钢结构课设word版本

钢结构课设

门式刚架厂房设计计算书

一、设计资料

单层单跨双坡门式刚架厂房，厂房横向跨度15m，柱顶高度6.3m，共有8榀刚架。柱距6 m，屋面坡度1/10，柱底铰接。取中间跨刚架(GJ-1)进行计算，刚架梁柱截面均采用等截面焊接工字形。屋面及墙面均为带100mm厚岩棉夹层的双层压型钢板；檩条（墙梁）采用薄壁卷边C型钢，间距为1.5m。钢材采用Q235B，焊条E43型。抗震设防烈度为6度。

二、荷载

1、屋面恒载标准值（按水平投影面）： a 0.35kN/㎡

b 0.4kN/㎡

c 0.5kN/㎡

2、屋面活载标准值（按水平投影面）： a 0.5kN/㎡

b 0.4kN/㎡

c 0.3kN/㎡

3、屋面雪荷载： a 0.3kN/㎡

b 0.35kN/㎡

c 0.5kN/㎡

4、风荷载（基本风压）： a 0.35kN/㎡

（地面粗糙度系数按C类） b 0.45kN/㎡

c 0.35kN/㎡

三、结构平面柱网及支撑布置

该厂房长度42m，跨度15m，柱距6m，共有8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。

檩条间距为1.5m。

厂房长度＜60m，因此在厂房两端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；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，因此柱间支撑需要分层布置。

（布置图详见施工图）

四、荷载的计算

1、计算模型选取

取一榀刚架进行分析，柱脚采用铰接，刚架梁和柱采用等截面设计。厂房柱高为6.3m ；屋面坡度为1：10。 因此得到刚架计算模型：

2、荷载计算

2.1荷载取值计算：

（1）屋盖永久荷载标准值（对水平投影面） 0.352kN m （2）屋面可变荷载标准值 ①屋面活荷载：0.52kN m 。 ②屋面雪荷载：0.3 2kN m 。 ③本工程不考虑积灰荷载。

所以屋面可变荷载取Max {}=活荷载,雪荷载0.52kN m 。

（3）轻质墙面及柱自重标准值（包括柱、墙骨架等）：0.352kN m （4）风荷载标准值

基本风压：0ω=0.352kN m ；

根据地面粗糙度类别为C 类，查得风荷载高度变化系数：当高度小于10m 时，按10m 高度处的数值采用，z μ=0.74。风荷载体型系数s μ：迎风柱及屋面分别为＋0.25和－1.0，背风面柱及屋面分别为－0.55和－0.65。 （5）地震作用

已知该地抗震设防烈度为6度，根据《全国民用建筑工程设计技术措施——结构》中第18.8.1条的建议，所以不考虑地震作用。 2.2各部分作用的荷载标准值计算 （1）屋面

恒荷载标准值：0.35×6=2.1kN m 活荷载标准值：0.5×6=3kN m

（2）柱荷载标准值

恒荷载标准值：0.35×6=2.1kN m （3）风荷载标准值

01.0510k 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:

地面粗糙度为C 类，根据查表，取0.74，根据门式刚架的设计规范，

取下图：

风载体形系数示意图

21222331.050.740.250.350.0680/0.068060.408/1.050.74 1.00.350.2720/0.27206 1.632/1.050.740.550.350.1496/0.14966k kN m q kN m kN m q kN m kN m q ωωω=???==?==-???=-=-?=-=-???=-=-?=1k 2k 迎风面 柱 上， 横梁上，背风面 柱 上，240.898/1.050.740.650.350.1768/0.17686 1.061/kN m kN m q kN m ω-=-???=-=-?=-4k 横梁上，2.3各部分作用的荷载简图（标准值）

15

q=0.898kN/m 15q=0.898kN/m

15q=3kN/m 1

5

风荷载作用简图（→） 风荷载作用简图（←）

3、内力计算

3.1截面形式及尺寸初选： 梁柱都采用等截面焊接工字型钢。

268???:梁的截面高度h 一般取(1/301/45)L,故取梁截面高度为400mm ；暂取40000，截面尺寸见图所示:柱的截面采用与梁相同

8668

6

12

52

2.0610550410 1.13102.06101511010

3.1110x EA kN EI kN m

--=???=?=????=??

3.2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：

15

恒载作用下弯矩图

15

恒载作用下剪力图

15

恒载作用下轴力图

（ B ）活载作用(标准值)下，计算简图及内力值：

15

活荷载作用下弯矩图

15

活荷载作用下剪力图

活荷载作用下轴力图

（C ）风荷载作用(标准值) 下，计算简图及内力值：

左风向风荷载作用下弯矩图

1

5

1

5

2 3 4

( 2 )

( 3 )

3.60 0.04 -0.96

7.04 -4.04

左风向风荷载作用下剪力图

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左风向风荷载作用下轴力图

由对称性可知，右风作用下，钢架的内力图与上述各图分别对称，可不做分析。

3.3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：

o S R

γ≤。本工程结构构件安全等级为二级， 1.0

o

γ=。

按承载能力极限状态进行内力分析，需要进行以下可能的组合：

① 1.2*恒载效应+1.4*活载效应

② 1.2*恒载效应+1.4*风载效应

③ 1.2*恒载效应+1.4*0.9*{活载效应+风载效应}

取四个控制截面,如下图：

各情况作用下的截面内力