钢筋厂棚设计书.doc

钢结构单层厂房结构设计 两连跨钢筋厂房结构计算书一、设计资料本厂房为存放钢筋厂房，该厂房为单层，其中单跨为双坡弧度门式刚架，刚架跨度25m，长100m，檐高8m；柱距5m，梁拱高为3m，上下弧度梁间距400mm；刚架侧面立柱布置见图1(a)，刚架形式及几何尺寸见图1(b)。屋面采用0.326mm彩钢瓦,考虑经济、制造和安装方便，檩条采用40x80x3方钢间距为1.2m，钢材采用Q235钢，焊条采用J422型。刚架侧面立柱布置见图1(a)刚架形式及几何尺寸见图1(b)刚架三角形支撑形式及几何尺寸见图1(c)二、荷载计算（一）荷载取值荷载组合（1）恒载活载（2）恒载部分活载地震荷载作用于屋架上的荷载有：屋架(包括支撑)自重；屋面恒荷载(檩条、彩钢瓦屋面等的重量)；活荷载；雪荷载；风荷载和积灰荷载等。以上荷载通常可看作是均布于屋面倾斜面积或水平投影面积上的荷载，以kNm2计，其值可由建筑结构荷载规范GB50009-2001或手册查得，或按材料的厚度或规格算得。计算杆件内力时应按设计荷载，即荷载标准值乘以相应分项系数。a、屋面恒荷载：应按屋面实际做法和屋面板、檩条规格等与建筑结构荷载规范或由材料规格、厚度算得。通常表达为按屋面倾斜面积计算的均布荷载kNm2 b. 屋架自重：屋架自重(包括支撑)可按下列近似经验公式(L以m计）： g=（0.12+0.011L）KNm2 (水平投影面积）屋架自重的一半作用在上弦平面，另一半作用在下弦平面。当屋架下弦无其它荷载时，为简化可假定全部作用在上弦平面。c. 雪荷载或屋面活荷载：屋面水平投影面上的雪荷载设计值S按下式：屋面可变荷载标准值屋面活荷载：按不上人屋面考虑，取为0.50 KN/m2。雪荷载：基本雪压S0=0.45 KN/m2。对于单跨双坡屋面，屋面坡角 54238，r=1.0，雪荷载标准值Sk=rS0=0.45 KN/m2。取屋面活荷载与雪荷载中的较大值0.50 KN/m2，不考虑积灰荷载。3轻质墙面及柱自重标准值（包括柱、墙骨架等）0.50 KN/m24风荷载标准值作用在一般房屋和屋盖表面上的风荷载设计值w按下式：按门式刚架轻型房屋钢结构技术规程CECS102：2002附录A的规定计算。基本风压0=1.050.45 KN/m2，地面粗糙度类别为B类；风荷载高度变化系数按建筑结构荷载规范(GB50009-2001)的规定采用，当高度小于等于10m时，按10m高度处的数值采用，z=1.0。风荷载体型系数s：迎风面柱及屋面分别为0.25和1.0，背风面柱及屋面分别为0.55和0.65(CECS102：2002中间区)。5地震作用据全国民用建筑工程设计技术措施结构中第18.8.1条建议：单层门式刚架轻型房屋钢结构一般在抗震设防烈度小于等于7度的地区可不进行抗震计算。故本工程结构设计不考虑地震作用。 （2） 各部分作用的荷载标准值计算 F 屋架接点受力示意图1(c)荷载计算表荷载名称标准值（）设计值（）屋架和支撑自重彩钢瓦0.150.15X1.5=0.225永久荷载总和0.8175屋面活荷载 0.5屋面：恒荷载标准值：0.825=4.1KN/m活荷载标准值：0.6865=3.43KN/m风荷载标准值：迎风面：横梁上qw2=0.4761.0=2.82KN/m背风面：横梁上qw4=0.4760.65=1.83KN/m 三、内力分析考虑本工程刚架跨度较大、厂房高度较低、荷载情况及刚架加工制造方便，刚架采用等截面，梁柱选用相同截面。柱脚按铰接支承设计。采用弹性分析方法确定刚架内力。引用钢结构设计与计算（包头钢铁设计研究院编著，机械工业出版社）中表229（铰接柱脚门式刚架计算公式）计算刚架内力。 SAP84的功能和特色微机结构分析通用程序SAP84是国内最受欢迎的Windows环境下的微机有限元结构分析通用程序之一。它具有力学模型合理、使用方便、功能强、结果准确等优点，国内已有数千个工程项目使用SAP84进行了计算，得到了用户的一致好评。其中最典型的应用有：长江三峡大坝的初步设计、黄河小浪底枢纽工程抗震分析、北京西客站主体结构的计算、秦山核电站安全壳抗震分析、湖北郧县汉江斜拉桥、深圳中银大厦、北京崇文门四塔楼新世纪大厦、天津云顶大厦、大连云山大厦、成都王府井大厦、重庆中建大厦、上海大剧院钢屋顶、上海浦东机场候机厅悬索屋顶、北京植物园展览温室、中华世纪坛和厦门国际展览中心等重大工程。SAP84适用于土建、水利、电力、交通、机械、航空、矿冶、铁路、石化等广泛工程部门大型复杂结构的静力和动力分析，它也可以作为高校有关专业的师生教学科研的手段。该程序由几十万条FORTRAN和C+源程序构成。程序的组织结构科学、严谨、合理、灵活，能适应各种实际工程结构。SAP84采用了计算力学、数值方法和程序设计方面的一些最新成果，开发了丰富的单元库和先进的求解器，使得该程序能在微机上高效率地求解大型和超大型工程课题。SAP84的总体功能达到了国际先进水平。SAP84尤其适用于大型、特种、复杂、具有不规则结构形式的土建结构、桥梁、水坝等各种结构，如多层和高层建筑、多塔楼高层建筑、具有大开洞、转换层等特殊构造的大型建筑物以及大型网架等；大型斜拉桥、悬索桥等。SAP84具有一般专用软件所达不到的计算能力。SAP84具有图形交互系统GIS，它可以完成建模、计算与结果分析等一系列工作。除此之外，还开发了二维有限元网格自动生成及建模程序AutoMesh2D和三维实体单元网格自动生成及建模程序AutoMesh3D。这些程序模块使大型复杂结构进行分析成为现实，并使建模极大地简化。SAP84最重要的特色之一是多种单元（例如：框架单元、桁架单元、平面单元、板壳单元和三维实体元）可以在同一个结构中协调地工作。应用大型有限元软件Sap84，采用荷载结构法，计算主体结构内力，并以此为基础，根据相关规范进行截面验算。依据SAP84软件，对厂棚结构进行简化建模，加荷载，进行结构力学计算；计算出梁柱单元轴力；梁柱单元剪力；梁柱单元弯矩，结果如图所示。内力计算的“+、”号规定：弯矩图以刚架外侧受拉为正，在弯矩图中画在受拉侧；轴力以杆件受压为正，剪力以绕杆端顺时针方向旋转为正。四、梁柱截面验证参考类似工程及相关资料，梁柱截面均选用219x6mm的圆管，两根上弧度梁截面均选用48x3，下弧度梁截面均选用60x3 ，中间支撑选用截面为25x3的圆管，加强筋圆条截面均选20mm，檩条采用40x80x3方钢。各种材料截面特性以及钢材强度值如图所示。钢材强度参数表钢材截面参数表将计算出的梁柱单元轴力；梁柱单元剪力；梁柱单元弯矩跟查表所得材料参数，代入钢结构截面验算程序，所得结果如下表所示.四：结果分析与结论:从软件计算的结果可以看出，219x6mm立柱截面强度验算跟稳定性验算满足设计要求！在立柱失稳验算满足要求的情况下，为了确保万无一失，我们加装了防止立柱失稳的斜支撑。用同样的方法验算钢架截面，檩条截面等，均满足要求！另：柱脚设计参考类似工程及相关资料，预埋面板300x300x10，预埋螺纹钢截面为16mm刚架柱与基础刚接，采用平板钢筋预埋柱脚。(1)柱脚内力设计值Nmax=11.945KN，相应的V=62.5KN；(2)柱脚底板面积和厚度的计算 柱脚底板面积的确定b=b0+2