钢结构单层厂房结构计算书(DOC39页)1504147842.doc
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1、Evaluation Warning: The document was created with Spire.Doc for .NET.钢结构课程程设计-王子子涵一、设计资资料该设计为单单层厂房设设计,采用用单跨双坡坡门式刚架架,刚架跨跨度18m,柱高6m;共有12榀刚架,柱柱距6m,屋面坡坡度1:10;地震设设防列度为为6度,设计计地震分组组为第一组组,设计基基本地震加加速度值0.055g。刚架平平面布置见见图1(a),刚架形形式及几何何尺寸见图图1(b)。屋面及及墙面板均均为彩色压压型钢板,内填充以以保温玻璃璃棉板,详详细做法见见建筑专业业设计文件件;考虑经经济、制造造和安装方方便,檩条
2、条和墙梁均均采用冷弯弯薄壁卷边边C型钢,间间距为1.5m,钢材采采用Q235钢,焊条条采用E43型。二、荷载计计算(一)荷载载取值计算算1屋盖永永久荷载标标准值(对对水平投影影面)YX51-380-760型彩色压压型钢板0.15 KN/mm250mm厚厚保温玻璃璃棉板0.05 KN/mm2PVC铝箔箔及不锈钢钢丝网0.02 KN/mm2檩条及支撑撑0.10 KN/mm2刚架斜梁自自重0.15 KN/mm2悬挂设备0.20 KN/mm2合计0.67 KN/mm22屋面可可变荷载标标准值屋面活荷载载:按不上上人屋面考考虑,取为为0.500KN/mm2。雪荷载:基基本雪压S0=0.445KN/m2。
3、对于单单跨双坡屋屋面,屋面面坡角=544238,r=1.0,雪荷载载标准值Sk=rS0=0.445KN/m2。取屋面活荷荷载与雪荷荷载中的较较大值0.500KN/mm2,不考虑虑积灰荷载载。3轻质墙墙面及柱自自重标准值值(包括柱柱、墙骨架架等)0.500 KN/m24风荷载载标准值按门式刚刚架轻型房房屋钢结构构技术规程程CECSS102:2002附录A的规定计计算。基本风压0=1.0050.45 KKN/m22,地面粗粗糙度类别别为B类;风荷荷载高度变变化系数按按建筑结结构荷载规规范(GB5500099-20001)的规定采采用,当高高度小于10m时,按10m高度处的的数值采用用,z=1.0。
4、风荷载载体型系数数s:迎风面面柱及屋面面分别为0.25和1.0,背风面面柱及屋面面分别为0.55和0.655(CECCS1022:2002中间区)。5地震作作用据全国民民用建筑工工程设计技技术措施结构中中第18.88.1条建议:单层门式式刚架轻型型房屋钢结结构一般在在抗震设防防烈度小于于等于7度的地区区可不进行行抗震计算算。故本工工程结构设设计不考虑虑地震作用用。(二)各部部分作用的的荷载标准准值计算屋面:恒荷载标准准值:0.6776=44.02KKN/m活荷载标准准值:0.5006=33.00KKN/m柱荷载:恒荷载标准准值:0.566+4.0229=554.188KN活荷载标准准值:3.0
5、009=227.000KN风荷载标准准值:迎风面:柱柱上qw1=0.47660.225=0.71KNN/m横梁上上qw2=0.477611.0=2.822KN/mm背风面:柱柱上qw3=0.477600.55=1.555KN/mm横梁上上qw4=0.477600.65=1.833KN/mm三、内力分分析考虑本工程程刚架跨度度较小、厂厂房高度较较低、荷载载情况及刚刚架加工制制造方便,刚刚架采用等等截面,梁梁柱选用相相同截面。柱柱脚按铰接接支承设计计。采用弹弹性分析方方法确定刚刚架内力。引引用钢结结构设计与与计算(包包头钢铁设设计研究院院编著,机机械工业出出版社)中中表229(铰接柱柱脚门式刚刚架
6、计算公公式)计算算刚架内力力。1在恒荷荷载作用下下=l/hh=18/6=3=f/hh=0.99/6=00.15k=h/ss=6/99.04449=0.66344=3+kk+(3+)=3+0.66634+00.15(3+0.15)=4.13359HA=HEE=ql/8=44.021830.52289/88=14.35KNNMC=qll21(1+) /8=4.022x18221(1+0.15)0.52289=63.778KNmMB=MDD=ql2/8=4.0221820.52289/88=86.111KNm刚架在恒荷荷载作用下下的内力如如图。内力计算的的“+、”号规定:弯矩图以以刚架外侧侧受拉为正
7、正,在弯矩矩图中画在在受拉侧;轴力以杆杆件受压为为正,剪力力以绕杆端端顺时针方方向旋转为为正。2在活荷荷载作用下下VA=VEE=27.00KNNHA=HEE=3.0001830.52289/88=10.71KNNMC=3.001821(1+0.15)0.52289/8=477.60KKNmMB=MDD=3.0001820.52289/88=64.226KNm刚架在活荷荷载作用下下的内力如如图。3在风荷荷载作用下下对于作用于于屋面的风风荷载可分分解为水平平方向的分分力qx和竖向的的分力qy。现分别别计算,然然后再叠加加。(1)在迎迎风面横梁梁上风荷载载竖向分力力qw2y作用用下VA=2.8296
8、.355=19.03KNNHA=HEE=ql/4=22.821830.13322/44=5.003KNMB=MDD=5.0036=300.18KKNmMC= qql22(1+) /4=2.8221820.5521.1550.13322/4=222.38KKNm刚架在qww2y作用用下的内力力如图(2)在背背风面横梁梁上风荷载载竖向分力力qw4y作用用下VA=1.8394.122=12.35KNNHA=HEE=ql/4=11.831830.13322/44=3.227KNMB=MDD=3.2276=199.62KKNmMC= qql22(1+) /4=1.8331820.5521.1550.13
9、322/4=144.52KKNm刚架在qww4y作用用下的内力力如图。(3)在迎迎风面柱上上风荷载qw1作用下下=1,VA=VVB=qh12/2L=0.71162/(218)=0.711KNHE=0.7163.222=1.004KNMD=11.046=6.24KNNm刚架在qww1作用下下的内力如如图。(4)在背背风面柱上上风荷载qw3作用下下VA=VVB=qh12/2L=1.55562/(218)=1.555KNHA=1.5567.022=2.228KNMD=7.0261.55562/2=114.222KNmmMB=2.286=133.68KKNm刚架在qww3作用下下的内力如如图。(5)
10、在在迎风面横横梁上风荷荷载水平分分力qw2x作用用下=1,=0HA=2.820.9(1+0.02022)/2=1.299KNHE=2.820.91.299=1.225KNMB=1.296=7.74KNNmMD=1.256=7.50KNNm刚架在qww2x作用用下的内力力如图。(6) 在在背风面横横梁上风荷荷载水平分分力qw4x作用用下HA=1.830.9(1+0.02022)/2=0.844KNHE=1.830.90.844=0.881KNMB=0.816=4.86KNNmMD=0.846=5.04KNNm刚架在qww4x作用用下的内力力如图。(7)用叠叠加绘制在在风荷载作作用下刚架架的组合内
11、内力。四、内力组组合刚架结构构构件按承载载能力极限限状态设计计,根据建建筑结构荷荷载规范(GB550009920011)的规定,采采用荷载效效应的基本本组合:0SR。本工程程结构构件件安全等级级为二级,0=1.0。对于基本组组合,荷载载效应组合合的设计值值S从下列组组合值中取取最不利值值确定:A1.22恒荷载标标准值计算算的荷载效效应+1.44活荷载标标准值计算算的荷载效效应B1.00恒荷载标标准值计算算的荷载效效应+1.44风荷载标标准值计算算的荷载效效应C1.22恒荷载标标准值计算算的荷载效效应+1.44活荷载标标准值计算算的荷载效效应+0.661.4风荷载标标准值计算算的荷载效效应D1.
12、22恒荷载标标准值计算算的荷载效效应+1.44风荷载标标准值计算算的荷载效效应+0.771.4活荷载标标准值计算算的荷载效效应E1.335恒荷载标标准值计算算的荷载效效应+0.771.4活荷载标标准值计算算的荷载效效应本工程不进进行抗震验验算。最不不利内力组组合的计算算控制截面面取柱底、柱柱顶、梁端端及梁跨中中截面,对对于刚架梁梁,截面可可能的最不不利内力组组合有:梁端截面:(1)Mmaax及相应应的N、V;(2)Mmiin及相应应的N、V梁跨中截面面:(1)Mmaax及相应应的N、V;(2)Mmiin及相应应的N、V对于刚架柱柱,截面可可能的最不不利内力组组合有:(1)Mmmax及相相应的N
13、、V;(2)Mmiin及相应应的N、V(3)Nmmax及相相应的Mmaxx、V;(4)Nmiin及相应应的Mmaxx、V内力组合见见表1。- 40 -刚架内力组组合表(以以左半跨为为例)表1截面内力组组合合项目荷载组合方方式荷载组合项项目M(KNmm)N(KN)V(KN)刚架柱柱顶(B点点)Mmax及及相应的N、VA1.2恒恒+1.44活193.33081.22232.221()Mmin及及相应的N、VB1.0恒恒+1.44风7.8991.051.677()Nmax及及相应的Mmaxx、VA1.2恒恒+1.44活193.33081.22232.221()Nmin及及相应的Mmaxx、VB1.0
14、恒恒+1.44风7.8991.051.677()柱底(A点点)Mmax及及相应的N、VMmin及及相应的N、VNmax及及相应的Mmaxx、VA1.2恒恒+1.44活0102.88232.221()Nmin及及相应的Mmaxx、VB1.0恒恒+1.44风019.0554.30()刚架梁支座(B点点)Mmax及及相应的N、VA1.2恒恒+1.44活193.33039.89977.600()Mminii及相应的N、VB1.0恒恒+1.44风7.8991.570.89()跨中(C点点)Mmax及及相应的N、VB1.0恒恒+1.44风9.4002.0330.60()Mmin及及相应的N、VA1.2恒恒
15、+1.44活143.1831.8113.211()注:内力计计算的“+、”号规定:弯矩图以以刚架外侧侧受拉为正正,轴力以以杆件受压压为正,剪剪力以绕杆杆端顺时针针方向旋转转为正。五、刚架设设计(一)截面面设计参考类似工工程及相关关资料,梁梁柱截面均均选用焊接接工字钢450200812,截面特特性:B=2000mm,H=4550mm,tw=8.00mm,tf=12.0mm,A=822.1cmm2Ix=288181ccm4,Wx=12552cm33,ix=18.53cmmIy=16602cmm4,Wx=1600.2cmm3,ix=4.442cm(二)构件件验算1构件宽宽厚比的验验算翼缘部分: 腹板
16、部分: 2刚架梁梁的验算(1)抗剪剪验算梁截面的最最大剪力为为Vmax=777.600KN考虑仅有支支座加劲肋肋,fv=1225N/mmm2Vu=hwwtwfv=42668125=4260000N=426.0KNVmax=77.660KNVu,满足要要求。(2)弯、剪剪、压共同同作用下的的验算取梁端截面面进行验算算N=39.89KNN,V=777.60KKN,M=1993.300KNNN因VM=1993.300KNmm,取M=Mf故,满足要要求。(3)整体体稳定验算算N=39.89KNN,M=1993.300KNmmA梁平面面内的整体体稳定性验验算。计算长度取取横梁长度度lx=180090mm
17、m,x=lxx/ix=180090/1185.33=97.63=1550,b类截面,查查表得x=0.5570,mx=1.0=1655.15NN/mm22f=2215 NN/mm22,满足要要求。B横梁平平面外的整整体稳定验验算考虑屋面压压型钢板与与檩条紧密密连接,有有蒙皮作用用,檩条可可作为横梁梁平面外的的支承点,但但为安全起起见,计算算长度按两两个檩距或或隅撑间距距考虑,即即ly=30115mm。对于等截面面构件=0,s=w=1y=ssl/iy00=30115/444.2=668.2,b类截面,查查表得y=0.7762取b=1.0770.2882/by=0.821故,满足要要求。梁跨中截面面
18、:故,满足要要求。(5)验算算檩条集中中荷载下的的局部受压压承载力檩条传给横横梁上翼缘缘的集中荷荷载:F=(1.20.2776+1.43.000)3=188.43KKNLz=a+5hy+2hR=70+512+00=1300mm验算腹板上上边缘处的的折算应力力:取梁端截面面处的内力力:M=1993.300KNmm,N=399.89KKN,V=777.60KKNc=177.72NN/mm22=1300.65 N/mmm21.22f=2558 N/mm2,满足要要求。3刚架柱柱的验算(1)抗剪剪验算柱截面的最最大剪力为为Vmax=332.211KN考虑仅有支支座加劲肋肋,fv=1225N/mmm2V
19、u=hwwtwfv=42668125=4260000N=426.0KNVmax=32.221KNVu,满足要要求。(2)弯、剪剪、压共同同作用下的的验算取梁端截面面进行验算算N=81.22KNN,V=322.21KKN,M=1993.300KNNN因VM=1993.300KNmm,取M=Mf故,满足要要求。(3)整体体稳定验算算构件的最大大内力:N=1002.822KN,M=1993.300KNmmA刚架柱柱平面内的的整体稳定定性验算。刚架柱高HH=60000mm,梁长L=188090mmm.柱的线刚度度K1=Ic1/h=281881104/60000=466968.3mm33梁线刚度KK2=
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