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）
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