轻型门式钢架课程设计计算书.docx

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24ml长度48m,柱距6m,檐口标高11m,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，樽条和墙梁均采用冷弯薄壁卷边C型钢，钢材采用Q345钢，f310N/mm2,fv180N/mm2,基础混凝土标号C30,2fc14.3N/mm,焊条采用E50型刚架平面布置图，屋面樽条布置图，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屋面楝条布置图柱间支撑布置草图计算模型及风荷载体形系数二、荷载计算2.1 计算模型的选取取一根刚架进行分析，柱脚采用钱接，刚架梁和柱采用等截面设计2.2 荷载取值计算：kN. m2 kN. m2 kN. m2 kN1. m2 kN m2KN /m2 KN /m2(1)屋盖永久荷载标准值彩色钢板0.40保温层0.60樽条0.08钢架梁自重0.15合计1.23(2)屋面活载和雪载0.30(3)轻质墙面及柱自重标准值0.50(4)风荷载标准值基本风压： 0 1.05 0.50 0.525kN/m根据地面粗糙度类别为B类，查得风荷载高度变化系数:当高度小于10 m时，按10 m高度处的数值采用,z=1.0 O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。

2.3 各部分作用的荷载标准值计算(1)屋面荷载：,一、_1标准值：1.2367.42kN/mcos柱身恒载：0.5063.00kN/m(2)屋面活载——1屋面活载雪载0.3061.81kN/mcos(3)风荷载以左吹风为例计算，右吹风同理计算，根据公式k z s 0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0.25 1.0 1.05 0.500.131kN/m2, q10.131 60.79kN /m屋顶1.001.01.050.50_ 20.525kN /mq20.5253.15kN /m背风面侧面0.551.01.050.500.289kN /m2q30.2891.73kN / m屋顶0.651.01.050.500.341kN /m2q40.3412.05kN /m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“f”；轴力图：拉为正，压为负3.1 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3.2 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3.3 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、内力组合截面内力左风组合值柱端AM00100N-122.04-21.7240.21-143.08Q-24.27-5.9219.15-21.33柱端BM-266.98P-65.121162.86-274.74N-89.04-21.7240.21-103.48Q-24.27-5.9210.46-25.63梁端BM-266.98P-65.12114.41-399.44N-33.01-8.05-38.97-83.62PQ86.1821.02162.86269.65梁端CM232.8056.79-78.09293.27rn-33.01r-8.05114.41-38.78Q-3.30-0.81-0.99-5.93五、刚架设计5.1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(1/30—1/45)L,故取梁截面高度为800mm暂取梁截面尺寸为H800x300x10x14,如下图所示，柱的截面采用与梁相同。

截面截面名称面积(mm)IX106mmW104mmIY106mmW104mmixmmiymm柱H800X300x10X14161201681420634232363梁H800X300X10X141612016814206342323635.2构件验算:(1)构件宽厚比验算(2)平面内计算长度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H0Y11000/25500mm(3)刚架柱的验算A.柱有效截面特征B.抗剪验算柱截面的最大剪力是Vmax=25.63kN,考虑到仅有支座加劲肋,shodif1.08,0.8s1.081.4,所以f；[10.64(s0.8)]0.8208,37.5.34235梁的抗剪承载力设计值Vu0.8208hwtwfv0.8208772101801140.58kNVmax,满足要求弯剪压共同作用下的验算：因为V0.5Vu,按公式MMeNMeNWe/Ae进行验算，其中MeWef420104215106903kNmC.整体稳定验算构件的最大内力：N=143.08kN,M=274.74kN・ma.刚架柱平面内的整体稳定性验算刚架柱高H=11000mm柱的计算长度系数01.05。

刚架柱的计算长度xlox/ix39.2<[]=150,b类截面，查表得x0.901'NEx02EA1.1206 161201.1 39.22kN193895kN, mx 1.0mxMx143080 1.0 274.74 106xAW1x(1xNN；)0.901 161203 143.08420 103 (1 0.901 - )19389.5289.38N/mm2-一一-..2f310N/mm,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10y5500mm0对等截面构件，0,sw1,y87.3,b类截面，查表得y=0.643o=1.73>0.6d.验算刚架在风荷载作用下的侧移IIbtIl/Ibh24000/110002.18cb1cb刚架柱顶等效水平力：H0.67(qw1qw3)h0.67(0.791.73)1118.57kN(4)刚架梁的验算A.梁有效截面特征B.抗剪验算梁截面的最大剪力是Vmax=83.62kN,考虑到仅有支座加劲肋，由于是等截面，同理得Vu0.8208hwtwfv0.8208772101801140.58kNVmax,满足要求弯剪压共同作用下的验算：因为V0.5Vu,按公式MMeNMeNWe/Ae进行验算，其中MeWef420104215106903kNmC.整体稳定验算构件的最大内力：N=-83.62kN,M=-399.44kN•ma.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l°x=12060mmxlox/ix37.34<[]=150,b类截面，查表得x0.908。

22kJ2EA220616120…Nex02-2—kN21369.3kN,mx1.01.121.137.34283620 1.0 399.44 106NWx(1 x ；)NEx00.908 16120420 103(1 0.90883.6221369.3)2297.64N / mm22f310N/mm,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loy 5500mm 0对等截面构件,0, s w 1, y 87.3, b 类截面,查表得y=0.643o=1.73>0.6六、节点设计:(1)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 =0.50,每个高强螺栓的预拉力是355kN,连接处传递内力设计值:N=-83.62kN,V=269.65kN,M=399.44kN-m(b)螺栓抗拉:70 80 80 70―广1 州集14-M30柱与刚架梁的连接节点H800X 300X10X14tbT 0.8P 284kN螺栓抗剪承吃ea算Nbv0.9nf1 + 0.50355 15975kN >N8362最外排?B.端板厚全的抗剪、抗拉承载力验算:5.97kN ,满用要求端板厚度取20mm,按边支撑端才反外伸计算：e+fC.梁柱节加辰4必应为十t ew)]1460 73 84.04『丫[73 3009 ,2 60 (60-3 H800X300X10X1410 13.71mm,满足要求。

73)] 310D.螺栓处腹板铜50加笆翼缘内第二排第一个螺栓的轴向拉力设计值:取Nt2142kN(2)梁梁连接节点设计A.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355kN,连接处传递内力设计值如下:N=-38.78kN,V=-5.93kN,M=293.27kN-m(a)10-M30H800X300M0通4接节点螺栓抗拉承载力验算:螺栓抗剪承载力验算：N； 0.9nf P 0.0.50 355 159.75kN >最外排一个螺栓的抗寓■，抗拉承载力验算:B.端板厚度验算端板厚度取t 20mk按二边支撑端出q外伸计k——I 6ef ewNt Tit760 73 1\[ewb 2ef(ef ew)]f \[73 300 2 60C.梁柱节点域的剪应力验算,14+38.7810+3.88k十3 403早］34牛611瓦39mm,满足要求满足要求—"N0,^>70150 150On87 ■ 03D.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：取Nt2142kN(3)柱脚设计刚架柱与基础较接，采用平■板式较接柱脚。

基础采用C20混凝土，fc=9.6N/mm2.a.柱脚内力设计值如下：N143.08kN,V21.33kNb.柱脚底板尺寸确定Bb2c3002(20~50)=340~400mmWB=360mm底板反力为qN/LB143.08103/8503600.47N/mm2cfc9.6N/mm2,满足要求刚架柱柱脚构造。