32m門(mén)式鋼架廠房計(jì)算書(shū)

1、PAGE 25工程概況某單層廠房采用單跨雙坡輕型門(mén)式剛架，鋼架跨度為32m，高度為6.5m，共11榀鋼架，柱距6m，屋面坡度取1/10。剛架為變截面的梁、柱。屋面及墻面均采用夾芯板，檁條及墻梁均采用冷彎薄壁卷邊C型鋼，間距為1.5m ，材料采用Q235鋼材，焊條采用E43型。結(jié)構(gòu)選型與結(jié)構(gòu)布置2.1 結(jié)構(gòu)選型該輕型門(mén)式剛架廠房的結(jié)構(gòu)形式采取的是雙坡單跨門(mén)式剛架。2.2 結(jié)構(gòu)布置 該廠房共一層，廠房無(wú)吊車梁，屋面按上人屋面設(shè)計(jì)，屋面采用0.5mm厚壓型鋼板+75mm厚玻璃絲棉保溫層+鋼絲網(wǎng)。該廠房總共11跨，跨度選用32m，柱距為6m，廠房的高度選用6.5m；屋面坡度為1/10；柱腳與基礎(chǔ)采用鉸

2、接；剛架梁、柱均采用變截面。（以上均是根據(jù)門(mén)式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程CECS.102-20024.1.5 門(mén)式剛架輕型房屋的屋面坡度宜取1/81/20,在雨水較多的地區(qū)宜取其中的較大值。4.2.2 門(mén)式剛架宜采用936m。當(dāng)邊柱寬度不等時(shí)，其外側(cè)應(yīng)對(duì)齊。4.2.2門(mén)式剛架的平均高度宜采用4.59.0m。當(dāng)有橋式吊車時(shí)，不宜大于12m。4.2.2 門(mén)式剛架的柱距，即柱網(wǎng)軸線間的縱向距離宜采用69m。4.3.1 門(mén)式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)的溫度區(qū)段長(zhǎng)度（伸縮縫間距），應(yīng)符合下列規(guī)定：縱向溫度區(qū)段不大于300m；橫向溫度區(qū)段不大于150m。)結(jié)構(gòu)網(wǎng)格草圖如下： 縱向框架立面布置圖檁條平面布置圖橫向鋼

3、架立面柱間支撐荷載取值及荷載組合3.1 荷載取值 （1）永久荷載： 0.5mm厚壓型鋼板+75mm厚玻璃絲綿+鋼絲網(wǎng) 0. 15 KN/m2 鋼梁斜梁自重 0.15 KN/m2 檁條及支撐 0.10 KN/m2 總計(jì) 0.40 KN/m2（以上材料查建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB 500092001附錄A）（2）可變荷載：屋面均布活荷載（上人屋面）： 2.0 KN/m2積灰荷載： 0.30 KN/m2風(fēng)荷載： 基本風(fēng)壓 0.40 KN/m2 （以上分別根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB 50009-2001 3.2 荷載組合3.2.1 荷載計(jì)算 計(jì)算簡(jiǎn)圖如下圖：CBA3200065001:10根據(jù)門(mén)式剛架輕型房屋

4、鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程CECS.102-2002附錄A 風(fēng)荷載計(jì)算，式中：風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值（）；：基本風(fēng)壓，按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB5009的規(guī)定采用；：風(fēng)荷載高度變化系數(shù)，按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB5009的規(guī)定采用,當(dāng)高度小于10m時(shí),應(yīng)按10m的高度處的數(shù)值采用；：風(fēng)荷載體型系數(shù)，考慮內(nèi)、外風(fēng)壓最大值的組合，且含陣風(fēng)系數(shù)，按A.0.2的規(guī)定采用。以柱頂為準(zhǔn)，h=6.5m，風(fēng)壓高度變化系數(shù)=1.00； 取該輕型門(mén)式鋼架中間區(qū)的中間榀計(jì)算風(fēng)荷載：風(fēng)荷載體型系數(shù) 恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值（沿水平投影面）： ，(其中：tan =0.1)（2）活荷載標(biāo)準(zhǔn)值： 屋面活荷載： 積灰荷載：風(fēng)荷載：左柱：（壓力

5、）左屋面：（吸力）右柱：（吸力）右屋面：（吸力）3.2.2 荷載組合（設(shè)計(jì)值）根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB 50009-2001的要求，永久荷載的分項(xiàng)系數(shù)取1.2，可變荷載的分項(xiàng)系數(shù)取1.4。（1）恒載+屋面活載（全跨）+積灰荷載 S1=1.2恒載+1.4（屋面活載+積灰），如圖1（2）恒載+屋面活載（半跨）+積灰荷載S1=1.2恒載+1.4（屋面活載+積灰），如圖2（3）恒載+風(fēng)荷載S2=1.0恒載+1.4風(fēng)載（風(fēng)載對(duì)結(jié)構(gòu)有利時(shí)），S3=1.2恒載+1.4風(fēng)載（風(fēng)載對(duì)結(jié)構(gòu)不利時(shí)），如圖3 （4）恒載+風(fēng)荷載+積灰荷載+屋面活載（全跨）S4=1.2恒載+0.9*1.4（屋面活載+積灰+風(fēng)載），如圖

6、4 （5）恒載+風(fēng)荷載+積灰荷載+屋面活載（半跨）S4=1.2恒載+0.9*1.4（屋面活載+積灰+風(fēng)載），如圖5根據(jù)以上荷載組合的計(jì)算結(jié)果，取較不利組合（恒+活+風(fēng)）。內(nèi)力計(jì)算通過(guò)結(jié)構(gòu)常用設(shè)計(jì)軟件PKPM電算：4.3 剛架內(nèi)力組合表 計(jì)算簡(jiǎn)圖如下：通過(guò)PKPM電算結(jié)果輸出并進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，詳見(jiàn)下表：構(gòu)件彎矩（KNm）軸力（KN）剪力（KN）梁上端、柱外側(cè)梁下端、柱內(nèi)側(cè)梁上端、柱左側(cè)梁下端、柱右側(cè)梁上端、柱外側(cè)梁下端、柱內(nèi)側(cè)柱1A00351012.3-141.7B-1275.633.0-321220141.7梁1B1275.6-33.01730305.8-C-192.5233.9-94083.9

7、-梁2C192.5-233.994083.9-D-44.3454.9-1413-14.1梁4D44.3-454.9141-521.1-E-147.6255.3-943-83.9梁3E147.6-255.394-3-83.9F-1275.6155.0-1730-305.8柱2F1275.6-155.0-321160-141.7G003510-36.1141.7（數(shù)據(jù)來(lái)源詳見(jiàn)附件。）截面計(jì)算6.1 截面選擇根據(jù)彎矩包絡(luò)圖，剪力包絡(luò)圖，軸力包絡(luò)圖可初步選定截面。H（mm）B(mm)Tw(mm)T(mm)柱子大頭7504001216小頭5504001216梁1大頭7503501014小頭5503501

8、014梁2大頭7503501014小頭5503501014 選用H型鋼，截面參數(shù)如右圖標(biāo)注。 柱子和梁都采用變截面構(gòu)造，以下是截面信息。6.2 截面信息下面計(jì)算截面的有關(guān)信息。柱子大頭的有關(guān)截面信息為：=209443.84，=170777， =5585.16，=853.85，=31.27， =8.92，A=214.16。柱子小頭的有關(guān)截面信息為：=105176.4，=17074.12， =3824.59，=85.37，=23.51，=9.47，A=190.16。梁1大頭的有關(guān)截面信息為：=164095.44，=10010.18， =4375.87，=572.01，=31.05， =7.66，A

9、=170.2。梁1小頭的有關(guān)截面信息為：=82256.58，=10008.51， =2991.14，=571.91，=23.4，=8.16，A=150.19。梁2大頭的有關(guān)截面信息為：=164095.44，=10010.18， =4375.87，=572.01，=31.05， =7.66，A=170.2。梁2小頭的有關(guān)截面信息為：=82256.58，=10008.51， =2991.14，=571.91，=23.4，=8.16，A=150.19。則整個(gè)結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡(jiǎn)圖如下圖：6.3.1 梁、柱構(gòu)件的寬厚比 柱的寬厚比限值：（根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)-第二版中的1.3.3.1 梁、柱板件的寬厚比限值工字形截面構(gòu)

10、件受壓翼緣板的寬厚比限值：；工字形截面梁、柱構(gòu)件腹板的寬厚比限值：。） 翼緣：， （滿足要求） 腹板：，（滿足要求） 梁1的寬厚比限值： 翼緣：， （滿足要求） 腹板：， （滿足要求） 梁2的寬厚比限值驗(yàn)算同梁1故，截面的寬厚比都滿足要求的。6.3.2 梁、柱構(gòu)件的腹板屈曲后的強(qiáng)度利用（根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)-第二版中的1.3.3.1）（1）柱：腹板的高度變化=，因此可按以下計(jì)算： 柱的腹板平均高度：， 按不設(shè)橫向加勁肋來(lái)計(jì)算： 則，0.7117.4（內(nèi)力圖得出的剪力設(shè)計(jì)值），（滿足要求）（2）梁1：腹板的高度變化=，因此可按以下計(jì)算： 柱的腹板平均高度：， 按不設(shè)橫向加勁肋來(lái)計(jì)算： 則，,且小于1.4，

11、故此時(shí)=1-0.64（-0.8）=166.2，而298.8（內(nèi)力圖得出的剪力設(shè)計(jì)值）， （滿足要求）（3）梁2： 梁2的腹板平均高度：， 按不設(shè)橫向加勁肋來(lái)計(jì)算： 則，,且小于1.4，故此時(shí)=1-0.64（-0.8）=166.2，而85.5（內(nèi)力圖得出的剪力設(shè)計(jì)值）， （滿足要求） 故，腹板屈曲后的強(qiáng)度利用時(shí)滿足要求的。6.3.3 強(qiáng)度驗(yàn)算 （根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)-第二版中的1.3.3.2）（1）柱：，故按公式計(jì)算，其中抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，2）梁1： 取大頭截面計(jì)算：， （滿足要求） 取小頭截面計(jì)算：， （滿足要求）（3）梁2： 取大頭截面計(jì)算：， （滿足要求） 取小頭截面計(jì)算：， （滿足要求） 故，桿件的

12、強(qiáng)度滿足要求。6.3.4 穩(wěn)定驗(yàn)算 柱：A變截面柱的平面柱的平面內(nèi)整體穩(wěn)定計(jì)算：柱的平面內(nèi)計(jì)算長(zhǎng)度，首先要確定，而確定必須先確定柱頂水平荷載作用下的側(cè)移剛度K，可采用一階分析法計(jì)算程序得出。由，知，當(dāng)左側(cè)柱頂作用單位1KN的力的時(shí)候，利用右側(cè)柱頂?shù)奈灰瓶梢暂p松的算出側(cè)移剛度K，計(jì)算方法比較復(fù)雜，這里利用PKPM建模計(jì)算，由于PKPM是自動(dòng)計(jì)算剛架自重的，因此這里設(shè)置的單位力為活荷載。下圖是PKPM的建模模型以及計(jì)算結(jié)果。 則， 由于柱腳為鉸接，則： 故，柱平面內(nèi)的計(jì)算長(zhǎng)度， 柱平面外的計(jì)算長(zhǎng)度，按b類截面查鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范附錄C，表C-2，得， ，因此， （滿足要求）（根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)-第二版中的1.

13、3.3.4）故，變截面柱平面內(nèi)的整體穩(wěn)定滿足要求。B變截面柱平面外的整體穩(wěn)定計(jì)算： 根據(jù)門(mén)式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程6.1.4規(guī)定進(jìn)行驗(yàn)算。 ，按c類截面查鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范附錄C，表C-3，得； 因?yàn)橹欢算q接，故，。按下式進(jìn)行驗(yàn)算： ， （滿足要求） （根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)-第二版中的1.3.3.6）故，變截面柱平面外的整體穩(wěn)定滿足要求。注：當(dāng)斜梁坡度不超過(guò)10（1：5）時(shí)，因軸力很小可按壓彎構(gòu)件計(jì)算其強(qiáng)度和剛架平面外的穩(wěn)定，不計(jì)算平面內(nèi)的穩(wěn)定。由于該廠房的屋面坡度為5.71（1:10），則可不進(jìn)行計(jì)算梁1的平面內(nèi)的穩(wěn)定。連接節(jié)點(diǎn)計(jì)按照以下圖端板的支承條件的連接方式計(jì)算。7.1 梁柱節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)采用以下圖

14、的連接方式計(jì)算。（1）節(jié)點(diǎn)連接方式：節(jié)點(diǎn)采用M30（10.9級(jí)）高強(qiáng)度摩擦型高強(qiáng)螺栓連接，構(gòu)件接觸采用噴砂，摩擦面抗滑移系數(shù)u=0.45，每個(gè)高強(qiáng)度螺栓的預(yù)拉力P=355KN（查鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)，表4-12）。（2）節(jié)點(diǎn)內(nèi)力：M=1056.8，N=312KN，Q=298.8KN。（3）螺栓桿軸方向受拉受剪驗(yàn)算：，取，（滿足抗剪要求）以下是一個(gè)高強(qiáng)度摩擦型螺栓連接的承載力驗(yàn)算：， （滿足抗拉、抗剪要求）由于軸力、剪力引起的拉力可以忽略，故螺栓可承受的最大拉力為：則，。 （滿足抗拉要求）柱截面的平均高度為， （滿足要求）（按規(guī)范GBJ17-88規(guī)定，當(dāng)時(shí)，對(duì)無(wú)局部壓應(yīng)力（）處可不配置加勁肋）故此節(jié)點(diǎn)

15、不需要設(shè)加勁肋，由于中間螺栓屬于無(wú)肋類，致使端板厚度過(guò)大，為了滿足端板厚度的要求，同樣為了減少力偶作用下的局部變形，故設(shè)三道加勁肋。（4）端板厚度計(jì)算：端板的厚度可根據(jù)不同的支撐條件進(jìn)行計(jì)算，但不應(yīng)小于16mm，和梁端板連接的柱翼緣部分應(yīng)與端板等厚度。伸臂類端板：；b） 兩邊支承類端板：當(dāng)端板外伸時(shí)，；當(dāng)端板平齊時(shí)，； 綜上所算，取端板厚度。（5）梁柱相交的節(jié)點(diǎn)域剪力驗(yàn)算：， （滿足要求）故不需要設(shè)置斜加勁肋，但是為了滿足構(gòu)造設(shè)計(jì)要求，在梁柱節(jié)點(diǎn)設(shè)置一道斜向加勁肋。7.2 斜梁與斜梁的拼接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)采用以下圖的連接方式計(jì)算。 （1）節(jié)點(diǎn)連接方式：節(jié)點(diǎn)采用M24（10.9級(jí)）高強(qiáng)度摩擦型高強(qiáng)螺栓連

16、接，構(gòu)件接觸采用噴砂，摩擦面抗滑移系數(shù)u=0.45，每個(gè)高強(qiáng)度螺栓的預(yù)拉力P=225KN（查鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)，表4-12）。（2）節(jié)點(diǎn)內(nèi)力：M=354.2，N=78KN，Q=85KN。（3）螺栓桿軸方向受拉受剪驗(yàn)算： （4）端板厚度計(jì)算：a）伸臂類端板：；b）兩邊支承類端板：當(dāng)端板外伸時(shí)，；當(dāng)端板平齊時(shí)，；故，取端板厚度。7.3 屋脊梁梁拼接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì) （1）節(jié)點(diǎn)連接方式：節(jié)點(diǎn)采用M24（10.9級(jí)）高強(qiáng)度摩擦型高強(qiáng)螺栓連接，構(gòu)件接觸采用噴砂，摩擦面抗滑移系數(shù)u=0.45，每個(gè)高強(qiáng)度螺栓的預(yù)拉力P=225KN（查鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)，表4-12）。（2）節(jié)點(diǎn)內(nèi)力：M=674.4，N=116KN，Q=35.3KN。（3）螺栓桿軸方向受拉受剪驗(yàn)算： （滿足抗拉要求） （4）端板厚度計(jì)算：a）伸臂類端板：；b）兩邊支承類端板：當(dāng)端板外伸時(shí)，；當(dāng)端板平齊時(shí)，；故，取端板厚度。7.4 鋼柱柱腳設(shè)計(jì) （1）節(jié)點(diǎn)連接方式：鋼柱柱腳采用鉸接方式與基礎(chǔ)連接，地角螺絲采用M24錨栓。（2）柱腳節(jié)點(diǎn)內(nèi)力：M=0，N=332KN，Q=117.4KN。（3）柱腳地板的尺寸確定：，取截面，則，。a）懸臂板： b）三邊支承板：，查表，得。，由于柱腳底板的厚度不應(yīng)小于鋼柱中較厚板件的厚度，且不小于20mm，故取板厚為20mm。（4