钢结构专业课程设计计算报告书例子

门式刚架厂房设计计算书一、设计资料该厂房采用单跨双坡门式刚架，厂房跨度21m，长度90m，柱距9m，檐高7.5m，屋面坡度1/10。刚架为等截面梁、柱，柱脚为铰接。材料采用Q235钢材，焊条采用E43型。屋面和墙面采用75mm厚EPS夹芯板，底面和外面二层采用0.6mm厚镀锌彩板，锌板厚度为275/gm2；檩条采用高强镀锌冷弯薄壁卷边Z形钢檩条，屈服强度f450N/mm2，镀锌厚度为160g/mm2。(不考虑墙面自重)y自然条件：基本风压：WO0.5KN/m2，基本雪压0.3KN/m2地面粗糙度B类二、构造平面柱网及支撑布置该厂房长度90m，跨度21m，柱距9m，共有11榀刚架，由于纵向温度区段不不不大于300m、横向温度区段不不不大于150m，因而不用设立伸缩缝。檩条间距为1.5m。厂房长度60m，因而在厂房第二开间和中部设立屋盖横向水平支撑；并在屋盖相应部位设立檩条、斜拉条、拉条和撑杆；同步应当在与屋盖横向水平支撑相相应柱间设立柱间支撑，由于柱高柱距，因而柱间支撑不用分层布置。（布置图详见施工图）三、荷载计算1、计算模型选用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。因而得到刚架计算模型：2.荷载取值屋面自重：屋面板：0.18KN/m2檩条支撑：0.15KN/m2横梁自重：0.15KN/m2总计：0.48KN/m2屋面雪荷载：0.3KN/m2屋面活荷载：0.5KN/m2（与雪荷载不同步考虑）柱自重：0.35KN/m2风载：基本风压W00.5kN/m23.各某些作用荷载：（1）屋面荷载：原则值：0.48194.30KN/Mcos柱身恒载：0.3593.15KN/Mkn/mkn/mkn/m（2）屋面活载屋面雪荷载不大于屋面活荷载，取活荷载0.501cos94.50KN/Mkn/m（3）风荷载以风左吹为例计算，风右吹同理计算：根据公式计算:kzs0（地面粗糙度B类）根据查表h10m，取1.0，z根据门式刚架的设计规范，s取下图：风载体形系数示意图迎风面侧面k屋顶k1.00.250.50.125kN/m2，q11.01.00.50.50kN/m2，q20.12591.125kN/m0.5094.5kN/m背风面侧面k屋顶k1.00.550.50.275kN/m2，q31.00.650.50.325kN/m2，q40.27592.475kN/m0.32592.925kN/m荷载如下图：kn/mkn/m4.内力计算：（1）截面形式及尺寸初选：梁柱都采用焊接H型钢kn/mkn/m面积I长度xWxIWiiyyxy截面截面名称(mm2)(106mm4)(104mm3)(106mm4)(104mm3)mmMm(mm)柱H600300687200梁H6003006810552y30086x485梁的截面高度h一般取(1/30~1/45)L,故取梁截面高度为600mm；暂取H60030068，截面尺寸见图所示柱的截面采用与梁相同9472520173362423461.69472520173362423461.6EA2.0610894721061.95106kn,EIx（2）截面内力：2.0610852010610121.07105knm2依照各个计算简图，用构造力学求解器计算，得构造在各种荷载作用下内力图如下：计算计算简图及内力值(M、N、Q)备注项目弯矩图恒载下弯矩恒剪力图载“+”作→用恒载下剪力轴力图(拉为正，压为负)恒载下轴力（忽视柱自重）活荷载作用活荷载(原则值)弯矩图弯矩图活荷载作用活荷载(原则值)剪力图剪力图“+”→活荷载(原则值)轴力图轴力图(拉为正，压为负)弯矩图风荷载(原则值)弯矩图风荷载作用.风荷载(原则值)剪力图风荷载(原则值)轴力图剪力图“+”→轴力图(拉为正，压为负)（3）内力组合(由于恒载和活载关于构造竖向对称，因而风荷载只要考虑一种方向作用，风荷载只引起剪力不同，而剪力不起控制作用)按承载能力极限状态进行内力分析，需要进行如下也许组合：①1.2×恒载效应+1.4×活载效应截面内力恒载活载左风MⅠ－ⅠNⅡ－ⅡⅢ－ⅢⅣ－Ⅳ②1.2×恒载效应+1.4×风载效应③1.2×恒载效应+1.4×0.85×{活载效应+风载效应}取四个控制截面：如下图：各状况作用下截面内力000-45.36-47.2546.95Q-19.32-18.0524.55M-127.84-129.94147.59N-45.36-47.2546.95Q-19.32-18.0516.45M-127.84-129.94147.59N-21.75-22.6621.04Q43.4145.22-45.08M92.8396.70-77.574N-21.75-22.6621.04Q2.182.27-1.81截面内力1.2恒＋1.4活1.2恒+1.4风1.2恒+1.40.85(风+活）Ⅰ－ⅠⅡ－ⅡⅢ－ⅢⅣ－Ⅳ内力组合值M000N-120.5811.30-54.85Q-48.4511.19-15.45M-335.3353.22-132.40N-120.5811.3054.79Q-48.4511.19-25.09M-335.3353.22-132.40N-64.303.36-28.03Q115.40-11.0251.93M246.782.79134.16N-57.82-3.36-28.03Q5.790.083.164.截面验算控制内力组合项目有：①＋Mmax与相应N，V(以最大正弯矩控制)②－Mmax与相应N，V(以最大负弯矩控制)③Nmax与相应M，V(以最大轴力控制)④Nmin与相应M，V(以最小轴力控制)因此以上内力组合值，各截面控制内力为：1-1截面控制内力为M0，N120.58KN，Q48.45KN2-2截面控制内力为M335.33kNm，N120.58kN，Q48.45KN3-3截面控制内力为M335.33kNm，N64.30kN，Q115.40kN4-4截面控制内力为M246.78kNm，N57.82kN，Q5.79kN15042235fy235235235fy235235cRwA：刚架柱验算：取2-2截面内力平面内长度计算系数：20.45K，其中K=Il10.51.46，20.451.462.66，0H7.22.6619.1M0xIH7.20，R平面外计算长度：考虑压型钢板墙面与墙梁紧密连接，起到应力蒙皮作用，与柱连接的墙梁可作为柱平面外的支承点，但为了安全起见计算长度按两个墙梁间距考虑，即H7200/23600mm0Y19100x23481.6，y360061.658.4⑴局部稳定验算构件局部稳定验算是通过限制板件宽厚比来实现。①柱翼缘b12.17151515（满足规定）t6②柱腹板h60016146250250250（满足规定）t4w（2）柱有效截面特性M335.33kNm，N120.58kN，Q48.45kNmmaxNM120.58103335.33106minAWX9472173104206.5612.73193.83181.10N/mm2max0maxmin206.56181.101.88206.56h5840t6w974800.5x26.2105.28因9770，故可以考虑屈曲后强度。28.1kww235/fy28.121.28375.34137k235/fwwy由于考虑屈曲后强度：=21181.10.88206.56584h206.56ck206.56181.116311.2mm21.28[(1)20.112(1)2]0.51h/t584/80.8,p则1，截面全部有效。（3）抗剪强度验算：柱截面的最大剪力为Vmax48.45kNh/t584/80.85w0.8w1.4,则f'v[10.64(w0.8)]fv0.973125121.63N/mm2Vhtf'dwwv5848121.63103Vmax,满足要求。弯剪压共同作用下的验算:因为V0.5V，按公式MMNMNW/A进行验算，deeee其中MWf173104215106371.95kNmeeMNMNW/A371.95120.58371.95/9472eeee371.9522.59367.2kNm335.33kNm，满足要求。（4）稳定性验算刚架柱平面内稳定性验算81.6180,xx81.6b类截面，由《钢结构设计规范》附表C-2查得，x0.681N'2EA3.1422.0610594722388kN,1.0,则Ex(1.12)(1.181.62)mxxNM120.581031.0335.33106Ax[1xmx0.8(Nx/N'Ex)]Wx0.68194721.05173104(10.8120.58)238818.69192.39211.08N/mm2f满足要求。刚架柱平面外稳定性验算：f/235y15042235fy235235235fy235235wy58.4b类截面，由《钢结构设计规范》查得，y0.8180.650.35M2txM110.650.3520.8251.0721.0758.420.99b440044000则NMtxx120.581031.00.825335.33106AWybpx0.81894720.9917310415.56161.52177N/mm2f满足要求。B：刚架梁验算：取3-3截面内力M335.33KNM，N64.30KN，Q115.40KN⑴局部稳定验算③梁翼缘b12.17151515（满足规定）t6④梁腹板h60016146250250250（满足规定）t4w（2）梁有效截面特性f/23528.1kww235/fy28.123.9137k235/fwwy375.341门式刚架坡度为1/101/5，可以不考虑横梁轴梁的影响，按受弯构件验算。M335.331061W2X193.83N/mm2173104=211h5841c2k292mm161623.91[(1)20.112(1)2]0.51h/t584/80.530.8,p则1，截面全部有效。（3）强度验算抗剪强度验算：柱截面的最大剪力为Vmax115.4kNk5.34h/tw584/80.850.81.4,则fwv'[10.64(0.8)]f0.973125121.63N/mm2wvVhtdwwf'5848121.63103568.25kNVvmax,满足要求。弯矩作用下的验算:MM173104215106d371.95kNm335.33kNm，满足要求。（4)稳定性验算刚架梁平面内稳定验算验算方法与柱平面内的稳定验算相同，由于N梁刚架梁平面外稳定验算一般刚架平面外稳定靠支撑来保证，N，M柱梁=M，因而可以满足要求。柱考虑檩条处设置隅撑以保证屋脊负弯矩使下翼缘受压时有支撑，在