鋼結(jié)構(gòu)排架課程設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)

1、鋼結(jié)構(gòu)排架課程設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)姓名耿曉學(xué)號(hào)2007002023班級(jí)土木07級(jí)1班指導(dǎo)教師侯和濤、衣振華、金桂研目錄一、設(shè)計(jì)資料 (2二、荷載計(jì)算 (2三、內(nèi)力計(jì)算 (2四、內(nèi)力組合 (5五、吊車(chē)梁設(shè)計(jì) (6五、排架柱設(shè)計(jì) (7六、排架梁設(shè)計(jì) (8七、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì) (8附件鋼結(jié)構(gòu)排架課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) (10鋼結(jié)構(gòu)排架設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)資料1·結(jié)構(gòu)形式及主要構(gòu)件特征量:單跨排架,跨度9m ,柱距6米,柱頂標(biāo)高9.00米,牛腿頂標(biāo)高6.00米,吊車(chē)起重量10t 。2·主要材料:鋼材Q235B ,焊條E43xx 型,高強(qiáng)螺栓10.9級(jí)扭剪型。 3·工程建設(shè)地點(diǎn):山東濟(jì)南。4·荷載

2、參數(shù):屋面永久荷載0.3kN/m2,可變荷載0.5kN/m2,風(fēng)荷載基本風(fēng)壓0.45kN/m2,不考慮其它荷載。5·設(shè)計(jì)主要依據(jù):鋼結(jié)構(gòu)排架課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū);建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范(GB 50009-2001;鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB 50017-2003。 二、荷載計(jì)算1.荷載取值計(jì)算1屋蓋永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值 DL=0.3kN/m2 2屋面可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值 LL=0.5kN/m23風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值ks k w W Z Z =基本風(fēng)壓0=0.45 KN/m2,風(fēng)荷載體型系數(shù)s :迎風(fēng)面柱及屋面分別為+0.8和-0.8,背風(fēng)面柱及屋面分別為-0.5和-0.5。2.各部分作用的荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算1屋面 恒荷載標(biāo)準(zhǔn)

3、值:0.3×6=1.80KN/m 活荷載標(biāo)準(zhǔn)值:0.5×6=3.00 KN/m 2柱身 恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值:0.3×6=1.80KN/m 3風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值:迎風(fēng)面:柱上qw1=0.45×6×0.8=2.16KN/m背風(fēng)面:柱上qw3=-0.45×6×0.50=-1.35KN/m三、內(nèi)力計(jì)算根據(jù)各個(gè)計(jì)算簡(jiǎn)圖計(jì)算,得結(jié)構(gòu)在各種荷載作用下的內(nèi)力圖如下: 1恒載作用(標(biāo)準(zhǔn)值下,計(jì)算簡(jiǎn)圖及內(nèi)力值: 恒載作用下彎矩圖 恒載作用下剪力圖 恒載作用下軸力圖2活載作用(標(biāo)準(zhǔn)值下,計(jì)算簡(jiǎn)圖及內(nèi)力值: 活載作用下彎矩圖 活載作用下剪力圖 活載作用下軸力圖

4、3風(fēng)荷載作用(標(biāo)準(zhǔn)值 下,計(jì)算簡(jiǎn)圖及內(nèi)力值: 左荷載作用下彎矩圖四、內(nèi)力組合橫載和活載關(guān)于結(jié)構(gòu)豎向?qū)ΨQ(chēng),因而風(fēng)荷載只要考慮一個(gè)方向作用,風(fēng)荷載只引起剪力不同,而剪力不起控制作用。按承載能力極限狀態(tài)進(jìn)行內(nèi)力分析,需要進(jìn)行以下2種組合:組合1:1.2DL+1.4LL組合2:1.0DL+1.4WL本工程不進(jìn)行抗震驗(yàn)算。最不利內(nèi)力組合的計(jì)算控制截面取柱底、柱頂、梁端及梁跨中截面,取四個(gè)控制截面: 彎矩包絡(luò)圖 剪力包絡(luò)圖 力包絡(luò)圖由PKPM求得最不利內(nèi)力組合情況下控制截面內(nèi)力為:下柱:柱底:M=-265.6 N=415 V=-45.2柱頂:M=-137.4 N=-363 V= 32上柱:柱底:M=-63

5、.6 N= 55 V=-32柱頂:M=0.00 N=-29 V=0.00梁:跨中:M= -61.3 N=14 V=0支座:M=0 N=14 V=29.3五、吊車(chē)梁設(shè)計(jì)1.選擇的吊車(chē)數(shù)據(jù):(重量單位為 t;長(zhǎng)度單位為 m起重量工作級(jí)別一側(cè)輪數(shù)Pmax Pmin 小車(chē)重吊車(chē)寬度軌道高度輪距10 A1A3軟鉤 2 10.30 2.00 3.30 5.150 0.140 4.400 2.吊車(chē)梁受力設(shè)計(jì)值:梁最大豎向彎矩 1069.83KNm; 最大剪力 391.08KN。3.選擇吊車(chē)梁截面:梁高500mm,腹板厚度10mm,上翼緣寬度380mm,上翼緣厚度20mm,下翼緣寬度300mm,下翼緣厚度14

6、mm。4.驗(yàn)算:1上翼緣寬厚比驗(yàn)算:Bf/Tf = 11.929 <= Bf/Tf = 15.0002強(qiáng)度驗(yàn)算:上翼緣CM = 201.801 <= CM = 215.000下翼緣 DM =152.605 <= DM =215.0003整體穩(wěn)定性驗(yàn)算:梁整體穩(wěn)定應(yīng)力ZTWDYL = 187.185 <= ZTWDYL = 215.0004撓度驗(yàn)算:吊車(chē)梁跨度與豎向撓度之比L/F =1824.069 >= L/F =800.000經(jīng)驗(yàn)算,設(shè)計(jì)滿足要求。五、排架柱設(shè)計(jì)1.截面形式及尺寸初選梁柱都采用H型鋼,暫取柱截面下柱H800×500×14

7、15;24,上柱H600×300×14×24。2.下柱驗(yàn)算長(zhǎng)細(xì)比:x= 29.2,y= 49.9構(gòu)件長(zhǎng)度= 6.00; 計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù): Ux= 1.68 Uy= 1.001局部穩(wěn)定驗(yàn)算翼緣部分: B/T = 10.12 < B/T= 15.00腹板部分: H0/TW= 53.71 > H0/TW= 41.242強(qiáng)度驗(yàn)算強(qiáng)度計(jì)算最大應(yīng)力對(duì)應(yīng)組合號(hào): M=253.43, N=95.49, M= 140.04, N=-350.12 強(qiáng)度計(jì)算最大應(yīng)力 (N/mm*mm =39.56< f= 205.00符合要求3穩(wěn)定性驗(yàn)算下柱平面內(nèi)穩(wěn)定性驗(yàn)算:平面內(nèi)長(zhǎng)細(xì)

8、比= 29. < = 150,b類(lèi)截面,平面內(nèi)穩(wěn)定計(jì)算最大應(yīng)力 (N/mm*mm = 34.38< f= 205.00滿足要求。下柱平面外穩(wěn)定性驗(yàn)算:平面外長(zhǎng)細(xì)比= 50. < = 150,c類(lèi)截面,平面外穩(wěn)定計(jì)算最大應(yīng)力 (N/mm*mm =35.69< f=205.00滿足要求。2.上柱驗(yàn)算長(zhǎng)細(xì)比:x= 76.5,y= 42.9構(gòu)件長(zhǎng)度= 6.00; 計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù): Ux= 6.39 Uy= 1.001局部穩(wěn)定驗(yàn)算翼緣部分:B/T = 5.96 < B/T= 15.00腹板部分:H0/TW= 39.43 < H0/TW= 68.942強(qiáng)度驗(yàn)算強(qiáng)度計(jì)算最大

9、應(yīng)力對(duì)應(yīng)組合號(hào): 87, M= -60.38, N= 30.46, M= 0.00, N= -22.95強(qiáng)度計(jì)算最大應(yīng)力 (N/mm*mm = 16.21< f= 205.00符合要求3穩(wěn)定性驗(yàn)算下柱平面內(nèi)穩(wěn)定性驗(yàn)算:平面內(nèi)長(zhǎng)細(xì)比= 77 < = 150,b類(lèi)截面,平面內(nèi)穩(wěn)定計(jì)算最大應(yīng)力 (N/mm*mm = 14.38< f= 205.00滿足要求。下柱平面外穩(wěn)定性驗(yàn)算:平面外長(zhǎng)細(xì)比= 43 < = 150,c類(lèi)截面,平面外穩(wěn)定計(jì)算最大應(yīng)力 (N/mm*mm =14.70< f=205.00滿足要求。六、排架梁設(shè)計(jì)1.截面形式及尺寸初選選擇HN300X1502.

10、剛架梁驗(yàn)算1局部穩(wěn)定驗(yàn)算翼緣部分: B/T = 23.00 < B/T = 40.00腹板部分: H0/TW= 23.00 < H0/TW= 80.00滿足要求2強(qiáng)度驗(yàn)算梁下部受拉最大彎矩 M= -62.32, 最大應(yīng)力=142.50< f= 215.00滿足要求。4穩(wěn)定性驗(yàn)算梁下部受拉最大彎矩 M= -62.32, 穩(wěn)定計(jì)算最大應(yīng)力= 135.79< f= 215.00滿足要求。3·梁撓度與柱頂位移驗(yàn)算風(fēng)荷載作用下柱頂最大水平(X 向位移:節(jié)點(diǎn)(3, 水平位移dx= 3.406(mm = H /2642< 柱頂位移容許值: H/ 150梁的(恒+活最大

11、撓度:梁撓跨比 = 1 / 363< 梁的容許撓跨比: 1/250梁的(活最大撓度:梁撓跨比 = 1 / 634< 梁的容許撓跨比: 1/300滿足要求。七、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)1.梁柱連接節(jié)點(diǎn)工字形梁與工字形柱(0度鉸接連接角焊縫抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 Ffw = 160N/mm2梁腹板凈截面最大正應(yīng)力 18.49N/mm2 <= f= 205.00,設(shè)計(jì)滿足梁腹板凈截面最大剪應(yīng)力 32.61N/mm2 <= fv= 120.00,設(shè)計(jì)滿足采用雙角鋼連接梁邊到柱截面邊的距離 e = 15mm連接件驗(yàn)算:連接角鋼類(lèi)型 : L100x6連接角鋼高度 H = 430mm連接件凈截面最大正應(yīng)力

12、36.81N/mm2 <= f= 215.00,設(shè)計(jì)滿足連接件凈截面最大剪應(yīng)力 58.14N/mm2 <= fv= 125.00,設(shè)計(jì)滿足螺栓連接驗(yàn)算:采用 10.9級(jí)摩擦型高強(qiáng)度螺栓連接螺栓直徑 D = 20mm高強(qiáng)度螺栓連接處構(gòu)件接觸面噴砂接觸面抗滑移系數(shù) u = 0.45高強(qiáng)螺栓預(yù)拉力 P = 155.00kN連接梁腹板和角鋼的高強(qiáng)螺栓雙面抗剪承載力設(shè)計(jì)值 Nvb2 = 125.55kN 連接梁腹板和角鋼的高強(qiáng)螺栓所受最大剪力 Ns=47.64kN <= Nvb2(雙面,設(shè)計(jì)滿足連接柱翼緣和角鋼的高強(qiáng)螺栓所受最大拉力 Ntmax=25.88kN連接柱翼緣和角鋼的高強(qiáng)螺栓

13、所受最大剪力 Nvmax=10.00kN連接柱翼緣和角鋼的高強(qiáng)螺栓在彎矩和剪力共同作用下Ntmax/Ntb+Nvmax/Nvb=0.37<= 1,設(shè)計(jì)滿足2.牛腿設(shè)計(jì)牛腿節(jié)點(diǎn)豎向恒載: Pd=0.00 牛腿節(jié)點(diǎn)豎向活載: PL=0.00吊車(chē)最大輪壓反力: Dmax= 223.93荷載作用點(diǎn)到柱邊距離: e= 251.00設(shè)計(jì)荷載 P = 1.2*Pd + 1.4(PL+Dmax =313.50牛腿根部截面正應(yīng)力: 8.45 <= 190 , 滿足荷載作用點(diǎn)位置的牛腿截面剪應(yīng)力: 30.24 <= 110, 滿足3.柱腳設(shè)計(jì)采用鋼截面: 焊接工字形截面 800X500X14X2

14、4工字形柱剛接柱腳,柱腳連接為:外露式柱腳無(wú)錨栓支承托座柱腳受力:柱腳底板剪力驗(yàn)算滿足,不需要設(shè)抗剪連接件柱腳底板鋼號(hào): Q235柱腳底板尺寸: B x H x T = 600 x 1040 x 25柱與底板的焊縫采用對(duì)接焊縫柱腳錨栓:柱腳錨栓鋼號(hào): Q235錨栓抗拉承載力設(shè)計(jì)值Ntb (kN: 49.35,錨栓最大拉力Nt (kN: 1.29Nt < Ntb,設(shè)計(jì)滿足錨栓直徑 D = 24柱腳加勁肋:翼緣外側(cè)加勁肋數(shù)量 X (邊距+間距 X 寬度 = 3 x ( 120+ 162 x 100 加勁肋高度厚度 H x T = 250 x 12加勁肋角焊縫尺寸 Hf = 8鋼結(jié)構(gòu)排架課程設(shè)

15、計(jì) 腹板外側(cè)加勁肋數(shù)量 X (邊距+間距 X 寬度= 2 x ( 120+ 263 x 273 加勁肋高度 厚度 H x T = 420 x 25 加勁肋角焊縫尺寸 Hf = 8 End 附件： 附件： 一、設(shè)計(jì)目的 鋼結(jié)構(gòu)排架設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 鋼結(jié)構(gòu)排架設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 設(shè)計(jì) 1、復(fù)習(xí)單層工業(yè)廠房及鋼結(jié)構(gòu)課程內(nèi)容，綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，學(xué)習(xí)鋼結(jié)構(gòu)排架設(shè)計(jì)過(guò) 程。 2、學(xué)習(xí)鋼結(jié)構(gòu)排架方案設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì)。 3、學(xué)習(xí)編制結(jié)構(gòu)計(jì)算書(shū)。 4、為畢業(yè)設(shè)計(jì)做必要的準(zhǔn)備。 二、基本要求 1、掌握單層工業(yè)廠房設(shè)計(jì)的內(nèi)容、方法和步驟，認(rèn)真考慮影響設(shè)計(jì)的各項(xiàng)因素。 2、了解和掌握與設(shè)計(jì)有關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)范和規(guī)定，并能在設(shè)計(jì)中正確應(yīng)用。 3、根據(jù)建筑設(shè)計(jì)要求，正確選擇結(jié)構(gòu)形式，合理布置結(jié)構(gòu)。 4、掌握鋼結(jié)構(gòu)排架的計(jì)算方法和構(gòu)造要求。 5、認(rèn)真繪制施工圖和編寫(xiě)說(shuō)明書(shū)、計(jì)算書(shū)。 三、設(shè)計(jì)資料 1、結(jié)構(gòu)形式：排架，具體尺寸見(jiàn)分配表格。 2、構(gòu)件形式：梁柱為等截面實(shí)