門式鋼架的簡單課程設(shè)計

1、門式剛架廠房設(shè)計計算書一、設(shè)計資料該廠房采用單跨雙坡門式剛架， 廠房跨度 21m ，長度 90m ，柱距 9m ， 檐高 7.5m ，屋面坡度 1/10 。剛架為等截面的梁、柱，柱腳為鉸接。材料采用 Q235 鋼材，焊條采用 E43 型。屋面和墻面采用75mm厚EPS夾芯板，底面和外面二層采用 0.6mm厚鍍鋅彩板, 鋅板厚度為275/gm2;檁條采用高強鍍鋅冷彎薄壁卷邊 Z形鋼檁條，屈服強度 fy 450N / mm2，鍍鋅厚度為160g/mm2。（不考慮墻面自重）自然條件：基本風(fēng)壓： WO 0.5KN / m2 ，基本雪壓 0.3KN /m2 地面粗糙度 B 類二、結(jié)構(gòu)平面柱網(wǎng)與支撐布置該

2、廠房長度 90m ，跨度 21m ，柱距 9m ，共有 11 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 150m ，因此不用設(shè)置伸縮 縫。檁條間距為 1.5m 。廠房長度 >60m ，因此在廠房第二開間和中部設(shè)置屋蓋橫向水平支撐; 并在屋蓋相應(yīng)部位設(shè)置檁條、斜拉條、拉條和撐桿;同時應(yīng)該在與屋蓋橫 向水平支撐相對應(yīng)的柱間設(shè)置柱間支撐，由于柱高 < 柱距，因此柱間支撐 不用分層布置。（布置圖詳見施工圖）三、荷載的計算1、計算模型選取取一榀剛架進(jìn)行分析， 柱腳采用鉸接， 剛架梁和柱采用等截面設(shè)計。 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

3、.2m ;屋面坡度為1: 10。因此得到剛架計算模型:2.荷載取值屋面自重：屋面板：0.18 KN / m檁條支撐：20.15 KN /m橫梁自重：20.15 KN /m總計：0.48 KN/m2屋面雪荷載：0.3 KN/m2屋面活荷載：0.5KN/m2 （與雪荷載不同時考慮）柱自重：0.35 KN/m2風(fēng)載：基本風(fēng)壓 W）0.5kN/m23.各部分作用荷載：（1）屋面荷載：一 1標(biāo)準(zhǔn)值：0.489 4.30KN /Mcos柱身恒載：0.35 93.15KN/Mkn/mrnh nTn/m(2 )屋面活載屋面雪荷載小于屋面活荷載，取活荷載0.50cos94.50KN /Mkn/m(3)風(fēng)荷載以風(fēng)

4、左吹為例計算，風(fēng)右吹同理計算:（地面粗糙度B類）根據(jù)公式k z s 0計算：z根據(jù)查表h 10m,取1.0, s根據(jù)門式剛架的設(shè)計規(guī)范, 取下圖：風(fēng)載體形系數(shù)示意圖迎風(fēng)面?zhèn)让鎘1.00.25 0.50.125kN/m2，q10.125 91.125kN/m屋頂k1.01.0 0.520.50kN/m，q20.50 94.5kN /m背風(fēng)面?zhèn)让鎘1.00.55 0.50.275kN/m2,q30.27592.475kN/m屋頂k1.00.65 0.50.325kN/m2,q40.32592.925kN/m荷載如下圖:kn/m4.內(nèi)力計算:(1 )截面形式與尺寸初選：梁柱都采用焊接的H型鋼梁的截面

5、高度h般取(1/30 -1/45)1,故取梁截面高度為600mm暫取H600 300 6 8,截面尺寸見圖所示柱的截面采用與梁相同截面截面名稱長度(mm)面積(mm2)lxZ "64(10 mmWv vx)(104mm3ly)(106mm4Wy)(104 mm3ix)mmiymm柱H600 300 6 872009472520173362423461.6梁H600 300 6 8105529472520173362423461.6EA 2.06 108 9472 10 6 1.95 106kn,Elx 2.06 108 520 106 10 121.07 105kn?m2(2)截面內(nèi)

6、力:根據(jù)各個計算簡圖，用結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器計算，得結(jié)構(gòu)在各種荷載作用按承載能力極限狀態(tài)進(jìn)行內(nèi)力分析，需要進(jìn)行以下可能的組合: 1.2*恒載效應(yīng)+1.4*活載效應(yīng) 1.2*恒載效應(yīng)+1.4*風(fēng)載效應(yīng) 1.2*恒載效應(yīng)+1.4*0.85*活載效應(yīng)+風(fēng)載效應(yīng)取四個控制截面：如下圖:-各情況作用下的截面內(nèi)力截面內(nèi)力恒載活載左風(fēng)I-IM000N-45.36-47.2546.95Q-19.32-18.0524.55n-nM-127.84-129.94147.59N-45.36-47.2546.95Q-19.32-18.0516.45m-mM-127.84-129.94147.59N-21.75-22.6621

7、.04Q43.4145.22-45.08w wM92.8396.70-77.574N-21.75-22.6621.042.182.27-1.81內(nèi)力組合值截面內(nèi)力1.2 恒+ 1.4 活1.2 恒 + 1.4 風(fēng)1.2 恒+1.40.85（風(fēng) +活）M000I N-120.5811.30-54.85IQ-48.4511.19-15.45M-335.3353.22-132.40n N-120.5811.3054.79nQ-48.4511.19-25.09M-335.3353.22-132.40川一N-64.303.36-28.03出Q115.40-11.0251.93M246.782.79134

8、.16IV N-57.82-3.36-28.03IVQ5.790.083.164.截面驗算控制內(nèi)力組合項目有： + Mmax與相應(yīng)的N , V以最大正彎矩控制） Mmax與相應(yīng)的N , V以最大負(fù)彎矩控制） Nmax與相應(yīng)的M , V以最大軸力控制） Nmin與相應(yīng)的M , V以最小軸力控制）所以以上內(nèi)力組合值，各截面的控制內(nèi)力為:1-1截面的控制內(nèi)力為M0，N120.58KN，Q 48.45KN2-2截面的控制內(nèi)力為M335.33KN ?M，N120.58KN，Q48.45KN3-3截面的控制內(nèi)力為M335.33KN ?M，N64.30KN，Q115.40 KN4-4截面的控制內(nèi)力為M246

9、.78KN ?M，N57.82KN，Q5.79KNA:剛架柱驗算：取2-2截面內(nèi)力平面內(nèi)長度計算系數(shù):I clR10.50.45 1.46 2.66,0 2 0.45K，其中 K=41.46,0 2IrH 7.20xH 7.2 2.66 19.1M平面外計算長度：考慮壓型鋼板墻面與墻梁緊密連接，起到應(yīng)力蒙皮作用，與柱連接的墻梁 可作為柱平面外的支承點，但為了安全起見計算長度按兩個墻梁間距考慮, 即 Hoy 7200/23600mmx 19100 81.6，y 3600 58.423461.6局部穩(wěn)定驗算構(gòu)件局部穩(wěn)定驗算是通過限制板件的寬厚比來實現(xiàn)的。柱翼緣b 150 4 212.1715 23

10、515* 23515 （滿足要求）t6: fy 235柱腹板hw 600 16tw4250 (滿足要求)(2 )柱有效截面特征M 335.33KN ?M , N 120.58KN, Q 48.45KNmax N M 120.58 103335.33 106minA WX9472173 10412.73 193.83206.56 N/mm2181.10max minmax20656 18110 1.88206.56h)584tw697 48 0 0.5 x 26.2 105.28因97>70,故可以考慮屈曲后強度由于考慮屈曲后強度:181.1206.560.88k16(12)0.112(1

11、hw / t w)20.5 1584/8p28.11 k235/ fy28.1 .21.28則1,截面全部有效。206.5621.280.8,(3 )抗剪強度驗算:柱截面的最大剪力為 Vmax 48.45kN584206.56 181.1311.2mmhw / tww0.837 , k .'235 / fy1.4,則 fv'584/837. 5.34 10.851 0.64( w 0.8) fv0.973 1252121.63N/mmhwtw fv' 584 8 121.63 10 3 Vmax，滿足要求。彎剪壓共同作用下的驗算：因為V 0.5Vd，按公式M MeN M

12、e NWe/代進(jìn)行驗算，其中 Me Wef 173 104 215 10 6 371.95kN mMeN Me NWe/Ae 371.95 120.58 371.95/9472371.95 22.59 367.2kN m 335.33 kN m,滿足要求。(4)穩(wěn)定性驗算剛架柱平面內(nèi)穩(wěn)定性驗算180,fy/23581.6x 81.6b類截面，由鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范附表 C-2查得，253.142.06 10947222388kN,(1.1 81.62)x 0.681Nex2ea(1.1 x2)mx1.0,貝 VmxM xx1 0.8(N/Nex)W<61.0 335.3310°681

13、94721.05 173 104 (1 0.8 辺龜23883120.581018.69 192.39211.08N/2 mm滿足要求。剛架柱平面外穩(wěn)定性驗算y f /23558.4b類截面，由鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范查得，y 0.818tx0.65M0.3520.65 0.3510.825M122258.42b1.071.07 -0.99440044000則-NtxMx120.58 103d.825 335.33 10'1.0廠yAbWpx0.818 94720.99 173 10415.56 161.52 177N/mm2 f 滿足要求。B:剛架梁驗算：取3-3截面內(nèi)力M335.33KN ?

14、M , N64.30 KN , Q115.40 KN局部穩(wěn)定驗算梁翼緣b 150 4 2t612.171523515 23515 (滿足要求)梁腹板hwtw迴衛(wèi)1464y250235迅23； 250 (滿足要求)(2 )梁有效截面特征he584292mm16162(1)2 0.112(1hw/tw235 / fy28.1 k .：1,截面全部有效。 強度驗算)20.5 1584/828.1、23.9123.910.112 40.53 0.8,(3)抗剪強度驗算：柱截面的最大剪力為Vmax 115.4kN0.85.34hw / tw37 k .'235 / f1.4,則 fv'1

15、 0.64(584/80.8537.5.34 1Vdhwtw fv 584 8彎矩作用下的驗算:0.8) fv 0.973 125121.63N /mm2121.63 10 3 568.25kN Vmax,滿足要求。MdM 173 104371.95kN m215 106335.33kN m,滿足要求。門式剛架坡度為1/10<1/5，可以不考慮橫梁軸梁的影響，按受彎構(gòu)件驗算。4173 1033533 1 061 93.83N/mm2(4)穩(wěn)定性驗算剛架梁平面內(nèi)穩(wěn)定驗算驗算方法與柱平面內(nèi)的穩(wěn)定驗算相同，由于N梁 N柱，M梁二M主，因而可以滿足要求。剛架梁平面外穩(wěn)定驗算 一般剛架平面外穩(wěn)定靠

16、支撐來保證，考慮檁條處設(shè)置隅撐以保證屋脊負(fù)彎矩使下翼緣受壓時有支撐, 在支撐點處設(shè)置隅撐以保證橫梁全截面受支承，則橫 梁成為平面外3m支撐的壓彎構(gòu)件，取其中一段計算 由=器487及b類截面查鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范得，y 0.865由于有端彎矩與橫梁荷載，取tx 1.0,則b由于內(nèi)力沿桿件線性變化，取較大值64.3kN1.072y440001.02從而NtxMx64.31031 0 335.331.0 -106yAbWpx0.86594721.03 1731047.85188.19196.04N / mm2f滿足要求5.位移驗算:(1)柱頂水平位移驗算:由矩陣位移法結(jié)構(gòu)力學(xué)計算程序計算位移，位移驗算為正

17、常使用極限狀態(tài)下的承載力驗算，荷載應(yīng)選用標(biāo)準(zhǔn)值。 構(gòu)件截面參數(shù)：EA 2.06 108 9472 10 6 1.95 106kn.Elx 2.06 108 520 106 10 12 1.07 105kn?m2荷載標(biāo)準(zhǔn)值即風(fēng)載，位移圖如下：_ 18.1 1H 72003971200滿足要求(2 )橫梁擾度驗算:L 21000330250位移圖如下:四、節(jié)點設(shè)計：(1 )梁柱節(jié)點設(shè)計:梁柱節(jié)點形式見下圖:10Qlkiq :號L.31:J -!£iT邑*1T11厶£1丄連接處選用如下組合內(nèi)力值:M 335.33KN ?M，N64.30KN(使螺栓受壓)，Q 115.40KN采用

18、摩擦型高強螺栓，采用10.9級M24螺栓，預(yù)壓力P=225kN,摩擦面采用噴砂的處理方法，摩擦系數(shù)=0.45，螺栓承受拉力為：第排：N =.MyN335.33 0.37264.30155.376.43148.94kN2yin4(0.132 2+0.2122 0.3722)10第二排：N2 =-MyN335.33 0.21264.3088.546.4382.11kN2yin4(0.132 2+0.2122 0.37 22)10第三排：Nb = MyN335.33 0.13264.3055.136.4348.70kN2yin4(0.132 2+0.2122 0.3722)10，其抗拉承載力為:Nb

19、Nb=0.8P=0.8 d；b225=180kN>i48.94kN,滿足要求。ftb/421.182 500/4 176.2kN螺栓群的抗剪力(M24螺栓)(下面三排不計外加壓力，只考慮預(yù)壓力)V b 0.9 f(P 1.25NJ 20.9 0.45 (225 1.25 148.94) 0.9 0.45(225 1.25 82.11) 0.9 0.45 (225 1.25 48.70) 0.9 0.45 225 6810.26kN115.40kN端板厚確定：第一排螺栓端板厚 ：t 第二排螺栓端板厚 ：t 第三排螺栓端板厚 ：t采用端板厚t 28mm。27.2mm,!_6 68 97 82

20、.1110Gb 2efG eJf =97一400一2一68一(68一97)一2053ewNt(°.5aew) f；3_97_48.70_10_(0.58097)20522.5mm,端部腹板設(shè)置加勁肋，加強腹板強度，詳見施工圖（2 ）梁梁節(jié)點設(shè)計： 梁梁節(jié)點形式見下圖:L 100,100 JriiEQ tB呂jhLLrCM卡JL打i|4Ysr4001 >!連接處選用如下組合內(nèi)力值：M 246.78KN ?M，N57.82KN（使螺栓受壓），Q 5.79KN16.1mm,采用摩擦型高強螺栓，采用10.9級M24螺栓，預(yù)壓力P=225kN,第一排：Nj = My N*1 2Yin246.780.37257.824 (0.212 20.372 :8第二排：Ni = M%N246.780.21257.82Yi n42(0.2120.372 28其抗拉承載力為：摩擦面采用噴砂的處理方法，摩擦系數(shù)=0.45，螺栓承受拉力為:125.17 7.23119.94kN71.34