钢结构设计书

《钢结构设计》课程设计计算书11.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33m，柱距7m，柱高8m，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Q345钢，焊条采用E50型。图1.1刚架平面布置图图1.2刚架形式及几何尺寸80001:1033000165070007120060060011000110001100033000700070007000700070007000700070007000《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0.502kNm合计0.972kNm（2）屋面可变荷载标准值①屋面活荷载：0.482kNm②雪荷载：哈尔滨市基本雪压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=1.0×0.45=0.452kNm。③本工程不考虑积灰荷载。所以屋面可变荷载取Max活荷载,雪荷载0.482kNm。（3）轻质墙面及柱自重标准值（包括柱、墙骨架等）0.52kNm（4）风荷载标准值调整后的基本风压：0=1.05×0.552kNm=0.582kNm；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：0.97×7=6.79kNm活荷载标准值：0.48×7=3.36kNm《钢结构设计》课程设计计算书3（2）柱荷载恒荷载标准值：0.5×7×8＋6.79×16.5=140.04kN活荷载标准值：3.36×16.5=55.44kN（3）风荷载标准值迎风面：柱上10.587(0.251.02wq）kNm横梁上20.587(1.0)4.06wqkNm背风面：柱上30.587(0.55)2.23wqkNm横梁上40.587(0.65)2.64wqkNm3.内力分析各图的符号规定为：弯矩以钢架外侧受拉为正，轴力以压力为正，剪力以绕钢架顺时针转动为正，并利用结构力学求解器进行内力分析得到结果。3.1恒荷载作用下的内力分析图3.1.1恒荷载作用下的M图图3.1.2恒荷载作用下的N图503.64kN.m316.77kNmg=6.79kN/m112.04kN28kN112.04kN28kN330008000ABCDE503.64kN.mABCDE140.04kN112.04kN73.79kN62.65kN73.79kN+330008000140.04kN112.04kN+++《钢结构设计》课程设计计算书4图3.1.3恒荷载作用下的V图3.2活荷载作用下的内力分析图3.2.1活荷载作用下的M图图3.2.2活荷载作用下的N图ABCDE62.96kN62.96kN105.22kN6.26kN6.26kN105.22kN_+33000800062.96kN62.96kN_+_+259.61kNm163.28kNmq=3.36kN/mABCDE330008000259.61kNmABCDE57.75kN57.75kN38.03kN32.28kN+33000800038.03kN57.75kN57.75kN+++《钢结构设计》课程设计计算书5图3.2.3活荷载作用下的V图3.3风荷载作用下的内力分析图3.3.1左风向风荷载作用下的M图图3.3.2左风向风荷载作用下的N图ABCDE32.45kN32.45kN54.23kN3.23kN3.23kN54.23kN33000800032.45kN32.45kN+___++qw2=4.06kN/mABCDEqw4=2.64kN/mqw3=2.23kN/mqw1=1.02kN/m288.75kNm203.49kNm150.58kNm330008000ABCDE63.66kN63.66kN38.43kN38.43kN37.76kN37.76kN46.89kN46.89kN_330008000___《钢结构设计》课程设计计算书6图3.3.3左风向风荷载作用下的V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。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。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BMmax及相应的N、V（1）1.2恒+1.4活967.82215.30—120.98Mmin及相应的N、V（2）1.0恒+1.4风104.1922.92—18.75Nmax及相应的±Mmax、V（1）1.2恒+1.4活967.82215.30—120.98Nmin及相应的±Mmax、V（2）1.0恒+1.4风104.1922.92—18.75柱底AMmax及相应的N、V——————————Mmin及相应的N、V——————————Nmax及相应的±Mmax、V（1）1.2恒+1.4活0248.90—120.55Nmin及相应的±Mmax、V（2）1.0恒+1.4风050.92—7.32ABCDE39.74kN7.13kN0.49kN33.93kN16.09kN+_31.58kN60.20kN43.28kN330008000_++_《钢结构设计》课程设计计算书7刚架梁支座BMmax及相应的N、V（1）1.2恒+1.4活967.82141.79202.19Mmin及相应的N、V（2）1.0恒+1.4风104.1920.9320.94跨中CMmax及相应的N、V（2）1.0恒+1.4风—100.169.783.72Mmin及相应的N、V（1）1.2恒+1.4活—608.72120.37—12.035.刚架设计5.1初选截面：初选梁柱截面均用H型钢7003501324345Q，钢。截面特性：wt13mm，ft24mm，2125.5cmA，4x201000cmI，3x5760cmW，xi29.3cm，4y10800cmI，3y722cmW，yi6.78cm5.2构件验算：（1）构件宽厚比验算翼缘部分：/fbt=143.5/24=6.015235/12.4yf腹板部分：0/wht=652/13=50.2250235/206.3yf（2）刚架梁的验算A.抗剪验算梁截面最大剪力为maxV=202.19kN，考虑到仅有支座加劲肋，0/0.6420.8235415.34ywsfht，uV=652131701440.92wwvhtfkNmaxV=202.19kN，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=141.79kN，V=202.19kN，M=967.82kN·m因V0.5uV，取V=0.5uV，按《钢结构设计规范》（GB50017—2003）验算211222()fffhMAAhfh2338(3002430024338)2953381435.82KN·mM=967.82kN·m,取M=fM故2(1)010.5fueufMMVVMM,满足要求。C.整体稳定性验算N=141.79kN，M=967.82kN·m《钢结构设计》课程设计计算书8梁平面内的整体稳定性验算：计算长度取横梁长度oxl=33164mm，x=oxl/xi=113.18[]=150，b类截面，查表得x0.597。223'eo02220610125501.11.1113.18ExxEANkN=1810.8kN。1.0mx631'01.0967.8210141790141.790.59712550(1)576010(10.597)1810.8mxxxxxExMNNAWN=195.1822/295/NmmfNmm，满足要求。梁平面外的整体稳定性验算：计算长度取oyl=3015mm。对于等截面构件，0,1,/44.40swyoyyli，b类截面，查表得y=0.912。1422223432023543201255065244.424235[()()()]1()()4.444.45760104.4652345ysbyxwytAhWhf=3.252＞0.6取'y1.070.282/bb0.761≤1.0。''2001.0/0.75(/)0.926tEXEXNNNN63eoy10.926967.82101417900.912125505760100.761txybxMNAW216.842/Nmmf2295/Nmm，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：36max22min4141.7910967.8210326168.2711.30156.97//1255020100010145.67NmmNmmmaxmin0max1.86故0023550.2(480.526.2)98.76wyhtf，满足要求。梁跨中截面：36max22min4120.3710608.7210326108.319.5998.72//125502010001089.13NmmNmmmaxmin0max1.82《钢结构设计》课程设计计算书9故0023550.2(480.526.2)97.18wyhtf，满足要求。E.验算檩条集中荷载下的局部受压承载力a．檩条传给横梁上翼缘的集中荷载(1.20.2771.43.36)1.510.46FKN52(70512)130zyRlahhmm31.010.46108.0513130cwzFtl2/Nmm2295/fNmmb．验算腹板上边缘处的折算应力取梁端截面处的内力M=967.82kN·m，N=141.79kN，V=202.19kN。6214967.8210326156.97/20100010xMyNmmI324202.19103002433818.83/2010001013xwVSNmmIt2222223156.978.058.05156.97318.83cc2156.54/Nmm21.2354/fNmm，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=120.98kN，考虑到仅有支座加劲肋，0/0.6420.8235415.34ywsfht，uV=652131701440.92wwvhtfkNmaxV，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=215.30kN，V=120.98kN，M=967.82kN·m。因V0.5uV，取V=0.5uV，按《钢结构