钢结构厂房刚架设计

刚架设计初步拟选用等截面刚架来设计，刚架柱及钢架柱都选用型截面。3.4.1荷载计算3.4.1.1恒载计算屋面压型钢板及保温层自重标准值0.3墙梁及压型钢板自重标准值0.3结构自重标准值0.453.4.1.2活荷载的计算（1）、屋面均布竖向活荷载设计值0.3（2）、雪荷载标准值：由《建筑结构荷载规范》GB50009-2001中6.2之规定有：（3）风荷载标准值墙面风荷载标准值：由于厂房梁柱交点处与自然地面间的距离为9.0m，基本风压，则根据《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102：2002中附表A之规定取风荷载标准值为：墙面迎风面：墙面背风面：屋面风荷载标准值：屋脊处与自然地面间的距离为9.9m，根据《建筑结构荷载规范》GB50009-2001中表7.2.1和表7.3.1得：（以左吹风为例）左边迎风面：右边背风面：3.4.1.3吊车及吊车荷载本厂房只有一跨，且只有一台10t吊车，吊车梁两端设计为铰接，L=7.5m。（1）、一台吊车时最大轮压作用下牛腿的最大反力：（2）、一台吊车时最小轮压作用下牛腿的最大反力：（3）、一台吊车时横向荷载作用下的最大反力：3.4.1.4作用在刚架上的荷载标准值计算：（1）作用于柱上的恒荷载：由于侧墙上大部分面积为窗，所以可以以钢窗和墙梁中的自重较大值来计算，并且考虑刚柱自重，则柱上线荷载为：（2）、屋面与檩条引起的线荷载：（考虑刚架梁自重）则：（3）、吊车梁自重引起的恒载标准值：竖向力为：弯矩为：（4）、由于屋面活荷载值等于雪荷载值，所以取屋面活荷载，则由屋面活荷载引起的线荷载：则：（5）、风荷载（以左吹风为例）墙面对柱子的荷载：左边柱上的线荷载：右边柱上的线荷载：由于女儿墙上风荷载引起的左边柱柱顶的集中水平力为：0.378×7.5×1.4=3.97kN由于女儿墙上风荷载引起的右边柱柱顶的集中水平力为：－0.236×7.5×1.4=－2.5kN屋面对梁的荷载：左边迎风面上的线荷载：右边迎风面上的线荷载：（6）、吊车荷载=1\*GB3①.最大轮压作用于A柱列A柱列所受竖向力及弯矩，B。柱列所受竖向力及弯矩，=2\*GB3②．最大轮压作用于B柱列A柱列所受竖向力及弯矩，B柱列所受竖向力及弯矩，=3\*GB3③.横向荷载作用于AB跨=4\*GB3④．吊车刹车荷载依照《建筑结构荷载规范》GB50009-2001取最大轮压之和的10℅既取刹车荷载为7.497kN3.4.2内力计算其中手算刚架的活载和恒载的内力，具体计算过程如下建立力法方程做3.4.2.1恒载作用下的内力由于本厂房是对称结构，故取结构的一半进行计算，计算简图a：选取基本结构和基本未知力如图b：建立力法方程计算系数和自由项作出图，如图则：代入力法方程求解得：,则用叠加法计算：手算恒载内力图如下：恒载弯矩图恒载剪力图恒载轴力图3.4.2.2活载作用下的内力由于本厂房是对称结构，故取结构的一半进行计算，计算简图a：选取基本结构和基本未知力如图b：（3）建立力法方程（4）计算系数和自由项作出图代入力法方程求解得：，则用叠加法计算：手算活载内力图如下：活载弯矩图活载剪力图活载轴力图3.4.2.3吊车刹车荷载作用下的内力由于本厂房是对称结构，但是荷载不对称，故取全结构结构的一半进行计算，计算简图a：选取基本结构和基本未知力如图b：（3）建立力法方程（4）计算系数和自由项作出图代入力法方程求解得：，则用叠加法计算：手算活载内力图如下：吊车刹车荷载弯矩图吊车刹车荷载剪力图吊车刹车荷载轴力图3.4.2.4左风荷载作用下的内力由于本厂房是对称结构，但是荷载不对称，故取全结构进行计算，计算简图a：可将竖向风荷载分解为如上图所示对称荷载和反对称荷载a.对称荷载作用于对称结构做图如下计算过程同上可得内力图为左风弯矩图左风剪力图左风轴力图另同理画出反对称结构、侧向反对称结构的内力图叠加一起可得风荷载的内力图如下：右风弯矩图右风剪力图右风轴力图3.4.2.5吊车靠近柱（左柱）时的吊车竖向荷载内力图计算简图吊车竖向荷载弯矩图吊车竖向荷载剪力图吊车竖向荷载轴力图3.4.3内力组合构件及截面内力及组合号永久荷载活荷载风荷载吊车刹车吊车靠近柱左右左右左右左柱A标准值作用下内力M70.1146.74-90.33-97.98-40.8840.8813.93-28.20N-43.34-28.7617.9519.140.960.96-117.66-32.69V-22.82-15.21-26.5628.130.960.96-6.516.51组合一√√√√√M1.2×(70.11)+0.9×1.4×(46.74-97.98+13.9+40.88)=88.59.N1.2×(-43.34)+0.9×1.4×(-28.76+19.14+0.96-117.66)=221.17V1.2×(-22.82)+0.9×1.4×(-15.21+28.13+0.96-6.51)=-18.09组合二√√√√M1.2×(70.11)+0.9×1.4(-90.33-40.88-28.20)=-116.72N1.2×(-43.34)+0.9×1.4(17.95-1.81-32.69)=-72.861V1.2×(-19.97)+0.9×1.4(-26.56+0.96+6.51)=-48.0174组合三√√√M1.2×(70.11)+0.9×1.4(-90.33+40.88)=21.825N1.2×(-43.34)+0.9×1.4(17.95+1.81)=-27.11V1.2×(-22.82)+0.9×1.4(-26.56+0.96)=-59.64组合四√√√√√M1.2×(70.11)+0.9×1.4×(46.74-97.98+13.93-20.45)=156.91N1.2×(-43.34)+0.9×1.4×(-28.76+19.14-1.81-117.66)=-110.65V1.2×(-22.82)+0.9×1.4×(-15.21+28.13+0.96-6.51)=-18.10B标准值作用下内力M-135.24-90.1664.9522.027.337.33-50.55-36.27N-27-2816.2911.5-0.610.61-117.66-32.96V42.95275.09-5.3300-6.516.51√√√M1.2×(-135.24)+0.9×1.4(64.95+7.33)=–71.22N1.2×(-27)+0.9×1.4(-28﹣0.61)=-68.4V1.2×(42.95)+0.9×1.4(5.09)=57.95√√√√√M1.2×(-135.24)+0.9×1.4(-90.16+22.02+7.33-36.27)=-284.6N1.2×(-27)+0.9×1.4(-28+11.5-0.61-117.66)=-202.2V1.2×(42.95)+0.9×1.4(27-5.33+0-6.51)=70.64√√√M1.2×(-135.24)+0.9×1.4(22.02+7.33)=-125.30N1.2×(-27)+0.9×1.4(11.5+0.61)=-17.14V1.2×(42.95)+0.9×1.4(-5.33)=44.82√√√√√M1.2×(-135.24)+0.9×1.4(-90.16+22.02+7.33-36.27)=-284.6N1.2×(-27)+0.9×1.4(-28+11.5-0.61-117.66)=-494.38V1.2×(42.95)+0.9×1.4(5.09)=57.95构件及截面内力及组合号永久荷载活荷载风荷载吊车刹车吊车靠近柱左右左右左右左梁C标准值作用下内力M109.5973.06-38.07-34.24005.265.26N006.686.4500--6.26--6.7V5.303.53-0.5--0.5--0.61--0.61--2.83--1.53√√√√√M1.2×(109.59)+0.9×1.4(73.06-34.24+5.26)=187.04N1.2×(0)+0.9×1.4(0+6.45-6.7)=-0.135V1.2×(5.3)+0.9×1.4(-0.5-0.61—1.53)=3.05√√M1.2×(109.5)+0.9×1.4(-38.07)=83.43N1.2×(0)+0.9×1.4(6.68)=8.42V1.2×(30)+0.9×1.4(-0.5)=35.37√√M1.2×(109.5)+0.9×1.4(-38.07)=83.4318N1.2×(0)+0.9×1.4(6.68)=8.4168V1.2×(30)+0.9×1.4(-0.5)=35.37√√√√√M1.2×(109.59)+0.9×1.4(73.06—34.24+5.26)=187.0488N1.2×(0)+0.9×1.4(-10+6.45-6.7)=-12.915V1.2×(5.3)+0.9×1.4(-0.5-0.61-1.53)=3.0336左梁B标准值作用下内力M-135.24-90.1664.9523.03-7.337.3339.34-13.19N-27-286.686.4500-6.26-6.7V42.9527-15.712.20.610.61-2.83-1.53√√√√M1.2×(-135.24)+0.9×1.4(64.95+7.33+39.34)=-21.64683N1.2×(-27)+0.9×1.4(6.68-6.26)=-31.8708V1.2×(42.95)+0.9×1.4(-15.7+0.61-2.83)=28.9608√√√√√M1.2×(-135.24)+0.9×1.4(-90.16+23.03-7.33-13.19)=-272.727N1.2×(-27)+0.9×1.4(-28+6.45-6.7)=-67.995V1.2×(42.95)+0.9×1.4(27+12.2+0.61-1.53)=99.7728√√M1.2×(-135.24)+0.9×1.4(64.95)=-80.451N1.2×(-27)+0.9×1.4(6.68)=-23.9832V1.2×(42.95)+0.9×1.4(-15.7)=31.758√√√√√M1.2×(-135.24)+0.9×1.4(-90.16+23.03-7.33-13.19)=-272.727N1.2×(-27)+0.9×1.4(-28+6.45-6.7)=-67.995V1.2×(42.95)+0.9×1.4(27+12.2+0.61-1.53)=99.77283.4.5截面验算（一）截面设计初选梁柱截面均采用焊接工字钢450X250X8X12，截面特征如下表所示：截面名称面积IxWxIyWyixiyH450×250×8×1284.95290001300158015918.54.31（二）构件验算刚架柱(1)强度验算翼缘的宽厚比，对Q345钢钢架柱内里最不利组合满足要求（2）整体稳定性验算平面内稳定柱与梁的线刚度之比：柱脚为刚接，平面内计算长度系数故平面内计算长度为：长细比：稳定性验算钢架柱内力最不利组合——弯矩作用平面内，按轴心受压构件的稳定系数，根据，b类截面查得；——参数，；——等效弯矩系数，。平面外稳定钢架梁(1)构件宽厚比验算：按《门式轻型房屋钢结构技术规程》CECS102：2002的规定验算如下：翼缘：满足要求！腹板：