钢结构课程设计计算书(例子)

1、门式刚架厂房设计计算书一、设计资料该厂房采用单跨双坡门式刚架，厂房跨度21m,长度 90m,柱距 9m,檐高 7.5m,屋面坡度 l/10o 刚架为等截面的梁、柱，柱脚为狡接。材料采用 q235 钢材，焊条采用e43 型。屋面和墙面采用ismmeps夹芯板，底面和外面二层采用0.6皿片镀锌彩板, 锌板厚度为275/gm2；標条采用高强镀锌冷弯薄壁卷边z 形钢標条，屈服强度tr45qn/mm2f镀锌厚度为160g/肿。（不考虑墙面自重）自然条件：基本风压：wo基本雪压 o.3kn/m2地面粗糙度b类二、结构平面柱网及支撑布置该厂房长度90m,跨度 21m,柱距 9m,共有 11 棉刚架，由于纵向

2、温度区段不大于 300m、横向温度区段不大于150m,因此不用设置伸缩缝。標条间距为1.5m。厂房长度 60m,因此在厂房笫二开间和中部设置屋盖横向水平支撑：并在屋盖相应部位设置標条、斜拉条、拉条和撑杆：同时应该在与屋盖横向水平支撑相对应的柱间设置柱间支撑，由于柱高 v 柱距，因此柱间支撑不用分层布置。（布置图详见施工图）三、荷载的计算1、计算模型选取取一棉刚架进行分析，柱脚采用较接，刚架梁和柱釆用等截面设计。厂房檐高 7.5m,考虑到標条和梁截面自身高度，近似取柱高为7.2m；屋面坡度为1： 10o因此得到刚架讣算模型：2. 荷载取值屋面自重：屋面板 : 0.18/ctv/m2標条支撑： 0

3、a5kn/m2横梁自重 : 0a5kn/m2总计： oaskn/m2屋面雪荷载： 0.3kn/ 屋面活荷载： 0.5kn/ （与雪荷载不同时考虑）柱自重 : 0.35 kn/m 风载：基本风压wn=0.5kn/m23. 各部分作用荷载：（1）屋面荷载：标准值： 0.48 x x9 = 4.30kn / mcos& 柱身恒载： 0? 35x9 = 3? 15kn/m .：kn/m1j门1丿i 1j j邓kn/m 3ckn/m （2）屋面活载屋面雪荷载小于屋面活荷载，取活荷载0? 50 xlx9 = 4.50kn/m cos0in + 风载体形系数示意图迎风面侧面 $ = 1.0x0.25

4、x0.5 = 0.1 25kn/m2, =0.125x9 = 1.1 25kn/m屋顶q = -1.0 x 1.0 x0.5 = -0.50w/ q2 =-0.50 x9 = -4.5kn/m 背风面侧面 q =-1.0 x0.55x0.5 = -0.275w/?r, = -0.275 x9 = -2.475/ m屋顶 8 = -1.0 x 0.65 x 0.5 = -0.325w / m29 q4 = -0.325 x 9 = -2.925w / m荷载如下图 : （3）风荷载以风左吹为例计算，风右吹同理计算: 根据公式 q =“ ：“* （）计算 : 乂根据查表h/2l28 则 p = ,

5、 截面全部有效。(3)抗剪强度验算：柱截面的最大剪力为v_=48.45w 无.= 上佟 _ =竽8= 0.8537 庙 j235/；. 37x7534x1 0.84 v_,满足要求。弯剪压共同作用下的验算：因为 v 0? 5 耳，按公式m s= me-nwe/ae进行验算，其中m. =vv./ = 173xl04x215xl06 =371.95w-/n m； = m, - nwc / & = 371.95 -120.58 x 371.95 /9472 2。匕 j6 25。4 竺=25。|。(满足要求 ) n , m 120.58x10 丄 335.33x1()6 = = - - a v

6、va. 9472 一 173xl04=12.73 193.83 = max bmax 206.56 = 97 4870,故可以考虑屈曲后强度。山于考虑屈曲后强度：? =-18=_088q 206.56 584 it. = 206.56 x - = 311 .2mm206.56 + 181. 1 16 =371.95 - 22.59 = 367.2rn ? m 335. 33kn ? m,满足要求。（4）稳定性验算刚架柱平面内稳定性验算4=81.62 = 180j = 2vv/235 =81.6 类截面，由钢结构设计规范附表c-2 查得， =0.681=238 弘皿 0 和=1? 0,则n 卩訥

7、x_ 120.58xl031.0 x335.33x10矿川一 0.8(讥) 叫=0.681x9472 + 05x173x10 如( 1-0.8x 应 2388 =18.69 +192.39 = 211 ? 08n / mm2 f满足要求。刚架柱平面外稳定性验算2 = 2va/235 =5&4 方类截面，由钢结构设计规范查得，夠=0.818v 1 0 = 0.65 + 0.35 j = 0.65 + 0.35 x = 0.825 a/】2 ? =1.07- =1.07-!-= 0.99 4400 44000 nlll n pmx120.58x10 t n0.825x335.33xl06(

8、p：a ?叫映0.818x 9472 0.99 xl73xl04= 15.56 + 161.52 = 177n/ ” 2 / 满足要求。b：刚架梁验算：取3-3 截面内力m=335? 33kn ? m, n = 64.30km 0 = 115 ? 4okn 局部稳定验算梁翼缘梁腹板（2）梁有效截面特征 宀 625。3.142x2.06x105x9472 (1.1x81.62) (150-4)/2 7 =l=15 （满足要求）= 250 |=250 （满足要求）门式刚架坡度为1/101/5,可以不考虑横梁轴梁的影响，按受弯构件验算。/, =584x1 = 292, 血= - 二= - = 0.5

9、3 /2t91 则 p = , 截面全部有效。（3）强度验算抗剪强度验算 : 柱截面的最大剪力为丫时=1 5aknkf =5.34 4 = 0.84 ，满足要求。弯矩作用下的验算：m ”=m = 173x104x215x10=371.953?血335? 33kn? m 满足要求。（4）稳定性验算刚架梁平面内稳定验算验算方法与柱平面内的稳定验算相同，由于n 梁 v 叫卜， m,汀肚卡，因而可以满足要求。刚架梁平面外稳定验算一般刚架平面外稳定靠支撑来保证，考虑標条处设置隅撑以保证屋脊负弯矩使下翼缘受压时有支撑，在支撑点处设置隅撑以保证横梁全截面受支承，则横梁成为平面外3m 支撑的压弯构件，取其中一

10、段计算。由=48.7 及 b 类截面查钢结构设计规范得，化.=0.86561. 6 由于有端弯矩与横梁荷载，取0 肿 1.0,则 0=1.07- 二 = 1.02氏44000 =335.33x10& 173x10= 193? 83n/ /16 16 k = _ lt _ = 八 .=23 91 (1 + 0) ，+0.112(1-0 尸05 + + 0 v0.112x4 九亿 _ 584/8 hj、? _ 584/8 7 85 37 庙 j235/；. 37x5/534x1 由于内力沿杆件线性变化，取较大值64?3kn.，-n pm64.3xio3“ 1.0 x335. 33xl06申

11、、a 如巧“ 0.865x9472 1.03xl73xl04= 7.85 + 18 8.19 = 196.04n/ww 宀/ 满足要求。5. 位移验算：（1）柱顶水平位移验算：由矩阵位移法结构力学计算程序计算位移，位移验算为正常使用极限状态下的承载力验算，荷载应选用标准值。构件截面参数：ea = 2.06 x 1 o x 9472 x 10-6 = 1.95x 106kn.eix = 2.06 x 108 x 520 x 106 x 10,2 = 1.07 x 105kn ? m2荷载标准值即风载，位移图如下：j _ 18.1 h 7200 梟 7 v。满足要求荷载标准值二1. ox 恒载 +

12、1. ox 活载二 4. 3+4. 5=8. 8kn/m , 位移图如下 :63.6 _ 1 7_21000_诙四、节点设计：（1）梁柱节点设（2）横梁扰度验算：63.6面满足要求连接处选用如下组合内力值: m=-335 ? 33kn? m, n = -64 ? 30kn( 使螺栓受压 ), q = 115? 40kn 采用摩擦型高强螺栓，采用10.9 级 m24 螺栓，预压力p二 225kn, 摩擦面采用喷砂的处理方法，摩擦系数“二0.45,螺栓承受拉力为：n ：二 0. 8p二 0.8x225 二 180kn = /2x/,/4 = x21.182x500/4 = 176.2kn 螺栓群的

13、抗剪力24 螺栓）（下面三排不计外加压力，只考虑预压力）vb=s0? 9“q (p-1 ? 25n,) = 20.9x0.45x(225-1.25x 148.94) + 0.9x0.45x (225-1.25x82.11) + 0.9 x 0.45 x (225-1.25x 48.70) + 0.9 x 0.45 x 225 x 6 = 810.26w115.40kn335. 33x0. 372 64. 30 4x(0. 132+0. 212?+0. 372：) 335. 33x0.212 10 64. 30 4x(0. 1322+0.2122+0. 3722) 335. 33x0. 132

14、10 64. 30 4x(0. 132:+0. 212:+0. 3722) 10 148. 94kn, 满足要求。, 其抗拉承载力为:=155.37-6.43 = 148.94kn = 88.54-6.43 = 82. hkn =55.13-6.43 = 48.70kn 端板厚确定 :采用端板厚f = 28/zz/ho端部腹板设置加劲肋，加强腹板强度，详见施工图（2）梁梁节点设计：梁梁节点形式见下图: 连接处选用如下组合内力值：m=246 ? 78kn? m, n = -57.82kn （使螺栓受压）, q = 5? 79kn第?排螺栓端板厚: 第二排螺栓端板厚：第三排螺栓端板厚: th tn

15、 /6x68xl48. 94xl03v 400 x205 6 字 n lmz? + 2e(ef+ew)f6x68x97x82. llxlo397 x400 + 2x68x (68 + 97) x 205 16. mm93e、n( 0. 5a+ m 3x97x48. 70 xlq3 (0. 5x80 + 97)x205 =22.5mtn9采用摩擦型高强螺栓，釆用10? 9 级 m24 螺栓，预压力p=225kn, 摩擦面采用喷砂的处理方法，摩擦系数“二0.45, 螺栓承受拉力为：第- 排： n 产竺 -悅 246.7*0.372 空 =远 17-7.23)9.941 zy ： n 4x(0.21

16、2-+0.372) 8 第二排： x 整_ 216.78x0.212 十込 71.34-7.23 = 64.11rn -zy- n 4x(0.212-+0. 372) 8 其抗拉承载力为： 代 二 0? 8p=0.8x225=180kn , 沁门寸上119.94kn, 满足要求。； =rtd; x/?/4 = /rx21.18- x500/4 = 176.2kn 螺栓群的抗剪力(m24 螺栓 )( 下面二排不计外加压力，只考虑预压力) vb=z 0? 9“ 竹( p -1 ? 25n, ) = 20.9 x 0.45 x (225-1.25x119.94) + 0.9 x 0.45 x (225-1.25x64.11) + 0.9 x 0.45 x 225 x 4 = 542? 65rn5. 79kn 端板厚确定 : 端部腹板设置加劲肋，加强腹板强度，详见施工图设计内力采用：n = -120? 78kn （使螺栓受压）, q = r8? 45kn第- 排螺栓端板厚 : 第二排螺栓端板厚: 103=24amm9lewb + 2e(e+ew)f/ 6x68x97x64. llxlo397x400 + 2x68x(68 + 97)x205 =14.2/77/7/, （