刚架结构计算示例
00-30m跨钢筋大棚刚架结构计算书
南县至高速公路第七合同段30m跨钢筋大棚结构计算书二公局第三工程南益高速公路第七合同段项目经理部二〇一五年六月目录目录 (2)一、设计依据 (3)二、设计荷载 (3)三、地震作用 (3)四、结构体系与结构布置 (3)五、杆件及节点等计算 (4)六、计算结论及计算分析: (4)七、屋面檩条计算 (4)1、设计依据 (4)2、设计数据 (4)3、截面及材料特性 (5)4、截面验算 (5)1）1.2 恒载+1.4(活载+0.9积灰)组合 (5)2）1.0 恒载+1.4风载(吸力)组合| (6)3）荷载标准值作用下，挠度计算 (6)八、墙面檩条计算 (6)1、设计依据 (6)2、设计数据 (6)3、截面及材料特性 (7)4、设计力 (8)1） 1.2 恒载+1.4风压力组合 (8)2）1.35 恒载 (8)3） 1.2 恒载+1.4风吸力组合 (8)4）风压力作用验算 (8)5）风吸力作用验算 (9)6）荷载标准值作用下，挠度验算 (9)7）结构设计图纸 (9)九、主结构计算 (12)1、设计主要依据 (12)2、结果输出 (12)---- 总信息---- (12)---- 标准截面信息---- (18)30m跨大棚刚架计算书一、设计依据设计应遵守的规、规程：(1).《建筑结构荷载规》 (GB50009-2012)(2).《钢结构设计规》 (GB50017-2003)(3).《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》 (CECS:102-2002)（2012 版）(4).《冷弯薄壁型钢结构技术规》 (GB50018-2002)(5).《建筑抗震设计规》 (GB50011-2010)(6).《混凝土结构设计规》 (GB50010-2010)(7).《建筑钢结构焊接规》 (JGJ81-2012)(8).《钢结构高强度螺栓连接的设计，施工及验收规程》 (JGJ82-2011)二、设计荷载（一）、屋面荷载(标准值)<一>、恒荷载 0.15 kN/m2<二>、屋面活荷载 0.30 kN/m2<三>、基本风压，基本雪压：由于本工程设计使用年限为5年，同时依据相关规取用50年重现期进行计算。
3d3s门式刚架结构计算书
第2工况轴力N图(单位：kN)
第2工况剪力Q2图(单位：kN)
第2工况弯距M3图(单位：kN.m)
第3工况轴力N图(单位：kN)
第3工况剪力Q2图(单位：kN)
第3工况弯距M3图(单位：kN.m)
2.组合内力
(1).数值显示
组合内力表
组合号
单元号
小节点N(kN)
小节点Q2(kN)
8700
6
30000
0
√
√
√
√
7
39000
8100
8
51000
7300
9
60000
6700
10
60000
0
√
√
√
√
11
63025
6500
12
63025
0
√
√
√
√
13
60000
3300
14
63025
3300
各单元信息如下表：
单元号
截面名称
长度(mm)
面积(mm2)
绕2轴惯性矩(x104mm4)
绕3轴惯性矩(x104mm4)
44.5
30.7
-53.5
406.2
5
121.6
3.7
32.1
121.6
3.7
0.0
6
33.2
71.2
437.7
33.2
30.0
-18.9
3
7
33.2
30.8
-18.9
33.2
-24.2
-58.7
8
33.2
-23.6
【doc】用对称性简化力矩分配法计算刚架实例
用对称性简化力矩分配法计算刚架实例用对称性简化力矩分配法计算刚架实例解超静定结构的方法很多,以位移法为基础的力矩分配法,是其中一种比较实用的渐近法,它可以避免建立和解算联立方程.本文则又运用对称性进一步简化力矩分配法,尽量减少节点角位移的未知数,使计算很快收敛.现举--I程实俪说明如下.已知-由2根截面惯性矩为I,的主粱和2根截面惯性矩为I的端粱剐性连接组成的双粱式起重机桥架,当大车纵向运行机构起动和翩动时,P和c1分别代表在水平面内由带载小车质量和桥梁质量引起的惯性力.试用力矩分配法怍出此桥架由水平面内荷载引起的夸矩图.结构的计算简图见图1.解t为保证桥架正常运行发生偏斜时不被楔住,桥架滔常取B》L/6.现假设B=L/6,lL/9,C=L/36,I.=4I,PqLo为运用对称性,现将图1(a)变动一下,调整成图1(b).即在粱两端的A,S点,各增加1根沿Y轴方向的支座连杆'这样荷载对Y轴是对称的,对z轴是反对称的.根据对称性原理,Y向支杆反力都相等,图1(a)中Ry=p十q=2p,圈l<b)中,R;=(p+qL)/2=p|图l(a),(b)只表现为浦端粱轴力不周,其他内力分置都相同.由于轴向力对位移的影响,对以弯曲变形为主的剐架来说.通常极其赦小,可以忽略.因此.我们完全可以用图l(b)代图1(a)来分析剐架的内力,这样我们可以设想沿Y轴Z轴将剐架切取出嗪结构的1/4加以研究(见图2).根据结构,荷载均对称于Y轴所知,图2中K截面的内力分量中剪力QK=0,而位移分量中转角:0.对Z轴因结构对称,荷载反对称,故端粱中间截面0的内力分量轴力和弯矩均等予零(No=0,M.=O),而位移分量vo=0.与fa,-RPR(b1.图1桥辈水平面受力图(a)一正常运行的受力图l(b)一调整为对#性求解对的受力图Y图2四分之一挢架受力分析简图此内力,位移等效的约束条侔,应是在0点娃加一水平支杆,而在K截面处则设置一个定向支座.由图2简化的1/4剐架,是一个无侧移的简单目架,用力矩分配法求解时,只辩对节点J进行力矩分配和传递.与节点J刚接的杆件有JK杆,J0 杆,JD秆三杆,线刖度备为-TiIK=II/詈:BI/L,:18I/Li】D=I/L136:36I/L根据文献[1]中表10-1,可查得节点J各l_端劲度系数的总和为:璐JJ=j』I十3i,o十31】D=IV0L/L'p寰1杆端弯矩计算(圈2)点:…0JKD杆端0JJojDJKxJDJ分配雨魏0.817050.6290.0{706固端_鸯炬O—PL/3—7PL/24分配弯矩与抟递弯矩o.10j88PL8.2116PL0.0150BPL一0.015087PL 最终弯矩00.10588PL0.81I6PL一001764PL一0.80735PL则各杆端分配系数为:JK=SK,磷【j=i/n=0.(~470BI=S~o/XSn=3iI./】{0.31765D=Sm/ES~l=3ilD/=S;=0.63529各杆传递系数为{ClK=一l,C】.=Cm=0各耔厣端弯矩为(颧时针为正):M}K:一等一导=一孚Ml】=二鲁一半=一Jo杆,JD杆:因两杆无荷载,故固端弯矩均为零,即M=M=0.这样节点J的不平衡力矩是三Mf:M+Mfo+M=-PL/3将此不平橱力矩反号乘以各耔端分配系数,即得出各杆端的分配弯矩,再将分配弯矩乘吼传递系数,即相应得出各杆远端弯矩.最届把固端弯与分配弯矩.传递弯矩相加,即可得出结构稆应的各杆端最终弯矩(见表1).超静定结构计算结果,通常应满足静力平撕条件和变形协调关系关于静力平衡可根据每一节点处EM=0进行校核,由于在上避力矩分配法中,每次分配已使节点平衡,因此,无需再作碴棱.到}变形协调问题,可根据各节点处汇交各枵的秆端角位移币是否相同来进行验证.即可在力矩分配浩计算完成岳,将任一端i的最终弯矩与定弯矩相减得出Ⅵik,然后减去它端的△M之半后,捡盎每一节点所得AM,一昙M是否与相立各杆的线刚度l成比倒,见公式(1)|(M一{砒.):({△M)-..…iI;i¨: (1)现以节点J校核之.这里应注意的是,此时对正对称轩JK应取顾杆弹JT的线尉度表示,见表2. 寰2节点J变形协啊的技赣t根据公式(1),将表2中!文值代一得(△M.一dM.,):(厶M—M(M一)珊=7m!——氟凰3最终弯矩乓挠受图示(左半为弯矩圈,右半为瓷度到)=0.10588PL:0.21176PL:0.02353PL=4.5:0:1(下转第l8页)+28mc.一60m.hc一72m.hc:+36m.ch一24mhc.+12mhca+24mhc一9mc一12hc+c1 (22)在m≤x≤h区域内V=Vq+V+v一茜(X26h乙4hx)+酱(3x叫十(3x刊(23)当x:h时的挠虚最大,将x=h和式(18)中的H-H2代入式(23)中,整理后得.一～24EJ(m-c)(4m-c)xf--12h'Ⅱ1+15h'mc-3h'c.+1812].ch.+5m'hc--36hmc+l4mh+36m.h.--36mh+18121ch一3me3h一16m.c=h十mc+3n,.c.--2m一2mc,(24)c,m值求解为使整根烟囱的弯曲应力和弯曲挠度最小,应使V一AxVI"Vm一为此可建立方程组求解…～～(25)LVc…IV—n…x将式(20),(22),(24)代入式(25) 中,可列出如下方程组16m一27mc一48m'h一3mc ÷24m.h+120mhc+28mc.一60mhc～96m!ch+48mch+24hc.一l6mc'一12h.c.+2c=048m+5mc一272mh一25mc. +600mh40m'hc一20m.c--348m.h.C+184m.hc一576mh.一252mchJ'24mhc.J'192hIll+576hm.c+12mhc.+24mhc一9mc一240h'mc一12hc'+48hc!+c.=0解得c:0.420h,m=0.835h将c,m值代人式(18),可得H=0.42qh,H2=0..949qh点,结论根据上述理论分析计算,为使钢板烟囱内力较小,缆风绳处支点挠度较小,在～道缆风绳时,缆风绳的支点高度应设在烟晦l高度0:715h处;在二遗缆风绳时,下道缆风绳的支点高度,应设在烟囱高度的0.42h处,上道缆风绳的支点高度,应设在烟囱高度的0.835h处,较为合适.当然,实际工程设计中,尚应根据气候和周围环境进行调整和媾正,以及按此原理另行计算本文不妥处尚冀专家指正.(上接第60页)而,.:T18L:丁36I.:T41o=18:38:4:4.5:g:1这表明变形调条件也是满足的.最后,根据备杆端最终弯矩,利用对称性就不难画出原超静定刚架的弯矩图了(见图3).丽由弯矩图即可进而大致绘出挠曲线,弯矩为零处亦即是18挠曲线拐点.参考文献t11湖南大学结构力学教研室编,结构力学(下册),高等教育出版社,1983年【21程重机设计手册,机械二业出版{±.188D年I3】徐光晋主犏,金属结构,机械工业出版社. 1982年(生桐簋厂职工丈学藏洪锥)。
门式刚架结构设计_例题
门式刚架结构设计1 设计资料单跨双坡门式刚架轻钢厂房长度60m ，柱距6m ，刚架跨度24m ，屋面坡度为1：10。
刚架柱在柱高一半处设有侧向支撑。
屋面采用双层压型钢板复合保温板，屋面檩条间距为3m，在每根檩条位置处都有隅撑与梁下翼缘相连。
柱脚采用铰接柱脚。
梁柱节点连接采用高强度螺栓连接(摩擦型)，材质采用Q235B。
截面：梁为焊接等截面梁:H ‐600×300×8×12 翼缘为轧制边柱为焊接工字形截面(变截面) H ‐(600‐300)×300×8×12 翼缘为轧制边 荷载条件(标准值)：雪荷载：0.402m kN 基本风压：0.652m kN 积灰荷载：0.32m kN 屋面活荷载：0.502m kN双层压型钢板复合保温板：0.202m kN 檩条及支撑重：0.152m kN轻质墙面(包括墙骨架等)：0.202m kN 。
图1 刚架简图2 荷载计算(1) 恒载刚架梁：双层压型钢板复合保温板：0.20×6=1.2 m kN檩条及支撑重：0.15×6=0.9 m kN梁自重： 0.92m kN合计：刚架梁上荷载：3.02 m kN柱：轻质墙面(包括墙骨架等)：0.20×6=1.2 m kN自重(取柱中间截面计算)：0.828m kN合计：2.028 m kN(2) 活荷载屋面活荷载标准值为0.502m kN ，刚架受荷面积为24×6=1442m ＞602m ，所以屋面活荷载标准值取为0.302m kN (规程3.2.2条) 。
雪荷载为0.402m kN ，计算时取屋面活荷载和雪荷载中的较大值，即取0.402m kN 计算。
屋面活荷载和雪荷载中的较大值：0.4×6=2.4 m kN积灰荷载：0.3×6=1.8 m kN(3) 风荷载风荷载体型系数s μ按《门规》封闭式建筑类型中间区的风荷载体型系数采用，体系系数图2风荷载体型系数见图2 。
门式刚架轻型房屋钢结构内力计算及组合
门式刚架轻型房屋钢结构内力计算及组合
1.1 刚架在各种荷载作用下的弯矩M图、剪力V图、轴力N图
1.1.1 屋面恒载作用下刚架M、N、Q图
kN）
图1.1 刚架恒载作用图（单位：m
图1.2 轴力图（单位：kN）
图1.3 剪力图（单位：kN）
图1.4 弯矩图（单位：kN·m）1.1.2 屋面活载作用下刚架M、N、Q图
图1.5 刚架活载作用图（单位：kN/m）
图1.6 轴力图（单位：kN）
图1.7剪力图（单位：kN）
图1.8 弯矩图（单位：kN·m）
1.1.3 作风荷载作用下刚架M、N、Q图
图1.9刚架上风载作用图（单位：kN/m）
图1.10 轴力图（单位：kN）
图1.11 剪力图（单位：kN）
图1.12 弯矩图（单位：kN/m）
1.2 刚架内力组合见表4-1，表4-2
4-1刚架梁内力组合表
4-2刚架柱内力组合表。
单层厂房门式刚架结构计算书
单层厂房门式轻钢结构计算书一、设计资料现青岛地区某村委计划建设某单层门式轻钢厂房,无吊车荷载,占地面积20x50m2,地址条件很好,0、8m厚覆土,下部就是强风化岩,地耐力450KPa,无地下水。
请给其做建筑施工图与结构施工图,应能达到施工深度。
要求:1、给出设计过程简介与设计注意事项。
2、给出主要构件设计计算过程。
3、提供施工图。
该厂房为单层,采用单跨双坡轻型门式刚架结构,厂房跨度18m,总长度50 m,檐口高度8、6m,牛腿标高为5、50 m,屋面坡度为0、10;共有9榀刚架,两侧柱距7 m,其她柱距6m;刚架平面布置见图,刚架形式及几何尺寸见图。
刚架梁、柱除,另有注明外,均采用Q345钢。
高强螺栓除另有注明外,均采用10、9级摩擦型连接高强度螺栓。
锚栓除另有注明外,均采用Q345钢。
刚架形式及几何尺寸图二、设计荷载1、屋面恒载:0、30 kN/m2计算刚架活载:0、30 kN/m2计算檩条活载:0、50 kN/m2雪荷载:0、20 kN/m2基本风压:0、6 kN/m2 风压调整系数:1、052、由于青岛地区地震设防烈度为6度,故本工程结构设计不考虑地震作用三、内力分析考虑本工程刚架跨度较小、厂房高度较低、荷载情况及刚架加工制造方便,刚架采用等截面,梁柱选用变截面。
柱脚按铰接支承设计。
采用弹性分析方法确定刚架内力。
1、在恒载作用下2、在活载作用下3、在风荷载作用下四、截面设计该门式轻钢厂房的柱截面采用焊接工字钢450*250*10*12,梁截面采用两种焊接工字钢: 变截面焊接工字钢(H1~H2)*B1*B2*Tw*T1*T2=(600~450)*250*250*6*10*10不变截面焊接工字钢(H1~H2)*B1*B2*Tw*T1*T2=(450~450)*250*250*8*10*10柱的截面特性A=121、8cm2Xc =12、5cm;Yc =22、5cm;Ix =43774cm4;Iy =41702 cm4高厚比、宽厚比腹板计算高厚比H0/Tw=41、8 ,满足要求;翼缘宽厚比B/T=7、50,满足要求梁的截面属性截面:H形变截面:(H1~H2)*B1*B2*Tw*T1*T2=(600~450)*250*250*6*10*10小头截面特性:A =75、80 cm2; Xc =12、5cm; Yc =22、5cm;Ix =28180 cm4; Iy=2、6049 cm4;大头截面特性:A =84、8 cm2;Xc =12、5cm;Yc =30cm;Ix =53272 cm4;Iy =26052 cm4;高厚比、宽厚比大头截面腹板计算高厚比H/Tw=96、67 ,满足要求;小头截面腹板计算高厚比H/Tw=71、67 ,满足要求翼缘宽厚比B/T=12、20 ,满足要求H形截面: (H1~H2)*B1*B2*Tw*T1*T2=(450~450)*250*250*8*10*10截面特性:A =84、4 cm2;Xc =12、5cm;Yc =22、5cm;Ix =29505 cm4;Iy =26060 cm4;高厚比、宽厚比大头截面腹板计算高厚比H/Tw=53、75 ,满足要求;小头截面腹板计算高厚比H/Tw=53、75 ,满足要求翼缘宽厚比B/T=12、10 ,满足要求五、刚架梁设计本刚架梁柱就是从中间7榀中选出钢梁1截面类型= 27; 布置角度= 0;计算长度:Lx= 18、09, Ly= 3、00构件长度= 3、01;计算长度系数: Ux= 6、00Uy=1、00变截面H形截面H: B1= 250, B2= 250, H1= 600, H2= 450 T1= 6 T2= 10 T3=10轴压截面分类:X轴:b类, Y轴:c类;构件钢号:Q345梁的弯矩包络梁下部受拉:截面1 2 3 4 5 6 7弯矩-41、69 -35、71 -33、61 -31、22 -28、54 -25、57 -23、70梁上部受拉:截面1 2 3 4 5 6 7弯矩140、50 112、83 91、93 71、85 52、58 37、94 28、51 考虑屈曲后强度计算应力比= 0、304抗剪强度计算应力比= 0、130平面内稳定最大应力(N/mm*mm)=88、55平面内稳定计算最大应力比=0、286平面外稳定最大应力(N/mm*mm)=85、93平面外稳定计算最大应力比=0、277考虑屈曲后强度计算应力比= 0、304 < 1、0抗剪强度计算应力比= 0、130 < 1、0平面内稳定最大应力< f= 310、00平面外稳定最大应力< f=310、00腹板高厚比H0/TW= 84、17 < [H0/TW]= 206、33 (CECS102:2002)翼缘宽厚比B/T = 12、20 < [B/T] =12、38(恒+活)梁的相对挠度(mm)截面1 2 3 4 5 6 7挠度值0、00 -0、02 0、11 0、34 0、67 1、07 1、51 最大挠度值=1、51 最大挠度/梁跨度= 1/ 5995、斜梁坡度初始值: 1/10、00变形后斜梁坡度最小值: 1/10、40变形后斜梁坡度改变率= 0、038 < 1/3六、刚架柱设计本刚架梁柱就是从中间7榀中选出钢柱3截面类型= 16;布置角度=0;计算长度:Lx= 14、24, Ly= 3、10; 长细比:λx= 75、1,λy= 53、0 构件长度= 3、10; 计算长度系数: Ux=4、59Uy=1、00截面参数: B1= 250, B2= 250, H= 450, Tw= 10, T1= 16, T2= 16轴压截面分类:X轴:b类, Y轴:b类;构件钢号:Q345验算规范: 门规CECS102:2002考虑腹板屈曲后强度,强度计算控制M= -140、50, N= -54、44考虑屈曲后强度强度计算应力比= 0、278抗剪强度计算控制, V=-25、77抗剪强度计算应力比= 0、034平面内稳定计算最大应力(N/mm*mm) =80、10平面内稳定计算最大应力比=0、258平面外稳定计算最大应力(N/mm*mm) =78、53平面外稳定计算最大应力比=0、253门规CECS102:2002腹板容许高厚比[H0/TW] =206、33翼缘容许宽厚比[B/T] =12、38考虑屈曲后强度强度计算应力比= 0、278 < 1、0抗剪强度计算应力比= 0、034 < 1、0平面内稳定计算最大应力< f= 310、00平面外稳定计算最大应力< f= 310、00腹板高厚比H0/TW= 41、80 < [H0/TW]= 206、33翼缘宽厚比B/T = 7、50 < [B/T]= 12、38压杆,平面内长细比λ=75、≤[λ]= 180压杆,平面外长细比λ=53、≤[λ]= 180验算刚架在风荷载作用下的侧移风荷载作用下柱顶最大水平(X 向)位移:节点( 4),水平位移dx=11、630(mm) = H /739、梁的(恒+活)最大挠度:梁( 4),挠跨比= 1 / 2161、风载作用下柱顶最大水平位移: H/739<柱顶位移容许值: H/180梁的(恒+活)最大挠跨比: 1/2161<梁的容许挠跨比:1/180七、隅撑的设计隅撑计算轴力N=A*f/60/cosθ*sqrt(fy/235);应力=N/φ/A梁下翼缘截面面积A=0、0025m*m;横梁钢材型号Q345钢翼缘钢板厚度10mm;横梁钢材屈服强度值fy =345 N/mm2横梁钢材强度设计值f=310 N/mm2;角钢计算长度=733、249mm角钢截面=L50x4角钢回转半径=0、99cm;角钢截面面积=0、00039m*m长细比λ=74、0656 <= 220;折减系数=0、6+0、0015*λ=0、711098稳定系数φ=0、628263;轴力N=11、0665 kN;应力=45、1653 N/mm2<220、44 N/mm2 螺栓计算角钢钢材钢号Q235钢;檩条的板件厚度2mm;螺栓直径14mm螺栓有效截面面积115、4mm*mm;螺栓孔径15mm螺栓连接抗剪强度设计值140 N/mm2;螺栓连接抗压强度设计值305 N/mm2螺栓连接抗剪承载力设计值16、156 kN;螺栓连接抗压承载力设计值8、54 kN螺栓连接承载力设计值< 轴力N=11、0665 kN八、檩条的设计冷弯薄壁型钢檩条设计屋面坡度(度): 5、711檩条跨度(m): 6、000檩条间距(m): 0、750设计规范: 门式刚架规程CECS102:2002风吸力下翼缘受压稳定验算:按附录E验算檩条形式: 斜卷边Z形冷弯型钢XZ140X50X20X2、0钢材钢号:Q235钢拉条设置: 设置一道拉条拉条作用: 能约束檩条上翼缘净截面系数:1、000檩条仅支承压型钢板屋面(承受活荷载或雪荷载),挠度限值为1/150屋面板为两跨或两跨以上面板屋面板能阻止檩条侧向失稳构造不能保证风吸力作用下翼缘受压的稳定性每米宽度屋面板的惯性矩(m4): 0、200000E-06建筑类型: 封闭式建筑分区: 中间区基本风压: 0、630风荷载高度变化系数: 1、000风荷载体型系数: -1、200风荷载标准值(kN/m2): -0、756屋面自重标准值(kN/m2): 0、300活荷载标准值(kN/m2): 0、500雪荷载标准值(kN/m2): 0、300积灰荷载标准值(kN/m2): 0、000检修荷载标准值(kN): 1、000截面及材料特性檩条形式: 斜卷边Z形冷弯型钢XZ140X50X20X2、0b =50、000 h =140、000c =20、000 t =2、000A = 0、5392E-03 Ix = 0、1860E-05 Iy = 0、1547E-06It = 0、7190E-09 Iw = 0、1299E-08Ix1 = 0、1621E-05 Iy1 = 0、3936E-06 θ = 0、2199E+02Wx1 = 0、3038E-04 Wx2 = 0、2247E-04 Wy1 = 0、6107E-05 Wy2 = 0、8067E-05 钢材钢号:Q235钢屈服强度fy=235、000强度设计值f=205、000考虑冷弯效应强度f'=215、220截面验算| 1、2恒载+1、4(活载+0、9积灰)组合|弯矩设计值(kN、m): Mx =3、653弯矩设计值(kN、m): My =0、268有效截面计算结果:Ae = 0、5364E-03 θe = 0、2204E+02 Iex = 0、1845E-05 Iey = 0、1545E-06Wex1 = 0、2868E-04 Wex2 = 0、2221E-04 Wex3 = 0、2902E-04 Wex4 = 0、2241E-04 Wey1 = 0、5871E-05 Wey2 = 0、7711E-05 Wey3 = 0、5890E-05 Wey4 = 0、7678E-05 截面强度(N/mm2) : σmax = 199、182 <= 205、000| 1、0恒载+1、4风载(吸力)组合|弯矩设计值(kN、m) : Mxw = -2、158弯矩设计值(kN、m) : Myw = -0、250有效截面计算结果:全截面有效。
钢结构课程设计---门式刚架计算书
门式刚架计算书1、设计资料 (1)厂房柱网布置厂房为单跨双坡门式刚架（见图1－1）。
长度90m ，柱距6m ，跨度18m ，门式刚架檐高9m ，屋面坡度为1：10。
图1－1 门式刚架简图 (2)材料选用屋面材料：单层彩板。
墙面材料：单层彩板。
天沟：钢板天沟 (3)结构材料材质钢材：235Q ，22215/,125/v f N mm f N mm == 基础混凝土：225,12.5/c C f N mm = (4)荷载（标准值）Ⅰ静载：有吊顶（含附加荷载）0.52kN m Ⅱ活载：20.5/kN mⅢ风载：基本风压200.35/W kN m =，地面粗糙度为B 类，风载体型系数按《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS102：2002）封闭式建筑类型中间区的风荷载体型系数采用。
确定Z 值： ①180.1 1.8,2z 3.6m m ⨯==②0.40.49 3.6,2z 7.2H m m =⨯==取较小值为3.6m ，根据《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》表A.0.2-1注3，因柱距6 3.6m m >，故风荷载取中间值。
详见图1－2所示图1－2 风荷载体型系数示意图（左风）Ⅳ雪荷载：20.2/kN m (5)其它本课程设计不考虑地震作用 2、荷载计算 (1)荷载取值屋面静载：20.5/kN m 屋面活载：20.5/kN m 轻质墙面及柱自重（包括柱、墙骨架）：20.5/kN mm风荷载：基本风压20 1.050.350.37/W kN m ⨯＝＝，按地面粗糙度为B 类； 以柱顶为准风压高度变化系数211.0,0.37/z w kN m μ==； 以屋顶为准风压高度变化系数221.0,0.37/z w kN m μ== (2)各部分作用荷载1)屋面静载 标准值：0.56 3.0/kN m ⨯=活载 标准值：0.56 3.0/kN m ⨯= 2)柱荷载静载 标准值：0.56 3.0/kN m ⨯= 3)风荷载迎风面：柱上0.3760.250.555/w q kN m =⨯⨯= 横梁上0.376 1.0 2.22/w q kN m =-⨯⨯=- 背风面：柱上0.3760.55 1.22/w q kN m =-⨯⨯=- 横梁上0.3760.65 1.44/w q kN m =-⨯⨯=- 3、内力分析采用结构力学求解器求解内力，计算简图及结果如下：(1)静载作用下的内力计算图3-1-1 静载内力计算简图（单位：KN/m）图3-1-2 静载作用下弯矩图（单位：KN·m）图3-1-3 静载作用下剪力图（单位：KN）图3-1-4 静载作用下轴力图（单位：KN） (2)活载作用下的内力计算图3-2-1 活载内力计算简图（单位：KN/m）图3-2-2 活载作用下弯矩图（单位：KN·m）图3-2-3 活载作用下剪力图（单位：KN）图3-2-4 活载作用下轴力图（单位：KN）(3)风载作用下的内力计算1)左风情况下：图3-3-1 左风载内力计算简图（单位：KN/m）图3-3-2 左风载作用下弯矩图（单位：KN·m）图3-3-3 左风载作用下剪力图（单位：KN）图3-3-4 左风载作用下轴力图（单位：KN）2)右风情况下：右风荷载作用下，个内力图与左风荷载作用下的内力图刚好对称，不再画出。
门式刚架轻型房屋钢结构荷载计算
门式刚架轻型房屋钢结构荷载计算1.1 荷载取值计算1.1.1 永久荷载：屋面自重（标准值，沿坡向）压型钢板 0.18kN/2m檩条及其支撑 0.15kN/2m刚架横梁 0.15kN/2mΣ=0.48kN/2m墙面及柱自重 0.48kN/2m1.1.2 可变荷载：屋面雪荷载（标准值） 0.50kN/2m屋面均布活载（标准值） 0.30kN/2m取0.50kN/2m因刚架受荷水平投影面积大于602m，故屋面竖向均布活荷载标准值取0.3kN/2m。
1.1.3风载：=0.30kN/2m,地面粗糙度为B类，按封闭式建筑选取中间区单基本风压元，刚架风载体型系数见图图1.1 风载体形系数1.2 各部分作用荷载1.2.1 屋面恒载标准值 0.48×6×αcos 1=2.8944kN/m 图1.2 刚架上恒载作用图（单位：m kN ）1.2.2 屋面均布活载标准值 0.5×6×αcos 1=1.0151kN/m图1.3 刚架上活载作用图（单位：m kN ）1.2.3 柱身荷载：标准值 0.48×6=2.88kN/m1.2.4 风载：屋面风载高度变化系数按屋顶标高计算取为 1.025，ω=1.025×0.30=0.308kN/2m屋面负风压标准值wq=0.308×（-0.6）×6=-1.1088kN/mBCwq=0.308×（-0.5）×6=-0.924kN/mCD墙面风载高度变化系数按柱顶标高计算取为1.0，ω=1.0×0.30=0.30kN/2m 墙面风压标准值wq=0.30×（+0.8）×6=+1.44kN/mABwq=0.30×（-0.5）×6=-0.9kN/mDE图1.4 刚架上风载作用图（单位：kN/m）。
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（8）施加载荷。 将图形结点显示，运行 PlotCtrls>Numbering ，激活 Node Numbers后面的选框， 使它变成on形式。选择菜单 S o lu tion >D ef in e Loads>Apply>Structure> Force/ Moment>On Nodes。 拾取结点17，施加集中载 荷Fy=-20000N。 同理，在结点 7 上施加 集中载荷Fx=10000N。
图3-38 选择材料属性对话框
图3-39 设置材料属性对话框
（5）建立模型 设置材料属性对话框运行Preprocessor>Modeling >Create>Keypoints>In Active CS。创建关键点1，在N PT选项栏中设置数值1， 表示设置的关键点号为1， 在X,Y,Z栏中ห้องสมุดไป่ตู้置数值0，0，0，表示关键点1的坐标 为：（0,0,0）。同理设置关键点2，3，4。坐标分别 为（0,2,0），（2,2,0），（2,0,0）。 运行Preprocessor>Modeling>Create> Lines>Lines>Straight Line， 弹出Create Straight Line 对话框。 分别拾取点 1-2, 3-4,2-3。并经过布尔运算将两直线相加。
图3-35 单元类型对话框
图3-36 单元类型库对话框
（3）设置单元截面形式 运行Preprocessor>Section>Beam> Common Sections，弹出 Beam Tool 对 话框，W1选项栏中填写0.1，W2选项 栏中填写0.2，t1~t4中填写0.008。 设 置完毕单击OK按钮。
图3-37 梁截面设置对话框
（4）设置材料属性 运行Preprocessor>Material Props> Material Models， 弹出 Define Material Model Behavior 对话框。双击 Isotropic选项，弹出Linear Isotropic Properties for Material Number1 对话框，在 EX 选项栏中设置数值 2.1e11 ，在 PRXY 选项栏中设置数值 0.3 。设置完毕单击 OK 按钮。
图3-40 创建关键点对话框
图3-41 创建直线对话框
图3-42 刚架模型
（6）划分网格 选择 刚架 的 单 元 属性 ， 运行Preprocessor> Meshing>Mesh Attributes>Pick ed lines，弹出Line Attributes对话框。拾取刚架后 弹出Meshing Attributes对话框， 采 取 默 认 设 置 。 点击OK。
练习1：如图3-19所示的框架结构，其顶端受均布力作用，用有限元方法 分析该结构的位移。结构中各个截面的参数都为：E=3.0e11Pa.各个梁为空 心圆截面，内外圆半径分别为0.03m和0.04m（或者直接输出A=6.8e-4m^2, I=6.5e-11m^4）。在ANSYS平台上，完成相应的力学分析。 注：分别用直接建模法和间接建模法进行分析。
图3-45 定义单元尺寸 拾取线对话框
图3-46 设置线上单元尺寸对话框
（7）施加约束 运行 Solution>define Loads> Apply>Structure >Displacement >On Keypoints，选择关键点1，选择ALL DOF。同理对关键点4进行全约束。
图3-47 对关键点施加全约束
（10）后处理 显示位移云图：运行 General Postproc>Plot Results> Contour Plot>Nodal Solu。 弹出如下图所示对话框，运行 DOF Solution>Displacement vector sum显示刚架位移云图。
图3-52 云图显示对话框
图3-53 刚架的位移云图
框架结构受一均布力作用
（1）选择分析范畴 在主菜单中单击Preferences 菜单， 弹出Preferences for GUI Filtering窗口， 选择 Structural， 然后单击OK按 钮。
图3-34选择分析范畴对话框
（2）选择单元类型 运行Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete， 弹出Element Types对话框，选择BEAM188单元。
图3-43 划分网格拾 取线对话框
图3-44设置网格单元属性
选择 Preprocessor>Meshing>Size Cntrls > Manual Size> Lines>Picked Lines，选择刚架，弹出对话框。在 NDIV一栏中输入30，单击OK。最后在Mesh Tool中自 由划分网格。
ANSYS刚架结构计算示例
约束形式为：A、D点施加 全约束。在BC梁中点处受到竖 直向下集中载荷的作用 F1=20000N， AB柱的中点处受 水平向右的集中载荷 F2=10000N；AB＝2m， BC＝ 2m，材料为钢材，弹性模量 E=2.1×1011Pa，泊松比μ=0.3。
图3-33 刚架示意图
ANSYS刚架结构计算示例
约束形式为：A、D点施加 全约束。在BC梁中点处受到竖 直向下集中载荷的作用 F1=20000N， AB柱的中点处受 水平向右的集中载荷 F2=10000N；AB＝2m， BC＝ 2m，材料为钢材，弹性模量 E=2.1×1011Pa，泊松比μ=0.3。
图3-33 刚架示意图
图3-48 编号显示设置对话框
图3-49 拾取点对话框
图3-50 施加约束、载荷后的刚架有限元模型
（9）求解
选择 Solution>Solve> Current LS，弹出如右图所示 对话框，单击OK按钮，开始 计算。计算结束会弹出计算 完毕对话框，单击Close关闭 对话框，计算完毕。
图3-51 求解对话框