门式刚架厂房计算书(共23页).doc

精选优质文档-倾情为你奉上钢结构厂房计算书1.设计资料哈尔滨市某单层工业厂房，采用单跨双坡门式刚架，刚架跨度18m，柱距6m，柱高5.6m，屋面坡度1/10，地震设防烈度为6度。刚架平面布置如下图1.1所示，刚架形式及几何尺寸如下图1.2所示。屋面及墙面板均为彩色压型钢板，内填充以保温玻璃棉板，考虑经济、制造和安装方便，檩条和墙梁均采用冷弯薄壁卷边C型钢，间距为1.5米，钢材采用Q235钢，焊条采用E43型。 图1.1 刚架平面布置图 图1.2 刚架形式及几何尺寸2.荷载计算2.1荷载取值计算：（1）屋盖永久荷载标准值（对水平投影面）YX51380760型彩色压型钢板 0.15 50 厚保温玻璃棉板 0.05 PVC铝箔及不锈钢丝网 0.02 檩条及支撑 0.10 刚架斜梁自重 0.15 悬挂设备 0.20 合计 0.67 （2）面可变荷载标准值屋面活荷载：0.30雪荷载：基本雪压=0.45。对于单跨双坡屋面，屋面坡角=，=1.0，雪荷载标准值 ：=1.0×0.45=0.45。取屋面活荷载和雪荷载中的较大值0.45，不考虑积灰荷载。（3）轻质墙面及柱自重标准值（包括柱、墙骨架等）0.5（4）风荷载标准值基本风压：；根据地面粗糙度列别为B类，查得风荷载高度变化系数：当高度小于10m时，按10m高度处的数值采用，=1.0。风荷载体型系数：迎风柱及屋面分别为0.25和1.0，背风面柱及屋面分别为0.55和0.65。（5）地震作用哈尔滨地区抗震设防烈度为6度，根据全国民用建筑工程设计技术措施-结构中第18.8.1条的建议，所以不考虑地震作用。2.2各部分作用的荷载标准值计算：（1）屋面恒荷载标准值：0.67×6=4.02活荷载标准值：0.45×6=2.70（2）柱荷载恒荷载标准值：（0.5×6×5.64.02×9）=52.98活荷载标准值：2.70×9=24.3（3）风荷载标准值迎风面：柱上 横梁上背风面：柱上 横梁上3.内力分析3.1在恒荷载作用下：本工程才用等截面梁和柱。柱脚按铰接支承设计。采用弹性分析方法确定刚架柱内力。并采用结构力学求解器求解结构内力。图3.1 恒荷载作用下的M图图3.2 恒荷载作用下的N图图3.3 恒荷载作用下的V图3.2在活荷载作用下：图3.4 活荷载作用下的M图图3.5 活荷载作用下的N图图3.6 活荷载作用下的V图3.3在风荷载作用下：图3.7 左风向风荷载作用下的M图 图3.8 左风向风荷载作用下的N图图3.9 左风向风荷载作用下的V图4.内力组合刚架结构构件按承载能力极限状态设计，根据建筑结构荷载规范（GB500092001）的规定，采用荷载效应的基本组合：。本工程结构构件安全等级为二级，。刚架内力组合（左半跨）见表4.1。表4.1 内力组合表截面内力组组合项目荷载组合方式荷载组合项目M/KNmN/KNV/KN刚架柱柱顶 B及相应的N、V（1）1.2×恒1.4×活179.1077.4431.98及相应的N、V（2）1.0×恒1.4×风29.627.091.88及相应的±、V（1）1.2×恒1.4×活179.1077.4431.98及相应的±、V（2）1.0×恒1.4×风29.627.091.88柱底 A及相应的N、V及相应的N、V及相应的±、V（1）1.2×恒1.4×活097.6031.98Nmin及相应的±Mmax、V（2）1.0×恒1.4×风09.718.71刚架梁支座BMmax及相应的N、V（1）1.2×恒1.4×活179.1039.5273.86Mmin及相应的N、V（2）1.0×恒1.4×风29.622.576.87跨中CMmax及相应的N、V（2）1.0×恒1.4×风140.5731.823.18Mmin及相应的N、V（1）1.2×恒1.4×活1.451.920.275.刚架设计5.1截面设计：初选梁柱截面均用焊接工字钢，截面特性：，。5.2构件验算：（1）构件宽厚比验算翼缘部分： =96/12=8<腹板部分：=426/8=53.25<（2）刚架梁的验算A.抗剪验算梁截面最大剪力为=73.86kN，考虑仅有支座加劲肋，满足要求。B.弯、剪、压共同作用下的验算取梁端截面进行验算，N=39.52kN，V=73.86kN，M=179.10 。 因V<0.5 按门式刚架轻型房屋钢结构技术规程（CECS102：2002）验算。 ， ，即腹板全截面有效。 满足要求。C.整体稳定性验算N=39.52kN，M=179.10 梁平面内的整体稳定性验算：计算长度取横梁长度=18090mm，=/=97.63<=150，b类截面，查附录D得0.570。， ，满足要求。横梁平面外的整体稳定验算：考虑屋面压型钢板与檩条紧密连接，檩条可作为横梁平面外的支承点，但为安全起见，计算长度按两个檩距或隅撑间距考虑，即。对于等截面构件，b类截面，查表得。 取 ， 满足要求。 D.按钢结构设计规范（GB500172003）校核该梁腹板容许高厚比。粱端截面： 故，满足要求。梁跨中截面： ，故，满足要求。（3）刚架柱的验算A.抗剪验算 柱截面的最大剪力是=31.98kN，考虑仅有支座加劲，满足要求。B.弯、剪、压共同作用下的验算 取柱端截面进行验算N=77.44kN，V=31.98kN，M=179.10。 因V<0.5 按门式刚架轻型房屋钢结构技术规程（CECS102：2002）验算。 ， ，即腹板全截面有效。 ，满足要求。C.整体稳定验算构件的最大内力：N=97.60kN，M=197.10a.刚架柱平面内的整体稳定性验算刚架柱高H=5600mm，梁长L=18090mm，柱的线刚度与横梁线刚度之比为查表得柱的计算长度系数。刚架柱的计算长度。，b类截面，查附录D得。， ，满足要求。b.刚架柱作用平面外的整体稳定性验算 柱平面外的整体稳定验算：考虑压型墙板与墙梁紧密连接，有蒙皮作用，墙梁可作为横梁平面外的支承点，为安全起见，计算长度取两个墙梁或隅撑间距考虑，即。对于等截面构件，b类截面，查表得。 取 ， D.按钢结构设计规范（GB500172003）校核该柱腹板容许高厚比。柱顶截面： 故，满足要求。 柱底截面： ，满足要求。（4）验算刚架在风荷载作用下的侧移 ， 刚架柱顶等效水平力： 5.3节点验算：（1）梁柱连接节点A.螺栓强度验算梁柱节点采用10.9级M22高强摩擦型螺栓连接，构件截面采用喷砂，摩擦面抗滑移系数=0.45，每个高强螺栓的预拉力是190kN，连接处传递内力设计值：N=39.52kN，V=78.86kN，M=179.10。 （a） （b）图5.1 刚架柱与刚架梁的连接节点螺栓抗拉承载力验算： 螺栓抗剪承载力验算：，满足。最外排一个螺栓的抗剪、抗拉承载力验算：，满足要求。B.端板厚度验算端板厚度取t=20mm，按二边支撑类端板计算:C.梁柱节点域的剪应力验算，满足要求。D.螺栓处腹板强度验算，满足要求。（2）横梁跨中节点A.螺栓强度验算横梁跨中节点采用10.9级M20高强摩擦型螺栓连接，构件接触面采用喷砂，摩擦面抗滑移系数=0.45，每个高强螺栓的预拉力是155kN，连接处传递内力设计值：N=31.82kN，V=3.18kN，M=140.57。螺栓抗拉承载力验算：螺栓抗剪承载力验算：，满足 最外排一个螺栓的抗剪、抗拉承载力验算 ，满足要求。B.端板厚度验算端板厚度取t=18mm，按二边支撑类端板计算C.螺栓处腹板强度验算，满足要求。 （a） （b）图5.2 刚架梁跨中节点（3）柱脚设计刚架柱与基础铰接，采用平板式铰接柱脚。 A柱脚内力设计值：，。 B由于柱脚剪力较小，故一般不需要考虑剪力键；但经计算在设置柱间支撑的开间必须设置剪力键。另>0，考虑柱间支撑竖向上拔力后，锚栓仍不承受拉力，故仅考虑柱在安装过程中的稳定，按构造要求设置锚栓即可，采用4M24。C柱脚底板面积和厚度计算。a.柱脚底板面积确定 ，取； ，取。 底板布置如图，基础采用C20混凝土，=9.6，验算底板下混凝土的轴心抗压强度设计值：，满足要求。 图5.3 刚架柱铰接 b.底板厚度的确定根据柱底板被柱腹板和翼缘所分割的区段分别计算底板所承受的最大弯矩。三边支承板：b2/b1= 96/426=0.225<0.3，按悬臂板计算：对于悬臂板部分：底板厚度：，取t=20mm。6.其他构件设计6.1檩条的设计：檩条选用冷弯薄壁卷槽型钢，按单跨简支构件设计。屋面坡度1/10，檩条跨度6m，于跨中设一道拉条，水平檩距1.5m，材质为钢材Q235。 （1） 荷载及内力 考虑永久荷载与屋面活荷载的组合为控制效应 檩条线荷载标准值： 檩条线荷载设计值： ， 。 图6.1 冷弯薄壁卷槽型钢截面弯矩设计值： （2）截面选择及截面特性A.选用C180×70×20×2.2：，；，。先按毛截面计算的截面应力 （压） （压） （拉）B.受压板件的稳定系数腹板： 21.743上翼缘板：上翼缘板为最大压应力作用于部分加劲板件的支撑边， 0.863C.受压板件的有效宽度腹板：， >1.1 板组约束系数：=0.367 由于<0，取=93.99mm。=81.82，则截面有效宽度为： ，上翼缘板： <1.1板组约束系数： 由于>0，取。 =31.82， 则截面有效宽度为： 。下翼缘板：下翼缘板全截面受拉，全部有效。D.有效净截面模量 上翼缘板的扣除面积宽度为，腹板的扣除面积宽度为，同时在腹板的计算截面有一直径14mm拉条连接孔（距上翼缘板边缘35mm），孔位置与扣除面积位置基本相同。所以腹板的扣除面积按直径14mm拉条连接孔计算，有效净截面模量为： ，。（3）强度验算按屋面能阻止檩条侧向失稳和扭转考虑 图6.2 檩条上翼缘及腹板的有效净截面（4）挠度计算 （5）构造要求，满足要求。（6）梁局部承载力验算A.檩条传给横梁上翼缘的集中荷载，B.腹板上边缘处折算应力取梁端截面处得内力 N=39.52kN，V=73.86kN，M=179.10 。 ，满足要求。6.2隅撑的设计：隅撑按轴心受压构件设计，轴心力为：连接螺栓采用普通C级螺栓M12，隅撑的计算长度取两端连接螺栓中心的距离为。选用L50×4，截面特性：， ，查附录D得。单面连接的角钢强度设计值乘折减系数，满足要求。 图6.3 刚架梁跨隅撑布置6.3墙梁的设计： 本工程为单层工业厂房，刚架柱柱距为6m，标高1.200m以上采用彩色压型钢板。墙梁间距1.5m，跨中设置一道拉条，钢材Q235.（1）荷载计算墙梁采用冷弯薄壁卷边C型钢160×70×20×3.0，自重，墙重；基本风压，风荷载标准值按CECS102：2002中的围护结构计算 ， 本工程外墙为落地墙，计算强梁时不计墙重，另因强梁先安装故不计拉条作用。，（2）内力计算 ，。（3）强度计算 墙梁C160×70×20×3.0，平放，开口朝上，参考屋面檩条的计算结果及工程实践经验，取，。 在风吸力下拉条位置设在墙梁内侧，并在柱底设斜拉条。此时压型钢板与墙梁外侧牢固相连，可不验算墙梁的整体稳定性。（4）挠度计算，满足要求。参考文献1 陈树华，刚结构设计M. 武汉：华中科技大学出版社，2007.2 陈志华，刚结构原理M. 武汉：华中科技大学出版社，2007.3 CECS102：2002.门式刚架轻型房屋刚结构技术规程S. 北京：中国建筑工业出版社，2003.4 GB500182002.冷弯薄壁型刚结构技术规范S. 北京：中国计划出版社，2003.专心-专注-专业