鋼結(jié)構(gòu)課程設計(共17頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上一、設計資料1、建筑物基本條件該廠房采用單層單跨雙坡門式鋼結(jié)構(gòu)，廠房總長度150m，檐口高度H=8.0m，跨度L=21.0m，廠房柱距離S=7.5m，屋頂坡度0.1。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夾心板，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fy450N/mm2,鍍鋅厚度為160g/mm2。（不考慮墻面自重）自然條件：基本風壓：W00.35KN/m2,地面粗糙度為：B類。二、結(jié)構(gòu)平面柱網(wǎng)及支撐布置該廠房長度為150m，

2、跨度為21m，柱距為7.5m，共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150m,因此不用設置伸縮縫。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置屋蓋橫向水平支撐；并在屋蓋相應部們設置檁條、斜拉條、拉條和撐桿；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。三、荷載的計算1、選取計算模型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8.0m，基礎埋深為0.8m，考慮到檁條和梁截面自身高度，所以柱高近似取8.5m；屋面坡度為0.1。因此得到剛架的計算模型如下圖： 2、荷載取值 屋面恒載：0.45KN/m2，橫梁自重：0

3、.15 KN/m2,總恒載：0.60 KN/m2 活載：由于剛架的受荷水平投影面積為21*7.5157.5m2>60m2,故按建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范取屋面活載（按不上人屋面）標準值為0.3KN/m2。風荷載標準值基本風壓值為0.35KN/m2；地面粗糙度系數(shù)按B類取；風荷載高度變化按現(xiàn)行國家標準建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（GB500092001）的規(guī)定采用，當高度小10m時，按10m高度處的數(shù)值采用，z1.0。風荷載體型系數(shù)s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。剛架承受的荷載設計值屋面恒載 g10.6*（1cos）*7.54.5 KN/m柱身恒載 g20.35

4、*7.52.625 KN/m屋面活載 q0.3*（1cos）*7.52.25 KN/m屋面風荷載迎風面 墻體k1.0*0.8*0.350.28 KN/m2, q10.28*7.52.1KN/m 屋面k=-0.6*0.35*1.0=-0.21KN/m2, q2-0.21*7.5-1.58KN/m背風面 墻體k=-0.5*0.35*1.0=-0.175KN/m2, q2-0.175*7.5-1.37KN/m 屋面k=-0.5*0.35*1.0=-0.175KN/m2, q2-0.175*7.5-1.37KN/m風載體形系數(shù)示意圖風載分布圖（KN/m） 屋面活載分布圖（KN/m）恒載分布圖（KN/m

5、）3、屋面構(gòu)件夾芯板夾芯板型號采用JXB423331000，芯板面度為0.50mm，板厚為80mm。檁條檁條采用冷彎薄壁卷槽鋼180*70*20*3.0，跨中設拉條一道。檁托布置風施工圖。4、屋面支撐下圖給出了柱間斜撐及屋面支撐的屋面支撐布置檁條間距1.5m水平支撐節(jié)距3m。屋面支撐荷載及內(nèi)力屋面支撐斜桿采用強緊的圓鋼。屋面支撐計算簡圖如下。一側(cè)山墻支撐取。節(jié)點荷載標準值 。節(jié)點荷載設計值。斜桿拉力設計值斜桿斜桿選用的圓鋼，截面面積A113.0。強度校核：。剛度校核：張緊的圓鋼不需要考慮長細比的要求，但從構(gòu)造上考慮采用為宜。柱間支撐直桿用檁條兼用，因檁條留有一定的應力余量，可不再驗算。柱間支撐

6、荷載及內(nèi)力 11柱間支撐為斜桿，采用強緊的圓鋼。作用于兩側(cè)山墻頂部節(jié)點的風荷載為（山墻高度取9.8m）：取按一半山墻面作用風荷載的1/3考慮節(jié)點荷載標準值為：節(jié)點荷載設計值 ；斜桿反力設計值 。斜桿校核斜桿選用圓鋼，截面面積A113.0強度校核：剛度校核：張緊的圓鋼不需要考慮長細比的要求，但從構(gòu)造上考慮采用為宜。 2-2 3-33、內(nèi)力計算：截面形式及尺寸初選：梁柱都采用熱軋H型鋼梁的截面高度h一般取（1/301/45）L，故取當截面高度為暫取488*300*11*18，截面尺寸如下圖：截面截面名稱長度（mm）面積mm2Ixcm4Wxcm3Iycm4Wycm3ixcmiycm柱H488*300

7、*11*188.8159.176791627838106540.420.667.14梁H488*300*11*1810.55159.176791627838106540.420.667.14EA=2.06*108*159.17*10-6=3.28*104KN，EIx=2.06*108*67916*10-81.4*105KN·m2截面內(nèi)力根據(jù)各個計算簡圖，用結(jié)構(gòu)力學求解器計算，得結(jié)果在各種荷載作用下的內(nèi)力圖如下。計算項目計算簡圖及內(nèi)力值（M、N、Q） 備注恒 載 作用 恒載作用 恒載下彎矩 恒載下剪力 恒載下軸力（忽略柱自重）彎矩圖剪力圖軸力圖活載作用活載作用 活載下彎矩圖（標準值）

8、活載下剪力圖（標準值） 活載下軸力圖（標準值）彎矩圖剪力圖軸力圖風荷載作用 風載作用彎矩圖（標準值） 風載作用剪力圖（標準值）風載作用下軸力圖（標準值）彎矩圖剪力圖軸力圖內(nèi)力組合（由于恒載和活載關于結(jié)構(gòu)豎向?qū)ΨQ，因面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）按承載能力極限狀態(tài)進行內(nèi)力分析，需要進行以下可能的組合：1.2*恒載效應+1.4*活載效應1.2*恒載效應+1.4*風載效應1.2*恒載效應+1.4*0.85*（活載效應+風載效應） 構(gòu)件截面設計取四個控制截面，如下圖：各荷載作用下的截面內(nèi)力內(nèi)力組合值4、截面驗算控制內(nèi)力組合項目有：+Mmax與相應的N，V（以最

9、大正彎矩控制）Mmax與相應的N，V（以最大負彎矩控制）Nmax與相應的M，V（以最大軸力控制）Nmin與相應的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：11截面的控制內(nèi)力為M0，N94.402KN，Q50.18KN。22截面的控制內(nèi)力為M238.464KN·M，N55.58KN，Q27.094KN33截面的控制內(nèi)力為M238.5 KN·M，N69.79KN，Q86.79KN44截面的控制內(nèi)力為M205.58 KN·M，N26.98KN，Q8.814KN剛架柱驗算：取22截面內(nèi)力平面內(nèi)長度計算系數(shù)：I.柱抗剪承載力設計值Vd 02+0.45K

10、，其中KICLRLRH10.558.81.20，02+0.45*1.202.54， H0x8.8*2.5423.35m平面計算長度：考慮壓型鋼板墻面與墻梁緊密連接，起到應力蒙皮作用，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：，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（滿足要求）柱腹板（滿足要求）柱有效截面特征M238.5，N55.58KN，Q27.09KN由于考慮屈曲后強度：，則，截面全部有效?？辜魪姸闰炈悖褐孛娴淖畲蠹袅橐?，所以，滿足要求彎剪壓共同作用下的驗算：因，按公式進行驗算，其中滿足要求。穩(wěn)定性驗算剛架柱平面內(nèi)穩(wěn)定

11、性驗算類截面，由鋼結(jié)構(gòu)設計規(guī)范附表C2查得，則滿足要求。2、剛架梁驗算：取33截面內(nèi)力M238.5，N69.79KN，Q86.79KN局部穩(wěn)定驗算梁翼緣 （滿足要求）梁腹板 （滿足要求）梁有效截面特征門式剛架坡度為1/10<1/5，可以不考慮橫梁軸梁的影響，按受彎構(gòu)件驗算。，則，截面全部有效。強度驗算抗剪強度驗算：柱的最大剪力為因，則，滿足要求彎矩作用下的驗算：，滿足要求。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M柱，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)定靠支撐來保證，考慮檁條處設置隅撐以保證屋脊負彎矩使下翼緣受壓時有支

12、撐，在支撐點處設置隅撐以保證橫梁全截面受支承，則橫梁面為平面外3m支撐的壓彎構(gòu)件，取其中一段計算。由及b類截面查鋼結(jié)構(gòu)設計規(guī)范得，由于有端彎矩與橫梁荷 載，取，則由于內(nèi)力沿桿件線性變化，取較大值69.79KN從而 滿足要求。5、位移驗算：柱頂水平位移驗算：由于剛架梁坡度不大于1：5，所以剛架側(cè)移可按公式估算，且其數(shù)值不應超過剛架柱頂位移設計值的限值的h/60。由式和，則有 滿足要求。6、節(jié)點設計：梁柱節(jié)點設計：梁柱節(jié)點形式如下圖：連接處選用如下組合內(nèi)力值：（使螺栓受壓），采用摩擦型高強螺栓，采用10.9級M24螺栓，預壓力P225KN，摩擦面采用噴砂的處理方法，摩擦系數(shù)，螺栓承受拉力為：第一排

13、：第二排：第三排：其抗拉承載力為：，滿足要求。螺栓群的抗剪力（M24螺栓）（下面三排不計外加壓力，只考慮預壓力）端板厚確定：第一排螺栓端板厚：第二排螺栓端板厚： 第三排螺栓端板厚： 采用端板厚。 端部腹板設置加勁肋，加強腹板強度，見施工圖。梁梁節(jié)點設計： 梁梁節(jié)點形式如下圖：連接處選用如下組合內(nèi)力值：（使螺栓受壓），采用摩擦型高強螺栓，采用10.9級M24螺栓，預壓力P225KN，摩擦面采用噴吵的處理方法，摩擦系數(shù)，螺栓承受拉力為：第一排：第二排：其抗拉承載力為：螺栓群的抗剪力（M24螺栓）（下面三排不計外加壓力，只考慮預壓力）端板厚確定：第一排螺栓端板厚：，第二排螺栓端板厚：采用端板厚。端部腹板設置加勁肋，加強腹板強度，見施工圖。柱腳設計：柱腳節(jié)點如下圖：設計內(nèi)力采用：N94.402KN（使螺栓受壓），Q50.18KN基礎混凝土抗壓承載力，錨栓采用柱腳內(nèi)力計算：底板反力底板厚度計算：按一邊支承計算，因此采用。抗剪連接件計算?？辜舫休d力滿足要求，不需要設置抗剪連接件。參考資料（1）鋼結(jié)構(gòu)設計規(guī)范GB500172003（2）建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB500092001（3）建筑結(jié)構(gòu)可靠度設計統(tǒng)一標準GB500682001（4）建筑結(jié)構(gòu)制圖標準GB/T 501012001（5）建筑結(jié)