门式刚架设计

精品文档 1欢迎下载1欢迎下载 学 号 钢结构设计 课程设计 哈尔滨市轻型门式钢架设计 院 系 名 称 航天与建筑工程学院 专 业 名 称 土木工程 学 生 姓 名 指 导 教 师 精品文档 2欢迎下载2欢迎下载 2016 年 6 月 钢结构设计 课程设计计算书 精品文档 3欢迎下载3欢迎下载 一 内力计算一 内力计算 1 结构概况 单层厂房采用单跨双坡门式刚架 厂房横向跨度 24m 柱高 6m 共有 11 榀刚架 柱距 9m 屋面坡度 1 10 柱网布置图如图 3 31 屋面及墙面板为压型钢板复合板 檩条 墙梁 为冷弯薄壁卷边槽钢 2 荷载 恒载标准值 屋面板 檩条 支撑平均重量 0 13kN m2 屋面板排风设备平均重量 0 065kN m2 活载标准值 0 5kN m2 风载 0 55kN m2 地面粗糙度系数按 B 类取值 风荷载高度变化系数按现行国家标准 建筑结构荷载规范 GB 5009 取值 1 0 体型系数按照现行标准化协会标准 门式 z 刚架轻型房屋钢结构技术规程 CECS102 的附录 A 表 A 0 2 1 封闭式中间区取值 当风荷 载自左向右时 房屋表面的体型系数如图 3 31A 所示 精品文档 4欢迎下载4欢迎下载 3 荷载组合 根据荷载规范 活载和风载可不同时组合 柱 1 柱下端柱上端 组合号 MNVMNV 10 4 9317 2455 5815 01 1 28 20 23 9427 88119 3932 34 11 92 3027 1 28 79 69 41 17 03 5 65 408 09 18 15 5 610 31 16 29 50114 07 63 81 382 83 103 9963 81 6095 06 53 17 319 03 86 6653 17 70128 33 71 78 430 69 116 9971 78 80184 98 107 37 644 25 174 9107 37 90165 97 96 74 580 44 157 5796 74 100177 97 102 28 613 68 166 63102 28 110184 98 107 37 644 25 174 9107 37 120165 97 96 74 580 44 157 5796 74 130177 97 102 28 613 68 166 63102 28 140114 07 63 81 382 83 103 9963 81 15095 06 53 17 319 03 86 6653 17 精品文档 5欢迎下载5欢迎下载 160128 33 71 78 430 69 116 9971 78 17042 67 15 18 119 79 32 5924 75 18023 66 4 54 55 98 15 2614 12 19061 89 42 8 194 78 51 8122 13 20042 88 32 16 130 98 34 4811 5 210113 58 58 75 381 2 103 568 32 22094 57 48 11 317 4 86 1757 69 230132 8 86 37 456 2 122 7265 7 240113 79 75 73 392 39 105 3955 07 250113 58 58 75 381 2 103 568 32 26094 57 48 11 317 4 86 1757 69 270132 8 86 37 456 2 122 7265 7 280113 79 75 73 392 39 105 3955 07 29042 67 15 18 119 79 32 5924 75 30023 66 4 54 55 98 15 2614 12 31061 89 42 8 194 78 51 8122 13 32042 88 32 16 130 98 34 4811 5 330 4 9317 2455 5815 01 1 28 340 23 9427 88119 3932 34 11 92 35027 1 28 79 69 41 17 03 5 65 3608 09 18 15 5 610 31 16 29 37044 71 13 26 127 41 34 6329 22 38025 69 2 62 63 61 17 2918 58 精品文档 6欢迎下载6欢迎下载 39076 74 59 29 252 41 66 6624 85 40057 73 48 65 188 6 49 3314 21 41044 71 13 26 127 41 34 6329 22 42025 69 2 62 63 61 17 2918 58 43076 74 59 29 252 41 66 6624 85 44057 73 48 65 188 6 49 3314 21 450 4 9317 2455 5815 01 1 28 460 23 9427 88119 3932 34 11 92 47027 1 28 79 69 41 17 03 5 65 4808 09 18 15 5 610 31 16 29 490110 24 56 75 340 5 100 1656 75 50091 23 46 12 276 7 82 8346 12 510148 29 89 53 537 2 138 2189 53 520124 21 75 79 454 72 115 8175 79 530148 29 89 53 537 2 138 2189 53 540124 21 75 79 454 72 115 8175 79 550110 24 56 75 340 5 100 1656 75 56091 23 46 12 276 7 82 8346 12 柱 2 精品文档 7欢迎下载7欢迎下载 柱 下 端柱 上 端 组合号 MNVMNV 1027 128 7969 41 17 035 65 208 0918 155 610 3116 29 30 4 93 17 24 55 5815 011 28 40 23 94 27 88 119 3932 3411 92 50184 98107 37644 25 174 9 107 37 60165 9796 74580 44 157 57 96 74 70177 97102 28613 68 166 63 102 28 80114 0763 81382 83 103 99 63 81 9095 0653 17319 03 86 66 53 17 100128 3371 78430 69 116 99 71 78 110184 98107 37644 25 174 9 107 37 120165 9796 74580 44 157 57 96 74 130177 97102 28613 68 166 63 102 28 140114 0763 81382 83 103 99 63 81 15095 0653 17319 03 86 66 53 17 160128 3371 78430 69 116 99 71 78 170132 886 36456 2 122 72 65 7 180113 7975 73392 39 105 39 55 07 190113 5858 75381 2 103 5 68 32 20094 5748 11317 4 86 17 57 69 21061 8942 8194 78 51 81 22 13 精品文档 8欢迎下载8欢迎下载 22042 8832 16130 98 34 48 11 5 23042 6715 18119 79 32 59 24 75 24023 664 5455 98 15 26 14 12 250132 886 36456 2 122 72 65 7 260113 7975 73392 39 105 39 55 07 270113 5858 75381 2 103 5 68 32 28094 5748 11317 4 86 17 57 69 29061 8942 8194 78 51 81 22 13 30042 8832 16130 98 34 48 11 5 31042 6715 18119 79 32 59 24 75 32023 664 5455 98 15 26 14 12 33076 7459 29252 41 66 66 24 85 34057 7348 65188 6 49 33 14 21 35044 7113 26127 41 34 63 29 22 36025 692 6263 61 17 29 18 58 37027 128 7969 41 17 035 65 3808 0918 155 610 3116 29 390 4 93 17 24 55 5815 011 28 400 23 94 27 88 119 3932 3411 92 41076 7459 29252 41 66 66 24 85 42057 7348 65188 6 49 33 14 21 43044 7113 26127 41 34 63 29 22 44025 692 6263 61 17 29 18 58 精品文档 9欢迎下载9欢迎下载 45027 128 7969 41 17 035 65 4608 0918 155 610 3116 29 470 4 93 17 24 55 5815 011 28 480 23 94 27 88 119 3932 3411 92 490148 2989 53537 2 138 21 89 53 500124 2175 79454 72 115 81 75 79 510110 2456 75340 5 100 16 56 75 52091 2346 12276 7 82 83 46 12 530148 2989 53537 2 138 21 89 53 540124 2175 79454 72 115 81 75 79 550110 2456 75340 5 100 16 56 75 56091 2346 12276 7 82 83 46 12 4 刚架采用变截面构件时的刚架内力位移计算 1 刚架计算简图和杆件截面 图 3 31I 为变截面刚架示意图 截面表 例表 3 3 c 截面 h b t w t A cm x I cm 4 X W cm 3 精品文档 10欢迎下载10欢迎下载 1 1380 350 15 8131316631809 2 2830 350 15 81671922104805 3 3840 350 20 81691935704839 4 4390 350 20 8133314251796 3 位移计算结果 门规 5 2 1 位移计算结果 例表 3 3 d 荷载组合D 点横向侧移C 点竖向位移 精品文档 11欢迎下载11欢迎下载 mm mm 1 00 恒载 1 00 活载6 876 5 1 00 恒载 1 00 风载 左风 6 67 8 注 横向侧移向右为正 竖向位移向下为正 C 点为刚架顶部节点 D 点为右侧柱顶节点 5 计算简图 精品文档 12欢迎下载12欢迎下载 精品文档 13欢迎下载13欢迎下载 精品文档 14欢迎下载14欢迎下载 精品文档 15欢迎下载15欢迎下载 精品文档 16欢迎下载16欢迎下载 精品文档 17欢迎下载17欢迎下载 二 刚架柱的计算二 刚架柱的计算 验算变截面刚架柱 尺寸如图所示 钢材选用 Q345 B f 345N mm2 175 N mm2 结 构设计中 应从个工况取一组或多组最不利内力进行计算 本例作为计算过程演示 仅 1 2D 1 4L 这一组工况 组合内力 1 2D 1 4L 例表 3 4 M kNm N kN V kN 小头 0 00184 98 107 37 大头 644 25174 90 107 37 注 压正拉负 1 宽厚比验算 门规 6 1 1 翼缘外伸宽厚比 满足规程的限值要求 门规 6 1 1 1 2705 2 6 615 20 腹板宽厚比 满足规程的限值要求 门规 350800 43 8250 100250 88 6 1 1 1 精品文档 18欢迎下载18欢迎下载 腹板高度变化率 腹板承载力可利用屈曲后强度 门规 800 350 75 6 mm m 6 1 1 6 2 大头端截面强度验算 1 计算腹板抗剪承载力设计值 门规 6 1 d V 1 计算参数 门规 6 1 1 7 w 因柱子腹板不设横向加劲肋 5 34k 770 8 1 37 37235 37 5 34 235 345 ww w y ht kf 2 计算屈曲后抗剪强度 门规 6 1 1 6 2 1 0 275 1 37 175109 1 vd fN mm 3 计算 门规 6 1 1 6 d V 楔形构件 腹板高度取板幅平均高 800350 8109 1501 9 2 dw wvd Vh t fkN 度 2 腹板有效截面计算 门规 6 1 1 2 门规 6 1 1 6 1 计算腹板的 36 2 max 6 501 96441010 25 4 8 164 2 1670010 压 x NM N mm AW 36 2 min 6 501 9644 25 4 1010 104 16 16701080 拉 x NM N mm AW 门规公式 6 1 1 5 min max 0 634 精品文档 19欢迎下载19欢迎下载 2 计算 门规公式 6 1 1 4 k 受压板件稳定系数 22 16 21 229 1 0 112 1 1 k 3 计算 门规公式 6 1 1 3 p 计算参数 800 8 0 936 28 1 235 28 121 229235 345 ww p y ht kf 4 计算 e h 0 8 0 936 1 2 有效宽度系数 门规公式 6 1 1 p p 1 0 9 0 8 0 8776 2c 腹板受压区有效宽度 1 800 1 0 634 490 cw hhmm 门规公式 6 1 1 1b 0 8776 490430 ec hhmm 确定腹板有效宽度的分布 门规公式 6 1 1 7a 1 0 4172 0 ee hhmm 门规公式 6 1 1 7b 2 0 6258 ee hhmm 5 计算有效截面的截面特性 2 63 94 3 1 210600 4 624 10 400 1 9221 10 385 15 7688400 effwe e ee xe exe Ab tt hmm Smm ySAmm Imm WImm 精品文档 20欢迎下载20欢迎下载 Ae 为有效截面的面积 Se 为有效截面对下翼缘边界的面积矩 y 为有效截面中性轴位置 Ixe 为对中性轴的转动惯量 We1 为最大受压纤维截面模量 3 强度验算 门规 6 1 2 2 由于 V 107 37kN 0 5Vd 250 95kN 则工字形截面压弯构件在剪力 V 弯矩 M 和轴力共 同作用下的截面强度须满足 3 184 98 10 7688406440 345 2518 106 25 00 N eeee MkN mMW fNWAkN m 故大头端截面强度是安全的 3 小头端截面强度验算 门规 6 1 1 2 门规 6 1 1 6 弯矩为 0 3 184 98 13100 10 14 12 N kN m A 故 门规公式 6 1 1 5 min max 1 0 受压板件稳定系数 门规公式 6 1 1 4 22 16 4 0 1 0 112 1 1 k 计算参数 门规公式 6 1 1 800 8 2 156 28 1 235 28 14 0 235 345 ww p y ht kf 3 门规公式 6 1 1 2b 1 2 0 640 24 1 2 0 4106 pp 腹板受压区有效宽度 由于 腹板受压区 0 800 cw hhmm0 4106 800328 5 ec hhmmmm 2 2 2 300 158 328 511628 effwe Ab tt hmm 3 22 10 15 9 345 11628 184 98 e N N mmfN mm A 精品文档 21欢迎下载21欢迎下载 由于小头端 门规公式 800 8 1 4170 8 37 5 34 235 345 w 2 175 vdv ffN mm 6 1 1 10 对楔形构件 腹板高度取 350800 8107 3175805 2 7 dwwvd Vt h fkNVkN 板幅平均高度 门规公式 6 1 1 8 故小头端强度满足要求 4 平面内稳定计算 门规 6 1 3 根据附录 4 附表 4 3 3 有关计算长度和稳定系数的计算如下 1 计算柱的线刚度 h 为构件长度 门规公式 6 1 3 3 93 11 10 6001 03203910252 e KIhmm 2 计算梁的线刚度 首先需要楔形梁在刚架平面内的换算长度系数 查门规附录 D 12 760 dmmd 0 310 dmm 屋脊一侧两楔形梁段的楔率为 1 12 0 11 45 d d 最小截面高度两侧的楔形段长度比为 刚架脊点视为斜梁铰接支点 1 0 5 2 根据门式刚架轻型房屋钢结构技术规程 CECS 102 2002 附录 D 有 0 25 时 0 5 0 50 时 0 6 插值有 0 5 时 0 6 由门规附录 D 查得 半跨斜梁长度 12 05m 精品文档 22欢迎下载22欢迎下载 梁的线刚度 门规公式 6 1 3 4 8 3 20 10 220950 2 0 6 12 05 100 3 0 1425 b KISmm 梁柱线刚度比 2 1 20950 0 0653 320350 K K 柱小头大头截面惯性矩比 8 0 9 1 103 1663 1 9221 0 16 10 c c I I 根据附表 4 3 3 柱的计算长度系数 门规 6 1 3 中的表 6 1 3 1 003 r 柱刚度平面内的计算长度 0 6 1 0036 018 r HHm 3 求构件轴压稳定系数 小头回转半径 0 155 71 imm 00 38 65 Hi 查附表 4 附表 4 2 2 b 得 此处查钢规 5 1 及附录 C 0 873 x 等效弯矩系数 门规 6 1 3 3 规定 1 0 mx 门规公 22252 00 1 12 06 1011628 1 1 38 65 14381 9 Ex de NEAkN 式 6 1 3 2 门规公式 6 1 3 1 01 0001 1 mx xeEx dxe NM ANNW 36 22 1010 102 72 375 0 873 116281 14381 9 0 6337688 184 98644 25 184400 98 N mmfN mm 5 平面外的稳定计算 门规 6 1 4 等效弯矩系数 精品文档 23欢迎下载23欢迎下载 门 33 22 33 00 1010 10 75 10 75 0 987 1438 184 98184 9 1 9 1014381 9 10 8 t Ex dEx d NN NN 规公式