钢结构排架课程设计计算书.docx

1、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(GB 50009-2001); 钢结构设计规范(GB 50017-2003)。二、荷载计算1.荷载取值计算1

2、）屋盖永久荷载标准值 DL=m22）屋面可变荷载标准值 LL=m23）风荷载标准值 大体风压0= KN/m2，风荷载体型系数s：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/m2）柱身 恒荷载标准值：6=m3）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

3、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=415 V= 柱顶：M= N=-363 V= 32上柱：柱底：M= N= 55 V=-32 柱顶：M= N=-29 V=

4、梁： 跨中：M= N=14 V=0 支座：M=0 N=14 V=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 Pmax Pmin 小车重 吊车宽度 轨道高度 轮距 10 A1A3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：

5、梁整体稳固应力ZTWDYL = = 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H8005001424，上柱H6003001424。 2.下柱验算长细比：x= ,y= 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 = 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) = f= 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 = 29. = 150，b类截面，平面内稳固计算最大应力 (N/mm*mm) = f= 知足要求

6、。下柱平面外稳固性验算：平面外长细比 = 50. = 150，c类截面，平面外稳固计算最大应力 (N/mm*mm) = f= 知足要求。2.上柱验算长细比：x= ,y= 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) = f= 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 = 77 = 150，b类截面，平面内稳固计算最大应力 (N/mm*mm) = f= 知足要求。下柱平面

7、外稳固性验算：平面外长细比 = 43 = 150，c类截面，平面外稳固计算最大应力 (N/mm*mm) = f= 知足要求。六、排架梁设计1.截面形式及尺寸初选选择HN300X1502.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= f= 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 = f= 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/ 1

8、50 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

9、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:

10、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: B x H x T = 600 x 1040 x

11、 25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 Ntb，设计知足 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 = 3 x ( 120+ 162) x 100 加劲肋高度 厚度 H x T = 250 x 12 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= 2 x ( 120+ 263) x 273 加劲肋高度 厚度 H x T = 420 x 25 加劲肋角焊缝尺寸 Hf = 8End附件： 钢结构排架设计任务书一

12、、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。