钢结构课程设计门式钢架建筑钢结构_建筑-钢结构.pdf

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1、钢结构课程设计-门式钢架（总 1 3 页）-本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可-内页可以根据需求调整合适字体及大小-设计资料某车间跨度长度柱高柱距采用单跨双破门式钢架檩条间距屋面坡度当地雪荷载卅基本风压卅地面粗糙度类风载体型系数如下图钢材采用钢焊条型屋面材料夹芯板墙面材料夹芯板檩条墙梁薄壁卷边型钢本课程设计不考虑地震载和内力计算荷载永久荷载标准值屋面夹芯板檩条悬挂构件风荷载形体系数卩可变荷载标准值由于钢架的受荷水平投影面积为故取屋面活荷载标准值为雪荷载为取屋面活荷载与雪荷载中较大值风荷载标准值基本风压地面粗糙度为类面恒荷载迎风面柱身恒荷载屋面活荷载屋面支撑屋面支撑布置檩条间距水平支撑截距

2、屋面荷载及内力屋面支撑斜杆采用张紧的圆钢节点荷载标准值节点荷载设计值斜杆拉力设计值斜杆斜杆选用的圆钢截面面积强度校核一柱间支撑柱1.设计资料 某车间跨度 9m 长度 90m,柱高，柱距6m，采用单跨双破门式钢架，檩条间距1.5m，屋 面坡度i 1/10，当地雪荷载卅，基本风压 KN/卅，地面粗糙度：B 类，风载体型系数如 下图 钢材采用 Q235 钢，焊条 E43 型。屋面材料：夹芯板 墙面材料：夹芯板 檩条墙梁：薄壁卷边 C 型钢 本课程设计不考虑地震作用 2.屋面构件 1.夹芯板 夹芯板型号采用 JXB42-333-1000,芯板面板厚为伽，板厚为 80 伽。2.檩条 檩条采用冷弯薄壁卷边

3、槽钢 180X 70 X 20X，跨中设拉条一道。3.荷载和内力计算 3.1 荷载 1.永久荷载标准值 屋面夹芯板 kN/m2 檩条 kN/m2 悬挂构件 kN/m2 kN/m 2.可变荷载标准值 由于钢架的受荷水平投影面积为 9 X 6=54 mv 60 m,故取屋面活荷载标准值为m,雪荷载为m，取屋面活荷载与雪荷载中较大值m.3.风荷载标准值 基本风压 kN/m,地面粗糙度为 B 类，卩z=,风荷载形体系数卩s迎风面柱及屋面分别 为+和；背风面柱及屋面卩分别为和。荷载计算值 1.屋面风荷载 迎风面：3 2=X（）XXX 6=m 背风面：3=X（）XXX 6=m 2.墙面风荷载 背风面：1=

4、XXXX 6=m 背风面：4=X（）XXX 6=m 3.屋面恒荷载 g 1=XX X=kN/m2 cos 4.柱身恒荷载 g 2=XX 6=kN/m2 5.屋面活荷载 q=XX=kN/m2 设计资料某车间跨度长度柱高柱距采用单跨双破门式钢架檩条间距屋面坡度当地雪荷载卅基本风压卅地面粗糙度类风载体型系数如下图钢材采用钢焊条型屋面材料夹芯板墙面材料夹芯板檩条墙梁薄壁卷边型钢本课程设计不考虑地震载和内力计算荷载永久荷载标准值屋面夹芯板檩条悬挂构件风荷载形体系数卩可变荷载标准值由于钢架的受荷水平投影面积为故取屋面活荷载标准值为雪荷载为取屋面活荷载与雪荷载中较大值风荷载标准值基本风压地面粗糙度为类面恒荷

5、载迎风面柱身恒荷载屋面活荷载屋面支撑屋面支撑布置檩条间距水平支撑截距屋面荷载及内力屋面支撑斜杆采用张紧的圆钢节点荷载标准值节点荷载设计值斜杆拉力设计值斜杆斜杆选用的圆钢截面面积强度校核一柱间支撑柱4.屋面支撑 1.屋面支撑布置 檩条间距，水平支撑截距 3m 2.屋面荷载及内力 屋面支撑斜杆采用张紧的圆钢。节点荷载标准值 Fwk=XXXX（+）/2=节点荷载设计值 F w=X=斜杆拉力设计值 N=/=3.斜杆 斜杆选用 12 的圆钢，截面面积 A=w2 N 4932 强度校核：一 -43.6N/mm2 Vf A 113 5.柱间支撑 柱间支撑直杆用檩条兼用，因檩条留有一定的应力余量，可不再验算

6、1 柱间支撑布置 2.柱间支撑荷载及内力 作用于两侧山墙顶部节点的风荷载为（山墙高度取）取卩s=+=5.25 3 1=XXX 9X=2 按一半山墙面作用风荷载的 1/3 考虑节点荷载标准值为:1 1 F wk=16.38 3 2 节点荷载设计值 Fw=X=斜杆反力设计值 N=cos37 =3.斜杆校核 斜杆选用 12 的圆钢，截面面积 A=w2设计资料某车间跨度长度柱高柱距采用单跨双破门式钢架檩条间距屋面坡度当地雪荷载卅基本风压卅地面粗糙度类风载体型系数如下图钢材采用钢焊条型屋面材料夹芯板墙面材料夹芯板檩条墙梁薄壁卷边型钢本课程设计不考虑地震载和内力计算荷载永久荷载标准值屋面夹芯板檩条悬挂构件

7、风荷载形体系数卩可变荷载标准值由于钢架的受荷水平投影面积为故取屋面活荷载标准值为雪荷载为取屋面活荷载与雪荷载中较大值风荷载标准值基本风压地面粗糙度为类面恒荷载迎风面柱身恒荷载屋面活荷载屋面支撑屋面支撑布置檩条间距水平支撑截距屋面荷载及内力屋面支撑斜杆采用张紧的圆钢节点荷载标准值节点荷载设计值斜杆拉力设计值斜杆斜杆选用的圆钢截面面积强度校核一柱间支撑柱强度校核:N 4780 43.3N/mm2 V f A 113 6.杆件内力 计算各种荷载作用下的门式钢架内力，并经最不利组合得出内力图。计算结果显示 钢架内力一般由恒荷载加活荷载组合控制。1.截面内力 单位:（单位：kN）kN m)设计资料某车间

8、跨度长度柱高柱距采用单跨双破门式钢架檩条间距屋面坡度当地雪荷载卅基本风压卅地面粗糙度类风载体型系数如下图钢材采用钢焊条型屋面材料夹芯板墙面材料夹芯板檩条墙梁薄壁卷边型钢本课程设计不考虑地震载和内力计算荷载永久荷载标准值屋面夹芯板檩条悬挂构件风荷载形体系数卩可变荷载标准值由于钢架的受荷水平投影面积为故取屋面活荷载标准值为雪荷载为取屋面活荷载与雪荷载中较大值风荷载标准值基本风压地面粗糙度为类面恒荷载迎风面柱身恒荷载屋面活荷载屋面支撑屋面支撑布置檩条间距水平支撑截距屋面荷载及内力屋面支撑斜杆采用张紧的圆钢节点荷载标准值节点荷载设计值斜杆拉力设计值斜杆斜杆选用的圆钢截面面积强度校核一柱间支撑柱（单位：

9、kN）活荷载（单位：kN-m）（单位:kN）设计资料某车间跨度长度柱高柱距采用单跨双破门式钢架檩条间距屋面坡度当地雪荷载卅基本风压卅地面粗糙度类风载体型系数如下图钢材采用钢焊条型屋面材料夹芯板墙面材料夹芯板檩条墙梁薄壁卷边型钢本课程设计不考虑地震载和内力计算荷载永久荷载标准值屋面夹芯板檩条悬挂构件风荷载形体系数卩可变荷载标准值由于钢架的受荷水平投影面积为故取屋面活荷载标准值为雪荷载为取屋面活荷载与雪荷载中较大值风荷载标准值基本风压地面粗糙度为类面恒荷载迎风面柱身恒荷载屋面活荷载屋面支撑屋面支撑布置檩条间距水平支撑截距屋面荷载及内力屋面支撑斜杆采用张紧的圆钢节点荷载标准值节点荷载设计值斜杆拉力设

10、计值斜杆斜杆选用的圆钢截面面积强度校核一柱间支撑柱（单位:kN）风荷载 设计资料某车间跨度长度柱高柱距采用单跨双破门式钢架檩条间距屋面坡度当地雪荷载卅基本风压卅地面粗糙度类风载体型系数如下图钢材采用钢焊条型屋面材料夹芯板墙面材料夹芯板檩条墙梁薄壁卷边型钢本课程设计不考虑地震载和内力计算荷载永久荷载标准值屋面夹芯板檩条悬挂构件风荷载形体系数卩可变荷载标准值由于钢架的受荷水平投影面积为故取屋面活荷载标准值为雪荷载为取屋面活荷载与雪荷载中较大值风荷载标准值基本风压地面粗糙度为类面恒荷载迎风面柱身恒荷载屋面活荷载屋面支撑屋面支撑布置檩条间距水平支撑截距屋面荷载及内力屋面支撑斜杆采用张紧的圆钢节点荷载标

11、准值节点荷载设计值斜杆拉力设计值斜杆斜杆选用的圆钢截面面积强度校核一柱间支撑柱 木 T 稈.不进护抗炭脸算煤不利内 力钮音的计算控制裁面取柱底、杠顶、變端 截面 内力 1.2 X恒荷载+0.9 X 1.4（屋面活+风）1.0 X恒荷载+1.4 X风 M 0 0 1 1 N-27.7206-2.454 V 11.9076 8.53 M-28.9944-12.164 2 2 N-27.7206-2.454 V 10.1436 6.57 M-28.9944-12.164 3 3 N-2.871 3.582 V 40.3194 21.934 M 20.8056 -7.596 4 4 N 0.2256

12、4.682 V-1.7994-1.524 1-1截面控制内力：M=0kN m,N=,V=2-2截面控制内力：M=m,N=,V=（单位:kN）2.内力组合 设计资料某车间跨度长度柱高柱距采用单跨双破门式钢架檩条间距屋面坡度当地雪荷载卅基本风压卅地面粗糙度类风载体型系数如下图钢材采用钢焊条型屋面材料夹芯板墙面材料夹芯板檩条墙梁薄壁卷边型钢本课程设计不考虑地震载和内力计算荷载永久荷载标准值屋面夹芯板檩条悬挂构件风荷载形体系数卩可变荷载标准值由于钢架的受荷水平投影面积为故取屋面活荷载标准值为雪荷载为取屋面活荷载与雪荷载中较大值风荷载标准值基本风压地面粗糙度为类面恒荷载迎风面柱身恒荷载屋面活荷载屋面支撑

13、屋面支撑布置檩条间距水平支撑截距屋面荷载及内力屋面支撑斜杆采用张紧的圆钢节点荷载标准值节点荷载设计值斜杆拉力设计值斜杆斜杆选用的圆钢截面面积强度校核一柱间支撑柱min/max=/=-考虑仅有支座加劲肋，即按 k=,Vmax=1或者血=0 计算，因不设中间加劲肋，所以 hw a 腹板的受压区高度:h=6887 284 伽 68.87 67.93 Vd=hwtw fv=（300-2X 8）XX 125=设计资料某车间跨度长度柱高柱距采用单跨双破门式钢架檩条间距屋面坡度当地雪荷载卅基本风压卅地面粗糙度类风载体型系数如下图钢材采用钢焊条型屋面材料夹芯板墙面材料夹芯板檩条墙梁薄壁卷边型钢本课程设计不考虑

14、地震载和内力计算荷载永久荷载标准值屋面夹芯板檩条悬挂构件风荷载形体系数卩可变荷载标准值由于钢架的受荷水平投影面积为故取屋面活荷载标准值为雪荷载为取屋面活荷载与雪荷载中较大值风荷载标准值基本风压地面粗糙度为类面恒荷载迎风面柱身恒荷载屋面活荷载屋面支撑屋面支撑布置檩条间距水平支撑截距屋面荷载及内力屋面支撑斜杆采用张紧的圆钢节点荷载标准值节点荷载设计值斜杆拉力设计值斜杆斜杆选用的圆钢截面面积强度校核一柱间支撑柱16(1)2 0.112*(1)2(1)=16.(1-0.986)2 0.112(1 0.986)2(1-0.986)由于 max=N/mm2f=215 N/mm2,故取 R max=X=N/

15、mm2=hw/tw 帀=63.1 175.76=p 28.1.k 235 28.1 23.7 235 因此，=1,即梁腹板不屈曲全部有效。从而可得按有效设计截面计算的梁抗弯承载力 设计值:Me=Wef WXf=X 103 X 215=kN m c 弯剪压共同作用下的验算 由于 V=M=kN m Ae-3678 O整体稳定验算 a.横梁平面内的整体稳定性验算 当斜梁坡度不超过 1:5 时，因轴力很小可按弯压构件计算其强度和刚架平面外的稳定,不计算平面内的稳定。b.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，有蒙皮作用，檩条可作为横梁平面外的支承点，但 为了安全起见计算长度按两个檩条

16、或者隅撑间距考虑，即 ly=3015 mm 因1=30=16 235,因此需计算刚架梁平面外整体稳定。b 150:f 对于等截面构件=0，有 设计资料某车间跨度长度柱高柱距采用单跨双破门式钢架檩条间距屋面坡度当地雪荷载卅基本风压卅地面粗糙度类风载体型系数如下图钢材采用钢焊条型屋面材料夹芯板墙面材料夹芯板檩条墙梁薄壁卷边型钢本课程设计不考虑地震载和内力计算荷载永久荷载标准值屋面夹芯板檩条悬挂构件风荷载形体系数卩可变荷载标准值由于钢架的受荷水平投影面积为故取屋面活荷载标准值为雪荷载为取屋面活荷载与雪荷载中较大值风荷载标准值基本风压地面粗糙度为类面恒荷载迎风面柱身恒荷载屋面活荷载屋面支撑屋面支撑布置

17、檩条间距水平支撑截距屋面荷载及内力屋面支撑斜杆采用张紧的圆钢节点荷载标准值节点荷载设计值斜杆拉力设计值斜杆斜杆选用的圆钢截面面积强度校核一柱间支撑柱by 4320?AA 2。Wx0 4320 36.78 28.4 86.12 398.4 严吟235=4.4 28.4 235 t 1.0 NEX0 0.75 NEX0 Y Ae0 tM b We1 3580 0.647 3678 1 29.0 106 0.91 398.4 10 b.柱抗弯承载力设计值 M y=3015/35=根据试验，轻型 H 型钢课按 b 类截面，查附表得y=计算:2 yt0?235 4.4h0.282 1.745 又有:4.

18、刚架柱的验算。强度 钢架柱的强度也需按弯、剪、压共同作用下的压弯构件计算，并取最不利的柱顶 面，N=,V=,M=KN-m a.柱抗剪承载力设计值 Vd 柱截面的最大剪力为 Vmax=考虑仅有支座加劲肋，则 k=，即按1 或者hw=0 计算:hw a Vd=hwtw fv=284XX 125=kN Vmax Vd满足要求 M=kN-m 腹板的受压区高度:,76.44 284=76.44 61.36=/=-得:16(1)2 0.112*(1)2(1)16(1-0.8)2 0.112(1 0.8)2(1-0.8)由于 max=N/mm2vf=215 N/mm2,故取 R max=X=N/mm2代替

19、fy，即:hw/tw?nr=63.1：84.08=28.1、.k235 28.1.20.62 235 得=1,即柱腹板全部有效，故同样可得：Me Wx f=X 103 X 215=m c.弯压剪共同作用下的验算 由于 V=a.刚架柱平面内的整体稳定性验算 刚架柱高 H=4500 mm 梁长 L=9060mm 课计算得梁柱线刚度比:k2 I1H k1 IL设计资料某车间跨度长度柱高柱距采用单跨双破门式钢架檩条间距屋面坡度当地雪荷载卅基本风压卅地面粗糙度类风载体型系数如下图钢材采用钢焊条型屋面材料夹芯板墙面材料夹芯板檩条墙梁薄壁卷边型钢本课程设计不考虑地震载和内力计算荷载永久荷载标准值屋面夹芯板檩

20、条悬挂构件风荷载形体系数卩可变荷载标准值由于钢架的受荷水平投影面积为故取屋面活荷载标准值为雪荷载为取屋面活荷载与雪荷载中较大值风荷载标准值基本风压地面粗糙度为类面恒荷载迎风面柱身恒荷载屋面活荷载屋面支撑屋面支撑布置檩条间距水平支撑截距屋面荷载及内力屋面支撑斜杆采用张紧的圆钢节点荷载标准值节点荷载设计值斜杆拉力设计值斜杆斜杆选用的圆钢截面面积强度校核一柱间支撑柱NEXO 2 2 EAeo 3.14 1.1 x 3 206 10 2 1.1 3678=776kN 另外，对有侧翼刚架取 mx=，有:N Y Ae0 mxM 1 N EXO 3 6+-1 29 10-=N/mm2 y 4.4ho 0.2

21、82 br 1.0 N EXO 0.75 N EXO=/776+X(/776)2=tM Y Ae0 b We1 N/mm2vf,满足要求 由于柱为等截面，根据柱的计算长度系数为 b 类截面，查附表得 要求 考虑压型钢板墙面与墙梁紧密连接，起到应力蒙皮作用，与柱连接的墙梁课作为柱平面 外的支承点，但为了安全起见，计算长度按两个墙梁或隅撑间距考虑，即 ly=3000mm 对于等截面构件=0:y=3000/35=b 类截面，查附表得 y=。计算:3 6 27.72 10+0.96 29 10 刚架柱的计算长度|。=H=X 4500=11925，则 ly l0=11925 x*厂 设计资料某车间跨度长

22、度柱高柱距采用单跨双破门式钢架檩条间距屋面坡度当地雪荷载卅基本风压卅地面粗糙度类风载体型系数如下图钢材采用钢焊条型屋面材料夹芯板墙面材料夹芯板檩条墙梁薄壁卷边型钢本课程设计不考虑地震载和内力计算荷载永久荷载标准值屋面夹芯板檩条悬挂构件风荷载形体系数卩可变荷载标准值由于钢架的受荷水平投影面积为故取屋面活荷载标准值为雪荷载为取屋面活荷载与雪荷载中较大值风荷载标准值基本风压地面粗糙度为类面恒荷载迎风面柱身恒荷载屋面活荷载屋面支撑屋面支撑布置檩条间距水平支撑截距屋面荷载及内力屋面支撑斜杆采用张紧的圆钢节点荷载标准值节点荷载设计值斜杆拉力设计值斜杆斜杆选用的圆钢截面面积强度校核一柱间支撑柱0.65 36

23、78 0.91 398.4 103设计资料某车间跨度长度柱高柱距采用单跨双破门式钢架檩条间距屋面坡度当地雪荷载卅基本风压卅地面粗糙度类风载体型系数如下图钢材采用钢焊条型屋面材料夹芯板墙面材料夹芯板檩条墙梁薄壁卷边型钢本课程设计不考虑地震载和内力计算荷载永久荷载标准值屋面夹芯板檩条悬挂构件风荷载形体系数卩可变荷载标准值由于钢架的受荷水平投影面积为故取屋面活荷载标准值为雪荷载为取屋面活荷载与雪荷载中较大值风荷载标准值基本风压地面粗糙度为类面恒荷载迎风面柱身恒荷载屋面活荷载屋面支撑屋面支撑布置檩条间距水平支撑截距屋面荷载及内力屋面支撑斜杆采用张紧的圆钢节点荷载标准值节点荷载设计值斜杆拉力设计值斜杆斜

24、杆选用的圆钢截面面积强度校核一柱间支撑柱H=0.67W 0.67(1k 4k)h=0.84 1.85 1.4)X=kN Hh3 12EIC 3 3 5.76 103 45003=5 4 12 2.06 10 5976.11 10 x(2+=mm 一=mm,满足要 60 Nv Nt NVb Ntb 40/8 324/8 28.78 80 0.48 1 ef 85-8 2 38.5mm 6efNt bf 6 38.5 28780 150 205 5.刚架柱顶位移计算 由于刚架梁坡度不大于 1:5，故刚架侧移可估算，且其数值不应超过规定的 h/60 Ibh L=9060 z4500=求。8.节点验算

25、 1.梁柱连接节点螺栓强度验算 梁柱节点采用级M16 高强度螺栓摩擦连接，构件接触面采用喷砂处理，摩擦面抗滑 移系数卩=，每个高强度螺栓的预压应力按表为 100kN,见图，连接处传递内力设计值 N=,V=40kN M=29kN-每个螺栓的拉力：N1 My1 2 yi N n 29 0.19 3.58 8 28.78kN 4(0.192 0.1052)N2 My2 N 29 0.105 3.58 15.7kN 2 yi n 4 2(0.19 2 0.105)8 螺栓群得抗拉力：N：0.9 f P X 1 XX 100X 8=324kN f=215N/mm2 0.4P 0.4 100 1000 e

26、wtw 37 6 N/mm2 V f=215N/mm2 N A A。3 27.72 10 100800-2 402 4 0.28N/mm2 V fe 9.6N/mm2 M dbdctc 290 106 V 125N/m 2 284 284 4.5 4.螺栓处腹板强度验算 当 Nt2=时 经计算不能满足要求，此时设置腹板加劲肋或局部加厚腹板。本题采用局部加厚腹 板的方法来解决。取距端板 3000 m范围腹板厚为 6 5.梁跨中拼接节点及钢架柱脚 横梁中拼接节点如图所示，计算从略。柱脚节点见图，柱底板、地脚锚栓采用 Q235B 钢制作，地脚锚栓选用 M20 基础材料 采用 C20 混凝土，fc=m

27、m，柱底轴力 N=KN 柱脚底板面积 柱脚底板应力验算:按一边支承(悬臂板)计算弯矩 1 1 45 2 M1 ql2 0.28 120-1941N m 2 2 2 柱脚底板厚度：,GM,”.6 21；41=m 宜按构造取底板厚度S=20 m 9.位移及用钢量 根据计算结果，钢架最大相对竖向位移为 mV丄(满足规范要求)。180 刚架用钢量为：10.门式钢架施工图见图示 门式钢架轻型房屋钢结构的柱脚，宜采用平板式铰接柱脚，当有必要时，也可采用 刚接柱脚。变截面柱下端的宽度应根据具体情况确定，但不宜小于 200mm 6 主要参考资料 1、戴国欣主编钢结构(第三版)武汉：武汉理工大学出版社，2007

28、 2、建筑结构荷载规范(GB5000 2001)3、钢结构设计规范(GB50017-2003)4、建筑结构制图标准(GB/T50105-2001)设计资料某车间跨度长度柱高柱距采用单跨双破门式钢架檩条间距屋面坡度当地雪荷载卅基本风压卅地面粗糙度类风载体型系数如下图钢材采用钢焊条型屋面材料夹芯板墙面材料夹芯板檩条墙梁薄壁卷边型钢本课程设计不考虑地震载和内力计算荷载永久荷载标准值屋面夹芯板檩条悬挂构件风荷载形体系数卩可变荷载标准值由于钢架的受荷水平投影面积为故取屋面活荷载标准值为雪荷载为取屋面活荷载与雪荷载中较大值风荷载标准值基本风压地面粗糙度为类面恒荷载迎风面柱身恒荷载屋面活荷载屋面支撑屋面支撑布置檩条间距水平支撑截距屋面荷载及内力屋面支撑斜杆采用张紧的圆钢节点荷载标准值节点荷载设计值斜杆拉力设计值斜杆斜杆选用的圆钢截面面积强度校核一柱间支撑柱