某27m跨门式刚架课程设计计算书

门式刚架课程设计学校名称河海大学姓名唐尧学号06046124任课教师张莉日期2009/06/18门式刚架课程设计06046124唐尧1门式刚架计算书1、设计资料(1)、厂房柱网布置厂房为单跨双坡门式刚架（见图1－1）。长度90m，柱距7.5m，跨度27m，门式刚架檐高6m，屋面坡度为1：10。图1－1门式刚架简图(2)、材料选用屋面材料：单层彩板墙面材料：单层彩板天沟：钢板天沟(3)、结构材料材质钢材选用235QB，22215/,125/vfNmmfNmm基础混凝土标号：225,12.5/cCfNmm(4)、荷载（标准值）Ⅰ恒载：20.4/KNmⅡ活载：20.5/KNmⅢ风载：基本风压200.35/WKNm，地面粗糙度为B类，风载体型系数按《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS102：2002）封闭式建筑类型中间区的风荷载体型系数采用。确定Z值：1)270.12.7,25.4mzm2)0.40.462.4,24.8Hmzm取较小值为4.8m，根据《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》表A.0.2-1注3，因柱距7.54.8mm，故风荷载取中间值。详见图1－2所示门式刚架课程设计06046124唐尧2图1－2风荷载体型系数示意图（左风）Ⅳ雪荷载：20.2/KNm(5)、其它本课程设计不考虑地震作用2、荷载计算(1)、荷载取值屋面恒载：20.4/KNm屋面活载：20.5/KNm轻质墙面及柱自重（包括柱、墙骨架）：20.5/KNmm风荷载：基本风压201.050.350.37/WKNm＝＝，按地面粗糙度为B类；以柱顶为准风压高度变化系数211.0,0.37/zwKNm；以屋顶为准风压高度变化系数221.0,0.37/zwKNm(2)、各部分作用荷载1)、屋面恒载标准值：0.47.53.0/KNm活载标准值：0.57.53.75/KNm2)、柱荷载恒载标准值：0.57.53.75/KNm3)、风荷载迎风面柱上0.377.50.250.69/wqKNm横梁上0.377.51.02.78/wqKNm背风面柱上0.377.50.551.53/wqKNm横梁上0.377.50.651.80/wqKNm3、内力分析采用结构力学求解器V2.0版求解内力，计算简图及结果如下：(1)、恒载作用下的内力计算门式刚架课程设计06046124唐尧3图3－1恒载内力计算简图内力计算结果如下：表3.1杆端1杆端2单元码轴力（KN）剪力（KN）弯矩(KN·m)轴力（KN）剪力（KN）弯矩(KN·m)(1)－63.20－25.060.00－40.70－25.06－150.38(2)－28.9938.01－150.38－24.95－2.4990.52(3)－24.952.4990.52－28.99－38.01－150.37(4)－40.7025.06－150.37－63.2025.060.00(2)、活载作用下的内力计算图3－2活载内力计算简图内力计算结果如下：表3.2杆端1杆端2单元码轴力（KN）剪力（KN）弯矩(KN·m)轴力（KN）剪力（KN）弯矩(KN·m)(1)－50.88－31.330.00－50.88－31.33－187.97(2)－36.2447.51－187.97－31.18－3.12113.16(3)－31.183.12113.16－36.24－47.51－187.97(4)－50.8831.33－187.97－50.8831.330.00(3)、风载作用下的内力计算门式刚架课程设计06046124唐尧41)、左风情况下：图3－3左风载内力计算简图内力计算结果如下：表3.3杆端1杆端2单元码轴力（KN）剪力（KN）弯矩(KN·m)轴力（KN）剪力（KN）弯矩(KN·m)(1)34.5522.670.0034.5518.53123.62(2)21.88－32.54123.6221.885.18－61.98(3)22.470.74－61.9822.4721.5088.92(4)23.63－20.0088.9223.63－9.420.002)、右风情况下：图3－4右风载内力计算简图内力计算结果如下：表3.4杆端1杆端2单元码轴力（KN）剪力（KN）弯矩(KN·m)轴力（KN）剪力（KN）弯矩(KN·m)(1)23.639.420.0023.6320.2288.92(2)22.47－21.5088.9222.47－0.74－61.98(3)21.88－5.18－61.9821.8832.54123.62(4)34.55－18.53123.6234.55－22.670.00(4)内力计算汇总见下表门式刚架课程设计06046124唐尧5等截面刚架在各种荷载标准值作用下的内力计算结果表3.5计算项目计算简图及内力图(M、N、Q)备注恒荷载作用恒荷载(标准值)弯矩图/KN·m恒荷载(标准值)轴力图/KN恒荷载(标准值)剪力图/KN弯矩图轴力图(拉为正，压为负)剪力图“＋”→活荷载作用活荷载(标准值)弯矩图/KN·m活荷载(标准值)轴力图/KN弯矩图轴力图(拉为正，压为负)门式刚架课程设计06046124唐尧6活荷载(标准值)剪力图/KN剪力图“＋”→风荷载作用左风荷载左风荷载(标准值)弯矩图/KN·m左风荷载(标准值)轴力图/KN左风荷载(标准值)剪力图/KN弯矩图轴力图(拉为正，压为负)剪力图“＋”→右风荷载右风荷载(标准值)弯矩图/KN·m弯矩图门式刚架课程设计06046124唐尧7右风荷载(标准值)轴力图/KN右风荷载(标准值)剪力图/KN轴力图(拉为正，压为负)剪力图“＋”→4、内力组合(1)计算刚架内力组合时，按照如下四种荷载组合进行：①1.2恒载+1.4活载；②1.2恒载+1.4活载+1.40.6风载；③1.20.7恒载+1.4活载+1.4风载；④1.0恒载+1.4风载。图4－1门式刚架计算模型各工况作用下的截面内力见下表4.1。门式刚架课程设计06046124唐尧8各荷载作用下的截面内力表4.1截面内力恒载活载左风右风Ⅰ－ⅠM0.00.00.00.0N-63.2-50.934.623.6Q－25.0－31.322.79.4Ⅱ－ⅡM-150.4-188.0123.688.9N-40.7-50.934.623.6Q－25.0－31.318.520.2Ⅲ－ⅢM-150.4-188.0123.688.9N-29.0-36.221.922.5Q38.047.5－32.5－21.5Ⅳ－ⅣM90.5113.2-62.0-62.0N-25.0-31.221.922.5Q－2.5－3.15.2-0.7由以上计算内力，按照荷载组合规则进行计算，内力组合值如下表4.2所示。内力组合值表4.2截面内力1.2恒＋1.4活1.21.41.40.6恒＋活风1.21.4恒＋0.7活+1.4风1.0恒+1.4风左风右风左风右风左风右风Ⅰ－ⅠM0.00.00.00.00.00.00.0N-147.1-118.0-127.3-77.3-92.7-14.8-30.2Q-73.8-54.8-65.9-28.9-47.56.8-11.8Ⅱ－ⅡM-443.7-339.9-369.0-191.7-240.322.6-25.9N-120.1-91.0-100.3-50.3-65.77.7-7.7Q-73.8-58.3-56.9-34.8-32.40.93.3Ⅲ－ⅢM-443.7-339.9-369.0-191.7-240.322.6-25.9N-85.5-67.1-66.6-39.6-38.81.72.5Q112.184.894.046.762.1-7.57.9门式刚架课程设计06046124唐尧9Ⅳ－ⅣM267.1215.0215.0132.7132.73.73.7N-73.7-55.3-54.8-29.9-29.15.76.5Q-7.3-3.0-7.91.2-7.04.8-3.55、截面选择与强度验算(1)截面形式及尺寸初选h(1/30~1/45)(1/30~1/45)27000900~600hlmmmm采用实腹式门式刚架，梁的截面高度一般取，柱的截面高度一般取（1/12～1/28）H=（1/12～1/28）5700=475～204，门式刚架梁柱截面选用工字型截面，具体尺寸及截面特性见下表5.1截面信息表表5.1截面截面名称长度()mm面积2()mm绕弱轴惯矩44(10)mm绕弱轴截面模量33(10)mm绕强轴惯性矩44(10)mm绕强轴截面模量33(10)mmⅠ－ⅠZ600×300×6×125700106565401360.171797.72393.3Ⅱ－Ⅱ5700106565401360.171797.72393.3Ⅲ－ⅢL600×300×6×1213567106565401360.171797.72393.3Ⅳ－Ⅳ13567106565401360.171797.72393.3图5－1梁、柱截面形式和尺寸(2)刚架柱1)截面特性28474333310656,7.1797710,5.40110259.5,71.1,2393.310,360.11027.1344.76()5.70()112.07570011799,xyxyxycBcbbxAmmImmImmimmimmWmmWmmILIIIHmm120x平面内有效长度K＝K柱脚与基础混凝土铰接查《钢结构设计规范》表D－2得＝2.07H79945.5259.5平面外计算长度（考虑在柱的中点设置隅撑)门式刚架课程设计06046124唐尧1028502850,40.171.1ymm0yH2)局部稳定验算翼缘：(3006)/223512.3151512235bt，满足要求。腹板：57623596250250,6wwyhtf满足要求。3）强度验算因为柱是等截面，因此高度变化率符合60/mmm的条件，所以考虑板件的屈曲后强度，腹板抗剪承载力按照下式计算：dVwwvhtf。梁柱都不设置横向加劲肋。5.34k，576whmm，6wtmm57661.1237235375.34235235因为0.81.4w，所以210.640.80.79598.7/vwvvfffNmm①Ⅰ－Ⅰ截面的强度验算因为Ⅰ－Ⅰ截面只存在轴力和剪力，分别验算截面的正应力和剪应力。正应力验算采用荷载组合：0.0,147.1,73.8MkNmNkNVkN－剪应力验算采用荷载组合：0.0,147.1,73.8MkNmNkNVkN－a、正应力验算：3221147.11013.80/215/10656NNmmfNmmA弯矩为0，故截面的边缘正应力比值1.0。用1R代替公式28.1235wwpyhtkf中的yf：211.113.8015.2/RkNmm2216164.04210.11211k门式刚架课程设计06046124唐尧11157660.4328.1235()28.14235/15.2wwpRhtk因为0.430.8p＝，所以1，即Ⅰ－Ⅰ截面全部有效。22113.80/215/NNmmfNmmAb、剪应力验算173.8576698.7341dwwvVkNVhtfkN经验算Ⅰ－Ⅰ截面强度满足要求。②Ⅱ－Ⅱ截面的强度验算Ⅱ－Ⅱ截面受到压弯作用，采用以下荷载组合进行验算：443.7,120.1,73.8MkNmNkNVkN－a、正应力验算：362213120.110443.710196.7/215/106562393.310eNMNmmfNmmAW36223120.110443.710174.1/106562393.310eNMNmmA