钢结构课程设计—门式钢架

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1、·门式钢架设计一、设计资料某厂房为单跨双坡门式刚架，长度150m，檐高H=7.5m，屋面坡度B=1/10，跨度L=15m，柱距S=7.5m。刚架为等截面的梁、柱，柱脚为铰接。屋面材料、墙面材料采用单层彩板。檩条和墙梁均采用冷弯薄壁卷边Z型钢，间距为1.5m，钢材采用Q235钢，焊条采用E43型。基本风压，地面粗糙度B类。二、结构平面柱网及支撑布置该厂房长度150m，跨度12m，柱距7.5m，共有21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。厂房长度>60m，因此在厂房第一开间和中部设置屋盖横向水平支撑；并在屋盖相应部位设

2、置檩条、斜拉条、拉条和撑杆，檩条间距为1.5m；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，由于柱高＞柱距，因此柱间支撑用分层布置，布置图详见施工图。三、荷载的计算（一）计算模型的选取取一榀刚架进行分析，柱脚采用铰接，刚架梁和柱采用等截面设计。厂房檐高7.5m，考虑到檩条和梁截面自身高度，近似取柱高为7.2m；屋面坡度为1：10。因此得到刚架计算模型：21·（二）荷载取值计算长度（m）柱距（m）跨度（m）檐高（m）恒载（kN/m2）活载（kN/m2）基本风压（kN/m2）1507.5127.50.60.50.351．屋盖永久荷载标准值屋面板刚架斜梁自重（先

3、估算自重）合计0.752．屋面可变荷载标准值屋面活荷载：按不上人屋面考虑，取为0.50，不考虑积灰荷载。3．轻质墙面及柱自重标准值0.254．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ω0=1.05×0.45kN/m2，地面粗糙度类别为B类；21·风荷载高度变化系数按《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，μz=1.0。风荷载体型系数μs：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(CECS102：200

4、2中间区)。（三）各部分作用荷载：（1）屋面恒载：标准值：柱身恒载：（2）屋面活载屋面活荷载21·（3）风荷载（地面粗糙度类）—0.6—0.5风载体形系数示意图风荷载如下图：21·（四）内力计算：（1）截面形式及尺寸初选梁、柱都采用热轧中翼缘H型钢截面截面名称长度面积（m㎡）mmmm柱HM7200187211128.27388.9590.0960.07247.1569.37梁HM6030187211128.27388.9590.0960.07247.1569.3721·（2）截面内力根据各个计算简图，用《结构力学求解器V2.0》计算，得结构在各种荷载作用下的内力图如

5、下：注：剪力图：“+”表示方向“→”；轴力图：拉为正，压为负。（A）恒载作用(标准值)下，计算简图及内力值（考虑基础埋深0.8m）：恒载作用下轴力图恒载作用下剪力图21·恒载作用下弯矩图（B）活载作用(标准值)下，计算简图及内力值（考虑基础埋深0.8m）：活荷载作用下轴力图21·活荷载作用下剪力图活荷载作用下弯矩图21·（C）风荷载作用(标准值)下，计算简图及内力值（不考虑基础埋深）：风荷载作用下轴力图风荷载作用下剪力图21·风荷载作用下弯矩图（3）内力组合由于恒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。刚架

6、结构构件按承载能力极限状态设计，根据《建筑结构荷载规范》(GB50009－2001)的规定，采用荷载效应的基本组合：γ0S≤R。本工程结构构件安全等级为二级，γ0=1.0按承载能力极限状态进行内力分析，需要进行以下3种组合：A：1.2×永久荷载+1.4×max{屋面均布活荷载}+1.4×0.7风荷载B：1.2×永久荷载+1.4×0.7×max{屋面均布活荷载}+1.4×风荷载C：1.0×永久荷载+1.4×风荷载组合A、B--用于截面强度和构件稳定性计算，组合C--用于锚栓抗拉计算。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

7、个控制截面：如下图：21·控制截面示意图各情况作用下的截面内力及内力组合见下表：各情况作用下的控制截面内力截面内力恒载活载左风1－1-48.64-22.5619.59-5.79-3.899.170002－2-9.10-22.5619.59-5.793.894.20-46.31-31.0948.113－3-33.60-6.116.1332.8622.06-19.08-46.31-31.09-48.114－4-5.76-3.876.130.580.39-2.4351.0234.25-16.7421·控制截面内力组合截面内力1.2×永久荷载+1.4×max{屋面均布活