单层工业厂房设计

0 钢结构钢结构 课程设计报告课程设计报告 题 目 单层工业厂房设计 院 系 城市建设学院 专业班级 土木 1304 班 学生姓名 张伟 学 号 20133101168 指导教师 邹思敏 2016 年 5 月 8 日至 2016 年 5 月 14 日 武昌首义学院制武昌首义学院制 1 目目 录录 1 1 设设计计资资料料 8 8 2 2 结结构构平平面面柱柱网网及及支支撑撑 8 8 三三 荷荷载载计计 算算 8 8 1 计算模 型 8 8 2 荷载取 值 8 8 3 截面内 力 9 9 4 荷载组合 1 13 3 5 内力组合 1 13 3 四四 梁梁柱柱截截面面设设 计计 1 15 5 1 截面尺寸确定 1 15 5 2 截面几何特性 1 15 5 3 构件宽厚比验算 1 15 5 4 刚刚架架斜斜梁梁验验算算 1 15 5 1 抗剪验算 1 16 6 2 有效宽度计算及在 M N V 共同作用下的验 算 1 16 6 3 斜梁的整体稳定验算 1 17 7 5 5 刚刚架架柱柱验验算算 1 17 7 1 抗剪验算 1 18 8 2 有效宽度计算及在 M N V 共同作用下的验 算 1 18 8 3 斜梁的整体稳定验算 1 19 9 6 6 节节点点设设计计 2 20 0 1 构造要求 2 21 1 2 节点验算 2 22 2 2 钢结构钢结构 课程设计任务书课程设计任务书 1 1 设计题目设计题目 1 单层工业厂房设计 1 1 设计资料设计资料 单层厂房采用单跨双坡门式刚架 厂房横向跨度 12m a 15m b 18m c 柱顶高度 5 1m a b 6 3m c 共有 8 榀刚架 柱距 6 3m a 6m b c 屋 面坡度 1 10 柱底铰接 窗高出柱脚 1 5m 尺寸为 1 5x3m 每个柱距间居中设置一个 两端山墙上各设门一个 居中 尺寸为 3 3x4 5m 取中间跨刚架 GJ 1 进行计算 刚架构件截面采用变截面焊接工字形 屋面及墙 面均为带 100mm 厚岩棉夹层的双层压型钢板 檩条 墙梁 采用薄壁卷边 C 型钢 间 距为 1 5m 钢材采用 Q235B 焊条 E43 型 抗震设防烈度为 6 度 2 2 荷载荷载 1 屋面不可变荷载标准值 按水平投影面 a 0 35kN b 0 4kN c 0 5kN 2 屋面可变荷载标准值 按水平投影面 a 0 5kN b 0 4kN c 0 3kN 3 雪荷载 基本雪压 a 0 3kN b 0 35kN c 0 5kN 4 风荷载 基本风压 a 0 35kN 地面粗糙度系数按 C 类 b 0 45kN c 0 35kN 3 3 课程设计要求课程设计要求 1 根据设计资料进行结构布置 含屋面支撑和柱间支撑 并绘制结构平面布置图 1 100 参考图 3 2 绘制屋面和墙面支撑系统的布置图 1 100 提示 布置屋面檩条 拉条 隅撑 布置墙面墙梁 拉条 隅撑 布置墙面檩条时 注意预留门窗洞口的空间 4 3 根据题目给定的荷载 进行荷载组合 找出各构件的控制截面及内力值 并根据内 力值对刚架梁和刚架柱以及一个梁柱刚性节点进行设计 出具相关计算书 门式刚 架内力分析可借助分析软件 4 绘制 GJ 1 的施工图 要求对每一个单元板件均编号并列入材料表并计算重量由此 统计单榀刚架总重量 参考图 5 5 绘制不少于两个节点详图 绘制 3 个零件大样 比例自定 参考图 6 要求刚架柱和刚架梁均按变截面设计 7 7 参考资料推荐参考资料推荐 1 门式刚架轻型房屋钢结构 无吊车 02SG518 1 2 钢结构课程设计指导与设计范例 王静峰 主编 武汉理工大学出版社 3 其它与钢结构设计实际例子的书籍均可参考 指导教师 签名 指导教师 签名 2020 年年 月月 日日 6 课程设计成绩评定表课程设计成绩评定表 项项 目目比例比例得得 分分 平时成绩 百分制记分 平时成绩 百分制记分 30 业务考核成绩 百分制记分 业务考核成绩 百分制记分 70 总评成绩 百分制记分 总评成绩 百分制记分 100 成成 绩绩 评评 定定 评定等级评定等级优优 良良 中中 及格及格 不及格不及格 指导教师 签名 指导教师 签名 2020 年年 月月 日日 7 一 设计资料一 设计资料 该厂房采用单跨双坡门式刚架 厂房横向跨度 18m 柱顶高度 6 3m 共 8 榀刚架 柱距 6m 屋面坡度 1 10 柱底铰接 窗高出柱脚 1 5m 尺寸为 1 5x3m 每个柱距间居中设置一个 两端山墙上各设门一个 居中 尺寸为 3 3x4 5m 刚架构件截面采用变截面焊接工字形 屋面及墙面均为带 100mm 厚 岩棉夹层的双层压型钢板 檩条 墙梁 采用薄壁卷边 C 型钢 间距为 1 5m 钢材采用 Q235B 焊条 E43 型 抗震设防烈度为 6 度 荷载取值 屋面不可变荷载标准值 按水平投影面 0 4kN 屋面可变 荷载标准值 按水平投影面 0 4kN 基本雪压 0 35kN 基本风压 0 45kN 地面粗糙度系数按 C 类 柱与墙自重 0 5kN 二 结构平面柱网及支撑二 结构平面柱网及支撑 该厂房跨度 18m 柱距 6m 共 8 榀刚架 所以厂房纵向长度 6 8 1 42m 由于纵向温度区段不大于 300m 横向温度区段不大于 150m 因此不用设 置伸缩缝 柱间支撑宜布置在温度区段的中部 以减小纵向温度应力的影响 并在屋盖相应部位设置檩条 拉条及撑杆 同时应该在柱间支撑布置的柱间布 置屋盖横向水平支撑 由于无吊车 且柱高 1500 故不需计算斜梁平面外整体稳定性 y l 六 刚架柱的验算六 刚架柱的验算 1 抗剪验算 大头 柱截面大头剪力设计值为 KNV09 21 大头柱腹板平均切应力为 2 3 0 59 5 8 142500 1009 21 mmN th V ww 腹板可不设中间横向加劲肋 此时 则 34 5 k 8 069 0 235 23534 5 37 8 472 23537 w y ww fk th 所以KNfthfthV vwwvwwd 4721258472 由于 故抗剪强度满足要求 d VV 小头 梁截面小头剪力设计值为 KNV57 18 小头梁腹板平均切应力为 2 3 0 06 8 6 82400 1057 18 mmN th V ww 腹板可不设中间横向加劲肋 此时 则 34 5 k 18 8 075 0 235 23534 5 37 6 384 23537 w y ww fk th 所以KNfthfthV vwwvwwd 2881256384 由于 故抗剪强度满足要求 d VV 2 有效宽度计算及在 M N V 共同作用下的验算 在 M N V 共同作用下 取控制截面为柱上端截面 即柱大头 内力设计值为 因为 故按计算 KNN KNV mKNM 09 56 09 21 00 125 d VV5 0 N e MM 即 22 4 6 3 8 55 2 66 1048356 2 472 10125 10776 1009 56 mmNmmN I My A N 或 2 2 2 1 8 55 2 66 mmN mmN 20 1 1 112 0 1 16 84 0 2 66 8 55 22 1 2 K 即腹板全截面有效 1 8 026 0 5 63087 1 235 1 28 k th ww 满足要求 因此 mKNMM mKNANWMM mKNfWM N e ee N e ee 00 125 74 40510 10776 101934 09 5681 415 81 415215101934 3 3 e 3 3 柱整体稳定性验算 平面内整体稳定性验算 根据二阶分析法计算柱的计算长度系数 19 KN EA N b i l mhl dh d x o oE y x ox x ox 3 2 52 2 e 2 x x 3 2 0 0 1 1027 271 1 107761006 2 1 1 946 0 27 212 107 5 7 53 691 0 91 0 0775 0 108 0 375 0 1 0 6 268 0 25 0 1 4000 5000 1 d 类截面 查得 柱的计算长度 计算长度系数 及 不大于 22 3 3 63 1 0 0 1 0 0 215 26 70 101934 946 0 1027 09 56 1 10125 10776946 0 1009 56 1 mmNfmmN W N N M A N exy Ex mx exy 平面内稳定 平面外整体稳定性验算 假定分段出内力大小为大头和小头截面的平均值 即 M 62 5KN m N 56 09KN V 19 83KN 且其截面尺寸取平均值为 450 x225x8x10 可 以算出分段处截面的几何特性 2 7940mmA 44 1027084mmIx 44 101900mmIy 33 101204mmWx 计算上段的平面外稳定性 此段的小头在分段处 查规范得 对于分段处 40 64 92 48 3150 0 0 y y y i l 782 0 y 22 4 6 3 5 42 7 56 1027084 2 430 10 5 62 7940 1009 56 mmNmmN I My A N 或 经计算全截面有效 故受压区高度为 mm 8 245 5 427 56 7 56 430h 21 1 wc h mm2 57 8 8 245 3 1 10225 22510 12 1 i 3 0 A Iyo y 柱的楔率 20 01 12 57 315035 0 00358 0 100358 0 1 06 1 10225 4303150 11 0 023 0 1023 0 1 0 6 h268 0 11 0 1450 5001 d 0 s 001 yo w f i l A lh dd 及不大于 4 58 2 57 3150 06 1 0 0y y s i l 梁整体稳定系数 6 023 4 235 235 4504 4 8 4 58 01 1 06 1 1204000 4507940 4 58 4320 235 4 4 4320 2 4 2 2 0 004 0 00 0 2 y y w s X y by fh t W hA 00 1 23 4 282 0 07 1 b 修正后 by 等效弯矩系数 因上柱段两端弯曲应力相差不多 取0 1 t 22 3 63 1 1t 0 0 215 9 112 101204000 1 10125 7940782 0 1009 56 mmNfmmN W M A N e b ey 七七 节点设计节点设计 1 构造要求 螺栓排列应符合构造要求 采用端板竖放 1 此节点取 mm35ee小于具的净空要求 通常不应满足扣紧螺栓所用工 fw mmmm fw 40e75e 2 螺栓排列间距不应小于 2 倍螺栓孔径 选取螺栓为 8 8 级 M22 型号 则 d0 21 5mm 端距大于 43mm 因此宽度方向端距取 47mm 因此宽度方向端距取 47mm 长度方向端距取 50mm 3 两排螺栓之间最小距离为 3 倍螺栓直径 最大距离不应超过 500mm 因此 确定端板长 L 500 40 x2 2x50 680mm 宽 b 8 75x2 2x47 252mm 2 节点验算 a 节点螺栓验算 21 柱节点处内力值 M 125 00KN m N 56 09KN V 21 09KN 梁节点处内力值 M 125 00KN m N 26 58KN V 53 72KN 一个螺栓的抗拉承载力设计值0 8120 b t NpKN 一个螺栓的抗剪承载力设计值 0 90 9 1 0 45 15060 75 b vf NnpKN 柱截面 螺栓所受剪力 21 09 2 6 8 v V NKN n 受力最大的螺栓所受拉力 3 1 1 222 125 1024056 09 85 9 4 152240 8 y t i M N NKN yn 第二排螺栓所受拉力 3 2 2 222 125 1015256 09 51 8 4 152240 8 y t i M N NKN yn 高强度螺栓摩擦型连接同时受剪和受拉时 其承载力计算 2 685 9 0 761 60 75120 vt bb vt NN NN 满足要求 梁截面 螺栓所受剪力 53 72 6 7 8 v V NKN n 受力最大螺栓所受拉力 3 1 1t 222 125 1024026 58 89 6 4 152240 8 y i M N NKN yn 第二排螺栓所受拉力 3 2 2 222 125 1015226 58 55 5 4 152240 8 y t i M N NKN yn 高强度螺栓摩擦型连接同时受剪和受拉时 其承载力计算 6 789 6 0 861 60 75120 vt bb vt NN NN 满足要求 b 端板厚度设计 此结构的端板厚度 t 可根据支撑条件按伸臂类和两边支撑类公式计算 但不应 小于 16mm 和梁端板相连的柱翼缘部分应与端板等厚度 伸臂类 22 3 6 6 40 120 10 23 1 250 215 ft e N tmm bf 两边支撑类 3 6 2 6 75 40 120 10