门式刚架计算模板

1、一、设计资料某单层工业厂房，采用单跨双坡门式刚架，刚架跨度24m，长度48m，柱距6m，檐口标高11m，屋面坡度1/10。屋面及墙面板均为彩色钢板，内填充保温层，考虑经济、制造和安装方便，檩条和墙梁均采用冷弯薄壁卷边C型钢，钢材采用Q345钢，基础混凝土标号C30，焊条采用E50型。刚架平面布置图，屋面檩条布置图，柱间支撑布置草图，钢架计算模型及风荷载体形系数如下图所示。 刚架平面布置图屋面檩条布置图柱间支撑布置草图 计算模型及风荷载体形系数二、荷载计算2.1 计算模型的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。2.2 荷载取值计算：（1） 屋盖永久荷载标准值彩色钢板 0

2、.40 保温层 0.60 檩条 0.08 钢架梁自重 0.15 合计 1.23 （2） 屋面活载和雪载 0.30 。（3） 轻质墙面及柱自重标准值 0.50 （4） 风荷载标准值基本风压：。根据地面粗糙度类别为B类，查得风荷载高度变化系数：当高度小于10时，按10高度处的数值采用，=1.0。风荷载体型系数：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。2.3 各部分作用的荷载标准值计算（1） 屋面荷载：标 准 值： 柱身恒载： （2） 屋面活载 屋面活载雪载（3） 风荷载以左吹风为例计算，右吹风同理计算，根据公式计算，查表，取1.0，取值如图1.2所示。（地面粗糙

3、度B类）迎风面 侧面， 屋顶，背风面 侧面， 屋顶，三、内力计算根据各个计算简图，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。3.1 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3.2 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3.3 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。四、内力组合选取荷载组合（1

4、.2x恒载+1.4x活载+1.4x0.6x风载）对构件内力值进行验算，如下表所示截面内力恒载活载左风组合值柱端AM0000N-122.04-21.7240.21-143.08Q-24.27-5.9219.15-21.33柱端BM-266.98-65.12162.86-274.74N-89.04-21.7240.21-103.48Q-24.27-5.9210.46-25.63梁端BM-266.98-65.1214.41-399.44N-33.01-8.05-38.97-83.62Q86.1821.02162.86269.65梁端CM232.8056.79-78.09293.27N-33.01-8

5、.0514.41-38.78Q-3.30-0.81-0.99-5.93五、刚架设计5.1 截面形式及尺寸初选梁柱都采用焊接的工字型钢，梁截面高度h一般取（1/301/45）L，故取梁截面高度为800mm；暂取梁截面尺寸为H800x300x10x14，如下图所示，柱的截面采用与梁相同。截面截面名称面积（mm2）IX106mm4WX104mm3IY106mm4WY104mm3iXmmiYmm柱H8003001014161201681420634232363梁H80030010141612016814206342323635.2构件验算：（1）构件宽厚比验算(2) 平面内计算长度平面外长度计算系数：

6、考虑压型钢板墙面与强梁紧密连接，起到应力蒙皮作用，与柱连接的强梁可作为柱平面外的支撑点，但为了安全起见计算长度按两个强梁间距考虑，即（3）刚架柱的验算A柱有效截面特征B.抗剪验算 柱截面的最大剪力是=25.63kN，考虑到仅有支座加劲肋，所以，梁的抗剪承载力设计值，满足要求。 弯剪压共同作用下的验算： 因为，按公式进行验算，其中C.整体稳定验算构件的最大内力：N=143.08kN，M=274.74kNma.刚架柱平面内的整体稳定性验算刚架柱高H=11000mm，柱的计算长度系数。刚架柱的计算长度39.2 0.6d验算刚架在风荷载作用下的侧移 ， 刚架柱顶等效水平力：（4）刚架梁的验算A梁有效截

7、面特征B.抗剪验算 梁截面的最大剪力是=83.62kN，考虑到仅有支座加劲肋，由于是等截面，同理得，满足要求。 弯剪压共同作用下的验算： 因为，按公式进行验算，其中C.整体稳定验算构件的最大内力：N=-83.62kN，M=-399.44kNma.刚架梁平面内的整体稳定性验算梁平面内的整体稳定性验算：计算长度取横梁长度=12060mm，37.340.6六、节点设计：（1）梁柱连接节点设计A.螺栓强度验算梁柱节点采用10.9级M30高强摩擦型螺栓连接，如下图所示。构件截面采用喷砂，摩擦面抗滑移系数=0.50，每个高强螺栓的预拉力是355kN，连接处传递内力设计值：N=-83.62kN，V=269.

8、65kN，M=399.44kNm。 （a） （b）刚架柱与刚架梁的连接节点螺栓抗拉承载力验算：螺栓抗剪承载力验算：，满足要求。最外排一个螺栓的抗剪、抗拉承载力验算：B.端板厚度验算端板厚度取，按二边支撑端板外伸计算: C.梁柱节点域的剪应力验算D.螺栓处腹板强度验算翼缘内第二排第一个螺栓的轴向拉力设计值：取 （2）梁梁连接节点设计A.螺栓强度验算梁梁连接节点采用10.9级M30高强摩擦型螺栓连接，如下图所示。构件接触面采用喷砂，摩擦面抗滑移系数=0.50，每个高强螺栓的预拉力是355kN，连接处传递内力设计值如下：N=-38.78kN，V=-5.93kN，M=293.27kNm（a） （b）梁

9、梁连接节点螺栓抗拉承载力验算：螺栓抗剪承载力验算： ，满足要求。最外排一个螺栓的抗剪、抗拉承载力验算：B.端板厚度验算端板厚度取，按二边支撑端板外伸计算: C.梁柱节点域的剪应力验算D.螺栓处腹板强度验算翼缘内第二排第一个螺栓的轴向拉力设计值：取 （3）柱脚设计刚架柱与基础铰接，采用平板式铰接柱脚。基础采用C20混凝土，=9.6.a.柱脚内力设计值如下： b. 柱脚底板尺寸确定 =340400mm，取B=360mm。底板反力为，满足要求。刚架柱柱脚构造c. 底板厚度确定，按构造取t=20mm。d. 抗剪连接计算：由于柱脚铰接，柱脚锚栓不宜用于承受柱脚底的水平剪力，此水平剪力可由柱脚与混凝土基础间的摩擦力来抵抗。此时摩擦力，满足要求。参考文献1 中华人民共和国建设部，钢结构设计规范GB500172003. 北京：中国建设工业出版社，2003.2 陈树华，刚结构设计M.