门式钢架计算.doc

【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流门式钢架计算.精品文档.南昌工程学院毕 业 设 计 题 目： 毕 业 设 计 计 算 书 系 部： 国 际 教 育 学 院 专 业： 建 筑 工 程 技 术 姓 名： 学 号： 指导教师： 目 录前 言11.1设计原始资料11.1.1上海市华锑化工公司生产车间11.1.2设备条件11.2基本要求11.2.1设计原则11.2.2.设计内容11.2.3组成要素12 .建筑设计12.1 图纸内容12.2 说明书的内容23.结构设计23.1屋架的设计23.1.1设计资料23.1.2 屋架形式及几何尺寸23.1.3支撑布置23.1.4内力计算43.1.5 截面选择103.1.6.屋架支撑设计：273.1.7.屋架端部内天沟验算：313.1.8 梁和柱的连接313.2墙架设计313.2.1 荷载及墙板设计：313.2.2 纵墙横梁计算323.3 墙架柱的计算323.3.1 弯矩作用平面内稳定性计算：333.3.2 弯矩作用平面外的稳定性验算333.3.3 挠度验算：333.4 排架柱的计算：333.5柱间支撑383.5.1设计资料383.5.3截面选择403.5.4焊缝验算403.6基础计算413.6.1基础底面尺寸计算433.6.2基础底面应力验算443.7圈梁计算453.8横墙墙架柱基础计算464.局部计算484.1次梁的设计：484.1.1 截面特征计算494.1.2施工阶段的验算514.2 使用阶段的验算524.3 简支主梁的设计544. 3.1截面特征的的计算544.3.2荷载短期效应时的换算截面544.3.3施工阶段的验算:564.3.4 使用阶段的计算57前 言1.1设计原始资料1.1.1上海市华锑化工公司生产车间上海市华锑化工公司生产车间位于上海市宝山区。建筑总面积为3000平方米，建筑层数为1层，门式刚架结构，建筑体型组合可为单一或组合型（可根据各部分功能具体情况灵活安排），室外有停车场及绿化布置。1.1.2设备条件采暖，上下水管道，电力均由城市管网直接提供。1.2基本要求1.2.1设计原则以现行规范为依据，认真贯彻安全可靠，技术先进，经济合理，美观大方的原则，还要有利于施工。1.2.2.设计内容规模：总建筑面积为3000m2左右。层数：车间一层1.2.3组成要素车间办公室三间3×30=90m2男女更衣室各一间共2×60=120 m2车间原料区一间600m2卫生间两间2×18=36 m2监控区一间60 m2(6)会议室一间60m2(7)生产区一间2100m2其它用房，根据需要设置。2 .建筑设计完成设计图纸及设计说明书。2.1 图纸内容平面图1：100，要求三道尺寸线（门窗洞口尺寸、轴线间尺寸及外包线总尺寸）。室外坡道、散水、室内地面标高，剖切线位置及编号，有关节点详图索引号，指北针等。剖面图1：100，要求二道尺寸线（门窗洞口高度，总高度）及主要标高（室内外地平标高、柱顶和屋脊标高），节点构造索引号等。立面图1：100，正立面，侧立面各一个。总平面图1：1000。2.2 说明书的内容简要的说明设计依据及设计的指导思想，设计特点及构造设计进行简要的说明。3.结构设计完成设计图纸及计算书。图纸内容：结构布置图计算书内容：结构设计方案的论证（包括柱网的布置、支撑的设置，钢架主要尺度及材料的选择等），主要承重结构的内力计算及设计。3.1屋架的设计3.1.1设计资料屋架跨度为21米，屋架间距为10米，抗震设防烈度为8度，屋面坡度1/8，屋面材料采用1.5m×6.0m轻质大型屋面板，内设天沟钢材采用Q235，焊条使用E43型。3.1.2 屋架形式及几何尺寸屋架形式及几何尺寸如图1所示，上接点长度为13.567 m，端间内设天沟，各节点均为节点荷载。图3.1 屋架形式及几何尺寸3.1.3支撑布置在房屋两端5.4米开间内布置上、下横向水平支撑，在端部及跨中设垂直支撑，其余各屋架采用系杆联系，其中上弦端部屋脊处与下弦支座处为刚性系杆，上弦杆在屋架平面处的计算长度为与支撑点相连的间距，即端部和跨中的尺寸为4.521m，其余为3.04 m,下弦在屋架平面处的计算长度为屋架跨度的一半。 （支撑布置如图2所示）符号说明：GWJ-（钢屋架）；SC-（上弦支撑）：XC-（下弦支撑）； CC-（垂直支撑）；GG-（刚性系杆）；LG-（柔性系杆） 图3.2 屋架支撑布置图3.1.4内力计算荷载 （kN/m2）（1）永久荷载：轻质大型屋面板 0.85屋架以及支撑 0.417悬挂管道 0.05合计 1.317（2）可变荷载(kN/m2) 屋面活荷载： 0.75 雪荷载 0.7 两者中取较大值 0.7（3）风荷载： 基本风压值： w=0.55kN/m（4）荷载组合：恒荷载屋面活荷载恒荷载半跨屋面活荷载恒荷载风荷载（）屋面恒荷载，活荷载见下表：表3.1节点荷载标准值设计值恒荷载1.317×.×11.853 kN/m2.×11.85314.224 kN/m2活荷载.7×.×6.3 kN/m2.×6.38.82 kN/m2总荷载23.044 kN/m2屋架上弦节点荷载见下图（其中端点考虑内天沟Q）图3.3 屋架上弦节点荷载图Wk：风荷载标准值 Wo：基本风压，取0.05kN/m Uz：风荷载高度变化系数，按建筑结构荷载规定查取本设计取1.0Us：风荷载体型系数，按建筑结构荷载规定查取风荷载体型系数：迎风面U s=-0.6，背风面Us=-0.5上弦节点风荷载标准值：Wk1=WkA=U s UzW0A=1.0×(-0.6) ×0.55 ×1.508×6=-2.986kN Wk2=1.0×(-0.5)×0.55 ×1.508 ×6=-2.488kN设计值：W=1.4×（-2.986）=-4.180 W=1.4×（-2.488）=-3.483各杆件荷载数值表 表3.2杆件编号恒荷载及活荷载半跨活荷载风荷载内力组合内力组合设计内力系数恒荷载内力标准值活荷载内力标准值内力系数半跨活荷载内力系数风载内力恒+活恒+半跨活恒+风12345672+32+52+711.41820.1712.5071.0359.1291.6254.04332.67729.29924.21332.67725.19373.86545.8023.69432.5815.93114.756119.667106.44688.62132.67739.131129.87980.5356.15454.27810.39125.853210.414184.157155.732210.414411.604165.05510.2347.02663.55712.04532.456267.402228.612197.511267.402512.661180.09111.676.91160.95514.04334.939291.76228.612215.029291.766-2.766-39.344-24.396-2.129-18.778-3.192-7.942-63.74-58.122-47.286-63.747-2.11-30.013-18.61-1.55-13.671-2.42-6.021-48.623-43.684-36.034-48.6238-4.368-62.130-38.526-3.14-27.695-4.995-12.428-100.656-89.825-74.558-100.6569-6.657-94.689-58.715-4.683-41.304-7.594-18.894-153.404-135.993-113.583-153.40410-4.877-69.37-43.015-5.785-51.024-9.634-23.969-112.385-120.394-93.339-120.39411-10.226-145.455-90.193-6.739-59.438-11.574-28.796-235.648-204.893-174.251-235.64812-11.776-158.967-98.572-7.069-62.349-12.59-31.324-257.539-221.316-190.291-257.53913-12.188-173.348-107.489-7.293-64.324-13.646-33.951-280.837-237.672-207.299-280.95114-12.415-176.591-109.5-6.991-61.661-13.813-34.367-286.091-238.252-210.958-286.09115-12.606-179.308-111.185-6.456-56.942-13.897-34.576-290.493-236.25-213.884-290.49316-0.595-8.463-5.248-0.496-4.375-0.694-1.727-13.711-12.838-10.19-13.71117-1.188-16.898-10.478-0.948-8.361-1.378-3.428-27.376-25.259-20.326-27.37618-1.657-23.569-14.615-1.227-10.822-1.903-4.735-38.184-34.391-28.304-38.184190.78211.1236.8970.443.8810.872.16518.0215.00413.22818.0220-0.337-4.793-2.972-0.326-2.875-0.402-1-7.765-7.668-5.739-7.76521-1.182-16.813-10.425-0.812-1.605-1.342-3.349-27.238-18.418-20.162-27.238220.5878.3495.1770.2031.790.6281.52613.52610.1399.91113.52623-0.322-4.58-0.104-0.319-2.813-0.386-0.960-4.684-7.393-5.54-5.5424-0.915-13.015-8.07-0.524-4.622-1.02-2.538-21.085-17.637-15.553-21.085250.3124.4382.752-0.095-0.8380.2930.7297.193.65.1677.1926-0.264-3.755-2.238-0.275-2.426-0.319-0.794-5.993-6.181-5.273-6.18127-0.574-8.165-5.063-0.175-1.544-0.61-1.518-13.228-9.709-9.683-13.228280.0060.0850.053-0.314-2.769-0.057-0.142-0.138-2.684-0.057-2.68429-0.464-6.6-4.092-0.232-2.046-0.510-1.269-10.629-8.646-1.869-10.6293.1.5 截面选择 (1)上弦杆整个上弦杆不改变截面，按最大内力计算。N=-290.493kN L=150.8cm L=452.1cm 假定70，属于b类截面，查表得0.668故需要的截面几何量为： 1963.852mm221.54cm1.875cm 选择 2520mm2 1.77 cm 4.89 cm则 =85.2=150 =102.5=150查表得=0.653则=176.53N/mm2=215N/mm2满足要求(2)下弦杆下弦杆也不改变截面，按最大内力计算。N=237.295kN L=300cm L=1335cm 故需要的截面几何量为：1357.02mm2选择80 1974mm2 1.38 cm 4.02 cm则 =217.4=350 =332.09=350 (3) 斜腹杆：杆16 ：N=-13.711kN L= L=250cm假定100， 查表得0.555故需要的截面几何量为：114.905mm22.132cm选择26340×6 1182mm21.11 cm 1.78 cm则 =225.23=250 =140.45=250查表得=0.15则 =77.33N/mm2=215N/mm2满足要求。杆18 ：N=-38.184kNL=209.7cm L=262.1cm假定70， 查表得0.751故需要的截面几何量为：236.485 mm2=1.784 cm2.132 cm 选择26340×6 1182mm2 1.11 cm 1.78 cm 则 =188.9=250 =146.7=250则=172.604N/mm2=215 N/mm2满足要求。杆19：N=-18.02kNL=209.7cm L=262.1cm假定100， 查表得0.555故需要的截面几何量为：151.016 mm22.097 cm 2.621 cm选择2565 1082mm21.72 cm 2.61cm则 =121.9=150 =100.4=150查表得=0.372则=4.869N/mm2=215 N/mm2满足要求杆21：N=-27.238kNL=240.1cm L=300.2cm假定100， 查表得0.555228.267 mm22.401cm 3.002 cm选择2705 1376mm22.16cm 3.61cm则 =111.2=150 =100.4=150查表得=0.486则=4.869N/mm2=215N/mm2满足要求杆22：N=-13.526kNL=240.1cm L=300.2cm假定100， 查表得0.555与杆36相比NN，计算长度相等选择270×5 1376mm2 则=17.71N/mm2=215N/mm2满足要求。杆24：N=-21.085kNL=261.2cm L=326.5cm假定100， 查表得0.555故需要的截面几何量为：176.7mm2选择2758 2300mm22.28 cm 3.94 cm则 =114.56=250 =95.47=250查表得=0.401则=22.86N/mm2=215N/mm2满足要求杆25：N=7.19kN L=261.2cm L=326.5cm故需要的截面几何量为：33.442 mm2选择2758 2300mm22.28 cm 3.42 cm则 =114.56=250 =95.47=250查表得=0.401则=7.796N/mm2=215N/mm2满足要求杆27：N=-13.22kN L=282.7cm L=353.4cm假定100， 查表得0.555故需要的截面几何量为：110.857mm2选择2505 =2300mm2 2.28 cm 3.42 cm则 =124.0=250 =253.4=250查表得=0.417则=13.79N/mm2=215N/mm2满足要求杆28：N=-2.684kNL=282.7cm L=353.4cm假定100， 查表得0.555故需要的截面几何量为：22.5mm2选择2505 =2300mm22.28 cm 3.42 cm则 =124.0=250 =253.4=250查表得=0.417则=2.798N/mm2=215N/mm2满足要求(4)竖杆：6N=-23.74kN L=200cm L=200cm假定100， 查表得0.555故需要的截面几何量为：98.538mm2选择2505 960mm2 1.53 cm 2.38 cm则 =130.7=150 =84.0=150查表得=0.384则=172.9N/mm2=215N/mm2满足要求杆件17，杆件20，杆件23、杆件26计算过程同杆件11，计算从略，见下表：竖杆29： N=-10.629kN L=335cm L=335cm89.076 mm2选择908 2278mm2 2.76 4.02 cm则 =121.4=150 =83.3=150查表得=0.437则=8.724N/mm2=215N/mm2满足要求 杆件截面选择表 表3.3杆件名称杆件编号内力kN截面规格mm截面面积mm2计算长度LOx计算长度LOy回转半径ix回转半径iy长细比长细比稳定系数强度稳定性容许长细比强度设计值f上弦杆12-20-290.493L10063×825.2150.8300.161.774.8955.97102.50.653176.53150215下弦杆1-5291.76L80×50×819.74300.013351.384.02217.4332.1120.1250215斜腹杆31-13.7112L63×40×611.82250.2250.21.111.78225.23140.450.15172.6077.3315021533165.7002L63×40×61182209.7262.11.7842.13288.9146.70.751150.09843.015025021534-125.4002L56×51082209.7262.11.1131.78225.23140.450.37264.86915021536-23.2782L70×513.76240.1300.22.163.16111.2950.48683.7052502153713.5262L7051375240.1300.22.4013.002111.2950.43617.7115021539-21.0852L75526216.2326.52.283.42114.5645.470.40122.86250215407.192L75523261.2326.52.28342114.5695.470.4017.79625021542-13.2282L75823282.7353.42.283.42124103.30.41713.79150215竖杆43-2.6842L75823282.7353.42.283.42124103.30.4172.79815021511-63.742L5059.6200200.01.532.38130.7840.384172.915021532-23.3762L5059.6245.2451.532.38140.590.30.84582.715021535-7.7652L5059.6245.02450.01.532.38160.1102.90.27629.315021538-5.542L70513.76275.0275.02.163.16127.387.10.410.065250215 44-10.629290827.88335.0335.02.764.02121.483.30.4378.724250215节点连接计算：（1）腹杆与节点板的连接焊缝：肢背、肢尖焊缝长度公式：L=L=L，L ：所需焊缝计算长度，实际长度L=L+K, K ：角钢肢背、肢尖内力分配系数，可以取K=2/3 K=1/3：角焊缝强度设计值h：焊角尺寸N ：节点处切断杆件的内力若有个别杆件的直角钢单面焊缝接于节点板，则公式为：L=即角焊缝强度设计值按0.85折减。（2）杆件13的轴心力：N=-233.324kN 肢尖、肢背焊角尺寸：h=6mm h=6mm内力分配系数：K=0.65 K=0.35肢背焊缝长度：L=6.6mm实际长度：L=L+10mm=16.6 取40mm肢尖焊缝长度：L=3.6mm实际长度：L=L+10mm=13.6mm同理，其他杆件的做法同上，其结果见下表：屋架杆件的选择与节点连接焊缝 表3.4杆件名称杆件编号截面规格（mm)杆件内力(KN)肢背焊脚尺寸(mm)肢背焊缝尺寸(mm)肢尖焊脚尺寸(mm)肢尖焊脚尺寸(mm)斜腹杆312L6340×6-13.711440640332L6340×6-38.184440640342L565-18.02440640362L705-27.238440640372L505-13.526440640392L758-21.085440640402L7587.19440640422L758-13.228440640432L758-2.684440640竖杆112L505-63.74450640322L505-27.376440640252L505-7.765440640382L705-5.5444064044?908-10.629440640注：焊缝强度设计值fwf=160N/mm2 焊缝最小构造尺寸为40mm和8（3）节点设计：一般节点 根据所交汇腹杆端部焊缝长度在大样图中放样确定节点板的尺寸，然后按公式验算弦杆焊缝。角钢背：h角钢肢：h式中N：弦杆与节点板连接焊缝长度承受弦杆相邻节间内力之差焊缝强度计算公式：G=0.8其中Q为节点集中荷载（可取垂直于屋面的分力）为焊脚尺寸，槽焊缝可视为两条=0.5t的角焊缝（t为节点板的厚度）弦杆相邻节间的内力之差由角钢肢尖焊缝承受，计算时应考虑偏心引起的弯矩M=N e（e为角钢肢尖至弦杆轴线距离）按下列公式计算：G=式中：为正面角焊缝的强度设计值增大系数，取值如下：=1.22（静荷载） =1.0（动荷载）1、上弦节点C：图3.4 上弦节点C上弦节点B角钢肢背的槽焊缝 L=350-10=340mm=0.5t=4mm（t为节点板的厚度）则=12.1N/mm可见塞焊缝一般不控制，仅需验算肢尖焊缝。弦杆相邻节间内力差N=115.254kN偏心弯矩 M=N e=115.254×60=6915.24 N/mm（e=60mm）则 =60.53N/mm =64.09N/mm=80.15 N/mm=160N/mm可见肢尖焊缝安全。 2.下弦节点C:杆15肢背及肢尖焊缝焊脚尺寸取=5mm =5mm=70mm =50mm 验算下弦杆与节点板连接焊缝，内力差N=90.747kN偏心弯矩M=N e=90.747×60=5444.82N/mm（e=60mm）则 =21.5N/mm =15.6N/mm=25.0N/mm=160N/mm可见肢尖焊缝安全。 3.拼接节点：上弦拼节点G：图3.5 上弦拼节点G上弦起拱后，坡度为，拼接角钢采用与上弦相同规格的角钢热弯成型，角焊缝用=6mm，按轴心受压等强度设计，拼接角钢全截面承载力为：=0.5752.520215=311.535kN 故：L=139.08kN/mm采用拼接角钢半长为：165+10+5=180mm，总长L=2=360mm拼接角钢竖肢需切肢，实切N=20mm,切肢后剩余高度h-N=60mm<73mm故竖肢上不需安装螺栓上弦杆与节点板的焊缝连接，按肢尖焊缝承受内力的35%计算。即： N=35%(-290.493)=101.673kN偏心弯矩M=N e=101.673×60=6100.353kN/mm （e=60mm）则： =60.52N/mm =108.9N/mm=107.8N/mm=160N/mm可见肢尖焊缝安全。 下弦拼节点f：图3.6 下弦拼节点f跨度为27米的屋架可分为两个运算单元，再跨中节点采用工地拼接下弦杆为 80508,拼接角钢与下弦杆使用相同规格,竖肢切去20mm ,杆件与拼接角钢焊脚尺寸采用=6 mm计算得拼接角钢在接头一侧的焊缝长度为:L=+10=+10=315.8mm下弦杆与接点板的连接焊缝按内力的15%计算，肢背焊缝的=6mm 得其长度为L=+10=+10=43.540mm设肢尖焊缝的=5mm则其长度为：L=+10=