鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)—門(mén)式鋼架設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　門(mén)式鋼架設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　一、設(shè)計(jì)資料</b></p><p>　　某廠房為單跨雙坡門(mén)式剛架，長(zhǎng)度150m，檐高H=7.5m，屋面坡度B=1/10，跨度L=15m，柱距S=7.5m。剛架為等截面的梁、柱，柱腳為鉸接。</p><p>　　屋面材料、墻面材料采用單層彩板。

2、</p><p>　　檁條和墻梁均采用冷彎薄壁卷邊Z型鋼，間距為1.5m，鋼材采用Q235鋼，焊條采用E43型。</p><p>　　基本風(fēng)壓 ，地面粗糙度B類。</p><p>　　二、結(jié)構(gòu)平面柱網(wǎng)及支撐布置</p><p>　　該廠房長(zhǎng)度150m，跨度12m，柱距7.5m，共有21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

3、150m，因此不用設(shè)置伸縮縫。</p><p>　　廠房長(zhǎng)度>60m，因此在廠房第一開(kāi)間和中部設(shè)置屋蓋橫向水平支撐；并在屋蓋相應(yīng)部位設(shè)置檁條、斜拉條、拉條和撐桿，檁條間距為1.5m；同時(shí)應(yīng)該在與屋蓋橫向水平支撐相對(duì)應(yīng)的柱間設(shè)置柱間支撐，由于柱高＞柱距，因此柱間支撐用分層布置，布置圖詳見(jiàn)施工圖。</p><p><b>　　三、荷載的計(jì)算</b></p>

4、;<p>　?。ㄒ唬┯?jì)算模型的選取</p><p>　　取一榀剛架進(jìn)行分析，柱腳采用鉸接，剛架梁和柱采用等截面設(shè)計(jì)。廠房檐高7.5m，考慮到檁條和梁截面自身高度，近似取柱高為7.2m；屋面坡度為1：10。因此得到剛架計(jì)算模型：</p><p><b>　?。ǘ┖奢d取值計(jì)算</b></p><p>　　1．屋蓋永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值 &l

5、t;/p><p>　　屋面板 </p><p>　　剛架斜梁自重（先估算自重） </p><p>　　合計(jì) 0.75</p><p>　　2．屋面可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值</p><p>　　屋面活荷載：按不上人屋面考慮，取為0.50，不考慮積灰荷載。</p>

6、;<p>　　3．輕質(zhì)墻面及柱自重標(biāo)準(zhǔn)值 0.25</p><p><b>　　4．風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值</b></p><p>　　按《門(mén)式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》CECS102：2002附錄A的規(guī)定計(jì)算?；撅L(fēng)壓ω0=1.05×0.45 kN/m2，地面粗糙度類別為B類；</p><p>　　風(fēng)荷載高度變化系數(shù)按《建筑結(jié)

7、構(gòu)荷載規(guī)范》(GB50009-2001)的規(guī)定采用，當(dāng)高度小于10m時(shí)，按10m高度處的數(shù)值采用，μz=1.0。</p><p>　　風(fēng)荷載體型系數(shù)μs：迎風(fēng)面柱及屋面分別為＋0.25和－1.0，背風(fēng)面柱及屋面分別為－0.55和－0.65(CECS102：2002中間區(qū))。</p><p>　?。ㄈ└鞑糠肿饔煤奢d：</p><p><b>　?。?）屋面

8、恒載：</b></p><p><b>　　標(biāo)準(zhǔn)值： </b></p><p><b>　　柱身恒載：</b></p><p><b>　　（2）屋面活載</b></p><p><b>　　屋面活荷載</b></p><p

9、><b>　?。?）風(fēng)荷載</b></p><p><b>　?。ǖ孛娲植诙阮悾?lt;/b></p><p>　　—0.6 —0.5</p><p><b>　　風(fēng)載體形系數(shù)示意圖</b></p><p><b>　　風(fēng)荷載如下圖：

10、</b></p><p><b>　?。ㄋ模﹥?nèi)力計(jì)算：</b></p><p>　?。?）截面形式及尺寸初選</p><p>　　梁、柱都采用熱軋中翼緣H型鋼</p><p><b>　?。?）截面內(nèi)力</b></p><p>　　根據(jù)各個(gè)計(jì)算簡(jiǎn)圖，用《結(jié)構(gòu)力學(xué)求

11、解器V2.0》計(jì)算，得結(jié)構(gòu)在各種荷載作用下的內(nèi)力圖如下：</p><p>　　注：剪力圖：“+”表示方向“→”；軸力圖：拉為正，壓為負(fù)。</p><p>　　（ A ） 恒載作用(標(biāo)準(zhǔn)值)下，計(jì)算簡(jiǎn)圖及內(nèi)力值（考慮基礎(chǔ)埋深0.8m）：</p><p><b>　　恒載作用下軸力圖</b></p><p><b>

12、;　　恒載作用下剪力圖</b></p><p><b>　　恒載作用下彎矩圖</b></p><p>　?。?B ）活載作用(標(biāo)準(zhǔn)值)下，計(jì)算簡(jiǎn)圖及內(nèi)力值（考慮基礎(chǔ)埋深0.8m）：</p><p><b>　　活荷載作用下軸力圖</b></p><p><b>　　活荷載作用下

13、剪力圖</b></p><p><b>　　活荷載作用下彎矩圖</b></p><p>　?。–）風(fēng)荷載作用(標(biāo)準(zhǔn)值) 下，計(jì)算簡(jiǎn)圖及內(nèi)力值（不考慮基礎(chǔ)埋深）：</p><p><b>　　風(fēng)荷載作用下軸力圖</b></p><p><b>　　風(fēng)荷載作用下剪力圖</b&

14、gt;</p><p><b>　　風(fēng)荷載作用下彎矩圖</b></p><p><b>　　（3）內(nèi)力組合</b></p><p>　　由于恒載和活載關(guān)于結(jié)構(gòu)豎向?qū)ΨQ，因而風(fēng)荷載只要考慮一個(gè)方向作用，風(fēng)荷載只引起剪力不同，而剪力不起控制作用。</p><p>　　剛架結(jié)構(gòu)構(gòu)件按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)，

15、根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GB50009－2001)的規(guī)定，采用荷載效應(yīng)的基本組合：γ0S≤R。本工程結(jié)構(gòu)構(gòu)件安全等級(jí)為二級(jí)，γ0=1.0</p><p>　　按承載能力極限狀態(tài)進(jìn)行內(nèi)力分析，需要進(jìn)行以下3種組合：</p><p>　　A：1.2×永久荷載+1.4×max{屋面均布活荷載} +1.4×0.7風(fēng)荷載</p><p>　　B

16、：1.2×永久荷載+1.4×0.7×max{屋面均布活荷載}+1.4×風(fēng)荷載</p><p>　　C：1.0×永久荷載+1.4×風(fēng)荷載</p><p>　　組合A、B --用于截面強(qiáng)度和構(gòu)件穩(wěn)定性計(jì)算，</p><p>　　組合C --用于錨栓抗拉計(jì)算。</p><p>　　本工程不

17、進(jìn)行抗震驗(yàn)算。最不利內(nèi)力組合的計(jì)算控制截面取柱底、柱頂、梁端及梁跨中截面，取四個(gè)控制截面：如下圖：</p><p><b>　　控制截面示意圖</b></p><p>　　各情況作用下的截面內(nèi)力及內(nèi)力組合見(jiàn)下表：</p><p>　　各情況作用下的控制截面內(nèi)力</p><p><b>　　控制截面內(nèi)力組合<

18、;/b></p><p><b>　?。ㄎ澹┙孛骝?yàn)算</b></p><p>　　控制內(nèi)力組合項(xiàng)目有：</p><p>　?、?＋Mmax與相應(yīng)的N，V (以最大正彎矩控制)</p><p>　?、?－Mmax與相應(yīng)的N，V (以最大負(fù)彎矩控制)</p><p>　?、?Nmax與相應(yīng)的M，

19、V (以最大軸力控制)</p><p>　　④ Nmin與相應(yīng)的M，V (以最小軸力控制)</p><p>　　所以以上內(nèi)力組合值，各截面的控制內(nèi)力為：</p><p>　　1-1截面的控制內(nèi)力為</p><p>　　2-2截面的控制內(nèi)力為</p><p>　　3-3截面的控制內(nèi)力為</p><p&

20、gt;　　4-4截面的控制內(nèi)力為</p><p><b>　?。?）剛架柱驗(yàn)算：</b></p><p><b>　　取2-2截面內(nèi)力</b></p><p>　　平面內(nèi)長(zhǎng)度計(jì)算系數(shù)：</p><p><b>　　， </b></p><p>　　平面外

21、長(zhǎng)度計(jì)算系數(shù)：</p><p>　?。ˋ） 局部穩(wěn)定驗(yàn)算</p><p>　　構(gòu)件局部穩(wěn)定驗(yàn)算是通過(guò)限制板件的寬厚比來(lái)實(shí)現(xiàn)的。</p><p><b>　　柱翼緣</b></p><p><b>　?。M足要求）</b></p><p><b>　　柱腹板</

22、b></p><p><b>　?。M足要求）</b></p><p>　?。˙）柱有效截面特征</p><p>　　（C）抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算：</p><p><b>　?。―）穩(wěn)定性驗(yàn)算：</b></p><p>　　① 剛架柱平面內(nèi)穩(wěn)定性驗(yàn)算：</p>&

23、lt;p>　?、?剛架柱平面外穩(wěn)定性驗(yàn)算</p><p><b>　　（2）剛架梁驗(yàn)算：</b></p><p><b>　　取3-3截面內(nèi)力；</b></p><p>　?。ˋ） 局部穩(wěn)定驗(yàn)算</p><p><b>　?、?梁翼緣</b></p><

24、;p><b>　?。M足要求）</b></p><p><b>　　梁腹板</b></p><p><b>　?。M足要求）</b></p><p>　?。˙）梁有效截面特征</p><p><b>　?。–）強(qiáng)度計(jì)算</b></p>

25、<p><b>　?、?抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算：</b></p><p>　?、?彎矩作用下的驗(yàn)算：</p><p><b>　　（D）穩(wěn)定性驗(yàn)算</b></p><p>　?、?剛架梁平面內(nèi)穩(wěn)定驗(yàn)算：</p><p>　　② 剛架梁平面外穩(wěn)定驗(yàn)算：</p><p><

26、b>　　四、位移驗(yàn)算</b></p><p>　?。ㄒ唬┲斔轿灰乞?yàn)算：</p><p>　　剛架柱頂?shù)刃搅Π聪率接?jì)算：</p><p>　　柱底剛接，均布風(fēng)荷載：F=0.45W=0.45×16.62=7.48KN</p><p>　　其中W=(ω1+ω4)·h=(0.86+1.91)×8

27、.0=16.62KN</p><p>　?。ǘM梁擾度驗(yàn)算：</p><p><b>　　，位移圖如下：</b></p><p><b>　　五、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)</b></p><p>　?。ㄒ唬┝褐?jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)：</p><p>　　梁柱節(jié)點(diǎn)形式見(jiàn)下圖：</p>&l

28、t;p>　　連接處選用如下組合內(nèi)力值：</p><p>　?。ǘ┝毫汗?jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)：</p><p>　　梁梁節(jié)點(diǎn)形式見(jiàn)下圖：</p><p>　　連接處選用如下組合內(nèi)力值：</p><p><b>　　（3）柱腳設(shè)計(jì)：</b></p><p><b>　　柱腳節(jié)點(diǎn)見(jiàn)下圖：</b

29、></p><p><b>　　設(shè)計(jì)內(nèi)力采用：</b></p><p>　?。ˋ）柱腳底板面積的確定</p><p>　　b=b0+2t+2c=300+2×8+2×(20~50)=364~416mm，取b=400mm；</p><p>　　h=h0+2t+2c=600+2×8+2

30、15;(20~50)=664~714mm，取h=700mm；</p><p>　　驗(yàn)算底板下混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：</p><p>　　基礎(chǔ)采用C25混凝土，fc=11.9N/mm2，錨栓采用4M20。</p><p>　　（B）底板厚度計(jì)算：</p><p>　　（C）抗剪連接件計(jì)算</p><p>　　六、施