门式框架设计计算书.doc

门式框架设计计算书一、设计资料某单层厂房采用单跨双坡门式刚架，厂房横向跨度为15m，檐口6m，共有12榀刚架，柱距6m，屋面坡度为。柱网及平面布置图见图1，刚架形式和几何尺寸见图2和图3,。梁柱节点采用高强螺栓连接，刚架平面外设柱间支撑，檩条端部隅撑在a、b点分别提供柱、梁的侧向支撑点，钢材采用Q235-B.F，焊条采用E43型。设计条件如下：1）屋面材料：夹芯板。2）墙面材料：夹芯板。3）天沟：彩钢板天沟。4）荷载荷载：0.7 N/mm2活载：0.2 N/mm2风荷载：基本风压=，地面粗糙度为A类雪荷载：0.4 N/cm25）钢材采用Q235-B.F二、构件截面确定（一）、钢架柱的截面确定1.假设长细比=1002.计算回转半径，取=6m =3m=/=600/100=6cm =/=300/100=3cm截面属于b类截面，按查教材附表5.2可得柱稳定系数分别为=0.555 3.计算截面面积， =18*6*7.5*10/(0.555* 215)=67.9 cm2所以钢架柱和钢架梁都取H型钢HW250*250*14*14，但是由于后面截面校核的时候该截面不符合要求，所以经验算选取截面为HW400*400*15*15的截面该截面特性如表1表1 梁柱截面特性截面截面名称面积 cmcm柱H4004001515178.454804024761625580916.419.54梁H4004001215178.454804024761625580916.419.54三、荷载计算1.荷载取值计算屋面自重（标准值，沿坡向）:双层压型钢板复合保温板 0.2檩条及支撑 0.15刚接斜梁自重 0.15 总计 0.5屋面雪荷载（标准值） 0.4 屋面均布活载（标准值） 0.2屋面均布活载不与雪荷载同时考虑，因此按雪荷载取0.4墙面及柱自重（包括墙面材料、墙梁及钢架柱） 0.5风荷载：基本风压=0.6地面粗糙等级A类，风荷载体型系数见图3已柱顶为准，风压高度系数=1.17 =0.6以屋顶为准，风压高度系数=1.17 =0.62.各部分作用荷载屋面荷载荷载标准值 （0.5+0.7）6=7.2活载标准值 0.46=2.4柱荷载恒载标准值 0.56=3.0风荷载标准值迎风面 柱上 =1.170.60.86=3.37 横梁上 =-1.170.60.66=-2.53背风面 柱上 =-1.170.60.56=-2.1 横梁上 =-1.170.60.56=-2.1四、钢架内力计算钢架内力分析可以采用建筑结构静力计算手册中的方法进行，见下表2计算项目计算简图及内力图（M、N、Q） 恒荷载作用活（雪）荷载作用 风荷载作用五、内力组合1.钢架柱柱顶截面。因风荷载内力与竖向荷载内力符号相反，故钢架柱身只考虑恒荷载的组合。 第一种组合： M=1.294.8+1.431.59=157.986kN.m N=1.2(-55.08)+1.4(-18.36)=91.856kN Q=1.2(15.79)+1.45.27=26.370 kN第二种组合： M=1.3594.8+1.40.931.59=167.78 kN.m N=1.35（-55.08）+1.40.9（-18.36）=97.49 kN Q=1.35（15.79）+1.40.9（5.27）=27.96 kN柱底截面 Nmax组合： M=0 N=-1.298.28-1.418.36=143.64 kN Q=-1.215.79-1.45.27=26.33 kN Nmin组合： N=98.28-1.424.45=64.036 kN Q=15.79+1.4(-22.9)=16.27 kNQmax组合： N=-1.298.28-0.91.4(18.36-10.27)=128.082 kN Q=-1.215.77-1.4(10.30+5.27)=40.759 kN2、钢架横梁BC支点（B点）截面，因风荷载内力与竖向荷载内力符号相反，故只考虑竖向荷载+活载的组合。 Mmax组合： M=1.294.8+1.431.59=157.986 kN N=1.226.28+1.48.76=43.8 kN Q=1.250.88+1.417=84.856 kN六、截面验算1、柱截面验算 确定计算长度= =-0.84=20.19=0.140.8 因此不考虑屈曲后强度 K1=6000/15298=0.39查钢结构设计规范附录，得=3.8平面内计算长度 Hoy=3.86000=22860mm平面外计算长度 Hox=3000mm强度验算=69.70215强度满足要求，对热轧型钢构件可不验算抗剪强度稳定验算由=22860/164.1=131.63=150及b类截面查表得=0.38=1901.69 KN= =81.68f=215平面外稳定验算：=74.48f=215 满足要求局部稳定验算： 翼缘： =12.8腹板： = = 当1.62.0时 =24.67（48+0.5-26.2）=112.6满足要求。 2、梁截面验算：计算长度 k2= 查钢结构原理与设计表得： =2.14 =2.1415298=32737.72mm强度验算=66.48215 满足要求强度满足要求，对热轧型钢构件可不验算抗剪强度。刚度验算=33.54=150 满足要求稳定性验算a.平面内稳定验算横斜度为1/5，可不做此验算 b.平面外稳定验算取平面外侧向支撑点为3200mm，即屋面没有支撑点的距离=33.54 查表得：=0.92=66.48f=215= =当1.6 2.0 时，=24.67（48+0.5-26.2）=112.6（其中=100） 满足要求七、梁柱节点连接计算 梁柱节点采用伸式平端板连接接头，如图31. 接头内力计算 连接处内力组合为恒荷载+雪荷载，计算结果为： M=157.986 kN.m 梁端B点内力 N=43.8 kN Q=84.856 kN M=157.986 kN.m 柱端B点内力 N=-91.856 kN Q=26.37kN一般为安全起见，将节点B的内力值B作为连接接头处内力计算，用来设计此连接面2. 节点计算 每个螺栓的最大拉力为： (其中