单层单跨门式刚架厂房设计书

1、单层单跨门式刚架厂房设计书一、设计资料1. 该车间仓库采用单层单跨门式刚架，无吊车无振动。厂房跨度24m总长度90m柱距6m,檐高8m,屋面坡度1/10。屋面材料为压型钢板，墙面材料为彩钢板。彩板天沟。柱脚为铰接。2. 材料采用Q235B钢材。基础混凝土为 C20混凝土( fc=12.5kN/mm2)3.何载：恒载：0.5活载：0.3风载：基本风压0.55 地面粗糙度B类，荷载体形系数为二、结构平面布置及支撑布置该车间仓库长度90m跨度24m,柱距6m共有16榀刚架，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。檩条间距为1.5m。车间仓库长度60m因此在车

2、间第二开间和中部设置屋盖横向水平支撑；并在屋盖相应部位设置檩条、斜拉条、拉条和撑杆；同时应该在与屋盖横向水平支撑相对应的柱间设置柱 间支撑，由于柱高 柱距，因此柱间支撑不用分层布置。(布置图详见施工图 1)三、设计荷载8 m,取一榀刚架进行分析，柱脚采用铰接，刚架梁和柱采用等截面设计。车间仓库檐高 屋面坡度为1 : 10。得到刚架计算模型如下图：门式刚架计算模型计算模型及风荷载体形系数1.荷载选取恒载:0.5活载：0.3风载：基本风压0.55活我上左风3.荷载组合（1）1.2恒载+1.4活载（2）1.0恒载+1.4风载（3）1.2恒载+1.4活载+1.40.6 风载4.各工况力：恒载作用下的力

3、计算（1 ）恒载作用（先不考虑自重）恒载作用示意區q qcos加伽出系数：l h24f 112h 80.15,R h 上 0.663 s 1,83,u3k(3)4.136850.5294u得:VaVbql 3.6kN2HaHbq!12.33kN8MMql2114.64kN m8M5ql2(1 (1 )84.88kN m8恒载作用下Q图(2 )活载作用q = 1.81 kN /m活载作用示意图VaVbql 21.7kN2HaHbql8.62kN8MMql68.93kN m8M5ql28(1 (1) ) 51.05kN m(3)风载作用下的力计算以左风为例(C)左风可以等效于以下六个图:ts)(求

4、得系数:if2。(4 3 )0.028uk 0.663,0.15,u4.136haqf ( .) 2.02kNHB(1) 1.94kNVA VB qf1(2hfj 1.221 kNM1qfh ( 1) 16.16kN mM2 ( 1丿15.52kN mM5)0.83kN m(1)作用卜为图q 3.3kN/m，a 20.5亦 5 ) iTT136 (8 5 0-15) 0-132ql1Vaq2 (2)23.3 24 0.5 (20.5)29.7kNql 212Va-3.324 0.59.9kN22HaHbql1-3.3 24 3 0.1327.84kN44M1m2ql21 2-3.3 242 0

5、.13263.73kN m44M5q22 (1122)3.3 242 0.52(1 0.15) 0.13246.66kN m4414U6(2)5k 4Ha828 8 (1-0.98)5kN2HbM1M2少12 2ql=(11 22即(1828 8 (120.82882(1 140.82882“，(1 1M5.2 2qi41 (120.828 8Vbqh；21420.828 82 241 0.98)1.62 kN20.98)13.51kN m0.98)12.98kN m(1 (1 0.15) 0.98)1.68kN m1.1kN(2)作用卜M图k 0.663,0.15,u4.1366(20.15

6、) 5 0.6630.984.1361,0, ff11.2m, q 2.148kN/m8U(40.158 4.136(4 3 0.15) 0.02qf2 148 1 2VAVB1(2h f1)(2 8 1.2) 0.79kNA B 212 24qh2.148 1.2Ha( 1)( 1 0.02) 1.26kNHB 也(1)2.148 1.2 (1 0.02)1.31kN2 2qfh2.148 1.2 8 /M1( 1)( 1 0.02)10.10kN m2 2qfh _、 2.148 1.2 8 ,M2(1)(1 0.98) 10.52kN m2 20.54kN mM53 (1) (1) 2.

7、148 1.2 8 0.15 (1 0.5) (1 0.15) 0.022 2 20.79d(1)作川卜说图q 2.148kN/m,0.5,0.132VbVaqf1(2)2.148 24 0.5 (20.5)19.33kN2l2qf 2122.148 24 0.56.44kN2lHaM1M5HbM2qiql2乎2 2 (141-2.148 24 3 0.1325.11kN42.148 2420.13240.83kN m42.148 2422)0.52(1 0.15) 0.13230.37kN4k 0.663,0.15, u 4.136,1,q1.818kN /mHaHbM1M2qhT(1少12

8、 2ql4 (1I 22ql厂(1)110.15) 5 0.6630.98110.98)3.56kN211 - 0.98)10.98kN21 0.98)28,51 kN m1 0.98)29.67kN mql2 21.81882M51 (14)4(1(1 0.15) 0.98)3.69kN mqh：21.818 8VAVb-2.42kN2l2 24风荷载力图风载作用下M图.=耳17,9639.23Tv/风载作用FN图5.组合力截面尺寸初选：梁柱都采用H型型钢h 一般取(1/30-1/45 ),取 h=600mm,暂取 H: 600 300 8 10面积(mm2)Ix(106mm2Wv vx)(

9、104mm3Iy)(106mm2)Wy (104mm3)ix(mm )iy(mm )梁H :600 300 8 1010640652217453024742.3柱H :600 300 8 1010640652217453024742.3EA 2.06 108 10640 10 62.19 106kN,Elx 2.06 108 652 106 10 121.34 105kN m2(1 )截面形式及尺寸初选: 梁柱都采用焊接的 H型钢梁的截面高度h般取(1/30 1/ 45)1,故取梁截面高度为600mm;暂取H：600 300 8 10,截面尺寸见图所示柱的截面采用与梁相同1-因而风荷载只要考虑

10、一个方向作用,风荷(2)力组合(由于恒载和活载关于结构竖向对称, 载只引起剪力不同，而剪力不起控制作用)按承载能力极限状态进行力分析，需要进行以下可能的组合:1.2恒载效应+1.4活载效应1.0恒载效应+1.4 风载效应1.2恒载效应+1.4活载效应+1.40.6风载效应取四个控制截面：如下图:各情况作用下的截面力三1三二1二1_111_1QNMQNMQNM-234.07-234.07o7 do700kX545X00 do o700XXX00doo3 00 bo5i X51XXdo3吉dooMiX4茁X4oCDw1三I二IiiI1 wI HI二IiiQNMQNMQNMQNMp-17.85电 d

11、i X-17.85-114.64-14.33-114.64-14.33oW1 o do 6-10.74-10.74-68.9300 o2-68.9300 o2ontJ 土6-73.65-37.636139.68ok卜I234.07kN m, N36.46kN, Q 70.46kN4-4截面的控制力为M173.33kN m, N36.46kN, Q 2.92kNIV-WM173.33-18.32111.46N-36.467.30-21.37Q-2.921.60-1.10（3 ）截面验算控制力组合项目有： Mmax与相应的N, V（以最大正弯矩控制） Mmax与相应的N, V（以最大负弯矩控制）

12、Nmax与相应的M V（以最大轴力控制） Nmin与相应的M V（以最小轴力控制）1-1截面的控制力为M0, N73.75kN,Q29.26kN2-2截面的控制力为M234.07kN m, N58.38kN, Q 29.62kN所以以上力组合值，各截面的控制力为：3-3截面的控制力为MA:刚架柱验算刚架柱平面计算长度:（按照冷弯薄壁型钢结构技术规）Ki=D , K?=S 从K2/K1 查表得出 u=2.94H IH 8 2.94 23.52m0x平面外计算长度：考虑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，但为了安全起见计算长度按柱高考虑，即 H0y

13、8000mm沁95,247.5800064.91123.17（1 ）强度验算1.正截面验算（珠子以正应力为主）max N M y 114.6kN/mm2 min 入匸 y 100.8kN/mm2(2)整体稳定性验算 刚架柱平面内稳定性验算180x 95b类截面，由钢结构设计规范附表C-2查得，2EA 3.142 2.06 105 10640222183kN,(1.1 ：)Nex(1.1x 0.588mxM x952)73.75 103mx 1.0，则x1 0.8(N/Nex)Wx0.588106401.0 234.07 10673 751.05 217 104 (1 0.8 )21832116

14、.8N/mmfd满足要求。刚架柱平面外稳定性验算f / 235 123.17y 0.420b类截面，由钢结构设计规范查得,tx1.07则yA244000txM xbWpx1.07些竺440000.72516.45 148.6 165N/mnf fd 满足要求。(3)局部稳定验算构件局部稳定验算是通过限制板件的宽厚比来实现的。柱翼缘b 型旦214.615t1023515, 23515 (满足要求)235235y60口 73 2508250235250 (满足要求)235柱腹板hw twB:刚架梁验算：取3-3截面力M 234.07kN?M，N 36.46kN, Q 70.46kN(1 )强度验算

15、正应力:N MA Wx11O.6kN/mm2103.8kN/mm2 fd2215N / mm剪应力：V226.6N / mmfvd 125N / mmA折算应力：,62B 2111.2N/mm2 fd 215N/mm2 (2)稳定性验算刚架梁平面内稳定验算验算方法与柱平面内的稳定验算相同，由于N梁 N柱，M梁二M主，因而可以满足要求。刚架梁平面外稳定验算一般刚架平面外稳定靠支撑来保证，考虑檩条处设置隅撑则横梁成为平面外1.5m支撑的压弯构件，取其中一段计算。1500由V二23及b类截面查钢结构设计规范得， y 0.960y 64.95V2由于有端弯矩与横梁荷载，取tx 1.0，则b 1.07

16、V1.06取1.44000从而上 如 3.54 107.2 110.7N /mm2fd满足要求。yAbWpX平面外稳定满足要求(3)局部稳定验算构件局部稳定验算是通过限制板件的宽厚比来实现的。柱翼缘b 300 8 2t1023514.615yJ15 23515 （满足要求）柱腹板hwtw600 20 738250235y250235250 （满足要求）2354.变截面验算根据实际情况，为节省钢材，就梁柱界面改为变截面。如下图:号界面验算：1-1 截面：M OkN m, N 73.75kN.2-2 截面：M 234.07kN m, N 58.38kN.强度验算：1-1截面:节点段端有效宽度验算:

17、由于1.0,1673.75 10382408.9N/mm2p时可以用g11.1 8.99.8N / mm21 f,计算故号界面全部有效，=8.9N / mm2vfd2-2截面N M 5.5 107.7N/mmA W 5.5 107.7N/mm2同理求P 1，界面有效，1 fd, 21,取 by=1.0+y Ae0tM 1byWe1= 176.4N/mm2 （满足）四、节点设计：（1 ）梁柱节点设计： 梁柱节点形式见下图:1.螺栓伞70 80 SO 70300N12 (0.32 0.222 0.1120.1120.212 0.292)234.07 0.2236.46N285.940.581614

18、N3234.07 0.1136.4641.670.581614234.07 0.3N42.6036.4614118.1336.4614234.07 ( 0.11)36.460.581614234.07 ( 0.21)36.460.581614234.07 ( 0.29)36.460.581614N5N6N746.8787.12119.32Nv0.9 nfu(P 1.25NJ0.9 10.4 7 155 1.25(118.13 85.94 41.672.6 46.87 87.12119.32)395.14 V 70.462.端板13.87mmef e N22ef (ef e )f14.44mmt 取 16mm3.节点域=102.600.9nfuP=0.11kN节点剪力很小，不做抗剪验算（2）抗压验算：NMy1Nmax務 4.5 124.5129kN0.8P140kNn y满足要求（3 ）板端厚度板端厚度按支架条件如图ew 70mm, ef 50mm根据门市