轻型门式钢架课程设计计算书【范本模板】.pdf

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1、轻型门式钢架课程设计计算书轻型门式钢架课程设计计算书一、设计资料一、设计资料某单层工业厂房，采用单跨双坡门式刚架,刚架跨度 2m,长度 4m，柱距,檐口标高 1，屋面坡度 1/10。屋面及墙面板均为彩色钢板,内填充保温层，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，钢材采用 Q345 钢，f 310N/mm2，fv180N/mm2,基础混凝土标号 C30，fc14.3N/mm2，焊条采用 E50 型。刚架平面布置图,屋面檩条布置图,柱间支撑布置草图,钢架计算模型及风荷载体形系数如下图所示。刚架平面布置图刚架平面布置图屋面檩条布置图屋面檩条布置图1/171/17轻型门式钢架

2、课程设计计算书轻型门式钢架课程设计计算书柱间支撑布置草图柱间支撑布置草图计算模型及风荷载体形系数计算模型及风荷载体形系数二、荷载计算二、荷载计算2 2。计算模型的选取计算模型的选取取一榀刚架进行分析，柱脚采用铰接,刚架梁和柱采用等截面设计。2.22.2 荷载取值计算荷载取值计算:(1)屋盖永久荷载标准值屋盖永久荷载标准值彩色钢板.0kN m2保60kN m檩条 0。08kN m钢架梁自重 0.152/172/1722温层轻型门式钢架课程设计计算书轻型门式钢架课程设计计算书kN m2合1.23kN m2(）屋面活载和雪载屋面活载和雪载.3计KN/m2.（3)3)轻质墙面及柱自重标准值轻质墙面及柱

3、自重标准值 0.0KN/m（4 4）风荷载标准值风荷载标准值基本风压：01.050.50 0.525kN/m。根据地面粗糙度类别为类,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,z=1。0。风荷载体型系数s: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。65.22 2。3 3各部分作用的荷载标准值计算各部分作用的荷载标准值计算(1)(1)屋面荷载屋面荷载:1 7.42kN/mcos柱身恒载:0.506 3.00kN/m标 准 值：1.236(2)(2)屋面活载屋面活载屋面活载雪载0.30611.81kN/mcos（)风荷载风荷载3/

4、173/17轻型门式钢架课程设计计算书轻型门式钢架课程设计计算书以左吹风为例计算，右吹风同理计算，根据公式kzs0计算，z查表h 10m,取 1.0,s取值如图 1.2 所示。（地面粗糙度 B 类）迎风面侧面k 0.251.01.050.50 0.131kN/m2,q1 0.1316 0.79kN/m屋顶k 1.001.01.050.50 0.525kN/m2，q2 0.5256 3.15kN/m背风面侧面k 0.551.01.050.50 0.289kN/m2，q3 0.2896 1.73kN/m屋顶k 0.651.01.050.50 0.341kN/m2，q4 0.3416 2.05kN/

5、m三、内力计算三、内力计算根据各个计算简图,用结构力学求解器计算,得结构在各种荷载作用下的内力图如下:注:剪力图：“+”表示方向“”;轴力图:拉为正,压为负。3.13.1 恒载作用（标准值恒载作用（标准值)下，计算简图及内力值下，计算简图及内力值:恒载作用下轴力图4/174/17轻型门式钢架课程设计计算书轻型门式钢架课程设计计算书恒载作用下剪力图恒载作用下弯矩图3.23.2活载作用（标准值活载作用（标准值)下下,计算简图及内力值：计算简图及内力值：活荷载作用下轴力图5/175/17轻型门式钢架课程设计计算书轻型门式钢架课程设计计算书活荷载作用下剪力图活荷载作用下弯矩图3.33.3 风荷载作用风

6、荷载作用(标准值）标准值）下，计算简图及内力值：下，计算简图及内力值：风荷载作用下轴力图6/176/17轻型门式钢架课程设计计算书轻型门式钢架课程设计计算书风荷载作用下剪力图风荷载作用下弯矩图由对称性可知,右风作用下，钢架的内力图与上述各图分别对称,可不做分析.四、内力组合四、内力组合7/177/17轻型门式钢架课程设计计算书轻型门式钢架课程设计计算书选取荷载组合（12x 恒载1.4x 活载1.4x6x 风载)对构件内力值进行验算，如下表所示截面内力MQM柱端 A柱端 B梁端 BNQMQNQ梁端 C恒载0-12.2。7-26.989.04-4。7266。983.18。8232。033。30活载

7、021。25.92-65.121。72-5.925。128.0521。06。798.050。1左风040。119。1516.80.210。64.41-389712868。91.410。99组合值-143.021.3327474-10.8-25。3-399.4483.2269。5293.278.8-。五、刚架设计五、刚架设计5.15.1 截面形式及尺寸初选截面形式及尺寸初选梁柱都采用焊接的工字型钢，梁截面高度 h 一般取（/31/45）L,故取梁截面高度为00;暂取梁截面尺寸为 H800 x30 x10 x1,如下图所示,柱的截面采用与梁相同。截面柱梁截面名称0300014H800300101面

8、积(m2）1620162IX10 mm4WX1 m43IY10 m6W10 mm4iXmmiYm681168142042324232363363EA 2.06108161201063.32106kNEIx 2.0610 168110 105.25.2 构件验算构件验算:（）构件宽厚比验算（）构件宽厚比验算86123.4610 kN m52b(30010)/2翼缘部分：10.3615 235/fy12.4tf14h800214腹板部分：0 77.2 250 235/fy 206tw10(2)(2)平面内计算长度平面内计算长度8/178/17轻型门式钢架课程设计计算书轻型门式钢架课程设计计算书0I

9、 l7.5K 412.067.51.104,其中K c R1.10,01.157.5K 1IRH117.51.101H0 x111.1512.66m平面外长度计算系数：考虑压型钢板墙面与强梁紧密连接，起到应力蒙皮作用，与柱连接的强梁可作为柱平面外的支撑点，但为了安全起见计算长度按两个强梁间距考虑,即H0Y11000/2 5500mmx126605500 39.2,y87.332363（3)刚架柱的验算刚架柱的验算A柱有效截面特征M 274.74kN m,N 103.48kN,Q 25.63kNmaxNM103.48103274.74106 71.832 6.4265.41N/mmminAWX1

10、612042010458.990maxmin71.8358.991.82max71.83由于考虑屈曲后强度258.99 0.82171.83772 424.17mm71.8358.9916k19.6322(1)0.112(1)1hc 71.83phw/tw28.1 k235/fy772/10 0.17 0.828.1 19.63235/18.159/179/17则1，截面全部有效。轻型门式钢架课程设计计算书轻型门式钢架课程设计计算书.抗剪验算柱截面的最大剪力是Vmax=2。63k,考虑到仅有支座加劲肋，sho/twfy37 5.342351.08,0.8s1.081.4,所以fv10.64(s

11、0.8)fv 0.8208，梁的抗剪承载力设计值Vu 0.8208hwtwfv 0.820877210180 1140.58kN Vmax,满足要求。弯剪压共同作用下的验算:因为V 0.5Vu，按公式M MeN Me NWe/Ae进行验算，其中MeWef 420104215106903kN mMeN Me NWe/Ae903103.48903/16120897.2kN m 274.74kN m，满足要求。整体稳定验算构件的最大内力：N4。08k，M274.4刚架柱平面内的整体稳定性验算刚 架 柱 高 =11 00mm,柱 的 计 算 长 度 系 数01.05.刚 架 柱 的 计 算 长 度x

12、lox/ix39.2 15,b 类截面,查表得x 0.901。NEx02EA220616120kN 19389.5kN,mx1.021.121.139.2xmxMxW1x(1xN)NEx01430800.901161201.0274.74106 289.38N/mm2143.08420103(10.901)19389.5NxA f 310N/mm2,满足要求。b。刚架柱作用平面外的整体稳定性验算计算长度loy5500mm。对等截面构件，0，sw1，y87.3,类截面,查表得y=0。63。by4320 A0h02y0Wx02sy0t02354320 16120*77287.3142351()4.

13、4hf87.324201044.47723450yw42=1.730。610/1710/17轻型门式钢架课程设计计算书轻型门式钢架课程设计计算书 1.07 0.282取yby 0.906 1.02NNt1.0 0.75 0.9750NeXNeX 0 143.08103tMN0.975274.74106 YAe0WE1by0.643161204201041.73112.4N/mm2 f 310N/mm2，满足要求d.验算刚架在风荷载作用下的侧移2N/mmIc Ib,t Icl/Ibh 24000/11000 2.18刚架柱顶等效水平力:H 0.67(qw1qw3)h 0.67(0.791.73)

14、1118.57kN3Hh318.5710311000(2t)(22.18)24.86mm h/60 183mm3412EIc1220610 16810010(4）刚架梁的验算刚架梁的验算A.梁有效截面特征11/1711/17轻型门式钢架课程设计计算书轻型门式钢架课程设计计算书M 399.44kN m,N 83.62kN,Q 269.65kNmaxNM83.62103399.44106100.292 5.1995.10 N/mmminAWX1612042010489.910maxmin100.2989.911.90max100.29由于考虑屈曲后强度289.91 0.901100.29772 4

15、06.32mm1.9016(1)0.112(1)1hw/tw28.1 k235/fy22hck 21.51p772/10 0.16 0.828.121.5235/18.15则1，截面全部有效。B。抗剪验算梁截面的最大剪力是Vmax=3。62k，考虑到仅有支座加劲肋，由于是等截面,同理得Vu 0.8208hwtwfv 0.820877210180 1140.58kN Vmax,满足要求。弯剪压共同作用下的验算:因为V 0.5Vu,按公式M MeN Me NWe/Ae进行验算,其中MeWef 420104215106903kN mMeN Me NWe/Ae903103.48903/16120897

16、.2kN m 399.44kN m，满足要求。C。整体稳定验算构件的最大内力：=83.62kN,M-399.44Nma.刚架梁平面内的整体稳定性验算梁平面内的整体稳定性验算:计算长度取横梁长度l0 x12060mm，x lox/ix37.34=10,b 类截面，查表得x 0.908。NEx02EA220616120kN 21369.3kN，mx1.0221.1x1.137.3412/1712/17轻型门式钢架课程设计计算书轻型门式钢架课程设计计算书NxAmxMxW1x(1xN)NEx0836200.908161201.0399.44106 297.64N/mm283.62420103(10.9

17、08)21369.3 f 310N/mm2，满足要求。b。刚架梁作用平面外的整体稳定性验算计算长度loy5500mm。对等截面构件，0，sw1，y87.3，b 类截面,查表得y=0。643。4320 A0h0by2y0Wx0sy0t04.4h0w4222354320 16120*77287.3142351()f87.324201044.4772345y=1730.6 1.07 0.282取yby 0.906 1.02NNt1.0 0.75 0.9750NeXNeX 0 143.08103tMN0.975274.74106 YAe0WE1by0.906161204201040.906 80.2N

18、/mm2 f 310N/mm2，满足要求2N/mm13/1713/17轻型门式钢架课程设计计算书轻型门式钢架课程设计计算书六、节点设计：六、节点设计：（1)梁柱连接节点设计梁柱连接节点设计A.螺栓强度验算梁柱节点采用 10。9 级 M30 高强摩擦型螺栓连接,如下图所示.构件截面采用喷砂，摩擦面抗滑移系数0。,每个高强螺栓的预拉力是 355N，连接处传递内力设计值:=-8362kN,V=696kN，=39.44Nm。210300708080 7014-M309060H8003001014141220800310310150H8003001014210609014150150 (a)(b)刚架柱

19、与刚架梁的连接节点刚架柱与刚架梁的连接节点螺栓抗拉承载力验算:Ntb 0.8P 284kNNtMy1N399.440.5583.62b84.04kN N 284kNt2222n4(0.31 0.46 0.55)14 yi83.62 5.97kN,满足要求。14螺栓抗剪承载力验算:Nvb0.9nfP 0.910.50355159.75kNNv最外排一个螺栓的抗剪、抗拉承载力验算：NvNt5.9784.04 0.331，满足要求。bbNvNt159.75284.端板厚度验算端板厚度取t 20mm，按二边支撑端板外伸计算：15014/1714/17轻型门式钢架课程设计计算书轻型门式钢架课程设计计算书

20、6607384.04103t 13.71mm，满足要求。ewb 2ef(efew)f73300 260(6073)3106efewNtC。梁柱节点域的剪应力验算M399.44106 66.33N/mm2180N/mm2,节点域剪应力满足要求。dbdctc77677610D。螺栓处腹板强度验算翼缘内第二排第一个螺栓的轴向拉力设计值:Nt2My2N399.440.4683.6224 0.312 0.462 0.552KN 69.3KN 0.4P 142kNn14yi取Nt2142kNNt2142103194.5N/mm2310N/mm2，满足要求。ewtw7310(）梁梁连接节点设计梁梁连接节点设

21、计.螺栓强度验算梁梁连接节点采用 10.9 级 M30 高强摩擦型螺栓连接，如下图所示。构件接触面采用喷砂，摩擦面抗滑移系数=0。50,每个高强螺栓的预拉力是55kN,连接处传递内力设计值如下：=-.78k,V=5。3k,M=2937N1201040800H800300101412030070 80807014150606015031031010-M3014150150(a）（b）梁梁连接节点梁梁连接节点15/1715/17轻型门式钢架课程设计计算书轻型门式钢架课程设计计算书螺栓抗拉承载力验算:Ntb 0.8P 284kNNtMy1N293.270.4638.78b105.73kN N 284

22、kNt222n4(0.31 0.46)10 yi38.78 3.88kN,满足要求。10螺栓抗剪承载力验算：bNv0.9nfP 0.910.50355159.75kNNv最外排一个螺栓的抗剪、抗拉承载力验算:NvNt3.88105.73 0.40 1，满足要求。bb284NvNt159.75B.端板厚度验算端板厚度取t 20mm,按二边支撑端板外伸计算:66073105.73103t 15.39mm，满足要求。ewb 2ef(efew)f73300 260(6073)3106efewNtC。梁柱节点域的剪应力验算M293.27106 48.7N/mm2180N/mm2,节点域剪应力满足要求。d

23、bdctc77677610D螺栓处腹板强度验算翼缘内第二排第一个螺栓的轴向拉力设计值:Nt2My2N293.270.3138.78kN 69.9KN 0.4P 142kN22210yin4 0.31 0.46取Nt2142kNNt2142103194.5N/mm2310N/mm2，满足要求。ewtw7310(3)柱脚设计柱脚设计刚架柱与基础铰接,采用平板式铰接柱脚.基础采用 C2混凝土,fc9.6N/mm2。柱脚内力设计值如下：N 143.08kN，V 21.33kNb。柱脚底板尺寸确定L h2c 8002(20 50)840 900mm，取L 850mm。B b2c 3002(20 50)=

24、34040mm,取 B=60mm。底板反力为q N/LB 143.08103/850360 0.47N/mm2cfc9.6N/mm2,满足要求。16/1716/17轻型门式钢架课程设计计算书轻型门式钢架课程设计计算书4-M30H800300101480100100802302517017080095023025刚架柱柱脚构造刚架柱柱脚构造c.底板厚度确定M 0.5qc20.50.4720029400Nmmt 6M/f 69400/310 13.5mm，按构造取 t=20mm。d.抗剪连接计算：由于柱脚铰接,柱脚锚栓不宜用于承受柱脚底的水平剪力，此水平剪力可由柱脚与混凝土基础间的摩擦力来抵抗.此时摩擦力Vfb 0.4N 0.4143.0857.23kN V 21.33kN，满足要求。17/1717/17360