门式钢架计算书-2

1《钢结构》课程设计手算计算书设计题目轻型门式刚架结构设计专业班级土木工程101学生姓名学号指导教师完成时间成绩2目录1.设计资料：....................................................................................................32.荷载计算.....................................................................................................42．1荷载取值计算...................................................................................42.2各部分作用的荷载标准值计算..........................................................53.内力计算......................................................................................................54.刚架设计......................................................................................................174.1截面设计.............................................................................................174.2构件验算.............................................................................................174.3节点验算.............................................................................................225吊车梁及牛腿设计.....................................................................................275.1吊车梁设计........................................................................................275.2牛腿设计............................................................................................316其它构件设计.............................................................................................336.1隅撑设计............................................................................................336.2檩条设计............................................................................................3331.设计资料：某加工车间按工艺要求，拟建长120m，跨度24m的轻型门式刚架厂房一栋，共有11榀刚架，柱距6m，屋面坡度1:10工艺要求厂房内设置A1桥式吊车两台，厂房高度9m，屋面采用压型钢板，不作保温隔热要求，墙体在窗台下用砌体，窗台以上也采用压型钢板。刚架形式及几何尺寸如图1-1（a）所示,刚架平面布置图如图1-1（b）所示，。钢材采用Q235钢，焊条采用E43型。1-1（a）1-1（b）42.荷载计算2．1荷载取值计算2.1.1永久荷载标准值（对水平投影面）YX51-380-760型彩色压型钢板0.13KN/m2PVC铝箔及不锈钢丝网0.02KN/m2檩条及支撑0.10KN/m2合计0.25KN/m22.1.2可变荷载标准值屋面活荷载：按不上人屋面考虑，取为0.50KN/m2。因刚架受荷水平投影面积24×12=288m260m2，故按《建筑结构荷载规范》取屋面竖向均布活荷载(按不上人屋面考虑)标准值为0.3KN/m2雪荷载：基本雪压S0=0.35KN/m2。对于单跨双坡屋面，屋面坡角α=3°48′51″，μr=1.0，雪荷载标准值Sk=μrS0=0.35KN/m2。取屋面活荷载与雪荷载中的较大值0.35KN/m2，不考虑积灰荷载。2.1.3风荷载标准值按《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS102-2002）附录A的规定计算。基本风压2201.050.45/0.47/kNmkNm，918mhm,地面粗糙类别为B类型；风荷载高度变化系数按《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）的规定采用，0.74z。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表A.0.2-1中间区）,0kzsz，1.0z。风载体形系数示意图2.1.4吊车资料两台A1桥式吊车：吊车跨度13500mm，最大轮压6.8t，最小轮压1.75t，起重量5t，小车重1.7t，吊车轨道高134mm，吊车宽度4500mm，轮距3400mm。2.1.5地震作用5据《全国民用建筑工程设计技术措施—结构》中第18.8.1条建议：单层门式刚架轻型房屋钢结构一般在抗震设防烈度小于等于7度的地区可不进行抗震计算。故本工程结构设计不考虑地震作用。2.2各部分作用的荷载标准值计算恒荷载标准值：0.25×6=1.5KN/m活荷载标准值：0.5×6=3.0KN/m风荷载标准值：迎风面：柱上q1=0.45×6×0.25×0.74=0.49KN/m横梁上q2=－0.45×6×1.0×0.74=-1.998KN/m背风面：柱上q3=－0.45×6×0.55×0.74=1.998KN/m横梁上q4=－0.45×6×0.65×0.74=1.2987KN/m吊车荷载（当同时考虑两台吊车作用时）：吊车竖向荷载：Dmax=1.4×68×（0.325+1+0.793+0.118）=216.7KNDmin=1.4×17.5×（0.325+1+0.793+0.118）=55.8KN吊车横向荷载：T=1/4×0.12×（50+17）=2.01KNTmax=1.4×2.01×（0.325+1+0.793+0.118）=6.4KN吊车纵向水平荷载：Tl=1.4×1/10×68=9.52KN3.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：内力计算的“+、－”号规定：弯矩图以刚架外侧受拉为正，在弯矩图中画在受拉侧；轴力以杆件受压为正，剪力以绕杆端顺时针方向旋转为正。6783.1在恒荷载作用下9103.2在活荷载作用下113.3在风荷载作用下123.4在吊车荷载作用下弯矩图(kN·m)13图（）轴力图(kN)图（）剪力图143.5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：γ0S≤R。本工程结构构件安全等级为二级，γ0=1.0。对于基本组合（本工程不进行抗震验算），荷载效应组合的设计值S从下列组合值中取最不利值确定：A．1.2×恒荷载标准值+1.4×活荷载标准值B．1.2×恒荷载标准值+1.4×风荷载标准值C．1.2×恒荷载标准值+1.4×吊车荷载标准值D．1.2×恒荷载标准值+1.4×0.9×（活荷载标准值+风荷载标准值）E．1.2×恒荷载标准值+1.4×1.0×（活荷载标准值+吊车荷载标准值）F．1.2×恒荷载标准值+1.4×0.9×（风荷载标准值+吊车荷载标准值）G．1.2×恒荷载标准值+1.4×0.9×（风荷载标准值+活荷载标准值+吊车荷载标准值）最不利内力组合的计算控制截面取柱底、牛腿处、柱顶、梁端及梁跨中截面。对于刚架梁，截面可能的最不利内力组合有：梁端截面：(1)Mmax及相应的N、V；(2)Mmin及相应的N、V梁跨中截面：(1)Mmax及相应的N、V；(2)Mmin及相应的N、V对于刚架柱，截面可能的最不利内力组合有：(1)Mmax及相应的N、V；(2)Mmin及相应的N、V(2)(3)Nmax及相应的±Mmax、V；(4)Nmin及相应的±Mmax、V15内力组合表1（以左半跨为例）注：内力计算的“+、－”号规定：弯矩图以刚架外侧受拉为正，轴力以杆件受压为正，剪力以绕杆端顺时针方向旋转为正。梁截面内力恒载G活载L左风F右风F吊车荷载DMmax相应的V、NMmin相应的V、N|V|max相应的M、N组合项目组合值组合项目组合值组合项目组合值截面4-4M(KN·m)95.7114.3108.7126.2667.22G638.76C208.95A274.86V(KN)28.834.300-6.3969.7225.61482.58N(KN)19.423.200-13.8735.033.86255.76截面5-5M(KN·m)33.143.83628.838.41G169.76A101.4A101.4V(KN)13.41600-6.3928.1938.4838.48N(KN)17.921.400-13.8730.9751.4451.44截面6-6M(KN·m)6982.5-68-680A198.3B-107.6C82.8V(KN)1.6200-6.394.721.92-7.02N(KN)16.419.600-13.8747.1219.680.26216内力组合表2（以左半跨为例）柱截面内力恒载G活载L左风F右风F吊车荷载DNmax相应的V、MNmin相应的V、M|M|max相应的V、N组合项目组合值组合项目组合值组合项目组合值截面3-3M(KN·m)95.7-114108.7-8467.22G87.02C208.948A-44.76V(KN)-16.419.700-14.27-12.83-39.667.9N(KN)19.436005.4575.530.9173.68截面2-2M(KN·m)43.85552-34111.45D144.54C208.52G284.9V(KN)-16.419.700-14.277.9-39.658-12.83N(KN)333600-363.9490--469.92-419.516截面1-1M(KN·m)-54.8-6579.822.811.70D-18.38C-49.38D-18.38V(KN)-16.4-19.700-14.2747.26-39.6647.26N(KN)393600-363.9497.2-462.7297.2注：内力计算的“+、－”号规定：弯矩图以刚架外侧受拉为正，轴力以杆件受压为正，剪力以绕杆端顺时针方向旋转为正。174.刚架设计4.1截面设计初选梁柱截面均用焊接工字钢500×350×8×10，截面特性：B=350mm，H=500mm，8.0wtmm，t=10mm，A=108.4mm²，Ix=49396cm4,Wx=1975.8cm³，ix=21.35cm;iy=812.03cm;，41602yIcm，W1y=40845cm4。4.2构件验算（1）构件宽厚比的验算腹板计算高厚比H0/Tw=60.00翼缘宽厚比B/T=17.10（2）刚架梁的验算①抗剪验算梁截面的最大剪力为max82.58VkN，考虑仅有支座加劲肋