钢结构课程设计-门式钢架

钢结构课程设计11.设计资料某车间跨度9m，长度90m,柱高4.5m，柱距6m，采用单跨双破门式钢架，檩条间距1.5m，屋面坡度i1/10，当地雪荷载0.25kN/㎡，基本风压0.4KN/㎡，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0.50㎜，板厚为80㎜。2.檩条檩条采用冷弯薄壁卷边槽钢180×70×20×3.0，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0.25kN/㎡檩条0.05kN/㎡悬挂构件0.15kN/㎡0.50kN/㎡2.可变荷载标准值由于钢架的受荷水平投影面积为9×6=54㎡＜60㎡，故取屋面活荷载标准值为0.5kN/㎡，雪荷载为0.25kN/㎡，取屋面活荷载与雪荷载中较大值0.5kN/㎡.3.风荷载标准值基本风压0.4kN/㎡，地面粗糙度为B类，μz=1.0,风荷载形体系数μs迎风面柱及屋面分别为+0.25和-1.0；背风面柱及屋面μ分别为-0.55和-0.65。3.2荷载计算值1.屋面风荷载迎风面：ω2=1.4×﹙-0.1﹚×1.0×0.4×6=-3.36kN/㎡背风面：ω3=1.4×﹙-0.65﹚×1.0×0.4×6=-2.18kN/㎡2.墙面风荷载背风面：ω1=1.4×0.25×1.0×0.4×6=0.84kN/㎡背风面：ω4=1.4×﹙-0.55﹚×1.0×0.4×6=-1.85kN/㎡3.屋面恒荷载g1=1.2×0.45×cos1×4.5=2.45kN/㎡4.柱身恒荷载g2=1.2×0.45×6=3.24kN/㎡5.屋面活荷载q=1.4×0.5×4.5=3.15kN/㎡钢结构课程设计24.屋面支撑1.屋面支撑布置檩条间距1.5m，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=0.4×1.0×1.0×3.0×﹙4.5＋0.3＋0.45﹚／2＝3.15kN节点荷载设计值Fw=3.15×1.4=4.41kN斜杆拉力设计值N=4.41／cos26.6°=4.93kN3.斜杆斜杆选用φ12的圆钢，截面面积A=113.0㎜²强度校核：NAN.6431134932/㎜²＜f5.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。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5.25m）取µs=0.8+0.5=1.3ω1=1.3×1.0×0.4×9×25.25=16.38kN按一半山墙面作用风荷载的1/3考虑节点荷载标准值为：Fwk=8.31621312.73kN节点荷载设计值Fw=2.73×1.4=3.82kN斜杆反力设计值N=3.82/cos37°=4.78kN3.斜杆校核钢结构课程设计3斜杆选用φ12的圆钢，截面面积A=113.0㎜²强度校核：NAN.3431134780/㎜²＜f6.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.截面内力恒载(单位：kN·m)(单位：kN)钢结构课程设计4(单位：kN)活荷载(单位：kN·m)(单位:kN)钢结构课程设计5(单位:kN)风荷载(单位：kN·m)(单位:kN)钢结构课程设计6(单位:kN)2.内力组合截面内力1.2×恒荷载+0.9×1.4（屋面活+风）1.0×恒荷载+1.4×风M00N-27.7206-2.454V11.90768.53M-28.9944-12.164N-27.7206-2.454V10.14366.57M-28.9944-12.164N-2.8713.582V40.319421.934M20.8056-7.596N0.22564.682V-1.7994-1.524112233441-1截面控制内力：M=0kN·m，N=-27.72kN，V=11.9kN2-2截面控制内力：M=-29.0kN·m，N=-27.72kN，V=10.14kN钢结构课程设计73-3截面控制内力：M=-29.0kN·m，N=3.58kN，V=40.3kN4-4截面控制内力：M=20.80kN·m，N=0.23kN，V=-1.80kN7.构件截面设计1.构件截面几何参数梁柱均为高频焊接轻钢H型钢（mm）300×150×4.5×8，Ix=5976.11㎝，4450.22yIcm，3398.4xWcm，360.03yWcm，12.75xicm，3.50yicm，236.78Acm。2）构件宽厚比的验算翼缘部分：11504.512359.09151528ybtf腹板部分：3002823563.12502504.5wwyhtf(3)刚架梁的验算○1强度刚架梁端部为最不利截面，M=-29.0kN·m，N=3.58kN，V=40.3kNa．梁截面的最大剪力为maxV=40.3kN考虑仅有支座加劲肋，即按wah1或者wha=0计算，因不设中间加劲肋，所以k=5.34，w=/23537wwyhtkf=74.023523534.537.163＜0.8dV='wwvhtf=(300－2×8)×4.5×125=159.75kNmaxV=40.3kNdV,满足要求b．梁抗弯承载力设计值eM先计算梁的有效截面：腹板的最大应力max和最小盈应力min：maxmin=yxMyNAI=3678108.5337.90101.1597614210.02946±68.9=﹛（受压）（受拉）2267.93N/mm-mm/7.868N腹板的受压区高度：ch=67.937.86828487.68143.0㎜=min/max=﹣67.93／68.87=﹣0.986钢结构课程设计82216(1)0.112*(1)(1)k=）（）（）（86.90-186.90112.1086.90-1162223.7由于max=68.872/Nmmf=2152/Nmm,故取maxR=1.1×68.87=75.762/Nmmp=/23528.1ywwfhtk=2356.7757.23.128.163=0.262＜0.8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：eM=exWfWf=398.4×10³×215=85.66kN·mc．弯剪压共同作用下的验算由于V=40.30.5dV=0.5×159.75=79.9kN,即NeM=eeeNWMA=85.66×367810.4398103.58-10336=85.72610kN·mM=29.0kN·m○2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或者隅撑间距考虑，即yl=3015mm因ylb=1503015=20.123516f,因此需计算刚架梁平面外整体稳定。对于等截面构件=0，有yz=1.0y=3015/35=86.1钢结构课程设计9根据试验，轻型H型钢课按b类截面，查附表4.2得y=0.647。计算：420000200043202354.4yybyyxzytAhWhf=235235.428.44.80.1861.4398.4288.736.186432022）（=1.7450.6'b=1.07－45.7182.20=0.91又有：2001.00.75''tExExNNNN101tYebeMNAW3610.43981.9010.0291367847.603580=81.52/Nmmf,满足要求4.刚架柱的验算○1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=-27.72KN，V=10.14KN，M=-29.0KN·m。a．柱抗剪承载力设计值dV柱截面的最大剪力为maxV=10.14kN考虑仅有支座加劲肋，则k=5.34，即按wah1或者wha=0计算：/235375.34y=0.740.8'vvff=1252/NmmdV='wwvhtf=284×4.5×125=159.75kNmaxVdV满足要求b．柱抗弯承载力设计值eM先计算柱的有效截面：腹板的最大应力max和最小应力min为：钢结构课程设计10maxmin=yxMyNAI=463101.1597614210293678102.727=7.54±68.9=﹛受拉）（受压）(/6.361-mm/4.47622mmNN腹板的受压区高度：ch=6.3614.4762844.476157.5㎜=﹣61.36／76.44=﹣0.80得：2216(1)0.112*(1)(1)k=）（）（）（.80-1.80112.10.80-1162220.62由于max=76.442/Nmmf=2152/Nmm,故取maxR=1.1×76.44=84.082/Nmm代替yf，即：/23528.1ywwfhtk=2358.0842.620.128.163=0.30＜0.8得=1，即柱腹板全部有效，故同样可得：exMWf=398.4×10³×215=85.66kN·mc．弯压剪共同作用下的验算由于V=10.14kN0.5dV=79.9kN，即：NeM=eeeNWMA=6106.685－367810.4398102.72733=82.66kN·mM=29.0kN·m○2整体稳定性验算构件的最大内力N=-27.72kN，M=29.0kN·m。a．刚架柱平面内的整体稳定性验算刚架柱高H=4500mm，梁长L=9060mm。课计算得梁柱线刚度比：211kIHHkILL=0.497由于柱为等截面，根据柱的计算长度系数为=2.65钢结构课程设计11刚架柱的计算长度0l=H=2.65×4500=11925，则0yxxxllii=.512711925=93.53b类截面，查附表4.2得x=0.5982002'1.1eExxEAN=2323.593.113678102064.13=776kN另外，对有侧翼刚架取mx=1.0，有：1010(1)'mxYexeExMNNAWN=367898.50102.7273+3610.439898.507762.727-110291）（=86.982/Nmmf,满足要求b．刚架柱平面外的整体稳定性验算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yl=3000mm。对于等截面构件=0：yz=1.0y=3000／35=85.7b类截面，查附表4.2得y=0.650。计算：420000200043202354.4yybyyxzytAhWhf=1.760.6'b=1.07－br82.20=0.912001.00.75''tExExNNNN=1.0－27.72／776＋0.75×﹙27.72／776﹚²=0.9601tYebeMNAW36785.60102.7273＋36104.3981.9010296.90=88.392/Nmmf,满足要求5.刚