精钢结构设计课程设计计算书

1、钢结构设计课程设计计算书1.设计资料哈尔滨市某单层工业厂房，采用单跨双坡门式刚架，刚架跨度33m，柱距7m，柱高8m，屋面坡度1/10，地震设防烈度为6度。刚架平面布置如下图1.1所示，刚架形式及几何尺寸如下图1.2所示。屋面及墙面板均为彩色压型钢板，内填充以保温玻璃棉板，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，间距为1.5米，钢材采用q345钢，焊条采用e50型。 图1.1 刚架平面布置图 图1.2 刚架形式及几何尺寸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）yx51380760型彩色型钢板 0.15 50 厚保温玻璃棉板 0.05 pvc

2、铝箔及不锈钢丝网 0.02 檩条及支撑 0.10 刚架斜梁自重 0.15 悬挂设备 0.50 合计 0.97 （2）屋面可变荷载标准值屋面活荷载：0.48雪荷载：哈尔滨市基本雪压=0.45。对于单跨双坡屋面，屋面坡角=，=1.0，雪荷载标准值 ：=1.0×0.45=0.45。本工程不考虑积灰荷载。所以屋面可变荷载取max0.48。（3）轻质墙面及柱自重标准值（包括柱、墙骨架等）0.5（4）风荷载标准值基本风压：=1.05×0.55=0.58；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

3、为0.25和1.0，背风面柱及屋面分别为0.55和0.65。（5）地震作用哈尔滨地区抗震设防烈度为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：0.97×7=6.79活荷载标准值：0.48×7=3.36（2）柱荷载恒荷载标准值：0.5×7×86.79×16.5=140.04活荷载标准值：3.36×16.5=55.44（3）风荷载标准值迎风面：柱 上 横梁上背风面：柱 上 横梁上3.内力分析各图的符号规定为：弯矩以钢架外侧受拉为正，轴力以压

4、力为正，剪力以绕钢架顺时针转动为正，并利用结构力学求解器进行内力分析得到结果。3.1恒荷载作用下的内力分析图3.1.1 恒荷载作用下的m图图3.1.2 恒荷载作用下的n图图3.1.3 恒荷载作用下的v图3.2活荷载作用下的内力分析 图3.2.1 活荷载作用下的m图 图3.2.2 活荷载作用下的n图图3.2.3 活荷载作用下的v图3.3风荷载作用下的内力分析图3.3.1 左风向风荷载作用下的m图 图3.3.2 左风向风荷载作用下的n图图3.3.3 左风向风荷载作用下的v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。4.内力组合刚架结构构件按承载能力极限状态设计，根据建筑

5、结构荷载规范（gb500092001）的规定，采用荷载效应的基本组合：。本工程结构构件安全等级为二级，。刚架内力组合（左半跨）见表4.1。表4.1 内力组合表截面内力组组合项目荷载组合方式荷载组合项目m/knmn/knv/kn刚架柱柱顶 bmmax及相应的n、v（1）967.82215.30120.98mmin及相应的n、v（2）104.1922.9218.75nmax及相应的±mmax、v（1）967.82215.30120.98nmin及相应的±mmax、v（2）104.1922.9218.75柱底 ammax及相应的n、vmmin及相应的n、vnmax及相应的

6、7;mmax、v（1）0248.90120.55nmin及相应的±mmax、v（2）050.927.32刚架梁支座bmmax及相应的n、v（1）967.82141.79202.19mmin及相应的n、v（2）104.1920.9320.94跨中cmmax及相应的n、v（2）100.169.783.72mmin及相应的n、v（1）608.72120.3712.035.刚架设计5.1初选截面：初选梁柱截面均用h型钢。截面特性： 5.2构件验算：（1）构件宽厚比验算翼缘部分： =143.5/24=6.0<腹板部分：=652/13=50.2<（2）刚架梁的验算a.抗剪验算梁截面最

7、大剪力为=202.19kn，考虑到仅有支座加劲肋，=>=202.19 kn ，满足要求。b.弯、剪、压共同作用下的验算取梁端截面进行验算，n=141.79 kn，v=202.19 kn，m=967.82 kn·m 因v<0.5，取v=0.5，按钢结构设计规范（gb500172003）验算 1435.82 kn·m>m=967.82kn·m,取m= 故 ,满足要求。c.整体稳定性验算n=141.79kn，m=967.82kn·m 梁平面内的整体稳定性验算：计算长度取横梁长度=33164mm，=/=113.18<=150，b类截面，查

8、表得0.597。kn=1810.8kn。 =195.18，满足要求。梁平面外的整体稳定性验算：计算长度取=3015mm。对于等截面构件，b类截面，查表得=0.912。=3.2520.6取0.7611.0。216.84<，满足要求。d.按钢结构设计规范（gb500172003）校核该梁腹板容许高厚比。粱端截面：故，满足要求。梁跨中截面：故，满足要求。e.验算檩条集中荷载下的局部受压承载力a檩条传给横梁上翼缘的集中荷载kn <b验算腹板上边缘处的折算应力 取梁端截面处的内力m=967.82kn·m，n=141.79kn，v=202.19kn。 <，满足要求。（3）刚架柱

9、的验算a.抗剪验算 柱截面的最大剪力是=120.98kn，考虑到仅有支座加劲肋，=>，满足要求。b.弯、剪、压共同作用下的验算 取柱端截面进行验算n=215.30kn，v=120.98kn，m=967.82kn·m。因v<0.5，取v=0.5，按钢结构设计规范（gb500172003）验算 1435.82 kn·m>m=967.82kn·m,取m= 故 ,满足要求。c.整体稳定验算构件的最大内力：n=248.90kn，m=967.82kn·ma.刚架柱平面内的整体稳定性验算刚架柱高h=8000mm，梁长l=33164mm，4.14，查表

10、得柱的计算长度系数。刚架柱的计算长度=14110mm。 <=150，b类截面，查表得。kn=10001.04kn， =193.89，满足要求。b.刚架柱作用平面外的整体稳定性验算 计算长度。对等截面构件，b类截面，查表得=0.912。 =3.252>0.6取0.7611.0。 <d.按钢结构设计规范（gb500172003）校核刚架柱腹板容许高厚比。柱顶截面：故，满足要求。柱底截面：故，不满足要求，需要设置纵向加劲肋。按构造要求，在腹板中部设置厚t=20mm、外伸宽度为150mm、高600mm的纵向加劲肋，重新验算腹板高后比如下：满足要求。（4）验算刚架在风荷载作用下的侧移

11、刚架柱顶等效水平力： <=5.3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，如图5.3.1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=141.79kn，v=202.19kn，m=967.82kn·m。 （a） （b）图5.3.1 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：0.899<1，满足要求。b.端板厚度验算按二边支撑类端板计算: 由端板厚度t>16mm，取t=25

12、mm。c.梁柱节点域的剪应力验算> 170 ，需要设置斜加劲肋。d.螺栓处腹板强度验算 < ，满足要求。（2）横梁跨中节点设计a.螺栓强度验算横梁跨中节点采用10.9级m30高强摩擦型螺栓连接，如图5.3.2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=120.37kn，v=12.03kn，m=608.72kn·m（a） （b）图5.3.2 刚架梁跨中节点螺栓抗拉承载力验算： 螺栓抗剪承载力验算： >kn，满足要求。 最外排一个螺栓的抗剪、抗拉承载力验算 ，满足要求。b.端板厚度验算按二边支撑类

13、端板计算由端板厚度t>16mm，取t=25mm。c.螺栓处腹板强度验算 < ，满足要求。（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=740800mm，取l=750mm。=340400mm，取b=360mm。底板反力为，满足要求。c. 锚栓: 采用4 个m30锚栓，每个锚栓，满足要求。柱脚构造图如下：图5.3.3 刚架柱柱脚构造d. 底板厚度确定三边支撑板计算：查表得悬臂部分计算：所以底板厚度：，按构造取t=20mm。e. 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，

14、此水平剪力可由柱脚与混凝土基础间的摩擦力来抵抗。此时摩擦力则需设置抗剪键，采用 一30×300×100（高），并进行强度验算。正应力：折算应力，说明钢板的强度满足要求。剪应力：6.其他构件设计6.1檩条的设计：檩条选用冷弯薄壁卷槽型钢，按单跨简支构件设计。屋面坡度1/10，檩条跨度7m，于跨中1/3处和2/3处设两道拉条，水平檩距1.5m，钢材为q345钢。（1）截面选择及几何特性选用c220×75×20×2.5：，；，6.1.1 冷弯薄壁卷槽型钢截面（2）荷载及内力考虑永久荷载与屋面活荷载的组合为控制效应。檩条线荷载标准值：檩条线荷载设计值：

15、 ， 弯矩设计值： （3）有效截面计算先按毛截面计算的截面1、2、3、4点的应力图6.1.2 檩条应力符号图（压应力为正，拉应力为负） = 209.94 （压） = 196.83 （压）202.69（拉）（拉）a.受压板件的稳定系数腹板：22.98上翼缘板：上翼缘板为部分加劲板件,最大压应力作用于部分加劲边， 0.983b.受压板件的有效宽度腹板：， >1.1板组约束系数：=0.473 =3.258由于<0，取=111.96mm。=88，<<则截面有效宽度为： =96.67mm =0.4=38.67mm，=0.6=58.00mm。上翼缘板： <1.1板组约束系数：

16、 =1.11由于>0，取 =30， <<则截面有效宽度为： =60.16 mm =0.4=24.06mm，=0.6=36.10mm。下翼缘板：下翼缘板全截面受拉，全部有效。c.有效净截面模量 图6.1.3 檩条上翼缘及腹板的有效净截面上翼缘板的扣除面积宽度为，腹板的扣除面积宽度为，同时在腹板的计算截面有一直径12mm拉条连接孔（距上翼缘板边缘40mm），孔位置与扣除面积位置基本相同。所以腹板的扣除面积按直径12mm拉条连接孔计算，有效净截面模量为：=49.17 32.41 12.36（4）强度验算按屋面能阻止檩条侧向失稳和扭转考虑 =229.11<310 =215.70

17、<310（5）挠度计算=34.44mm<=35mm（6）构造要求，满足要求。，满足要求。6.2隅撑的设计：隅撑按轴心受压构件设计，轴心力为连接螺栓采用普通c级螺栓m12，隅撑的计算长度取两端连接螺栓中心的距离为。选用l45×3，截面特性：，查表得。单面连接的角钢强度设计值乘折减系数，满足要求。 图6.2.1 檩条上翼缘及腹板的有效净截面6.3墙梁的设计：本工程为单层工业厂房，刚架柱柱距为7m。墙梁间距1.5m，跨中1/3处和2/3处设置两道拉条，并双侧挂等厚墙板，钢材q345。（1）荷载计算墙梁采用冷弯薄壁卷边c型钢200×70×20×2.5

18、: ，。墙梁自重，墙板自重。基本风压值 荷载设计值 （2）内力计算 （3）强度计算正应力 满足要求。剪应力 ， 满足要求。（4）挠度计算水平方向：因两侧均有墙板约束可不必验算该方向的挠度。竖直方向：且，满足要求。（5）整体稳定性验算在风吸力下拉条位置设在墙梁内侧，并在柱底设斜拉条。此时压型钢板与墙梁外侧牢固相连，可不验算墙梁的整体稳定性。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. 武汉：华中科技大学出版社，2007.3 陈志华，刚结构原理m. 武汉：华中科技大学出版社，2007.4 cecs102：2

19、002.门式刚架轻型房屋刚结构技术规程s. 北京：中国建筑工业出版社，2003.5 gb500182002.冷弯薄壁型刚结构技术规范s. 北京：中国计划出版社，2003.気持今flying get！dou都斗豆逗陡抖痘兜读蚪窦篼蔸乧侸兠凟剅吺唗投斣枓梪橷毭氀浢渎渎瞗窬窦脰艔豆读逾郖酘酡钭鋀钭閗闘阧餖饾斗鬦鬪鬬鬭   du读度毒渡堵独肚镀赌睹杜督都犊妒顿蠹笃嘟渎椟牍黩髑芏儥凟剢剫匵厾噣土涂妬嬻剬塅媏彖断毈瑖碫篅簖缎专腶葮褍踹躖锻鍴   mr najib met search crews at pearce raaf base near

20、perth on thursday morning, before their planes left for the day, and then later held talks with mr abbott."the disappearance of mh370 has tested our collective resolve," he told a news conference."faced with so little evidence, and such a herculean task, investigators from malaysia, t

21、he us, the uk, china, australia and france have worked without pausehe thanked both search teams and the australian government for their efforts in recent weeks, and said the search would go on.continue reading the main storymh370 - facts at a glance· 8 march: malaysia airlines kuala lumpu

22、r-beijing flight carrying 239 people disappears· plane's transponder, which communicates with ground radar, was switched off as it left malaysian airspace· satellite 'pings' indicate plane was still flying seven hours after satellite contact was lost· 24 march: based

23、on new calculations, malaysian pm says "beyond reasonable doubt" that plane crashed in southern indian ocean with no survivors· what we know· the search for flight mh370"i know that until we find the plane, many families cannot start to grieve. i cannot imagine what they mus

24、t be going through. but i can promise them that we will not give up," he said.malaysian authorities have come in for heavy criticism over their management of the search, especially from relatives of thweather conditions were fair, with visibility of approximately 10km (6 miles), the joint agenc

25、y coordination centre (jacc) - which is overseeing the search - said.the british submarine hms tireless is also in the southern indian ocean and is due to be joined by royal navy ship hms echo.the australian navy ship ocean shield is heading to the region and has equipment for detecting the plane

26、9;s "black-box" flight recorder.experts say timing is critical as the flight recorder may only have enough battery power to send out a signal until 7 april.air chief marshall angus houston, head of the jacc, warned that the search operation faced multiple difficulties."this is one of

27、the most demanding and challenging search and rescue operations, or search and recovery operations, that i have ever seen and i think probably one of the most complex operations of this nature that the world has ever seen,'' he told mr najib and mr abbott.on wednesday malaysian police chief

28、khalid abu bakar said investigators had "cleared" all passengers of possible involvement in hijacking, sabotage or having personal or psychological problems that could have been connected to the disappearance.but he said that the criminal investigation could "go on and on and on. we h

29、ave to clear every little thing"."at the end of the investigations, we may not even know the real cause. we may not even know the reason for this incident," he added.the police chief said that more than 170 interviews had been conducted with family members of the pilots and crew membe

30、rs, and that even cargo and food served on the plane were being investigated in case of dui对队堆兑敦镦碓怼憝兊兑垖埻塠夺夺対对嵟憞怼捶杸濧濻瀢瀩痽磓祋綐膭薱謉譈譵追鈗锐锐錞鎚镦鐜锐陮队頧鴭   dul乧   dun吨顿蹲墩敦钝盾囤遁不趸沌盹镦礅炖砘伅俊吨墪壿庉忳敦憞撉撴楯橔潡炖犜獤碷腞腯蜳豚踲蹾趸逇遯钝镦鐜顿驐   duo多朵夺舵剁垛跺惰堕掇哆驮度躲踱沲咄铎裰哚缍亸仛兊兑兑凙刴剟剫吋喥嚉嚲垜埵堕墯夛夺奲媠

31、嫷尮崜嶞憜挅挆捶揣敓敚敠敪朶杂杕枤柁柂柮桗棰椯椭毲沰沱泽痥硾缍茤袳詑誃貀趓跢跥跿躱軃郸郸鈬錞锗铎锗陀陊隋隋隓飿饳驮駄鬌鮵鵽点   e饿哦额鹅蛾扼俄讹阿遏峨娥恶厄鄂锇谔垩锷阏萼苊轭婀莪鳄颚腭愕呃噩鹗屙亚亜亚伪佮侉偔伪伪僫匎匼卾吪呝咢咹哑唖啈啊啐哑恶囐囮垭垭垩堨堮妸妿姶娾娿媕屵岋峉峩崿庵廅悪恶戹搕搤搹擜曷枙桠櫮唉歞歹歺洝涐湂猡珴琧痷皒睋砈砐砨砵硆硪磀礘胺蒍蕚蘁蚅蝁覨讹咯誐谔譌讍豟轭軶輵迗遌遻邑鈋锇锷鑩閜阏阨阸隘頞頟额颚饿餩騀鬲魤魥鳄鰪鳄鴳鵈鹅鵞鹗齃腭齾  青年（）、技术（）、恋爱（）、翡翠（）、読书（）、人（，）、幸福（）、训读词汇：青（）、术（）

32、、恋（）、好（）、読（）、人（）、幸（）、汉字“海”可以读成“”也可以读成“”。“”是它的音读，“”是它的训读。“史·宪·巨”等汉字一般只使用它们的一种音读，“贝·又·咲（）”一般只使用它们的一种训读，但这类汉字较少。日语里的汉字通常都有两三种甚至更多的音训读发音。比如“生”，音读可读作“·”，训读可读作“·········”等。同上面所说的，汉字每个字都有与之对应的音读、训读，但也有一些比较特殊。比如“梅雨”，它的发音为“”，不能把每个汉字分别读什么区分开来。我们把这类发音叫做“熟字训”。以下这些也是“熟字训”：田舎（） 时雨（）相扑（写作“相扑”，）土产（） 为替（）红叶（）吹雪（） 足袋（）日和（）蒲公英（）en恩摁蒽嗯奀峎煾饐唔   eng鞥   eo仒