钢结构排架课程设计计算书

钢结构排架课程设计计算书姓名耿晓学号2007002023班级土木07级1班指导教师侯和涛、衣振华、金桂研2010.12.21目录一、设计资料 2二、荷载计算 2三、内力计算 2四、内力组合 5五、吊车梁设计 6五、排架柱设计 7六、排架梁设计 8七、节点设计 8附件钢结构排架课程设计任务书 10钢结构排架设计一、设计资料1·结构形式及主要构件特征量：单跨排架，跨度9m，柱距6米，柱顶标高9.00米，牛腿顶标高6.00米，吊车起重量10t。2·主要材料：钢材Q235B，焊条E43xx型，高强螺栓10.9级扭剪型。3·工程建设地点：山东济南。4·荷载参数：屋面永久荷载0.3kN/m2，可变荷载0.5kN/m2，风荷载基本风压0.45kN/m2，不考虑其它荷载。5·设计主要依据：钢结构排架课程设计任务书；《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001);《钢结构设计规范》(GB50017-2003)。二、荷载计算1.荷载取值计算1）屋盖永久荷载标准值DL=0.3kN/m22）屋面可变荷载标准值LL=0.5kN/m23）风荷载标准值基本风压ω0=0.45KN/m2，风荷载体型系数μs：迎风面柱及屋面分别为＋0.8和－0.8，背风面柱及屋面分别为－0.5和－0.5。2.各部分作用的荷载标准值计算1）屋面恒荷载标准值：0.3×6=1.80KN/m活荷载标准值：0.5×6=3.00KN/m2）柱身恒荷载标准值：0.3×6=1.80KN/m3）风荷载标准值：迎风面：柱上qw1=0.45×6×0.8=2.16KN/m背风面：柱上qw3=－0.45×6×0.50=－1.35KN/m三、内力计算根据各个计算简图计算，得结构在各种荷载作用下的内力图如下：1）恒载作用(标准值)下，计算简图及内力值：恒载作用下弯矩图恒载作用下剪力图恒载作用下轴力图2）活载作用(标准值)下，计算简图及内力值：活载作用下弯矩图活载作用下剪力图活载作用下轴力图3）风荷载作用(标准值)下，计算简图及内力值：左荷载作用下弯矩图四、内力组合横载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。按承载能力极限状态进行内力分析，需要进行以下2种组合：组合1：1.2DL+1.4LL组合2：1.0DL+1.4WL本工程不进行抗震验算。最不利内力组合的计算控制截面取柱底、柱顶、梁端及梁跨中截面，取四个控制截面：弯矩包络图剪力包络图力包络图由PKPM求得最不利内力组合情况下控制截面内力为：下柱：柱底：M=-265.6N=415V=-45.2柱顶：M=-137.4N=-363V=32上柱：柱底：M=-63.6N=55V=-32柱顶：M=0.00N=-29V=0.00梁：跨中：M=-61.3N=14V=0支座：M=0N=14V=29.3五、吊车梁设计1.选择的吊车数据：(重量单位为t；长度单位为m)起重量工作级别一侧轮数PmaxPmin小车重吊车宽度轨道高度轮距10A1~A3软钩210.302.003.305.1500.1404.4002.吊车梁受力设计值：梁最大竖向弯矩1069.83KN`m;最大剪力391.08KN。3．选择吊车梁截面:梁高500mm，腹板厚度10mm，上翼缘宽度380mm，上翼缘厚度20mm，下翼缘宽度300mm，下翼缘厚度14mm。4.验算:1)上翼缘宽厚比验算：Bf/Tf=11.929<=[Bf/Tf]=15.0002)强度验算：上翼缘CM=201.801<=[CM]=215.000下翼缘DM=152.605<=[DM]=215.0003)整体稳定性验算：梁整体稳定应力ZTWDYL=187.185<=[ZTWDYL]=215.0004)挠度验算：吊车梁跨度与竖向挠度之比L/F=1824.069>=[L/F]=800.000经验算，设计满足要求。五、排架柱设计1.截面形式及尺寸初选梁柱都采用H型钢，暂取柱截面下柱H800×500×14×24，上柱H600×300×14×24。2.下柱验算长细比：λx=29.2,λy=49.9构件长度=6.00;计算长度系数:Ux=1.68Uy=1.001）局部稳定验算翼缘部分：B/T=10.12<[B/T]=15.00腹板部分：H0/TW=53.71>[H0/TW]=41.242）强度验算强度计算最大应力对应组合号:M=253.43,N=95.49,M=140.04,N=-350.12强度计算最大应力(N/mm*mm)=39.56<f=205.00符合要求3）稳定性验算下柱平面内稳定性验算：平面内长细比λ=29.<[λ]=150，b类截面，平面内稳定计算最大应力(N/mm*mm)=34.38<f=205.00满足要求。下柱平面外稳定性验算：平面外长细比λ=50.<[λ]=150，c类截面，平面外稳定计算最大应力(N/mm*mm)=35.69<f=205.00满足要求。2.上柱验算长细比：λx=76.5,λy=42.9构件长度=6.00;计算长度系数:Ux=6.39Uy=1.001）局部稳定验算翼缘部分：B/T=5.96<[B/T]=15.00腹板部分：H0/TW=39.43<[H0/TW]=68.942）强度验算强度计算最大应力对应组合号:87,M=-60.38,N=30.46,M=0.00,N=-22.95强度计算最大应力(N/mm*mm)=16.21<f=205.00符合要求3）稳定性验算下柱平面内稳定性验算：平面内长细比λ=77<[λ]=150，b类截面，平面内稳定计算最大应力(N/mm*mm)=14.38<f=205.00满足要求。下柱平面外稳定性验算：平面外长细比λ=43<[λ]=150，c类截面，平面外稳定计算最大应力(N/mm*mm)=14.70<f=205.00满足要求。六、排架梁设计1.截面形式及尺寸初选选择HN300X1502.刚架梁验算1）局部稳定验算翼缘部分：B/T=23.00<[B/T]=40.00腹板部分：H0/TW=23.00<[H0/TW]=80.00满足要求2）强度验算梁下部受拉最大弯矩M=-62.32,最大应力σ=142.50<f=215.00满足要求。4）稳定性验算梁下部受拉最大弯矩M=-62.32,稳定计算最大应力σ=135.79<f=215.00满足要求。3·梁挠度与柱顶位移验算风荷载作用下柱顶最大水平（X向）位移:节点(3),水平位移dx=3.406(mm)=H/2642<柱顶位移容许值:H/150梁的(恒+活)最大挠度:梁挠跨比=1/363<梁的容许挠跨比:1/250梁的(活)最大挠度:梁挠跨比=1/634<梁的容许挠跨比:1/300满足要求。七、节点设计1.梁柱连接节点工字形梁与工字形柱(0度)铰接连接角焊缝抗剪强度设计值Ffw=160N/mm2梁腹板净截面最大正应力18.49N/mm2<=f=205.00，设计满足 梁腹板净截面最大剪应力32.61N/mm2<=fv=120.00，设计满足 采用双角钢连接梁边到柱截面边的距离e=15mm连接件验算：连接角钢类型:L100x6连接角钢高度H=430mm连接件净截面最大正应力36.81N/mm2<=f=215.00，设计满足 连接件净截面最大剪应力58.14N/mm2<=fv=125.00，设计满足 螺栓连接验算：采用10.9级摩擦型高强度螺栓连接螺栓直径D=20mm高强度螺栓连接处构件接触面喷砂接触面抗滑移系数u=0.45高强螺栓预拉力P=155.00kN连接梁腹板和角钢的高强螺栓双面抗剪承载力设计值Nvb2=125.55kN连接梁腹板和角钢的高强螺栓所受最大剪力Ns=47.64kN<=Nvb2(双面)，设计满足连接柱翼缘和角钢的高强螺栓所受最大拉力Ntmax=25.88kN连接柱翼缘和角钢的高强螺栓所受最大剪力Nvmax=10.00kN连接柱翼缘和角钢的高强螺栓在弯矩和剪力共同作用下Ntmax/Ntb+Nvmax/Nvb=0.37<=1，设计满足2.牛腿设计牛腿节点竖向恒载:Pd=0.00牛腿节点竖向活载:PL=0.00吊车最大轮压反力:Dmax=223.93荷载作用点到柱边距离:e=251.00设计荷载P=1.2*Pd+1.4(PL+Dmax=313.50牛腿根部截面正应力:8.45<=190,满足荷载作用点位置的牛腿截面剪应力:30.24<=110,满足牛腿腹板折算应力:32.27<=190.*1.1,满足柱腹板边缘处折算应力:22.84<=190.*1.1,满足3.柱脚设计采用钢截面:焊接工字形截面800X500X14X24工字形柱刚接柱脚，柱脚连接为：外露式柱脚无锚栓支承托座柱脚受力:柱脚底板剪力验算满足，不需要设抗剪连接件柱脚底板钢号:Q235柱脚底板尺寸:BxHxT=600x1040x25柱与底板的焊缝采用对接焊缝柱脚锚栓:柱脚锚栓钢号:Q235锚栓抗拉承载力设计值Ntb(kN):49.35，锚栓最大拉力Nt(kN):1.29Nt<Ntb，设计满足锚栓直径D=24柱脚加劲肋：翼缘外侧加劲肋数量X(边距+间距)X宽度=3x(120+162)x100加劲肋高度厚度HxT=250x12加劲肋角焊缝尺寸Hf=8腹板外侧加劲肋数量X(边距+间距)X宽度=2x(120+263)x273加劲肋高度厚度HxT=420x25加劲肋角焊缝尺寸Hf=8End附件：钢结构排架设计任务书一、设计目的1、复习单层工业厂房及钢结构课程内容，综合运用所学知识，学习钢结构排架设计过程。2、学习钢结构排架方案设计、详细设计和施工图设计。3、学习编制结构计算书。4、为毕业设计做必要的准备。二、基本要求1、掌握单层工业厂房设计的内容、方法和步骤，认真考虑影响设计的各项因素。2、了解和掌握与设计有关的设计规范和规定，并能在设计中正确应用。3、根据建筑设计要求，正确选择结构形式，合理布置结构。4、掌握钢