刚架结构计算参考研讨.doc

一、设计资料 某加工厂一厂房，该厂房为单层，采用单跨双坡门式刚架，刚架跨度18m，柱高6m；共有12榀刚架，柱距6m，屋面坡度1:10。刚架平面布置见图1(a)，刚架形式及几何尺寸见图1(b)。屋面及墙面板均为彩色压型钢板,内填充以保温玻璃棉板，详细做法见建筑专业设计文件；钢材采用Q235钢，焊条采用E43型。 二、荷载计算 （一）荷载取值计算 1．屋盖永久荷载标准值（对水平投影面） YX51-380-760型彩色压型钢板 0.15 KN/m2 50mm厚保温玻璃棉板 0.05 KN/m2 PVC铝箔及不锈钢丝网 0.02 KN/m2 檩条及支撑 0.10 KN/m2 刚架斜梁自重 0.15 KN/m2 悬挂设备 0.20 KN/m2 合计 0.67 KN/m2 2．屋面可变荷载标准值 屋面活荷载：按不上人屋面考虑，取为0.50 KN/m2。 雪荷载：基本雪压S0=0.45 KN/m2。对于单跨双坡屋面，屋面坡角 α=5°42′38″，μr=1.0，雪荷载标准值Sk=μrS0=0.45 KN/m2。 取屋面活荷载与雪荷载中的较大值0.50 KN/m2，不考虑积灰荷载。 3．轻质墙面及柱自重标准值（包括柱、墙骨架等）0.50 KN/m2 4．风荷载标准值 按《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102：2002附录A的规定计算。 基本风压ω0=1.05×0.45 KN/m2，地面粗糙度类别为B类；风荷载高度变化系数按《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)的规定采用，当高度小于10m时，按10m高度处的数值采用，μz=1.0。风荷载体型系数μs：迎风面柱及屋面分别为＋0.25和－1.0，背风面柱及屋面分别为＋0.55和－0.65(CECS102：2002中间区)。 5．地震作用 据《全国民用建筑工程设计技术措施—结构》中第18.8.1条建议：单层门式刚架轻型房屋钢结构一般在抗震设防烈度小于等于7度的地区可不进行抗震计算。故本工程结构设计不考虑地震作用。 （二）各部分作用的荷载标准值计算 屋面： 恒荷载标准值：0.50×6=3.00KN/m 活荷载标准值：0.65×6=3.00KN/m 柱荷载： 恒荷载标准值：0.45×6=2.70KN 风荷载标准值： 迎风面：柱上qw1=0.47×6×0.25=0.71KN/m 横梁上qw2=－0.47×6×1.0=－2.82KN/m 背风面：柱上qw3=－0.47×6×0.55=－1.55KN/m 横梁上qw4=－0.47×6×0.65=－1.83KN/m 三、内力分析 考虑本工程刚架跨度较小、厂房高度较低、荷载情况及刚架加工制造方便，刚架采用等截面，梁柱选用相同截面。柱脚按铰接支承设计。采用弹性分析方法确定刚架内力。引用《钢结构设计与计算》（包头钢铁设计研究院编著，机械工业出版社）中表2－29（铰接柱脚门式刚架计算公式）计算刚架内力。 1．在恒荷载作用下 λ=l/h=18/6=3 ψ=f/h=0.9/6=0.15 k=h/s=6/9.0449=0.6634 μ=3+k+ψ(3+ψ)=3+0.6634+0.15×(3+0.15)=4.1359 HA=HE=qlλΦ/8=4.02×18×3×0.5289/8=14.35KN MC=ql2[1－(1+ψ) Φ]/8=4.02x182[1－(1+0.15)×0.5289]=63.78KN·m MB=MD=－ql2Φ/8=－4.02×182×0.5289/8=－86.11KN·m 刚架在恒荷载作用下的内力如图。 内力计算的“+、－”号规定：弯矩图以刚架外侧受拉为正，在弯矩图中画在受拉侧；轴力以杆件受压为正，剪力以绕杆端顺时针方向旋转为正。 2．在活荷载作用下 VA=VE=27.00KN HA=HE=3.00×18×3×0.5289/8=10.71KN MC=3.00×182[1－(1+0.15)×0.5289]/8=47.60KN·m MB=MD=－3.00×182×0.5289/8=－64.26KN·m 刚架在活荷载作用下的内力如图。 3．在风荷载作用下 对于作用于屋面的风荷载可分解为水平方向的分力qx和竖向的分力qy。现分别计算，然后再叠加。 (1)在迎风面横梁上风荷载竖向分力qw2y作用下 VA=2.82×9－6.35=19.03KN HA=HE=qlλΦ/4=2.82×18×3×0.1322/4=5.03KN MB=MD=5.03×6=30.18KN·m MC= ql2[α2－(1+ψ) Φ]/4=2.82×182×[0.52－1.1