门式刚架设计论文
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TONGJI UNIVERSITY
《建筑钢结构课程设计》课程设计
课题名称轻型门式钢架单层工业厂房院(系) 土木工程学院建筑工程系专业土木工程
姓名
学号
指导教师
日期
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目录:
第一章基本设计资料 (3)
第二章主钢架设计与计算 (4)
第三章节点设计 (7)
第四章屋面檩条的计算与布置 (13)
第五章屋面水平支撑及柱间支撑的设计 (24)
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第一章基本设计资料1.1设计题目
门式刚架设计
1.2设计资料
1．车间柱网布置要求
车间长度63m，跨度21m，柱距9m，檐高9m。
2．屋面坡度：1:10
3．屋面材料：夹芯板
4. 墙面材料：单层彩板或夹芯板
5. 天沟：彩板天沟或钢板天沟
6. 基础混凝土标号为C30
1.3荷载资料
恒载 0.25kN/m2活载 0.5kN/m2基本雪压 0.2kN/m2基本风压 0.6kN/m2
3．材料选用
主刚架：Q345B
抗风柱、屋面支撑，柱间支撑等：Q235B
檩条、墙梁：Q235B
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第二章主刚架设计与计算
单元编号图
截面信息：
荷载组合：
(1) 1.20 恒载+ 1.40 活载工况1
(2) 1.20 恒载+ 1.40 风载工况2
(3) 1.20 恒载+ 1.40 风载工况3
(4) 1.20 恒载+ 1.40 活载工况1 + 1.40 x 0.60 风载工况2
(5) 1.20 恒载+ 1.40 活载工况1 + 1.40 x 0.60 风载工况3
(6) 1.20 恒载+ 1.40 x 0.70 活载工况1 + 1.40 风载工况2
(7) 1.20 恒载+ 1.40 x 0.70 活载工况1 + 1.40 风载工况3
(8) 1.00 恒载+ 1.40 风载工况2
(9) 1.00 恒载+ 1.40 风载工况3
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设计验算结果：
结构最大水平相对位移: 1/112
结构最大水平相对位移节点号: 2
结构最大竖向相对位移: 1/185
结构最大竖向相对位移节点号: 3
本工程有1种材料：
Q345弹性模量: 2.06*105N/mm2;泊松比: 0.30;线膨胀系数: 1.20*10-5;质量密度: 7850kg/m3.
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第三章节点设计
3.1梁梁节点设计
（I）斜梁间节点
a、节点形式：梁端与端板焊接，端板通过螺栓连接
b、材料特性：选用Q345B钢材（抗拉、抗压和抗弯强度310
f MPa
=，抗剪强度180
v
a
f MP
=），弹性模量206000a
E MP
=。
c、连接节点处，梁端尺寸为350200610
⨯⨯⨯，如图3-1。
（图3-1）
d、节点内力
根据3D3S计算所得的连接处内力，最不利组合为1.2恒+1.4活
相应内力为：轴力42.338
N kN
=-；剪力35.331
V kN
=-；弯矩73.596
M kN m
=⋅
e、节点螺栓设计：
采用8个10.9级M20高强螺栓，通过端板连接。螺栓布置如图3-2所示。
接触面采用喷砂方式处理，查相关规范可得，0.50
μ=；每个高强螺栓预拉力155
P kN
=。
螺栓中心至腹板表面的距离50
w
e mm
=；
螺栓中心至翼缘板表面距离50
f
e mm
=。
f、螺栓群验算
①螺栓受拉承载力验算
每个螺栓受拉承载力为0.8124
b
t
N P kN
==
位于受拉翼缘最外侧螺栓受到的拉力为1
12
59.5440.8124
t
i
My
N
N kN P kN
n y
=+=<=
∑；满足要求。
②螺栓抗剪验算（只需验算受拉翼缘一侧）
┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊
受拉翼缘侧最外层每个螺栓所受拉力：1
12
59.544
t
i
My
N
N kN
n y
=+=
∑
受拉翼缘侧第二层每个螺栓所受拉力：2
22
27.846
t
i
My
N
N kN
n y
=+=
∑
故螺栓群抗剪承载力：
0.9( 1.25)180.68635.331
b
v f ti
N n P N kN V kN
μ
=-=>=
∑；满足要求。
g、端板厚度设计
根据图3-2中螺栓的分布情况及加劲肋的设置情况，端板有
两类板：两边支承类端板、三边支承类端板。
对两边支承类端板（端板外伸）：
端板厚度16.9
t mm
≥=
对三边支承类端板：
端板厚度14.0
t mm
≥=
故取端板厚度20
t mm
=（图3-2）
h、腹板强度验算
由于腹板范围内仅设置了一排螺栓，故可不验算腹板强度。
（II）屋脊处梁梁节点
屋脊处两边梁做成一个整体，此处无节点。
3.2梁柱节点设计
a、节点形式
采用端板竖放的形式。
b、材料特性：选用Q345B钢材（抗拉、抗压和抗弯强度310
f MPa
=，抗剪强度180
v
a
f MP
=），弹性模量206000a
E MP
=。
c、连接节点处，
梁端尺寸为600200610
⨯⨯⨯，考虑到坡度的影响，梁端尺寸实际为603200610
⨯⨯⨯如图3-5；柱端尺寸为600200810
⨯⨯⨯，如图3-6。