钢结构课程设计.docx
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钢结构课程设计
重庆广播电视大学开放教育本科
土木工程专业《钢结构》课程设计
第1章结构计算
1.1设计资料
1.结构安全等级为二级，结构重要性系数为1.0.
2.抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度为0.05g，Ⅱ类场地，设计地震分组为第二组，抗震等级三级，钢结构结构合理使用年限为50年。
3.雨棚结构耐火等级为三级，装饰墙板钢结构无耐火要求。
4.基本风压为0.4KN/m²，屋面活荷载0.3KN/m²，墙面及柱自重0.5KN/m²地面粗糙度类别为B类。
5.钢柱、钢梁、支撑均采用Q235B钢材，其力学性能和化学成分需符合国家国家标准GB/T5117-1995的规定。
6.高强度螺栓采用10.9级扭剪型高强度螺栓，其型式与及外形尺寸以及技术要求应符合国家《钢结构用扭剪型高强度螺栓副型式》GB/T3632-1995以及《钢结构用扭剪型高强度螺栓连接副技术条件》GB/T3633-1995规定的要求；摩擦面抗滑移系数为μ=0.45。
1.2荷载计算
1.2.1荷载取值计算
屋面自重（标准值，沿坡向）：
双层压型钢板复合板及屋顶内部吊顶0.2×2=0.4KN/m²
檩条及支撑（包括吊顶檩条）0.15×2=0.3KN/m²
刚接斜梁自重0.15KN/m²
合计0.85KN/m²
屋面均布活载（标准值）0.3KN/m²
屋面及柱自重（包括墙面材料、强梁及钢架柱）0.5KN/m²
风荷载：
基本风压，地面粗糙度为B类
以柱顶为准风压高度系数
以屋顶为准风压高度系数
1.2.2各部分作用荷载
1.屋面荷载
恒载标准值0.85×5=4.25KN/m
活载标准值0.3×5=1.5KN/m
2.柱荷载
恒载标准值0.5×5=2.5KN/m
3.风荷载标准值
迎风面柱上
横梁上
背风面柱上
横梁上
4.柱顶悬挑钢架重量估算
估算柱顶外挂幕墙重量为
柱顶外挂幕墙重量为
分别作用于柱顶的弯矩为：
1.3钢架内力计算（计算一榀门式钢架）
钢架内力计算可以采用《建筑结构静力计算手册》中的方法进行，内力如表2-1所示：
表2-1钢结构计算简图及内力
计算项目
计算简图及内力图
恒荷载作用
活荷载作用
左风载作用
左地震作用
1.4内力组合
由表2-1得到钢架各节点的内力如表2-2所示：
表2-2钢架各节点内力表
梁柱
节点
内力
SGK
SQK
SWK（左）
SWK（右）
SEK（左）
SEK（右）
AB
A
M
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
B
M
134.40
39.60
-75.10
75.10
-8.10
8.10
A
N
-57.10
-15.00
26.43
-26.43
0.82
-0.82
B
N
-32.00
-15.00
26.43
-26.43
0.82
-0.82
A
V
-23.50
-7.10
12.60
-12.60
1.44
-1.44
B
V
-23.50
-7.10
14.21
-14.21
1.44
-1.44
BC
B
M
-131.40
-39.60
75.10
-75.10
8.10
-8.10
F
左M
49.70
18.80
21.70
-21.70
-4.12
4.12
B
N
-25.90
-7.80
15.50
-15.50
0.90
-0.90
F
N
-24.70
-7.30
15.50
-15.50
0.91
-0.91
B
V
-48.60
-14.60
25.68
-25.68
0.78
-0.78
F
V
-22.20
-7.50
12.14
-12.14
0.80
-0.80
根据表2-2中个节点的内力值进行内力组合，组合时恒活载作用下的梁端弯矩均采用的是调幅以后的弯矩值，调幅系数为0.85；梁弯矩规定为下部受拉为正，上部受拉为负；梁剪力以向上为正，向下为负；为承载力抗震调整系数，按照《抗规》5.4.2采用，受弯为0.75，受压受剪为0.85；在表格中对梁进行了强剪弱弯调整，调整系数见《抗规》6.2.4条，取值为1.1。
钢架柱梁内力组合见表2-3所示。
表2-3梁柱内力组合表
梁柱
节点
内力
1.2SGK+1.4SQK+0.84SWK
1.2SGK+0.98SQK+1.4SWK
rre（1.2SGK+0.6SQK+1.3*1.1SEK）
rre（1.0SGK+0.5SQK+1.3*1.1SEK）
1.35SGK+0.98SQK
内力max
内力min
最终验算内力
左
右
左
右
左
右
左
右
AB
A
M
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
B
M
153.64
279.80
94.95
305.23
130.88
146.68
107.75
123.55
220.25
305.23
94.95
305.2
A
N
-67.32
-111.7
-46.22
-120.22
-57.34
-58.94
-47.65
-49.25
-91.79
-46.22
-120.2
-120
B
N
-37.20
-81.60
-16.10
-90.10
-34.75
-36.35
-28.83
-30.42
-57.90
-16.10
-90.10
-90.1
A
V
-27.56
-48.72
-17.52
-52.80
-22.94
-25.75
-18.88
-21.69
-38.68
-17.52
-52.80
-52.8
B
V
-26.20
-50.08
-15.26
-55.05
-22.94
-25.75
-18.88
-21.69
-38.68
-15.26
-55.05
-55.1
BC
B
M
-150.0
-276.2
-91.35
-301.63
-128.18
-143.98
-105.50
-121.30
-216.20
-91.35
-301.6
-302
F
M
104.19
67.73
108.44
47.68
49.17
57.21
40.31
48.34
85.52
108.44
40.31
108.4
B
N
-28.98
-55.02
-17.02
-60.42
-25.94
-27.70
-21.47
-23.23
-42.61
-17.02
-60.42
-60.4
F
N
-26.84
-52.88
-15.09
-58.49
-24.63
-26.40
-20.38
-22.15
-40.50
-15.09
-58.49
-58.5
B
V
-57.19
-100.3
-36.68
-108.58
-49.55
-51.07
-41.16
-42.69
-79.92
-36.68
-108.6
-109
F
V
-26.94
-47.34
-16.99
-50.99
-22.58
-24.14
-18.68
-20.24
-37.32
-16.99
-50.99
-51.0
1.5截面选取及验算
初选梁柱截面及截面特性如下表：
部位
截面简图
截面特性
钢架柱
钢架梁
截面1
，
，
，
，
截面2
，
，
1.5.1柱截面验算
1.强度验算
正应力：
满足要求
剪应力：
，满足要求
2.刚度验算
3.稳定性验算：
由
1.5.2钢架梁BC验算
1.强度验算
剪应力：
，满足要求
剪应力：
，满足要求
2.整体稳定性验算
B端：
其中：
—等效弯矩系数，查《钢结构设计规范》附表3.1，取，
—截面的不对称影响系数，取，
因焊接工字钢为C类截面，由，查《钢结构设计规范》附表C-3，得.
满足要求。
F端：
由，查C截面《钢结构设计规范》附表C-3，得.取
故，
满足要求。
1.6梁柱节点连接计算
梁柱节点采用外伸式平端板连接接头，如图2-1所示：
图2-1节点连接及计算
1.6.1接头内力计算
连接处内力组合见表2-2，结果为：
柱端B点内力梁端B点内力
1.6.2节点计算
每个螺栓的最大拉力值为：
采用10.9级M20高强度螺栓，其抗拉承载力为：
.
每个螺栓受到的剪力为：
端板厚度确定：
按厚度不小于螺栓直径，即采取
承压强度验算：
1.7柱脚设计
本设计中柱脚形式为铰接类型，详见图2-2：
图2-2柱脚设计
设计柱脚底板的计算内力为：
柱底混凝土梁混凝土等级：
基础混凝土梁最大压应力：
。
计算柱脚锚栓的设计内力：
柱脚锚栓抗拉强度：
柱脚锚栓最大拉应力：
柱脚底板厚度：
20mm，需设计柱脚抗剪件。
抗剪件设计剪力：
，抗剪件截面：
其中截面特性参数为：
抗剪件长度：
100mm
抗剪件根部设计弯矩：
抗剪件强度设计值：
抗剪件根部应力：
抗剪件与底板连接角焊缝尺寸：
6mm。
角焊缝强度：
角焊缝实际应力：
抗剪件放置：
腹板与剪力方向平行。
端柱与底板连接周边采用坡口焊缝。
1.8屋面构件
1.8.1压型钢板
压型钢板为暗扣隐藏式，板厚不小于0.53mm（含镀锌层厚度），有效覆盖宽度为406mm，肋高位41mm，肋距为203mm。
其专用连接支座、自攻螺钉及密封条需与压型钢板配套。
图2-3压型钢板尺寸
1.8.2檩条
该工程檩条采用冷弯薄壁卷边槽钢，跨中设拉条一道。
檩条布置见图2-4:
图2-4屋面檩条布置详图
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