门式钢架房屋钢结构课程设计计算书

目录一、设计资料 错误!未定义书签。TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"二、结构平面柱网及支撑布置 - 3 -三、荷载的计算 - 4 -(1)、计算模型选取 - 5 -(2)、荷载计算 - 6 -、内力计算 错误!未定义书签。四、 主钢架设计 错误!未定义书签。、刚架梁验算 错误!未定义书签。、刚架柱验算 错误!未定义书签。、位移验算 错误!未定义书签。五、 次结构结构 错误!未定义书签。梁柱节点设计 错误!未定义书签。梁梁节点设计 错误!未定义书签。柱间支撑的设计 错误!未定义书签。、檩条设计 错误!未定义书签。墙梁的构造与计算 -34-六、 施工图设计 错误!未定义书签。七、 参考文献 错误!未定义书签。钢结构课程设计计算书一、 基本设计资料台州某地欲建一轻钢厂房，拟采用单跨双坡门式刚架结构，共12榀。其设计资料如下车间柱网布置柱距：9m跨度：30m檐口高度【A】6m屋面坡度：1/10屋面、墙面材料：彩色压型钢板，内填充50mm厚保温玻璃棉板，PVC铝箔及不锈钢丝网；檩条及墙梁均采用冷弯薄壁卷边C型钢，间距1.5m。荷载：屋盖永久荷载标准值：彩色压型钢板： 0.15kN/m250mm厚保温玻璃棉板：0.05kN/m2PVC铝箔及不锈钢丝网：0.02kN/m2檩条及支撑： 0.10kN/m2刚架斜梁自重： 0.15kN/m2悬挂设备： 0.20kN/m2屋面活载标准值：【b】计算刚架时为0.78kN/m2，计算檩条时为0.98kN/m2风载：台州市基本风压0.75kN/m2，地面粗糙度为B类。轻质墙面及柱自重：0.50kN/m2荷载计算：按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001(2006年版)及《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102：2002取值变形控制：按《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102：2002取值材料：钢材：Q235B焊材：自动焊或E43型焊条的手工焊设计依据：《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)《钢结构设计规范》 (GB50017-2003)《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GB50018-2002)《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》(CECS102：2002)《门式刚架轻型房屋钢构件》(JG144-2002)《钢结构高强度螺栓连接的设计施工及验收规程》(JGJ82-1991)《建筑钢结构焊接规程》 (JGJ181-2002)高强度螺栓10.9级摩擦型高强度螺栓，摩擦面采用喷砂后涂无机富锌漆处理二、结构平面柱网及支撑布置该厂房长度9X11=99m，跨度18m，柱距9m,共有12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99m〉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，柱间支撑不用分层布置。结构柱网布置图】 「 ■..1„C.■'eD.h.f'*D..独J亠'-n.屮F；F-R:rk*ZE」“1=r1= CF：fiF畔1 W El-”匸才％..■"1~ur严g■■rur■?■I11-纵向框架立面布置图檩条平面布置图柱间支撑三、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，刚架梁和柱采用变截面设计。厂房檐高6m,屋面坡度为1：10。因此得到刚架计算模型：钢架简图初选的梁、柱截面及其截面特性:部位截面简图截面特性1-11-1剖面280x900x6xlOI=144972.26cm4,xI=3660.25cm4,yw=3221.6cm3,xw=261.44cm3,yi=36.5cm,xi=5.8cm,yA=108.8cm2.刚架斜梁2-2

剖面丫160刚架斜梁2-2

剖面丫160x450x6x8I=16591.98cm4,xI=546.91cm4,yw=737.42cm3,xw=68.36cm3,yi=17.92cm,xi=3.25cm,yA=51.64cm2.3-3

剖面丫3-3

剖面丫I=21162.45cm4,xI=547cm4,yw=846.49cm3,xw=68.37cm3,yi=19.68cm,xi=3.16cm,yA=54.64cm2.钢架柱4-4

剖面160x500x6x81―I=172762.85cm4,xI=4501.67cm4,yw=3637.11cm3,xw=300.11cm3,yi=38.62cm,xi=6.23cm,yA=115.8cm2.300x950x6x105-5

5-5

剖面r300x550x6x10I=51188.85cm4,xI=4500.95cm4,yw=1861.41cm3,xw=300.06cm3,yi=23.61cm,xi=7cm,yA=91.8cm2.2、荷载计算（一）荷载取值计算1．屋盖永久荷载标准值（对水平投影面）YX51-380-760型彩色压型钢板0.15kN/m250mm厚保温玻璃棉板0.05kN/m2PVC铝箔及不锈钢丝网0.02kN/m2檩条及支撑0.10kN/m2刚架斜梁自重0.15kN/m2悬挂设备0.20kN/m2合计0.67kN/m22．屋面可变荷载标准值屋面活荷载：计算刚架时为0.78kN/m2，计算檩条时为0.98kN/m2。对于单跨双坡屋面，屋面坡角a=5°42'38〃。不考虑积灰荷载。3.轻质墙面及柱自重标准值（包括柱、墙骨架等）0.50kN/m24．风荷载标准值按《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102：2002附录A的规定计算。基本风压w二0.78kN/m2，地面粗糙度类别为B类；风荷载高度变化系数按《建筑结构荷载规范》0（GB50009-2001）的规定采用，当高度小于10m时，按10m高度处的数值采用，卩二1.0。风荷载体z型系数卩：迎风面柱及屋面分别为+0.25和一1.0,背风面柱及屋面分别为-0.55和一0.65（CECS102：s2002中间区）。5．地震作用据《建筑抗震设计规范》GB50011的规定：单层门式刚架轻型房屋钢结构一般在抗震设防烈度小于等于8度的地区可不进行抗震计算。故本工程结构设计不考虑地震作用。二）各部分作用的荷载标准值计算屋面：恒荷载标准值：0.67 9=6.06kN/m； 柱身恒荷载标准值：0.5x9=4.5kN/mcos0活荷载标准值：（屋面雪荷载小于屋面活载，故计算时去活荷载）0.78x x9=7.055kN/mcosO风荷载标准值：（以风左吹为例，风右吹同理计算：根据公式W=卩屮-W'计算：且k sz0W'=1.05W=0.788kN/m2，卩根据表查h<10m取l.o,卩根据门钢设计规范取下表。地面粗糙度0 o Z s取B类）计算模型及风载体型系数i_n迎风面：侧面qw1i_n迎风面：侧面qw1=1.0X0.25X0.788X9=1.773kN/m屋顶q=—1.0X1.0X0.788X9=—7.092kN/mw2背风面：侧面q=-1.0X0.55X0.788X9=-3.9kN/mw3横梁上q=—1.0X0.65X0.788X9=—4.61kN/mw4（三）内力分析：采用结构矩阵分析方法计算钢架内力所得到的钢架在各种荷载作用下的弯矩（M）、剪力（V）、轴力（N）图以及钢架内力组合如下：（1）钢架恒载作用图（单位：kN/m）豁（D-L.TJ(2)活载内力包络图(L-LT>(3)左风及右风荷载作用下的内力图:主戈歎(L-TD(4)内力组合：(由于恒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)按承载力极限状态进行内力分析，需要进行以下内力组合1.2x恒载效应+1.4x活载效应1.2x恒载效应+1.4x风载效应1.2x恒载效应+1.4x活载效应+1.4x0.6x风载效应1.2x恒载效应+1.4x0.7x活载效应+1.4x风载效应各情况下的截面内力截面内力恒载活载左风1-1M-196.8-241.6315.8N-33.0-40.449.37V-35.3-41.456.972-2M35.335.3-10N-30.9-33.349.37V-14.3-22.224.183-3M33.450.3-48.7N-29.2-35.949.37V2.99.5-8.60

6-6M-196.8-241.6315.8N-38.45-45.261.6V29.436.1-43.465-5M000N-45-45.261.6V29.436.1-50.83内力组合值截面内力组合1组合组合3组合41-1M-574.4205.96-309.128-30.81N-96.1629.518-54.69-10.074V-100.3237.398-52.47-3.1742-2M91.7828.3683.3862.954N-83.732.038-42.23-0.596V-48.2416.692-27.93-5.0643-3M110.5-28.169.5921.194N-85.334.08-43.83-1.104V16.78-8.569.560.754-4M-574.4205.96-309.128-30.808N-109.4240.1-57.68-4.196V85.82-25.56449.319.8145-5M0000N-117.2832.24-65.54-12.06V85.82-35.8843.12-0.504控制内力组合的项目有1） +M与相应的N,V（意最大正弯矩控制）max2） -M与相应的N,V（以最大负弯矩控制）max3） N与相应的M,V（以最大轴力控制）max

4） N.与相应的M,V（以最小轴力控制）min所以以上内力组合值，各截面的控制内力为1-1：M=0KN.mN=-117.28KNV=85.82KN2-2:M=-574.4KN.mN=-109.42KNV=85.82KN3-3：M=-574.4KN.mN=-96.16KN1-1：M=0KN.mN=-117.28KNV=85.82KN2-2:M=-574.4KN.mN=-109.42KNV=85.82KN3-3：M=-574.4KN.mN=-96.16KNV=-100.32KN4-4：M=91.78KN.m N=-83.7KNV=-48.24KN5-5：M=110.5KN.mN=-85.3KNV=16.78KN4-4：M=91.78KN.m N=-83.7KNV=-48.24KN5-5：M=110.5KN.mN=-85.3KNV=16.78KN四、钢架梁、柱的截面验算1、构件宽厚比验算：⑴梁翼缘I=斗严=13.7<15再=15,满足要求;■fLy四、钢架梁、柱的截面验算1、构件宽厚比验算：⑴梁翼缘I=斗严=13.7<15再=15,满足要求;■fLy、卫b(300-6)/2 …行莎(2)柱翼缘一= =14.7<15t 10 \fy=15,满足要求；3）梁腹板1-1截面F=甞=146-67<250f=250,满足要求;w yh434 '235\o"CurrentDocument"2-2截面-w=——=72.33<250'——=250,满足要求；t6 \fw y,235=80.67<250 =250,满足要求；- 4843-3截面一w=tw6 f'y4）柱腹板柱顶4-4截面r=930=155<250f=250,满足要求;w y柱底5-5截面-w=530=88.33<250：竺=250,满足要求；t6 fw y2、有效截面特性梁、柱的翼缘板件均满足宽厚比的要求，故构件的翼缘板全部有效。仅需计算构件腹板的有效截面。（1）柱腹板的有效截面柱顶4-4截面腹板为非均匀受压板件，其最大与最小应了为：omaxominN,My±XAIxomaxominN,My±XAIx109.42xl03±574.4xl06x46511580 ±172762.85x104=9.45±154.60=164.05-145.15N/mm2腹板受压区高度：%=164.05x930164.05+145.15=493.423mm截面边缘正应力比值：卩=—mi^=-0.885得参数:omax161+161+卩）2+0.112（1-卩）2斗 =21.16丄5+（1+卩）因为o=164.05N/mm2<f=215N/mm2，故取maxro =1.1x164.05=180.455N/mm2代替下式中的f，则由Rmax y.h/tf930/6 i'180.455仆：c。口…九=w^w —= x =1.05>0.&且<1.2，取p28.1.k235 28.1x\.21.16 235op=1—0.9（九—0.8）=1—0.9（1.05—0.8）=0.775。腹板有效截面分布如图pJ‘ id?£k ；-：l则腹板截面有效截面为：截面有效宽度为：h=ph=0.775x493.423=382.403nn,其有效宽度h的c分布为:h=0.4h分布为:h=0.4he1 eh=0.6he2 e=152.96mm=229.442mm，柱的有效截面特性计算如下:A=A—（493.423—382.403）x6=10913.88mm2,I=I—I'=155931.75cm4,e exxw=I/（h/2）=3282.774cm3exexi=37.79cmexi=6.6cmey柱底5-5截面的腹板为均匀受压板件，故截面边缘正应力比值：卩=九=1.0omax16参数k=f + =4，° #1+卩）2+0.112（1—卩）2」.5+（1+卩）N117280因为o= = =12.78N/mm2<f=215N/mm2maxA9180n故取ro =1.1x12.78=14.05N/mm2代替下式中的f，即参数I I x =0.38〈0.8,取p=L0。故柱底腹板全截面有效。亍y_=28.1/k 23528.1x 235屮o2）梁腹板的有效截面omaxominomaxominNMy96.16x103574.4x106x440 183.17= ±屛= 土 =8.84土174.33= N/mm2A I10880 144972.26x104 —165.49x腹板受压区高度：h=183.17x880=462.31mmc183.17+165.49截面边缘正应力比值：卩=截面边缘正应力比值：卩=人=—0.9得参数:omaxk=f 1 =21.51° （1+卩）2+0.112（1—卩）2-0-5+（1+卩）16因为o=183.17N/mm2<f=因为o=183.17N/mm2<f=215N/mm2max故取roRmax=1.1x183.17=201.487N/mm2代替下式中的f，则参数:yh/t f880/6 201.487一w —= x =1.04>0.&且<1.2,28.1Jk.235 28.1x.21.51 235+o880/6p=1—0.9九—0.8）=1—0.9（1.04—0.8）=0.7821。p腹板有效截面分布如下图：J137r 1；37* 已则腹板截面有效截面为：截面有效宽度为：h=ph=0.7821x462.31=282-82nnn，其有效宽度h的ch=0.4h=113.128mm分布为：.el ^e ，梁的有效截面特性计算如下:h=0.6h=169.692mme2 eA=A-（462.31-282.82）x6=9803.06mm2，I=I-1=104121.567cm4，xxw=I/(h/2)=3262.567cm3exexi=36.7cmexi=5.98cmey梁2-2截面的腹板为非均匀受压板件，其最大与最小应力为:maxOminNMy= ± maxOminNMy= ± X-AIx83.7x103±91.78x106x2175164 ±16591.98x104136.25=16.21±120.04=—103.83N/mm2腹板受压区高度：hc腹板受压区高度：hc=x434+103.83=246.3mmc0c0截面边缘正应力比值：卩=min0max—10383=~TRh=—0.762得参数:136.25161+161+卩）2+0.112（1—卩）2斗 =18.30山+（1+卩）因为0 =136.25N/mm2<f=215N/mm2max故取r0 =1.1x136.25=149.875N/mm2代替下式中的f，则参数:Rmax y

=0.659<0.8=0.659<0.8,故取p=1.0,人=w_w —= .xp 28丄*k 235 28.1x、974 2350梁3-3截面腹板为非均匀受压板件，其最大与最小应力为：0max0minNMy土X-AIx85.3x1035464+110.5xl06x484/20max0minNMy土X-AIx85.3x1035464+110.5xl06x484/2_21162.45x104=15.61+126.36=141.97-110.75N/mm2腹板受压区高度：忙=141.97x484141.97+110.75=271.89mm截面边缘正应力比值：卩=-^并=-0.780得参数0max16q =18.711+卩）2+0.112（1-卩）2」.5+（1+卩）因为0 =141.97N/mm2<f=215N/mm2max故取r0 =1.1x141.97=156.167N/mm2代替下式中的f，则参数:Rmax yh/t :f 484/6—w—w y= —x28.1Jk\'235 28.1xj18.71 235屮03-3截面梁腹板全截面有效。3）、钢架梁的验算：■'156.167=0.541<0.8，故取p=1.0,1、 抗剪承载力的验算梁仅设有支座加劲肋，没有设置中间横向加劲肋，故取k=5.34，计算高度取锲形腹板的平均高度Th=(880+434)/2=657w参数入= 叮U = =L28>0.8,且<L4，得腹板屈曲后抗剪强度设计值为w37厂,'235 37x^/5.347t•、：f-*yf'=1—0.64(九—0.8)]xf=86.6N/mm2，梁的抗剪承载力设计值为：v w v=htf'=657x6x86.6=341.38kN，梁的截面最大剪力V=100.32kN<V，满足要求。dwwv max d2、 在剪力V、弯矩M和轴压力N共同作用下的强度验算1-1截面验算M=574.4kN.m,N=96.16kN,V=100.32kN。M=wf=3221600x215=692644000N.mm，由于ee<0.5V=170.69kN,则由Mn=M—NW/A=661043kN.m>M=574.4kN.m，满足要求。deeee2-2截面验算：M=91.78kN.m,N=83.7kN,V=48.24kN。M二wf二737420x215二158.55kN.m，由于eeMN二M—NW/A二146.59kN.m>M二91.78kN.m，满足要求。eeee3-3截面验算：M=110.5kN.m,N=85.3KN,V=-16.78kN.mM二wf二846490x215二181.955kN.m，由于eeMn二M—NW/A二168.78kN.m>M二110.5kN.m，满足要求。eeee(4)、钢架柱的验算：1、抗剪承载力的验算柱仅设有支座加劲肋，没有设置中间横向加劲肋，故取k=5.34，计算高度取楔形腹板的平均高度Th二(530+930)/2二730w参数入wh/t-w参数入wh/t-w37jF•：'235=1.42>1.4,得腹板屈曲后抗剪强度设计值为37x5.34135223.61=57.26mm，Ex0n2EA135223.61=57.26mm，Ex0n2EAn2x206000x91801.1九2■e01.1x57.262=5169.8kNf'二(1—0.275九)xf二76.188N/mm2，柱的抗剪承载力设计值为：vwvV=htf'=730x6x76.188=333.701kN，柱的截面最大剪力V =85.82kN<V，满足要求。dwwv max d2、在剪力V、弯矩M和轴压力N共同作用下的强度验算V二85.82kN<0.5V二166.850kNdM二wf二3637110x215二781978650N.mm，ee则由Mn二M—NW/A二753.42kN.m>M二574.4kN.m，满足要求。eeee3、平面内整体稳定验算：N 卩M , “ n2EA由式一L+ Nmx1 <f和N'二e计算变截面柱在钢架平面内的稳定性，计算时9A (1 Nm)W Ex01.1九2xre0 (1 0~9)WN'xye1Ex0除弯矩值及相应的截面模量按大头计算外，公式中其余各项包括轴力值均按小计算。查得计算长度为1352mm；；按小头计算的长细比为：查《钢结构设计规范》稳定系数表得m=0.822，有侧移钢架取卩 =1.0。xy maxN,卩M=117.28x103[ 1.0x574.4x106mA(1 N： =0.822x9180/[117.28 、363711xre0(1— im)W (1- x0.822)x3637.11x103，N'xye1 5169.8Ex0=176.469N/mm2<f=215N/mm2

满足要求4、平面外整体稳定验算计算变截面柱在钢架平面外的稳定性，计算时除弯矩值及相应的截面模量按大头计算外，公式中其余各项包括轴力值均按小计算。锲率九=2—1.0二0.72<6.0, 受压翼缘面积A=300x10=3000mn2df0受压翼缘与受压腹板1/3高度组成的截面绕y轴的回转半径为：TOC\o"1-5"\h\z•I4500.77x104/2 ―“1= =74.45mm，平面外计算长度L取支撑点间距1500mm，则参数卩为：yo\3000+(430x6/3) s卩=1+0.023仁山/A=1+0.023x0.72x.1500x550/3000=1.275s 0f卩=1+0.00385v.'l/F=1+0.00385x0.72x叮74.45=1.012w y0九=卩l/i=1.275x1500/74.45=25.69y0sy04320Ah /入t 启35、9= •—0 ・)4+(吕亠)2-( )br九2W卩4.4hfy0 xo w 0 y4320 9180x550 '1.275—25.69x10 235,=••.()4+( )2•()25.6921861.41x103 1.012 4.4x550 235=28.24>0.6进入塑性阶段，要对取9br修正如下:0.2820.2829'=1.07— =1.07— =1.06TOC\o"1-5"\h\zbr 9 28.24br九=150=21.43,得9=0.935,y7 yNN卩=1— +0.75x( )2tN' N'Ex0 Ex0_1_1—109.42-—5169.8+075x(51丽)2_°98N卩M 117.28x103 0.98x574.4x1060 +t 1—_ +9A9'W 0.935x91801.06x3637.11x103，满足要求.xre0bre1_159.67N/mm2<f_215N/mm2五、位移验算1、柱顶侧移的验算计算钢架柱顶的侧移，柱顶侧移限值为h/60。

风载作用下柱顶最大水平位移：H/940〈柱顶位移容许值：H/60,满足要求2、梁跨中最大挠度验算梁的（恒+活）最大挠跨比：1/945＜梁的容许挠跨比：1/180,满足要求六、次结构设计1、梁柱节点设计:梁柱拼接节点（1）连接螺栓计算：采用10.9级，M27高强度螺栓摩擦型连接，构件摩擦面采用喷砂后涂无机富锌漆处理。预拉力P=290kN，得抗滑移系数“二0.4。已知：M=574.4kN-M,N=85.82kN,V=1、梁柱节点设计:梁柱拼接节点（1）连接螺栓计算：采用10.9级，M27高强度螺栓摩擦型连接，构件摩擦面采用喷砂后涂无机富锌漆处理。预拉力P=290kN，得抗滑移系数“二0.4。已知：M=574.4kN-M,N=85.82kN,V=109.42kN假定翼缘内螺栓中心线为计算中和轴，分别计算各排受拉螺栓的内力如下:NtiMyNi+ =m^y2ni574.4x106x520 -85.82 + 2x(1182x2+1932x2+2682x2+3432x2+5202) 20=198.677-4.291=194.386<0.8P=232kNn+N二198.677xn+N二198.677xn+N二198.677xn沿受力方向的连接长度+N二198.677x343-4.291二126.759kN<232kN520——-4.291二98.104kN<232kN520空-4.291二69.45kN<232kN520118-4.291二40.79kN<232kN520L二520+343二863>1501二412.5,贝V折减系数卩二1.1-二1.1- 863二0.890i 0 150d 150x27.50对整个连接的螺栓抗剪承载力进行验算：EN=(49.79+69.45+98.104+126.759+198.677)x2二1067.56kNciYNb=YNb=pxvii=10.9nu(np一1.25工N=)fcii=1=0.890x0.9x1x0.4x(18x290-1.25x1067.56)=1244.93kN>V=109.42kN2）端板计算第一排螺栓位置端板厚度t =J6x97x194・386x103=37.14mmbf 400x205第二排螺栓位置端板厚度：6eeN fw 1i1 6x97x97x6eeN fw 1_t = =17.49mmleb+2e(e+e)Jf 197x400+2x97x(97+97)Jx205w ffw第三排螺栓位置端板厚度：t'3eNi'3x97x98.104x103t> w_t = =32.177mm(0.5a+e)f (0.5x75+97)x205取端板厚度为：t=38mm.(3)节点域剪应力验算：T=M二三74；：］0 =111.969N/mm2>f=120N/mm2，为了防止节点域在剪力作用下ddt950x900x6 vbcc局部失稳在节点域设置斜加劲肋（4）端板螺栓处腹板强度验算因为N二126.759>0.4P=0.4x290=116kNt2N 126.759x103满足一t^= =217.799N/mm2<f=215N/mm2et 97x6ww2、梁梁节点设计

2-2剖面梁梁节点形式采用10.9级，M16高强度螺栓摩擦型连接，构件接触面采用喷砂后涂无机富锌漆处理。预拉力P=lOOkN，得抗滑移系数卩二0.4。已知：M二91.78kN-M,N二83.7kN,(压力)V二48.24kN顶排螺栓的拉力为：TOC\o"1-5"\h\z“MyN 91.78x106x265 -83.7N= —+ = +t1m^y2n 2x(1772x2+2652x2) 8i=59.873-10.46=49.411kN<0.8P=80kN第二排螺栓的拉力为：177N=59.873x -10.46=29.53<0.8P=80kNt2 265沿受力方向的连接长度L二265x2二530>1501二270,贝V折减系数卩二1.1-L二1.1-530二0.9031 0 150d 150x180对整个连接的螺栓抗剪承载力进行验算：£N=(49.411+29.53)x2二157.882kNci£Nb£Nb=pxvii=10.9nu(np-1.25£N=)f cii=1=0.903x0.9x1x0.4x(8x100-1.25x157.882)=195.908kN>V=89.96kN满足要求.端板设计：第一排螺栓位置端板厚度:

t>v':6t>v':6x40x49.411x1°3二19.01mm160x205第二排螺栓位置端板厚度:6eeNfw 1b+2e(e+e)w ffw6eeNfw 1b+2e(e+e)w ffwJ-= =10.21mm142x160+2x40x(40+42)Jx215取端板厚度为：t=20mm.（2）铰接柱脚节点设计柱脚节点如图:oO500oO500柱底板，地脚锚栓采用Q235，地脚锚栓选用M20,基础材料采用C20混泥土f二9.6N/mm2，柱底轴c力N=117.28kN，剪力V=85.82kN。柱脚底板面积：A=600x340=204000mm2柱脚底板应力验算:No=A-A0No=A-A0117.28x103204000-2x302xn4=0.579N/mm2<f=9.6N/mm2,满足要求,按一边支承板（悬臂板）计算弯矩:M=0.5xqxc2=0.5x0.579x(170-3)2=8073.865N.mm6M；6x8073.865柱脚底板厚度：S= max= =15,37mmf 205柱脚抗剪承载力验算：抗剪承载力V=0.4N=0.4x117.28=46.912<V=85.82kN，抗剪承载力不满足要求，故应设fb置抗剪键。3、柱间支撑的设计1）柱间支撑的布置■win・■win・wiTi gfinn「9i]ihi, 弐i「i口 ,.・」lli uii., “1111 .riin, -.i.ii -h.i.i耳gum2） .柱间支撑为斜杆，采用带张紧装置的十字交叉圆钢支撑。直杆用檩条兼用，因檩条留有一定的应力裕量，根据经验及类似工程，不再作压弯杆件的刚度及承载力验算。3） .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7.9m）：取rs=0.8+0.5=1.3,w1=1.3X1.0X0.79X18X7.9/2=73.02kN按一半山墙面作用风载的1/3考虑节点荷载标准值为：Fwk=1/3X1/2X73.02=12.17kN节点荷载设计值Fw=1.4X12.17=17.04kN斜杆拉力设计值N=17.04/cos33.69°=20.48kN斜杆截面设计及强度验算

斜杆选用©20圆钢，A二267mm2强度验算：N/A=76.7N/mm<f=205N/mm刚度验算：张紧的圆钢不需要考虑长细比的要求。但从构造上考虑采用©16。4、檩条设计（檩条尺寸如下）已知荷载：屋面板及其檩条自重0・22kN/m2，活荷载0.98kN/m2，基本风压0.75kN/m2，风荷载体形系数-1.4（吸力），建筑位置地面粗糙度为B类。已知结构条件：檩条跨度1二9m,檩条间距为1.5m，两端简支，中间设两道拉条，屋面坡度1:10,檐口高度6m.选用的截面和钢材：Q235钢，冷弯薄壁型钢卷槽形截面C500xl00x25x2.5，钢材强度设计值f=215N/mm2,f=125N/mm2ov（1）檩条截面几何特性和相关数据查得C500x100x25x2.5截面面积对A二18.5cm2,对X轴惯性矩、回转半径、截面模量分别为I=6249cm4,i=18.37cmW=249.96cm3，对Y轴惯性矩、回转半径、截面模量分别为xxxI二199.98cm4,i二3.28cm,W二25.1cm3,W 二98.25cm3，形心距X=2.03cm。y y ymin ymax 0截面扭转惯性矩和扇形惯性矩分别为I二0.3854cm4,I二9593cm6.tw屋面坡度a=5.710。(2)荷载组合恒载标准值q=0.22x1.5/cos5.71o+14.52x9.8x10-3=0.474kN/mDk活载标准值q^i=0.98x1.5=1.47kN/mLk风荷载标准值q =-1.4X1.0x0.75x1.05=-1.102kN/m(方向垂直屋面向上，风荷载高度变化Wk系数值为1.0)因活荷载大于雪荷载，荷载组合中采用活荷载。验算强度及稳定性时，考虑以下两种基本组合：工况li；q二(1.2x0.474+1.4x1.47)xsin5.71。二0.261kN/mxq二(1.2x0.474+1.4xl.47)xcos5.71。二2.614kN/my工况L2；q=1.0x0.474xsin5.71。=0.047kN/mxq=1.0x0.474xcos5.710-1.4x1.102=-1.071kN/my、檩条内力工况L1:弯矩M=-x2.614x92=26.47kN-mx8M=丄x2.661x92=0.661kN-my32支座最大剪力：V=^x2.614x9=11.763kNymax2工况L2:弯矩M=—x1.071x92=10.844kN-mx8M=—x0.047x92=0.119kN-m，y32工况LI时的计算简图和弯矩图如下图

（4）、强度验算:1）校核卷边刚度a卷边高厚比一二10小于12,且符合b/t=40时的a/t的最小值9,满足卷边的刚度要求，翼缘t可以作为部分加劲板件。2）计算荷载组合L1下的有效截面模量10、按毛截面计算最大弯矩截面（跨中截面）的应力分布匚点】、2、3、4由化产生的弯曲应力：*249.96^二心卵伽2（点】、2为压应力，点沢4为拉应力）0.661x106点i、4由化产生的弯曲应力：°=歸汁=26.33N/mn2（拉应力）0.661x106点2、3由化产生的弯曲应力：°=融爲=6.73N/nm2（压应力）°=105.9—26.33=79.57N/mm2（压应力）1°=105.9+6.73=112.63N/mm2（压应力）则各点应力为：2°=105.9—6.73=99.17N/mm2（拉应力）3°=105.9+26.33=132.23N/mm2（拉应力）420、计算翼缘及腹板的稳定系数79.57q= =0.706受压翼缘：112.63k=5.89-11.59q+6.68q2=1.037—99.17

q= =-0.88腹板：112.63k=7.8-6.29q+9.78q2=20.9130、计算翼缘及腹板的有效宽度一一匕c|£500受压翼缘：g= * =xbk 100 20.91丨ck=丄=-^=0.9481Kv1.1：1.037 11=1・1p=、； =v205x0.948x1.037/112.63' cmaxa=1.15-0.15q=1.044二1.34q=0.78>0,.・.b=b=100mm。c18x1.044x1.34x2.5=62.95<b=100<38x1.044x1.34x2.5=132.9be=（严粽4；⑷-0-1）'be=加2""卫=100x:叭=0.898500x、''1.037ck=0.11+0.93/忆-0.05）2=0.11+0.93/（0.898-0.05）2=1.403p=、： =.205x1.403x20.91/112.63=7.307' cmaxa=1.15500h= =265.96mmc1+0.8818x1.15x7.307x2.5=378.14<h=500<38x1.15x7.307x2.5=798.3he•'21.8xl.15x7.307500/2.5-0.1)-hc=227.94mm40、计算有效截面的截面特性b二0.4x77.32mm二30.93mm;翼缘. el八.b二0.6x77.32mm二46.392mme2翼缘扣除部分宽度为100-77.32=22.68mm.h二h二0.4x227.94mm二91.176mm;腹板扣除部分宽度为265.96-227.94=38.02mm左图所示为工况LI时的檩条的有效截面，截面空白处表示无效截面，X、Y轴为全截面的形心轴，X、Y为有效截面的形心轴。ee从图中可以看出，有效截面是一个双轴不对称截面，其内力及应力计算均应对主轴进行。由于主轴计算较繁，为了简化计算并考虑到截面的无效部分所占比例较小，可假定主轴方向仍与原主轴平行。根据图上所示的有效截面和上述假定，可计算得到的有效截面特性为：有效截面的面积A二1698.25mm2;有效截面的的形心在X、Y轴的e坐标为（-0.82,,T8.9）,单位为毫米（mm）;对X轴的惯性矩I二5572cm4，相应的1和2点e xe的截面模量W =207.2cm3，3和4点的截面模xe1,2量W 二241.1cm3；对Y轴的惯性矩xe3,4 eI=192・6cm4，ye相应的1和4点的截面模量，Wxe1,4=23.92cm32和3点的截面模量Wye2,3=98.88cm3。3）截面强度验算2点的压应力M M 26.47x106 0.667x106b= + = +2W W 207.2X103 98.88x103xe2 ye2=134.5N/mm2<f=215N/mm24点的拉应力M M 26.47x106 0.667x106b=x—+ y—= +4W W 241.1x103 23.92x103xe4 ye4=137.7N/mm2<f=215N/mm2抗弯强度满足要求。4）其他设檩条端部与钢架梁连接处有两个d0=13.5mm的螺栓孔，则檩条的抗剪强度验算为：11763x103T二…：* 二12.6N/mm2<125N/mm2，但连接强度计算另行考虑。500x2-2x13.5x2.5（5）整体稳定计算在工况L1条件下，檩条上翼缘受压，假设屋面板与檩条有可靠连接，阻止檩条上翼缘的侧向变形和扭转,可不计其整体稳定。但在工况L2的作用下，檩条下翼缘受压，计算檩条的整体稳定性。1）计算檩条的整体稳定系数九二二91.46杳得g二1.37,g二0.06TOC\o"1-5"\h\zy3.28 1 2n二2g2e/h二2x0.06x250/500二0.062二2二4x9593+0156x°3854•（型）2二0.088502x199.98 199.98 50C= ^w+h2lIyy二4320•A•h•g •，n2+C+n）•235二4320x18.5x50x1.37x（70.062 +0.088+0.06）x235二 0.9495bx 九2w bx 九2w 1 f 91.462x249.96xy9'二1.091-0.274/9二1.091-0.274/0.9495二0.802bx bx2）计算L2工况下有效截面模量10L2工况下檩条截面各点的应力由M产生在点1、x2上的拉应力：o1,2二號猥二4338N/nm2（拉应力）由M产生在点3、x4上的压应力：o二10.844x106二43.38N/mm2（压应力）3,4249.96x103 压力由M产生在点1、y4上的拉应力：o二0.119x106二4.74N/mn2（拉应力）1,4 25.1x103由M产生在点2、y3上的拉应力：二0.119x106二1.2nN/mm2（拉应力）2,398.25x103 拉力L2工况下檩条截面各点的应力为:o=43.38+4.74=48.12N/mm2（拉应力）1o=43.38—1.211=42.169N/mm2（拉应力）2o=43.38+1.211=44.591N/mm2（压应力）3o=43.38—4.74=38.64N/mm2（压应力）420计算翼缘及腹板的稳定系数：o38.64

申=—4= =0.866受压翼缘： o344.591k=5.89-11.59申+6.68申2=0.863o-42.169申=-^= =-0.946腹板： o3 44-591k=7.8-6.29申+9.78申2=22.530、计算翼缘及腹板的有效宽度受压翼缘：受压宽度b=100mmcc.k 500 0.863,=—• =x =0.979bk 100 22.5c11k= = =1.0111氏v'0.979p= =；205x1.011x0.863/44.592=2.0cmaxa=1.15—0.15申=1.0218apt=91.8<b=100<38apt=193.8b=C：21,8X1.02X2—0.1)-b=95.44mm100/2.5 cb=0.4x95.44mm=38.18mm;b=0.6x95.44mn=57.26mme1e2无效宽度=100-95.44=4.56mm腹板：受压高度h=15°946=256.94mmc1+0.946=霧x”g=1.0211c1.096k=0.11+0.93/忆—0.05)2=0.11+0.93/(1.021-0.05)2二1.096p=,205k•k/o—=、205x1.096x22.5/44.591=10.65cmaxa=1.1518apt=551.1>h=500 腹板受压区全部有效。40、计算有效截面的截面特性左图为工况L2时的檩条的有效截面，截面空白处表示无效截面，X、Y轴为全截面的形心轴，X、Y为有效截面的形心轴。ee根据图上所示的有效截面，可计算得到的有效截面特性为:有效截面的面积A=18.39cm2；有效e截面的的形心在X、Y轴的坐标为（-1.1,,10.6）,单位为毫米（mm）;对X轴的惯性矩eI二5855cm4，相应的1和2点的截面模量xeW二244.6cm3，3和4点的截面模量xe1,2W二224.7cm3；对Y轴的惯性矩xe3,4 eI二195.9cm4，相应的1和4点的截面模量，yeW =24.24cm32和3点的截面模量xe1,4W=102.1cm3。ye2,33）验算檩条在风吸力作用下的整体稳定MM 10.844x106O= x——+ 4=申WW 0.802x224.7x103bxxe3 ye3=61.34N/mm2<f=215N/mm2(6)、挠度计算+O.119x106102.1x103整体稳定满足要求。取工况L1沿y轴作用的荷载标准值q=(0.474+1.47)xcos5.711。=1.934kN/myk跨中挠度5qxL4v=x384Ewx5 1.934x90004x—3842.06x105x6249x104=12.84-=60mm5、 墙梁的构造与计算1）设计资料柱距9m，纵墙高6m，基本风压w=0.75kNm2，地面粗糙度类别B，采用自承重墙，强梁间0■距1.5m，跨中设两根拉条，刚才为Q235。2）荷载计算1.强梁采用C型钢C500X100X25X2.5，自重14.52kg/m墙重0.50kN.m2风荷载高度6m〈18m，风荷载标准值可按CECS102:2002中的围护结构计算二1.05x二1.05x0.75二0.7875kNm2,w=1.05w+1.0o oq=—l.lx0.7875x1.5x1.4=—1.82kNmxq二1.2x0.1423二0.17kN：m（落地强不计墙重，因强梁先装不计拉条作用）y=5x1=—2x9=8.19kNTOC\o"1-5"\h\zx 2 2q 0.17=-^1= x9二0.765kNy 2 23）内力计算M=-xl.82x92=18.43kN-mx8M=-x0.17x92=1.72kN-my84）截面选择及截面特性C500X100X25X2.5，平放，开口朝下A=18.5cm2,I=6249cm4,i=18.37cmW=249.96cm3，x x xI二199.98cm4,i二3.28cm,W 二25.1cm3,W 二98.25cm3，X=2.03cm。y y ymin ymax 0I=0.3854cm4,I=9593cm6.tw先按毛截面计算截面应力为：=56.23N.mm2（压）MM 18.43x10=56.23N.mm2（压）O=x+ y—= —1WW 249.96x10398.25x103xymaxMMO=MMO=——+ y—2WWxymin18.43x106 1.72x106+249.96x10325.1x103=142.26Nmm2（压）MMo=MMo=——x+ —3WWx ymax18.43x106 1.72x106+249.96x10398.25x103=91.24N.mm2（拉）MMO=MMO=—— y—4WWx ymin18.43x106249.96x103251券=5.2Nmm2（立）受压板件稳定系数

受压板件稳定系数a.腹板腹板为加劲板件，屮=。N=-56.2391.24二一0