輕型門式鋼架課程設(shè)計(jì)計(jì)算書

1、<p>　　輕型門式鋼架課程設(shè)計(jì)</p><p><b>　　一、設(shè)計(jì)資料</b></p><p>　　某單層工業(yè)廠房，采用單跨雙坡門式剛架，剛架跨度24m，長(zhǎng)度48m，柱距6m，檐口標(biāo)高11m，屋面坡度1/10。屋面及墻面板均為彩色鋼板，內(nèi)填充保溫層，考慮經(jīng)濟(jì)、制造和安裝方便，檁條和墻梁均采用冷彎薄壁卷邊C型鋼，鋼材采用Q345鋼，，，基礎(chǔ)混凝土標(biāo)號(hào)C30

2、，，焊條采用E50型。剛架平面布置圖，屋面檁條布置圖，柱間支撐布置草圖，鋼架計(jì)算模型及風(fēng)荷載體形系數(shù)如下圖所示。</p><p><b>　　剛架平面布置圖</b></p><p><b>　　屋面檁條布置圖</b></p><p><b>　　柱間支撐布置草圖</b></p><

3、p>　　計(jì)算模型及風(fēng)荷載體形系數(shù)</p><p><b>　　二、荷載計(jì)算</b></p><p>　　2.1 計(jì)算模型的選取</p><p>　　取一榀剛架進(jìn)行分析，柱腳采用鉸接，剛架梁和柱采用等截面設(shè)計(jì)。</p><p>　　2.2 荷載取值計(jì)算：</p><p>　?。?） 屋蓋永久荷

4、載標(biāo)準(zhǔn)值</p><p>　　彩色鋼板 0.40 </p><p>　　保溫層 0.60 </p><p>　　檁條

5、 0.08 </p><p>　　鋼架梁自重 0.15 </p><p>　　合計(jì)

6、 1.23 </p><p>　　（2） 屋面活載和雪載 0.30 。</p><p>　?。?） 輕質(zhì)墻面及柱自重標(biāo)準(zhǔn)值 0.50 </p><p>　?。?

7、） 風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值</p><p>　　基本風(fēng)壓：。根據(jù)地面粗糙度類別為B類，查得風(fēng)荷載高度變化系數(shù)：當(dāng)高度小于10時(shí)，按10高度處的數(shù)值采用，=1.0。風(fēng)荷載體型系數(shù)：迎風(fēng)柱及屋面分別為＋0.25和－1.0，背風(fēng)面柱及屋面分別為－0.55和－0.65。</p><p>　　2.3 各部分作用的荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算</p><p><b>　　（1） 屋面荷載：&

8、lt;/b></p><p><b>　　標(biāo) 準(zhǔn) 值： </b></p><p><b>　　柱身恒載： </b></p><p><b>　?。?） 屋面活載</b></p><p><b>　　屋面活載雪載</b></p><

9、p><b>　?。?） 風(fēng)荷載</b></p><p>　　以左吹風(fēng)為例計(jì)算，右吹風(fēng)同理計(jì)算，根據(jù)公式計(jì)算，查表，取1.0，取值如圖1.2所示。（地面粗糙度B類）</p><p><b>　　迎風(fēng)面 側(cè)面，</b></p><p><b>　　屋頂，</b></p><p&

10、gt;<b>　　背風(fēng)面 側(cè)面，</b></p><p><b>　　屋頂，</b></p><p><b>　　三、內(nèi)力計(jì)算</b></p><p>　　根據(jù)各個(gè)計(jì)算簡(jiǎn)圖，用結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器計(jì)算，得結(jié)構(gòu)在各種荷載作用下的內(nèi)力圖如下：</p><p>　　注：剪力圖：“+”表示

11、方向“→”；</p><p>　　軸力圖：拉為正，壓為負(fù)。</p><p>　　3.1 恒載作用(標(biāo)準(zhǔn)值)下，計(jì)算簡(jiǎn)圖及內(nèi)力值：</p><p><b>　　恒載作用下軸力圖</b></p><p><b>　　恒載作用下剪力圖</b></p><p><b>　　

12、恒載作用下彎矩圖</b></p><p>　　3.2 活載作用(標(biāo)準(zhǔn)值)下，計(jì)算簡(jiǎn)圖及內(nèi)力值：</p><p><b>　　活荷載作用下軸力圖</b></p><p><b>　　活荷載作用下剪力圖</b></p><p><b>　　活荷載作用下彎矩圖</b>&l

13、t;/p><p>　　3.3 風(fēng)荷載作用(標(biāo)準(zhǔn)值) 下，計(jì)算簡(jiǎn)圖及內(nèi)力值：</p><p><b>　　風(fēng)荷載作用下軸力圖</b></p><p><b>　　風(fēng)荷載作用下剪力圖</b></p><p><b>　　風(fēng)荷載作用下彎矩圖</b></p><p>

14、;　　由對(duì)稱性可知，右風(fēng)作用下，鋼架的內(nèi)力圖與上述各圖分別對(duì)稱，可不做分析。</p><p><b>　　四、內(nèi)力組合</b></p><p>　　選取荷載組合（1.2x恒載+1.4x活載+1.4x0.6x風(fēng)載）對(duì)構(gòu)件內(nèi)力值進(jìn)行驗(yàn)算，如下表所示</p><p><b>　　五、剛架設(shè)計(jì)</b></p><

15、;p>　　5.1 截面形式及尺寸初選</p><p>　　梁柱都采用焊接的工字型鋼，梁截面高度h一般取（1/30—1/45）L，故取梁截面高度為800mm；暫取梁截面尺寸為H800x300x10x14，如下圖所示，柱的截面采用與梁相同。</p><p><b>　　5.2構(gòu)件驗(yàn)算：</b></p><p>　?。?）構(gòu)件寬厚比驗(yàn)算<

16、/p><p>　　(2) 平面內(nèi)計(jì)算長(zhǎng)度</p><p>　　平面外長(zhǎng)度計(jì)算系數(shù)：</p><p>　　考慮壓型鋼板墻面與強(qiáng)梁緊密連接，起到應(yīng)力蒙皮作用，與柱連接的強(qiáng)梁可作為柱平面外的支撐點(diǎn)，但為了安全起見計(jì)算長(zhǎng)度按兩個(gè)強(qiáng)梁間距考慮，即</p><p><b>　?。?）剛架柱的驗(yàn)算</b></p><p

17、><b>　　A．柱有效截面特征</b></p><p><b>　　B.抗剪驗(yàn)算</b></p><p>　　柱截面的最大剪力是=25.63kN，考慮到僅有支座加勁肋，</p><p>　　，，所以，梁的抗剪承載力設(shè)計(jì)值，滿足要求。</p><p>　　彎剪壓共同作用下的驗(yàn)算：</p&

18、gt;<p>　　因?yàn)?，按公式進(jìn)行驗(yàn)算，</p><p><b>　　其中</b></p><p><b>　　C.整體穩(wěn)定驗(yàn)算</b></p><p>　　構(gòu)件的最大內(nèi)力：N=143.08kN，M=274.74kN·m</p><p>　　a.剛架柱平面內(nèi)的整體穩(wěn)定性驗(yàn)算&

19、lt;/p><p>　　剛架柱高H=11000mm，柱的計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)。剛架柱的計(jì)算長(zhǎng)度39.2 <[]=150，b類截面，查表得。</p><p><b>　　,</b></p><p><b>　　，滿足要求。</b></p><p>　　b.剛架柱作用平面外的整體穩(wěn)定性驗(yàn)算</p>

20、<p><b>　　計(jì)算長(zhǎng)度。</b></p><p>　　對(duì)等截面構(gòu)件，，b類截面，查表得=0.643。</p><p><b>　　=1.73>0.6</b></p><p>　　d．驗(yàn)算剛架在風(fēng)荷載作用下的側(cè)移 </p><p><b>　　， </b>

21、;</p><p>　　剛架柱頂?shù)刃搅Γ?lt;/p><p><b>　?。?）剛架梁的驗(yàn)算</b></p><p><b>　　A．梁有效截面特征</b></p><p><b>　　B.抗剪驗(yàn)算</b></p><p>　　梁截面的最大剪力是=83.

22、62kN，考慮到僅有支座加勁肋，由于是等截面，同理得</p><p><b>　　，滿足要求。</b></p><p>　　彎剪壓共同作用下的驗(yàn)算：</p><p>　　因?yàn)椋垂竭M(jìn)行驗(yàn)算，</p><p><b>　　其中</b></p><p><b>　　C

23、.整體穩(wěn)定驗(yàn)算</b></p><p>　　構(gòu)件的最大內(nèi)力：N=-83.62kN，M=-399.44kN·m</p><p>　　a.剛架梁平面內(nèi)的整體穩(wěn)定性驗(yàn)算</p><p>　　梁平面內(nèi)的整體穩(wěn)定性驗(yàn)算：計(jì)算長(zhǎng)度取橫梁長(zhǎng)度=12060mm，37.34</p><p>　　<[]=150，b類截面，查表得。&l

24、t;/p><p><b>　　,</b></p><p><b>　　，滿足要求。</b></p><p>　　b.剛架梁作用平面外的整體穩(wěn)定性驗(yàn)算</p><p>　　計(jì)算長(zhǎng)度。對(duì)等截面構(gòu)件，，b類截面，查表得=0.643。</p><p><b>　　=1.73&g

25、t;0.6</b></p><p><b>　　六、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)：</b></p><p>　?。?）梁柱連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　A.螺栓強(qiáng)度驗(yàn)算</b></p><p>　　梁柱節(jié)點(diǎn)采用10.9級(jí)M30高強(qiáng)摩擦型螺栓連接，如下圖所示。構(gòu)件截面采用噴砂，摩擦面抗滑移系數(shù)=0

26、.50，每個(gè)高強(qiáng)螺栓的預(yù)拉力是355kN，連接處傳遞內(nèi)力設(shè)計(jì)值：N=-83.62kN，V=269.65kN，M=399.44kN·m。</p><p>　?。╝） （b）</p><p>　　剛架柱與剛架梁的連接節(jié)點(diǎn)</p><p>　　螺栓抗拉承載力驗(yàn)算：</p><p>　　螺栓抗剪承載

27、力驗(yàn)算：</p><p><b>　　>，滿足要求。</b></p><p>　　最外排一個(gè)螺栓的抗剪、抗拉承載力驗(yàn)算：</p><p><b>　　B.端板厚度驗(yàn)算</b></p><p>　　端板厚度取，按二邊支撐端板外伸計(jì)算: </p><p>　　C.梁柱節(jié)點(diǎn)域

28、的剪應(yīng)力驗(yàn)算</p><p>　　D.螺栓處腹板強(qiáng)度驗(yàn)算</p><p>　　翼緣內(nèi)第二排第一個(gè)螺栓的軸向拉力設(shè)計(jì)值：</p><p><b>　　取</b></p><p>　　（2）梁梁連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　A.螺栓強(qiáng)度驗(yàn)算</b></p>

29、<p>　　梁梁連接節(jié)點(diǎn)采用10.9級(jí)M30高強(qiáng)摩擦型螺栓連接，如下圖所示。構(gòu)件接觸面采用噴砂，摩擦面抗滑移系數(shù)=0.50，每個(gè)高強(qiáng)螺栓的預(yù)拉力是355kN，連接處傳遞內(nèi)力設(shè)計(jì)值如下：</p><p>　　N=-38.78kN，V=-5.93kN，M=293.27kN·m</p><p>　　（a） （b）&

30、lt;/p><p><b>　　梁梁連接節(jié)點(diǎn)</b></p><p>　　螺栓抗拉承載力驗(yàn)算：</p><p>　　螺栓抗剪承載力驗(yàn)算：</p><p><b>　　>，滿足要求。</b></p><p>　　最外排一個(gè)螺栓的抗剪、抗拉承載力驗(yàn)算：</p>&

31、lt;p><b>　　B.端板厚度驗(yàn)算</b></p><p>　　端板厚度取，按二邊支撐端板外伸計(jì)算: </p><p>　　C.梁柱節(jié)點(diǎn)域的剪應(yīng)力驗(yàn)算</p><p>　　D.螺栓處腹板強(qiáng)度驗(yàn)算</p><p>　　翼緣內(nèi)第二排第一個(gè)螺栓的軸向拉力設(shè)計(jì)值：</p><p><b&g

32、t;　　取</b></p><p><b>　?。?）柱腳設(shè)計(jì)</b></p><p>　　剛架柱與基礎(chǔ)鉸接，采用平板式鉸接柱腳?；A(chǔ)采用C20混凝土，=9.6.</p><p>　　a.柱腳內(nèi)力設(shè)計(jì)值如下： </p><p>　　b. 柱腳底板尺寸確定</p><p>　　=340~

33、400mm，取B=360mm。</p><p>　　底板反力為，滿足要求。</p><p><b>　　剛架柱柱腳構(gòu)造</b></p><p><b>　　c. 底板厚度確定</b></p><p>　　，按構(gòu)造取t=20mm。</p><p>　　d. 抗剪連接計(jì)算：<

34、;/p><p>　　由于柱腳鉸接，柱腳錨栓不宜用于承受柱腳底的水平剪力，此水平剪力可由柱腳與混凝土基礎(chǔ)間的摩擦力來抵抗。</p><p>　　此時(shí)摩擦力，滿足要求。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 中華人民共和國(guó)建設(shè)部，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50017—2003. 北京：中國(guó)建設(shè)工業(yè)出版

35、社，2003.</p><p>　　[2] 陳樹華，剛結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[M]. 武漢：華中科技大學(xué)出版社，2007.</p><p>　　[3] 陳志華，剛結(jié)構(gòu)原理[M]. 武漢：華中科技大學(xué)出版社，2007.</p><p>　　[4] CECS102：2002.門式剛架輕型房屋剛結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程[S]. 北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2003.</p><p