钢结构单层厂房结构设计计算书毕业设计Word文档下载推荐.docx

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取屋面活荷载与雪荷载中的较大值0.50KN/m2，不考虑积灰荷载。

3．轻质墙面及柱自重标准值（包括柱、墙骨架等）0.50KN/m2

4．风荷载标准值

按《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102：

2002附录A的规定计算。

基本风压ω0=1.05×

0.45KN/m2，地面粗糙度类别为B类；

风荷载高度变化系数按《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）的规定采用，当高度小于10m时，按10m高度处的数值采用，μz=1.0。

风荷载体型系数μs：

迎风面柱及屋面分别为＋0.25和－1.0，背风面柱及屋面分别为＋0.55和－0.65（CECS102：

2002中间区）。

5．地震作用

据《全国民用建筑工程设计技术措施—结构》中第18.8.1条建议：

单层门式刚架轻型房屋钢结构一般在抗震设防烈度小于等于7度的地区可不进行抗震计算。

故本工程结构设计不考虑地震作用。

（二）各部分作用的荷载标准值计算

屋面：

恒荷载标准值：

0.67×

6=4.02KN/m

活荷载标准值：

0.50×

6=3.00KN/m

柱荷载：

0.5×

6×

6+4.02×

9=54.18KN

3.00×

9=27.00KN

风荷载标准值：

迎风面：

柱上qw1=0.47×

0.25=0.71KN/m

横梁上qw2=－0.47×

1.0=－2.82KN/m

背风面：

柱上qw3=－0.47×

0.55=－1.55KN/m

横梁上qw4=－0.47×

0.65=－1.83KN/m

三、内力分析

考虑本工程刚架跨度较小、厂房高度较低、荷载情况及刚架加工制造方便，刚架采用等截面，梁柱选用相同截面。

柱脚按铰接支承设计。

采用弹性分析方法确定刚架内力。

引用《钢结构设计与计算》（包头钢铁设计研究院编著，机械工业出版社）中表2－29（铰接柱脚门式刚架计算公式）计算刚架内力。

1．在恒荷载作用下

λ=l/h=18/6=3

ψ=f/h=0.9/6=0.15

k=h/s=6/9.0449=0.6634

μ=3+k+ψ（3+ψ）=3+0.6634+0.15×

（3+0.15）=4.1359

HA=HE=qlλΦ/8=4.02×

18×

3×

0.5289/8=14.35KN

MC=ql2[1－（1+ψ）Φ]/8=4.02x182[1－（1+0.15）×

0.5289]=63.78KN·

m

MB=MD=－ql2Φ/8=－4.02×

182×

0.5289/8=－86.11KN·

刚架在恒荷载作用下的内力如图。

内力计算的“+、－”号规定：

弯矩图以刚架外侧受拉为正，在弯矩图中画在受拉侧；

轴力以杆件受压为正，剪力以绕杆端顺时针方向旋转为正。

2．在活荷载作用下

VA=VE=27.00KN

HA=HE=3.00×

0.5289/8=10.71KN

MC=3.00×

182[1－（1+0.15）×

0.5289]/8=47.60KN·

MB=MD=－3.00×

0.5289/8=－64.26KN·

刚架在活荷载作用下的内力如图。

3．在风荷载作用下

对于作用于屋面的风荷载可分解为水平方向的分力qx和竖向的分力qy。

现分别计算，然后再叠加。

（1）在迎风面横梁上风荷载竖向分力qw2y作用下

VA=2.82×

9－6.35=19.03KN

HA=HE=qlλΦ/4=2.82×

0.1322/4=5.03KN

MB=MD=5.03×

6=30.18KN·

MC=ql2[α2－（1+ψ）Φ]/4=2.82×

[0.52－1.15×

0.1322]/4=22.38KN·

刚架在qw2y作用下的内力如图

（2）在背风面横梁上风荷载竖向分力qw4y作用下

VA=1.83×

9－4.12=12.35KN

HA=HE=qlλΦ/4=1.83×

0.1322/4=3.27KN

MB=MD=3.27×

6=19.62KN·

MC=ql2[α2－（1+ψ）Φ]/4=1.83×

0.1322]/4=14.52KN·

刚架在qw4y作用下的内力如图。

（3）在迎风面柱上风荷载qw1作用下

α=1，

VA=－VB=－qh12/2L=－0.71×

62/（2×

18）=－0.71KN

HE=0.71×

6－3.22=1.04KN

MD=1.04×

6=6.24KN·

刚架在qw1作用下的内力如图。

（4）在背风面柱上风荷载qw3作用下

VA=－VB=－qh12/2L=－1.55×

18）=－1.55KN

HA=1.55×

6－7.02=2.28KN

MD=7.02×

6－1.55×

62/2=14.22KN·

MB=2.28×

6=13.68KN·

刚架在qw3作用下的内力如图。

（5）在迎风面横梁上风荷载水平分力qw2x作用下

α=1，β=0

HA=2.82×

0.9（1+0.0202）/2=1.29KN

HE=2.82×

0.9－1.29=1.25KN

MB=1.29×

6=7.74KN·

MD=1.25×

6=7.50KN·

刚架在qw2x作用下的内力如图。

（6）在背风面横梁上风荷载水平分力qw4x作用下

HA=1.83×

0.9（1+0.0202）/2=0.84KN

HE=1.83×

0.9－0.84=0.81KN

MB=0.81×

6=4.86KN·

MD=0.84×

6=5.04KN·

刚架在qw4x作用下的内力如图。

（7）用叠加绘制在风荷载作用下刚架的组合内力。

四、内力组合

刚架结构构件按承载能力极限状态设计，根据《建筑结构荷载规范》（GB50009－2001）的规定，采用荷载效应的基本组合：

γ0S≤R。

本工程结构构件安全等级为二级，γ0=1.0。

对于基本组合，荷载效应组合的设计值S从下列组合值中取最不利值确定：

A．1.2×

恒荷载标准值计算的荷载效应+1.4×

活荷载标准值计算的荷载效应

B．1.0×

风荷载标准值计算的荷载效应

C．1.2×

活荷载标准值计算的荷载效应+0.6×

1.4×

D．1.2×

风荷载标准值计算的荷载效应+0.7×

E．1.35×

恒荷载标准值计算的荷载效应+0.7×

本工程不进行抗震验算。

最不利内力组合的计算控制截面取柱底、柱顶、梁端及梁跨中截面，对于刚架梁，截面可能的最不利内力组合有：

梁端截面：

（1）Mmax及相应的N、V；

（2）Mmin及相应的N、V

梁跨中截面：

对于刚架柱，截面可能的最不利内力组合有：

（3）Nmax及相应的±

Mmax、V；

（4）Nmin及相应的±

Mmax、V

内力组合见表1。

刚架内力组合表（以左半跨为例）

表1

截面

内力组组合项目

荷载组合方式

荷载组合项目

M

（KN·

m）

N

（KN）

V

刚

架

柱

柱顶（B点）

Mmax及相应的N、V

A

1.2×

恒+1.4×

活

193.30

81.22

－32.21（←）

Mmin及相应的N、V

B

1.0×

风

－7.89

1.05

－1.67（←）

Nmax及相应的±

Nmin及相应的±

柱底（A点）

102.82

－32.21（→）

19.05

4.30（←）

梁

支座（B点）

39.89

77.60（↑）

Mmini及相应的N、V

1.57

0.89（↑）

跨中（C点）

－9.40

－2.03

0.60（↓）

－143.18

31.81

－3.21（↑）

注：

弯矩图以刚架外侧受拉为正，轴力以杆件受压为正，剪力以绕杆端顺时针方向旋转为正。

五、刚架设计

（一）截面设计

参考类似工程及相关资料，梁柱截面均选用焊接工字钢450×

200×

8×

12，截面特性：

B=200mm，H=450mm，tw=8.0mm，tf=12.0mm，A=82.1cm2

Ix=28181cm4，Wx=1252cm3，ix=18.53cm

Iy=1602cm4，Wx=160.2cm3，ix=4.42cm

（二）构件验算

1．构件宽厚比的验算

翼缘部分：

腹板部分：

2．刚架梁的验算

（1）抗剪验算

梁截面的最大剪力为Vmax=77.60KN

考虑仅有支座加劲肋，

fv=125N/mm2

Vu=hwtwfv=426×

125=426000N=426.0KN

Vmax=77.60KN<

Vu，满足要求。

（2）弯、剪、压共同作用下的验算

取梁端截面进行验算

N=39.89KN，V=77.60KN，M=193.30KN·

因V<

0.5Vu，取V=0.5Vu，按规范GB70017式4.4.1-1验算，

=220.90KN·

m>

M=193.30KN·

m，取M=Mf

故，满足要求。

（3）整体稳定