30门式钢架房屋钢结构课程设计计算书

-1-目录一、设计资料...........................................................错误!未定义书签。二、结构平面柱网及支撑布置......................................................-3-三、荷载的计算...................................................................-4-（1）、计算模型选取.............................................................-5-（2）、荷载计算.................................................................-7-（3）、内力计算......................................................错误!未定义书签。四、主钢架设计........................................................错误!未定义书签。（1）、刚架梁验算....................................................错误!未定义书签。（2）、刚架柱验算....................................................错误!未定义书签。（3）、位移验算......................................................错误!未定义书签。五、次结构结构........................................................错误!未定义书签。（1）梁柱节点设计....................................................错误!未定义书签。（2）梁梁节点设计....................................................错误!未定义书签。（3）柱间支撑的设计..................................................错误!未定义书签。（4）、檩条设计......................................................错误!未定义书签。（5）墙梁的构造与计算..............................................................-34-六、施工图设计........................................................错误!未定义书签。七、参考文献...........................................................错误!未定义书签。-2-钢结构课程设计计算书一、基本设计资料某地欲建一轻钢厂房，拟采用单跨双坡门式刚架结构，共10榀。其设计资料如下（1）车间柱网布置柱距：6m跨度：30m（2）钢柱高度7m（3）屋面坡度：1/10（4）屋面、墙面材料：夹芯板；檩条及墙梁均采用冷弯薄壁卷边C型钢，间距1.5m。（5）荷载：1）屋盖永久荷载标准值：彩色压型钢板：20.15kN/m50mm厚保温玻璃棉板:0.05kN/m2PVC铝箔及不锈钢丝网:0.02kN/m2檩条及支撑：0.10kN/m2刚架斜梁自重：0.15kN/m2悬挂设备：0.20kN/m22）屋面活载标准值：【b】计算刚架时为0.78kN/m2，计算檩条时为0.98kN/m23）风载：基本风压04kN/m2，地面粗糙度为B类。4）轻质墙面及柱自重：0.50kN/m2荷载计算：按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001（2006年版）及《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102：2002取值变形控制：按《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102：2002取值（6）材料：钢材：Q235B焊材：自动焊或E43型焊条的手工焊(7)设计依据：《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）《钢结构设计规范》（GB50017-2003）《冷弯薄壁型钢结构技术规范》（GB50018-2002）《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS102:2002）《门式刚架轻型房屋钢构件》（JG144-2002）《钢结构高强度螺栓连接的设计施工及验收规程》（JGJ82-1991）《建筑钢结构焊接规程》（JGJ181-2002）-3-高强度螺栓10.9级摩擦型高强度螺栓，摩擦面采用喷砂后涂无机富锌漆处理二、结构平面柱网及支撑布置该厂房长度6×10=60m，跨度30m，柱距6m，共有10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。檩条间距为1.5m。厂房长度60m，在厂房第二开间和中部设置屋盖横向水平支撑；并在屋盖相应部位设置檩条、斜拉条、拉条和撑杆；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，柱间支撑不用分层布置。结构柱网布置图纵向框架立面布置图-4-檩条平面布置图横向钢架立面-5-柱间支撑三、荷载的计算1、计算模型选取取一榀刚架进行分析，柱脚采用铰接，刚架梁和柱采用变截面设计。厂房檐高6m,屋面坡度为1：10。因此得到刚架计算模型：钢架简图-6-初选的梁、柱截面及其截面特性：部位截面简图截面特性刚架斜梁1-1剖面86180900.108.8cmA5.8cm,icm,5.36i,261.44cmw,3221.6cmw,3660.25cmI,m144972.26cI2yx3y3x4y4x2-2剖面86801504.51.64cmA3.25cm,i17.92cm,i,68.36cmw,737.42cmw,546.91cmI,16591.98cmI2yx3y3x4y4x3-3剖面86081005.54.64cmA3.16cm,icm,68.19i,68.37cmw,846.49cmw,547cmI,21162.45cmI2yx3y3x4y4x钢架柱4-4剖面106300950.115.8cmA6.23cm,i38.62cm,i,300.11cmw,3637.11cmw,4501.67cmI,m172762.85cI2yx3y3x4y4x-7-5-5剖面106300550.91.8cmA7cm,i23.61cm,i,300.06cmw,1861.41cmw,4500.95cmI,51188.85cmI2yx3y3x4y4x-8-2、荷载计算（一）荷载取值计算1．屋盖永久荷载标准值（对水平投影面）YX51-380-760型彩色压型钢板0.152kN/m50mm厚保温玻璃棉板0.052kN/mPVC铝箔及不锈钢丝网0.022kN/m檩条及支撑0.102kN/m刚架斜梁自重0.152kN/m悬挂设备0.202kN/m合计0.672kN/m2．屋面可变荷载标准值屋面活荷载：计算刚架时为0.32kN/m，计算檩条时为0.52kN/m。对于单跨双坡屋面，屋面坡角α=5°42′38″。不考虑积灰荷载。3．轻质墙面及柱自重标准值（包括柱、墙骨架等）0.502kN/m4．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200.4kN/mw，地面粗糙度类别为B类；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，1.0μz。风荷载体型系数sμ：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(CECS102：2002中间区)。5．地震作用据《建筑抗震设计规范》GB50011的规定：单层门式刚架轻型房屋钢结构一般在抗震设防烈度小于等于8度的地区可不进行抗震计算。故本工程结构设计不考虑地震作用。（二）各部分作用的荷载标准值计算屋面：恒荷载标准值：6.06kN/m9cosθ10.67；柱身恒荷载标准值：4.5kN/m90.5-9-活荷载标准值：（屋面雪荷载小于屋面活载，故计算时去活荷载）7.055kN/m9cosθ10.78风荷载标准值：（以风左吹为例，风右吹同理计算：根据公式'0zskWμμW计算：且2o'00.42kN/m1.05WW，z根据表查10mh取1.0，sμ根据门钢设计规范取下表。地面粗糙度取B类）计算模型及风载体型系数迎风面：侧面w1q=1.0×0.25×0.42×7.2=0.76kN/m屋顶w2q=－1.0×1.0×0.42×7.2=－3.02kN/m背风面：侧面w3q=-1.0×0.55×0.42×7.2=-1.66kN/m横梁上w4q=－1.0×0.65×0.42×7.2=－1.97kN/m（三）内力分析：采用结构矩阵分析方法计算钢架内力所得到的钢架在各种荷载作用下的弯矩（M）、剪力（V）、轴力（N）图以及钢架内力组合如下：（1）钢架恒载作用图（单位：kN/m)-10--11-（2）活载内力包络图-12-（3）左风及右风荷载作用下的内力图：-13-（4）内力组合：(由于恒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)按承载力极限状态进行内力分析，需要进行以下内力组合1）1.2恒载效应+1.4活载效应2）1.2恒载效应+1.4风载效应3）1.2恒载效应+1.4活载效应+1.46.0风载效应4）1.2恒载效应+1.40.7活载效应+1.4风载效应各情况下的截面内力截面内力恒载活载左风1-1M-196.8-241.6315.8N-33.0-40.449.37V-35.3-41.456.972-2M35.335.3-10N-30.9-33.349.37V-14.3-22.224.183-3M33.450.3-48.7N-29.2-35.949.37V2.99.5-8.60-14-6-6M-196.8-241.6315.8N-38.45-45.261.6V29.436.1-43.465-5M000N-45-45.261.6V29.436.1-50.83内力组合值截面内力组合1组合组合3组合41-1M-574.4205.96-309.128-30.81N-96.1629.518-54.69-10.074V-100.3237.398-52.47-3.1742-2M91.7828.3683.3862.954N-83.732.038-42.23-0.596V-48.2416.692-27.93-5.0643-3M110.5-28.169.5921.194N-85.334.08-43.83-1.104V16.78-8.569.560.754-4M-574.4205.96-309.128-30.808N-109.4240.1-57.68-4.196V85.82-25.56449.319.8145-5M0000N-117.2832.24-65.54-12.06V85.82-35.8843.12-0.504控制内力组合的项目有1）maxM与相应的N,V（意最大正弯矩控制）2）（以最大负弯矩控制）与相应的VNM,max3）（以最大轴力控制），与相应的VMNmax-15-4）)(min以最小轴力控制，与相应的VMN所以以上内力组合值，各截面的控制内力为：1-1：M=0KN.mN=-117.28KNV=85.82KN2-2:M=-574.4KN.mN=-109.42KNV=85.82KN3-3：M=-574.4KN.mN=-96.16KNV=-100.32KN