钢结构课程设计(门式钢架)
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 20.55/O W KN m ，基本雪压 20.2/KN m ，地面粗糙度B 类。
二、结构平面柱网及支撑布置
该厂房长度90m ，跨度24m ，柱距67.5m ，共有1613榀刚架，由于纵向温度区段不大于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2
0.30/
KN m
刚架斜梁自重（先估算自重）2
0.15/
KN m
合计0.452
/
KN m
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 2/KN m 。 雪荷载：0.22/KN m
取屋面活荷载与雪荷载中的较大值0.50 2/KN m ，不考虑积灰荷载。 3．轻质墙面自重标准值0.25 2/KN m 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 2/KN m ，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： 1
0.456 2.71/cos KN M θ
?
?= 柱身恒载：0.256 1.5/KN M ?=
（2）屋面活载
屋面雪荷载小于屋面活荷载，取活荷载1
0.506 3.01/cos KN M θ
?
?=
（3）风荷载
01.0510 1.0k z s z s h m ωμμωμμ=
≤ 以风左吹为例计算，风右吹同理计算：根据公式计算:
根据查表，取，根据门式刚架的设计规范，取下图：
（地面粗糙度B 类）
风载体形系数示意图
2122231.05 1.00.250.550.144/0.14460.86/1.05 1.0 1.00.550.5775/0.57756 3.47/1.05 1.00.550.550.3176/0.31766 1.91/kN m q kN m kN m q kN m kN m q kN m ωωω=???==?==-???=-=-?=-=-???=-=-?=-k k k 迎风面 侧面， 屋顶，背风面 侧面， 241.05 1.00.650.550.3754/0.37546 2.25/kN m q kN m ω=-???=-=-?=-k 屋顶，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
68-???梁的截面高度h 一般取(1/301/45)L,故取梁截面高度为600mm ；暂取H600300，截面尺寸见图所示,柱的截面采用与梁相同
截面
截面名称
长度
()mm 面积
2()mm x
I
64(10)mm ?x W 43(10)mm ?y I 64(10)mm ?y W 43(10)mm ?x
i
mm y
i
mm
柱 60030068H ??? 7200 9472
520 173 36 24
234 61.6
梁
60030068H ???
10552 9472
520 173 36 24
234 61.6
8668
6
12
52
2.0610947210 1.9510,2.06105201010
1.0710x EA kn EI kn m
--=???=?=????=??
（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