門(mén)式剛架廠房設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)推薦

門(mén)式剛架廠房設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)一、設(shè)計(jì)資料該廠房采用單跨雙坡門(mén)式剛架，廠房跨度21m,長(zhǎng)度90m,柱距9m,檐高7.5m,屋面坡度1/10。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￡43型。屋面和墻面采用75mmlfEPS夾芯板，底面和外面二層采用0.6巾加厚鍍鋅彩板，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f(wàn)＞450N/mm2，鍍鋅厚度為160g/mm2。（不考慮墻面自重）自然條件：基本風(fēng)壓：W。=0.5KN/m2，基本雪壓0.3KN/m2地面粗糙度B類(lèi)二、結(jié)構(gòu)平面柱網(wǎng)及支撐布置該廠房長(zhǎng)度90川，跨度21川，柱距9山，共有11幅剛架，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(zhǎng)度＞60m,因此在廠房第二開(kāi)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)置檁條、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(duì)應(yīng)的柱間設(shè)置柱間支撐,由于柱高＜柱距,因此柱間支撐不用分層布置。（布置圖詳見(jiàn)施工圖）三、荷載的計(jì)算1、計(jì)算模型選取取一幅剛架進(jìn)行分析，柱腳采用鉸接，剛架梁和柱采用等截面設(shè)計(jì)。廠房檐高7.5m,考慮到檁條和梁截面自身高度，近似取柱高為7.2m；屋面坡度為1：10。因此得到剛架計(jì)算模型：2.荷載取值屋面自重：屋面板：0.18KN/m2檁條支撐：0.15KN/m2橫梁自重：0.15KN/m2總計(jì)：0.48KN/m2屋面雪荷載：0.3KN/m2屋面活荷載：0.5KN/m2(與雪荷載不同時(shí)考慮)柱自重：0.35KN/m2風(fēng)載：基本風(fēng)壓匕=0.5kN/m23.各部分作用荷載：(1)屋面荷載：標(biāo)準(zhǔn)值：0.48x-1-x9=4.30KN/Mcos0柱身恒載：0.35x9=3.15KN/M」.kn/m(2)屋面活載屋面雪荷載小于屋面活荷載，取活荷載0.50x—x9=4.50KN/Mcos0I.kn/m(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3「日，旦3。計(jì)算： (地面粗糙度B類(lèi))日根據(jù)查表h<10m，取1.0,N根據(jù)門(mén)式剛架的設(shè)計(jì)規(guī)范，取下圖： '風(fēng)載體形系數(shù)示意圖?????迎風(fēng)面背風(fēng)面=0.125x9=1.125kN/m=-0.50x9=-4.5kN/mq=-0.275x9=-2.475kN/mq4=-0.325x9=-2.925kN/m側(cè)面3=1.0x0.25x0.5=0.125kN/m2，q

屋頂3=-1.0x1.0x0.5=—0.50kN/m2，q

側(cè)面3=-1.0x0.55x0.5=-0.275kN/m2,

k屋頂3k=-1.0x0.65x0.5=-0.325kN/m2,荷載如下圖:-1,kn/m -kn/m4.內(nèi)力計(jì)算：(1)截面形式及尺寸初選：梁柱都采用焊接的H型鋼梁的截面高度h一般取(1/301/45)1,故取梁截面高度為600mm；暫取H600x300x6x8,截面尺寸見(jiàn)圖所示柱的截面采用與梁相同截面截面名稱(chēng)長(zhǎng)度(mm)面積(mm2)Ix(x106mm4Wx)(x104mm3Iy1(x106mm4Wy)(x104mm3ixmm)iymm柱H600x300x6x872009472520173362423461.6梁H600x300x6x8105529472520173362423461.6EA=2.06x108x9472x10-6=1.95x106kn,EI=2.06x108x520x106x10-12=1.07x105kn?m2

x（2）截面內(nèi)力：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：

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：①1.2*恒載效應(yīng)+1.4*活載效應(yīng)②1.2*恒載效應(yīng)+1.4*風(fēng)載效應(yīng)③1.2*恒載效應(yīng)+1.4*0.85*｛活載效應(yīng)+風(fēng)載效應(yīng)｝取四個(gè)控制截面：如下圖：各情況作用下的截面內(nèi)力截面內(nèi)力恒載活載左風(fēng)I-IM000N-45.36-47.2546.95Q-19.32-18.0524.55n-nM-127.84-129.94147.59N-45.36-47.2546.95Q-19.32-18.0516.45in-inM-127.84-129.94147.59N-21.75-22.6621.04Q43.4145.22-45.08IV-IVM92.8396.70-77.574N-21.75-22.6621.04Q2.182.27-1.81內(nèi)力組合值截面內(nèi)力1.2恒+1.4活1.2恒+1.4風(fēng)1.2恒+1.40.85（風(fēng)+活）i-iM000N-120.5811.30-54.85Q-48.4511.19-15.45n-nM-335.3353.22-132.40N-120.5811.3054.79Q-48.4511.19-25.09in-inM-335.3353.22-132.40N-64.303.36-28.03Q115.40-11.0251.93IV-IVM246.782.79134.16N-57.82-3.36-28.03Q5.790.083.164.截面驗(yàn)算控制內(nèi)力組合項(xiàng)目有：①+M與相應(yīng)的N,V（以最大正彎矩控制）②一Mmax與相應(yīng)的N,V（以最大負(fù)彎矩控制）③N與相應(yīng)的M,V（以最大軸力控制）④Nmax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：1-1截面的控制內(nèi)力為M=0N=—120.58KN,Q=—48.45KN2-2截面的控制內(nèi)力為M=—335.33KN?M,N=—120.58KN,Q=—48.45KN3-3截面的控制內(nèi)力為M=—335.33KN?M,N=—64.30KN,Q=115.40KN4-4截面的控制內(nèi)力為M=246.78KN?M,N=—57.82KN,Q=5.79KNA：剛架柱驗(yàn)算：取2-2截面內(nèi)力平面內(nèi)長(zhǎng)度計(jì)算系數(shù)：日=2+0.45K,其中K=XL=105=1.46,，N=2+0.45x1.46=2.66,0 IH7.2 0RH=7.2x2.66=19.1M平面外計(jì)算長(zhǎng)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柱平面外的支承點(diǎn),但為了安全起見(jiàn)計(jì)算長(zhǎng)度按兩個(gè)墻梁間距考慮,即H0Y=7200/2=3600mm19100 3600x234y61.6...入= =81.6,入x234y61.6⑴局部穩(wěn)定驗(yàn)算構(gòu)件局部穩(wěn)定驗(yàn)算是通過(guò)限制板件的寬厚比來(lái)實(shí)現(xiàn)的。①柱翼緣b=（150-4）2=12.17<15*=15''235=15（滿足要求）t6 f\235yy②柱腹板hw=600—16=146<250注=250,'235=250（滿足要求）tw 4 fy 2235

M=-335.33KN?M,N=-120.58KN,Q=-48.45KNoIN、M 120.58x103?335.33x106max>=—± = ± oiJAW9472 173x104f206.56=12.73±193.83=< N/mm21-181.10o -o _206.56+181.10」qqTOC\o"1-5"\h\z——max min= =1.88o 206.56maxh584 .i=——=97<48a+0.5入-26.2=105.28t6 0xw因97>70,故可以考慮屈曲后強(qiáng)度。由于考慮屈曲后強(qiáng)度:o.\P=—2o.\P=—2

o1曙=-0.88=206.56x584206.56+181.1=311.2mm16[(1+P)16[(1+P)2+0.112(1-P)2]0.5+1+P=21.28>=^匚=584=v0.8,p28.1、；;k《235/f 28.1xt21.28則P=1，截面全部有效。（3）抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算:柱截面的最大剪力為=48.45kN入=——w入=——w3758出=0.85235/f 37x<5.34x10.8<X<1.4,則f'=[1-0.64(九-0.8)]f=0.973x125=121.63N/mm2匕=hlf'=58418x121.63x1w0-3>V:滿足要求。彎剪壓共同作用下的驗(yàn)算：因?yàn)閂<0.5丫，按公式M<Mn=M-NW/A進(jìn)行驗(yàn)算，其中M=Wf=173x104x215x10-6=371.95kN?mMn=M-NW/A=371.95-120.58x371.95/9472e=31.95:22.59=367.2kN?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)算九二81,6<［九］=180,九二九%"/235=81.6b類(lèi)截面，由《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》附表C-2查得，Q=0.681N1Ex=1.0,則兀2EA3.142義2.06義10N1Ex=1.0,則E二 （r^T6）二2388kN,PmxN PM_120.58*103 1.0義335.33義106 + -/―― ---——+ TQaL[1一0.8（N/Nex）]叱0.681x94721.05X173X104X（1-0,8X毀）x x xx 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)算為-入ff/235-58.4yb類(lèi)截面，由《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》查得，①-0.818c M 1P=0.65+0.352-0.65+0.35x=0.825比 M 21…X2 … 58.42 Q=°7-4400-.7-44000-.NPM 120.58x103f0.825x335.33x106則”—+n二-x +1.0 ①A①W 0.818x9472 0.99x173x104y bpx-15.56+161.52=177N/mm2<f滿足要求。B：剛架梁驗(yàn)算：取3-3截面內(nèi)力M--335.33KN?M，N--64.30KN，Q-115.40KN⑴局部穩(wěn)定驗(yàn)算③梁翼緣--（150-4）2-12.17<15；竺5-15：竺5-15（滿足要求）t6 ff1235yy④梁腹板h 600—16 235 235-- -146<2501——-250. 250（滿足要求）t4 f飛235門(mén)式剛架坡度為1/10<1/5，可以不考慮橫梁軸梁的影響，按受彎構(gòu)件驗(yàn)算。335.33x106=± =±193.83N/mm2門(mén)式剛架坡度為1/10<1/5，可以不考慮橫梁軸梁的影響，按受彎構(gòu)件驗(yàn)算。335.33x106=± =±193.83N/mm2173x104o「.p=—2

o1h=584x-=292mm1616[(1+p)2+0.112(1—P)2]0.5+1+P,0.112x4=23.91入= p28.1―584/8 =0.53<0.8,28.1xx.23.91則p=1,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Va=115.4kNk=5.34 maxT入=——攻37h/1-ww次、::235/fy58出二0.8537x<5.34x10.8<X<1.4,則f、=[1-0.64(九—0.8)]f=0.973x125:121.63N/mm2maxV=htf=584x8x121.63x10一3=568.25kN>V，滿足要求。maxdwwv彎矩作用下的驗(yàn)算:M=M=173x104x215x10-6=371.95kN?m>335.33kN?加，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4梁<N柱，M梁二M柱，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(lái)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(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，取其中一段計(jì)算。由入=3000=48.7及b類(lèi)截面查《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》得，①=0.865y61.6 y由于有端彎矩與橫梁荷載，取P=1.0,則①=1.07-'L=1.02tx b44000由于內(nèi)力沿桿件線性變化，取較大值64.3kN

NPM 64.3x103 ，八1.0x335.33x106從而 +n-^T~~x= +1.0x ①A QW 0.865x9472 1.03x173x104=7.85+188.19=196.04N/mm2<f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=2.06x108x9472x10-6=1.95x106kn,EI=2.06x108x520x106x10-12=1.07x105kn?m2荷載標(biāo)準(zhǔn)值即風(fēng)載，位移圖如下：'-.26.1'-.26.1<—滿足要求<—滿足要求200（2）橫梁擾度驗(yàn)算：荷載標(biāo)準(zhǔn)值=1.0x恒載+1.0x活載=4.3+4.5=8.8kN/m，位移圖如下:單位?mm5 單位?mm5 63.6L21000330250—<—滿足要求四、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)：（1）四、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)：（1）梁柱節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)：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(jí)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)四=0.45,螺栓承受拉力為：TOC\o"1-5"\h\zz_MyN 335.33x0.372 64.30第一排：=155.37—6.43=148.94kN第一排：=155.37—6.43=148.94kN=88.54—6.43=82.11kN=55.13—6.43=48.70kN1Ey2n4x(0.1322+0.2122+0.3722) 10MyN 335.33x0.212 64.30第二排：N=——2-——= — Ey2n4x(0.1322+0.2122+0.3722) 10iMyN 335.33x0.132 64.30第三排：N=--^——= -— Ey2n4x(0.1322+0.2122+0.3722) 10，其抗拉承載力為：>148.94kN，滿足要求。[Nb]=0.8P=0.8x225=180kN>148.94kN，滿足要求。Nb=nd2xfb/4=nx21.182x500/4=176.2kNtet螺栓群的抗剪力（M24螺栓）（下面三排不計(jì)外加壓力，只考慮預(yù)壓力）Vb=E0.9日日(P—1.25N)=2[0.9x0.45x(225—1.25x148.94)+0.9x0.45x(225—1.25x82.11)+0.9x0.45x(225—1.25x48.70)+0.9x0.45x225x6]=810.26kN>115.40kNt[3eJi.=139748.70103(0.5at[3eJi.=139748.70103(0.5awet)f(0.58097)20522.5mm，16.1mm，連接處選用如下組合內(nèi)力值:Q5.79KN，（2）梁梁節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)：梁梁節(jié)點(diǎn)形式見(jiàn)下圖:M 246.73CNM，N 57.83CN(使螺栓受壓)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t28mm。端部腹板設(shè)置加勁肋，加強(qiáng)腹板強(qiáng)度，詳見(jiàn)施工圖采用摩擦型高強(qiáng)螺栓，采用10.9級(jí)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)日=0.45,螺栓承受拉力為：第一排：N第二排：N_第一排：N第二排：N_My=—1-Ey2My=——2-Ey2N 246.78X0.372 57.82一= =125.17—7.23=119.94kNn4x(0.2122+0.3722) 8N246.78X0.212 57.82=71.34-7.23=64.11kN8n 4x(0.2122+0.3722)其抗拉承載力為：I [Nb]=0.8P=0.8*225=180kN >119.94kN，滿足要求。iNb=兀d2Xfb/4=KX21.182X500/4=176