门式刚架厂房计算书

《钢结构设计》课程设计计算书1钢结构厂房计算书1.设计资料哈尔滨市某单层工业厂房，采用单跨双坡门式刚架，刚架跨度18m，柱距6m，柱高5.6m，屋面坡度1/10，地震设防烈度为6度。刚架平面布置如下图1.1所示，刚架形式及几何尺寸如下图1.2所示。屋面及墙面板均为彩色压型钢板，内填充以保温玻璃棉板，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，间距为1.5米，钢材采用Q235钢，焊条采用E43型。图1.1刚架平面布置图图1.2刚架形式及几何尺寸《钢结构设计》课程设计计算书22.荷载计算2.1荷载取值计算：（1）屋盖永久荷载标准值（对水平投影面）YX51—380—760型彩色压型钢板0.152kNm50mm厚保温玻璃棉板0.052kNmPVC铝箔及不锈钢丝网0.022kNm檩条及支撑0.102kNm刚架斜梁自重0.152kNm悬挂设备0.202kNm合计0.672kNm（2）面可变荷载标准值屋面活荷载：0.302mkN雪荷载：基本雪压0S=0.452kNm。对于单跨双坡屋面，屋面坡角=54238，z=1.0，雪荷载标准值：kS=z0S=1.0×0.452kNm=0.452kNm。取屋面活荷载和雪荷载中的较大值0.452kNm，不考虑积灰荷载。（3）轻质墙面及柱自重标准值（包括柱、墙骨架等）0.52kNm（4）风荷载标准值基本风压：20mkN58.055.005.1；根据地面粗糙度列别为B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。（5）地震作用哈尔滨地区抗震设防烈度为6度，根据《全国民用建筑工程设计技术措施----结构》中第18.8.1条的建议，所以不考虑地震作用。2.2各部分作用的荷载标准值计算：（1）屋面恒荷载标准值：0.67×6=4.02kNm活荷载标准值：0.45×6=2.70kNm（2）柱荷载恒荷载标准值：（0.5×6×5.6＋4.02×9）kN=52.98kN《钢结构设计》课程设计计算书3活荷载标准值：2.70×9kN=24.3kN（3）风荷载标准值迎风面：柱上10.5860.250.87wqkNm横梁上20.5861.03.48wqkNm背风面：柱上30.5860.551.91wqkNm横梁上40.5860.652.26wqkNm3.内力分析3.1在恒荷载作用下：本工程才用等截面梁和柱。柱脚按铰接支承设计。采用弹性分析方法确定刚架柱内力。并采用结构力学求解器求解结构内力。图3.1恒荷载作用下的M图《钢结构设计》课程设计计算书4图3.2恒荷载作用下的N图图3.3恒荷载作用下的V图3.2在活荷载作用下：图3.4活荷载作用下的M图《钢结构设计》课程设计计算书5图3.5活荷载作用下的N图图3.6活荷载作用下的V图3.3在风荷载作用下：图3.7左风向风荷载作用下的M图《钢结构设计》课程设计计算书6图3.8左风向风荷载作用下的N图图3.9左风向风荷载作用下的V图4.内力组合刚架结构构件按承载能力极限状态设计，根据《建筑结构荷载规范》（GB50009—2001）的规定，采用荷载效应的基本组合：oSR。本工程结构构件安全等级为二级，1.0o。刚架内力组合（左半跨）见表4.1。《钢结构设计》课程设计计算书7表4.1内力组合表截面内力组组合项目荷载组合方式荷载组合项目M/KN﹒mN/KNV/KN刚架柱柱顶BmaxM及相应的N、V（1）1.2×恒＋1.4×活179.1077.44—31.98minM及相应的N、V（2）1.0×恒＋1.4×风—29.62—7.091.88maxN及相应的±maxM、V（1）1.2×恒＋1.4×活179.1077.44—31.98minN及相应的±maxM、V（2）1.0×恒＋1.4×风—29.62—7.091.88柱底AmaxM及相应的N、V—————minM及相应的N、V—————maxN及相应的±maxM、V（1）1.2×恒＋1.4×活097.60—31.98Nmin及相应的±Mmax、V（2）1.0×恒＋1.4×风09.718.71刚架梁支座BMmax及相应的N、V（1）1.2×恒＋1.4×活179.1039.5273.86Mmin及相应的N、V（2）1.0×恒＋1.4×风—29.622.576.87跨中CMmax及相应的N、V（2）1.0×恒＋1.4×风140.5731.823.18Mmin及相应的N、V（1）1.2×恒＋1.4×活1.451.920.275.刚架设计5.1截面设计：初选梁柱截面均用焊接工字钢128200450错误!未找到引用源。，截面特性：《钢结构设计》课程设计计算书8mm200B错误!未找到引用源。，mm450H错误!未找到引用源。，mm0.8tw错误!未找到引用源。，mm12tf错误!未找到引用源。，2cm1.82A错误!未找到引用源。，4xcm28181I错误!未找到引用源。，3xcm1252W错误!未找到引用源。，cm53.18ix错误!未找到引用源。，4ycm1602I错误!未找到引用源。，3ycm2.160W错误!未找到引用源。，cm42.4iy错误!未找到引用源。。5.2构件验算：（1）构件宽厚比验算翼缘部分：/fbt=96/12=81523515yf腹板部分：0/wht=426/8=53.25250235250yf（2）刚架梁的验算A.抗剪验算梁截面最大剪力为maxV=73.86kN，考虑仅有支座加劲肋，8.0623.034.5370wsth，uVkN86.73VkN426N1258426maxvwwfth，满足要求。B.弯、剪、压共同作用下的验算取梁端截面进行验算，N=39.52kN，V=73.86kN，M=179.10mkN。因V0.5uV按《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS102：2002）验算。2463maxminmm/N56.13018.14037.13581.41028181213101.17982101052.39193.018.14056.130maxmin，35.2211112.011622K8.0401.035.221.2884262351.28ywwpfKth，0.1，即腹板全截面有效。MAWNfWAWNMMeeeeNemkN15.263)82101052.3921510125233满足要求。C.整体稳定性验算《钢结构设计》课程设计计算书9N=39.52kN，M=179.10mkN梁平面内的整体稳定性验算：计算长度取横梁长度oxl=18090mm，x=oxl/xi=97.63[]=150，b类截面，查附录D得x0.570。kN0.159263.971.18210102061.1232202'eExoEAN，1.0mx159252.39570.01101252101.1790.18210570.03952013600ExxeixmxexNNWMAN22mm/N215mm/N02.154，满足要求。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，檩条可作为横梁平面外的支承点，但为安全起见，计算长度按两个檩距或隅撑间距考虑，即mm30150yl。对于等截面构件2.682.443015100ywsyyil，，，b类截面，查表得762.0y。232000400024264.4122.68110125242682102.6843202354.443200yywsxbyfhtWhAy6.083.2取970.0282.007.1'byy，0.1t223630mm/N215mm/N8.15310125297.0101.1790.18210762.01052.39byelteyWMAN，满足要求。D.按《钢结构设计规范》（GB50017—2003）校核该梁腹板容许高厚比。粱端截面：2463maxminmm/N56.13018.14037.13581.41028181213101.17982101052.3993.1maxminmax0故3.1152352.265.04825.5300ywfth，满足要求。梁跨中截面：《钢结构设计》课程设计计算书102463maxminmmN37.10213.11025.10688.310281812131057.14082101082.3193.1maxminmax0，故3.1152352.265.04825.5300ywfth，满足要求。（3）刚架柱的验算A.抗剪验算柱截面的最大剪力是maxV=31.98kN，考虑仅有支座加劲，8.0562.034.5370wsth，kN98.31kN4261258426maxVfthVvwwu，满足要求。B.弯、剪、压共同作用下的验算取柱端截面进行验算N=77.44kN，V=31.98kN，M=179.10mkN。因V0.5uV按《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS102：2002）验算。2463maxminmm/N94.12580.14437.13543.91028181213101.17982101044.77187.080.14494.125maxmin，62.1911112.011622K8.0428.062.191.2884262351.28ywwpfKth，0.1，即腹板全截面有效。MAWNfWAWNMMeeeeNemkN37.257)82101044.7721510125233，满足要求。C.整体稳定验算构件的最大内力：N=97.60kN，M=197.10mkNa.刚架柱平面内的整体稳定性验算刚架柱高H=5600mm，梁长L=18090mm，柱的线刚度与横梁线刚度之比为23.3560018090LIHIkk梁柱梁柱查表得柱的计算长度系数10.2。刚架柱的计算长度mm10011560010.285.0hlox。15003.543.18510011xoxxil，b类截面，查附录D得838.0x。《钢结构设计》课程设计计算书11kN1.519803.541.18210102061.1232202eExoEAN，1.0mx1.51986.97838.01101252101.1790.18210838.0106.97136300ExxeixmxexNNWMAN22mm/N215mm/N52.159，满足要求。b.刚架柱作用平面外的整体稳定性验算柱平面外的整体稳定验算：考虑压型墙板与墙梁紧密连接，有蒙皮作用，墙梁可作为横梁平面外的支承点，为安全起见，计算长度取两个墙梁或隅撑间距考虑，即mm30150yl。对于等截面构件2.682.443015100ywsyyil，，，b类截面，查表得762.0y。232000400024264.4122.68110125242682102.6843202354.443200yywsxbyfhtWh