長細(xì)比的要求，但從構(gòu)造上考慮采用為宜。柱間支撐直桿用檁條兼用，因檁條留有一定的應(yīng)力余量，可不再驗算。 = 1 * GB2 柱間支撐荷載及內(nèi)力 11柱間支撐為斜桿，采用強(qiáng)緊的圓鋼。作用于兩側(cè)山墻頂部節(jié)點的風(fēng)荷載為山墻高度取9.8m：取按一半山墻面作用風(fēng)荷載的1/3考慮節(jié)點荷載標(biāo)準(zhǔn)值為：節(jié)點荷載設(shè)計值 ；斜桿反力設(shè)計值 。 = 2 * GB2 斜桿校核斜桿選用圓鋼，截面面積A113.0強(qiáng)度校核：剛度校核：張緊的圓鋼不需要考慮長細(xì)比的要求，但從構(gòu)造上考慮采用為宜。 2-2 3-33、內(nèi)力計算： = 1 * GB2 截面形式及尺寸初選：梁柱都采用熱軋H型鋼梁的截面高度h一般取1

7、/301/45L，故取當(dāng)截面高度為暫取488*300*11*18，截面尺寸如下列圖：截面截面名稱長度mm面積mm2Ixcm4Wxcm3Iycm4Wycm3ixcmiycm柱H488*300*11*188.8159.176791627838106540.420.667.14梁H488*300*11*1810.55159.176791627838106540.420.667.14EA=2.06*108*159.17*10-6=3.28*104KN，EIx=2.06*108*67916*10-81.4*105KNm2 = 2 * GB2 截面內(nèi)力根據(jù)各個計算簡圖，用結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器計算，得結(jié)果在各種荷

8、載作用下的內(nèi)力圖如下。計算工程計算簡圖及內(nèi)力值M、N、Q 備注恒 載 作用 恒載作用 恒載下彎矩 恒載下剪力 恒載下軸力忽略柱自重彎矩圖剪力圖軸力圖活載作用活載作用 活載下彎矩圖標(biāo)準(zhǔn)值 活載下剪力圖標(biāo)準(zhǔn)值 活載下軸力圖標(biāo)準(zhǔn)值彎矩圖剪力圖軸力圖風(fēng)荷載作用 風(fēng)載作用彎矩圖標(biāo)準(zhǔn)值 風(fēng)載作用剪力圖標(biāo)準(zhǔn)值風(fēng)載作用下軸力圖標(biāo)準(zhǔn)值彎矩圖剪力圖軸力圖內(nèi)力組合由于恒載和活載關(guān)于結(jié)構(gòu)豎向?qū)ΨQ，因面風(fēng)荷載只要考慮一個方向作用，風(fēng)荷載只引起剪力不同，而剪力不起控制作用按承載能力極限狀態(tài)進(jìn)行內(nèi)力分析，需要進(jìn)行以下可能的組合： = 1 * GB3 1.2*恒載效應(yīng)+1.4*活載效應(yīng) = 2 * GB3 1.2*恒載效應(yīng)+

9、1.4*風(fēng)載效應(yīng) = 3 * GB3 1.2*恒載效應(yīng)+1.4*0.85*活載效應(yīng)+風(fēng)載效應(yīng) = 3 * GB2 構(gòu)件截面設(shè)計取四個控制截面，如下列圖： = 4 * GB2 各荷載作用下的截面內(nèi)力內(nèi)力組合值4、截面驗算控制內(nèi)力組合工程有： = 1 * GB3 +Mmax與相應(yīng)的N，V以最大正彎矩控制 = 2 * GB3 Mmax與相應(yīng)的N，V以最大負(fù)彎矩控制 = 3 * GB3 Nmax與相應(yīng)的M，V以最大軸力控制 = 4 * GB3 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：11截面的控制內(nèi)力為M0，N94.402KN，Q50.18KN。22截面的控制內(nèi)力為

10、M238.464KNM，N55.58KN，Q27.094KN33截面的控制內(nèi)力為M238.5 KNM，N69.79KN，Q86.79KN44截面的控制內(nèi)力為M205.58 KNM，N26.98KN，Q8.814KN = 1 * GB2 剛架柱驗算：取22截面內(nèi)力 = 1 * GB3 平面內(nèi)長度計算系數(shù)： = 1 * ROMAN I.柱抗剪承載力設(shè)計值Vd 02+0.45K，其中KICLRLRH10.558.81.20，02+0.45*1.202.54， H0 x8.8*2.5423.35m = 2 * GB3 平面計算長度：考慮壓型鋼板墻面與墻梁緊密連接，起到應(yīng)力蒙皮作用，與柱連接的墻梁可作為

11、柱平面外的支承點，但為了平安起見計算長度按兩個墻梁間距考慮，即：， = 3 * GB3 局部穩(wěn)定驗算構(gòu)件局部穩(wěn)定驗算是通過限制板件的寬厚比來實現(xiàn)的。柱翼緣滿足要求柱腹板滿足要求柱有效截面特征M238.5，N55.58KN，Q27.09KN由于考慮屈曲后強(qiáng)度：，那么，截面全部有效。 = 2 * GB2 抗剪強(qiáng)度驗算：柱截面的最大剪力為因，所以，滿足要求彎剪壓共同作用下的驗算：因，按公式進(jìn)行驗算，其中滿足要求。 = 3 * GB2 穩(wěn)定性驗算剛架柱平面內(nèi)穩(wěn)定性驗算類截面，由?鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)?附表C2查得，那么滿足要求。2、剛架梁驗算：取33截面內(nèi)力M238.5，N69.79KN，Q86.79KN

12、= 1 * GB3 局部穩(wěn)定驗算梁翼緣 滿足要求梁腹板 滿足要求 = 2 * GB3 梁有效截面特征門式剛架坡度為1/101/5，可以不考慮橫梁軸梁的影響，按受彎構(gòu)件驗算。，那么，截面全部有效。 = 3 * GB3 強(qiáng)度驗算抗剪強(qiáng)度驗算：柱的最大剪力為因，那么，滿足要求彎矩作用下的驗算：，滿足要求。 = 4 * GB3 穩(wěn)定性驗算剛架梁平面內(nèi)穩(wěn)定驗算驗算方法與柱平面內(nèi)的穩(wěn)定驗算相同，由于N梁N柱，M梁M柱，因而可以滿足要求。剛架梁平面外穩(wěn)定驗算一般剛架平面外穩(wěn)定靠支撐來保證，考慮檁條處設(shè)置隅撐以保證屋脊負(fù)彎矩使下翼緣受壓時有支撐，在支撐點處設(shè)置隅撐以保證橫梁全截面受支承，那么橫梁面為平面外3m

13、支撐的壓彎構(gòu)件，取其中一段計算。由及b類截面查?鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)?得，由于有端彎矩與橫梁荷 載，取，那么由于內(nèi)力沿桿件線性變化，取較大值69.79KN從而 滿足要求。5、位移驗算：柱頂水平位移驗算：由于剛架梁坡度不大于1：5，所以剛架側(cè)移可按公式估算，且其數(shù)值不應(yīng)超過剛架柱頂位移設(shè)計值的限值的h/60。由式和，那么有 滿足要求。6、節(jié)點設(shè)計： = 1 * GB2 梁柱節(jié)點設(shè)計：梁柱節(jié)點形式如下列圖：連接處選用如下組合內(nèi)力值：使螺栓受壓，采用摩擦型高強(qiáng)螺栓，采用10.9級M24螺栓，預(yù)壓力P225KN，摩擦面采用噴砂的處理方法，摩擦系數(shù)，螺栓承受拉力為：第一排：第二排：第三排：其抗拉承載力為：，滿

14、足要求。螺栓群的抗剪力M24螺栓下面三排不計外加壓力，只考慮預(yù)壓力端板厚確定：第一排螺栓端板厚：第二排螺栓端板厚： 第三排螺栓端板厚： 采用端板厚。 端部腹板設(shè)置加勁肋，加強(qiáng)腹板強(qiáng)度，見施工圖。 = 2 * GB3 梁梁節(jié)點設(shè)計： 梁梁節(jié)點形式如下列圖：連接處選用如下組合內(nèi)力值：使螺栓受壓，采用摩擦型高強(qiáng)螺栓，采用10.9級M24螺栓，預(yù)壓力P225KN，摩擦面采用噴吵的處理方法，摩擦系數(shù)，螺栓承受拉力為：第一排：第二排：其抗拉承載力為：螺栓群的抗剪力M24螺栓下面三排不計外加壓力，只考慮預(yù)壓力端板厚確定：第一排螺栓端板厚：，第二排螺栓端板厚：采用端板厚。端部腹板設(shè)置加勁肋，加強(qiáng)腹板強(qiáng)度，見施工圖。 = 2 * GB2 柱腳設(shè)計： = 1 * GB3 柱腳節(jié)點如下列圖：設(shè)計內(nèi)力采用：N94.402KN使螺栓受壓，Q50.18KN根底混凝土抗壓承載力，錨栓采用柱腳內(nèi)力計算：底板反力底板厚度計算：按一邊支承計算，因此采用。抗剪連接件計算?？辜舫休d力滿足要求，不需要設(shè)置抗剪連接件。參考資料1?鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)?GB5001720032?建筑結(jié)構(gòu)荷載標(biāo)準(zhǔn)?GB5000920013?建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)?GB5006820014?建筑結(jié)構(gòu)制圖標(biāo)