单层单跨门式刚架厂房设计书.docx

单层单跨门式刚架厂房设计书.docx

《单层单跨门式刚架厂房设计书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《单层单跨门式刚架厂房设计书.docx（30页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

单层单跨门式刚架厂房设计书

单层单跨门式刚架厂房设计书

一、设计资料

1.该车间仓库采用单层单跨门式刚架，无吊车无振动。

厂房跨度24m总长度90m柱

距6m,檐高8m,屋面坡度1/10。

屋面材料为压型钢板，墙面材料为彩钢板。

彩板天沟。

柱

脚为铰接。

2.材料采用Q235B钢材。

基础混凝土为C20混凝土（fc=12.5kN/mm2）

3..何载：

恒载：

0.5

活载：

0.3

风载：

基本风压0.55地面粗糙度B类，荷载体形系数为

二、结构平面布置及支撑布置

该车间仓库长度90m跨度24m,柱距6m共有16榀刚架，由于纵向温度区段不大于300m横向温度区段不大于150m,因此不用设置伸缩缝。

檩条间距为1.5m。

车间仓库长度＞60m因此在车间第二开间和中部设置屋盖横向水平支撑；并在屋盖相应

部位设置檩条、斜拉条、拉条和撑杆；同时应该在与屋盖横向水平支撑相对应的柱间设置柱间支撑，由于柱高＜柱距，因此柱间支撑不用分层布置。

（布置图详见施工图1）

三、设计荷载

8m,

取一榀刚架进行分析，柱脚采用铰接，刚架梁和柱采用等截面设计。

车间仓库檐高屋面坡度为1:

10。

得到刚架计算模型如下图：

门式刚架计算模型

计算模型及风荷载体形系数

1.荷载选取

恒载:

0.5

活载：

0.3

风载：

基本风压

0.55

活我

■上〉左风

3.荷载组合

（1）

1.2

恒载+1.4

活载

（2）

1.0

恒载+1.4

风载

（3）

1.2

恒载+1.4

活载+1.40.6风载

4.各工况内力：

恒载作用下的内力计算

（1）恒载作用（先不考虑自重）

恒载作用示意區

qqcos加伽出

系数：

lh

24

f112

h8

0.15,Rh上0.663s1,

~8

3,

u

3

k

（3）

4.136

8

5

0.529

4u

得:

Va

Vb

ql3.6kN

2

Ha

Hb

q!

12.33kN

8

M

M

ql2

114.64kNm

8

M5

ql2

（1

（1）

）84.88kNm

8

恒载作用下Q图

（2）活载作用

q=1.81kN/m

活载作用示意图

Va

Vb

ql21.7kN

2

Ha

Hb

ql

8.62kN

8

M

M

ql68.93kNm

8

M5

ql2

8

（1

（1））51.05kNm

（3）风载作用下的内力计算

以左风为例

（C）左风

可以等效于以下六个图:

ts）

（£>

求得系数:

if2。

（43）0.02

8u

k0.663,0.15,u4.136

ha}qf（.）{2.02kN

HB}〒

（1）{1.94kN

VAVBqf1（2hfj1.221kN

M1}qfh

（1）{16.16kNm

M2}~^（1丿{15.52kNm

M5

）]0.83kNm

（1）作用卜为图

q3.3kN/m，a2

0.5

亦5）iTT136（850-15）0-132

ql

1

Va

q2（2

）2

3.3240.5（20.5）

29.7kN

ql2

1

2

Va

-3.3

240.59.9kN

2

2

Ha

Hb

ql

1

-3.32430.132

7.84kN

4

4

M1

m2

ql2

12

-3.32420.132

63.73kNm

4

4

M5

q'2[

2（1

122

）]—3.3242[0.52

（10.15）0.132]46.66kNm

4

4

（2）作用卜M图

k0.663,0.15,u4.136

[6（20.15）50.663}]0.98

4.136

qf214812

VAVB1（2hf1）（281.2）0.79kN

AB21224

qh2.1481.2

Ha

（1）（10.02）1.26kN

HB也

（1）2.1481.2（10.02）1.31kN

22

qfh2.1481.28/

M1

（1）（10.02）10.10kNm

22

qfh_、2.1481.28,

M2

（1）（10.98）10.52kNm

22

0.54kNm

M53^[

（1）

（1）]2.1481.28[0.15（10.5）（10.15）0.02]

222

0.79d"

（1）作川卜说图

q2.148kN/m,0.5,0.132

Vb

Va

qf1

（2）2.148240.5（20.5）19.33kN

2l2

qf212

2.148240.56.44kN

2l

Ha

M1

M5

Hb

M2

qi

ql2

乎2[2（1

4

1

-2.1482430.1325.11kN

4

2.148242

0.13240.83kNm

4

2.1482422

）][0.52（10.15）0.132]30.37kN

4

k0.663,0.15,u4.136,1,q1.818kN/m

Ha

Hb

M1

M2

qh

T（1

少1

22

ql

4（1

I22

ql

厂（1

）

1

1

0.15）50.663}]0.98

1

10.98）3.56kN

2

1

1-0.98）10.98kN

2

10.98）28,51kNm

10.98）29.67kNm

ql22

1.818

82

M5

[1（1

4

）]

4

[（1（10.15）0.98）3.69kNm

qh：

2

1.8188

VA

Vb-

2.42kN

2l

224

风荷载内力图

风载作用下M图

.=耳•

17,96

39.23

Tv/

风载作用FN图

5.组合内力

截面尺寸初选：

梁柱都采用H型型钢

h一般取（1/30-1/45）,取h=600mm,

暂取H:

600300810

面积

（mm2）

Ix

（106mm2

W

vvx

）（104mm3

Iy

）（106mm2）

Wy（104mm3）

ix

（mm）

iy

（mm）

梁

H:

600300810

10640

652

217

45

30

247

42.3

柱

H:

600300810

10640

652

217

45

30

247

42.3

EA2.06108106401062.19106kN,

Elx2.0610865210610121.34105kNm2

（1）截面形式及尺寸初选:

梁柱都采用焊接的H型钢

梁的截面高度h—般取（1/301/45）1,故取梁截面高度为600mm;

暂取H：

600300810,截面尺寸见图所示

柱的截面采用与梁相同

因而风荷载只要考虑一个方向作用,

（2）内力组合（由于恒载和活载关于结构竖向对称,荷载只引起剪力不同，而剪力不起控制作用）

按承载能力极限状态进行内力分析，需要进行以下可能的组合:

11.2恒载效应+1.4活载效应

21.0恒载效应+1.4风载效应

③1.2

恒载效应+1.4

活载效应+1.40.6风载效应

取四个控制截面：

如下图:

各情况作用下的截面内力

w

1w

三

I

三

二

I

二

I~~I

I

I~~I

Q

N

M

Q

N

M

Q

N

M

Q

N

M

牙

p

-17.85

电diX

-17.85

-114.64

-14.33

-114.64

-14.33

o

W

1odo6

-10.74

-10.74

-68.93

00o

2

-68.93

00o

2

o

nt

J

\土

6

-73.65

-37.63

6

139.68

o

k

卜

I

三

1

三

二

1

二

1_1

1

1_1

H

Q

N

M

Q

N

M

Q

N

M

牙

-234.07

-234.07

o

7do

7

00

k

X

5

4

5

X

00doo

7

00

X

X

X

00

do

o

300bo

5

iX

—

5

1

X

X

do

3

吉

bo

o

Mi

X

4

茁

X

4o

CD

IV-W

M

173.33

-18.32

111.46

N

-36.46

7.30

-21.37

Q

-2.92

1.60

-1.10

（3）截面验算

控制内力组合项目有：

1Mmax与相应的N,V（以最大正弯矩控制）

2Mmax与相应的N,V（以最大负弯矩控制）

3Nmax与相应的MV（以最大轴力控制）

4Nmin与相应的MV（以最小轴力控制）

所以以上内力组合值，各截面的控制内力为：

1-1截面的控制内力为

M

0,N73.75kN,Q29.26kN

2-2

截面的控制内力为

M

234.07kNm,N

58.38kN,Q

29.62kN

3-3

截面的控制内力为

M

234.07kNm,N

36.46kN,Q

70.46kN

4-4

截面的控制内力为

M

173.33kNm,N

36.46kN,Q

2.92kN

A：

刚架柱验算

刚架柱平面内计算长度：

（按照冷弯薄壁型钢结构技术规范）

Ki=D,K2=U从K2/K1查表得出u=2.94

HI

H82.9423.52m

0x

平面外计算长度：

考虑压型钢板墙面与墙梁紧密连接，起到应力蒙皮作用，与柱连接的墙梁

可作为柱平面外的支承点，但为了安全起见计算长度按柱高考虑，

即Hoy8000mm

（1）强度验算

1.正截面验算（珠子以正应力为主）

max}NMy{114.6kN/mm2min}入匸y{100.8kN/mm2

（2）整体稳定性验算刚架柱平面内稳定性验算

180

x95

b类截面，由《钢结构设计规范》附表C-2查得，

2EA3.1422.0610510640

222183kN,

（1.1：

）

Nex

（1.1

mxMx

952）

73.75103

x[10.8（N/Nex）]Wx0.588

10640

x0.588

mx1.0，则

1.0234.07106

7375

1.05217104（10.8—^）

2183

2

116.8N/mmfd

满足要求。

刚架柱平面外稳定性验算

f/235123.17

y0.420

b类截面，由《钢结构设计规范》查得,

tx

1.07

则yA

—2

44000

txMx

bWpx

1.07些竺

44000

0.725

16.45148.6165N/mnffd满足要求。

（3）局部稳定验算

构件局部稳定验算是通过限制板件的宽厚比来实现的。

柱翼缘

y

60口73250

8

235250（满足要求）

235

柱腹板

hwtw

B:

刚架梁验算：

取3-3截面内力

M234.07kN?

M，N36.46kN,Q70.46kN

（1）强度验算

正应力:

NM

AWx

11O.6kN/mm2

{103.8kN/mm2fd

2

215N/mm

剪应力：

V22

6.6N/mmfvd125N/mm

A

折算应力：

62B2111.2N/mm2fd215N/mm2

（2）稳定性验算

刚架梁平面内稳定验算

验算方法与柱平面内的稳定验算相同，由于N梁N柱，M梁二M主，因而可以满足要求。

刚架梁平面外稳定验算

一般刚架平面外稳定靠支撑来保证，

考虑檩条处设置隅撑

则横梁成为平面外1.5m支撑的压弯构件，取其中一段计算。

1500

由V二23及b类截面查《钢结构设计规范》得，y0.960

y64.95V

2

由于有端弯矩与横梁荷载，取tx1.0，则b1.07V1.06取1.

44000

从而上如3.54107.2110.7N/mm2fd满足要求。

yAbWpX

平面外稳定满足要求

（3）局部稳定验算

构件局部稳定验算是通过限制板件的宽厚比来实现的。

柱翼缘

b30082

t10

235

14.615

y

J

1523515（满足要求）

柱腹板

hw

tw

6002073

8

250

250

235250（满足要求）

235

4.变截面验算

根据实际情况，为节省钢材，就梁柱界面改为变截面。

如下图:

①号界面验算：

1-1截面：

MOkNm,N73.75kN.

2-2截面：

M234.07kNm,N58.38kN.

强度验算：

1f,计算

故①号界面全部有效，=8.9N/mm2vfd

2-2截面

NM{5.5107.7N/mm^

AW{5.5107.7N/mm2

同理求P1，界面有效，1fd,2

稳定验算：

由《技术规程》求得：

柱小头lcD=1.4108mm4,大头1乩6.52108mm4,A^o=8290

柱线刚度K11.75104mm3

r1=d1仁型15,r210.5,0.25

d2100d0

从《技术规程》附录D.01-2得深=0.48

梁线刚度K2-IbL28698mm3

245

则Kk0.19,Ic0Id°.215,查表知山「395

l0xurl01.395811.2

由此，进行压弯的整体稳定验算

txM

xA（1蛍）We1

2

118N/mm

2

d215N/mm

0

N'ex0

柱平面外稳定:

取ly4000mm,考虑墙梁作用,

故，满足要求。

5.位移验算：

（1）刚柱顶点侧移:

H0.67W,W（12）h（0.8281.818）821.168kN

H0.6721.16814.183kN,1,Ic6.523108mm4

（2）刚架顶点，挠度:

MM

dx=36.86mm

四、节点设计：

（1）梁柱节点设计：

梁柱节点形式见下图:

1.螺栓

伞

7080SO70

300

N1

2（0.320.2220.112

0.112

0.2120.292）

234.070.22

36.46

N2

85.94

0.5816

14

N3

234.070.11

36.46

41.67

0.5816

14

234.070.3

N4

2.60

36.46

14

118.13

36.46

14

234.07（0.11）

36.46

0.5816

14

234.07（0.21）

36.46

0.5816

14

234.07（0.29）

36.46

0.5816

14

N5

N6

N7

46.87

87.12

119.32

Nv0.9nfu（P1.25NJ

395.14V70.46

2.端板

13.87mm

efeN2

2ef（efe）f

14.44mmt取16mm

3.节点域

=102.60

1.2M1.2234.07106

I==

dbdctc5905808

4.端板螺栓处腹板强度验算

N285.940.4P

N285.94103

ewtw768

0.415562kN

所以，满足条件。

连接处选用如下组合内力值:

采用摩擦型高强螺栓，采用10.9级M24螺栓，预压力P=225kN

摩擦面采用喷砂的处理方法，摩擦系数u=0.45,

螺栓承受拉力为：

第一排：

N1

My1

N

335.330.372

64.30

155.37

6.43

148.94kN

2

y

n

4

（0.13220.21220.3722）

10

第二排：

N2

My2

N

335.330.212

64.30

88.54

6.43

82.11kN

2

Yi

n

4

（0.13220.21220.3722）

10

第三排：

N3

My3

N

335.330.132

64.30

55.13

6.43

48.70kN

2

Yi

n

4

（0.13220.21220.3722）

10

其抗拉承载力为:

0.8225180kN

2

21.18500/4176.2kN

螺栓群的抗剪力（M24螺栓）（下面三排不计外加压力，只考虑预压力）

V30.9f（P1.25Nt）2[0.90.45（2251.25148.94）0.90.45

（2251.2582.11）0.90.45（2251.2548.70）0.90.452256]

810.26kN115.40kN

端板厚确定：

第一排螺栓端板厚

第二排螺栓端板厚

第三排螺栓端板厚

16.1mm,

采用端板厚t28mm。

端部腹板设置加劲肋，加强腹板强度，详见施工图

（2）梁梁节点设计：

梁梁节点形式见下图:

1.节点说明

梁柱截面为HN600300810,刚性连接，梁端焊端板。

采用8:

8级M24摩擦高强罗算连

接，026。

摩擦面喷砂处理。

u0.45,预拉力P175kN；节点处内力:

M173.33kNm,N36.46kN,Q2.9kN.

说明

QM

M',去M

M'233.6kNm

2

2

2.验算

（1）抗剪验算：

N>0.9nfuP=0.11kN

节点剪力很小，不做抗剪验算

（2）抗压验算：

NMy1

Nmax務4.5124.5129kN0.8P140kN

ny

满足要求

（3）板端厚度

板端厚度按支架条件

如图

ew70mm,ef50mm

根据门市刚架轻型防御钢结构技术规程，取

（3）柱脚设计：

由于变截面，柱脚节点见下图:

已知混凝土抗压强度设计值fc12.5N/mm2，锚栓用M24,即螺栓面积A01061.86mm2，

则

73.75103

（12.5

1061.86）23.2mm

按构造要求取L=400mm

作用在底板单位面积上的压力为:

（2）各区格单位宽度的最大弯矩:

三边支撑板的弯矩

由于b/d146/2800.52,查表地0.0631

Mqa20.06310.6228023067.16N

悬臂版的弯矩：

M^qc2-0.6210231N

22

故Mmax3067.16N。

则底板厚度为

t

63067.16

（3）焊缝计算

焊缝总长度

215

9.25mm,按构造要求取16mm

lw

23002（3008）22801744mm

所需焊缝尺寸为

选用6mm

（4）柱脚剪力验算：

29.26kN

Q0.4fcA00.412.5（4003001061.86）594.7kNQ0

符合要求。

五、施工图设计（详见图纸）