鋼結(jié)構(gòu)排架課程設(shè)計(jì)計(jì)算書

鋼結(jié)構(gòu)排架課程設(shè)計(jì)計(jì)算書姓名耿曉學(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2010.12.21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 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：?jiǎn)慰缗偶?，跨?m，柱距6米，柱頂標(biāo)高9.00米，牛腿頂標(biāo)高6.00米，吊車起重量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；《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GB50009-2001);《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50017-2003)。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/m22）屋面可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值LL=0.5kN/m23）風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值基本風(fēng)壓ω0=0.45KN/m2，風(fēng)荷載體型系數(shù)μs：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)值：0.3×6=1.80KN/m活荷載標(biāo)準(zhǔn)值：0.5×6=3.00KN/m2）柱身恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值：0.3×6=1.80KN/m3）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，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=-265.6N=415V=-45.2柱頂：M=-137.4N=-363V=32上柱：柱底：M=-63.6N=55V=-32柱頂：M=0.00N=-29V=0.00梁：跨中：M=-61.3N=14V=0支座：M=0N=14V=29.3五、吊車梁設(shè)計(jì)1.選擇的吊車數(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)PmaxPmin小車重吊車寬度軌道高度輪距10A1~A3軟鉤210.302.003.305.1500.1404.4002.吊車梁受力設(shè)計(jì)值：梁最大豎向彎矩1069.83KN`m;最大剪力391.08KN。3．選擇吊車梁截面: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14mm。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H800×500×14×24，上柱H600×300×14×24。2.下柱驗(yàn)算長(zhǎng)細(xì)比：λx=29.2,λy=49.9構(gòu)件長(zhǎng)度=6.00;計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù):Ux=1.68Uy=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)比λ=29.<[λ]=150，b類截面，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λ=50.<[λ]=150，c類截面，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：λx=76.5,λy=42.9構(gòu)件長(zhǎng)度=6.00;計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù):Ux=6.39Uy=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λ=77<[λ]=150，b類截面，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λ=43<[λ]=150，c類截面，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.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σ=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σ=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：連接角鋼類型:L100x6連接角鋼高度H=430mm連接件凈截面最大正應(yīng)力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,滿足牛腿腹板折算應(yīng)力:32.27<=190.*1.1,滿足柱腹板邊緣處折算應(yīng)力:22.84<=190.*1.1,滿足3.柱腳設(shè)計(jì)采用鋼截面:焊接工字形截面800X500X14X24工字形柱剛接柱腳，柱腳連接為：外露式柱腳無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:BxHxT=600x1040x25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=3x(120+162)x100加勁肋高度厚度HxT=250x12加勁肋角焊縫尺寸Hf=8腹板外側(cè)加勁肋數(shù)量X(邊距+間距)X寬度=2x(120+263)x273加勁肋高度厚度HxT=420x25加勁肋角焊縫尺寸Hf=8End附件：鋼結(jié)構(gòu)排架設(shè)計(jì)任務(wù)書一、設(shè)計(jì)目的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。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