优质建筑钢结构优质课程设计

1、建筑钢构造课程设计专业班级学号姓名指引教师完毕时间1设计基本资料1.1设计题目：*集团轻钢构造设计1.2建设地点：武汉市1.3工程概况*集团轻钢构造房屋工程日勺具体规定如下：1）长度为122.4m，跨度24m，柱网为5.1m,檐口高度为8m,屋面坡度为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：静荷载当有吊顶时为0.45 kN/m2；活荷载为0.3 kN/m2 （计算刚架 时）、0.5 kN/m2（计算檩条时）；基本风压0.35 kN/m2，地面粗糙度为B类；雪荷 载为0.5 kN/m2；地震设防烈度为6度。1.4设计原始资料1）材料规格

2、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，一般螺栓采用六角头螺栓（C级）；焊条：手工焊、自动埋弧焊和CO2气保护焊；基本混凝土 C20，垫层混凝土 C10；钢筋：直径中 12mm为II级钢筋，直径中 10mm为I级钢筋。2）地震设防烈度6度；1.5建设规模以及原则建筑规模：建筑面积约120 x 24m2，为单层钢构造建筑。1.6设计根据建筑构造荷载规范（GB50009）钢构造设计规范（GB50017）门式刚架轻型房屋钢构造技术规程CECS102:冷弯薄壁型钢构造技术规范（GB50018）建筑制图原则（GBJ10487）2

3、建筑设计2.1建筑设计指引思想1）设计满足生产工艺日勺规定，这是对设计日勺基本规定。2）应发明良好日勺操作环境，有助于保证工人健康和提高劳动生产率。3）应满足有关技术规定：（1）厂房应具有必要勺结实耐久性能，使在外力、温湿度变化、化学侵蚀等 多种不利因素作用下可以保证安全；（2）厂房建筑应具有一定勺灵活应变能力，在满足目前使用勺基本上，合适 考虑到后来设备更新和工艺改革勺需要，使远近期结合，提高通用性，并为后来 勺厂房改造和扩建提供条件；（3）设计厂房时应遵守国家颁布勺有关技术规范与规程。4）设计要注意提高建筑勺经济、社会和环境勺综合效益，三者间不可偏废。5）工业建筑在合用、安全、经济勺前提下

4、，把建筑美与环境美列为设计勺 重要内容，美化室内外环境，发明良好勺工作条件。2.2建筑布置考虑工艺、构造和经济三方面规定，按照设计规范，厂房可不设立伸缩缝。2.3构造简要阐明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立持 续密封胶条。屋面勺坡度为1： 12勺双坡屋面，采用内天沟有组织排水。2）地面构造厂房勺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，室外地坪为-0.3m，进厂房门勺室内外做成斜坡。3）刚架防锈解决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。3构造设计计算

5、书3.1构造体系本设计构造体系为横向单跨双坡门式刚架承重体系，跨度24米，门式刚架 斜梁坡度为1:12。纵向为檩条支撑体系，24跨，柱距5.1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立持续密封胶条。3.2构造布置柱网布置综合考虑工艺、构造及经济三个方面日勺规定，拟定厂房柱网布置为：纵向24 跨，跨度5.1米，横向单跨，跨度24米。横向框架构造勺重要尺寸、框架柱及横梁横向框架勺构造尺寸采用单跨双坡门架，门架横梁与门架柱刚性连接，刚架柱与地基本勺连接为锚栓刚性连接。构造示意图如下：ia24000图1构造示意图框架重要尺寸为：跨度：24m柱高:8m柱距：5.1m横梁坡度

6、为1:122.框架柱及横梁框架柱采用等截面H型钢柱，钢材采用Q345钢，横梁采用分段变截面焊接 工字形截面，钢材采用Q345钢。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、抗风柱等构件构成。其作用是支撑墙体，保证墙体日勺稳定，墙体承受风荷载传递到厂房骨架和基本上。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。屋盖支撑布置门式刚架勺屋盖支撑体系由纵向水平支撑、横向水平支撑和系杆构成。3.3静力计算简图选用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3.4荷载计算1.荷载取值计算恒载（坡向）：构造自重（涉及屋面板、檩条、保温层及刚架自重）无吊顶（檩条

7、计算）0.2 kN/m2有吊顶（刚架计算）0.45 kN/m2活载：计算刚架取0.3kN/m2 ;计算檩条取0.5kN/m2雪载：0.5 kN/m2风荷载：基本风压按荷载规范GB50009-取，地面粗糙级别B级，基本风压:0.35 kN/m2；由于柱高不不小于10m，不考虑高度变化系数，故取基本风压为0.35kN/m2。风载体形系数按表A.0.2-1选用:2+000图3风载体形系数3.5檩条设计1）截面选型一一一一 r 11 .按 i =1/12，檩条跨度 6m,檩条高度 h = 一 - 一 l = 171.43mm 120mm，从 35 50）而初选C形檩条140 x50 x20 x2.5，

8、檩距为1.5m，檩条跨度不小于4m，故在檩条间跨设立拉条，在檐中处设立斜拉条和刚性撑杆。2）荷载原则值永久荷载：压型钢板（含保温）0.15kN/m2檩条（涉及拉条）0.05kN/m2合计 0.2kN/m2可变荷载：屋面均布活荷载和雪荷载日勺最大值为0.50kN/m2。3）内力计算（1）永久荷载与屋面活荷载组合檩条线荷载pk = （0.2 + 0.5） x 1.5 = 1.05kN/mp = (1.2x 0.2 +1.4 x 0.5) x 1.5 = 1.41kN/mp = p sin 4.76。= 0.117kN/mp = p cos4.76 o =1.405kN/m弯矩设计值M = 1)12

9、8 =1-405 x 5-12/ = 4.57kN/mM = ，32 = 017 x 5.1232 = 0.10kN/m(2)永久荷载与风荷载吸力组合按建筑构造荷载规范GB50009-，房屋高度不不小于10米，风荷载高度 变化系数取10米高度处日勺数值，r广1.0。按门式刚架轻型房屋钢构造技术规 程CECS102:附录A，风荷载体型系数为1.5log A- 2.9 = -1.57 (边沿带)，A = 1.5 x 5.1 = 7.65m2。垂直屋面勺风荷载原则值：w = R R W0 =-1.57 x 1.0 x (1.05 x 0.35) = -0.58kN/m2檩条线荷载：py = (0.5

10、8 - 0.2 x cos4.76。)x 1.5 = 0.57kN/mp = 0.2 x 1.5 x sin 4.76 o = 0.025kN/mp = 1.4 x 0.58 x1.5 - 0.2 x1.5 x cos4.76 o = 0.919kN/m弯矩设计值(采用受压下翼缘设拉条勺方案)M = p2* = 0.919 x5% = 2.988kN - mM = PF = 0.025 x 对总=0.020kN - m截面选择及截面特性(1)选用 C160 x 60 x 20 x 2.5I = 288.13cm4，W = 36.02cm3， I = 35.96cm4，W= 19.47cm3，W

11、 . = 8.66cm3，i = 6.21cm，i = 2.19cm，x = 1.85cm ；Mb =1 Wx先按毛截面计算日勺截面应力为:+ 二=4$6 + .旻6 =i32.0N/mm2 (压)W36.02 x103 19.47 x103M y4.57 x1060.1x106=115.3N/mm2 (压)W36.02 x103 8.66 x103M y4.57 x1060.1x106=121.7N/mm2 (拉)W36.02 x103 19.47 x103(2)受压板件日勺稳定系数腹板腹板为加劲板件V =bmi=-121.7132 0 =-0.922 -1,由冷弯薄壁型钢.构造技术规范公式

12、(5.6.2 - 2)k = 7.8 - 6.29V + 9.78V 2 = 7.8 - 6.29 x (-0.922) + 9.78 x (-0.922)2 = 21.91上翼缘板上翼缘板为最大压应力作用于部分加劲件勺支承边，V=b minb = 115%320=0.873 -1，由冷弯薄壁型钢构造技术规范公式- max(5.6.2 - 3) k = 5.89 - 11.59V + 6.68V 2 = 5.89 -11.59 x 0.873 + 6.68 x 0.8732 = 0.863受压板件勺有效宽度腹板k = 21.91，k = 0.863，b = 160mm，c = 60mm, t

13、= 2.5mm，b. = 132.0N / mm2由冷弯薄壁型钢构造技术规范公式(5.6.3 -3)八 W = %重=1.890 1.1b;k 160 0.863按冷弯薄壁型钢构造技术规范公式(5.6.3 - 2)计算勺板组约束系数为k1 = 01 + O% -0.05广01 + 0.%.890-0.05广0.385=J205 x 0.385 x 21.91320 = 3.619由于W 0，则 a= 1.15 - 0.15W = 1.15 - 0.15 x 0.873 = 1.019 , b = b = 60mm ,b/ = 60/ /t = /2.5=2418ap = 18 x1.019 x

14、1.358 = 24.91, 38ap = 38 x1.019 x1.358 = 52.58因此b/ v 18ap，按冷弯薄壁型钢构造技术规范公式(5.6.1 -1)计算勺截面有效宽度为b = b = 60mm由冷弯薄壁型钢构造技术规范公式（5.6.5 -3） b 1= 0.4b = 0.4x60 = 24mm , b 2 = 0.6b = 0.6 x 60 = 36mm。下翼缘板下翼缘板全截面受拉，所有有效。有效净截面模量有效净截面模量为：e ny maxW = 3.37 x 104mm3,W= 1.915x104mm3,W= 0.609x104mm3mXenymn5）强度计算屋面能制止檩条侧向失稳和扭转，冷弯薄壁型钢构造技术规范公式(8.1.1 -1)=138.8N/mm2 205N/mm24.57 x106 0.10 x106 +3.37 x104 1.915 x104enxenymax6）稳定计算（1）有效截面模量永久荷载与风吸力组合下日勺弯矩不不小于永久荷