轻型单跨双坡门式钢架-钢结构设计

。-可编辑修改-《轻型单跨双坡门式刚架结构设计》计算书1、设计资料1.车间柱网布置：A.长度：90m柱距分别为：6mB.跨度：12mC.柱高：4.5m2.屋面坡度：1:103.屋面材料：夹芯板4.墙面材料：夹芯板5.檩条墙梁：薄壁卷边C型钢6.荷载Ⅰ.静载（永久荷载）Ⅱ.活载（可变荷载）Ⅲ.风载：基本风压（0.4KN/m2），地面粗糙度：B类，风载体型系数如下图Ⅳ.雪载：0.25kN/m27.材质：钢材采用Q235钢，焊条E43型2、荷载（1）永久荷载标准值（对水平投影面）岩棉夹芯彩色钢板檩条悬挂设备墙板、墙梁等墙面荷载标准值为，钢架梁以及刚架自重在设计软件计算内力时已经计入。（2）可变荷载标准值由于刚架的受荷水平投影面积为12×4.5=54,故按《建筑结构荷载规范》取屋面活荷载（按不伤人屋面）标准值为0.5kN/,雪荷载为0.25kN/,取屋面活荷载与雪荷载中的较大值0.3kN/。（3）风荷载标准值基本风压0.4kN/；地面侧草系数按B类取；风荷载高度变化系数按现行国家标准《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）的规定采用，当高度小于10m时，按10m高度处的数值采用，=1.0。风荷载体型系数迎风面柱及屋面分别为+0.25和-1.0；背风面柱及屋面分别为-0.55和-0.65。（4）刚架承受的荷载设计值①屋面恒荷载KN／m②柱身恒荷载KN／m③屋面活荷载KN／m④屋面风荷载迎风面：KN／m背风面：KN／m⑤墙面风荷载迎风面：KN／m背风面：KN／m以上各种荷载的分布如图所示3.屋面构件（1）夹芯板夹芯板型号可以采用JXB42-333-1000,芯板面板厚度为0.50mm，板厚为80mm。（2）檩条领条合一采用冷弯薄壁卷变槽钢180×70×20×3.0，跨中设拉条一道。领条布置见图7.82。4．屋面支撑附图示中的节点大样，给出了柱间支撑及屋面支撑的位置。屋面支撑布置檩条支撑布置1.5m，水平支撑节距3m，见图下所示。屋面支撑及内力屋面支撑斜杆采用张紧的圆钢。屋面支撑计算简图见图7.84（a）。一侧山墙支撑取=1.0。节点标准荷载值KN。节点荷载设计值KN。斜拉杆力设计值KN。斜杆斜杆选用12的圆钢，截面面积A=113.0强度校核：刚度校核：张紧的圆钢不需要考虑长细比的要求，但从构造上考虑宜采用为宜。5.柱间支撑柱间支撑直杆用檩条兼用，因檩条留有一定的应力余量，可不再验算。（1)．柱间支撑布置柱间支撑布置见图（2）.柱间支撑荷载及内力作用于两侧山墙顶部节点的风荷载为（山墙高度取5.4取KN按一半山墙作用风荷载的考虑节点荷载标准值为：节点荷载设计值：KN；斜杆反力设计值：KN。（3）.斜杆校核斜杆选用φ12的圆钢，截面面积A=113.0强度校核：刚度校核：张紧的圆钢不需要考虑长细比的要求，但从构造考虑采用为宜。6.杆件内力计算各种荷载作用下的门式钢架内力，并经最不利组合得出内力图。计算结果显示钢架内力一般由恒荷载加活荷载组合控制。活载：弯矩图（KN·m）轴力图（KN）剪力图（KN）恒载：弯矩图（KN·m）轴力图（KN）剪力图（KN）风荷载：弯矩图（KN·m）轴力图（KN）剪力图（KN）截面内力组合计算：截面内力1.2×恒+0.9×1.4(屋活+风)1.0×恒+1.4×风1-1N-45.583-3.9882V-5.10998.2574M002-2N-12.90033.6918V26.9364-10.2766M-34.3471824.54483-3N-7.450385.5874V0.5205-0.8084M43.95558-5.49044-4N-55.70622-15.2358V9.18852-3.72358M-66.35118-11.01521-1控制截面内力：M=0KN·m，N=-45.583KN，V=-5.1099KN。2-2控制截面内力：M=-34.34718KN·m，N=-12.9003KN，V=26.9364KN。3-3控制截面内力：M=43.95558KN·m，N=-7.45038KN，V=0.5205KN。4-4控制截面内力：M=-66.35118KN·m，N=-55.70622KN，V=9.18852KN。7.构件截面几何参数1）构件截面几何参数梁柱均为高频焊接轻型H型钢（mm）300×150×4.5×8，，，，，，，。（2）构件宽厚比的验算翼缘部分：腹板部分：(3)刚架梁的验算 eq\o\ac(○,1)强度刚架梁端部为最不利截面，N=-12.9kN，V=26.94kN，M=43.96KN·m。a．梁截面的最大剪力为=26.94kN考虑仅有支座加劲肋，即按>1或者=0计算，因不设中间加劲肋，所以=5.34，==则：==（300-2×8）×4.5×125=159.75KN=26.94KN≤=159.75KN,满足要求。b．梁抗弯承载力设计值先计算梁的有效截面：腹板的最大应力和最小应力：==腹板的受压区高度：==/=-100.94/107.96=-0.935由于=107.96<f=215，故取=1.1×107.96=118.76即：==因此，=1，即梁腹板不屈曲全部有效。从而可得按有效设计截面计算的梁抗弯承载力设计值：=c．弯剪压共同作用下的验算由于，即：=，eq\o\ac(○,2)整体稳定验算横梁平面内的整体稳定性验算当斜梁坡度不超过1:5时，因轴力很小可按弯压构件计算其强度和刚架平面外的稳定，不计算平面内的稳定。横梁平面外的整体稳定验算考虑屋面压型钢板与檩条紧密连接，有蒙皮作用，檩条可作为横梁平面外的支承点，但为了安全起见计算长度按两个檩条或者隅撑间距考虑，即=3015mm因>,因此需计算刚架梁平面外整体稳定。对于等截面构件=0，有=1.0=3015/35=86.1根据试验，轻型H型钢课按b类截面，查附表4.2得=0.647。计算：又有：,满足要求.（4）刚架柱的验算eq\o\ac(○,1)强度刚架柱的强度也需按弯剪压共同作用下的弯压构件计算，并取最不利的柱顶截面。N=-55.71kN，V=9.19kN，M=-66.35KN·m。柱抗剪承载力设计值柱截面的最大剪力为=9.19kN考虑仅有支座加劲肋，则=5.34，即按>1或者=0计算：=125=<满足要求柱抗弯承载力设计值先计算柱的有效截面：腹板的最大应力和最小应力为：=腹板的受压区高度：得：由于=119.6<f=215,故取=1.1×119.6=131.56代替，即：得=1，即柱腹板全部有效，故同样可得：弯压剪共同作用下的验算由于V=9.19KN<0.5=79.88kN，即：=eq\o\ac(○,2)整体稳定性验算构件的最大内力N=-55.71kN，M=-66.35KN·m。刚架柱平面内的整体稳定性验算刚架柱高H=4500mm，梁长L=12060mm。由于柱为等截面，根据柱的计算长度系数为=2.85刚架柱的计算长度==2.85×4500=12825，则b类截面，查附表4.2得=0.518另外，对有侧翼刚架取=1.0，有：，满足要求刚架柱平面外的整体稳定性验算考虑压型钢板墙面与墙梁紧密连接，起到应力蒙皮作用，与柱连接的墙梁课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或隅撑间距考虑，即=3015mm因，因此需计算钢架梁平面外整体稳定。对于等截面构件=0，有：=1.0b类截面，查附表4.2得=0.650。计算：，满足要求。刚架柱顶位移计算由于刚架梁坡度不大于1:5，故刚架侧移可估算，且其数值不应超过规定的h/60。H=，满足要求。8.节点验算（1）.梁柱连接节点螺栓强度验算梁柱节点采用10.9级M16高强度螺栓摩擦连接，构件接触面采用喷砂处理，摩擦面抗滑移系数µ=0.45，每个高强度螺栓的预压应力按表3.8为100kN，见图，连接处传递内力设计值N=-12.9kN，V=26.94kN，M=43.96kN·m。每个螺栓的拉力：螺栓群得抗拉力：，满足要求。最外排一个螺栓的抗剪、抗拉力，应用式：，满足要求。从安全和构造上考虑最好采用大于M20的螺栓。（2）端部厚度验算端板厚度取为t=22mm，宽度b=150mm。按式伸臂类端板计算：若计算不能满足，可在两块端板外侧分别加设加劲肋后按相邻边支撑的端板计算，能满足要求。（3）梁柱点域的剪应力验算根据式：，满足要求。（4）.螺栓处腹板强度验算当Nt2=35.35KN＞0.4P时，，满足要求。（5）.梁跨中拼接节点及钢架柱脚横梁中拼接节点如图所示，计算从略。柱脚节点见图，柱底板、地脚锚栓采用Q235B钢制作，地脚锚栓选用M20，基础材料采用C20混凝土，，柱底轴力N=55.71KN。柱脚底板面积柱脚底板应力验算：＜㎜²按一边支承（悬臂板）计算弯矩柱脚底板厚度