鋼結(jié)構(gòu)廠房計(jì)算書

1、一、設(shè)計(jì)資料 1.1廠房信息 該廠房采用單跨雙坡門式剛架，廠房橫向跨度 12m柱頂高度5.1m，共8 榀剛架，柱距6.3m,屋面坡度1/10，柱底鉸接。窗高出柱腳1.5m,尺寸為1.5x3m, 每個(gè)柱距間居中設(shè)置一個(gè)。兩端山墻上各設(shè)門一個(gè)(居中)，尺寸為3.3x4.5m。 1.2材料 剛架構(gòu)件截面采用等截面焊接工字形。鋼材采用Q235B焊條E43型。 1.3屋面及墻面材料 屋面及墻面均為帶100mm?巖棉夾層的雙層壓型鋼板；檁條(墻梁)采用薄 壁卷邊C型鋼，間距為1.5m。 1.4自然條件 抗震設(shè)防烈度為6度(不考慮地震作用)。地面粗糙度系數(shù)按C類。 二、結(jié)構(gòu)布置 該廠房跨度12m,柱距6m,

2、共8榀剛架，所以廠房縱向長(zhǎng)度6.3 x( 8-1 )=44.1m, 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。柱間支撐宜布置在溫度區(qū)段的中部，以減小縱向溫度應(yīng)力的影響。并在屋蓋 相應(yīng)部位設(shè)置檁條、拉條及撐桿，同時(shí)應(yīng)該在柱間支撐布置的柱間布置屋蓋橫向 水平支撐。由于無(wú)吊車，且柱高 6mm以2mn為模數(shù)，且大于腹板厚度。 (2) 工字型截面的高厚比(h/b ):通常取h/b=25;梁與柱采取端板豎 放連接時(shí)，該梁端h/b 6.5。 (3) 等截面梁的截面高度一般取跨度的 1/401/30，即300mm-400mm 綜上所述，初步選擇梁柱截面均用等截面 H型鋼30

3、0X300 x 10X 15 “ -1 in” 11y iiri 冋 2.2截面幾何特性 構(gòu) 件 名 稱 截 面 A( mr2) lx X 10? ly X 10? Wx X 10? i x mm i y mm Wy X 10? 梁 11850 20200 6750 1350 131 75.5 450 柱 11850 20200 6750 1350 131 75.5 450 三、荷載計(jì)算 3.1荷載取值計(jì)算 (1) 屋面不可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值(按水平投影面)：0.5kN/ m2 (包括構(gòu)件自重)； (2) 屋面可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值(按水平投影面)：0.4kN/ m； (3) 基本雪壓 So=O.35kN/

4、 m；對(duì)于單跨雙坡屋面，屋面坡度a=5.71 卩z=1.0雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值Sk=SoX z=0.35kN/ m2 0.4kN/ m2,取屋面活荷載和雪荷載 中的較大值為0.4kN/ m?,不考慮積灰荷載。 (4) 基本風(fēng)壓：0.35kN/卅。按門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程的規(guī) 定計(jì)算，基本風(fēng)壓3 0=1.0 X 0.35=0.3675kN/川，地面粗糙度系數(shù)按 C類。風(fēng)荷 載高度變化系數(shù)按建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范的規(guī)定采用，當(dāng)高度小于10m時(shí)，按 10m高度處的數(shù)值采用，卩z =0.74。風(fēng)荷載體型系數(shù)卩s，迎風(fēng)面柱及屋面分別 為+0.80和-0.60，背風(fēng)面柱及屋面分別為-0.50和-0.50。 3.

5、2荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算 (1) 屋面恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值：0.5 X 6.3=3.15kN/m (2) 屋面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值：0.4 X 6.3=2.52 kN/m (3) 風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值：qk=1.05卩s卩z 3 0 X柱距 迎風(fēng)面：柱上 5=1.05 X 0.8 X 0.74 X 0.3675 X 6.3=1.44 kN/m 橫梁上 q2=-1.05 X 0.6 X 0.74 X 0.3675 X 6.3=-1.08 kN/m 背風(fēng)面：柱上 qa=-1.05 X 0.5 X 0.74 X 0.3675 X 6.3=-0.90 kN/m 橫梁上 q4=-1.05 X 0.5 X 0.74 X 0.3675 X

6、 6.3=-0.90 kN/m 荷載簡(jiǎn)圖如下所示： 1.08kN/m0.90kN/m 1.44kN/m 0.90kN/m 四、內(nèi)力計(jì)算及組合 4.1剛架內(nèi)力計(jì)算 注：剪力圖：“+”表示方向“-”; 軸力圖：拉為正，壓為負(fù)。 (1)在不可變荷載作用下內(nèi)力圖 M圖(單位kN m V圖（單位kN） -7.52 N圖（單位kN） 在可變荷載作用下內(nèi)力圖 V圖（單位kN） M圖（單位kN m N圖（單位kN） （3）在風(fēng)荷載作用下內(nèi)力圖（左風(fēng)） M圖（單位kN m） V圖（單位kN） N圖（單位kN） （4）在風(fēng)荷載作用下內(nèi)力圖（右風(fēng)） V圖（單位kN） -8.06 圖（單位 kN m) N圖（單位kN

7、） 4.2荷載組合 該結(jié)構(gòu)只考慮承受屋面不可變荷載、屋面可變荷載、風(fēng)荷載，所以進(jìn)行剛架 內(nèi)力分析時(shí)，所需考慮的荷載效應(yīng)組合主要有： （1）1.2 X不可變荷載+1.4 x max可變荷載，雪荷載; （2）1.2 X不可變荷載+1.4 X風(fēng)荷載； （3）1.2 X不可變荷載+0.85 X 1.4 X（不可變荷載+風(fēng)荷載） 4.3內(nèi)力組合 根據(jù)不同荷載組合下的內(nèi)力分析結(jié)果， 找出控制截面的內(nèi)力組合，控制截面 的位置一般在柱底（1-1 ）、柱頂（2-2 ）、梁支座（3-3 ）、梁跨中（4-4 ）等截面。 控制截面的內(nèi)力組合主要有： 最大軸壓力Nmax和同時(shí)出現(xiàn)的M及V較大值。 最大彎矩Mmax和同時(shí)

8、出現(xiàn)的N及V較大值。 鑒于輕型門式剛架自重較輕，錨栓在強(qiáng)風(fēng)下可能受到拔起力，需考慮組合。 最小軸壓力Nmin和同時(shí)出現(xiàn)的M及V較大值，出現(xiàn)在不可變荷載和風(fēng)荷 載共同作用下，當(dāng)柱腳鉸接時(shí) M=0 截面 內(nèi) 力 恒荷載 活何載 風(fēng)何載 1.2不 可變 +1.4 可 變何載 1.2不 可變 +1.4 風(fēng) 何載 1.2 不可 變 +1.4*0. 85 （可變 +風(fēng)荷 載） 1-1 M 0 0 0 0 0 0 N -18.90 -15.12 8.70 -44.60 -16.02 -30.32 V -5.66 -4.53 8.37 -13.36 2.21 -3.35 2-2 M -28.88 -23.11

9、 23.96 -68.16 -11.68 -39.42 N -18.90 -15.12 8.70 -44.60 -16.02 -30.32 V -5.66 -4.53 1.03 -13.36 -6.69 -10.96 3-3 M -28.88 -23.11 23.96 -68.16 -11.68 -35.67 N -7.52 -6.01 1.89 -17.74 -8.26 -13.93 V 18.24 14.59 -8.55 43.04 -35.80 29.08 4-4 M 24.42 19.53 -7.98 57.62 -43.76 43.05 N -5.64 -4.51 1.89 -13.

10、31 -10.16 -9.89 V -0.56 -0.45 -2.04 -1.32 -3.23 -3.64 各情況下的截面內(nèi)力值及組合值 由上表可知， 各控制截面的內(nèi)力為： 柱底截面： M=0，N=-44.60kN,V=-13.36kN 柱頂截面： M=-68.16kN m N=-44.60kNV=-13.36kN 梁支座截面： M=-68.16kN m N=-17.74kNV=43.04kN 梁跨中截面： M=57.62kN m N=-13.31kNV=-3.64kN 五、剛架梁、柱的截面及穩(wěn)定驗(yàn)算 5.1構(gòu)件的寬厚比驗(yàn)算 翼緣部分：b/t=145/15=9.67 15飛35/?=15，滿足

11、； 腹板部分：ho/t w=270/10=27 40.04kN , 滿足。 梁跨中 V=-3.64kN 查表可知k 5.34 梁跨中腹板的平均切應(yīng)力：T=三 36402 2 = 1.35N/mm2 270/10 所以?= 37 沿元齊37 后4 V 235/235 =0.32 3.64kN , 滿足。 綜上所述：梁的抗剪強(qiáng)度滿足要求。 (2) 有效寬度驗(yàn)算 梁支座處：M=-68.16kN m N=-17.74kNV=43.04kN ? . ?17.74 X 10. 68.16 X 1$ X 135 20200 X 104 (T= - = 1.50 45.55 2 a=-44.05N/mm ?1

12、1850 4 所以 6=47.05N/mm ?27 0/10 =p ? ?= 0.095 68.16kN?m 滿足。 (3)整體性驗(yàn)算 當(dāng)斜梁不超過(guò)1:5時(shí)，因?yàn)檩S力很小可以把構(gòu)件當(dāng)做壓彎構(gòu)件計(jì)算, 廠房的坡度為1:10，因此可以不進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算。 由于該 5.3剛架柱的驗(yàn)算 (1)抗剪驗(yàn)算 柱頂：柱的內(nèi)力V=13.36kN 查書可知k 5.34 柱頂腹板的平均切應(yīng)力：T = ?133602 =4.95N/mm ?270 X 10 ? ? 270/10 ? = ?37 V?3?/235/?37 v5.34 V235/235 =0.32 13.36kN ,滿足。 柱底：柱的內(nèi)力V=13.36kN

13、 查書可知k 5.34 柱底腹板的平均切應(yīng)力: ?133602 T=話=27=4.95N/mm 270/10 ?= 37 V?/235/?37 V5.34 V 235/235 =0.32 13.36kN ,滿足。 所以柱的抗剪強(qiáng)度滿足要求。 (2)有效寬度驗(yàn)算 柱頂 M=-68.16kN m N=-44.60kNV=-13.36kN ?44.60 x 1068.16 x 1x 135 (y= =. ? ?11850 所以 o1=49.31N/mn2 ? 270/10 p 0 102 68.16kN?n 滿足 （3）整體性驗(yàn)算 平面內(nèi)穩(wěn)定性驗(yàn)算： 柱的計(jì)算長(zhǎng)度一端鉸接一端固定 計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)=0.

14、7 所以，柱的計(jì)算長(zhǎng)度I。5100 0.73570mm ? ?=帝 =等=27.25 b類截面 查表得x 0.942 ? _ ?材？- 0,428X613500 x 130= 53.60N/mf = 235N/mrm 所以柱的平面內(nèi)整體穩(wěn)定性驗(yàn)算滿足要求 六、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì) 6.1梁柱節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì) （1）構(gòu)造要求 1）螺栓排列應(yīng)符合構(gòu)造要求，采用端板平放。 2）?，?應(yīng)滿足扣緊螺栓的凈空要求，通常不小于35mm此節(jié)點(diǎn)處ew=56mm ef =50mm 3）螺栓排列端距不應(yīng)小于兩倍螺栓孔徑， 選取10.9級(jí)M20高強(qiáng)螺栓，兩排 螺栓之間最小距離為三倍直徑，最大距離不應(yīng)超過(guò)400mm因此可確定端板長(zhǎng) L=880mm 寬 b=400mm 68.16 X 10 4X300 =59.12kN 6.2節(jié)點(diǎn)驗(yàn)算 (1) 每個(gè)受拉螺栓的最大拉力？?=二1 ? ? ? ? 其抗拉承載力 N?= 0.8P = 0.8 X 155 = 124 kN107.8kN,滿足要求。 口 亠山 u 十 r68.16 X 1044.6 X 102 另一端承壓 f=+= 5.65N/mm 330 X 135 X (300-15)330 X 480