门式钢架设计实例带计算书

1、门式刚架厂房设计计算书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1/10。刚架为等截面的梁、柱，柱脚为铰接。材料采用Q235钢材，焊条采用E43型。屋面和墙面采用75mm厚EPS夹芯板，底面和外面二层采用 0.6mm厚镀锌彩板， 锌板厚度为275/gm2;檩条采用高强镀锌冷弯薄壁卷边Z形钢檩条，屈服强度自fy -450N /mm2，镀锌厚度为160g/mm2。（不考虑墙面自重）然条件：基本风压： Wo =0.5KN /m2，基本雪压0.3KN /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2

2、1m,柱距9m,共有11榀刚架，由于纵向温度区段不大于300m横向温度区段不大于150m,因此不用设置伸缩缝。檩条间距为1.5m。厂房长度60m,因此在厂房第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檩条、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 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。厂房檐高7.5m,考虑到檩条和梁截面自身高度，近似取柱高为7.2m；屋面坡度为1: 10。因此得到刚架计算模型：2. 荷载取值屋面自重：屋面板：0.18KN

3、/m2檩条支撑：0.15KN / m2横梁自重：0.15KN/m2总计：0.48KN /m2屋面雪荷载：0.3KN / m2屋面活荷载：0.5KN /m2 （与雪荷载不同时考虑）柱自重：0.35KN/m2风载：基本风压 W。=0.5kN/m23. 各部分作用荷载：（1）屋面荷载：1标准值： 0.489 =4.30KN/Mcos日柱身恒载：0.35 9 =3.15KN/M（2）屋面活载屋面雪荷载小于屋面活荷载，取活荷载0.501COST9=4.50KN /M（3）风荷载以风左吹为例计算，风右吹同理计算:根据公式k=TSs计算:z根据查表h10m,取1.0,ls根据门式刚架的设计规范, 取下图：（

4、地面粗糙度B类）风载体形系数示意图背风面侧面 k =1.0 0.25 0.5 = 0.125kN/m2, q 屋顶 k=1.0 1.0 0.5 = 0.50kN/m , q? 侧面 k=1.0 0.55 0.5 = _0.275kN/m2, 屋顶 k=-1.0 0.65 0.5 = -0.325kN/m2,= 0.125 9 =1.125kN/m-0.50 9 = -4.5kN/m荷载如q3=-0.275 9一2.475kN/mq4 - -0.325 9 =2.925kN / m下图:4. 内力计算:（1）截面形式及尺寸初选:梁柱都采用焊接的H型钢截面截面名称长度(mm)面积(mm2)mmmm

5、柱23461.6梁23461.6EA =2.06 108 9472 10-6 =1.95 106kn, Elx =2.06 1 0 8 5 20 1 06 1 0一12= 1.07 105knm2（2）截面内力：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：计算项目计算简图及内力值（M、N、Q）备注恒载下弯矩弯矩图恒恒载下剪力剪力图载恒载下轴力（忽略柱自重）“ + ”作用轴力图（拉为正，压为负）活活何载（标准值）弯矩图弯矩图荷载作用活荷载（标准值）剪力图剪力图活活荷载（标准值）轴力图“+”荷载轴力图作（拉为用正，压为负）风风何载（标准值）弯矩图弯矩图荷载口也剪力图

6、“+”作rro用1>勺"轴力图（拉为风荷载（标准值）剪力图正，压为风荷载（标准值）轴力图负）（3）内力组合（由于恒载和活载关于结构竖向对称，因而风荷载只要考虑一个方向作用, 风荷载只引起剪力不同，而剪力不起控制作用）按承载能力极限状态进行内力分析，需要进行以下可能的组合： 1.2*恒载效应+1.4*活载效应 1.2*恒载效应+1.4*风载效应 1.2*恒载效应+1.4*0.85*活载效应+风载效应取四个控制截面：如下图：各情况作用下的截面内力截面内力恒载活载左风I-I000-45.36-47.2546.95-19.32-18.0524.55n-n-127.84-129.9414

7、7.59-45.36-47.2546.95-19.32-18.0516.45m-m-127.84-129.94147.59-21.75-22.6621.0443.4145.22-45.08IV-W92.8396.70-77.574-21.75-22.6621.042.182.27-1.81内力组合值截面内力I-I000-120.5811.30-54.85-48.4511.19-15.45n-n-335.3353.22-132.40-120.5811.3054.79-48.4511.19-25.09m-m-335.3353.22-132.40-64.303.36-28.03115.40-11.0

8、251.93IV-W246.782.79134.16-57.82-3.36-28.035.790.083.164.截面验算控制内力组合项目有： + Mmax与相应的N , V（以最大正弯矩控制） 一Mmax与相应的N , V（以最大负弯矩控制） Nmax与相应的M , V（以最大轴力控制） Nmin与相应的M , V（以最小轴力控制）所以以上内力组合值，各截面的控制内力为：1-1 截面的控制内力为 M =0, N H-120.58KN , Q=-48.45KN2- 2截面的控制内力为 M =-335.33KN M , N = -120.58KN , Q =-48.45KN3- 3截面的控制内力

9、为 M 二-335.33KN *M , N 二-64.30KN , QN15.40KN4- 4截面的控制内力为 M -246.78KN *M , N - -57.82KN, Q =5.79KNA:刚架柱验算：取2-2截面内力平面内长度计算系数:ggK，其中 k=IrH巴5 =1.46”7.2% = 2 0.45 1.46 = 2.66,H 7.2 2.66 “9.1M0x平面外计算长度：考虑压型钢板墙面与墙梁紧密连接，起到应力蒙皮作用，与柱连接的墙梁 可作为柱平面外的支承点，但为了安全起见计算长度按两个墙梁间距考虑, 即 H0Y =7200/2 = 3600mm局部稳定验算构件局部稳定验算是通

10、过限制板件的宽厚比来实现的柱翼缘15 4621 2. 17'2 351厂?235（1 满足要求）柱腹板hwtw600 1 61 4 6 242满足要求）（2）柱有效截面特征(4)稳定性验算 刚架柱平面内稳定性验算'x = 81.6 ： I -180, x. fy / 235 = 81.6b类截面，由钢结构设计规范附表 C-2查得， =0.681Nex225二 EA 3.142.06 109472（1.1，；） 一 （1.1 81.62）= 2388kNmx =1.0,则NPmxMx_ 120.58 x1031 0x335.33 x106下x"（N/NEx）WxMS 1

11、73 104 （5 寫）=18.69 192.39 =211.08N/mm2 ： f满足要求。 =，y. f / 235 = 58.4b类截面，由钢结构设计规范查得， =0.818lx = 0.65 O.35M 2 二 0.65 0.35 1 二 0.825 M12刚架柱平面外稳定性验算: _2 2b =1.071.07 一 58.40.99440044000则 N +和 PtxMx 120.58X03 丄°0.825汉335.33X06、yAbWpx 一 0.818 9472.0.99 173 104= 15.56 161.52 = 177N/mnf ： f满足要求。B:刚架梁验算：取3-3截面内力局部稳定验算梁翼缘b = 1 5 4 21 2. 1 7 1 235二 i 1 § 39 （满足要求） t6 fy 235梁腹板hwtw2满足要求)(2)梁有效截面特征5. 位移验算:(1)柱顶水平位移验算:(2)横梁扰度验算:荷载