钢结构课程设计—门式钢架设计.docVIP

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