钢结构课程设计(门式钢架)
-门式钢架设计一、设计资料*厂房为单跨双坡门式刚架，跨度24m，长度90m，柱距67.5m，檐高8m，屋面坡度1/10。刚架为等截面的梁、柱，柱脚为刚接。屋面材料、墙面材料采用单层彩板。檩条和墙梁均采用冷弯薄壁卷边Z型钢，间距为1.5m，钢材采用Q235钢，焊条采用E43型。根本风压，根本雪压，地面粗糙度B类。二、构造平面柱网及支撑布置该厂房长度90m，跨度24m，柱距67.5m，共有1613榀刚架，由于纵向温度区段不大于300m、横向温度区段不大于150m，因此不用设置伸缩缝。厂房长度>60m，因此在厂房第一开间和中部设置屋盖横向水平支撑；并在屋盖相应部位设置檩条、斜拉条、拉条和撑杆，檩条间距为1.5m；同时应该在与屋盖横向水平支撑相对应的柱间设置柱间支撑，由于柱高柱距，因此柱间支撑用分层布置，布置图详见施工图。刚架平面布置见图1，刚架形式及几何尺寸见图2。图1 刚架平面布置图图2 刚架形式及几何尺寸三、荷载的计算一计算模型的选取取一榀刚架进展分析，柱脚采用刚接，刚架梁和柱采用等截面设计。厂房檐高8m；屋面坡度为1：10。二荷载取值计算长度m柱距m跨度m檐高m恒载kN/m2活载kN/m2根本风压kN/m2907.53080.30.50.55907.52480.30.50.551屋盖永久荷载标准值屋面板刚架斜梁自重先估算自重 合计0.452屋面可变荷载标准值屋面活荷载：按不上人屋面考虑，取为0.50。雪荷载：0.2取屋面活荷载与雪荷载中的较大值0.50 ，不考虑积灰荷载。3轻质墙面自重标准值0.254风荷载标准值按"门式刚架轻型房屋钢构造技术规程"CECS102：2002附录A的规定计算。根本风压0=0.55，地面粗糙度类别为B类；风荷载高度变化系数按"建筑构造荷载标准"(GB50009-2001)的规定采用，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：迎风面柱及屋面分别为0.25和1.0，背风面柱及屋面分别为0.55和0.65(CECS102：2002中间区)。三各局部作用荷载：1屋面荷载：标准值：柱身恒载：2屋面活载屋面雪荷载小于屋面活荷载，取活荷载3风荷载地面粗糙度类风载体形系数示意图风荷载如下列图：四内力计算：1截面形式及尺寸初选梁柱都采用焊接的H型钢截面截面名称长度面积mmmm柱23461.6梁23461.62截面内力根据各个计算简图，用构造力学求解器计算，得构造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。 A 恒载作用(标准值)下，计算简图及内力值：恒载作用下轴力图恒载作用下剪力图恒载作用下弯矩图 B 活载作用(标准值)下，计算简图及内力值：活荷载作用下轴力图活荷载作用下剪力图活荷载作用下弯矩图C风荷载作用(标准值) 下，计算简图及内力值：风荷载作用下轴力图风荷载作用下剪力图风荷载作用下弯矩图3内力组合由于恒载和活载关于构造竖向对称，因而风荷载只要考虑一个方向作用，风荷载只引起剪力不同，而剪力不起控制作用。刚架构造构件按承载能力极限状态设计，根据"建筑构造荷载标准"(GB500092001)的规定，采用荷载效应的根本组合：0SR。本工程取0=1.0。按承载能力极限状态进展内力分析，需要进展以下3种组合：组合1：1.2×永久荷载+1.4×ma*屋面均布活荷载、雪荷载 +1.4×0.7风荷载组合2：1.2×永久荷载+1.4×0.7×ma*屋面均布活荷载、雪荷载+1.4×风荷载组合3：1.0×永久荷载+1.4×风荷载组合1、2用于截面强度和构件稳定性计算，组合3用于锚栓抗拉计算。本工程不进展抗震验算。最不利内力组合的计算控制截面取柱底、柱顶、梁端及梁跨中截面，取四个控制截面：如下列图：控制截面示意图各情况作用下的截面内力及内力组合见下表：各情况作用下的控制截面内力截面内力恒载活载左风11-44.56-36.1837.92-21.26-23.6328.36-65.56-72.8584.6222-24.40-36.1837.9221.2623.63-21.48-104.55-116.17114.7433-32.56-27.1125.1530.2833.65-35.59104.55116.17-114.7444-21.16-23.5225.152.122.35-6.2565.2972.55-62.16控制截面内力组合截面内力1.2×永久荷载+1.4×ma*屋面均布活荷载、雪荷载 +1.4×0.7风荷载1.2×永久荷载+1.4×0.7×ma*屋面均布活荷载、雪荷载+1.4×风荷载1.0×永久荷载+1.4×风荷载11-66.96 -35.84 -104.12 -30.80 -8.97 -58.59 -97.73 -31.60 -180.66 22-42.77 -11.65 -79.93 37.54 18.60 58.59 -175.65 -78.67 -288.10 33-52.38 -30.43 -77.03 48.57 19.49 83.45 175.65 78.67 288.10 44-33.67 -13.23 -58.32 -0.29 -3.90 5.83 119.00 62.42 179.92 五截面验算控制内力组合工程有：Mma*与相应的N，V(以最大正弯矩控制)Mma*与相应的N，V(以最大负弯矩控制)Nma*与相应的M，V(以最大轴力控制)Nmin与相应的M，V(以最小轴力控制)所以以上内力组合值，各截面的控制内力为：1-1截面的控制内力为2-2截面的控制内力为3-3截面的控制内力为4-4截面的控制内力为1刚架柱验算：取2-2截面内力 平面内长度计算系数：，平面外长度计算系数：A 局部稳定验算构件局部稳定验算是通过限制板件的宽厚比来实现的。 柱翼缘满足要求 柱腹板满足要求B柱有效截面特征C抗剪强度验算：D稳定性验算： 刚架柱平面内稳定性验算： 刚架柱平面外稳定性验算2刚架梁验算：取3-3截面内力；A 局部稳定验算梁翼缘满足要求 梁腹板满足要求B梁有效截面特征C强度计算 抗剪强度验算： 弯矩作用下的验算：D稳定性验算 刚架梁平面内稳定验算： 刚架梁平面外稳定验算：四、位移验算一柱顶水平位移验算：刚架柱顶等效水平力按下式计算：柱底刚接，均布风荷载：F=0.45W=0.45×16.62=7.48KN其中W=(1+4)·h=(0.86+1.91)×8.0=16.62KN二横梁扰度验算：，位移图如下：五、节点设计一梁柱节点设计：梁柱节点形式见下列图：连接处选用如下组合内力值：二梁梁节点设计：梁梁节点形式见下列图：连接处选用如下组合内力值：3柱脚设计：柱脚节点见下列图：设计内力采用：A柱脚底板面积确实定b=b0+2t+2c=300+2×8+2×(2050)=364416mm，取b=400mm；h=h0+2t+2c=600+2×8+2×(2050)=664714mm，取h=700mm；验算底板下混凝土的轴心抗压强度设计值：根底采用C25混凝土，fc=11.9N/mm2，锚栓采用4M20。B底板厚度计算：C抗剪连接件计算。. z.
