钢结构排架课程设计计算书.docx
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钢结构排架课程设计计算书
钢结构排架课程设计计算书
姓名耿晓
学号23
班级土木07级1班
指导教师侯和涛、衣振华、金桂研
钢结构排架设计
一、设计资料
1·结构形式及主要构件特征量：
单跨排架，跨度9m，柱距6米，柱顶标高米，牛腿顶标高米，吊车起重量10t。
2·主要材料：
钢材Q235B，焊条E43xx型，高强螺栓级扭剪型。
3·工程建设地址：
山东济南。
4·荷载参数：
屋面永久荷载m2，可变荷载m2，风荷载大体风压m2，不考虑其它荷载。
5·设计主要依据：
钢结构排架课程设计任务书；
《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）;
《钢结构设计规范》（GB50017-2003）。
二、荷载计算
1.荷载取值计算
1）屋盖永久荷载标准值DL=m2
2）屋面可变荷载标准值LL=m2
3）风荷载标准值
大体风压ω0=KN/m2，风荷载体型系数μs：
迎风面柱及屋面别离为＋和－，背风面柱及屋面别离为－和－。
2.各部份作用的荷载标准值计算
1）屋面恒荷载标准值：
×6=m
活荷载标准值：
×6=KN/m
2）柱身恒荷载标准值：
×6=m
3）风荷载标准值：
迎风面：
柱上qw1=×6×=m
背风面：
柱上qw3=－×6×=－m
三、内力计算
按照各个计算简图计算，得结构在各类荷载作用下的内力图如下：
1）恒载作用（标准值）下，计算简图及内力值：
恒载作用下弯矩图
恒载作用下剪力图
恒载作用下轴力图
2）活载作用（标准值）下，计算简图及内力值：
活载作用下弯矩图
活载作用下剪力图
活载作用下轴力图
3）风荷载作用（标准值）下，计算简图及内力值：
左荷载作用下弯矩图
四、内力组合
横载和活载关于结构竖向对称，因此风荷载只要考虑一个方向作用，风荷载只引发剪力不同，而剪力不起控制作用。
按承载能力极限状态进行内力分析，需要进行以下2种组合：
组合1：
+
组合2：
+
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，取四个控制截面：
弯矩包络图
剪力包络图
力包络图
由PKPM求得最不利内力组合情形下控制截面内力为：
下柱：
柱底：
M=N=415V=
柱顶：
M=N=-363V=32
上柱：
柱底：
M=N=55V=-32
柱顶：
M=N=-29V=
梁：
跨中：
M=N=14V=0
支座：
M=0N=14V=
五、吊车梁设计
1.选择的吊车数据：
（重量单位为t；长度单位为m）
起重量工作级别一侧轮数PmaxPmin小车重吊车宽度轨道高度轮距10A1~A3软钩2
2.吊车梁受力设计值：
梁最大竖向弯矩`m;最大剪力。
3．选择吊车梁截面:
梁高500mm，腹板厚度10mm，上翼缘宽度380mm，上翼缘厚度20mm，下翼缘宽度300mm，下翼缘厚度14mm。
4.验算:
1）上翼缘宽厚比验算：
Bf/Tf=<=[Bf/Tf]=
2）强度验算：
上翼缘CM=<=[CM]=
下翼缘DM=<=[DM]=
3）整体稳固性验算：
梁整体稳固应力ZTWDYL=<=[ZTWDYL]=
4）挠度验算：
吊车梁跨度与竖向挠度之比L/F=>=[L/F]=
经验算，设计知足要求。
五、排架柱设计
1.截面形式及尺寸初选
梁柱都采用H型钢，暂取柱截面下柱H800×500×14×24，上柱H600×300×14×24。
2.下柱验算
长细比：
λx=,λy=
构件长度=;计算长度系数:
Ux=Uy=
1）局部稳固验算
翼缘部份：
B/T=<[B/T]=
腹板部份：
H0/TW=>[H0/TW]=
2）强度验算
强度计算最大应力对应组合号:
M=,N=,M=,N=
强度计算最大应力（N/mm*mm）=符合要求
3）稳固性验算
下柱平面内稳固性验算：
平面内长细比λ=29.<[λ]=150，b类截面，
平面内稳固计算最大应力（N/mm*mm）=知足要求。
下柱平面外稳固性验算：
平面外长细比λ=50.<[λ]=150，c类截面，
平面外稳固计算最大应力（N/mm*mm）=知足要求。
2.上柱验算
长细比：
λx=,λy=
构件长度=;计算长度系数:
Ux=Uy=
1）局部稳固验算
翼缘部份：
B/T=<[B/T]=
腹板部份：
H0/TW=<[H0/TW]=
2）强度验算
强度计算最大应力对应组合号:
87,M=,N=,M=,N=
强度计算最大应力（N/mm*mm）=符合要求
3）稳固性验算
下柱平面内稳固性验算：
平面内长细比λ=77<[λ]=150，b类截面，
平面内稳固计算最大应力（N/mm*mm）=知足要求。
下柱平面外稳固性验算：
平面外长细比λ=43<[λ]=150，c类截面，
平面外稳固计算最大应力（N/mm*mm）=知足要求。
六、排架梁设计
1.截面形式及尺寸初选
选择HN300X150
2.刚架梁验算
1）局部稳固验算
翼缘部份：
B/T=<[B/T]=
腹板部份：
H0/TW=<[H0/TW]=
知足要求
2）强度验算
梁下部受拉最大弯矩M=,最大应力σ=知足要求。
4）稳固性验算
梁下部受拉最大弯矩M=,稳固计算最大应力σ=知足要求。
3·梁挠度与柱顶位移验算
风荷载作用下柱顶最大水平（X向）位移:
节点（3）,水平位移dx=（mm）=H/2642<柱顶位移允许值:
H/150
梁的（恒+活）最大挠度:
梁挠跨比=1/363<梁的允许挠跨比:
1/250
梁的（活）最大挠度:
梁挠跨比=1/634<梁的允许挠跨比:
1/300
知足要求。
七、节点设计
1.梁柱连接节点
工字形梁与工字形柱（0度）铰接连接
角焊缝抗剪强度设计值Ffw=160N/mm2
梁腹板净截面最大正应力mm2<=f=，设计知足
梁腹板净截面最大剪应力mm2<=fv=，设计知足
采用双角钢连接
梁边到柱截面边的距离e=15mm
连接件验算：
连接角钢类型:
L100x6
连接角钢高度H=430mm
连接件净截面最大正应力mm2<=f=，设计知足
连接件净截面最大剪应力mm2<=fv=，设计知足
螺栓连接验算：
采用级摩擦型高强度螺栓连接
螺栓直径D=20mm
高强度螺栓连接处构件接触面喷砂
接触面抗滑移系数u=
高强螺栓预拉力P=
连接梁腹板和角钢的高强螺栓双面抗剪承载力设计值Nvb2=
连接梁腹板和角钢的高强螺栓所受最大剪力Ns=<=Nvb2（双面），设计知足
连接柱翼缘和角钢的高强螺栓所受最大拉力Ntmax=
连接柱翼缘和角钢的高强螺栓所受最大剪力Nvmax=
连接柱翼缘和角钢的高强螺栓在弯矩和剪力一路作用下Ntmax/Ntb+Nvmax/Nvb=<=1，设计知足
2.牛腿设计
牛腿节点竖向恒载:
Pd=牛腿节点竖向活载:
PL=
吊车最大轮压反力:
Dmax=
荷载作用点到柱边距离:
e=
设计荷载P=*Pd+（PL+Dmax=
牛腿根部截面正应力:
<=190,知足
荷载作用点位置的牛腿截面剪应力:
<=110,知足
牛腿腹板折算应力:
<=190.*,知足
柱腹板边缘处折算应力:
<=190.*,知足
3.柱脚设计
采用钢截面:
焊接工字形截面800X500X14X24
工字形柱刚接柱脚，柱脚连接为：
外露式柱脚无锚栓支承托座
柱脚受力:
柱脚底板剪力验算知足，不需要设抗剪连接件
柱脚底板钢号:
Q235
柱脚底板尺寸:
BxHxT=600x1040x25
柱与底板的焊缝采用对接焊缝
柱脚锚栓:
柱脚锚栓钢号:
Q235
锚栓抗拉承载力设计值Ntb（kN）:
，锚栓最大拉力Nt（kN）:
Nt锚栓直径D=24
柱脚加劲肋：
翼缘外侧加劲肋数量X（边距+间距）X宽度=3x（120+162）x100
加劲肋高度厚度HxT=250x12
加劲肋角焊缝尺寸Hf=8
腹板外侧加劲肋数量X（边距+间距）X宽度=2x（120+263）x273
加劲肋高度厚度HxT=420x25
加劲肋角焊缝尺寸Hf=8
End
附件：
钢结构排架设计任务书
一、设计目的
一、温习单层工业厂房及钢结构课程内容，综合运用所学知识，学习钢结构排架设计进程。
二、学习钢结构排架方案设计、详细设计和施工图设计。
3、学习编制结构计算书。
4、为毕业设计做必要的预备。
二、大体要求
一、掌握单层工业厂房设计的内容、方式和步骤，认真考虑影响设计的各项因素。
二、了解和掌握与设计有关的设计规范和规定，并能在设计中正确应用。
3、按照建筑设计要求，正确选择结构形式，合理布置结构。
4、掌握钢结构排架的计算方式和构造要求。
五、认真绘制施工图和编写说明书、计算书。
三、设计资料
一、结构形式：
排架，具体尺寸见分派表格。
二、构件形式：
梁柱为等截面实腹式焊接H型截面，檩条为冷弯薄壁C型截面。
3、主要材料：
钢材Q235B，焊条E43xx型，高强螺栓级扭剪型。
4、荷载种类：
恒载，吊车荷载和风荷载，不考虑其它荷载。
四、设计内容
1·梁设计：
设计并绘制梁详图；
2·柱设计：
设计并绘制柱详图、牛腿详图；
3·吊车梁设计：
选择适合的吊车梁形式，并绘制吊车梁详图
4·节点及构造详图：
设计并绘制梁柱连接及柱脚详图；
5·提交计算书及cad图纸1份。
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