【某钢结构厂房梁柱截面设计计算6900字】

某钢结构厂房梁柱截面设计计算目录TOC\o"1-3"\h\u27248某钢结构厂房梁柱截面设计计算 1193181.1荷载计算 2199601.1.1恒载计算 2310731.1.2活荷载计算 2131261.2作用于刚架上的荷载标准值计算 347151.2.1作用于柱上的恒荷载: 3191831.2.2屋盖引起的线荷载 3271951.2.3吊车梁、轨道、走道板自重引起的恒载标准值 345431.2.4活荷载标准值 3110451.2.5风荷载标准值 337281.2.6吊车荷载 4305061.2.7地震荷载 4245091.3内力计算 7281731.4荷载组合 775361.5内力组合 8104951.6刚架梁验算 9325361.6.1构件几何参数 91721.6.2构件宽厚比验算 9260521.6.3抗剪验算 10227051.6.4弯、剪、压共同作用下的验算 10149121.6.5稳定性验算 12173451.7刚架柱验算 14176971.7.1构件几何尺寸 14117851.7.2构件宽厚比验算 1461801.7.3抗剪验算 15265121.7.4弯、剪、压共同作用下的验算 1770471.7.5整体稳定验算 22本次钢结构厂房采用A5级工作制的吊车，重量为10t，吊车的吨位大小不大，屋顶的装载和固定负荷小。所以采用了轻型门式刚架结构。根据跨度、高度、荷载，门式刚架的梁、柱可采用变截面或等截面的实腹焊接工形截面或滚延H字截面。采用等截面构件。结构部件在安装单元内一般不改变翼缘截面，能够根据需要改变翼缘的厚度。相邻的设置单元可以采用不同的翼缘截面，需要两个单元的相邻横截面的高度相同。门式刚性架的柱脚多由铰链支撑设计，通常为平板支架，设置一对或两对地脚螺栓。在工业厂房使用且有5t以上的桥面起重机时，必须刚切设计成刚接。根据以上各规定，该门式的刚性柱全部采用等截面，柱脚全部采用刚接型。PKPM经过反复计算，首次选择等截面刚性架进行设计。采用Q345B钢。刚架梁柱截面设计初选结果如表5-1所示。表5-1刚架截面特性构件截面（）面积（）质量()惯性矩（）A、B、C柱500×350×16×12160.16121.7264400.34AB、BC跨梁1000×250×8×14147.76111.99231367.73门式刚架的结构形式根据跨度可分为单跨，双跨和多跨；按照屋面坡脊数分为单脊单坡，单脊双坡，多脊多坡。在这次设计中部两跨为单脊双坡屋面为主体，两侧各设有一跨单坡屋面，为了满足生产过程的要求而设置。本设计的结构形式如图5-1所示。图5-1刚架形式简图1.1荷载计算1.1.1恒载计算（1）梁间恒载包括屋面压型钢板及保温层自重、檩条（包括拉条）自重、悬挂设备自重。其中屋面压型钢板及保温层自重：檩条（包括拉条）自重标准值：悬挂设备自重标准值：（2）柱间恒载：其中，柱间恒载包括墙面板自重、墙梁自重。（3）砖墙容重1.1.2活荷载计算（1）屋面均布竖向活荷载设计值（2）雪荷载标准值：基本雪压:由《建筑结构荷载规范》GB50009-2012中表7.2.1规定：1.2作用于刚架上的荷载标准值计算1.2.1作用于柱上的恒荷载:A柱：C柱：（其中，考虑到钢窗比同面积的压型钢板自重大，故计算柱间恒载时，不计钢窗自重而把压型钢板的面积扩大到原来的1.2倍）。1.2.2屋盖引起的线荷载屋盖引起的线荷载（不考虑刚架梁自重）：恒载活载1.2.3吊车梁、轨道、走道板自重引起的恒载标准值吊车梁自重：轨道自重：走道板自重：牛腿上所承担的竖向恒载：A柱弯矩为：B柱左弯矩为：1.2.4活荷载标准值由于屋面活荷载大于雪荷载，所以取屋面活荷载，则由屋面活荷载引起的线荷载：1.2.5风荷载标准值依照《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范》（GB51022-2015）中4.2.1的规定，垂直于建筑物表面的风荷载标准值应按本规范附录（4.2.1）计算，刚架风荷载体型系数按表4.2.2-1选用。对于风荷载高度变化系数按《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）表（8.2.1）计算，当筑物高度小于10m时，应按10m处的高度采用。由于缺乏设计资料，具体的风荷体型系数需要进行风洞实验才能够得出，现将结构近似简化为双坡屋面进行风荷载的计算，通过这样的计算结果将偏于安全。封闭式中间区风荷载体型系数如图5-2所示：基本风压0按照国家现行规范《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）的规定值乘以1.1来计算闭塞式中间区风荷的体型系数如图5-2所示。：（1）柱上风荷载（以左吹风为例）左边柱上线荷载：右边柱上线荷载：（2）屋面风荷载（以左吹风为例）左边迎风面右边背风面图5-2风荷载体型系数图1.2.6吊车荷载吊车梁支座产生的最大反力标准值由pkpm中求得1.2.7地震荷载单层工厂旁边的抗震计算和静力计算一样，是以单榀排为计算单位进行的。计算周期和地震作用时采用的简化方法各不相同，因此必须考虑其计算略图和重力荷载集中方法。构造横向自振周期的计算结构横向自振周期的计算进行动力分析时，需要确认工厂的自振周期。这时，根据工厂的类型和质量分布，可以取集中在各个标高的重量。下端使用固定在基础上面的竖直弹性杆作为计算略图。计算结构横向自振周期时，在计算的图中，一般忽略起重机的桥架和吊架的重量对自振周期的影响，由于起重机的桥架增加了排架横向刚度，桥本身和吊起的重物也增加了排架的质量。两者的综合影响的结果是，起重机桥的单元的自振周期比无起重机桥的单元自振周期稍小。本厂结构为双跨结构，左右对称，计算集中在屋顶上的重量时，取结构的一半计算，形成质点系统。使用质点系统的计算方法计算结构。自振周期计算略图如5-5所示。集中于屋盖处的重量屋盖自重取0.5KN/m2图5-5自振周期计算简图本厂房为双跨等高结构，单质点体系与质量与刚度有关，由结构力学位移法可知横向地震作用计算计算地震作用的计算简图与计算自振周期的计算简图有所不同，前者是根据地震作用下柱底截面弯矩等效的原则决定质量集中方法；后者是根据周期等效原则确定质量集中的方法。同时，还要考虑吊车及吊车重量对排架柱产生的不利内力。横向地震作用简图水平地震力本任务书规定为Ⅲ类场地，设防烈度8度、二组因此特征周期为0.55s0.55＜0.82＜5Tg结构的阻尼比取，，，所以：作用于排架柱底部剪力为：：相应于结构基本周期下的地震影响系数吊车重在一侧柱上的牛腿反力为：吊车地震作用为： 1.3内力计算采用结构力学求解器进行运算，详情请见电算部分。1.4荷载组合荷载组合的目的是选择截面最不利的位置进行横截面的计算。需要注意荷载的组合。吊车的吊车竖向荷载依存于吊车横向荷载相，即有“T的情况下一定会有D”，但有“D情况下不一定有T“，在进行一般荷载组合时，必须要结合T才可能得到得到最不利的内力组合。雪荷载不与屋面均布活荷载同时考虑，我们取两者中的相对较大的。在考虑地震作用时侯，风荷载不应该和地震荷载同时进行考虑。计算排架时，在考虑到当具有多台吊车的竖向荷载时侯，对一层吊车的多跨厂房的中列排架柱，要少于等于4台，在考虑到当具有多台吊车的水平荷载时侯，对单跨或多跨厂房的每个排架，参与组合的吊车台数不得多于2台。在计算排架时，多台吊车的竖向荷载和横向荷载的标准值，应乘以表5-2中的折减系数。参与组合的吊车台数吊车工作级别A1-A5A6-A820.90.9530.850.9040.80.85表5-2多台吊车的荷载折减系数由可变荷载效应控制的组合：由永久荷载效应控制的组合：与地震作用组合时：式中：S-结构构件内力组合的设计值，包括组合的弯矩、轴力和剪力设计值；-按永久荷载标准值计算得荷载效应值；-按风荷载标准值计算得荷载效应值；-按屋面活荷载标准值计算得荷载效应值；-按吊车荷载标准值计算得荷载效应值；-荷载效应的组合值系数：对于工作级别A1-A7的软勾吊车，取0.7；-按水平地震作用标准值计算的地震作用效应值；-承载力抗震调整系数，对于横梁和柱，取0.75。1.5内力组合组合结果请见附录。内力组合截面选图1.6刚架梁验算本设计的梁为等截面梁，根据荷载的组合结果，将梁受力的最大截面进行筛选检查1.6.1构件几何参数钢架梁选用焊接工字型截面。规格采用截面（）1000×250×8×14它的几何参数为1.6.2构件宽厚比验算根据《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》板件最大宽厚比需要进行验算。、翼缘板自由外伸宽厚比：腹板宽厚比：1.6.3抗剪验算梁应用等截面进行设计。工字型截面构件腹板的受剪板幅，可考虑屈曲后强度，由《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（GB51022-2015）中7.1.1可知，其抗剪承载力设计值应按下式计算（）则故该截面满足要求。1.6.4弯、剪、压共同作用下的验算梁为等截面，从截面中选取最不利截面进行验算从12-12、13-13、14-14截面中选取最不利内力进行验算。（A）第一种不利内力组合,,截面边缘正应力比：根据《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102：2012，由于板边的最大应力，可用代替《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102：2012中式（6.1.1-3）中的，抗力分项系数为1.1，即故由于时，根据《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》6.1.1中规定，取,全截面有效故：，满足要求(B)第二种不利内力组合,,截面边缘正应力比：根据《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》，由于板边的最大应力，可用代替《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》中式（6.1.1-3）中的，抗力分项系数为1.1，即故由于时，根据《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102：20126.1.1中规定，取,全截面有效故：，满足要求1.6.5稳定性验算（1）平面内的稳定验算当斜梁坡度不超过1/5时，因轴力很小可按压弯构件计算其强度和刚架外的稳定性，不计算平面内的稳定。（2）平面外的稳定验算考虑到压型钢板与檩条紧密连接，有蒙皮效应，檩条可作为横梁平面外的支撑点，但为了安全起见计算按两个檩条间距计算，每隔一根檩条，在屋架下翼缘与檩条之间设置一对隅撑。这样一来，屋架上下翼缘的平面外都有支撑点，其平面外计算长度可取两个檩条间距即。对于等截面构件，，故则由于截面属于b类截面，查表得为受压翼缘与受压区腹板1/3高度组成的截面绕y轴的回转半径。受压区1/3高度和受压翼缘对y轴特性：受压区的1/3高度为则,则满足要求1.7刚架柱验算1.7.1构件几何尺寸A柱选用等截面焊接工字型截面B柱选用等截面焊接工字型截面C柱选用等截面焊接工字型截面1.7.2构件宽厚比验算根据《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》进行板件最大宽厚比验算。A柱截面宽厚比验算翼缘板自由外伸宽厚比：腹板宽厚比：B柱截面宽厚比验算翼缘板自由外伸宽厚比：腹板宽厚比：C柱截面宽厚比验算翼缘板自由外伸宽厚比：腹板宽厚比：1.7.3抗剪验算（1）A柱截面抗剪承载力验算A柱截面最大剪力考虑只有支座加劲肋，根据《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102：2012进行下列验算：工字型截面构件腹板的受剪板幅，当腹板高度变化时，可考虑屈曲后强度。其抗剪承载力设计值应按下式计算：考虑仅有支座加劲肋，而截面满足要求(2)B柱截面抗剪承载力验算B柱截面最大剪力考虑只有支座加劲肋，根据《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102：2012进行下列验算：工字型截面构件腹板的受剪板幅，当腹板高度变化时，可考虑屈曲后强度。其抗剪承载力设计值应按下式计算：考虑仅有支座加劲肋，则则截面满足要求(3)C柱截面抗剪承载力验算C柱截面最大剪力考虑只有支座加劲肋，根据《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102：2012进行下列验算：工字型截面构件腹板的受剪板幅，当腹板高度变化时，可考虑屈曲后强度。其抗剪承载力设计值应按下式计算：考虑仅有支座加劲肋，则则截面满足要求1.7.4弯、剪、压共同作用下的验算柱为等截面，根据内力组合结果，选取最不利内力进行截面验算。A柱验算根据组合结果，最不利内力组合为,,截面边缘正应力比：根据《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102：2012，由于板边的最大应力，可用代替《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102：2012中式（6.1.1-3）中的，抗力分项系数为1.1，即由于时，根据《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102：20126.1.1中规定，取故：，B柱验算根据组合结果，最不利内力组合在4-4截面第一种不利内力组合,,截面边缘正应力比：根据《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102：2012，由于板边的最大应力，可用代替《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102：2012中式（6.1.1-3）中的，抗力分项系数为1.1，即由于时，根据《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102：20126.1.1中规定，取故：，第二种不利内力组合,,截面边缘正应力比：根据《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102：2012，由于板边的最大应力，可用代替《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102：2012中式（6.1.1-3）中的，抗力分项系数为1.1，即故由于时，根据《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102：2012中6.1.1中规定，取故：，C柱验算根据组合结果，最不利内力组合在9-9截面第一种不利内力组合,,截面边缘正应力比：根据《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102：2012，由于板边的最大应力，可用代替《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102：2012中式（6.1.1-3）中的，抗力分项系数为1.1，即故由于时，根据《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102：20126.1.1中规定，取故：，第二种不利内力组合,,截面边缘正应力比：根据《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102：2012，由于板边的最大应力，可用代替《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102：2012中式（6.1.1-3）中的，抗力分项系数为1.1，即故由于时，根据《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102：20126.1.1中规定，取故：，1.7.5整体稳定验算(1)平面内稳定验算柱截面为等截面，选取最不利截面进行平面内稳定性验算。1)A柱平面内稳定性最不利截面内力,,平面内稳定性计算时不考虑侧向支撑构件的效应，取平面内计算长度系数则对于A柱计算长度属b类截面，查表得,取满足要求2)B柱平面内稳定性第一种不利内力组合,,平面内稳定性计算时不考虑侧向支撑构件的效应，取平面内计算长度系数则对于B柱计算长度属b类截面,查表得,取满足要求第二种不利内力组合,,平面内稳定性计算时不考虑侧向支撑构件的效应，取平面内计算长度系数则对于B柱计算长度属b类截面，查表得,取3).C柱平面内稳定性第一种不利内力组合,,平面内稳定性计算时不考虑侧向支撑构件的效应，取平面内计算长度系数则对于C柱计算长度属b类截面，查表得，取第二种不利内力组合,,平面内稳定性计算时不考虑侧向支撑构件的效应，取平面内计算长度系数则对于C柱计算长度属b类截面，查表得,取(2)平面外稳定验算考虑柱间支撑作为柱的平面外支撑，所以柱的平面外稳定性应按吊车梁以上的上柱和吊车梁以下的下柱分别进行验算。1)A柱平面外稳定验算由柱间支撑可知下柱计算长度为：下柱最不利内力组合为：,,,截面属于b类截面，查表得：，对于等截面构件，，由强度验算可知，全截面有效，且腹板受压区高度受压区1/3高度和受压翼缘对y轴的截面特性：受压区1/3高度为则故满足要求。由柱间支撑可知上柱计算长度为：,截面属于b类截面，查表得：上柱第一种不利内力组合为,,截面边缘正应力比：根据《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102：2012，由于板边的最大应力，可用代替《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102：2012中式（6.1.1-3）中的，抗力分项系数为1.1，即故由于时，根据《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102：20126.1.1中规定，取对于等截面构件，受压区1/3高度和受压翼缘对y轴的截面特性：受压区1/3高度为则故满足要求。上柱第二种不利内力组合为,,截面边缘正应力比：根据《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102：2012，由于板边的最大应力，可用代替《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102：2012中式（6.1.1-3）中的，抗力分项系数为1.1，即故由于时，根据《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102：2012中6.1.1中规定，取对于等截面构件，受压区1/3高度和受压翼缘对y轴的截面特性：受压区1/3高度为则故满足要求。2)B柱平面外稳定验算考虑吊车梁等构件作为柱的平面外支撑，所以柱的平面外稳定性应按吊车梁以上的上柱和吊车梁以下的下柱分别进行验算。下柱平面外稳定验算柱计算长度为：,截面属于b类截面，查表得：下柱第一种不利内力组合,,对于等截面构件，，由强度验算可知，全截面有效，且腹板受压区高度受压区1/3高度和受压翼缘对y轴的截面特性：受压区1/3高度为则故下柱第二种不利内力组合,,对于等截面构件，，由强度验算可知，全截面有效，且腹板受压区高度受压区1/3高度和受压翼缘对y轴的截面特性：受压区1/3高度为则故上柱平面外稳定验算柱计算长度为：,截面属于b类截面，查表得：不利内力组合为,,截面边缘正应力比：根据《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102：2012，由于板边的最大应力，可用代替《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102：2012中式（6.1.1-3）中的，抗力分项系数为1.1，即故由于时，根据《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102：20126.1.1中规定，取对于等截面构件，受压区1/3高度和受压翼缘对y轴的截面特性：受压区1/3高度为则故C柱平面外稳定验算考虑吊车梁等构件作为柱的平面外支撑，所以柱的平面外稳定性应按吊梁以上的上柱和吊车梁以下