鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)--輕鋼門(mén)式鋼架廠房設(shè)計(jì)

1、<p>　　輕鋼門(mén)式剛架廠房設(shè)計(jì) </p><p><b>　　鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)</b></p><p>　　班 級(jí) *****</p><p>　　姓 名 ****</p><p>　　學(xué) 號(hào) *****</p><p>　　指導(dǎo)老師

2、 ******</p><p>　　日 期 ********</p><p><b>　　門(mén)式剛架計(jì)算書(shū)</b></p><p><b>　　1、設(shè)計(jì)資料</b></p><p><b>　　(1)廠房柱網(wǎng)布置</b></p><

3、p>　　廠房為單跨雙坡門(mén)式剛架（見(jiàn)圖1－1）。長(zhǎng)度90m，柱距6m，跨度18m，門(mén)式剛架檐高9m，屋面坡度為1：10。</p><p>　　圖1－1 門(mén)式剛架簡(jiǎn)圖</p><p><b>　　(2)材料選用</b></p><p>　　屋面材料：?jiǎn)螌硬拾?。墻面材料：?jiǎn)螌硬拾?。天溝：鋼板天?lt;/p><p><

4、b>　　(3)結(jié)構(gòu)材料材質(zhì)</b></p><p><b>　　鋼材：，</b></p><p><b>　　基礎(chǔ)混凝土：</b></p><p>　　(4)荷載（標(biāo)準(zhǔn)值）</p><p>　?、耢o載： Ⅱ活載：</p><p>　?、?/p>

5、風(fēng)載：基本風(fēng)壓，地面粗糙度為B類(lèi)，風(fēng)載體型系數(shù)按《門(mén)式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（CECS102：2002）封閉式建筑類(lèi)型中間區(qū)的風(fēng)荷載體型系數(shù)采用。</p><p><b>　　確定Z值： ①</b></p><p><b>　?、?lt;/b></p><p>　　取較小值為3.6m，根據(jù)《門(mén)式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》

6、表</p><p>　　A.0.2-1注3，因柱距，故風(fēng)荷載取中間值。</p><p><b>　　詳見(jiàn)圖1－2所示</b></p><p>　　圖1－2 風(fēng)荷載體型系數(shù)示意圖（左風(fēng)）</p><p><b>　?、粞┖奢d：</b></p><p><b>　　(

7、5)其它</b></p><p>　　本課程設(shè)計(jì)不考慮地震作用</p><p><b>　　2、荷載計(jì)算</b></p><p><b>　　(1)荷載取值</b></p><p>　　屋面靜載： 屋面活載：</p><p>　　輕質(zhì)墻面及柱自

8、重（包括柱、墻骨架）：</p><p>　　風(fēng)荷載：基本風(fēng)壓，按地面粗糙度為B類(lèi)；</p><p>　　以柱頂為準(zhǔn)風(fēng)壓高度變化系數(shù)；</p><p>　　以屋頂為準(zhǔn)風(fēng)壓高度變化系數(shù)</p><p>　　(2)各部分作用荷載</p><p><b>　　1)屋面</b></p><

9、;p><b>　　靜載 標(biāo)準(zhǔn)值：</b></p><p><b>　　活載 標(biāo)準(zhǔn)值：</b></p><p><b>　　2)柱荷載</b></p><p><b>　　靜載 標(biāo)準(zhǔn)值：</b></p><p><b>　　3)風(fēng)荷載<

10、/b></p><p><b>　　迎風(fēng)面：柱上</b></p><p><b>　　橫梁上</b></p><p><b>　　背風(fēng)面：柱上</b></p><p><b>　　橫梁上</b></p><p><b&g

11、t;　　3、內(nèi)力分析</b></p><p>　　采用結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器求解內(nèi)力，計(jì)算簡(jiǎn)圖及結(jié)果如下：</p><p>　　(1)靜載作用下的內(nèi)力計(jì)算</p><p>　　圖3-1-1 靜載內(nèi)力計(jì)算簡(jiǎn)圖（單位：KN/m）</p><p>　　圖3-1-2 靜載作用下彎矩圖（單位：KN·m）</p><

12、;p>　　圖3-1-3 靜載作用下剪力圖（單位：KN）</p><p>　　圖3-1-4 靜載作用下軸力圖（單位：KN）</p><p>　　(2)活載作用下的內(nèi)力計(jì)算</p><p>　　圖3-2-1 活載內(nèi)力計(jì)算簡(jiǎn)圖（單位：KN/m）</p><p>　　圖3-2-2 活載作用下彎矩圖（單位：KN·m）</

13、p><p>　　圖3-2-3 活載作用下剪力圖（單位：KN）</p><p>　　圖3-2-4 活載作用下軸力圖（單位：KN）</p><p>　　(3)風(fēng)載作用下的內(nèi)力計(jì)算</p><p><b>　　1)左風(fēng)情況下：</b></p><p>　　圖3-3-1 左風(fēng)載內(nèi)力計(jì)算簡(jiǎn)圖（單位：KN

14、/m）</p><p>　　圖3-3-2 左風(fēng)載作用下彎矩圖（單位：KN·m）</p><p>　　圖3-3-3 左風(fēng)載作用下剪力圖（單位：KN）</p><p>　　圖3-3-4 左風(fēng)載作用下軸力圖（單位：KN）</p><p>　　2)右風(fēng)情況下：右風(fēng)荷載作用下，個(gè)內(nèi)力圖與左風(fēng)荷載作用下的內(nèi)力圖剛好對(duì)稱(chēng)，不再畫(huà)出。<

15、/p><p><b>　　4、內(nèi)力組合</b></p><p>　　(1)計(jì)算剛架內(nèi)力組合時(shí)，按照如下四種荷載組合進(jìn)行：</p><p><b>　?、?；</b></p><p><b>　　② ；</b></p><p><b>　?、?；&l

16、t;/b></p><p><b>　?、?。</b></p><p>　　圖4－1 門(mén)式剛架計(jì)算截面</p><p>　　各工況作用下的截面內(nèi)力見(jiàn)下表4.1。</p><p>　　各荷載作用下的截面內(nèi)力 表4.1</p><p>　　由以上計(jì)算內(nèi)力，按照荷載組合

17、規(guī)則進(jìn)行計(jì)算，內(nèi)力組合值如下表4.2所示。</p><p>　　內(nèi)力組合值 表4.2</p><p>　　5、截面選擇與強(qiáng)度驗(yàn)算</p><p>　　(1)截面形式及尺寸初選</p><p>　　截面參數(shù)表 表5.1</p><p&g

18、t;　　圖5－1 梁、柱截面形式和尺寸</p><p><b>　　(2) 剛架橫梁</b></p><p><b>　　1)截面特性</b></p><p><b>　　2)局部穩(wěn)定驗(yàn)算</b></p><p><b>　　翼緣：,滿足要求；</b>&

19、lt;/p><p>　　腹板： ，滿足要求。</p><p><b>　　3）強(qiáng)度驗(yàn)算</b></p><p>　　因?yàn)榱菏堑冉孛?，因此高度變化率符合的條件，所以考慮板件的屈曲后強(qiáng)度，腹板抗剪承載力按照下式計(jì)算：。梁柱都不設(shè)置橫向加勁肋。</p><p><b>　　所以</b></p>

20、<p>　?、佗瘢窠孛娴膹?qiáng)度驗(yàn)算</p><p>　　因?yàn)棰瘢窠孛媸艿綁簭澴饔?，采用以下荷載組合進(jìn)行驗(yàn)算：</p><p><b>　　a、正應(yīng)力驗(yàn)算：</b></p><p>　　故截面的邊緣正應(yīng)力比值</p><p><b>　　用代替公式中的：</b></p>&l

21、t;p>　　因?yàn)?，所以，即Ⅰ－Ⅰ截面全部有效?lt;/p><p>　?、瘢窠孛媸艿郊袅?、彎矩、軸力的共同作用 </p><p>　　所以采用以下公式進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算：</p><p>　　經(jīng)驗(yàn)算Ⅱ－Ⅱ截面強(qiáng)度滿足要求。</p><p><b>　　截面利用率</b></p><p><b&

22、gt;　　b、剪應(yīng)力驗(yàn)算：</b></p><p>　　經(jīng)驗(yàn)算Ⅰ－Ⅰ截面強(qiáng)度滿足要求。</p><p>　　②Ⅱ－Ⅱ截面的強(qiáng)度驗(yàn)算</p><p>　?、颍蚪孛媸艿綁簭澴饔?，采用以下荷載組合進(jìn)行驗(yàn)算：</p><p><b>　　正應(yīng)力驗(yàn)算：</b></p><p>　　故截面的邊緣

23、正應(yīng)力比值</p><p>　　因?yàn)椋么婀街械模?lt;/p><p>　　因?yàn)?，所以，即Ⅱ－Ⅱ截面全部有效?lt;/p><p>　?、颍蚪孛媸艿郊袅?、彎矩、軸力的共同作用 </p><p>　　所以采用以下公式進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算：</p><p>　　經(jīng)驗(yàn)算Ⅱ－Ⅱ截面強(qiáng)度滿足要求。</p><p>

24、<b>　　截面利用率</b></p><p><b>　　b、剪應(yīng)力驗(yàn)算：</b></p><p><b>　　4）整體穩(wěn)定驗(yàn)算</b></p><p><b>　　a、平面內(nèi)穩(wěn)定</b></p><p>　　根據(jù)協(xié)會(huì)規(guī)程第6.1.6條第一款的規(guī)定，實(shí)腹

25、式剛架梁當(dāng)屋面坡度小于 時(shí)，在剛架平面內(nèi)可可僅按壓彎構(gòu)件計(jì)算其強(qiáng)度。屋面坡度為小于，故可不驗(yàn)算梁平面內(nèi)的穩(wěn)定性。</p><p><b>　　b、平面外穩(wěn)定</b></p><p><b>　　(3) 剛架柱</b></p><p><b>　　1)截面特性</b></p><p&

26、gt;<b>　　平面內(nèi)有效長(zhǎng)度</b></p><p>　　查《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》表D-2得</p><p><b>　　2)局部穩(wěn)定驗(yàn)算</b></p><p><b>　　翼緣：，滿足要求。</b></p><p><b>　　腹板：，滿足要求。</b>

27、;</p><p><b>　　3）強(qiáng)度驗(yàn)算</b></p><p>　　因?yàn)橹堑冉孛妫虼烁叨茸兓史系臈l件，所以考慮板件的屈曲后強(qiáng)度，腹板抗剪承載力按照下式計(jì)算：。梁柱都不設(shè)置橫向加勁肋。 </p><p><b>　　所以</b></p><p>　?、佗?Ⅲ截面的強(qiáng)度驗(yàn)算&l

28、t;/p><p>　?、?Ⅲ截面受到壓彎作用，采用以下荷載組合進(jìn)行驗(yàn)算：</p><p><b>　　a、正應(yīng)力驗(yàn)算：</b></p><p>　　故截面的邊緣正應(yīng)力比值</p><p>　　因?yàn)?，用代替公式中的?lt;/p><p>　　因?yàn)?，所以，即?Ⅲ截面全部有效。</p><

29、p>　?、?Ⅲ截面受到剪力、彎矩、軸力的共同作用 </p><p>　　所以采用以下公式進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算：</p><p>　　經(jīng)驗(yàn)算Ⅲ-Ⅲ截面強(qiáng)度滿足要求。</p><p><b>　　截面利用率</b></p><p><b>　　b、剪應(yīng)力驗(yàn)算：</b></p><p&g

30、t;　?、冖簦艚孛娴膹?qiáng)度驗(yàn)算</p><p>　　因?yàn)棰簦艚孛嬷淮嬖谳S力和剪力，分別驗(yàn)算截面的正應(yīng)力和剪應(yīng)力。</p><p>　　正應(yīng)力驗(yàn)算采用荷載組合：</p><p>　　剪應(yīng)力驗(yàn)算采用荷載組合：</p><p><b>　　a、正應(yīng)力驗(yàn)算：</b></p><p>　　彎矩為0，故截面

31、的邊緣正應(yīng)力比值。</p><p>　　因?yàn)?，用代替公式中的?lt;/p><p>　　因?yàn)椋?，即?Ⅲ截面全部有效。</p><p><b>　　b、剪應(yīng)力驗(yàn)算：</b></p><p><b>　　4）整體穩(wěn)定驗(yàn)算</b></p><p><b>　　a、平面內(nèi)

32、穩(wěn)定</b></p><p><b>　　b、平面外穩(wěn)定</b></p><p>　　6、位移計(jì)算（荷載采用標(biāo)準(zhǔn)值）</p><p><b>　　(1)柱頂側(cè)移計(jì)算</b></p><p>　　圖6－1 剛架柱頂側(cè)移荷載計(jì)算簡(jiǎn)圖</p><p>　　桿端位移值

33、 表6.1</p><p>　　圖6－2 柱頂側(cè)向位移圖（單位：mm）</p><p>　　因此柱頂水平位移滿足要求。</p><p><b>　　(2)橫梁撓度計(jì)算</b></p><p>　　豎向荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下橫梁撓度（取1.0靜載＋1.0活載），用結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器求解得桿端

34、位移值見(jiàn)下表6.2</p><p>　　圖6－3 1.0靜載與1.0活載作用下?lián)隙扔?jì)算簡(jiǎn)圖</p><p>　　桿端位移值 表6.2</p><p>　　圖6－4 1.0靜載和1.0活載作用下的豎向位移（單位：mm）</p><p><b>　　橫梁撓度滿足要求。</b>&l

35、t;/p><p>　　7、構(gòu)件連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　(1)梁柱節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　梁柱節(jié)點(diǎn)連接采用端板豎放的連接形式，如圖7－1所示，連接處內(nèi)力采用以下組合：</p><p>　　圖7－1 梁柱連接節(jié)點(diǎn)示意圖 圖7－2 螺栓布置圖(1-1)</p><

36、p>　　采用10.9級(jí)摩擦型高強(qiáng)度螺栓連接，連接表面采用噴砂的處理方法，摩擦面的抗滑移系數(shù)，預(yù)拉力，則每個(gè)螺栓的抗剪承載力為：初步采用個(gè)高強(qiáng)度螺栓。螺栓群的布置如圖7-2所示。</p><p><b>　?、俾菟?yàn)算</b></p><p><b>　　頂排螺栓的拉力最大</b></p><p>　　抗拉滿足要求

37、 </p><p>　　第二排螺栓： </p><p><b>　　第三排螺栓：</b></p><p><b>　　因?yàn)?，所以?lt;/b></p><p><b>　　第四排螺栓：&l

38、t;/b></p><p><b>　　，取</b></p><p><b>　　螺栓群的抗剪承載力</b></p><p><b>　　②端板厚度</b></p><p>　　端板厚度t根據(jù)支承條件計(jì)算確定。在本例中有兩種計(jì)算類(lèi)型：兩邊支承類(lèi)端板（端板平齊）以及無(wú)加勁肋

39、端板，分別按照協(xié)會(huì)規(guī)程中相應(yīng)的公式計(jì)算各個(gè)板區(qū)的厚度值，然后取最大的板厚作為最終值。</p><p>　　a、兩邊支承類(lèi)端板（端板平齊）：</p><p><b>　　無(wú)加肋端板：</b></p><p>　　綜上所得結(jié)果可取端板厚度為。</p><p><b>　　(1)梁梁節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)</b><

40、;/p><p>　　梁梁拼接節(jié)點(diǎn)連接形式如圖7－3所示，連接處選用如下組合內(nèi)力值：</p><p>　　采用級(jí)摩擦型高強(qiáng)度螺栓連接，連接表面采用噴砂的處理方法，摩擦面的抗滑移系數(shù)，預(yù)拉力，則每個(gè)螺栓的抗剪承載力為：</p><p>　　初步采用8個(gè)高強(qiáng)度螺栓。螺栓群的布置如圖7－4所示。</p><p>　　圖7－3 梁梁連接節(jié)點(diǎn)示意圖<

41、/p><p>　　圖7－4 螺栓布置圖(2-2)</p><p><b>　?、俾菟?yàn)算</b></p><p><b>　　底排螺栓的拉力最大</b></p><p><b>　　抗拉滿足要求。 </b></p><p>　　因?yàn)榧袅苄?，所以無(wú)需驗(yàn)算剪

42、力。</p><p>　?、诙税搴穸?</p><p>　　端板厚度的取值與梁柱節(jié)點(diǎn)端板一致，取。</p><p><b>　　8、柱腳設(shè)計(jì)</b></p><p>　　按照計(jì)算假定，柱腳的形式為鉸接，不能抵抗彎矩。剪力由底板與混凝土之間的摩擦力承擔(dān)（若經(jīng)過(guò)驗(yàn)算不滿足，則需設(shè)置抗剪鍵）。柱腳的形式如圖8－1所示，

43、采用四個(gè)錨栓與基礎(chǔ)連接。錨栓為，，?；A(chǔ)砼標(biāo)號(hào)?；A(chǔ)底板設(shè)計(jì)采用如下荷載組合進(jìn)行：，。</p><p>　　圖8－1 柱腳詳圖</p><p>　　(1)柱腳底板尺寸的確定</p><p><b>　　假定底板寬度</b></p><p><b>　　底板長(zhǎng)度</b></p><

44、;p><b>　　取</b></p><p>　　(2)柱腳底板厚度的確定</p><p><b>　　底板壓力</b></p><p>　　底板按三邊支承板一邊自由板計(jì)算</p><p><b>　　查表得。 </b></p><p><

45、;b>　　因此，</b></p><p><b>　　底板厚度</b></p><p>　　底板的厚度不小16，所以實(shí)際取用底板厚度。</p><p>　　(3)柱腳抗剪承載力驗(yàn)算</p><p>　　柱底組合內(nèi)力均為受壓，基礎(chǔ)混凝土與柱腳底板間的摩擦系數(shù)為0.4，由于</p><p

46、>　　，故無(wú)需設(shè)置抗剪鍵。</p><p><b>　　抗風(fēng)柱設(shè)計(jì)</b></p><p>　　(1)、結(jié)構(gòu)的計(jì)算模型</p><p>　　抗風(fēng)柱在風(fēng)荷載作用下計(jì)算模型為一簡(jiǎn)支梁，</p><p><b>　　如圖9－1所示。</b></p><p><b>

47、　　計(jì)算高度。</b></p><p><b>　　(2)、截面選擇</b></p><p><b>　　選用，</b></p><p><b>　　(3)、內(nèi)力驗(yàn)算</b></p><p>　　圖9－1 抗風(fēng)柱計(jì)算模型</p><p>&

48、lt;b>　　風(fēng)載標(biāo)準(zhǔn)值：</b></p><p><b>　　風(fēng)載設(shè)計(jì)值： </b></p><p><b>　　彎矩設(shè)計(jì)值：</b></p><p><b>　　剪力設(shè)計(jì)值：</b></p><p><b>　　所以，<，<</