鋼結(jié)構課程設計—門式鋼架設計

1、<p><b>　　門式鋼架設計</b></p><p><b>　　一、設計資料</b></p><p>　　某廠房為單跨雙坡門式剛架，長度150m，檐高H=7.5m，屋面坡度B=1/10，跨度L=15m，柱距S=7.5m。剛架為等截面的梁、柱，柱腳為鉸接。</p><p>　　屋面材料、墻面材料采用單層彩板。

2、</p><p>　　檁條和墻梁均采用冷彎薄壁卷邊Z型鋼，間距為1.5m，鋼材采用Q235鋼，焊條采用E43型。</p><p>　　基本風壓 ，地面粗糙度B類。</p><p>　　二、結(jié)構平面柱網(wǎng)及支撐布置</p><p>　　該廠房長度150m，跨度12m，柱距7.5m，共有21榀剛架，由于縱向溫度區(qū)段不大于300m、橫向溫度區(qū)段不大于

3、150m，因此不用設置伸縮縫。</p><p>　　廠房長度>60m，因此在廠房第一開間和中部設置屋蓋橫向水平支撐；并在屋蓋相應部位設置檁條、斜拉條、拉條和撐桿，檁條間距為1.5m；同時應該在與屋蓋橫向水平支撐相對應的柱間設置柱間支撐，由于柱高＞柱距，因此柱間支撐用分層布置，布置圖詳見施工圖。</p><p><b>　　三、荷載的計算</b></p>

4、;<p>　　（一）計算模型的選取</p><p>　　取一榀剛架進行分析，柱腳采用鉸接，剛架梁和柱采用等截面設計。廠房檐高7.5m，考慮到檁條和梁截面自身高度，近似取柱高為7.2m；屋面坡度為1：10。因此得到剛架計算模型：</p><p><b>　?。ǘ┖奢d取值計算</b></p><p>　　1．屋蓋永久荷載標準值 &l

5、t;/p><p>　　屋面板 </p><p>　　剛架斜梁自重（先估算自重） </p><p>　　合計 0.75</p><p>　　2．屋面可變荷載標準值</p><p>　　屋面活荷載：按不上人屋面考慮，取為0.50，不考慮積灰荷載。</p>

6、;<p>　　3．輕質(zhì)墻面及柱自重標準值 0.25</p><p><b>　　4．風荷載標準值</b></p><p>　　按《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構技術規(guī)程》CECS102：2002附錄A的規(guī)定計算。基本風壓ω0=1.05×0.45 kN/m2，地面粗糙度類別為B類；</p><p>　　風荷載高度變化系數(shù)按《建筑結(jié)

7、構荷載規(guī)范》(GB50009-2001)的規(guī)定采用，當高度小于10m時，按10m高度處的數(shù)值采用，μz=1.0。</p><p>　　風荷載體型系數(shù)μs：迎風面柱及屋面分別為＋0.25和－1.0，背風面柱及屋面分別為－0.55和－0.65(CECS102：2002中間區(qū))。</p><p>　　（三）各部分作用荷載：</p><p><b>　?。?）屋面

8、恒載：</b></p><p><b>　　標準值： </b></p><p><b>　　柱身恒載：</b></p><p><b>　　（2）屋面活載</b></p><p><b>　　屋面活荷載</b></p><p

9、><b>　?。?）風荷載</b></p><p><b>　?。ǖ孛娲植诙阮悾?lt;/b></p><p>　　—0.6 —0.5</p><p><b>　　風載體形系數(shù)示意圖</b></p><p><b>　　風荷載如下圖：

10、</b></p><p><b>　　（四）內(nèi)力計算：</b></p><p>　?。?）截面形式及尺寸初選</p><p>　　梁、柱都采用熱軋中翼緣H型鋼</p><p><b>　　（2）截面內(nèi)力</b></p><p>　　根據(jù)各個計算簡圖，用《結(jié)構力學求

11、解器V2.0》計算，得結(jié)構在各種荷載作用下的內(nèi)力圖如下：</p><p>　　注：剪力圖：“+”表示方向“→”；軸力圖：拉為正，壓為負。</p><p>　?。?A ） 恒載作用(標準值)下，計算簡圖及內(nèi)力值（考慮基礎埋深0.8m）：</p><p><b>　　恒載作用下軸力圖</b></p><p><b>

12、;　　恒載作用下剪力圖</b></p><p><b>　　恒載作用下彎矩圖</b></p><p>　?。?B ）活載作用(標準值)下，計算簡圖及內(nèi)力值（考慮基礎埋深0.8m）：</p><p><b>　　活荷載作用下軸力圖</b></p><p><b>　　活荷載作用下

13、剪力圖</b></p><p><b>　　活荷載作用下彎矩圖</b></p><p>　　（C）風荷載作用(標準值) 下，計算簡圖及內(nèi)力值（不考慮基礎埋深）：</p><p><b>　　風荷載作用下軸力圖</b></p><p><b>　　風荷載作用下剪力圖</b&

14、gt;</p><p><b>　　風荷載作用下彎矩圖</b></p><p><b>　?。?）內(nèi)力組合</b></p><p>　　由于恒載和活載關于結(jié)構豎向?qū)ΨQ，因而風荷載只要考慮一個方向作用，風荷載只引起剪力不同，而剪力不起控制作用。</p><p>　　剛架結(jié)構構件按承載能力極限狀態(tài)設計，

15、根據(jù)《建筑結(jié)構荷載規(guī)范》(GB50009－2001)的規(guī)定，采用荷載效應的基本組合：γ0S≤R。本工程結(jié)構構件安全等級為二級，γ0=1.0</p><p>　　按承載能力極限狀態(tài)進行內(nèi)力分析，需要進行以下3種組合：</p><p>　　A：1.2×永久荷載+1.4×max{屋面均布活荷載} +1.4×0.7風荷載</p><p>　　B

16、：1.2×永久荷載+1.4×0.7×max{屋面均布活荷載}+1.4×風荷載</p><p>　　C：1.0×永久荷載+1.4×風荷載</p><p>　　組合A、B --用于截面強度和構件穩(wěn)定性計算，</p><p>　　組合C --用于錨栓抗拉計算。</p><p>　　本工程不

17、進行抗震驗算。最不利內(nèi)力組合的計算控制截面取柱底、柱頂、梁端及梁跨中截面，取四個控制截面：如下圖：</p><p><b>　　控制截面示意圖</b></p><p>　　各情況作用下的截面內(nèi)力及內(nèi)力組合見下表：</p><p>　　各情況作用下的控制截面內(nèi)力</p><p><b>　　控制截面內(nèi)力組合<

18、;/b></p><p><b>　?。ㄎ澹┙孛骝炈?lt;/b></p><p>　　控制內(nèi)力組合項目有：</p><p>　?、?＋Mmax與相應的N，V (以最大正彎矩控制)</p><p>　?、?－Mmax與相應的N，V (以最大負彎矩控制)</p><p>　　③ Nmax與相應的M，

19、V (以最大軸力控制)</p><p>　?、?Nmin與相應的M，V (以最小軸力控制)</p><p>　　所以以上內(nèi)力組合值，各截面的控制內(nèi)力為：</p><p>　　1-1截面的控制內(nèi)力為</p><p>　　2-2截面的控制內(nèi)力為</p><p>　　3-3截面的控制內(nèi)力為</p><p&

20、gt;　　4-4截面的控制內(nèi)力為</p><p><b>　?。?）剛架柱驗算：</b></p><p><b>　　取2-2截面內(nèi)力</b></p><p>　　平面內(nèi)長度計算系數(shù)：</p><p><b>　　， </b></p><p>　　平面外

21、長度計算系數(shù)：</p><p>　　（A） 局部穩(wěn)定驗算</p><p>　　構件局部穩(wěn)定驗算是通過限制板件的寬厚比來實現(xiàn)的。</p><p><b>　　柱翼緣</b></p><p><b>　?。M足要求）</b></p><p><b>　　柱腹板</

22、b></p><p><b>　?。M足要求）</b></p><p>　?。˙）柱有效截面特征</p><p>　　（C）抗剪強度驗算：</p><p><b>　?。―）穩(wěn)定性驗算：</b></p><p>　　① 剛架柱平面內(nèi)穩(wěn)定性驗算：</p>&

23、lt;p>　　② 剛架柱平面外穩(wěn)定性驗算</p><p><b>　?。?）剛架梁驗算：</b></p><p><b>　　取3-3截面內(nèi)力；</b></p><p>　?。ˋ） 局部穩(wěn)定驗算</p><p><b>　?、?梁翼緣</b></p><

24、;p><b>　?。M足要求）</b></p><p><b>　　梁腹板</b></p><p><b>　　（滿足要求）</b></p><p>　?。˙）梁有效截面特征</p><p><b>　?。–）強度計算</b></p>

25、<p><b>　　① 抗剪強度驗算：</b></p><p>　?、?彎矩作用下的驗算：</p><p><b>　　（D）穩(wěn)定性驗算</b></p><p>　?、?剛架梁平面內(nèi)穩(wěn)定驗算：</p><p>　?、?剛架梁平面外穩(wěn)定驗算：</p><p><

26、b>　　四、位移驗算</b></p><p>　?。ㄒ唬┲斔轿灰乞炈悖?lt;/p><p>　　剛架柱頂?shù)刃搅Π聪率接嬎悖?lt;/p><p>　　柱底剛接，均布風荷載：F=0.45W=0.45×16.62=7.48KN</p><p>　　其中W=(ω1+ω4)·h=(0.86+1.91)×8

27、.0=16.62KN</p><p>　?。ǘM梁擾度驗算：</p><p><b>　　，位移圖如下：</b></p><p><b>　　五、節(jié)點設計</b></p><p>　?。ㄒ唬┝褐?jié)點設計：</p><p>　　梁柱節(jié)點形式見下圖：</p>&l

28、t;p>　　連接處選用如下組合內(nèi)力值：</p><p>　?。ǘ┝毫汗?jié)點設計：</p><p>　　梁梁節(jié)點形式見下圖：</p><p>　　連接處選用如下組合內(nèi)力值：</p><p><b>　?。?）柱腳設計：</b></p><p><b>　　柱腳節(jié)點見下圖：</b

29、></p><p><b>　　設計內(nèi)力采用：</b></p><p>　?。ˋ）柱腳底板面積的確定</p><p>　　b=b0+2t+2c=300+2×8+2×(20~50)=364~416mm，取b=400mm；</p><p>　　h=h0+2t+2c=600+2×8+2

30、15;(20~50)=664~714mm，取h=700mm；</p><p>　　驗算底板下混凝土的軸心抗壓強度設計值：</p><p>　　基礎采用C25混凝土，fc=11.9N/mm2，錨栓采用4M20。</p><p>　?。˙）底板厚度計算：</p><p>　　（C）抗剪連接件計算</p><p>　　六、施