钢结构课程设计—门式钢架设计.docVIP

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门式钢架设计 一、设计资料 某厂房为单跨双坡门式刚架,跨度24m,长度90m,柱距67.5m,檐高8m,屋面坡度1/10。刚架为等截面的梁、柱,柱脚为刚接。屋面材料、墙面材料采用单层彩板。檩条和墙梁均采用冷弯薄壁卷边Z型钢,间距为1.5m,钢材采用Q235钢,焊条采用E43型。基本风压 ,基本雪压 ,地面粗糙度B类300m、横向温度区段不大于150m,因此不用设置伸缩缝。 厂房长度60m,因此在厂房第一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,檩条间距为1.5m;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,因此柱间支撑用分层布置,布置图详见施工图。 刚架平面布置见图1,刚架形式及几何尺寸见图2。 图1 刚架平面布置图 图2 刚架形式及几何尺寸 三、荷载的计算 (一)计算模型的选取 取一榀刚架进行分析,柱脚采用刚接,刚架梁和柱采用等截面设计。厂房檐高8m;屋面坡度为1:10。 (二)荷载取值计算 长度(m) 柱距(m) 跨度(m) 檐高(m) 恒载(kN/m2) 活载(kN/m2) 基本风压(kN/m2) 90 7.5 30 8 0.3 0.5 0.55 90 7.5 24 8 0.3 0.5 0.55 1.屋盖永久荷载标准值 屋面板 刚架斜梁自重(先估算自重) 合计 0.45 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 。 雪荷载:0.2 取屋面活荷载与雪荷载中的较大值0.50 ,不考虑积灰荷载。 3.轻质墙面自重标准值0.25 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=0.55 ,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)。 (三)各部分作用荷载: (1)屋面荷载: 标准值: 柱身恒载: (2)屋面活载 屋面雪荷载小于屋面活荷载,取活荷载 (3)风荷载 (地面粗糙度类) 风载体形系数示意图 风荷载如下图: (四)内力计算: (1)截面形式及尺寸初选 梁柱都采用焊接的H型钢 截面 截面名称 长度 面积 mm mm 柱 234 61.6 梁 234 61.6 (2)截面内力 根据各个计算简图,用结构力学求解器计算,得结构在各种荷载作用下的内力图如下: 注:剪力图:“+”表示方向“→”; 轴力图:拉为正,压为负。 ( A ) 恒载作用(标准值)下,计算简图及内力值: 恒载作用下轴力图 恒载作用下剪力图 恒载作用下弯矩图 ( B )活载作用(标准值)下,计算简图及内力值: 活荷载作用下轴力图 活荷载作用下剪力图 活荷载作用下弯矩图 (C)风荷载作用(标准值) 下,计算简图及内力值: 风荷载作用下轴力图 风荷载作用下剪力图 风荷载作用下弯矩图 (3)内力组合 由于恒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。 刚架结构构件按承载能力极限状态设计,根据《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)的规定,采用荷载效应的基本组合:γ0S≤R。本工程取γ0=1.0。 按承载能力极限状态进行内力分析,需要进行以下3种组合: 组合1:1.2×永久荷载+1.4×max{屋面均布活荷载、雪荷载} +1.4×0.7风荷载 组合2:1.2×永久荷载+1.4×0.7×max{屋面均布活荷载、雪荷载}+1.4×风荷载 组合3:1.0×永久荷载+1.4×风荷载 组合1、2-用于截面强度和构件稳定性计算, 组合3 -用于锚栓抗拉计算。 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:如下图: 控制截面示意图 各情况作用下的截面内力及内力组合见下表: 各情况作用下的控制截面内力 截面 内力 恒载 活载 左风 1-1 -44.56 -36.18 37.92 -21.26 -23.63 28.36 -65.56 -72.85 84.62 2-2 -24.40 -36.18 37.92 21.26 23.63 -21.48 -104.55 -116.17 114.74 3-3 -32.56 -27.11 25.15

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