鋼結(jié)構(gòu)廠房課程設(shè)計

號學(xué)號《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計》課程設(shè)計院(系)名稱：航天與建筑工程學(xué)院2014年6月(1)(21.設(shè)計資料哈爾濱市某雪糕廠房，采用單跨雙坡門式剛架，剛架跨度27m，柱距6m，柱高6m，屋面坡度1/10，地震設(shè)防烈度為6度。剛架平面布置如下圖(a)所示，剛架形式及幾何尺寸如下圖(b)所示。屋面及墻面板均為彩色壓型鋼板，內(nèi)填充以保溫玻璃棉板，考慮經(jīng)濟(jì)、制造和安裝方便，檁條和墻梁均采用冷彎(a)鋼架平面布置圖(b)鋼架形式及幾何尺寸2.荷載計算1)荷載取值計算(1)屋蓋永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值(對水平投影面)YX51-380-760型彩色壓型鋼板m250mm厚保溫玻璃棉板m2PVC鋁箔及不銹鋼絲網(wǎng)m2檁條及支撐m2剛架斜梁自重m2懸掛設(shè)備m2合計m2(2)屋面可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值0zkz0m灰荷載。(3)輕質(zhì)墻面及柱自重標(biāo)準(zhǔn)值(包括柱，墻骨架等)m(4)風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值按《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(CECS102:2002)附錄A的規(guī)定計0構(gòu)荷載規(guī)范》(GB50009—2001)的規(guī)定采用，當(dāng)高度小于10m時，按10m高度處的數(shù)值采用，μ=。風(fēng)荷載體型系數(shù)μ。迎風(fēng)面柱及屋面分別為+和，背風(fēng)面zs柱及屋面分別為和(CECS102:2002中間區(qū))。(5)地震作用據(jù)《全國民用建筑工程設(shè)計技術(shù)措施——2)各部分作用的荷載標(biāo)準(zhǔn)值計算(1)屋面恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值：×6kN/m2=m2準(zhǔn)值：m2=m2(2)柱荷載恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值：(+×)kN=活荷載標(biāo)準(zhǔn)值：×=(3)風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值w1w2w2w3w3w4w4考慮本工程剛度跨度較小，廠房高度較低，荷載情況及剛架加工制造方便，剛架采用等截面，梁柱選用相同截面。柱腳按鉸接支承設(shè)計。采用彈性分析方法確定剛架內(nèi)力。引用《建筑結(jié)構(gòu)靜力計算手冊》(中國建筑工業(yè)出版社)中(1)在恒荷載作用下(見圖3-1~3-3)k=h/s=6/==3+k+Ψ(3+Ψ)=3++(3+=AE888圖3-1恒剛架的內(nèi)力圖符號規(guī)定：彎矩圖以剛架外側(cè)受拉為正，在彎矩圖中畫在受拉側(cè)；軸力以桿件受壓為正，剪力以繞桿端順時針方向旋轉(zhuǎn)為正。(2)在活荷載作用下(見圖3-4~3-6)AE2AE88C88BD8(3)在風(fēng)荷載作用下對于作用于屋面的風(fēng)荷載可分解為水平方向的分力q和豎向的分力q。xy(1)在迎風(fēng)面橫梁上風(fēng)荷載豎向分力q作用下(見圖3-7)w2yΦ=1(8+5Ψ)=1(8+)=E8A444444(2)在背風(fēng)面橫梁上風(fēng)荷載豎向分力q作用下(見圖3-8)w4yA8E4444(3)在迎風(fēng)面柱上風(fēng)荷載q作用下(見圖3-9)w16AE2lE4444DDw1(4)在背風(fēng)面柱上風(fēng)荷載q作用下(見圖3-10)w3AE2lE2222AH=Aw3(5)在迎風(fēng)面橫梁上風(fēng)荷載水平分力q作用下(見圖3-11)w2xAE2l12A22H=HE2BBD(6)在背風(fēng)面橫梁上風(fēng)荷載水平風(fēng)力q作用下(見圖3-12)w4xAEEDED(7)用疊加繪制在風(fēng)荷載作用下剛架的組合內(nèi)力(見圖3-13~3-3-16)wwww4.內(nèi)力組合剛架結(jié)構(gòu)構(gòu)件按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計，根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GB50009-2001)的規(guī)定，采用荷載效應(yīng)的基本組合：ySR。本工程結(jié)構(gòu)構(gòu)件00(1)對于基本組合，荷載效應(yīng)組合的設(shè)計值S從下列組合值中取最不利值確定①恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值計算的荷載效應(yīng)+活荷載標(biāo)準(zhǔn)值計算的荷載效應(yīng)；②恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值計算的荷載效應(yīng)+風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值計算的荷載效應(yīng)；活荷載標(biāo)準(zhǔn)值計算的荷載效應(yīng)+風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值計算的荷載效應(yīng)；風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值計算的荷載效應(yīng)+活荷載標(biāo)準(zhǔn)值計算的荷載效應(yīng)；標(biāo)準(zhǔn)值計算的荷載效應(yīng)。本工程不進(jìn)行抗震驗算。最不利內(nèi)力組合的計算控制截面取柱底、柱頂、梁端及梁跨中截面。對于剛架梁，截面可能的最不利內(nèi)力組合如下。梁端截面:M及相應(yīng)的N、V；M及相應(yīng)的N、V。maxmin梁跨中截面：M及相應(yīng)的N、V；M及相應(yīng)的N、V。maxmin對于剛架柱,截面的最不利組合有M及相應(yīng)的N、V；M及相應(yīng)的N、V；N及相應(yīng)的士M、V；N及相應(yīng)的maxminmaxmaxminmax表鋼架內(nèi)力組合(左半跨)——00荷載組合項目1.2恒+1.4活1.0恒+1.4風(fēng)1.2恒+1.4活1.0恒+1.4風(fēng)——1.2恒+1.4活1.0恒+1.4風(fēng)1.2恒截面柱頂B剛架柱柱底A剛支荷載組合方式(1)(2)(1)(2)——(1)(2)(1)內(nèi)力組組合項目————++1.4活1.0恒+1.4風(fēng)1.0恒+1.4風(fēng)1.2恒+1.4活架座梁B跨C(2)(2)(1)5.剛架設(shè)計截面設(shè)計初選梁柱截面均用熱軋普通工字鋼I63c:630×180×17×22，wfI=102339cm4,W=cm3，i=cm；xxxI=cm4，W=cm3，i=cm。yyy構(gòu)件驗算(1)驗算剛架柱在風(fēng)荷載作用下的側(cè)移I=I=102339cm4，=Il/Ih=27000/6000=cbtcb12H=0.67W=kNch12h12Ahfhf22ueuf(2)構(gòu)件寬厚比驗算翼緣部分：b/t=22=235／f=15滿足y腹板部分：h/t=586/17=235／f=250滿足0wy(3)剛架梁的驗算梁截面最大剪力為V=kN，考慮到僅有支座加勁肋，maxs375.34375.34uwwvmaxV=htf=586×17×125kNuwwvmax②彎、剪、壓共同作用下的驗算：取梁端截面進(jìn)行驗算，N=kN,V=kN，M=kNm。因VV,取V=V，按《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GB50017—2003)驗算uM=Aff1u2=kNmM=kNm，取M=Mf故V12MMf=01，滿足要求。0.5VMMN=kN,M=kNm梁平面內(nèi)的整體穩(wěn)定性驗算：計算長度取橫梁長度l=27135mm，0x=l/i=27135/=[]=150，b類截面，查表得=。x0xxxx1xXyybxNmmfNmm，滿足要求橫梁平面外的整體穩(wěn)定驗算：考慮屋面壓型鋼板與檁條緊密連接，有蒙皮作用，檁條可作為橫梁平面外的支承點，但為安全起見，計算長度按兩個檁距或隅撐間距考慮，即l=3015mm。對于等截面構(gòu)件0y0,1=l/i=3015/32=,b類截面，查表得=。0ySWy0yyy =N/mm2f=295N/mm2④按《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GB50017-2003)校核橫梁腹板容許高厚比：0maxt0fwy00x2wv⑤驗算檁條集中荷載下的局部受壓承載力：a.檁條傳給橫梁上翼緣的集中荷載。zyRb.驗算腹板上翼緣處的折算應(yīng)力。取梁端截面處的內(nèi)力M=kN.m，N=kN,V=kN，nw(4)剛架柱的驗算柱截面最大剪力為V=kN，考慮到僅有支座加勁肋，maxfh/t235uwwvmaxy=共，Vfh/t235uwwvmax②彎、剪、壓共同作用下的驗算：取柱頂截面進(jìn)行驗算N=kN，V=kN，M=kN.m因V共V,取V=V，按《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GB50017—2003)驗算uu=kN.m之MkN.m，取M=Mf③整體穩(wěn)定驗算構(gòu)件的最大內(nèi)力：N=kN,M=kN.ma.剛架柱平面內(nèi)的整體穩(wěn)定性驗算：剛架柱高H=6000mm，梁長L=27135mm，柱的線剛度k=I/h1c1梁線剛度k=I/(2中s)=102339人104/27135mm3=mm3，2b0k/k=170565/=，查表得柱的計算長度系數(shù)山=。剛架柱的計算長度b0xx0xxxRx=+=+ 12192.46)b.剛架柱平面外的整體穩(wěn)定驗算：考慮屋面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，單位安全起見，計算長度按兩個墻梁距離或隅撐間距考慮，即l=3015mm。對于等截面構(gòu)件，0y入=l/i=3015/=,b類截面，查表得Q=y0yyy1N④按《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GB50017-2003)校核鋼架柱腹板容許高厚比：0裝t0fwva=00t0fwv節(jié)點驗算(1)梁柱連接節(jié)點：(見圖5-1)圖5-1剛架柱與剛架梁的連接節(jié)點梁柱節(jié)點采用級M22高強(qiáng)度摩擦型螺栓連接，構(gòu)件接觸面采用噴砂，摩擦面抗滑移系數(shù)p=，每個高強(qiáng)度螺栓的預(yù)拉力為190kN，連接N=kN,V=kN，M=kN.mtt力驗算：Vfv求最外排一個螺栓的抗剪、抗拉承載力驗算V+t=+=V+t=+=共，滿足要求Vt端板厚度取t=20mm，按二邊支撐類端板計算:③梁柱節(jié)點域的剪應(yīng)力驗算：bccv處腹板強(qiáng)度驗算：ii))maxminmaxmaxmincGN165.65人103Nmm2Nmm2maxminmaxmaxmincbh300人730cc根據(jù)柱底板被柱腹板和翼緣所分割的區(qū)段分別計算底板所承受的最大彎矩:三邊支承板：b/b=96/586=共，按懸臂板計算2111M=a2=0.751762N.m=11616N.m11242對于懸臂板部分：M=1a2=10.72502N.m=900N.m242底板厚度：t=6Mmax=611616mm=mm，取t=20mm。f2956.其他構(gòu)件設(shè)計檁條的設(shè)計檁條形式為卷邊槽形冷彎型鋼，按單跨簡支構(gòu)件設(shè)計。屋面坡度1/10，檁條跨度6m，于跨中設(shè)一道拉條，水平檁距，材質(zhì)為鋼材Q345。(1)荷載及內(nèi)力：考慮永久荷載與屋面活荷載的組合為控制效應(yīng)。k檁條線荷載設(shè)計值p=psina=m，p=pcosa=kN/mxyM=pl2y=1.89962kN.m=8.55kN.m，x8(2)截面選擇及截面特性xxxyymaxyminy0先按毛截面計算的截面應(yīng)力為②受壓板件的穩(wěn)定系數(shù)件的有效寬度：c1則截面有效寬度mc1板件約束系數(shù)k1/1/0.5141.3951則截面有效寬度④有效凈截面模量上翼緣板的扣除面積寬度為()mm=；腹板的扣除面積寬度為()mm=，同時在腹板的計算截面有一直徑13mm拉條連接孔(距上翼緣板邊緣35mm)，孔位置與扣除面積位置基本相同。所以腹板的扣除面積按直徑(3)強(qiáng)度驗算：按屋面能阻止檁條側(cè)向失穩(wěn)和扭轉(zhuǎn)考慮MxMxMy8.551060.213106250.23N/mm2295N/mm2(4)撓度驗算：(5)構(gòu)造要求：xy隅撐的設(shè)計(見圖6-2)撐布置隅撐按軸心受壓構(gòu)件設(shè)計，軸心力為N=Affy=18022295kN=kNC級螺栓M12，隅撐的計算長度取兩端連接螺栓中離為l=633mm。選用L50×4，截面特性：A=cm2，I=cm4，0