华科建筑钢结构课设指导课件

1、轻型门式钢架大作业设计任务书2015,10,22，土木12011204班1.1 设计基本资料1.1.1设计题目：*集团轻钢结构设计1.1.2建设地点：武汉市（地形图见附图1）1.1.3 工程概况*集团轻钢结构房屋工程的具体要求如下：1、柱网分别为4.58.1m，柱网尺寸为4.5米的房屋纵向长为121.5m，柱网尺寸为5.1米的房屋纵向长为122.4m，柱网尺寸为6米的房屋纵向长为120m，柱网尺寸为6.6米的房屋纵向长为125.4m，柱网尺寸为7.5米的房屋纵向长为120m，柱网尺寸为8.1米的房屋纵向长为121.5m，跨度分别为18m、21m、24m，檐口高度分别为6m、8m，屋面坡度分别为

2、1/10、1/12，屋面材料为单层彩板或夹芯板，墙面材料单层彩板或夹芯板，天沟为彩板天沟或钢板天沟。2、荷载：静荷载当无有吊顶时为，有吊顶时为；活荷载为（计算刚架时）、（计算檩条时）；基本风压，地面粗糙度为B类；雪荷载为；地震设防烈度为6度。3、所有建筑应尽量采用铝合金隔热门窗；建筑外观要求美观、新颖，能够充分体现轻钢结构建筑的美学特点。1.1.4设计原始资料1）气象资料该地区为三级气候分区，其基本气象资料为：最冷月平均气温：3.0；最热月平均气温：28.8。极端最低温度5；极端最高温度41。平均年总降雨量1230.6 mm,日最大降雨量317.4 mm。最大积雪深度：32 mm。最大冻土深度

3、：10 mm。冬季平均风速2.6 m/s，夏季平均风速2.5 m/s，30年一遇最大风速21.9 m/s。常年主导风向：东北2）地质水文资料建筑物场地地势平坦，地表高程38.5638.72m，地下水位标高33.4m，无腐蚀性。经地质勘测，地表剖面为：表层0.81.2m耕杂土；以下有2.5m深的亚粘土；再往下为厚砂卵层。亚粘土可做持力层，地基承载力标准值为120KN/m2,地基土容重为19KN/m3。3）材料规格钢材：门式刚架采用Q345-B钢，楼面梁、屋面檩条、墙架、檩条采用Q235-B螺栓：采用扭剪型高强度螺栓10.9级,普通螺栓采用六角头螺栓（C级）；焊条：手工焊、自动埋弧焊和CO2气保护

4、焊；基础混凝土C20，垫层混凝土C10；钢筋：直径为级钢筋，直径为级钢筋。4）地震设防烈度6度 ；1.1.5建设规模以及标准1） 建筑规模：建筑面积约，为单层钢结构建筑。2） 建筑防火等级：二级3） 建筑防水等级：二级4） 建筑装修等级：高级1.1.6其它设计要求及资料单跨双坡门架1.1.7设计依据建筑结构荷载规范（GB500092001）钢结构设计规范（GB500172003）门式刚架轻型房屋钢结构技术规程CECS102: 2002冷弯薄壁型钢结构技术规范（GB500182002）建筑制图标准（GBJ10487）1.1.8参考资料轻型钢结构设计手册冷弯薄壁型钢结构设计手册建筑结构构造资料集（

5、上、下册）建筑钢结构设计手册（上、下册）钢结构连接节点设计手册钢结构设计与计算房屋建筑学（中国建筑工业出版社）钢结构（王国周著）钢结构（魏明钟）轻型门式刚架（张其林）1.1.9.设计题目排列每人单独一题。屋架的跨度L（m）、柱距（m）、屋面坡度i及荷载形式按下面列表的序号选择（01班按无吊顶静载计算，屋面坡度为1/10；02班按有吊顶静载计算，檐屋面坡度为1/10；03班按无吊顶静载计算，屋面坡度为1/12，04班按有吊顶静载计算，屋面坡度为1/12。每班每个学生按学号次序依次选题）。工况一：屋面坡度1/10荷载一荷载二檐口高度6米檐口高度8米檐口高度6米檐口高度8米 跨度柱网18212418

6、21241821241821244.5黄万里李建国梁广州胡江涛毕晨阳徐亮王铮姜天时龚文平王唯刘柯柯冷强5.1杨松马琛索建敏李有斌李建良贾俊杰杨一超张程亚西尔江·阿不都米吉提彭博于同生潘越霆6汪瀚吴沛琛邓帆肖昊秦龙飞张宇璇吴芳杰高赟龙元世栋陈宇吴雄李求顺6.6陆展邱昌龙仁费城周前陈鹏远柯琰祝晓冬吕秋杰余雄商邑龙刘帅7.5罗跃李孟林张发展冯海斌张高建王苇梁宇剑方正邵夏辉张皓承吴伟伟舒梦洁8.1张亚静刘燕马露李巧玲徐清锋赵永杰朱丽妃周雯沈裕翟宇轩工况二：屋面坡度1/12荷载一荷载二檐口高度6米檐口高度8米檐口高度6米檐口高度8米 跨度柱网1821241821241821241821244.

7、5傅惠李志斌陈海吉郑福聪解冬迟久远汪洋陈滔周靖人杨壮雄沙拉木·守克尔魏利伟5.1王伟张仕旺刘辉徐崇浩刘耀潘雨路忠德金圣尧储天元程庆乐李纵横王鸿宇6李乾袁胜利敖禹龚丽栋蔡万贤陈潘雷宇许建军陶嘉杰高领嵩邓泽生蔡邦春6.6周良辉李珍李琼宁易勇志黄凤崑马杰郭新泽李文权伍昊刘良文雷玉沛廖荣健7.5张明星胡锦文谭韫张毅翁芬芬马冰茜谢世钢唐唯峰万奇李彤饶雯婷王紫佩8.1汪灿陈伊军佟蕴哲王倞付海平赖辉森索梦杰李晋阳张瑞李武峰杨文婷交课设时间：2015年11月14日，上午8:3010:00,1201班交；上午10:0011.30,1202班交；下午2.304.00,1203班交，下午4.005.30,

8、1204班交。每个同学带上自己的计算书与图纸，到西六楼501办公室交课设。1.2 建筑设计1.2.1 建筑设计指导思想1）设计满足生产工艺的要求，这是对设计的基本要求。2）应创造良好的操作环境，有利于保证工人健康和提高劳动生产率。3）应满足有关技术要求：(1) 厂房应具有必要的坚固耐久性能，使在外力、温湿度变化、化学侵蚀等各种不利因素作用下可以确保安全；(2) 厂房建筑应具有一定的灵活应变能力，在满足当前使用的基础上，适当考虑到以后设备更新和工艺改革的需要，使远近期结合，提高通用性，并为以后的厂房改造和扩建提供条件；(3) 设计厂房时应遵守国家颁布的有关技术规范与规程。4）工业建筑设计中要注意

9、提高建筑的经济、社会和环境的综合效益，三者间不可偏废。5）工业建筑在适用、安全、经济的前提下，把建筑美与环境美列为设计的重要内容，美化室内外环境，创造良好的工作条件。3.1.1 建筑布置 综合考虑工艺、结构和经济三方面的要求，按照钢结构设计规范，厂房可不设置伸缩缝，厂房柱网具体布置如下图所示：1.2.3 构造简要说明1）屋面及墙面构造 屋面板和墙面板采用75mm厚岩棉夹芯彩板，在其纵横向搭接处均应设置连续密封胶条。屋面的坡度为1：10（1：12）的双坡屋面，采用内天沟有组织排水。2）地面构造厂房的地面用素土夯实后铺80厚C10混凝土，然后用20厚1：2水泥砂浆抹面。室内地坪标高为0.000，室

10、外地坪为-0.3m，在进厂房门的室内外做成斜坡。3）刚架防锈处理用各色硼钡酚醛防锈漆F53-9打底，在选用各色醇酸磁漆C04-42作面漆。4) 门窗型号及数量门窗编号洞口尺寸（mm）选用图集及规格数量附注宽高M150006000厂家提供2铝合金平开门C118001800厂家提供80铝合金推拉窗C218001200厂家提供80铝合金推拉窗1.3 课程设计要求1. 完成设计计算书一份（1） 设计资料、设计依据（2） 选择门式钢架的材料，并明确提出对保证项目的要求；（3） 确定门式刚架几何尺寸，钢架及柱支撑布置；（4） 进行荷载汇集、檩条选择与计算、刚架杆件初选、内力计算、内力组合，验算各杆件截面；

11、（5） 节点设计：设计门式刚架屋脊节点、梁的拼接节点、梁柱连接节点、柱脚节点，隅撑设计计算。计算书书写要求：（1）书写工整（不能用圆珠笔或铅笔），表示要清楚，计算步骤明确，计算公式和数据来源应有依据；（2）图表应用得当（应附有与设计有关的插图和说明），各种图形应按比例并用仪器绘制。计算书中一定要求图、文、表并茂！2. 绘制屋顶平面布置图、门式刚架施工图、柱支撑布置图、节点详图要求：图纸应符合房屋建筑制图统一标准（GB/T 500012001）和建筑结构制图标准（GB/T 501052001）的要求；按所给绘图环境作图。14柱网尺寸图示意（参考图）1.3 结构设计计算书刚架部分参考1.3.1结构

12、体系本设计结构体系为横向单跨双坡门式刚架承重体系，跨度21米，门式刚架斜梁坡度为1:10。纵向为檩条支撑体系，20跨，柱距6米。屋面板和墙面板采用75mm厚岩棉夹芯彩板，在其纵横向搭接处均应设置连续密封胶条。1.3.2结构布置1.柱网布置综合考虑工艺、结构及经济三个方面的要求，确定厂房柱网布置为：纵向20跨，跨度6米，横向单跨，跨度21米。2.横向框架结构的主要尺寸、框架柱及横梁(1) 横向框架的结构尺寸采用单跨双坡门架，门架横梁与门架柱刚性连接，刚架柱与地基础的连接为锚栓刚性连接。结构示意图如下： 图1 结构示意图框架主要尺寸为：（1）跨度：21m（2）柱高：9.9m（3）柱距：6m横梁坡度

13、为1:10（2）框架柱及横梁 框架柱采用等截面H型钢柱，钢材采用Q235钢，横梁采用分段变截面焊接工字形截面，钢材采用Q235钢。3. 墙架及柱间支撑布置墙架系由横梁（墙梁）及拉条、窗镶边构件、墙架柱、抗风柱等构件组成。其作用是支撑墙体，保证墙体的稳定，并将墙体承受的风荷载传递到厂房骨架和基础上。柱间支撑为交叉腹杆体系，交叉腹杆体系最为经济且刚度较大。4. 屋盖支撑布置 门式刚架的屋盖支撑体系由纵向水平支撑、横向水平支撑和系杆构成。5.温度缝的设置1.3.3静力计算简图 选取轴刚架为典型单元进行静力计算，计算单元如图所示：图2 计算单元1.3.4荷载计算1.荷载取值计算1.3.5檩条设计1）

14、截面选型按，檩条跨度,檩条高度，从而初选形檩条，檩距为，檩条跨度大于，故在檩条间跨设置拉条，在檐中处设置斜拉条和刚性撑杆。如图 1 23 4 1.3.6 墙梁设计1) 截面选型初选形墙梁，间距为，墙梁跨度大于，故在墙梁间跨设置拉条一道。如图图5 墙梁布置1.3.7抗风柱设计每侧山墙设置2根抗风柱，则每根抗风柱作用宽度为10.5米。1.3.8门式刚架设计1）计算简图： 图9 计算简图8）节点设计（1） 梁柱节点：采用如图所示连接型式，螺栓布置如图所示选取连接处最不利一组组合内力值：螺栓验算：采用8.8级M22型摩擦型高强螺栓连接，预拉力，连接表面用钢丝刷除锈，。图螺栓承受最大拉力值：螺栓群抗剪承

15、载力：故螺栓群抗拉、抗剪承载力满足。连接板设计：协会规程（7.2.9）规定端板厚度根据支承条件计算确定，并不应小于16mm。连接板计算类型为：两边支承类端板（端板平齐）。按照协会规程中相应的公式计算各个板区的厚度值，然后取最大板厚作为最终值。受力最大的板区：，,，。取（2）梁拼接节点：如图所示。 中间节点设计选取连接处较不利的一组组合内力值：G节点端：MGI= 98.22 kN.m NGI= -28.06 kN QGI= -2.81 kN。螺栓验算：采用8.8级M22型摩擦型高强螺栓连接，预拉力，连接表面用钢丝刷除锈，。初步采用12个高强螺栓，螺栓布置如图所示。由于连接处剪力很小，抗剪显然满足

16、，故只需验算螺栓的抗拉承载力。螺栓群中单个承受的最大拉力值：故螺栓群抗拉、抗剪承载力满足。连接板设计：端板厚度根据支承条件计算确定。图两边支承板（端板平齐）：，,，。取端板厚度为。 H节点设计选取连接处较不利的一组组合内力值：G节点端：MGI=-31.16kN.m，NGI= -32.11 kN，QGI=37.69kN。螺栓验算：采用8.8级M22型摩擦型高强螺栓连接，预拉力，连接表面用钢丝刷除锈，。初步采用12个高强螺栓，螺栓布置如图所示。由于连接处剪力很小，抗剪显然满足，故只需验算螺栓的抗拉承载力。螺栓群中单个承受的最大拉力值（不考虑压力的有利影响）：故螺栓群抗拉、抗剪承载力满足。连接板设计：端板厚度取相同板厚，取节点板厚度为。图 I节点设计选取连接处较不利的一组组合内力值：G节点端：MGI=93.01kN.m，NGI= -29.14 kN，QGI=7.99kN。螺栓验算：采用8.8级M22型摩擦型高强螺栓连接，预拉力，连接表面用钢丝刷除锈，。初步采用8个高强螺栓，螺栓布置如图所示。由于连接处剪力很小，抗剪显然满足，故只需验算螺