钢结构课程设计厂房计算书.docx

1、钢结构课程设计厂房计算书钢结构课程设计计算书姓名：*班级：建工1221学号：*1.设计资料（一）设计参数：单层厂房采用单跨双坡门式刚架，刚架跨度18m，共12榀刚架，柱距7m，柱高9.8m，屋面坡度1/10，柱底铰接。取中间跨刚架（GJ-1）进行计算，刚架采用焊接工字形截面，屋面及墙面为压型钢板复合板；不考虑檩条和墙梁。钢材采用Q235钢，焊条E43型。地震设防烈度为7度，无悬挂荷载。刚架形式及几何尺寸如下图1.2所示。（二）设计荷载：(1)永久荷载标准值（按水平投影面）：屋面恒载0.5kNm2（包括屋面板及檩条重）(2)可变荷载标准值：屋面活荷载0.3kNm2（3）雪荷载：基本雪压S0为0.

2、3kNm2（4）风荷载：基本风压值0.4kNm2；地面粗糙程度系数按B类取值；要求：1、确定梁柱截面形式及尺寸。2、梁柱线刚度计算及梁柱计算长度确定。3、荷载计算。4、内力、柱顶水平位移计横梁挠度。5、连接节点设计。图1.2刚架形式及几何尺寸2.荷载计算2.1荷载取值计算：（1）屋盖永久荷载标准值（对水平投影面）（包括屋面板及檩条重）0.5kNm2（2）屋面可变荷载标准值屋面活荷载：0.30kNm2雪荷载：基本雪压S0=0.3kNm2.对于单跨双坡屋面，屋面坡角=5o4238，z=1.0，雪荷载标准值：Sk=zS0=1.00.3kNm2=0.3.取屋面活荷载和雪荷载中的较大值0.3kNm2，不

3、考虑积灰荷载。（3）风荷载标准值基本风压：0=0.4kNm2；根据地面粗糙度列别为B类，查得风荷载高度变化系数：当高度小于10m时，按10m高度处的数值采用，z=1.0。风荷载体型系数s：迎风柱及屋面分别为0.25和1.0，背风面柱及屋面分别为0.55和0.65。2.2各部分作用的荷载标准值计算：（1）屋面恒荷载标准值：0.57=3.5kNm活荷载标准值：0.37=2.1kNm（2）柱荷载恒荷载标准值：（79.83.57.5）kN=94.85kN活荷载标准值：2.17.5kN=15.8kN（3）风荷载标准值迎风面：柱上qW1=0.470.25=0.7kN/m横梁上qW2=-0.471.0=-2

4、.8kN/m背风面：柱上qW3=-0.470.55=-1.54kN/m横梁上qW4=-0.470.65=-1.82kN/m3.内力分析3.1在恒荷载作用下：本单层厂房采用等截面梁和柱。柱脚按铰接支承设计。采用弹性分析方法确定刚架柱内力。并采用结构力学求解器求解结构内力。图3.1恒荷载作用下的计算模型图3.2恒荷载作用下的M图图3.3恒荷载作用下的N图图3.4恒荷载作用下的V图3.2在活荷载作用下：图3.5活荷载作用下的计算模型图3.6活荷载作用下的M图图3.7活荷载作用下的N图图3.8活荷载作用下的V图3.3在风荷载作用下：图3.9左风向荷载作用下的计算模型图3.10左风向风荷载作用下的M图图

5、3.11左风向风荷载作用下的N图图3.12左风向风荷载作用下的V图3.4荷载组合：门式刚架轻型厂房钢结构的承重构件按承载能力极限状态和正常使用极限状态设计，根据现行国家标准建筑结构荷载规范（GB5009-2001）的规定，对于一般框架、排架结构，可以采用简化组合，按照下列组合值中取最不利值确定：1.2恒载1.4活载1.0恒载1.4风载1.2恒载1.4活载0.61.4风载1.2恒载1.4风载0.71.4活载1.35恒载所有可变荷载组合值产生的效应4.内力组合刚架结构构件按承载能力极限状态设计，根据建筑结构荷载规范（GB500092001）的规定，采用荷载效应的基本组合：oSR。o=1.0。截面内

6、力组组合项目荷载组合方式荷载组合项目M/KNmN/KNV/KN刚架柱柱顶Mmax及相应的N、V1.2恒1.4活85.5545.912.98柱底Mmax及相应的N、V1.2恒1.4活069.6612.98刚架梁支座Mmax及相应的N、V1.2恒1.4活85.5517.4744.38跨中Mmax及相应的N、V1.2恒1.4活76.8412.980.568现选取荷载组合中对构件危害最大的组合刚架内力组合1.2恒载1.4活载对构件内力值进行验算，（左半跨）见表4.1。表4.1 内力组合表5.刚架设计5.1截面设计：初选梁柱截面均用焊接工字钢450200812，截面特性：B=200mm，H=450mm，

7、tw=8.0mm，tf=12mm，A=82.1cm2，Ix=28181cm4，Wx=1252cm3，ix=18.53cm，Iy=1602cm4，Wy=160.2cm3，iy=4.42cm。5.2构件验算：（1）构件宽厚比验算翼缘部分：b/tf=96/12=815235fy=15腹板部分：h0/tw=426/8=53.25250235fy=250（2）刚架梁的验算.抗剪验算梁截面最大剪力为Vmax=44.38kN，考虑仅有支座加劲肋，s=h0tw375.34=0.623Vmax=44.38kN，满足要求。.强度验算取梁端截面进行验算，N=17.47kN，V=44.38kN，M=85.55kNm。

8、因V-1K=2162=22.47p=hwtw28.1K235fy=426828.122.47=0.400M满足要求。.整体稳定性验算构件的最大内力：N=17.47kN，M=85.55kNma.梁平面内的整体稳定性验算：计算长度取横梁长度lox=15090mm，x=lox/ix=81.44=150，b类截面，查附录得x=0.570。NExo =2EAe01.12=220610382101.181.442=2287.9kN，mx=1.0NxAe0+mxMxNNEx0=174700.5708210+1.085.5510617.472287.9=72.36N/mm20.6取y=1.07-0.282by

9、=0.970，t=1.00.97125210NyAe0+tMWelby=17.471030.7628210+1.085.551063=188.2N/mm2215N/mm2，满足要求。.按钢结构设计规范（GB500172003）校核该梁腹板容许高厚比。粱端截面：max17.47103821085.551062134=2.1264.67=66.79-62.53N/mm20=max-minmax=1.94故h0tw=53.25(480+0.5-26.2)235fy=115.3，满足要求。梁跨中截面：max31.821038210140.571062134=3.88106.25=110.13-102.

10、37Nmm20=max-minmaxhtw235fy=115.3，满足要求。（3）刚架柱的验算.抗剪验算柱截面的最大剪力是Vmax=12.98kN，考虑仅有支座加劲，s=h0tw375.34=0.562Vmax=12.98kN，满足要求。.强度验算取柱端截面进行验算N=45.9kN，V=12.98kN，M=85.55kNm。因V-1，K=2162=18.49p=hwtw28.1K235fy=426828.118.49=0.441M，满足要求。.整体稳定验算构件的最大内力：N=69.66kN，M=85.55kNma.刚架柱平面内的整体稳定性验算刚架柱高H=6600mm，梁长L=15090mm，柱

11、的线刚度与横梁线刚度之比为k柱k梁=I柱HI梁L=150906600=2.29查表得柱的计算长度系数=2.10。刚架柱的计算长度：lox=h=0.852.106600=11781mmx=loxix=11781185.3=63.58=150，b类截面，查附表得x=0.788。NExo=2EAe01.12=220610382101.163.582=3753.8.1kN，mx=1.0NxAe0+mxMxNNEx0=69.661030.7888210+1.085.5510669.665198.1=79.83N/mm20.6取y=1.07-0.282by=0.970，t=1.0NyAe0+tMWelby

12、=69.661030.7628210+1.085.551060.971252103=81.58N/mm2215N/mm2.按钢结构设计规范（GB500172003）校核该柱腹板容许高厚比。柱顶截面：2818110maxmin=69.66103821085.551062134=8.4864.44=73.14-56.18N/mm20=max-minmax=1.77故h0tw=53.25(480+0.5-26.2)235fy=107.39，满足要求。柱底截面：0=0，h0tw=53.25(480+0.5-26.2)235fy=69.31，满足要求。（4）验算刚架在风荷载作用下的侧移Ic=Ib=281

13、81cm4t=IclIbh=150006600=2.27，0W=(.6+1.32)6.6=12.67kN刚架柱顶等效水平力：H=0.67W=0.6712.67=8.49kNHh3 8.491036600312EIc 1220610328181104=13.7mm=h60=110mm（5）横梁挠度验算2(+2.27)满足要求y=53841.23cos5042386000434=26.7mm=l180=80mm，满足要求5.3节点验算：（1）梁柱连接节点.螺栓强度验算梁柱节点拟采用10.9级M22高强摩擦型螺栓连接，构件截面采用喷砂，摩擦面抗滑移系数=0.45，每个高强螺栓的预拉力是190kN，连

14、接处传递内力设计值：N=39.52kN，V=78.86kN，M=179.10kNm。（a） （b）图5.1刚架柱与刚架梁的连接节点螺栓抗拉承载力验算：Ntb=0.8P=0.8190=152kNNt=My12-Nn=179.10.26522-39.528=118.88kNNv=最外排一个螺栓的抗剪、抗拉承载力验算：78.868=9.86kN，满Nvb+Ntb=9.8676.95+118.88152=0.911.0，满足要求。.端板厚度验算端板厚度取t=20mm，按二边支撑类端板计算:t6efewNtwb+2ef(f+ewf=64046118.8810346200+240(40+46)215=19

15、.95mm.梁柱节点域的剪应力验算=Mdtdctc=179.11064264268=98.69N/mm2125N/mm2，满足要求。.螺栓处腹板强度验算Nt2=My12-Nn=179.10.1622-39.528=69.8kN0.4P=76kN0.4Pewtw=0.4190103468=206.52N/mm2215N/mm2，满足要求。（2）横梁跨中节点.螺栓强度验算横梁跨中节点采用10.9级M20高强摩擦型螺栓连接，构件接触面采用喷砂，摩擦面抗滑移系数=0.45，每个高强螺栓的预拉力是155kN，连接处传递内力设计值：N=31.82kN，V=3.18kN，M=140.57kNm。螺栓抗拉承载

16、力验算：Ntb=0.8P=0.8155=124kNNt=My12-Nn=140.570.26522-31.828=93.21kNNv=，满足最外排一个螺栓的抗剪、抗拉承载力验算3.188=0.4kNNvb+Ntb=0.462.78+93.21124=0.761.0，满足要求。.端板厚度验算端板厚度取t=18mm，按二边支撑类端板计算t=6efewNtwb+2ef(f+ewf=6404693.2110346200+240(40+46)215=17.67mm.螺栓处腹板强度验算Nt2=My12-Nn=140.570.1622-31.828=54.7kN0.4P=62kN0.4Pewtw=0.4155103468=168.48N/mm2215N/mm2，满足要求。（a） （b）图5.2刚架梁跨中节点