1、钢结构厂房计算书一、设计资料1.1厂房信息该厂房采用单跨双坡门式刚架,厂房横向跨度12m,柱顶高度5.1m,共8榀刚架,柱距6.3m,屋面坡度1/10,柱底铰接。窗高出柱脚1.5m,尺寸为1.5x3m,每个柱距间居中设置一个。两端山墙上各设门一个(居中),尺寸为3.3x4.5m。1.2材料刚架构件截面采用等截面焊接工字形。钢材采用Q235B,焊条E43型。1.3屋面及墙面材料 屋面及墙面均为带100mm厚岩棉夹层的双层压型钢板;檩条(墙梁)采用薄壁卷边C型钢,间距为1.5m。1.4自然条件抗震设防烈度为6度(不考虑地震作用)。地面粗糙度系数按C类。二、结构布置该厂房跨度12m,柱距6m,共8榀
2、刚架,所以厂房纵向长度6.3(8-1)=44.1m,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。柱间支撑宜布置在温度区段的中部,以减小纵向温度应力的影响。并在屋盖相应部位设置檩条、拉条及撑杆,同时应该在柱间支撑布置的柱间布置屋盖横向水平支撑。由于无吊车,且柱高柱距,因此柱间支撑不用分层布置。结构布置图见附录 2.1截面尺寸确定 (1)焊接工字型截面尺寸:截面高度h以10mm为模数;截面宽度b以5mm为模数,但工程中经常以10mm为模数;腹板厚度tw可取4mm、5mm、6mm,大于6mm以2mm为模数;翼缘厚度t6mm,以2mm为模数,且大于腹板厚度。 (2)
3、工字型截面的高厚比(h/b):通常取h/b=25;梁与柱采取端板竖放连接时,该梁端h/b6.5。 (3)等截面梁的截面高度一般取跨度的1/401/30,即300mm400mm。综上所述,初步选择梁柱截面均用等截面H型钢3003001015 2.2截面几何特性构件名称 截面A(mm)IxIyWxixmmiymmWy梁 11850202006750135013175.5450 柱11850202006750135013175.5450三、荷载计算 荷载计算简图3.1荷载取值计算(1)屋面不可变荷载标准值(按水平投影面):0.5kN/(包括构件自重);(2)屋面可变荷载标准值(按水平投影面):0.4
4、kN/;(3)基本雪压S0=0.35kN/;对于单跨双坡屋面,屋面坡度=5.71 , z=1.0雪荷载标准值SK=S0z=0.35kN/0.4kN/,取屋面活荷载和雪荷载中的较大值为0.4kN/,不考虑积灰荷载。(4)基本风压:0.35kN/。按门式刚架轻型房屋钢结构技术规程的规定计算,基本风压0=1.00.35=0.3675kN/,地面粗糙度系数按C类。风荷载高度变化系数按建筑结构荷载规范的规定采用,当高度小于10m时,按10m高度处的数值采用,z =0.74。风荷载体型系数s,迎风面柱及屋面分别为+0.80和-0.60,背风面柱及屋面分别为-0.50和-0.50。 3.2荷载标准值计算(1
5、)屋面恒荷载标准值:0.56.3=3.15kN/m(2)屋面活荷载标准值:0.46.3=2.52 kN/m(3)风荷载标准值:qk=1.05sz0柱距 迎风面:柱上q1=1.050.80.740.36756.3=1.44 kN/m 横梁上q2=-1.050.60.740.36756.3=-1.08 kN/m 背风面:柱上q3=-1.050.50.740.36756.3=-0.90 kN/m 横梁上q4=-1.050.50.740.36756.3=-0.90 kN/m荷载简图如下所示: 四、内力计算及组合4.1刚架内力计算注:剪力图:“+”表示方向“”;轴力图:拉为正,压为负。(1)在不可变荷载
6、作用下内力图 M图(单位kNm) V图(单位kN) N图(单位kN)(2)在可变荷载作用下内力图 M图(单位kNm) V图(单位kN) N图(单位kN)(3)在风荷载作用下内力图(左风) M图(单位kNm) V图(单位kN) N图(单位kN)(4)在风荷载作用下内力图(右风) M图(单位kNm) V图(单位kN) N图(单位kN) 4.2荷载组合该结构只考虑承受屋面不可变荷载、屋面可变荷载、风荷载,所以进行刚架内力分析时,所需考虑的荷载效应组合主要有:(1)1.2不可变荷载+1.4max可变荷载,雪荷载;(2)1.2不可变荷载+1.4风荷载;(3)1.2不可变荷载+0.851.4(不可变荷载+
7、风荷载) 4.3内力组合根据不同荷载组合下的内力分析结果,找出控制截面的内力组合,控制截面的位置一般在柱底(1-1)、柱顶(2-2)、梁支座(3-3)、梁跨中(4-4)等截面。控制截面的内力组合主要有:最大轴压力Nmax和同时出现的M及V较大值。最大弯矩Mmax和同时出现的N及V较大值。鉴于轻型门式刚架自重较轻,锚栓在强风下可能受到拔起力,需考虑组合。最小轴压力Nmin和同时出现的M及V较大值,出现在不可变荷载和风荷载共同作用下,当柱脚铰接时M=0。控制截面示意图截面 内力恒荷载活荷载风荷载1.2不可变+1.4可变荷载1.2不可变+1.4风荷载1.2不可变+1.4*0.85(可变+风荷载)1-
8、1M000000N-18.90-15.128.70-44.60-16.02-30.32V-5.66-4.53 8.37-13.362.21-3.352-2-28.88-23.1123.96-68.16-11.68-39.42-18.90-15.128.70-44.60-16.02-30.32V-5.66-4.531.03-13.36-6.69-10.963-3-28.88-23.1123.96-68.16-11.68-35.67-7.52-6.011.89-17.74-8.26-13.93V18.2414.59-8.5543.04-35.8029.084-424.4219.53-7.9857.
9、62-43.7643.05-5.64-4.511.89-13.31-10.16-9.89V-0.56-0.45-2.04-1.32-3.23-3.64各情况下的截面内力值及组合值由上表可知,各控制截面的内力为:柱底截面: M=0, N=-44.60kN, V=-13.36kN柱顶截面: M=-68.16kNm N=-44.60kN V=-13.36kN梁支座截面: M=-68.16kNm N=-17.74kN V=43.04kN梁跨中截面: M=57.62kNm N=-13.31kN V=-3.64kN五、刚架梁、柱的截面及稳定验算 5.1构件的宽厚比验算翼缘部分:b/t=145/15=9.6
10、715 =15,满足;腹板部分:h0/tw=270/10=27250 =250,满足。 5.2刚架梁的验算(1)梁的抗剪验算 梁支座 V=43.04kN 查书可知 梁支座处腹板的平均切应力:=15.94N/mm2 所以满足;故 27010125=337.5kN40.04kN , 满足。 梁跨中 V=-3.64kN 查表可知 梁跨中腹板的平均切应力:1.35N/mm2 所以满足故 27010125=337.5kN3.64kN , 满足。 综上所述:梁的抗剪强度满足要求。(2)有效宽度验算梁支座处:M=-68.16kNm N=-17.74kN V=43.04kN=1.5045.55所以1=47.0
11、5N/mm2 68.16kNm,满足。(3)整体性验算当斜梁不超过1:5时,因为轴力很小可以把构件当做压弯构件计算,由于该厂房的坡度为1:10,因此可以不进行稳定性验算。5.3刚架柱的验算(1)抗剪验算柱顶:柱的内力V=13.36kN 查书可知柱顶腹板的平均切应力:=4.95N/mm2 满足; 27010125=337.5kN13.36kN ,满足。 柱底:柱的内力V=13.36kN 查书可知 柱底腹板的平均切应力:=4.95N/mm2满足;27010125=337.5kN13.36kN ,满足。 所以柱的抗剪强度满足要求。(2)有效宽度验算柱顶 M=-68.16kNm N=-44.60kN V=-13.36kN=3.7645.55所以1=49.31N/mm2 68.16kNm,满足。 (3)整体性验算 平面内稳定性验算:柱的计算长度 一端铰接一端固定计算长度系数=0.7所以,柱的计算长度 b类截面 查表得 N/mm2107.8kN,满足要求。另一端承压N/mm2(2)抗剪靠c处两个螺栓,每个承载力为12.03/2=6.02kN每个螺栓的抗剪能力kN29.1kN, 满足要求。(3)端板厚度确定又端板厚度不应小于螺栓直径因此取端板厚度t=20mm。 图1 梁柱节点设计 图2 柱脚节点设计
copyright@ 2008-2022 冰豆网网站版权所有
经营许可证编号:鄂ICP备2022015515号-1