钢结构排架课程设计计算书

1、钢结构排架课程设计计算书姓名耿晓学号 2007002023班级土木 07 级 1班指导教师侯和涛、衣振华、金桂研2010.12.21目录一、设计资料 (2二、荷载计算 (2三、内力计算 (2四、内力组合 (5五、吊车梁设计 (6五、排架柱设计 (7六、排架梁设计 (8(10七、节点设计 (8 附件钢结构排架课程设计任务书 钢结构排架设计、设计资料1·结构形式及主要构件特征量 :单跨排架,跨度 9m ,柱距 6米,柱顶标高 9.00米, 牛腿顶标高 6.00米,吊车起重量 10t 。2·主要材料:钢材 Q235B ,焊条 E43xx 型,高强螺栓 10.9级扭剪型。 3 &#

2、183;工程建设 地点:山东济南。4·荷载参数 : 屋面永久荷载 0.3kN/m2,可变荷载 0.5kN/m2,风荷载基本风压 0.45kN/m2,不考虑其它荷载。5·设计主要依据 :钢结构排架课程设计任务书 ;建筑结构荷载规范 (GB 50009-2001;钢结构设计规范 (GB 50017-2003。 二、荷载计算1.荷载取值计算1 屋盖永久荷载标准值 DL=0.3kN/m2 2 屋面可变荷载标准值 LL=0.5kN/m23 风荷载标准值ks k w W Z Z =基本风压 0=0.45 KN/m2,风荷载体型系数 s 迎: 风面柱及屋面分别为 +0.8 和 - 0.8

3、,背风面柱及屋面分别为 -0.5 和-0.5。2.各部分作用的荷载标准值计算1屋面 恒荷载标准值 :0.3 6×=1.80KN/m 活荷载标准值 :0.5 6×=3.00 KN/m 2 柱身 恒荷载标准值 :0.3 ×6=1.80KN/m 3 风荷载标准值 :迎风面 :柱上 qw1=0.45×6×0.8=2.16KN/m背风面 :柱上 qw3=-0.45×6×0.50=-1.35KN/m三、内力计算: 1 恒载作用 ( 标根据各个计算简图计算 ,得结构在各种荷载作用下的内力图如下 准值下 ,计算简图及内力值 :恒载作用下弯矩

4、图恒载作用下剪力图恒载作用下轴力图2活载作用 （标准值下 ,计算简图及内力值活载作用下弯矩图活载作用下剪力图活载作用下轴力图3风荷载作用（标准值 下,计算简图及内力值 :左荷载作用下弯矩图四、内力组合横载和活载关于结构竖向对称 ,因而风荷载只要考虑一个方向作用 ,风荷载只引 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内力分析 ,需要进行以下 2种组合 :组合 1:1.2DL+1.4LL组合 2:1.0DL+1.4WL本工程不进行抗震验算。最不利内力组合的计算控制截面取柱底、柱顶、梁端 及梁跨中截面 ,取四个控制截面 :弯矩包络图剪力包络图力包络图由 PKPM 求得最不利内力组合情

5、况下控制截面内力为下柱:柱底:M=-265.6 N=415 V=-45.2柱顶:M=-137.4 N=-363 V= 32上柱:柱底:M=-63.6 N= 55 V=-32柱顶:M=0.00 N=-29 V=0.00梁:跨中 :M= -61.3 N=14 V=0支座:M=0 N=14 V=29.3五、吊车梁设计1.选择的吊车数据 :（重量单位为 t; 长度单位为 m起重量工作级别一侧轮数 Pmax Pmin 小车重吊车宽度轨道高度轮距 10 A1A3 软钩 2 10.30 2.00 3.30 5.150 0.140 4.400 2吊. 车梁受力设计值 :梁最大竖向弯矩 1069.83KNm;

6、最大剪力 391.08KN。3.选择吊车梁截面 :梁高 500mm,腹板厚度 10mm,上翼缘宽度 380mm,上翼缘厚度 20mm,下翼缘宽 度 300mm,下翼缘厚度 14mm。4.验算 :1 上翼缘宽厚比验算 :Bf/Tf = 11.929 <= Bf/Tf = 15.0002强度验算:上翼缘 CM = 201.801 <= CM = 215.000下翼缘 DM =152.605 <= DM =215.0003 整体稳定性验算 :梁整体稳定应力 ZTWDYL = 187.185 <= ZTWDYL = 215.0004挠度验算:吊车梁跨度与竖向挠度之比 L/F =

7、1824.069 >= L/F =800.000 经验算,设计满足要求。五、排架柱设计1. 截面形式及尺寸初选梁柱都采用 H 型钢 ,暂取柱截面下柱 H800×500×14×24,上柱H600×300×14×24。2.下柱验算长细比 : x= 29.2, y= 49.9构件长度= 6.00; 计算长度系数 : Ux= 1.68 Uy= 1.001 局部稳定验算翼缘部分 : B/T = 10.12 < B/T= 15.00腹板部分 : H0/TW= 53.71 > H0/TW= 41.242强度验算强度计算最大应力对应

8、组合号 : M=253.43, N=95.49, M= 140.04, N=-350.12 强度 计算最大应力 (N/mm*mm =39.56< f= 205.00符合要求平面内长细比 = 29. < = 15类0截,b面, 平面内稳定计算最大应力 (N/mm*mm = 34.38< f= 205.00 满足要求。下柱平面外稳定性验算 :平面外长细比 = 50. < = 15类0截,c面, 平面外稳定计算最大应力 (N/mm*mm =35.69< f=205.00 满足要求。2. 上柱验算长细比 : x= 76.5, y= 42.9构件长度= 6.00; 计算长度

9、系数 : Ux= 6.39 Uy= 1.001 局部稳定验算翼缘部分 :B/T = 5.96 < B/T= 15.00腹板部分 :H0/TW= 39.43 < H0/TW= 68.942强度验算强度计算最大应力对应组合号 : 87, M= -60.38, N= 30.46, M= 0.00, N= -22.95 强度计算最大应力 (N/mm*mm = 16.21< f= 205.00 符合要求平面内长细比 = 77 < = 15类0,截b 面 , 平面内稳定计算最大应力 (N/mm*mm = 14.38< f= 205.00 满足要求。下柱平面外稳定性验算 :平面

10、外长细比 = 43 < = 15类0,截c 面 , 平面外稳定计算最大应力 (N/mm*mm =14.70< f=205.00 满足要求。六、排架梁设计1.截面形式及尺寸初选选择 HN300X1502.刚架梁验算1 局部稳定验算翼缘部分 : B/T = 23.00 < B/T = 40.00腹板部分 : H0/TW= 23.00 < H0/TW= 80.00 满足要求2强度验算梁下部受拉最大弯矩 M= -62.32, 最大应力 =142.50< f= 215.00 满足要求。4稳定性验算满足要求3·梁挠度与柱顶位移验算风荷载作用下柱顶最大水平 (X 向位

11、移 :节点(3, 水平位移 dx= 3.406(mm = H /2642< 柱顶位移容许值 : H/ 150梁的 (恒+活最大挠度 :梁挠跨比 = 1 / 363< 梁的容许挠跨比 : 1/250梁的 (活最大挠度 :梁挠跨比 = 1 / 634< 梁的容许挠跨比 : 1/300满足要求。七、节点设计1.梁柱连接节点工字形梁与工字形柱 (0 度铰接连接角焊缝抗剪强度设计值 Ffw = 160N/mm2梁腹板净截面最大正应力 18.49N/mm2 <= f= 205.00,设计满足梁腹板净截面最大剪应力 32.61N/mm2 <= fv= 120.00,设计满足 采

12、用双角钢连接梁边到柱截面边的距离 e = 15mm连接件验算 :连接角钢类型 : L100x6连接角钢高度 H = 430mm连接件净截面最大正应力 36.81N/mm2 <= f= 215.00,设计满足连接件净截面最大剪应力 58.14N/mm2 <= fv= 125.00,设计满足螺栓连接验算 :采用 10.9级摩擦型高强度螺栓连接螺栓直径 D = 20mm高强度螺栓连接处构件接触面喷砂接触面抗滑移系数 u = 0.45高强螺栓预拉力 P = 155.00kN连接梁腹板和角钢的高强螺栓双面抗剪承载力设计值 Nvb2 = 125.55kN 连接梁 腹板和角钢的高强螺栓所受最大剪

13、力 Ns=47.64kN <= Nvb2（双面 ,设计满足连接柱翼缘和角钢的高强螺栓所受最大拉力 Ntmax=25.88kN连接柱翼缘和角钢的高强螺栓所受最大剪力 Nvmax=10.00kN连接柱翼缘和角钢的高强螺栓在弯矩和剪力共同作用下Ntmax/Ntb+Nvmax/Nvb=0.37<= 1, 设计满足2.牛腿设计牛腿节点竖向恒载 : Pd=0.00 牛腿节点竖向活载 : PL=0.00吊车最大轮压反力 : Dmax= 223.93荷载作用点到柱边距离 : e= 251.00设计荷载 P = 1.2*Pd + 1.4(PL+Dmax =313.50 牛腿根部截面正应力 : 8.4

14、5 <= 190 , 满足 荷载作用点位置的牛腿截面剪应力 : 30.24 <= 110, 满足 牛腿腹板折算应力 : 32.27 <= 190.*1.1 , 满足 柱腹板边缘处折算应力 : 22.84 <= 190.*1.1 , 满足3. 柱脚设计采用钢截面 : 焊接工字形截面 800X500X14X24 工字形柱刚接柱脚 ,柱脚连接为 :外露式柱脚无锚栓支承托座 柱脚受力 :柱脚底板剪力验算满足 ,不需要设抗剪连接件 柱脚底板钢号 : Q235柱脚底板尺寸 : B x H x T = 600 x 1040 x 25 柱与底板的焊缝采用对接焊缝柱脚锚栓 : 柱脚锚栓钢

15、号 : Q235 锚栓抗拉承载力设计值 Ntb (kN: 49.35,锚栓最大拉力 Nt (kN: 1.29 Nt < Ntb, 设计满足锚栓直径 D = 24柱脚加劲肋 :翼缘外侧加劲肋数量 X (边距+间距 X 宽度 = 3 x ( 120+ 162 x 100 加劲肋高度 厚度 H x T = 250 x 12加劲肋角焊缝尺寸 Hf = 8钢结构排架课程设计 腹板外侧加劲肋数量 X (边距+间距 X 宽度= 2 x ( 120+263 x 273 加劲肋高度 厚度 H x T = 420 x 25 加劲肋角焊缝尺寸 Hf = 8 End 附件： 附件： 一、设计目的 钢结构排架设计

16、任务书 钢结构排架设计任务书 设计 1、复习 单层工业厂房及钢结构课程内容，综合运用所学知识，学习钢结构排架设计过 程。 2、学习钢结构排架方案设计、详细设计和施工图设计。 3、学习编制结构计 算书。 4、为毕业设计做必要的准备。 二、基本要求 1、掌握单层工业厂房设计的 内容、方法和步骤，认真考虑影响设计的各项因素。 2、了解和掌握与设计有关的 设计规范和规定，并能在设计中正确应用。 3、根据建筑设计要求，正确选择结构 形式，合理布置结构。 4、掌握钢结构排架的计算方法和构造要求。 5、认真绘制 施工图和编写说明书、计算书。 三、设计资料 1、结构形式：排架，具体尺寸见分 配表格。 2、构件形式：梁柱为