门式钢架钢结构设计论文.pdf

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1、单跨双破门式钢架设计单层房屋采用单跨双破门式钢架，钢架跨度18m,柱高 8m，共有15 榀，柱距6m，屋面坡度1/10,地震设防烈度为 7 度，钢架平面布置图如下图1.1 所示。屋面采用彩色钢板波形瓦；钢材采用 Q235，焊条 E43 型。荷载荷载永久荷载标准值屋面板自重0.14KN/m2檩条自重（预估）0.2 KN/M0.34 KN/M雪荷载按建筑结构荷载规范烟台基本雪载 0.4 KN/M活荷载由于钢架的受荷水平投影面积18*6=108 m60 m,故按建筑结构荷载规范取屋面活荷载（按不上人屋面）标准值0.3KN/m,雪荷载为 0.4 KN/M，取屋面荷载与雪载中较大值0.4 KN/M。风荷

2、载标准值基本风压值 0.55 KN/M，风压标准值W zuzusw0各系数取值荷载效用不同组合自重+雪荷载自重+风荷载自重+风荷载+雪荷载檩条设计檩条设计3.1.荷载屋面板（转化到与屋面垂直）0.21 KN/M檩条0.2 KN/M0.41 KN/M雪载0.4*1.5*1/cos=0.4*1.5*0.21 KN/M雪载为主要控制荷载06*1.4+1.2*0.41=1.33 KN/MQx=1/8*1.33*6000=1.325 KN/MQy=0.1325弯矩设计值Mx=1/8 ql=1/8*1.325*36=5.96 KN/MMy=1/8 ql=1/8*0.133*36=0.596KN/M3.2.

3、檩条设计wnxMxMy35.96 5*0.597 39.6 103mm1.05*215xfWX 39.7cm3g 0.1KN/mIx198cm4选用10ix 3.94cmIy 25.6cm4WY 7.8cm4iy1.42cm3.3.檩条的检验3.3.1.最大弯矩处安全性检验中间弯矩：M=1111FL ql2160.3736 3.174KN m4848M3.17410322N/mm215 79.95N/mm3WNX39.7103.3.2.稳定性检验檩条之间设有拉条，可不必验算稳定性。3.3.3.强度的验算WyWX5.96*1060.596*10622N/mmN/mm215 206.633rxWN

4、XryWNy1.05*39.7*101.2*7.8*10故强度满足要求。3.3.4.垂直方向上的挠度验算5qkxl3v5*0.9*6000313挠度满足要求。6.27*104l384EIX206000150*198*10作为屋架上弦支撑的横杆或刚性撑杆的檩条，应验算长细比xly3000lx6000152 200,y 212 200故知 檩条在坡向刚度不足，ix39.4iy14.2lyiy3000191 200,不必考虑15.7可焊小角钢予以加强，也可改为12.6,iy1.57cm,y加强。不作支撑或刚性系杆的檩条可不必加强。三梁的设计一取结构单元1.构件自重屋面板自重0.146 101/10

5、0.844KN/m檩条作用于梁上为集中力，由于檩条分布较密可视为布荷载 荷载值大小：0.16 1.5 0.4KN/m梁自重：1KN/m材料自重合计：0.844+0.4+1.005=2.25KN/m1011.005KN/m10柱身荷载估计为2KN/mKN/m2.雪载0.4*6=2.43.风载基本风压值为 0.55KN/m2；地面粗糙程度为 A类取风荷载高度变化系数按照建筑荷载设计规范（GB5009-201）的规定采用，当高度小于 10m 时，按照 10m 的高度取值，z1.0.风荷载体形系数s迎风面柱及屋面分别为-0.6 和+0.8;背风面柱及屋面为：-0.5 和-0.5;屋面风荷载迎风面1-0

6、.6*1.0*0.55*1.0*6=-1.98KN/mKN/m背风面2-0.5*1.0*0.55*1.0*6=-1.65墙面风荷载迎风面30.8*1.0*0.55*1.*6=2.64KN/m背风面4-0.5*1.0*0.55*1*6=-1.65KN/m2(2)3(3)4(1)(4)15风荷载示意图荷载的组合荷载示意图：当自重、风载、雪载同时考虑的时候风载为有利荷载,故不计荷载分项系数 自重、雪载均记荷载分项系数.荷载组合有:1 自重+雪载雪载为主要控制荷载时1.4*2.4+1.2*2.25=6.06KN/m永久荷载为主要控制荷载时1.35*2.25+1.4*0.7*2.4=5.4KN/m故取雪

7、载为主要控制荷载3-15.19-16.60(2)-57.86(3)-51.042-27.854-26.44(1)(4)1-73.86-67.045轴力图x53.266.69-0.023(2)(3)24-46.58(1)-16.25(4)16.2515剪力图x-129.98-129.982(2)384.1887.89114.87(3)-99.284-129.98(1)(4)15弯矩图2.自重+雪载+风载雪载为主要控制荷载 屋顶风载为有利荷载不计分项系数，维护构件为不利荷载，计分项系数。x考虑风载 标准荷载分布如下：荷载分布图-4.213-9.46(2)2-24.01-15.47(3)-52.40

8、4-20.73(1)(4)1-43.21-71.605轴力图21.27(2)3-11.00-13.88(3)410.12-49.18(4)x2-10.75(1)18.851528.60剪力图x-169.22(2)232.4350.16109.36384.15107.55(3)4-143.80(1)47.87(4)111.075弯矩图 3 自重+风载x(2)4.042-4.320.703-3.64(3)-19.974-8.66(1)(4)1-15.16轴力图(2)3-9.99-10.61(3)-39.175x2-5.26-5.044.644-18.59(1)(4)24.341523.12剪力图x

9、(2)276.2894.0279.97(1)3 22.0425.74(3)-105.674-99.95(4)1弯矩图11.075x(2)276.2894.0279.97(1)322.0425.74(3)-105.674-99.95(4)111.075yx弯矩图各种构建的设计取三种状态下的最危险状态三 梁的截面选择1 最 危 险 处 截 面梁 柱 节 点 处弯 矩169.22KN/m2轴力 20.73KN剪力49.18KN2试选截面WXMX169220103 786103mmf1.05205选 HW250250 H=250mmB=255mm截面面积 133.45cm2t114mm,t214mmI

10、X 21135cm4IY 3875KN/m2ix10.45cm,iy 6.11cm,Wx 907cm3,Wy 304cm3截面示意图3 梁的安全性检验1梁的抗剪强度的检验S=255*14*118+111*14*111/2=507507mm349.18103507507VS22 8.4N/mm 215N/mm4ITW2113510 14抗剪强度满足要求2梁的抗弯强度的验算Mx169.2210622177.7N/mm 215N/mm3xWNX1.0590710梁的抗弯强度满足要求3刚度的验算在荷载标准值作用下t5ql354.6545003131.310l384EI38420610321135104

11、250刚度满足要求4稳定性的验算a.横梁平面内的整体稳定性的验算当斜坡度不超过 1：5 时，因轴力很小可按压弯构件计算其强度和钢价平面外的稳定性，不计算平面内的稳定性。b.横梁平面外的稳定性考虑屋面压型钢板与檩条紧密连接，有蒙皮作用，檩条可作为横梁平面外的支撑点，为了安全起见计算长度按两个檩条间距考虑。ly=3015mm因lyb301523511.816255fy故不必计算平面外的稳定性。四 柱的截面选择最危险截面为梁柱交界处 选择截面仍为选 HW250250 H=250mmB=255mm面面积 133.45cm2t114mm,t214mm截IX 21135cm4IY 3875KN/m2ix1

12、0.45cm,iy 6.11cm,Wx 907cm3,Wy 304cm3钢架柱的验算1强度的验算钢架柱的验算按弯剪压共同作用下的压弯构件计算，并取最不利的柱顶截面，弯矩169.22KN/m2,轴力 52.4KN,剪力10.12KN1柱强度的验算MXN52.4103169.221062N/mm2Nv 49.18KN169.22106Nt166KNNtb 232KN4*255弯剪共同作用下验算满足要求：NvbNvNt49.18166 0.931b235232Nt螺栓强度满足要求。2端板厚度按构造要求，与斜梁端板连接的柱翼缘部分应与端板等厚。端板厚度可根据支撑条件，但不应小于 16mm.1 区按照伸

13、臂类板计算t 6efNtbf6*60*166*103 33.3mm250*215无加肋端板t 3ewNt3*60*166000 39.3mm0.5a ewf(0.5*6060)2152 区按照三边支撑类端板t 6efewNtew(b 2bs)4eff26*60*60*166000 33.1mm(60*250 4*60)215取板厚 40mm.梁梁节点的设计梁梁连接类似于梁柱连接，刚接，采用高强摩擦型螺栓连接，喷砂丸处理。弯矩设计值 114.87KN/m2,剪力 6.69KN,轴力16.6KN1螺栓选择采用 M24 10.9 级高强螺栓单个高强度螺栓的设计预拉力值为 225KN受拉承载力设计值N

14、bt 0.8P 0.8*225 180KN单个高强螺栓受剪承载力设计值NvbnfP 0.9*2*0.45*225182.3KNNv 6.69KN114.87106Nt159.5KNNtb180KN4*180弯剪共同作用下验算满足要求：螺栓强度满足要求。2端板厚度的选择NvNt6.69159.5 0.921bbNvNt182.31801 区按照伸臂类板计算t 6efNtbf6*60*159.5*103 32.7mm250*215无加肋端板t 3ewNt3*60*159500 38.1mm0.5a ewf(0.5*6060)2152 区按照三边支撑类端板t 6efewNtew(b 2bs)4eff

15、26*60*60*159500 32.4mm(60*250 4*60)215取短板厚度为 40mm.六柱间支撑设计柱间支撑为柔性杆件，采用张紧的圆钢16，圆钢支撑设置花篮螺栓张紧。柱间支撑布置图材料表杆件 规格截 长度质量(kg)备注数量号面（mm)单个合计H300190003273422500300H300905047402960300H3009050327402368030041060002246013445 6钢10000302.2266.66 16钢120421218.9622810.9级7400M27螺8 普通锚68注：其他未统计的材料参照施工平面图和结构施23门式钢架结构施工图门式钢架平面图：门式钢架平面图：