1、鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)門(mén)式剛架設(shè)計(jì)班級(jí)： B1143 學(xué)號(hào)： 23 姓名： 彭洪波 目 錄1 設(shè)計(jì)資料12鋼架布置簡(jiǎn)圖13荷載計(jì)算與荷載簡(jiǎn)圖23.1荷載計(jì)算23.2荷載簡(jiǎn)圖33.3內(nèi)力分析43.3.1內(nèi)力計(jì)算43.3.2控制截面內(nèi)力組合74鋼架設(shè)計(jì)74.1截面設(shè)計(jì)74.2構(gòu)件驗(yàn)算84.2.1構(gòu)件寬厚比驗(yàn)算84.2.2鋼架柱驗(yàn)算84.2.3剛架梁的驗(yàn)算104.2.4剛架在風(fēng)荷載作用下的側(cè)位移：124.3節(jié)點(diǎn)驗(yàn)算124.3.1梁柱連接節(jié)點(diǎn)124.3.2屋脊節(jié)點(diǎn)驗(yàn)算134.3.3 柱腳設(shè)計(jì)141 設(shè)計(jì)資料單跨雙坡輕型門(mén)式剛架，鋼架跨度為 12 m，高度為 7 m， 柱距 9 m，屋面坡度 5 %。剛架為等截

2、面的梁、柱。材料采用Q 235-B 鋼材，焊條采用E 型。風(fēng)振系數(shù)和風(fēng)壓高度變化系數(shù)均取1.0。荷載： 恒載 橫梁（含上方屋面板及檁條重） 0.50 KN/m2 立柱（含墻重） 0.45 KN/m2活載 風(fēng)荷載 0. 35 KN/m2 屋面活荷載 0.30 KN/m2 雪荷載 0. 40 KN/m22 鋼架布置簡(jiǎn)圖該廠房長(zhǎng)度60m，跨度27m，共有11榀剛架，由于縱向溫度區(qū)段不大于300m、橫向溫度區(qū)段不大于150m，因此不用設(shè)置伸縮縫，檁條間距為1.5m。CBA12000 12000 1: 20 圖2.1 剛架立面3 荷載計(jì)算與荷載簡(jiǎn)圖3.1荷載計(jì)算將各項(xiàng)面荷載值乘以柱距得出分布于剛架上的各

3、項(xiàng)線荷載。風(fēng)荷載還需考慮剛架的體型系數(shù)?；钶d標(biāo)準(zhǔn)值在屋面活載與雪載中選較大值。圖3.1 風(fēng)荷載體型系數(shù)荷載計(jì)算如下表： 表1.1 各線荷載標(biāo)準(zhǔn)值/kN/m各荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算屋面活載標(biāo)準(zhǔn)值0.49=3.6kn/m剛架橫梁（含上方屋面板及檁條重）0.59=4.5kn/m立柱（包括墻重）0.459=4.05kn/m風(fēng)荷載迎風(fēng)面柱上qw11.050.3590.25=0.83kn/m橫梁上qw21.050.359(-1)=-3.31kn/m背風(fēng)面柱上qw31.050.359(-0.55)=-1.82kn/m橫梁上qw41.050.35 9(-0.65)=-2.15kn/m3.2荷載簡(jiǎn)圖（1） 恒載： （2

4、） 屋面活載 （3）風(fēng)荷載（以左風(fēng)為例）荷載如下圖：3.3內(nèi)力分析3.3.1內(nèi)力計(jì)算根據(jù)各個(gè)計(jì)算簡(jiǎn)圖，求得結(jié)構(gòu)在各種荷載作用下的內(nèi)力圖如下：表格4.1 計(jì)算簡(jiǎn)圖及內(nèi)力值(M、N、Q)恒載作用 恒載下彎矩 恒載下剪力 恒載下軸力（忽略柱自重）彎矩圖剪力圖軸力圖(拉為正，壓為負(fù))活荷載作用活荷載(標(biāo)準(zhǔn)值) 彎矩圖活荷載(標(biāo)準(zhǔn)值)剪力圖活荷載(標(biāo)準(zhǔn)值)軸力圖彎矩圖剪力圖軸力圖(拉為正，壓為負(fù))風(fēng)荷載作用風(fēng)荷載(標(biāo)準(zhǔn)值)彎矩圖風(fēng)荷載(標(biāo)準(zhǔn)值)剪力圖風(fēng)荷載(標(biāo)準(zhǔn)值)軸力圖彎矩圖剪力圖軸力圖(拉為正，壓為負(fù))3.3.2控制截面內(nèi)力組合取控制截面為下圖中的A、B、C三處共四個(gè)截面：柱A、柱B、梁B、梁C。圖

5、4.10 控制截面示意圖考慮以下三種可能的組合方式：組合：1.35恒載+1.40.7活載組合：1.2恒載+1.4活載組合：1.2恒載+1.40.9（活載+風(fēng)載）表4.2 各種情況下控制截面的內(nèi)力截面內(nèi)力恒載活載左風(fēng)組合值組合值組合值柱AM000000N-55.35-16.2022.31-90.5985-89.04-58.7214Q-5.44-3.2710.53-10.5486-11.1062.6196柱BM-38.11-22.8759.44-74.9276-54.880.3462N-27.00-16.2022.31-54.326-49.68-24.7014Q-5.44-3.275.02-10.

6、97-11.106-4.953梁BM-38.11-22.8754.44-73.8611-77.75-5.9538N-6.7-4.06.13-12.965-13.64-5.3562Q26.6916.02-22.0351.609654.45624.4554梁CM-38.1124.75-21.07-27.1935-11.082-41.0952N6.79-3.266.135.97173.58411.7642Q-26.690.16-3.70-39.5595-31.804-36.48844 鋼架設(shè)計(jì)4.1截面設(shè)計(jì)初選梁柱截面均采用焊接工字鋼 500 200 10 16，截面特征值如下表示：A（cm2）Ix

7、（cm4）Wx（cm3）Iy（cm4）Wy（cm3）ix（cm）iy（cm）112.254568518272138213.820.174.364.2構(gòu)件驗(yàn)算4.2.1構(gòu)件寬厚比驗(yàn)算翼緣部分：腹板部分：4.2.2鋼架梁驗(yàn)算抗剪驗(yàn)算梁截面的最大剪力為Vmax=54.46KN考慮僅有支座架勁肋fv=125N/mm2Vu=hwtwfv=46810125=N=585KNVmax=86.92KNVu，滿足要求。彎、剪、壓共同作用下的驗(yàn)算取梁端截面進(jìn)行驗(yàn)算，N13.64KN ；V54.46KN ；M77.75KNm因VM=77.75KNm，取M=Mf故，滿足要求。整體穩(wěn)定性驗(yàn)算a) 柱平面內(nèi)的整體穩(wěn)定性驗(yàn)算

8、：計(jì)算長(zhǎng)度取橫梁長(zhǎng)度lx=12000mm，x=lx/ix=12000/201.7=119.14=150，b類截面，查表得x=0.441，mx=1.0=42.38N/mm2f=215 N/mm2，滿足要求。b) 橫梁平面外的整體穩(wěn)定驗(yàn)算：考慮屋面壓型鋼板與檁條緊密連接，有蒙皮作用，檁條可作為橫梁平面外的支承點(diǎn)，但為安全起見(jiàn)，計(jì)算長(zhǎng)度按兩個(gè)檁距或隅撐間距考慮，即ly=3015mm。對(duì)于等截面構(gòu)件=0，s=w=1y=sl/iy0=3015/43.6=69.15，b類截面，查表得y=0.756取b=1.070.282/by=0.8684.2.3剛架柱的驗(yàn)算抗剪驗(yàn)算柱截面的最大剪力為Vmax=11.10

9、6KN考慮僅有支座加勁肋，fv=125N/mm2Vu=hwtwfv=46810125=N=585KNVmax=30.80NVu，滿足要求。彎、剪、壓共同作用下的驗(yàn)算取梁端截面進(jìn)行驗(yàn)算N=49.68KN，V=11.10KN，M=54.88KNN因VM=54.88KNm，取M=Mf故，滿足要求。整體穩(wěn)定性驗(yàn)算a) 柱平面內(nèi)的整體穩(wěn)定性驗(yàn)算：剛架柱高H=7000mm，梁長(zhǎng)L=12030mm.柱的線剛度K1=Ic1/h=28181104/6000=46968.3mm3梁線剛度K2=Ib0/(2S)=28181104/(29045)=15578.2mm3K2/K1=0.375，查表得柱的計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)=2

10、.838。剛架柱的計(jì)算長(zhǎng)度lx=h=25542mm。x=lx/ix=25542/201.7=126.6。0=150，b類截面，查表得x=0.404，mx=1.0=175.6N/mm2f=215 N/mm2，滿足要求。b) 橫梁平面外的整體穩(wěn)定驗(yàn)算：考慮屋面壓型鋼板與檁條緊密連接，有蒙皮作用，檁條可作為橫梁平面外的支承點(diǎn)，但為安全起見(jiàn)，計(jì)算長(zhǎng)度按兩個(gè)檁距或隅撐間距考慮，即ly=3000mm。對(duì)于等截面構(gòu)件=0，s=w=1y=sl/iy0=3000/43.6=68.8，b類截面，查表得y=0.758取b=1.070.282/by=0.8734.2.4剛架在風(fēng)荷載作用下的側(cè)位移：Ic=Ib=4568

11、5cm4，t= Ic l/hIb=24000/9000=2.67剛架柱頂?shù)刃搅Π聪率接?jì)算：H=0.67W=0.6715.84=10.61KN其中W=(1+4)h=(0.55+1.21)9.0=15.84KN4.3節(jié)點(diǎn)驗(yàn)算4.3.1梁柱連接節(jié)點(diǎn)(1) 螺栓強(qiáng)度驗(yàn)算梁柱節(jié)點(diǎn)采用10.9級(jí)M22高強(qiáng)度摩擦型螺栓連接，構(gòu)件接觸面采用噴砂，摩擦面抗滑移系數(shù)=0.45，每個(gè)高強(qiáng)度螺栓的預(yù)拉力為290KN，連接處傳遞內(nèi)力設(shè)計(jì)值：N=13.64KN，V=54.46KN，M=77.75KNm。每個(gè)螺栓的拉力：螺栓群的抗剪力：，滿足要求。最外排一個(gè)螺栓的抗剪、抗拉力：，滿足要求。(2)端板厚度驗(yàn)算端板厚度取為

12、t=25mm。按二邊支承類端板計(jì)算：(3)梁柱節(jié)點(diǎn)域的剪應(yīng)力驗(yàn)算，滿足要求。(4)螺栓處腹板強(qiáng)度驗(yàn)算Nt2=143.62KN0.4P=0.4290=116KN，滿足要求。4.3.2屋脊節(jié)點(diǎn)驗(yàn)算橫梁跨中節(jié)點(diǎn)采用10.9級(jí)M20高強(qiáng)度摩擦型螺栓連接，構(gòu)件接觸面采用噴砂，摩擦面抗滑移系數(shù)=0.45，每個(gè)高強(qiáng)度螺栓的預(yù)拉力為155KN，連接處傳遞內(nèi)力設(shè)計(jì)值：N=3.584KN，V=31.804KN，M=11.082KNm。每個(gè)螺栓的拉力：螺栓群的抗剪力：，滿足要求。最外排一個(gè)螺栓的抗剪、抗拉力：，滿足要求。(2)端板厚度驗(yàn)算端板厚度取為t=23mm。按二邊支承類端板計(jì)算：(3)螺栓處腹板強(qiáng)度驗(yàn)算Nt2=84.78KN0.4P=0.4255=90KN，滿足要求。4.3.3 柱腳設(shè)計(jì)鋼架柱與基礎(chǔ)鉸接，采用平板式鉸接柱腳。 (1)柱腳內(nèi)力設(shè)計(jì)值Nmax=97.56KN，相應(yīng)的V=23.79KN；Nmin=45.62KN，相應(yīng)的V=2.76KN。(2)由于柱底剪力較小，max=23.79N0，考慮柱間支撐豎向上拔力后，錨栓仍不承受拉力，故僅考慮柱在安裝過(guò)程中的穩(wěn)定，按構(gòu)造要求設(shè)置錨栓即可，采用4M24。(3)柱腳底板面積和厚度的計(jì)算A柱腳底板面積的確定b=b0+2t+2c=200+216+2(2050)=272332mm，取b=300mm；h=h0+