钢结构课程设计厂房计算书

钢结构课程设计计算书钢结构课程设计计算书 姓名 李宏伟姓名 李宏伟 班级 建工班级 建工 12211221 学号 学号 1 设计资料设计资料 一 设计参数 单层厂房采用单跨双坡门式刚架 刚架跨度 18m 共 12 榀刚架 柱距 7m 柱高 9 8m 屋面坡度 1 10 柱底铰接 取中间跨刚架 GJ 1 进行计算 刚架 采用焊接工字形截面 屋面及墙面为压型钢板复合板 不考虑檩条和墙梁 钢 材采用 Q235 钢 焊条 E43 型 地震设防烈度为 7 度 无悬挂荷载 刚架形式及 几何尺寸如下图 1 2 所示 二 设计荷载 1 永久荷载标准值 按水平投影面 屋面恒载 0 5 包括屋面板 2 kN m 及檩条重 2 可变荷载标准值 屋面活荷载 0 3 2 kN m 3 雪荷载 基本雪压为 0 3 0 S 2 kN m 4 风荷载 基本风压值 0 4 地面粗糙程度系数按 B 类取值 2 kN m 要求 1 确定梁柱截面形式及尺寸 2 梁柱线刚度计算及梁柱计算长度确定 3 荷载计算 4 内力 柱顶水平位移计横梁挠度 5 连接节点设计 图图 1 21 2 刚架形式及几何尺寸刚架形式及几何尺寸 2 荷载计算荷载计算 2 1 荷载取值计算荷载取值计算 1 屋盖永久荷载标准值 对水平投影面 屋盖永久荷载标准值 对水平投影面 包括屋面板及檩条重 0 5 2 kN m 2 屋面可变荷载标准值屋面可变荷载标准值 屋面活荷载 0 30 2 mkN 雪荷载 基本雪压 0 3 对于单跨双坡屋面 0 S 2 kN m 屋面坡角 1 0 5 42 38 z 雪荷载标准值 1 0 0 3 0 3 k S z 0 S 2 kN m 取屋面活荷载和雪荷载中的较大值 0 3 不考虑积灰荷载 2 kN m 3 风荷载标准值风荷载标准值 基本风压 根据地面粗糙度列别为 B 类 查得风荷载高度变 2 0 mkN4 0 化系数 当高度小于 10m 时 按 10m 高度处的数值采用 1 0 风荷载体 z 型系数 迎风柱及屋面分别为 0 25 和 1 0 背风面柱及屋面分别为 0 55 s 和 0 65 2 2 各部分作用的荷载标准值计算各部分作用的荷载标准值计算 1 屋面屋面 恒荷载标准值 0 5 7 3 5kN m 活荷载标准值 0 3 7 2 1kN m 2 柱荷载柱荷载 恒荷载标准值 7 9 8 3 5 7 5 94 85kNkN 活荷载标准值 2 1 7 5 15 8kNkN 3 风荷载标准值风荷载标准值 迎风面 柱上mkNqW 7 025 0 74 0 1 横梁上mkNqW 8 20 174 0 2 背风面 柱上mkNqW 54 1 55 0 74 0 3 横梁上mkNqW 82 1 65 0 74 0 4 3 内力分析内力分析 3 1 在恒荷载作用下 在恒荷载作用下 本单层厂房采用等截面梁和柱 柱脚按铰接支承设计 采用弹性分析方法 确定刚架柱内力 并采用结构力学求解器求解结构内力 图图 3 1 恒荷载作用下的计算模型恒荷载作用下的计算模型 图图 3 2 恒荷载作用下的恒荷载作用下的 M 图图 图图 3 3 恒荷载作用下的恒荷载作用下的 N 图图 图图 3 4 恒荷载作用下的恒荷载作用下的 V 图图 3 2 在活荷载作用下 在活荷载作用下 图图 3 5 活荷载作用下的计算模型活荷载作用下的计算模型 图图 3 6 活荷载作用下的活荷载作用下的 M 图图 图图 3 7 活荷载作用下的活荷载作用下的 N 图图 图图 3 8 活荷载作用下的活荷载作用下的 V 图图 3 3 在风荷载作用下 在风荷载作用下 图图 3 9 左风向荷载作用下的计算模型左风向荷载作用下的计算模型 图图 3 10 左风向风荷载作用下的左风向风荷载作用下的 M 图图 图图 3 11 左风向风荷载作用下的左风向风荷载作用下的 N 图图 图图 3 12 左风向风荷载作用下的左风向风荷载作用下的 V 图图 3 4 荷载组合 荷载组合 门式刚架轻型厂房钢结构的承重构件按承载能力极限状态和正常使用极限状 态设计 根据现行国家标准 建筑结构荷载规范 GB5009 2001 的规定 对 于一般框架 排架结构 可以采用简化组合 按照下列组合值中取最不利值确 定 1 2 恒载 1 4 活载 1 0 恒载 1 4 风载 1 2 恒载 1 4 活载 0 6 1 4 风载 1 2 恒载 1 4 风载 0 7 1 4 活载 1 35 恒载 所有可变荷载组合值产生的效应 4 内力组合内力组合 刚架结构构件按承载能力极限状态设计 根据 建筑结构荷载规范 GB50009 2001 的规定 采用荷载效应的基本组合 oS R 1 0 o 现选取荷载组合中对构件危害最大的组合刚架内力组合 1 2 恒载 1 4 活载 对构件内力值进行验算 左半跨 见表 4 1 表表 4 1 内力组合表内力组合表 截面截面内力组组合项目内力组组合项目 荷载组荷载组 合方式合方式 荷载组合项目荷载组合项目 M KN m N KNV KN 柱 顶 Mmax及相应的 N V 1 2 恒 1 4 活85 5545 9 12 98 刚刚 架架 柱柱 柱 底 Mmax及相应的 N V 1 2 恒 1 4 活0 69 66 12 98 支 座 Mmax及相应的 N V 1 2 恒 1 4 活 85 55 17 4744 38 刚刚 架架 梁梁 跨 中 Mmax及相应的 N V 1 2 恒 1 4 活76 84 12 980 568 5 刚架设计刚架设计 5 1 截面设计 截面设计 初选梁柱截面均用焊接工字钢 截面特性 128200450 mm200B mm450H mm0 8tw mm12tf 2 cm1 82A 4 x cm28181I 3 x cm1252W cm53 18ix 4 y cm1602I 3 y cm 2 160W cm42 4 iy 5 2 构件验算 构件验算 1 构件宽厚比验算 构件宽厚比验算 翼缘部分 96 12 8 f tb 1523515 y f 腹板部分 426 8 53 25 w th 0 250235250 y f 2 刚架梁的验算 刚架梁的验算 抗剪验算 梁截面最大剪力为 44 38kN 考虑仅有支座加劲肋 max V 8 0623 0 34 5 37 0 w s th u V 满足要求 8kN3 44VkN426N1258426 maxvww fth 强度验算 取梁端截面进行验算 N 17 47kN V 44 38kN M 85 55 mkN 因 V 0 5 按 门式刚架轻型房屋钢结构技术规程 CECS102 2002 u V 验算 2 4 63 max min mm N 53 62 79 66 67 6412 2 1028181 2131055 85 8210 10747 1 194 0 79 66 53 62 max min 74 22 11112 01 16 22 K 即腹板8 0400 0 74 221 28 8426 2351 28 y ww p fK th 0 1 全截面有效 M A W NfW A W NMM e e e e N e mkN52 266 8210 10477 1 215101252 3 3 满足要求 整体稳定性验算 构件的最大内力 N 17 47kN M 85 55mkN a 梁平面内的整体稳定性验算 计算长度取横梁长度 15090mm 81 44 150 b 类截面 查 ox l x ox l x i 附录得0 570 x kN9 2287 44 811 1 821010206 1 1 2 32 2 0 2 e Exo EA N1 0 mx 9 2287 47 17 570 01101252 1055 850 1 8210570 0 17470 1 3 6 0 0 Ex xei xmx ex N N W M A N 满足要求 22 mm N215mm N36 72 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 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 对于等截面mm3015 0 y l 构件 b 类截面 查表得2 682 44301510 0yws yy il 762 0 y 2 32 0 00 4 0 00 2 4264 4 122 68 1 101252 4268210 2 68 4320235 4 4 4320 0 y y w s x by fh t W hA y 取 6 083 2 970 0 282 0 07 1 by y 0 1 t 22 3 63 0 mm N215mm N2 188 10125297 0 1055 850 1 8210762 0 1047 17 byel t ey W M A N 满足要求 按 钢结构设计规范 GB50017 2003 校核该梁腹板容许高厚比 粱端截面 2 4 63 max min mm N 53 62 79 66 67 6412 2 1028181 2131055 85 8210 10747 1 94 1 max minmax 0 故 满足要求 3 115 235 2 265 04825 53 0 0 yw ft h 梁跨中截面 2 4 63 max min mmN 37 102 13 110 25 10688 3 1028181 2131057 140 8210 1082 31 故 满93 1 max minmax 0 3 115 235 2 265 04825 53 0 0 yw ft h 足要求 3 刚架柱的验算 刚架柱的验算 抗剪验算 柱截面的最大剪力是 12 98kN 考虑仅有支座加劲 max V 8 0562 0 34 537 0 w s th 满足要求 kN98 12kN4261258426 max VfthV vwwu 强度验算 取柱端截面进行验算 N 45 9kN V 12 98kN M 85 55 mkN 因 V 0 5 按 门式刚架轻型房屋钢结构技术规程 CECS102 2002 u V 验算 2 4 63 max min mm N 81 56 14 73 44 6448 8 1028181 2131055 85 8210 10669 6 177 0 14 73 18 56 max min 94 18 11112 01 16 22 K 即腹8 0441 0 94 181 28 8426 2351 28 y ww p fK th 0 1 板全截面有效 M A W NfW A W NMM e e e e N e m6kN5 258 8210 1066 69 215101252 3 3 满足要求 整体稳定验算 构件的最大内力 N 69 66kN M 85 55mkN a 刚架柱平面内的整体稳定性验算 刚架柱高 H 6600mm 梁长 L 15090mm 柱的线刚度与横梁线刚度之比 为查表得柱的计算长度系数 29 2 6600 15090 梁 柱 梁 柱 LI HI k k 10 2 刚架柱的计算长度 mm11781660010 285 0 hlox b 类截面 查附表得 15058 633 18511781 xoxx il 788 0 x kN1 8 3753 58 631 1 821010206 1 1 2 32 2 0 2 e Exo EA N1 0 mx 1 5198 66 69 788 01101252 1055 850 1 8210788 0 106 669 1 3 63 0 0 Ex xei xmx ex N N W M A N 满足要求 22 mm N215mm 3N8 79 b 刚架柱作用平面外的整体稳定性验算 柱平面外的整体稳定验算 考虑压型墙板与墙梁紧密连接 有蒙皮作用 墙梁可作为横梁平面外的支承点 为安全起见 计算长度取两个墙梁或隅撑间 距考虑 即 对于等截面构件mm3015 0 y l b 类截面 查表得2 682 44301510 0yws yy il 762 0 y 2 32 0 00 4 0 00 2 4264 4 122 68 1 101252 4268210 2 68 4320235 4 4 4320 0 y y w s x by fh t W hA y 6 083 2 取 970 0 282 0 07 1 by y 0 1 t 22 3 63 0 mm N215mm N58 81 10125297 0 1055 850 1 8210762 0 10669 6 byel t ey W M A N 按 钢结构设计规范 GB50017 2003 校核该柱腹板容许高厚比 柱顶截面 2 4 63 max min mm N 81 56 14 73 44 6448 8 1028181 2131055 85 8210 10669 6 77 1 max minmax 0 故 满足要求 39 107 235 2 265 04825 53 0 0 yw ft h 柱底截面 满足要求 0 0 31 69 235 2 265 04825 53 0 0 yw ft h 4 验算刚架在风荷载作用下的 验算刚架在风荷载作用下的侧移侧移 4 cm28181 bc II27 2660015000 t hIlI bc kN67 126 623 16 0W 刚架柱顶等效水平力 kN49 867 1267 067 0 WH 满足要求 mmh EI Hh c 11060mm7 13 27 22 10281811020612 66001049 8 2 12 43 333 5 横梁挠度验算 横梁挠度验算 mm80 180 mm7 26 109 37410206 600038425cos23 1 384 5 43 4 0 l y 满足要求 5 3 节点验算 节点验算 1 梁柱连接节点 梁柱连接节点 螺栓强度验算 梁柱节点拟采用 10 9 级 M22 高强摩擦型螺栓连接 构件截面采用喷砂 摩擦面抗滑移系数 0 45 每个高强螺栓的预拉力是 190kN 连接处传递内力 设计值 N 39 52kN V 78 86kN M 179 10 mkN a b 图图 5 1 刚架柱与刚架梁的连接节点刚架柱与刚架梁的连接节点 螺栓抗拉承载力验算 kN1521908 08 0 PN b t kN521kN88 118 8 52 39 16 0 265 0 4 265 0 1 179 222 1 t n N y My N i 螺栓抗剪承载力验算 满kN869 8 78 86 kN95 7619045 0 0 19 09 0 vv NPnN f b 足 最外排一个螺栓的抗剪 抗拉承载力验算 满足要求 0 191 0 152 88 118 95 76 86 9 b t t b v v N N N N 端板厚度验算 端板厚度取 t 20mm 按二边支撑类端板计算 mm95 19 215464040220046 1088 11846406 2 6 3 feeebe Nee t wffw twf 梁柱节点域的剪应力验算 满足要求 22 6 N mm125N mm69 98 8426426 10 1 179 cct tdd M 螺栓处腹板强度验算 kN764 0kN 8 69 8 52 39 16 002654 16 0 1