鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)--輕型門式鋼架課程設(shè)計(jì)

1、<p>　　輕型門式鋼架課程設(shè)計(jì)</p><p><b>　　設(shè)計(jì)資料</b></p><p>　　某廠房為單跨雙坡門式剛架，跨度24m，長(zhǎng)度90m，柱距67.5m，檐高8m，屋面坡度1/10。剛架為等截面的梁、柱，柱腳為剛接。屋面材料、墻面材料采用單層彩板。檁條和墻梁均采用冷彎薄壁卷邊Z型鋼，間距為1.5m，鋼材采用Q235鋼，焊條采用E43型?；撅L(fēng)壓

2、，基本雪壓 ，地面粗糙度B類。</p><p>　　二、結(jié)構(gòu)平面柱網(wǎng)及支撐布置</p><p>　　該廠房長(zhǎng)度90m，跨度24m，柱距67.5m，共有1613榀剛架，由于縱向溫度區(qū)段不大于300m、橫向溫度區(qū)段不大于150m，因此不用設(shè)置伸縮縫。</p><p>　　廠房長(zhǎng)度>60m，因此在廠房第一開(kāi)間和中部設(shè)置屋蓋橫向水平支撐；并在屋蓋相應(yīng)部位設(shè)置檁條、斜拉

3、條、拉條和撐桿，檁條間距為1.5m；同時(shí)應(yīng)該在與屋蓋橫向水平支撐相對(duì)應(yīng)的柱間設(shè)置柱間支撐，由于柱高＞柱距，因此柱間支撐用分層布置，布置圖詳見(jiàn)施工圖。</p><p>　　剛架平面布置見(jiàn)圖1，剛架形式及幾何尺寸見(jiàn)圖2。</p><p>　　圖1 剛架平面布置圖</p><p>　　圖2 剛架形式及幾何尺寸</p><p><b>

4、　　三、荷載的計(jì)算</b></p><p>　?。ㄒ唬┯?jì)算模型的選取</p><p>　　取一榀剛架進(jìn)行分析，柱腳采用剛接，剛架梁和柱采用等截面設(shè)計(jì)。廠房檐高8m；屋面坡度為1：10。</p><p><b>　?。ǘ┖奢d取值計(jì)算</b></p><p>　　1．屋蓋永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值 </p>

5、<p>　　屋面板 </p><p>　　剛架斜梁自重（先估算自重） </p><p>　　合計(jì) 0.45 </p><p>　　2．屋面可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值</p><p>　　屋面活荷載：按不上人屋面考慮，取為0.50 。</p><p><

6、b>　　雪荷載：0.2</b></p><p>　　取屋面活荷載與雪荷載中的較大值0.50 ，不考慮積灰荷載。</p><p>　　3．輕質(zhì)墻面自重標(biāo)準(zhǔn)值0.25 </p><p><b>　　4．風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值</b></p><p>　　按《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》CECS102：2002附錄

7、A的規(guī)定計(jì)算?；撅L(fēng)壓ω0=0.55 ，地面粗糙度類別為B類；風(fēng)荷載高度變化系數(shù)按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GB50009-2001)的規(guī)定采用，當(dāng)高度小于10m時(shí)，按10m高度處的數(shù)值采用，μz=1.0。風(fēng)荷載體型系數(shù)μs：迎風(fēng)面柱及屋面分別為＋0.25和－1.0，背風(fēng)面柱及屋面分別為＋0.55和－0.65(CECS102：2002中間區(qū))。</p><p>　?。ㄈ└鞑糠肿饔煤奢d：</p><

8、;p><b>　?。?）屋面荷載：</b></p><p><b>　　標(biāo)準(zhǔn)值： </b></p><p><b>　　柱身恒載：</b></p><p><b>　?。?）屋面活載</b></p><p>　　屋面雪荷載小于屋面活荷載，取活荷載&l

9、t;/p><p><b>　?。?）風(fēng)荷載</b></p><p><b>　　（地面粗糙度類）</b></p><p><b>　　風(fēng)載體形系數(shù)示意圖</b></p><p><b>　　風(fēng)荷載如下圖：</b></p><p><

10、;b>　　（四）內(nèi)力計(jì)算：</b></p><p>　?。?）截面形式及尺寸初選</p><p>　　梁柱都采用焊接的H型鋼</p><p><b>　?。?）截面內(nèi)力</b></p><p>　　根據(jù)各個(gè)計(jì)算簡(jiǎn)圖，用結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器計(jì)算，得結(jié)構(gòu)在各種荷載作用下的內(nèi)力圖如下：</p><

11、;p>　　注：剪力圖：“+”表示方向“→”；</p><p>　　軸力圖：拉為正，壓為負(fù)。</p><p>　?。?A ） 恒載作用(標(biāo)準(zhǔn)值)下，計(jì)算簡(jiǎn)圖及內(nèi)力值：</p><p><b>　　恒載作用下軸力圖</b></p><p><b>　　恒載作用下剪力圖</b></p>

12、<p><b>　　恒載作用下彎矩圖</b></p><p>　　（ B ）活載作用(標(biāo)準(zhǔn)值)下，計(jì)算簡(jiǎn)圖及內(nèi)力值：</p><p><b>　　活荷載作用下軸力圖</b></p><p><b>　　活荷載作用下剪力圖</b></p><p><b>　

13、　活荷載作用下彎矩圖</b></p><p>　?。–）風(fēng)荷載作用(標(biāo)準(zhǔn)值) 下，計(jì)算簡(jiǎn)圖及內(nèi)力值：</p><p><b>　　風(fēng)荷載作用下軸力圖</b></p><p><b>　　風(fēng)荷載作用下剪力圖</b></p><p><b>　　風(fēng)荷載作用下彎矩圖</b>

14、;</p><p><b>　?。?）內(nèi)力組合</b></p><p>　　由于恒載和活載關(guān)于結(jié)構(gòu)豎向?qū)ΨQ，因而風(fēng)荷載只要考慮一個(gè)方向作用，風(fēng)荷載只引起剪力不同，而剪力不起控制作用。</p><p>　　剛架結(jié)構(gòu)構(gòu)件按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)，根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GB50009－2001)的規(guī)定，采用荷載效應(yīng)的基本組合：γ0S≤R。本工程取γ

15、0=1.0。</p><p>　　按承載能力極限狀態(tài)進(jìn)行內(nèi)力分析，需要進(jìn)行以下3種組合：</p><p>　　組合1：1.2×永久荷載+1.4×max{屋面均布活荷載、雪荷載} +1.4×0.7風(fēng)荷載</p><p>　　組合2：1.2×永久荷載+1.4×0.7×max{屋面均布活荷載、雪荷載}+1.4&#

16、215;風(fēng)荷載</p><p>　　組合3：1.0×永久荷載+1.4×風(fēng)荷載</p><p>　　組合1、2－用于截面強(qiáng)度和構(gòu)件穩(wěn)定性計(jì)算，</p><p>　　組合3 －用于錨栓抗拉計(jì)算。</p><p>　　本工程不進(jìn)行抗震驗(yàn)算。最不利內(nèi)力組合的計(jì)算控制截面取柱底、柱頂、梁端及梁跨中截面，取四個(gè)控制截面：如下圖：<

17、;/p><p><b>　　控制截面示意圖</b></p><p>　　各情況作用下的截面內(nèi)力及內(nèi)力組合見(jiàn)下表：</p><p>　　各情況作用下的控制截面內(nèi)力</p><p><b>　　控制截面內(nèi)力組合</b></p><p><b>　　（五）截面驗(yàn)算</b

18、></p><p>　　控制內(nèi)力組合項(xiàng)目有：</p><p>　?、?＋Mmax與相應(yīng)的N，V (以最大正彎矩控制)</p><p>　?、?－Mmax與相應(yīng)的N，V (以最大負(fù)彎矩控制)</p><p>　?、?Nmax與相應(yīng)的M，V (以最大軸力控制)</p><p>　　④ Nmin與相應(yīng)的M，V (以最小

19、軸力控制)</p><p>　　所以以上內(nèi)力組合值，各截面的控制內(nèi)力為：</p><p>　　1-1截面的控制內(nèi)力為</p><p>　　2-2截面的控制內(nèi)力為</p><p>　　3-3截面的控制內(nèi)力為</p><p>　　4-4截面的控制內(nèi)力為</p><p><b>　?。?）剛

20、架柱驗(yàn)算：</b></p><p><b>　　取2-2截面內(nèi)力</b></p><p>　　平面內(nèi)長(zhǎng)度計(jì)算系數(shù)：</p><p><b>　　， </b></p><p>　　平面外長(zhǎng)度計(jì)算系數(shù)：</p><p>　?。ˋ） 局部穩(wěn)定驗(yàn)算</p>

21、<p>　　構(gòu)件局部穩(wěn)定驗(yàn)算是通過(guò)限制板件的寬厚比來(lái)實(shí)現(xiàn)的。</p><p><b>　　柱翼緣</b></p><p><b>　?。M足要求）</b></p><p><b>　　柱腹板</b></p><p><b>　?。M足要求）</b>

22、;</p><p>　?。˙）柱有效截面特征</p><p>　　（C）抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算：</p><p><b>　?。―）穩(wěn)定性驗(yàn)算：</b></p><p>　?、?剛架柱平面內(nèi)穩(wěn)定性驗(yàn)算：</p><p>　?、?剛架柱平面外穩(wěn)定性驗(yàn)算</p><p><b>

23、;　?。?）剛架梁驗(yàn)算：</b></p><p><b>　　取3-3截面內(nèi)力；</b></p><p>　?。ˋ） 局部穩(wěn)定驗(yàn)算</p><p><b>　?、?梁翼緣</b></p><p><b>　　（滿足要求）</b></p><p&g

24、t;<b>　　梁腹板</b></p><p><b>　?。M足要求）</b></p><p>　　（B）梁有效截面特征</p><p><b>　?。–）強(qiáng)度計(jì)算</b></p><p><b>　　① 抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算：</b></p>&

25、lt;p>　?、?彎矩作用下的驗(yàn)算：</p><p><b>　　（D）穩(wěn)定性驗(yàn)算</b></p><p>　?、?剛架梁平面內(nèi)穩(wěn)定驗(yàn)算：</p><p>　　② 剛架梁平面外穩(wěn)定驗(yàn)算：</p><p><b>　　四、位移驗(yàn)算</b></p><p>　　（一）柱頂水

26、平位移驗(yàn)算：</p><p>　　剛架柱頂?shù)刃搅Π聪率接?jì)算：</p><p>　　柱底剛接，均布風(fēng)荷載：F=0.45W=0.45×16.62=7.48KN</p><p>　　其中W=(ω1+ω4)·h=(0.86+1.91)×8.0=16.62KN</p><p>　?。ǘM梁擾度驗(yàn)算：</p>

27、;<p><b>　　，位移圖如下：</b></p><p><b>　　五、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)</b></p><p>　?。ㄒ唬┝褐?jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)：</p><p>　　梁柱節(jié)點(diǎn)形式見(jiàn)下圖：</p><p>　　連接處選用如下組合內(nèi)力值：</p><p>　　（二）梁梁節(jié)點(diǎn)

28、設(shè)計(jì)：</p><p>　　梁梁節(jié)點(diǎn)形式見(jiàn)下圖：</p><p>　　連接處選用如下組合內(nèi)力值：</p><p><b>　?。?）柱腳設(shè)計(jì)：</b></p><p><b>　　柱腳節(jié)點(diǎn)見(jiàn)下圖：</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)內(nèi)力采用：</b>

29、;</p><p>　　（A）柱腳底板面積的確定</p><p>　　b=b0+2t+2c=300+2×8+2×(20~50)=364~416mm，取b=400mm；</p><p>　　h=h0+2t+2c=600+2×8+2×(20~50)=664~714mm，取h=700mm；</p><p>