18m跨门式刚架课程设计计算书

钢结构设计课程设计学院（部）：土木工程专业：建筑工程学生姓名：班级：土061班学号06403100118指导老师姓名:目录1、设计资料…………22、结构平面布置……………………33、荷载计算…………73.1、荷载取值计算…………………73.2、各部分作用荷载…………………74、内力计算及组合…………………94.1、刚架内力计算…………………94.2、刚架内力组合表…………………135、钢架梁柱截面验算………………165.1、构件宽厚比验算………………165.2、有效截面特性……………………165.3、刚架梁得验算……………………205.4、刚架柱得验算……………………216、位移验算……………237、节点设计……………247.1、梁柱节点设计……………………247.2、梁梁节点设计……………………257.3铰接柱脚节点设计…………………288、刚架施工图…………301、设计资料某机械厂房，为单跨双坡门式刚架，见图一，屋面坡度为1：15，刚架为变截面梁、柱，柱脚为铰接，柱距6m，厂房总长90m,跨度18m。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，底面和外面两层采办均采用0.6mm厚镀锌彩板，镀锌层厚为275；檩条采用高强镀锌冷弯薄壁卷边Z型钢檩条，屈服强度，镀锌层厚为160。自然条件：基本血压基本风压地面粗糙度为B类，地下水低于地面6m,修正后得地基承载力为，本设计不考虑地震作用。2、结构平面及支撑结构平面图见附图1支撑布置见图2与图3初选梁柱截面及截面特性见表1表1梁、柱截面及截面特性部位截面简图截面特性刚架横梁1—1剖面2－350×12－1176×10截面积惯性矩抵抗矩回转半径2—23—3剖面2－350×12－686×10截面积惯性矩抵抗矩回转半径4—4剖面2－350×12－876×10截面积惯性矩抵抗矩回转半径部位截面简图截面特性钢架柱5—5剖面2－350×14－1182×10截面积惯性矩抵抗矩回转半径6—6剖面2－350×14－892×10截面积惯性矩抵抗矩回转半径3、荷载计算1）荷载取值计算①永久荷载（包括墙面及柱自重）其值取：②可变荷载其值取：③风载：基本风压，地面粗糙度为B类，按封闭式建筑选取中间区单元，钢架得风载体型系数见图4.2）各部分作用荷载①屋面恒载（图5）：标准值：②屋面均布活载（图6）标准值：③风载（图7）屋面风载高度变化系数按屋顶标高计算取为1.000屋面负压标准值墙面风载高度变化系数按柱顶标高计算取为1.0墙面风压标准值4、内力计算及组合1）刚架内力计算由结构矩阵分析计算得到刚架在各种荷载作用下得弯矩M图、剪力V图、轴力N图见图8～图19。屋面恒载作用下刚架M、N、Q图②屋面活载作用下刚架M、N、Q图③左风荷载作用下刚架M、N、Q图2)刚架梁内力组合表梁截面内力（或）恒载①活载②左风③相应的N、V相应的N、V相应的M、N组合项目组合值组合项目组合值组合项目组合值截面1—1M-307.9-299.629.71①+②-788.92①+③-327.886①+②-788.92V119.0115.8-15.5304.92121.1304.92N42.241.1-2.131108.1847.657108.18截面2—2M-23.0-22.43.29①+③-58.96①+=2\*GB3②-22.994①+②-58.96V72.470.5-9.155185.5874.063185.58N39.138.1-2.052100.2644.047100.26截面3—3M194.5189.3-27.5①+②498.42①+③194.9①+②498.42V25.424.7-2.52565.0626.94565.06N36.035.0-1.9792.240.44292.2截面4—4M218.2212.4-29.136①+②559.2①+③221.05①+②559.2V-2.3-2.23.44-5.842.056-5.84N34.133.2-1.9287.438.23287.43)刚架柱内力组合表柱截面内力（或）恒载①活载②左风③相应的M、V相应的M、V相应的N、V组合项目组合值组合项目组合值组合项目组合值截面5—5M307.9299.6-29.71①+②788.92①+③327.886①+②788.92N126.1122.8-15.6323.24129.48323.24V-34.2-33.30.94-87.66-39.724-87.66截面6—6M000①+②0————N126.1122.8-15.6323.24——V-34.2-33.35.66-87.66——3)最不利荷载组合作用下刚架M、N、Q图5、刚架梁、柱截面验算1)构件宽厚比验算①梁翼缘满足要求②拄翼缘满足要求③梁腹板1—1截面满足要求2—2、3—3截面满足要求4—4截面满足要求④柱腹板柱底6—6截面满足要求柱顶5—5截面满足要求2）有效截面特性①柱有效截面特性翼缘：柱受压翼缘为一边支承、一边自由的均匀受压板件，当其自由外伸宽厚比不超过《规范》所规定的允许宽厚比时，柱受压翼缘全截面有效。翼缘最大应力：由，查表得。满足要求。腹板：柱腹板为两边支承非均匀受压板件，其有效宽度按式（5.3.3）、（5.3.4）计算。柱顶5—5截面腹板最大、最小应力之比腹板受压区高度由故取取，由式（5.3.4）知，柱顶腹板全截面有效。柱底6—6截面由故取由，有，则取，由式（5.3.3）知，柱底腹板全截面有效。②梁有效截面特性翼缘：梁受压翼缘为一边支承、一边自由的均匀受压板件，当其自由外伸宽厚比不超过《规范》所规定的允许宽厚比时，梁受压翼缘全截面有效。1—1截面满足要求。3—3截面满足要求。4—4截面满足要求。腹板：梁腹板为两边支承非均匀受压板件，其有效宽度按式（5.3.3）、（5.3.4）计算。1—1截面腹板最大、最小应力之比腹板受压区高度由故取取，由式（5.3.4）知，1—1截面梁腹板全截面有效。3—3截面腹板最大、最小应力之比腹板有效宽度由故取取，由式（5.3.3）知，3—3截面梁腹板全截面有效。4—4截面腹板最大、最小应力之比腹板有效宽度由故取取，由式（5.3.3）知，4—4截面梁腹板全截面有效。3）刚架梁的验算①抗剪承载力验算梁截面的最大剪力考虑仅有支座加劲肋，取满足要求。=2\*GB3②弯剪压共同作用下的强度验算1-1截面3-3截面4-4截面4）刚架柱的验算=1\*GB3①抗剪承载力验算柱截面的最大剪力考虑仅有支座加劲肋，取满足要求。=2\*GB3②弯剪压共同作用下的强度验算满足要求。=3\*GB3③平面内整体稳定验算查表得满足要求。=4\*GB3④平面外整体稳定验算楔率取查表得满足要求。6、位移验算1）柱顶水平位移验算梁、柱平均惯性矩柱顶水平位移满足要求。梁跨中最大挠度验算由结构矩阵分析计算得梁跨中最大挠度为满足要求。7、节点设计1）梁柱节点设计梁柱节点形式如图23连接螺栓计算采用10.9级，M24摩擦型高强螺栓，构件接触面经喷砂后涂无机富锌漆。预拉力,抗滑移系数查表得。,顶排螺栓的拉力第二排螺栓第三排螺栓第四排螺栓第五排螺栓第六排螺栓所有螺栓的受剪承载力设计值实际剪力满足要求。端板设计第一排螺栓位置端板厚度第二排螺栓位置端板厚度第三排螺栓位置端板厚度取端板厚度节点域剪应力验算满足要求。端板螺栓处腹板强度验算满足要求。2）梁梁节点设计①2—2剖面梁梁节点形式如图24.采用10.9级，M16摩擦型高强螺栓，构件接触面经喷砂后涂无机富锌漆。预拉力,抗滑移系数查表得。顶排螺栓拉力第二排螺栓第三排螺栓第四排螺栓所有螺栓的受剪承载力设计值满足要求。端板设计第一排螺栓位置端板厚度第二排螺栓位置端板厚度取端板厚度②3—3剖面梁梁节点形式如图25采用10.9级，M24摩擦型高强螺栓，构件接触面经喷砂后涂无机富锌漆。预拉力,抗滑移系数查表得。顶排螺栓拉力第二排螺栓第三排螺栓第四排螺栓所有螺栓的受剪承载力设计值