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文档简介
厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房设计 I 厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房设计 II 厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房设计 中文摘要 本工程为厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房 设计 根据毕业设计任务书的要求 分建筑和结构两部分进行设计 建筑部分 通过查阅 福建省建筑设计标准图籍 等相关资料 将门 式刚架厂房设计为 12 跨 每跨的间距为 24m 总的建筑面积为 1900m2 该单层门式刚架结构是以轻型焊接 H 型钢 变截面 作为主要承重骨架 用冷弯薄壁型钢 C 型 做檩条 墙梁 以压型钢板做屋面 墙面 采用 75mm 玻璃棉作为保温隔热材料并适当设置支撑的一种轻型房屋结构体系 结构部分 根据已形成的建筑图及其相关要求 查阅 建筑结构荷载 规范 GB50009 2001 冷弯薄壁型钢结构技术规范 GB50018 2002 钢 结构连接节点设计手册 房屋建筑钢结构设计 等相关规范和一定量的 实际工程设计图 对每榀刚架的最不利荷载进行计算 使用 PKPM 软件完 成刚架的合理截面计算 然后通过设计规范的相关要求 对刚梁 柱 支 撑 檩条等构件进行稳定性计算 用 AUTOCAD2005 分别绘制出设计图 最 后 整理计算书并出图 关键词 轻型钢结构门式刚架 建筑 结构 规范 设计图 厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房设计 III District of Xiamen city processing plant design of truss Abstract This works for the District of Xiamen city processing plant design of truss According to the graduation design task book requirements construction and structure of the two part design Part of the building through the consult Fujian architectural design standard atlas and other relevant information a door type rigid frame workshop design for 12 spans each span spacing 24m total floor area is 1900m2 The single door type rigid frame structure with light welding of H steel tapered as the main load bearing framework using cold formed steel purlin type C do wall beams with profiled steel sheet roof do wall adopting the 75mm glass wool as insulation materials with appropriate settings for supporting a light house structure system Part of the structure according to the form of construction graph and its related requirements refer to the code for the design of building structures of GB50009 2001 technical code of cold formed thin wall steel structures GB50018 2002 connection joints of steel structure design manual housing construction steel structure design and other related specifications and a certain amount of actual engineering design for each frame two of the most unfavorable load calculation using PKPM software frame of reasonable cross section calculation and then through the design code requirements the rigid beam column support and other components for the stability calculation of purlins respectively with AUTOCAD2005 drawing design Finally finishing the calculation and drawing Key Words Lightweight gabled Building Structure Specification Design Sketch 厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房设计 IV 目录 引言 1 厦门大学嘉庚学院毕业设计任务书 2 第一章 工程概况 8 第二章 结构选型与结构布置 9 2 1 结构选型 9 2 2 结构布置 9 第三章 荷载取值及荷载组合 10 3 1 荷载取值 10 1 永久荷载 10 2 可变荷载 10 3 2 荷载组合 11 3 2 1 荷载计算 11 3 2 2 荷载组合 设计值 12 第四章 内力计算 16 4 1 设计主要依据 16 4 2 PKPM 电算信息 16 4 3 刚架内力组合表 17 第五章 内力包络图 18 第六章 截面计算 21 6 1 截面选择 21 6 2 截面信息 21 6 3 截面验算 23 6 3 1 梁 柱构件的宽厚比 23 6 3 2 梁 柱构件的腹板屈曲后的强度利用 24 6 3 3 强度验算 25 6 3 4 稳定验算 26 第七章 连接节点计 29 7 1 梁柱节点设计 29 1 节点连接方式 30 2 节点内力 30 3 螺栓杆轴方向受拉受剪验算 30 4 端板厚度计算 31 5 梁柱相交的节点域剪力验算 31 7 2 斜梁与斜梁的拼接节点设计 32 1 节点连接方式 32 厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房设计 V 2 节点内力 32 3 螺栓杆轴方向受拉受剪验算 33 4 端板厚度计算 33 7 3 屋脊梁梁拼接节点设计 33 1 节点连接方式 34 2 节点内力 34 3 螺栓杆轴方向受拉受剪验算 34 4 端板厚度计算 34 7 4 钢柱柱脚设计 35 1 节点连接方式 36 2 柱脚节点内力 36 3 柱脚地板的尺寸确定 36 4 柱脚水平抗剪计算 36 第八章 檩条设计与计算 37 第九章 隅撑设计与计算 40 第十章 支撑设计与计算 41 11 1 水平支撑 41 11 2 柱间支撑 42 第十一章PKPM 挠度验算 43 第十二章PKPM 建模输出的计算结果附件 45 结论 69 厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房设计 1 引言 随着社会的发展 生产力水平的提高 我国钢产量的不断提高 品种 不断丰富 彩色压型钢板生产的迅速发展 为轻型钢结构房屋的发展奠定 了良好的物质基础 轻型钢结构房屋具有跨度大 空间大 用钢量少 造 价低廉 施工方便易安装 施工周期短 施工污染环境少 建筑造型简洁 美观 以及可回收利用等优点 在工业厂房 仓库 展览厅等工业与民用 建筑中得到越来越多的应用和发展 厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房设计 2 厦门大学嘉庚学院毕业设计任务书 一 毕业设计的性质和目的 毕业设计是学生在系统学完全部规定课程后 是大学生踏入社会前将所学 知识系统应用到实际工程中的锻炼机会 是毕业生必须要进行的一项重要 的实践性环节 通过毕业设计教学工作 使学生能够综合运用所学过的基本理论 专业基 础知识 对一般土木工程进行建筑 结构 设备设计 培养学生解决一般 实际工程设计问题 培养学生综合运用 巩固扩展所学的基础理论和专业 知识 培养学生树立正确的设计思想和经济观点 理论联系实际的工作作 风 严肃认真的科学态度 使学生在查阅文献和收集资料 理论分析和方 案制定 手工和计算机绘图 计算说明书编制 外文阅读 文字表达等基 本技能方面得到进一步的训练和提高 提高学生独立分析 解决实际土木 工程设计问题的能力 二 毕业设计题目二 毕业设计题目 厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房设计结构形式为门式刚架 轻型钢结构房屋 用作仓储 或机械加工 结构形式为门式刚架轻型钢 结构房屋 三 设计条件三 设计条件 1 本设计为一新管桁架的加工车间 为单层单跨钢结构厂房 位于厦门 市集美区 厂房为 24m 柱距为 6 5m 檐口高 9 米 2 设计原始资料 1 工程地质勘探资料 拟建场区地形起伏较小 最大高差 2m 地下水主要为第四系松散堆积物中 的耕土 粘土 中粗砂中的上层滞水和泥岩中的基岩裂隙水 上层滞水主 要接受大气降水和邻区渗流补给 排泄方式主要为排向邻区 稳定水位埋 深 2 42 12 11m 水位标高 12 03 12 24m 水位年变化幅度约为 0 50m 根据抽样化验分析结果 场地地下水对混凝土无腐蚀性 2 气候条件 厦门属于亚热带海洋性气候 四季温和且多雨 市区常年平均气温为 21 厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房设计 3 左右 最低 2 最高 38 夏无酷暑 冬为严寒 年平均降雨量为 1200mm 左右 冬季主导风为东北风 夏季主导风为西南风 3 根据工程经验 其他有关荷载取值如下 屋面活荷载 0 30kN m2 风荷载 基本风压 0 80kN m2 屋盖自重 标准值 坡向 0 5mm 厚压型钢板 75mm 厚玻璃棉 钢丝网 0 15 kN m2 檩条及支撑 0 10 kN m2 刚架斜梁自重 0 15 kN m2 4 工程地质及水文地质资料 地基容许承载力 180kPa 最高地下水位 自然地坪下 3 00m 地下水性质 有弱硫酸盐侵蚀 地面土质 盐碱土 自然地面绝对标高 18 00m 相对标高 0 30m 5 地震烈度 本工程建筑抗震设防类别为丙类 抗震设防基本烈度为 7 度 设计基本加 速度为 0 15g 所在场地设计地震分组为第一组 II 类场地 地面粗糙 度为 B 类 四 建筑设计要求和内容四 建筑设计要求和内容 1 1 建筑设计的要求 建筑设计的要求 平面设计要求 根据工艺要求确定车间平面及柱网尺寸 选择柱形式 初 步确定柱截面 确定横向 纵向定位轴线的位置 门 窗位置 尺寸及选 用 围护结构的设计 标注剖面图的剖切位置 必要的详图 索引标注三 道尺寸 外部 及必要的标高尺寸等 剖面设计要求 厂房的高度的确定 门架檐口标高 侧窗窗台标高 立面设计要求 门窗条及内外墙面的设计 屋顶平面设计要求 屋面排 水方案的确定 2 2 建筑设计的内容 建筑设计的内容 平面图 比例 1 200 厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房设计 4 立面图 比例 1 200 正立面 背立面 侧立面 剖面图 比例 1 200 屋顶平面图 比例 1 200 建筑设计说明书 1 份 五 结构设计的要求和内容五 结构设计的要求和内容 1 1 结构设计的要求 结构设计的要求 结构方案的确定 平面柱网 承重结构 门式刚架 檩条 支撑系统 柱 间支撑 屋盖横向及纵向支撑 结构计算 2 2 结构设计的内容 结构设计的内容 门架计算前的准备工作 门式刚架计算单元的选择 门架的受力计算简图 荷载计算 门架恒载 风荷载及屋面均布活荷载 内力计算及内力组合 计算最不利荷载组合的内力值 门架计算 屋脊节点计算 柱梁接点计算 基础设计 抗风柱 柱间支撑 完成完整结构施工图一套 3 3 设计的深度要求 设计的深度要求 3 1 图纸内容 结构设计说明书 柱 梁 柱间支撑等布置图 比例 1 200 屋面檩条布置图 墙面檩条布置图 比例 1 200 节点图 柱脚 檩托 柱和梁交接处 刚架详图 比例 1 30 结构计算书 1 份 注 本毕业设计按施工图设计深度要求进行 全部用注 本毕业设计按施工图设计深度要求进行 全部用 AUTOCADAUTOCAD 软件计算软件计算 机制图 以上任务书中未尽说明可自己根据设计规范确定 机制图 以上任务书中未尽说明可自己根据设计规范确定 3 2 编写结构设计说明书 1 结构方案选择 包括结构选型 结构布置和材料选用等 2 结构设计依据 3 结构设计计算的具体内容和步骤 包括计算简图选取 荷载计算 内 力分析和组合 抗震验算 构件截面设计及结构构造说明等 4 计算中所用必要数据和表格 厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房设计 5 3 3 计算部分 要求完成厂房刚架 横向及纵向 内力分析及一榀刚架的完整设计 其具 体内容为 内力分析及截面设计 檩条 墙架及柱间支撑的设计 采用 PKPM 中的 STS 程序计算刚架内力 3 4 计算书要求 书写工整 计算准确 必要的示意图不得徒手画 应有大概的比例 4 4 毕业设计提交成果 毕业设计提交成果 1 提交建筑 结构计算书 1 份 2 提交建筑 结构设计说明书和施工图 六 设计方法与步骤六 设计方法与步骤 1 分析研究设计任务书 明确目的 要求及条件 2 广泛查阅相关设计资料 参观已建成的住宅建筑 扩大眼界 广开思 路 3 在学习参观的基础上 根据厂房的功能要求及设备的相互关系进行平 面组合设计 4 在进行平面组合时 要多思考 多动手 即多画 多修改 5 在平面组合设计的基础上 进行立面和剖面设计 继续深入 发展为 定稿的平 立 剖草图 七 毕业设计进度安排 共七 毕业设计进度安排 共 1313 周 周 1 1 建筑设计 建筑设计 3 周 1 方案比较 分析 确定 1 周 2 绘制建筑施工图 周半 3 编写建筑设计说明书 半周 2 2 结构设计 结构设计 9 9 周 周 1 结构选型及结构布置 1 周 2 主要刚架的荷载计算 内力分析 截面设计 周半 3 檩条 墙板的计算 1 周 厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房设计 6 4 绘制结构施工图 2 周半 5 整理计算书 打印 装订 答辩准备 1 周 3 3 准备答辩 准备答辩 1 1 周 周 注 根据进展情况 酌情安排具体时间 八 主要参考资料八 主要参考资料 1 1 建筑设计部分 建筑设计部分 1 建筑设计资料集 第二版 第 1 册和第 5 册 1994 年 6 月 中国建 筑工业出版社 2 现行建筑规范大全 中国建筑工业出版社 3 建筑构造图集 福建省标准图集 4 建筑做法说明 福建省标准图集 5 有关教材 房屋建筑学 结构力学 钢筋混凝土结构 地基与基础 画法几何 高层建筑 抗震设计 6 建筑工程专业毕业设计指南 2 2 结构设计部分 结构设计部分 1 房屋建筑制图统一标准 GB T50001 2001 2 建筑制图标准 GB T50104 2001 3 建筑设计防火规范 GB50016 2006 4 建筑结构荷载规范 GB50009 2001 2006 版 局部修订 5 建筑抗震设计规范 GB50011 2010 6 钢结构设计规范 GB50017 2003 7 钢结构施工及验收规范 GB50205 2001 8 门式刚架轻型房屋钢结构技术规程 CECS102 2002 9 门式刚架轻型房屋钢构件 JG144 2002 10 冷弯薄壁型钢结构技术规范 GB50018 2002 11 建筑钢结构焊接规程 JGJ81 2002 12 混凝土结构设计规范 GB50010 2002 13 砌体结构设计规范 GB50003 2001 14 建筑地基基础设计规范 GB50007 2002 厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房设计 7 15 建筑地基基础工程施工质量验收规范 GB50202 2002 16 建筑用压型钢板 GB T12755 1991 17 钢结构高强螺栓连接的设计 施工及验收规程 JGJ82 1991 18 钢结构防火涂料 GB14907 2003 等 厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房设计 8 第一章工程概况 厦工公司欲建一座轻型门式刚架厂房 该厂房位于福建省厦门市内郊 区 场地类别为 B 类 主要用于工业生产的需要 从经济上带动郊区的发 展 该厂房共一层 建筑面积为 1900m2 厂房无吊车梁 屋面按上人屋 面设计 屋面采用 YX56 180 720 压型钢板加 75mm 厚玻璃丝棉保温层 刚架梁柱均采用变截面 柱与基础为铰接 结构采用主要的材料为 Q345 钢材 考虑积灰荷载 0 3 KN m2 1 当地的气候条件 平均月气温 21 最高气温 38 最低气温2 基本风压 0 8 KN m2 降雨量 年均降雨量 1200mm 主导风向 冬季为东北风 夏季为西南风 2 活荷载 屋面 按上人屋面采用 其他活荷载按 建筑结构荷载规范 GB50009 2001 取值 3 建筑材料 材料供应 型钢 Q235 Q345 钢 焊条 E43 E50 钢筋 HPB235 HRB335 HRB400 I III 级 水泥 400 600 其 他材料市场供应 厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房设计 9 第二章结构选型与结构布置 2 1 结构选型 该轻型门式刚架厂房的结构形式采取的是双坡单跨门式刚架 2 2 结构布置 该厂房共一层 建筑面积为 1900m2 厂房无吊车梁 屋面按上人屋 面设计 屋面采用 0 5mm 厚压型钢板 75mm 厚玻璃丝棉保温层 钢丝网 该厂房总共 12 跨 跨度选用 24m 柱距为 6 5m 厂房的高度选用 9m 屋面坡度为 1 10 柱脚与基础采用铰接 刚架梁 柱均采用变截面 以上均是根据 门式刚架轻型房屋钢结构技术规程 CECS 102 2002 4 1 5 门式刚架轻型房屋的屋面坡度宜取 1 8 1 20 在雨水较多的地区 宜取其中的较大值 4 2 2 门式刚架宜采用 9 36m 当边柱宽度不等时 其外侧应对齐 4 2 2 门式刚架的平均高度宜采用 4 5 9 0m 当有桥式吊车时 不宜 大于 12m 4 2 2 门式刚架的柱距 即柱网轴线间的纵向距离宜采用 6 9m 4 3 1 门式刚架轻型房屋钢结构的温度区段长度 伸缩缝间距 应符 合下列规定 纵向温度区段不大于 300m 横向温度区段不大于 150m 结构网格草图如下 厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房设计 10 第三章荷载取值及荷载组合 3 1 荷载取值 1 永久荷载 0 5mm 厚压型钢板 75mm 厚玻璃丝绵 钢丝网 0 15 KN m2 钢梁斜梁自重 0 15 KN m2 檩条及支撑 0 10 KN m2 总计 0 40 KN m2 以上材料查 建筑结构荷载规范 GB 50009 2001 附录 A 2 可变荷载 屋面均布活荷载 上人屋面 2 0 KN m2 积灰荷载 0 30 KN m2 风荷载 厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房设计 11 基本风压 0 80 KN m2 以上分别根据 建筑结构荷载规范 GB 50009 2001 4 2 2 工业建筑楼面 包括工作平台 上无设备区域的操作荷载 包括操作人 员 一般工具 零星原料和成品的自重 可按均布活荷载考虑 采用 2 0 KN m2 生产车间的楼梯活荷载 可按实际情况采用 但不宜小于 3 5 KN m2 3 2 荷载组合 3 2 1 荷载计算 计算简图如下图 根据 门式刚架轻型房屋钢结构技术规程 CECS 102 2002 附录 A 风荷载计算 0zsk 1 05 式中 风荷载标准值 k 2 mkN 厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房设计 12 基本风压 按现行国家标准 建筑结构荷载规范 GB5009 的规 0 定采用 风荷载高度变化系数 按现行国家标准 建筑结构荷载规范 z GB5009 的规定采用 当高度小于 10m 时 应按 10m 的高度处的数值采用 风荷载体型系数 考虑内 外风压最大值的组合 且含阵风系数 s 按 A 0 2 的规定采用 以柱顶为准 h 9m 风压高度变化系数 1 00 1z 以屋顶为准 h 10 2m 风压高度变化系数 1 014 2z 取该轻型门式钢架中间区的中间榀计算风荷载 风荷载体型系数 s 1 恒荷载标准值 沿水平投影面 其中 tan 0 1 p0 40 6 5 1 cos2 61 KN m 2 活荷载标准值 屋面活荷载 q12 0 6 513 KN m 积灰荷载 q20 3 6 51 95 KN m 风荷载 左柱 压 ksz0 q3 1 05 0 25 1 00 1 05 0 8 6 51 365 mkN 力 左屋面 吸 ksz0 q4 1 05 1 0 1 014 1 05 0 8 6 55 54 mkN 力 右柱 吸力 ksz0 q5 1 05 0 55 1 00 1 05 0 8 6 53 003 mkN 厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房设计 13 右屋面 吸 ksz0 q6 1 05 0 65 1 014 1 05 0 8 6 53 60 mkN 力 3 2 2 荷载组合 设计值 根据建筑结构荷载规范 GB 50009 2001 的要求 永久荷载的分项系 数取 1 2 可变荷载的分项系数取 1 4 1 恒载 屋面活载 全跨 积灰荷载 S1 1 2 恒载 1 4 屋面活载 积灰 如图 1 2 恒载 屋面活载 半跨 积灰荷载 S1 1 2 恒载 1 4 屋面活载 积灰 如图 2 厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房设计 14 3 恒载 风荷载 S2 1 0 恒载 1 4 风载 风载对结构有利时 S3 1 2 恒载 1 4 风载 风载对结构不利时 如图 3 4 恒载 风荷载 积灰荷载 屋面活载 全跨 S4 1 2 恒载 0 9 1 4 屋面活载 积灰 风载 如图 4 厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房设计 15 5 恒载 风荷载 积灰荷载 屋面活载 半跨 S4 1 2 恒载 0 9 1 4 屋面活载 积灰 风载 如图 5 根据以上荷载组合的计算结果 取较不利组合 恒 活 风 厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房设计 16 第四章内力计算 通过结构常用设计软件 PKPM 电算 4 1 设计主要依据 建筑结构荷载规范 GB 50009 2001 建筑抗震设计规范 GB 50011 2001 钢结构设计规范 GB 50017 2003 门式刚架轻型房屋钢结构技术规程 CECS 102 2002 4 2 PKPM 电算信息 结构类型 门式刚架轻型房屋钢结构 设计规范 按 门式刚架轻型房屋钢结构技术规程 计算 结构重要性系数 1 00 节点总数 7 柱数 2 梁数 4 支座约束数 2 厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房设计 17 标准截面总数 5 活荷载计算信息 考虑活荷载不利布置 风荷载计算信息 计算风荷载 钢材 Q345 梁柱自重计算信息 柱梁自重都计算 恒载作用下柱的轴向变形 考虑 梁柱自重计算增大系数 1 20 基础计算信息 不计算基础 梁刚度增大系数 1 00 钢结构净截面面积与毛截面面积比 0 85 门式刚架梁平面内的整体稳定性 按压弯构件验算 钢结构受拉柱容许长细比 300 钢结构受压柱容许长细比 180 钢梁 恒 活 容许挠跨比 l 180 柱顶容许水平位移 柱高 l 60 地震作用计算 不考虑地震作用 窄行输出全部内容 4 3 刚架内力组合表 计算简图如下 通过 PKPM 电算结果输出并进行数据整理 详见下表 弯矩 KN m 轴力 KN 剪力 KN 构件梁上端 柱外侧 梁下端 柱内侧 梁上端 柱左侧 梁下端 柱右侧 梁上端 柱外侧 梁下端 柱内侧 柱 1 A00351012 3 141 7 厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房设计 18 B 1275 633 0 321220141 7 B1275 6 33 01730305 8 梁 1 C 192 5233 9 94083 9 C192 5 233 994083 9 梁 2 D 44 3454 9 1413 14 1 D44 3 454 9141 521 1 梁 4 E 147 6255 3 943 83 9 E147 6 255 394 3 83 9 梁 3 F 1275 6155 0 1730 305 8 F1275 6 155 0 321160 141 7 柱 2 G003510 36 1141 7 数据来源详见附件 第五章内力包络图 由 PKPM 计算结果 可得一下弯矩包络图 剪力包络图 轴力包络图 用于后期的截面取值和截面验算 厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房设计 19 厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房设计 20 厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房设计 21 厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房设计 22 第六章截面计算 6 1 截面选择 根据弯矩包络图 剪力包络图 轴力包络图可初步选定截面 选用 H 型钢 截面参数如右图标注 柱子和梁都采用变截面构造 以下是截面信息 6 2 截面信 息 下面计算截面的有关信息 柱子大头的有关截面信息为 209443 84 170777 5585 16 853 85 x I 4 cm y I 4 cm x W 3 cm y W 3 cm 31 27 8 92 A 214 16 x icm y icm 2 cm 柱子小头的有关截面信息为 105176 4 17074 12 3824 59 85 37 x I 4 cm y I 4 cm x W 3 cm y W 3 cm 23 51 9 47 A 190 16 x icm y icm 2 cm 梁 1 大头的有关截面信息为 164095 44 10010 18 4375 87 572 01 x I 4 cm y I 4 cm x W 3 cm y W 3 cm H mm B mm Tw mm T mm 大头 7504001216 柱子 小头 5504001216 大头 7503501014 梁 1 小头 5503501014 大头 7503501014 梁 2 小头 5503501014 厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房设计 23 31 05 7 66 A 170 2 x icm y icm 2 cm 梁 1 小头的有关截面信息为 82256 58 10008 51 2991 14 571 91 x I 4 cm y I 4 cm x W 3 cm y W 3 cm 23 4 8 16 A 150 19 x icm y icm 2 cm 梁 2 大头的有关截面信息为 164095 44 10010 18 4375 87 572 01 x I 4 cm y I 4 cm x W 3 cm y W 3 cm 31 05 7 66 A 170 2 x icm y icm 2 cm 梁 2 小头的有关截面信息为 82256 58 10008 51 2991 14 571 91 x I 4 cm y I 4 cm x W 3 cm y W 3 cm 23 4 8 16 A 150 19 x icm y icm 2 cm 则整个结构的计算简图如下图 厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房设计 24 6 3 截面验算 钢材的强度设计值按照 钢结构设计规范 GB 50017 2003 3 3 1 取值 6 3 1 梁 柱构件的宽厚比 柱的宽厚比限值 根据 钢结构 第二版 中的 1 3 3 1 梁 柱板件的宽厚比限值 工字形截面构件受压翼缘板的宽厚比限值 15 235 y b f t 厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房设计 25 工字形截面梁 柱构件腹板的宽厚比限值 250 235 w y w h f t 翼缘 400 12 2 12 12515 235 15 235 34512 38 16 y b f t 满足要求 腹板 7502 16 60250 235 250 235 345206 3 12 w y w h f t 满足要求 梁 1 的宽厚比限值 翼缘 350 10 2 12 1415 235 15 235 34512 38 14 y b f t 满足要求 腹板 7502 14 72 2250 235 250 235 345206 3 10 w y w h f t 满足要求 梁 2 的宽厚比限值验算同梁 1 故 截面的宽厚比都满足要求的 6 3 2 梁 柱构件的腹板屈曲后的强度利用 根据 钢结构 第二版 中的 1 3 3 1 1 柱 腹板的高度变化 因此可按750550 1216 67mm m 60mm m 以下计算 柱的腹板平均高度 7503250032 593 2 w hmm 按不设横向加劲肋来计算 5 34k 则 0 7117 4 内力图得出的剪力设计值 1280 88 dw wv Vh t fkN KN 满足要求 厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房设计 26 2 梁 1 腹板的高度变化 因此可按以750550 1020mm m 60mm m 下计算 柱的腹板平均高度 7502855028 622 2 w hmm 按不设横向加劲肋来计算 5 34k 则 且小于 1 4 故此时0 880 8 37235 y ht kf 1 0 64 0 8 166 2 f f 2 N mm 而 298 8 内力图得出的剪力设计值 1033 75 dw wv Vh t fkN KN 满足要求 3 梁 2 梁 2 的腹板平均高度 75028 55028 622 2 w hmm 按不设横向加劲肋来计算 5 34kt 则 且小于 1 4 故此时0 880 8 37235 y ht kf 1 0 64 0 8 166 2 f f 2 N mm 而 85 5 内力图得出的剪力设计值 1033 75 dw wv Vh t fkN KN 满足要求 故 腹板屈曲后的强度利用时满足要求的 6 3 3 强度验算 根据 钢结构 第二版 中的 1 3 3 2 1 柱 故按公式计算 其中抗弯强度设计值 117 40 5 d VKNV N e MM 2 310fN mm 厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房设计 27 6 312000 5 585 103101675 881056 8 31416 N e eee ee NWN MMWfkN mkN m AA 2 梁 1 取大头截面计算 1318 761056 N e eee ee NWN MMWfkN mkN m AA 满足要求 取小头截面计算 911 68354 2 N e eee ee NWN MMWfkN mkN m AA 满足要求 3 梁 2 取大头截面计算 1326 7674 4 N e eee ee NWN MMWfkN mkN m AA 满足要求 取小头截面计算 911 68354 2 N e eee ee NWN MMWfkN mkN m AA 满足要求 故 杆件的强度满足要求 6 3 4 稳定验算 柱 A 变截面柱的平面柱的平面内整体稳定计算 柱的平面内计算长度 首先要确定 而确定必须先确定柱顶水平 r u r u 荷载作用下的侧移刚度 K 可采用一阶分析法计算程序得出 由 知 当左侧柱顶作用单位 1KN 的力的时候 利用右侧柱 H K u 顶的位移可以轻松的算出侧移刚度 K 计算方法比较复杂 这里利用 厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房设计 28 PKPM 建模计算 由于 PKPM 是自动计算刚架自重的 因此这里设置的单 位力为活荷载 下图是 PKPM 的建模模型以及计算结果 则 1000 0 33333KH uN mm 由于柱脚为铰接 则 3 4 141 23 CO uEIKh 故 柱平面内的计算长度 11070 ox lu hmm 柱平面外的计算长度 9000 oy lhmm 按 b 类截面查 钢结构设计规范 附录35 4150 235 y xx f u h i C 表 C 2 得 0 888 x 22 1 128019 Exoeo NEAkN 因此 22 1 1 19 66 191210 66 315 1 Omx xeo OExoxe NM N mmfN mm A NNW 满足要求 根据 钢结构 第二版 中的 1 3 3 4 故 变截面柱平面内的整体稳定满足要求 B 变截面柱平面外的整体稳定计算 厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房设计 29 根据 门式刚架轻型房屋钢结构技术规程 6 1 4 规定进行验算 按 c 类截面查 钢结构设计规范 附录 C 表95150 yoyy li C 3 得 0 399 y 因为柱一端铰接 故 2 10 750 988 tExoExo N NN N 2 2 73 1 071 070 768 4400044000 y b 按下式进行验算 6 2 1 6 1 3320000 988 1056 8 10 287 18 0 399 190160 768 5 585 10 ot yeobx NM N mmf AW 满足要求 根据 钢结构 第二版 中的 1 3 3 6 故 变截面柱平面外的整体稳定满足要求 注 当斜梁坡度不超过 10 1 5 时 因轴力很小可按压弯构件计算其 强度和刚架平面外的稳定 不计算平面内的稳定 由于该厂房的屋面 坡度为 5 71 1 10 则可不进行计算梁 1 的平面内的稳定 厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房设计 30 第七章连接节点计 按照以下图端板的支承条件的连接方式计算 7 1 梁柱节点设计 采用以下图的连接方式计算 厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房设计 31 1 节点连接方式 节点采用 M30 10 9 级 高强度摩擦型高强螺栓连 接 构件接触采用喷砂 摩擦面抗滑移系数 u 0 45 每个高强度螺栓的预 拉力 P 355KN 查 钢结构设计手册 表 4 12 2 节点内力 M 1056 8 N 312KN Q 298 8KN KN m 3 螺栓杆轴方向受拉受剪验算 取 312 284 b t N n N 14n 0 80 8 355284 b t NPKN 满足 298 8 0 90 9 1 0 45 355143 821 34 14 b vf NnPKNKN 抗剪要求 以下是一个高强度摩擦型螺栓连接的承载力验算 满足抗拉 抗剪要求 298 8 14312 14 1 143 8284 vt bb vt NN NN 由于轴力 剪力引起的拉力可以忽略 故螺栓可承受的最大拉力为 1 1max 2222222 1056 8 0 86 281 92 0 120 430 520 650 740 86 2 My NKN y 厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房设计 32 则 满足抗拉要求 1max b t NN 柱截面的平均高度为 750550 650 2 o hmm 满足要求 650 54 168096 9 12235 y o w f h t 按规范 GBJ17 88 规定 当时 对无局部压应力 80 235 y o w f h t 0 c 处可不配置加劲肋 故此节点不需要设加劲肋 由于中间螺栓属于无肋类 致使端板厚度 过大 为了满足端板厚度的要求 同样为了减少力偶作用下的局部变形 故设三道加劲肋 4 端板厚度计算 端板的厚度 可根据不同的支撑条件进行计算 但不应小于 16mm 和t 梁端板连接的柱翼缘部分应与端板等厚度 a 伸臂类端板 3 6 6 60 284 10 26 69 400 295 ft e N tmm bf b 两边支承类端板 当端板外伸时 6 23 86 2 fwt wffw e e N tmm e beeef 当端板平齐时 12 28 5 4 fwt wffw e e N tmm e beeef 综上所算 取端板厚度 30tmm 5 梁柱相交的节点域剪力验算 6 1056 8 10 156 56180 750 750 12 v bc c M N mmfN mm d d t 满足要求 故不需要设置斜加劲肋 但是为了满足构造设计要求 在梁柱节点设 置一道斜向加劲肋 厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房设计 33 7 2 斜梁与斜梁的拼接节点设计 采用以下图的连接方式计算 1 节点连接方式 节点采用 M24 10 9 级 高强度摩擦型高强螺栓连 接 构件接触采用喷砂 摩擦面抗滑移系数 u 0 45 每个高强度螺栓的预 拉力 P 225KN 查 钢结构设计手册 表 4 12 2 节点内力 M 354 2 N 78KN Q 85KN KN m 厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房设计 34 3 螺栓杆轴方向受拉受剪验算 0 80 8 225180 b t NPKN 1 1max 2222 354 24 0 32878 164 8180 0 1330 2130 328 412 b t MyN NKNNKN yn 4 端板厚度计算 a 伸臂类端板 3 6 6 50 180 10 23 350 295 ft e N tmm bf b 两边支承类端板 当端板外伸时 6 18 69 2 fwt wffw e e N tmm e beeef 当端板平齐时 12 22 79 4 fwt wffw e e N tmm e beeef 故 取端板厚度 25tmm 7 3 屋脊梁梁拼接节点设计 厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房设计 35 1 节点连接方式 节点采用 M24 10 9 级 高强度摩擦型高强螺栓连 接 构件接触采用喷砂 摩擦面抗滑移系数 u 0 45 每个高强度螺栓的预 拉力 P 225KN 查 钢结构设计手册 表 4 12 2 节点内力 M 674 4 N 116KN Q 35 3KN KN m 3 螺栓杆轴方向受拉受剪验算 0 80 8 225180 b t NPKN 满足抗拉要求 1 1max 2 135 24 7 MyN NKN yn 180 b t NKN 4 端板厚度计算 a 伸臂类端板 3 6 6 55 180 10 24 19 300 295 ft e N tmm bf b 两边支承类端板 当端板外伸时 6 18 78 2 fwt wffw e e N tmm e beeef 厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房设计 36 当端板平齐时 12 22 46 4 fwt wffw e e N tmm e beeef 故 取端板厚度 25tmm 7 4 钢柱柱脚设计 厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房设计 37 1 节点连接方式 钢柱柱脚采用铰接方式与基础连接 地角螺丝采用 M24 锚栓 2 柱脚节点内力 M 0 N 332KN Q 117 4KN KN m 3 柱脚地板的尺寸确定 取截面 3 2 332 10 33200 10 cc N BLmm f 440590BLmmmm 则 3 2 332 10 1 28 590 440 c N N mm LB a 悬臂板 22 11 0 50 5 1 28 501600 c MaN mm b 三边支承板 查表 得 2 2 216 0 417 518 b a 0 044 22 12 0 044 1 28 51815112 c MaN mm max 66 15112 17 5 295 M tmm f 由于柱脚底板的厚度不应小于钢柱中较厚板件的厚度 且不小于 20mm 故取板厚为 20mm 4 柱脚水平抗剪计算 柱脚锚栓不宜用承受柱脚底部的水平剪力 此水平剪力可由底板与混 凝土基础之间的摩擦力承受 摩擦系数取 0 4 满足要求 1 0 4 332132 8117 4 f VNKNQKN 按规范 柱脚水平力 V0 4N N 为柱脚垂直反力 可不设抗剪建 否则 必须设置抗剪建 故不需要设置抗剪构件 但是为了满足构造要求 采用冷弯薄壁槽钢作为抗剪键 截面尺寸为 焊条 E50 10 厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房设计 38 第八章檩条设计与计算 檩条设计资料 檩条采用冷弯薄壁卷边槽钢 截面尺寸为 材料为 250 75 20 4C Q345 强度设计值 水平檩距为 1 5m 檩条跨度为 2 295fN mm L 6 5m 当檩条跨度大于 6m 时 应在檩条跨度三分点处各设置一道拉 条 屋面檩条及拉条布置图下图 根据 PKPM 计算檩条 输出结构如下 设计依据 建筑结构荷载规范 GB 50009 2001 冷弯薄壁型钢结构技术规范 GB 50018 2002 门式刚架轻型房屋钢结构技术规程 CECS102 2002 设计数据 屋面坡度 度 5 711 檩条跨度 m 6 500 檩条间距 m 1 500 设计规范 门式刚架规程 CECS102 2002 风吸力下翼缘受压稳定验算 按附录 E 验算 檩条形式 卷边槽形冷弯型钢 C250X75X20X4 0 钢材钢号 Q345 钢 拉条设置 设置两道拉条 厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房设计 39 拉条作用 能约束檩条上翼缘 净截面系数 1 000 檩条仅支承压型钢板屋面 承受活荷载或雪荷载 挠度限值为 1 150 屋面板为两跨或两跨以上面板 屋面板能阻止檩条侧向失稳 构造不能保证风吸力作用下翼缘受压的稳定性 每米宽度屋面板的惯性矩 m4 0 200000E 06 建筑类型 封闭式建筑 分区 中间区 基本风压 0 800 风荷载高度变化系数 1 000 风荷载体型系数 1 150 风荷载标准值 kN m2 0 920 屋面自重标准值 kN m2 0 400 活 荷载标准值 kN m2 2 000 雪 荷载标准值 kN m2 0 000 积灰荷载标准值 kN m2 0 300 检修荷载标准值 kN 1 000 截面及材料特性 檩条形式 卷边槽形冷弯型钢 C250X75X20X4 0 b 75 000 h 250 000 c 20 000 t 4 000 A 0 1696E 02 Ix 0 1543E 04 Iy 0 1136E 05 It 0 9045E 08 Iw 0 1348E 07 Wx1 0 1234E 03 Wx2 0 1234E 03 Wy1 0 5703E 04 Wy2 0 2062E 04 钢材钢号 Q345 钢 屈服强度 fy 345 000 强度设计值 f 300 000 考虑冷弯效应强度 f 321 962 截面验算 1 2 恒载 1 4 活载 0 9 积灰 0 6 风载 压力 组合 弯矩设计值 kN m Mx 29 674 厦门市集美区厦工工业园管桁架加工车间厂房设计 40 弯矩设计值 kN m My 0 066 有效截面计算结果 Ae 0 1689E 02 Iex 0 1532E 04 Iey 0 1135E 05 Wex1 0 1221E 03 Wex2 0 1221E 03 Wex3 0 1231E 03 Wex4 0 1231E 03 Wey1 0 6352E 04 Wey2
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