門式鋼架設(shè)計(jì)

1、鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)報(bào)告題 目：單層工業(yè)廠房設(shè)計(jì)院（系）：城市建設(shè)學(xué)院專業(yè)班級(jí)：土木1304班學(xué)生姓名：學(xué) 號(hào)：20133101170指導(dǎo)教師：鄒思敏2016年互月8日至2016年5月14 日武昌首義學(xué)院制 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 一、設(shè)計(jì)資料8 HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 二、結(jié)構(gòu)平面柱網(wǎng)及支撐8 HYPERLINK l bookmark24 o Current Document 三、荷載計(jì)算8.計(jì)算模型8.荷載取值8.各部分作用荷載9.內(nèi)力計(jì)算13.荷載組

2、合 13.內(nèi)力組合13四、梁柱截面設(shè)計(jì) 15.截面尺寸確定15.截面幾何特性15.構(gòu)件寬厚比驗(yàn)算15 HYPERLINK l bookmark30 o Current Document 四、剛架斜梁驗(yàn)算15.抗剪驗(yàn)算16.有效寬度計(jì)算及在 M N、V共同作用下的驗(yàn)算 16.斜梁的整體穩(wěn)定驗(yàn)算 17 HYPERLINK l bookmark32 o Current Document 五、剛架柱驗(yàn)算17.抗剪驗(yàn)算18.有效寬度計(jì)算及在 M N、V共同作用下的驗(yàn)算 18.斜梁的整體穩(wěn)定驗(yàn)算 19六、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)20.構(gòu)造要求21.節(jié)點(diǎn)驗(yàn)算22鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書一、設(shè)計(jì)題目1、單層工業(yè)廠房設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)資

3、料單層廠房采用單跨雙坡門式剛架，廠房橫向跨度12m（a）、15m（b） 、18m（c）,柱頂高度5.1m （a、b）、6.3m （c）,共有8根剛架。柱距 6.3m （a） 6m （b、c）,屋 面坡度1/10,柱底較接。窗高出柱腳1.5m,尺寸為1.5x3m,每個(gè)柱距間居中設(shè)置一個(gè)。 兩端山墻上各設(shè)門一個(gè)（居中），尺寸為 3.3x4.5m。取中間E剛架（GJ-1）進(jìn)行計(jì)算，剛架構(gòu)件截面采用變截面焊接工字形。屋面及墻面 均為帶100mm?巖棉夾層的雙層壓型鋼板；楝條（墻梁）采用薄壁卷邊C型鋼，間距為1.5m。鋼材采用Q235B焊條E43型?？拐鹪O(shè)防烈度為6度。二、荷載屋面不可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值（按水

4、平投影面）：a 0.35kN/ m2 TOC o 1-5 h z b 0.4kN/m2c 0.5kN/m2屋面可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值（按水平投影面）：a 0.5kN/ m2b 0.4kN/m2c 0.3kN/m23、雪荷載（基本雪壓）：a 0.3kN/m2b 0.35kN/m2c 0.5kN/m24、風(fēng)荷載（基本風(fēng)壓）：a 0.35kN/m2（地面粗糙度系數(shù)按C類）b 0.45kN/m2c 0.35kN/m2三、課程設(shè)計(jì)要求1、根據(jù)設(shè)計(jì)資料進(jìn)行結(jié)構(gòu)布置（含屋面支撐和柱間支撐）。并繪制結(jié)構(gòu)平面布置圖（1:100）參考圖：ooooo. 曷6 0E柱旋平面布*海肉2、繪制屋面和墻面支撐系統(tǒng)的布置圖（1:10

5、0）提示：布置屋面楝條、拉條、隅撐；布置墻面墻梁、拉條、隅撐。布置墻面楝條時(shí)，注 意預(yù)留門窗洞口的空間。3、根據(jù)題目給定的荷載，進(jìn)行荷載組合。找出各構(gòu)件的控制截面及內(nèi)力值，并根據(jù)內(nèi)力值對(duì)剛架梁和剛架柱以及一個(gè)梁柱剛性節(jié)點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。出具相關(guān)計(jì)算書。（門式剛架內(nèi)力分析可借助分析軟件）4、繪制GJ-1的施工圖。要求對(duì)每一個(gè)單元板件均編號(hào)并列入材料表并計(jì)算重量由此統(tǒng) 計(jì)單極剛架總重量。參考圖：材料表號(hào)* fe卡AaA并計(jì)1LH標(biāo)皿加6M?D2in5用力5TNSHmd占“JUS5M3此,4LHKh皿4一INO?IMUHdT*及4 Ml10141“二LH2051311402艇IUI Ag470?心9174

6、56211附；*SW1JIi.i一澤”?50n b府4404tuuo總11g*a1gu母IOCr1*0G4IAuJ J-同is711B.4M 1-TMhlJ姆O1*3可-70rt皿8D64 8SJS.4w192/修-1 取1。200J2JLI-ftSilfr冷21J9Xfi713Tfi-I44.IQ2J?54?5TDQ 父口4dqlE-aElz 一35、繪制不少于兩個(gè)節(jié)點(diǎn)詳圖；繪制 3個(gè)零件大樣。（比例自定） 參考圖：6、要求剛架柱和剛架梁均按變截面設(shè)計(jì)七、參考資料推薦1、門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)（無吊車）（02SG518-D2、鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)與設(shè)計(jì)范例王靜峰 主編 武漢理工大學(xué)出版社3、其

7、它與鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)際例子的書籍均可參考。指導(dǎo)教師（簽名）：20年 月 日課程設(shè)計(jì)成績?cè)u(píng)定表成 績 評(píng) 定項(xiàng) 目比例得分平時(shí)成績（百分制記分）30%業(yè)務(wù)考核成績（百分制記分）70%總評(píng)成績（百分制記分）100%評(píng)定等級(jí)優(yōu) 良 中 及格/、及格指導(dǎo)教師（簽名）20年 月日門式鋼架設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)資料單層廠房采用單跨雙坡門式剛架，廠房橫向跨度12m,柱頂高度5.1m,共有8根剛架。柱距6.3m,屋面坡度1/10,柱底較接。窗高出柱腳1.5m,尺寸為 1.5x3m,每個(gè)柱距間居中設(shè)置一個(gè)。兩端山墻上各設(shè)門一個(gè)（居中），尺寸為 3.3x4.5m。取中間E剛架（GJ-1）進(jìn)行計(jì)算，剛架構(gòu)件截面采用變截面焊接工字

8、形。屋面 及墻面均為帶100mm厚巖棉夾層的雙層壓型鋼板；楝條（墻梁）采用薄壁卷邊 C型鋼，間距為1.5m。鋼材采用Q235B,焊條E43型?？拐鹪O(shè)防烈度為6度。二、結(jié)構(gòu)平面柱網(wǎng)及支撐布置該廠房長度44.1m,跨度12m,柱距6.3m,共有8根i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。廠房長度60m,因此不需在廠房第一開間和中部設(shè)置屋蓋橫向水平支撐；并在 屋蓋相應(yīng)部位設(shè)置楝條、斜拉條、拉條和撐桿，楝條間距為 1.5m；同時(shí)應(yīng)該在 與屋蓋橫向水平支撐相對(duì)應(yīng)的柱間設(shè)置柱間支撐，由于柱高柱距，因此柱間支撐不需用分層布置。三、荷載的計(jì)算1、計(jì)算模型的選取

9、取一幅剛架進(jìn)行分析，柱腳采用剛接，剛架梁和柱采用等截面設(shè)計(jì)。廠房檐 高5.1m；屋面坡度為1: 10。2、荷載取值計(jì)算長度(m)柱距(m)跨度(m)檐高(m)(kN/m2)話載(kN/m2)基本風(fēng)壓(kN/m2)44.16.3125.10.350.350.35(1)、屋面不可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值(按水平投影面)：0.35kN/ m2屋面可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值(按水平投影面)：0.3kN/ m2(2)、雪荷載(基本雪壓)：0.35kN/m2(3)、輕質(zhì)墻面自重標(biāo)準(zhǔn)值0.25KN /m2(4)、風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值按門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程CECS1022002附錄A的規(guī)定計(jì)算?；撅L(fēng)壓0=0.35KN/m2,地面

10、粗糙度類別為c類；風(fēng)荷載高度變化系數(shù)按建 筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范(GB50009-2001)勺規(guī)定采用，當(dāng)高度小于10m時(shí)，按10m高 度處的數(shù)值采用，pz=074風(fēng)荷載體型系數(shù)ss：迎風(fēng)面柱及屋面分別為+ 0.25 和1.0,背風(fēng)面柱及屋面分別為+ 0.55和0.65(CECS102 2002中間區(qū))。3、各部分作用荷載：(1)屋面荷載：標(biāo)準(zhǔn)化 0.35 6.3 =2.205kN/m柱身恒載：0.25 6.3 -1.57KN /m工上1inL5(2)屋面活載屋面雪荷載大于屋面活荷載，取活荷載 0.35mLm6.3 = 2.22kN/m cosiill j I” j什；(3)風(fēng)荷載根據(jù)公式Wk =1.

11、05e巴80計(jì)算風(fēng)壓高度變化系數(shù) 巴應(yīng)根據(jù)建筑物離地面或海平面的高度以及地面的粗糙程度進(jìn)行確定，按荷載規(guī)范中表7.2.1取值為瑪=0.74。風(fēng)荷載體型系數(shù) 也按門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程中附錄025A.0.2取值。風(fēng)荷載體型系數(shù)如下:風(fēng)載體形系數(shù)示意圖迎風(fēng)面 側(cè)面：6k =1.05卜4A =1.05父0.74父0.25父0.35=0.0 6KN/m2 ;q1 =0.068 6.3 =0.43KN/m屋頂：8k =1.05%Ns00 =-1.05父0.74父 1.0M0.35 =-0. 2 TKN/m2 ；q2 =-0.272 6.3=-1.71KN/m背風(fēng)面 側(cè)面 :k =1.05叱500

12、 =-1.05M0.74M0.55M0.35 = -0.15KN /m2;10q3= -0.15 6.3 =-0.94KN/m屋頂：8k =1.05NzNs00 =-1.05父0.74父 0.65父 0.35 = -0.177KN/m2;q4 =-0.177 6.3 =-1.11KN/m風(fēng)荷載如下圖:黃0.43.(4)水平地震作用 由于單層門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)的自重小，當(dāng)抗震 設(shè)防烈度為7度及7度以下時(shí)，一般不需進(jìn)行抗震驗(yàn)算。4、內(nèi)力計(jì)算：根據(jù)各個(gè)計(jì)算簡圖，利用結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器計(jì)算內(nèi)力，得結(jié)構(gòu)在各種荷載作用 下的內(nèi)力圖。(1)在不可變荷載作用下內(nèi)力圖:M圖（KN.m11N 圖(KNV圖(KNT

13、 一一二LA(2)在雪荷載作用下內(nèi)力圖M 圖(KN.n)12N圖（KN）V圖（KN（3）在風(fēng)荷載作用下的內(nèi)力圖:M圖（KN.n）13N圖(KN)V圖(KN5、荷載組合該結(jié)構(gòu)值考慮屋面不可變荷載、雪荷載、風(fēng)荷載。所以進(jìn)行剛架內(nèi)力分析時(shí)， 所需考慮荷載效應(yīng)組合主要有：1.2x永久荷載+1.4x屋面活荷載，雪荷載max +1.4x0.7x風(fēng)荷載1.2x永久荷載+1.4x0.7x屋面活荷載，雪荷載max +1.4x風(fēng)荷載1.0 x永久荷載+1.4x風(fēng)荷載6、內(nèi)力組合根據(jù)不同荷載組合下的內(nèi)力分析結(jié)果，找到控制截面的內(nèi)力組合。控制截面的位置一般在柱底、柱頂、梁端、梁跨中等截面，控制截面內(nèi)力組合主要有：最大

14、軸壓力Nmax和同時(shí)出現(xiàn)的M及V較大值最大彎矩Mmax和同時(shí)出現(xiàn)的N及V較大值最小軸壓力Nmin和同時(shí)出現(xiàn)的M及V較大值其內(nèi)力組合如下表所示：14截面內(nèi)力永久柿栽雪砂載風(fēng)柿栽1.2x永久 柚鼓+1.4x 雪柚鼓+1.4xQ.7 x風(fēng)柿鼓1.Qx永久 柚鼓+1.4x 風(fēng) 柚鼓柱小頭MQQQQQN-21.24-13.321Q.69-33.651.74V-4.Q4-4.Q75.11-8.483.11壯大頭M-2Q.61-2Q.752Q.46-33.738.Q3N-13.23-13.321Q.69-24.Q51.74V-4.Q4-4.Q72.Q2-8.59-1.24梁大頭M-2Q.61-2Q.752Q

15、.46-33.738.Q3N-5.3-5.33.9-9.96Q.16V12.7612.85-1Q.3523.16-1.73梁小頭M16.6516.76-1Q.333.352.23N-4.Q2-4.Q53.9-6.671.44V-Q.4Q-Q.4QQ.5-Q.55Q.3由上表可知，各截面的內(nèi)力為：柱腳截面：M=Q N= -33.65KN , V=-8.48KN柱頂截面：M= -33.73KN.m, N= -24.Q5KN , V= -8.59N梁端截面：M= -33.73KN.m, N= -9.96KN , V= 23.16KN梁跨中截面：M= 33.35KN.m, N=-6.67KN, V=-

16、Q.55KN四、梁柱截面設(shè)計(jì).截面尺寸確定(1)焊接工字型截面尺寸：截面高度 h以1Qmm模數(shù)；截面寬度b以5mm 為模數(shù)，但工程中經(jīng)常以1Qmm模數(shù)；月S板厚度tw可取4mm 5mm 6mm大于 6mntZ 2mm模數(shù)；翼緣厚度t 6mnp以2mm模數(shù)，且大于腹板厚度。(2)工字型截面的高厚比(h/b):通常取h/b=2-5mm；梁與柱采取端板豎放 連接時(shí)，該梁端h/b ly =1500,故不需計(jì)算斜梁平面外整體穩(wěn)定性。六、剛架柱的驗(yàn)算1.抗剪驗(yàn)算大頭柱截面大頭剪力設(shè)計(jì)值為 V -8.59KN3大頭柱腹板平土切應(yīng)力為. 0 =工 =8.59 10= 3.73N / mm2hwtw (400-

17、2 8) 6腹板可不設(shè)事間橫向加勁肋，止匕時(shí)母= 5.34,則:_hw / tww 37 k 235/ fy384/637 .5.34235/235= 0.75 0.8所以 Vd =%twfv = hwtw % =384 6 125 = 288KN由于V y Vd,故抗剪強(qiáng)度滿足要求。小頭梁截面小頭剪力設(shè)計(jì)值為 V =8048KN 3小頭梁腹板平均切應(yīng)力為o =. =4.98N/mm2hwtw (300 - 2 8) 6腹板可不設(shè)中間橫向加勁肋，止匕時(shí)k工= 5.34,則：19hw / tw284/637 k 235/ fy -375.34 , 235/235= 0.55 0.8所以V = h

18、wtwfv =hwtwfv=284 6 125 = 213KN由于V y Vd,故抗剪強(qiáng)度滿足要求。2.有效寬度計(jì)算及在M N、V共同作用下的驗(yàn)算在M N V共同作用下，取控制截面為柱上端截面，即柱大頭。M =33.73KN.m內(nèi)力設(shè)計(jì)值為V =8.59KN,因?yàn)閂 0.5Vd ,故按M M eN計(jì)算。N =24.05KN即:N My24.05 10355042= 47.18N/mm22=-38.44N/mm2-38.44二-0.8147.18KC166 38433.73 10+42 =47.18N/mm2或-38.44N/mm215124 104. (1-：)2 0.112(1 - 1)2(

19、1 1 )=19hw / tw:28.1 kc 235/(1.087 47.18),P=1,即腹板全截面有效= 0.24 0.8因止匕 Me =Wef =756 103 215 =162.54KN.mn756 103 aMe Me -NWe/Ae 162.54 -24.0510 =159.24KN.m5504.M eN - M =33.73KN.m,滿足要求3.柱整體穩(wěn)定性驗(yàn)算平面內(nèi)整體穩(wěn)定性驗(yàn)算根據(jù)二階分析法計(jì)算柱的計(jì)算長度系數(shù)20=曳-1=400-1=0.33,不大于 0.268h/do及6.0 do300,計(jì)算長度系數(shù) Ny = 1 0.3757十0.08y2(1 0.0775.。= 0

20、.88二柱的計(jì)算長度 lox = N：h =0.88x5.1=4.5mNexo_3lox 4.5 10lx166=27, b類截面，查得 中xy = 0.9462i12EAo1.1x22_52 2.06 1 05 3 3 0421.1 272= 8.4 103KN平面內(nèi)穩(wěn)定:N。：mxM1 xyAe。1_(拱廣 xyW1N Ex024.05 103 +0.946 330433.73 10624 0531- 3 0.946 756 1038.4 103= 52.42N/mm2 f =215N/mm2平面外整體穩(wěn)定性驗(yàn)算假定分段出內(nèi)力大小為大頭和小頭截面的平均值，即M=16.87KN.mN=28.

21、85KN V=8.54KN=且其截面尺寸取平均值為 350 x150 x6x8，可以算出分段處 截面的幾何特性：_2444433A = 4404mm , I x = 8881 10 mm , I 丫 = 450 10 mm , Wx = 252 10 mmxyx計(jì)算上段的平面外穩(wěn)定性，此段的小頭在分段處0yy02550，.一,.= 77.34查規(guī)范得中y = 0.701,對(duì)于分段處,32.97N My 28.85 103A - I 一 44046 33416.87 10 土= 38.27N / mm2或-25.17N / mm28881 104經(jīng)計(jì)算全截面有效，故受壓區(qū)高度為hc =hw1-二

22、 1 二2=334 3827 二 201.5mm38.27 25.17I y0工父8M150312150 8 1 201.5 6=37.5mm柱的楔率21d =di/do -1 =400/350-1 =0.14,不大于0.268h/d0及6.0+0.023Y后=1+03. J2 M09% =1 0.003581 =1 0.00358 0.142550/37.5 -1.01i yoy0 -=1.09 550 =74.12iy037.5梁整體穩(wěn)定系數(shù)%=學(xué)0鍛恭)4+慝件, y0 WX0 T4.4h0fy_ 4320 4404M350 J 1.09 4 十04.12父6 j(235 ；-74.12

23、2 252000 4101) ef應(yīng)滿足扣緊螺栓所用工具的凈空要求，通常不小于35mm,此節(jié)點(diǎn)取ew =75mm、ef =40mm。(2)螺栓排列間距不應(yīng)小于 2倍螺栓孔徑，選取螺栓為 8.8級(jí)M22型號(hào)，則 d0=21.5mm端距大于43mm因此寬度方向端距取47mm因此寬度方向端距取47mm 長度方向端距取50mm(3)兩排螺栓之間最小距離為 3倍螺栓直徑，最大距離不應(yīng)超過 500mm因此 確定端板長 L=500+40 x2+2x50=680mm寬 b=8+75x2+2x47=252mm.節(jié)點(diǎn)驗(yàn)算a、節(jié)點(diǎn)螺栓驗(yàn)算22柱節(jié)點(diǎn)處內(nèi)力值：M=33.73KN.m N=24.05KNV=8.59KN梁節(jié)點(diǎn)處內(nèi)力值：M=33.73KN.m N=9.96KN,V=23.16KN一個(gè)螺栓的抗拉承載力設(shè)計(jì)值 Ntb =0.8p =120KN一個(gè)螺栓的抗剪承載力設(shè)計(jì)值Nb=0.92p = 0.9 1 0.45 150 = 60.75KN柱截面：螺栓所受剪力Nv8.59=1.07KN受力最大的螺栓所受拉力Nt =My1 2yi33.73 103 240 24.0