门式钢架设计实例带计算书.docx
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门式钢架设计实例带计算书
Revisedat2pmonDecember25,2020.
门式钢架设计实例带计算书
门式刚架厂房设计计算书
门式刚架厂房设计计算书
一、设计资料
该厂房采用单跨双坡门式刚架,厂房跨度21m,长度90m,柱距9m,檐高7.5m,屋面坡度1/10。
刚架为等截面的梁、柱,柱脚为铰接。
材料采用Q235钢材,焊条采用E43型。
自然条件:
基本风压:
,基本雪压
地面粗糙度B类
二、结构平面柱网及支撑布置
该厂房长度90m,跨度21m,柱距9m,共有11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。
厂房长度>60m,因此在厂房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)
三、荷载的计算
1、计算模型选取
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。
厂房檐高7.5m,考虑到檩条和梁截面自身高度,近似取柱高为7.2m;屋面坡度为1:
10。
因此得到刚架计算模型:
2.荷载取值
屋面自重:
屋面板:
檩条支撑:
横梁自重:
总计:
屋面雪荷载:
屋面活荷载:
(与雪荷载不同时考虑)
柱自重:
风载:
基本风压
3.各部分作用荷载:
(1)屋面荷载:
标准值:
柱身恒载:
(2)屋面活载
屋面雪荷载小于屋面活荷载,取活荷载
(3)风荷载
(地面粗糙度
类)
风载体形系数示意图
荷载如下图:
4.内力计算:
(1)截面形式及尺寸初选:
梁柱都采用焊接的H型钢
截面
截面名称
长度
面积
mm
mm
柱
234
梁
234
(2)截面内力:
根据各个计算简图,用结构力学求解器计算,得结构在各种荷载作用下的内力图如下:
计算项目
计算简图及内力值(M、N、Q)
备注
恒
载
作
用
恒载下弯矩
恒载下剪力
恒载下轴力(忽略柱自重)
弯矩图
剪力图“+”
→
轴力图(拉为正,压为负)
活
荷
载
作
用
活荷载(标准值)弯矩图
弯矩图
活
荷
载
作
用
活荷载(标准值)剪力图
活荷载(标准值)轴力图
剪力图“+”
→
轴力图(拉为正,压为负)
风
荷
载
作
用
风荷载(标准值)弯矩图
.
风荷载(标准值)剪力图
风荷载(标准值)轴力图
弯矩图
剪力图“+”
→
轴力图(拉为正,压为负)
(3)内力组合(由于恒载和活载关于结构竖向对称,因而风荷载只要考虑一个方向作用,风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:
①*恒载效应+*活载效应
②*恒载效应+*风载效应
③*恒载效应+**{活载效应+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
截面
内力
恒载
活载
左风
Ⅰ-Ⅰ
0
0
0
Ⅱ-Ⅱ
Ⅲ-Ⅲ
Ⅳ-Ⅳ
内力组合值
截面
内力
Ⅰ-Ⅰ
0
0
0
Ⅱ-Ⅱ
Ⅲ-Ⅲ
Ⅳ-Ⅳ
4.截面验算
控制内力组合项目有:
①+Mmax与相应的N,V(以最大正弯矩控制)
②-Mmax与相应的N,V(以最大负弯矩控制)
③Nmax与相应的M,V(以最大轴力控制)
④Nmin与相应的M,V(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
2-2截面的控制内力为
3-3截面的控制内力为
4-4截面的控制内力为
A:
刚架柱验算:
取2-2截面内力
平面内长度计算系数:
,
⑴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。
1柱翼缘
(满足要求)
2柱腹板
(满足要求)
(2)柱有效截面特征
:
B:
刚架梁验算:
取3-3截面内力
⑴局部稳定验算
3梁翼缘
(满足要求)
4梁腹板
(满足要求)
(2)梁有效截面特征
5.位移验算:
(1)柱顶水平位移验算:
(2)横梁扰度验算:
,位移图如下:
四、节点设计:
(1)梁柱节点设计:
梁柱节点形式见下图:
连接处选用如下组合内力值:
(2)梁梁节点设计:
梁梁节点形式见下图:
连接处选用如下组合内力值:
(3)柱脚设计:
柱脚节点见下图:
设计内力采用:
五、施工图设计(详见图纸)