钢结构结构计算书.doc

钢结构单层厂房结构设计 金山屯农贸市场轻钢结构计算书一、设计资料本结构设计，采用双跨双坡门式刚架，刚架跨度40m，柱高612m；共有11榀刚架，柱距6m，屋面坡度1:10；地震设防列度为6度，设计地震分组为第一组，设计基本地震加速度值0.05g。刚架平面布置见图1(a)，刚架形式及几何尺寸见图1(b)。屋面及墙面板均为彩色压型钢板，详细做法见建筑专业设计文件；考虑经济、制造和安装方便，檩条和墙梁均采用方管，间距为1.5m，钢材采用Q235钢，焊条采用E43型。注：内力计算的“+、”号规定：弯矩图以刚架外侧受拉为正，轴力以杆件受压为正，剪力以绕杆端顺时针方向旋转为正。- 21 -五、刚架设计（一）截面设计参考类似工程及相关资料，梁柱截面均选用焊接结合栓接方管200*200*8,、200*200*10，截面特性：B=200mm，口=200mm，tw=8.0mm， A=82.1cm2Ix=28181cm4，Wx=1252cm3，ix=18.53cmIy=1602cm4，Wx=160.2cm3，ix=4.42cm（二）构件验算1构件宽厚比的验算翼缘部分： 腹板部分： 2刚架梁的验算(1)抗剪验算梁截面的最大剪力为Vmax=77.60KN考虑仅有支座加劲肋，fv=125N/mm2Vu=hwtwfv=4268125=426000N=426.0KNVmax=77.60KNVu，满足要求。(2)弯、剪、压共同作用下的验算取梁端截面进行验算N=39.89KN，V=77.60KN，M=193.30KNN因VM=193.30KNm，取M=Mf故，满足要求。(3)整体稳定验算N=39.89KN，M=193.30KNmA梁平面内的整体稳定性验算。计算长度取横梁长度lx=40000mm，中跨16000mm，边跨12000mm，x=lx/ix=40000mm=97.63=150，b类截面，查表得x=0.570，mx=1.0=165.15N/mm2f=215 N/mm2，满足要求。B横梁平面外的整体稳定验算考虑屋面压型钢板与檩条紧密连接，有蒙皮作用，檩条可作为横梁平面外的支承点，但为安全起见，计算长度按两个檩距或隅撑间距考虑，即ly=3015mm。对于等截面构件=0，s=w=1y=sl/iy0=3015/44.2=68.2，b类截面，查表得y=0.762取b=1.070.282/by=0.821故，满足要求。梁跨中截面：故，满足要求。(5)验算檩条集中荷载下的局部受压承载力檩条传给横梁上翼缘的集中荷载：F=(1.20.276+1.43.00)3=18.43KNLz=a+5hy+2hR=70+512+0=130mm验算腹板上边缘处的折算应力：取梁端截面处的内力：M=193.30KNm，N=39.89KN，V=77.60KNc=17.72N/mm2=130.65 N/mm21.2f=258 N/mm2，满足要求。3刚架柱的验算抗剪验算柱截面的最大剪力为Vmax=32.21KN考虑仅有支座加劲肋，fv=125N/mm2Vu=hwtwfv=4268125=426000N=426.0KNVmax=32.21KNVu，满足要求。(2)弯、剪、压共同作用下的验算取梁端截面进行验算N=81.22KN，V=32.21KN，M=193.30KNN因VM=193.30KNm，取M=Mf故，满足要求。(3)整体稳定验算构件的最大内力：N=102.82KN，M=193.30KNmA刚架柱平面内的整体稳定性验算。刚架柱高H=12000mm，双跨水平梁长L=40000mm.柱的线刚度K1=Ic1/h=28181104/6000=46968.3mm3梁线刚度K2=Ib0/(2S)=28181104/(29045)=15578.2mm3K2/K1=0.332，查表得柱的计算长度系数=2.934。刚架柱的计算长度lx=h=17604mm。x=lx/ix=17604/185.3=95。0=150，b类截面，查表得x=0.588，mx=1.0=181.45N/mm2f=215 N/mm2，满足要求。B刚架柱平面外的整体稳定验算考虑屋面压型钢板墙面与墙梁紧密连接，起到应力蒙皮作用，与柱连接的墙梁可作为柱平面外的支承点，但为安全起见，计算长度按两个墙梁距离或隅撑间距考虑，即ly=3000mm。对于等截面构件=0，s=w=1y=sl/iy0=3000/44.2=67.9，b类截面，查表得y=0.764取b=1.070.282/by=0.822(4)按钢结构设计规范(GB500172003)校核刚架柱腹板容许高厚比柱顶截面：故，满足要求。柱底截面：故，满足要求。4验算刚架在风荷载作用下的侧移Ic=Ib=28181cm4，t= Ic l/hIb=40000/6000=6.6刚架柱顶等效水平力按下式计算：H=0.67W=0.6713.56=9.09KN其中W=(1+4)h=(0.71+1.55)6.0=13.56KN（三）节点验算1梁柱连接节点(1) 螺栓强度验算梁柱节点采用10.9级M22高强度摩擦型螺栓连接，构件接触面采用喷砂，摩擦面抗滑移系数=0.45，每个高强度螺栓的预拉力为190KN，连接处传递内力设计值：N=39.89KN，V=77.60KN，M=193.30KNm。每个螺栓的拉力：螺栓群的抗剪力：，满足要求。最外排一个螺栓的抗剪、抗拉力：，满足要求。(2)端板厚度验算端板厚度取为t=21mm。按二边支承类端板计算：(3)梁柱节点域的剪应力验算，满足要求。(4)螺栓处腹板强度验算Nt2=75.70KN0.4P=0.4190=76.0KN，满足要求。3 柱脚设计刚架柱与基础铰接，采用平板式铰接柱脚。(1)柱脚内力设计值Nmax=102.82KN，相应的V=32.21KN；Nmin=19.05KN，相应的V=4.30KN。(2)由于柱底剪力较小，max=32.21KN0，考虑柱间支撑竖向上拔力后，锚栓仍不承受拉力，故仅考虑柱在安装过程中的稳定，按构造要求设置锚栓即可，采用4M24。(3)柱脚底板面积和厚度的计算A柱脚底板面积的确定b=b0+2t+2c=200+212+2(2050)=264324mm，取b=300mm；h=h0+2t+2c=450+212+2(2050)=514574mm，取h=550mm；底板布置如图。验算底板下混凝土的轴心抗压强度设计值：基础采用C25混凝土，fc=9.6N/mm2，满足要求。B底板厚度的确定根据柱底板被柱腹板和翼缘所分割的区段分别计算底板所承受的最大弯距：对于三边支承板部分：b2/b1=96/426=0.2251，k=7.86.29+9.782=21.743B上翼缘板上翼缘板为最大压力作用于部分加劲板件的支承边，=min/max=148.18/172.48=0.8591，kc=5.8911.59+6.682=0.863(3)受压板件的有效宽度A腹板k=21.743，kc=0.863，b=180mm，c=70mm，t=2.2mm，1=172.48N/mm2板组约束系数k1=0.11+0.93/(0.05)2=0.367由于=min/max0，取=1.5，bc=b/(1)=180/(1+0.915)=93.99mmb/t=180/2.2=81.8218=181.153.080=63.76，38=381.153.080=134.60所以18b/t0，则=1.150.15=1.150.150.859=1.021，bc=b=70mm，b/t=70/2.2=31.8218=181.0211.197=22.00，38=381.0211.197=46.44所以18b/t38则截面有效宽度be1=0.4be=0.457.05=22.82mm，be2=0.6be=0.657.05=34.23mmC下翼缘板下翼缘板全截面受拉，全部有效。(4)有效净截面模量上翼缘板的扣除面积宽度为：7057.05=12.95mm；腹板的扣除面积宽度为：93.9981.62=12.37mm，同时在腹板的计算截面有一13拉条连接孔（距上翼缘板边缘35mm），孔位置与扣除面积位置基本相同。所以腹板的扣除面积按13计算，见图。有效净截面模量为：Wenx/Wx=0.915，Wenymax/Wymax=0.973，Wenymin/Wymin=0.9724强度计算按屋面能阻止檩条侧向失稳和扭转考虑：5挠度计算，满足要求。6构造要求x=600/7.06=85.0=200，满足要求y=300/2.55=117.6pkmax，pkmin0，(pkmax+pkmin)/2L，取ab=1000mm，am=(at+ab)/2=650mmFu=0.7hpftamh0=0.71.01.1650355=177.7103N=177.7KNFl=pjAl=156.86(1.5/20.55/20.355)1.0=74.5KNFu，满足要求。4 基础底面配筋计算=12.18KNm选配610200，As=471mm2。=5.68KNm选配810200，As=628mm2。基底配筋情况见图。基础短柱按构造配筋。（二） 山墙抗风柱下独立基础设计考虑抗风柱所承受的荷载及工程地质、水文地质条件等，参考刚架柱基础的设计结果，抗风柱基础埋深取d=1.0m，基底尺寸BL=1.01.0m，基础底板配筋按构造选用610200。经验算均满足设计要求。（三） 墙下扩展基础设计1基本资料本工程外墙+1.200m标高以下采用Mu10机制实心粘土砖墙，M5水泥砂浆砌筑；+1.200m标高以上采用双层彩色压型钢板。钢板中间用50mm厚玻璃棉板充填。考虑荷载情况及地质条件，采用C15混凝土无筋扩展基础，基础底面标高取1.100m，混凝土基础厚度取30mm。2荷载计算双层彩色压型钢板0.30KN/m250mm厚玻璃棉板0.05KN/m2合计0.35KN/m2因铝合金门窗的重量与彩板墙面相近，故计算彩板墙面重量时，不扣除门窗洞口面积，门窗重量。彩板墙面传至砖墙的线荷载标准值为：0.35(7.21.2)=2.10 KN/m240mm厚浆砌普通砖0.2418=4.32 KN/m218mm厚水泥砂浆粉刷内外墙面0.018202=0.72 KN/m2合计5.04 KN/m2则砖墙自重线荷载标准值值为：5.04(2.00.18)=9.17KN/m圈梁自重：0.240.1825=1.08KN/m传至基础顶面