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23班级土木07级1班指导教师侯和涛、衣振华、金桂研目录一、设计资料 2二、荷载计算 2三、内力计算 2四、内力组合 4五、吊车梁设计 6五、排架柱设计 6六、排架梁设计 7七、节点设计 8一、设计目的 9二、大体要求 10三、设计资料 10四、设计内容 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，柱顶标高米，牛腿顶标高米，吊车起重量10t。2·主要材料：钢材Q235B，焊条E43xx型，高强螺栓级扭剪型。3·工程建设地址：山东济南。4·荷载参数：屋面永久荷载m2，可变荷载m2，风荷载大体风压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=m22）屋面可变荷载标准值LL=m23）风荷载标准值大体风压ω0=KN/m2，风荷载体型系数μs：迎风面柱及屋面别离为＋和－，背风面柱及屋面别离为－和－。2.各部份作用的荷载标准值计算1）屋面恒荷载标准值：×6=m活荷载标准值：×6=KN/m2）柱身恒荷载标准值：×6=m3）风荷载标准值：迎风面：柱上qw1=×6×=m背风面：柱上qw3=－×6×=－m三、内力计算按照各个计算简图计算，得结构在各类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，因此风荷载只要考虑一个方向作用，风荷载只引发剪力不同，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：+组合2：+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形下控制截面内力为：下柱：柱底：M=N=415V=柱顶：M=N=-363V=32上柱：柱底：M=N=55V=-32柱顶：M=N=-29V=梁：跨中：M=N=14V=0支座：M=0N=14V=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软钩22.吊车梁受力设计值：梁最大竖向弯矩`m;最大剪力。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=<=[Bf/Tf]=2)强度验算：上翼缘CM=<=[CM]=下翼缘DM=<=[DM]=3)整体稳固性验算：梁整体稳固应力ZTWDYL=<=[ZTWDYL]=4)挠度验算：吊车梁跨度与竖向挠度之比L/F=>=[L/F]=经验算，设计知足要求。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=,λy=构件长度=;计算长度系数:Ux=Uy=1）局部稳固验算翼缘部份：B/T=<[B/T]=腹板部份：H0/TW=>[H0/TW]=2）强度验算强度计算最大应力对应组合号:M=,N=,M=,N=强度计算最大应力(N/mm*mm)=<f=符合要求3）稳固性验算下柱平面内稳固性验算：平面内长细比λ=29.<[λ]=150，b类截面，平面内稳固计算最大应力(N/mm*mm)=<f=知足要求。下柱平面外稳固性验算：平面外长细比λ=50.<[λ]=150，c类截面，平面外稳固计算最大应力(N/mm*mm)=<f=知足要求。2.上柱验算长细比：λx=,λy=构件长度=;计算长度系数:Ux=Uy=1）局部稳固验算翼缘部份：B/T=<[B/T]=腹板部份：H0/TW=<[H0/TW]=2）强度验算强度计算最大应力对应组合号:87,M=,N=,M=,N=强度计算最大应力(N/mm*mm)=<f=符合要求3）稳固性验算下柱平面内稳固性验算：平面内长细比λ=77<[λ]=150，b类截面，平面内稳固计算最大应力(N/mm*mm)=<f=知足要求。下柱平面外稳固性验算：平面外长细比λ=43<[λ]=150，c类截面，平面外稳固计算最大应力(N/mm*mm)=<f=知足要求。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）局部稳固验算翼缘部份：B/T=<[B/T]=腹板部份：H0/TW=<[H0/TW]=知足要求2）强度验算梁下部受拉最大弯矩M=,最大应力σ=<f=知足要求。4）稳固性验算梁下部受拉最大弯矩M=,稳固计算最大应力σ=<f=知足要求。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=(mm)=H/2642<柱顶位移允许值:H/150梁的(恒+活)最大挠度:梁挠跨比=1/363<梁的允许挠跨比:1/250梁的(活)最大挠度:梁挠跨比=1/634<梁的允许挠跨比:1/300知足要求。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mm2<=f=，设计知足 梁腹板净截面最大剪应力mm2<=fv=，设计知足 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mm2<=f=，设计知足 连接件净截面最大剪应力mm2<=fv=，设计知足 螺栓连接验算：采用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=高强螺栓预拉力P=连接梁腹板和角钢的高强螺栓双面抗剪承载力设计值Nvb2=连接梁腹板和角钢的高强螺栓所受最大剪力Ns=<=Nvb2(双面)，设计知足连接柱翼缘和角钢的高强螺栓所受最大拉力Ntmax=连接柱翼缘和角钢的高强螺栓所受最大剪力Nvmax=连接柱翼缘和角钢的高强螺栓在弯矩和剪力一路作用下Ntmax/Ntb+Nvmax/Nvb=<=1，设计知足2.牛腿设计牛腿节点竖向恒载:Pd=牛腿节点竖向活载:PL=吊车最大轮压反力:Dmax=荷载作用点到柱边距离:e=设计荷载P=*Pd+(PL+Dmax=牛腿根部截面正应力:<=190,知足荷载作用点位置的牛腿截面剪应力:<=110,知足牛腿腹板折算应力:<=190.*,知足柱腹板边缘处折算应力:<=190.*,知足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:柱脚底板剪力验算知足，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):，锚栓最大拉力Nt(kN):Nt<Ntb，设计知足锚栓直径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、设计目的一、温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进程。二、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预备。二、大体要求一、掌握单层工业厂房设计的内容、方式和步骤，认真考虑影响设计的各项因素。二、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、按照建筑设计要求，正确选择结构形式，合理布置结构。4、掌握钢结构排架的计算方式和构造要求。五、认真绘制施工图和编写说明书、