计算书单层钢结构

永通电磁设备公司 24m 双跨装配车间设计共 70 页 第 页1目录1 结构设计概述31.1 建筑场地及建筑设计简介31.2 结构设计依据和设计条件313 结构设计说明514 结构计算说明62 荷载计算721 结构平面布置及选取计算榀框架722 竖向荷载计算823 水平荷载计算1424 荷载组合173 框架内力计算183.1 框架截面初选183.2 竖向荷载组合内力计算（分层法）193.3 水平荷载组合内力计算（D 值法）223.4 弯距分配法分层分配梁端弯距24永通电磁设备公司 24m 双跨装配车间设计共 70 页 第 页23.5 内力汇总303.6 内力图314 构件设计334.1 框架构件的设计校核334.2 次梁计算校核374.3 板的设计385 柱脚及基础设计425.1 柱脚设计425.2 基础设计466 etabs 软件建模516.1 软件 Etabs516.2 各层平面布置图516.3 三维效果模型536.4 结构变形图546.5 振型分析（16 阶）556.6 计算单元结构变形和内力分析586.7 梁柱构件截面616.8 电算和手算的比较61参考文献63致谢65永通电磁设备公司 24m 双跨装配车间设计共 70 页 第 页3附录66附录 A66附录 B67附录 C69附录 D70第一章：结构设计概述11 建筑场地及建筑设计简介本工程位于湖南省长沙市，建筑场地南临日升路路，东临日升路，建筑场地面积4032 m2。本工程为永通电磁设备公司 24m 双跨装配车间，总建筑面积约 4260m2,建筑高度从室外地面起 11.2 米,建筑层数为 1 层，容积率为 1.89。建筑设计特点:1.结构形式采用门式钢架体系;2.设置采光带.3;柱为变截面柱.本工程为门式刚架结构，钢框架结构主要是采用型钢、螺栓连接或焊接成构件，再经连接而成的结构体系。主要应用于单层厂房的设计，属于轻钢结构，充分发挥钢材的高强效能。轻钢门式刚架有以下几点优势。一、无承重墙；二、强度高；三、质量可靠；四、施工速度快；五、绿色环保。12 结构设计依据和设计条件1.2.1 自然条件（1）基本风压 W 0=0.40kN/m2地面粗糙度类别 C 类（2）基本雪压 S0=0.40kN/m2雪荷载准永久值系数分区：III ; 准永久系数：0永通电磁设备公司 24m 双跨装配车间设计共 70 页 第 页4（3）基本地震烈度：6.0 度，第一组根据长沙市地震区划图 max 属于 B 区，Tg 属于 III 类场地。地震验算采用max0.05、Tg 0.38（ s）计算地震影响系数 。（4）场地土类别：II 类，（5）场地地质条件：拟建场地各地层由上往下依次为： 人工填土，厚度 0.81.5m，不宜作为持力层； 新冲积粘土，厚度 0.41.2 m，不宜作为持力层； 冲击粉质粘土，厚度 4.55.6 m，是较好的持力层，承载力特征值 270kPa； 残积粉质粘土，厚度0.8，所以不论对 x 轴或者 y 轴都属于 b 类截面，假设 90，查钢结构课本附表 4.2 可得：0.783； 0.688y分析所选计算框架可知：148000mm； =4100mm；N=721.00KN；f=310 N/mm0xl0yl 2A= 79.09 cmNf3271.682永通电磁设备公司 24m 双跨装配车间设计共 70 页 第 页20i = 16.44cm;i = 4.56cm;x0l1489y0l419初选柱截面为 HM390 300 1016,A=136.7 cm ; i =16.9 cm; i =7.26 cm;2xy考虑到柱子主要承受轴向压力，故忽略弯距作用。2.梁试选截面M=576.15KN.m根据梁的抗弯强度选择截面，需要的截面模量为 1181 10 mm/()nxxWMrf6384.1053选取 HW3503501219 ;其中 W 2300 10 mm 1181 10 mm ,故梁的抗弯强度已经足够。x333.2 竖向荷载组合内力计算（分层法）A1/ABC图 3.4 框架计算单元3.2.1 组合一下的梁端弯距计算1. 梁 78永通电磁设备公司 24m 双跨装配车间设计共 70 页 第 页2122.13kN/m 0.72kN/m14.2kN 24.56kN 23.08kN 12.07kN4.2m 4.2m 2.1m图 3.5 荷载工况图 3.6 内力图2. 梁 56(梁 34、梁 12)44.75kN/m 17.86kN/m17.79kN 26.81kN 27.17kN 15.94kN4.2m 4.2m 2.1m图 3.7 荷载工况图 3.8 内力图3.2.2 组合二下的梁端弯距计算1. 梁 7820.27kN/m 0.68kN/m13.24kN 23.01kN 21.84kN 11.23kN4.2m 4.2m 2.1m图 3.9 荷载工况291.43 268.24247.46159.45544.90303.72516.02246.12268.16146.54247.46永通电磁设备公司 24m 双跨装配车间设计共 70 页 第 页22图 3.10 内力图2. 梁 56(梁 34、梁 12)42.69kN/m 16.37kN/m17.15kN 26.26kN 27.92kN 15.27kN4.2m 4.2m 2.1m图 3.11 荷载工况图 3.12 内力图3.2.3 汇总如下表表 3-1M78(KN.m)M87(KN.m)V78(KN)V87(KN)M56(KN.m)M65(KN.m)V56(KN)V65(KN)组合 1 -291.43 -268.24 159.45 122.60 -544.90 -516.02 303.72 257.14组合 2 -268.16 -247.48 146.54 113.31 -521.67 -494.99 290.46 246.12表 3-2M34(KN.m)M43(KN.m)V34(KN)V43(KN)M12(KN.m)M21(KN.m)V12(KN)V21(KN)组合 1 -544.90 -516.02 303.72 257.14 -544.90 -516.02 303.72 257.14组合 2 -521.67 -494.99 290.46 246.12 -521.67 -494.99 290.46 246.12113.31521.67290.46494.99246.12永通电磁设备公司 24m 双跨装配车间设计共 70 页 第 页233.3 水平荷载组合内力计算（D 值法）梁柱弹性模量计算：钢 E=206N/mm ,柱: I=38900cm 24梁 L1: I=11400cm 4i= i = =353.86 mm i = =156.33 mmlEIc1320896b105426一般层：K= = 0.44ci4ci21ci8.3=0.18K2.0底层： K= = 0.44ci12cbi86.351=0.395.4.0柱的抗侧刚度 D 值为：D= 21hic一般层柱 D=0.18 =0.070KN/m23.0865底层柱 D=0.39 =0.067KN/m23.1由同一层内各柱的层间位移相等的条件，可把层间剪力 V 按照下式分配给各层柱：FjV jkFjmjkjD1表 3-3V （KN）1jK D KN/mjk(KN/m)jkV （KNj）V （KNjk）V （KN2j）4 0.44 0.39 0.067 0.227 46.25 13.65 6.825永通电磁设备公司 24m 双跨装配车间设计共 70 页 第 页246.82515.2553 0.44 0.18 0.070 0.227 98.93 30.5115.25521.0252 0.44 0.18 0.070 0.227 136.25 42.0521.02524.4551 0.44 0.18 0.070 0.227 158.61 48.9124.455计算反弯点的高度：表 3-4K y0y1y2y3h (m)jyh(m)4 0.44 0.22 0 0 0 3.3 0.7263 0.44 0.35 0 0 0 3.3 1.1552 0.44 0.52 0 0 0 3.3 1.7161 0.44 0.73 0 0 0 4.1 2.993求得各层柱子所承受的剪力，便由此假定可求得各柱子的杆端弯距。对于上部第 j 层第 k 柱有：M V . yhtjkjKM V .（h yh） bjjj上式中的上标 t、b 分别表示柱子的顶端和底端。在求得柱端弯距以后由节点的弯距平衡条件，即可求得梁端弯距。 )(dcurblrbdcurbllbMii表 3-5楼层Mtjk(KN.m)Mbjk(KN.m)M1(KN.m)M2(KN.m)4 17.57 4.95 17.57 17.57永通电磁设备公司 24m 双跨装配车间设计共 70 页 第 页253 32.72 17.62 37.67 37.672 33.30 36.08 50.92 50.921 28.54 71.73 64.62 64.62表中 M 为柱 A 上节点 7、5、3、1 的弯距，M 柱 C 上节点 8、6、4、2 的弯距。23.4 弯距分配法分层分配梁端弯距各钢梁固端弯距如图所示:AC图 2.13 梁端弯距计算各层梁的弯距分配系数：i = =2830.914mm c16508.274i = =156.33 mmb9底层柱考虑折减系数 0.9= = = =0.05278914.2830.1562.7356= = = =0.9485= = = =0.0276158.= = = =0.487532914830129430= = = =0.027465.6永通电磁设备公司 24m 双跨装配车间设计共 70 页 第 页26= = = =0.487312914.830.562158.9430= = = =0.0282 .5606.3= = = =0.5101AC 94. 9.12= = =0.460128309142830565.图 2.14 弯距分配图 2.15 弯距分配永通电磁设备公司 24m 双跨装配车间设计共 70 页 第 页27图 2.16 弯距分配图 2.17 弯距分配节点不平衡弯距二次分配：图 2.18 弯距分配图 2.19 弯距分配永通电磁设备公司 24m 双跨装配车间设计共 70 页 第 页29图 2.20 弯距分配永通电磁设备公司 24m 双跨装配车间设计共 70 页 第 页30图 2.21 弯距分配竖向荷载作用下梁柱弯距表 3-6名称楼层M （梁）l(KN.m)M （梁）r(KN.m)4 269.83 247.113 525.23 494.932 525.23 494.931 522.72 494.11表 3-7名称楼层M （柱 A）t(KN.m)M （柱 A）b(KN.m)M （柱 C）t(KN.m)M （柱 C）b(KN.m)4 359.40 358.66 329.68 292.483 350.66 358.29 330.29 330.292 351.18 336.94 325.67 316.431 274.27 137.14 259.28 129.64竖向荷载和水平荷载共同作用下，梁柱弯 距汇总：永通电磁设备公司 24m 双跨装配车间设计共 70 页 第 页31表 3-8名称楼层M （柱 A）t(KN.m)M （柱 A）b(KN.m)M （柱 C）t(KN.m)M （柱 C）b(KN.m)4 276.97 363.61 266.5 297.433 383.38 375.91 363.01 347.912 384.48 373.02 358.97 352.511 302.81 208.87 287.82 201.37表 3-9名称楼层M （梁）l(KN.m)M （梁）r(KN.m)4 287.40 264.683 562.90 532.602 576.15 545.851 587.3