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1、单层工业厂房门式钢架钢结构设计书 1设计资料哈尔滨市某单层工业厂房采用单跨双坡门式刚架刚架跨度m柱距7m柱高8m屋面坡度110地震设防烈度为6度刚架平面布置如下图11所示刚架形式及几何尺寸如下图12所示屋面及墙面板均为彩色压型钢板内填充以保温玻璃棉板考虑经济制造和安装方便檩条和墙梁均采用冷弯薄壁卷边C型钢间距为15米钢材采用Q345钢焊条采用E型 图11 刚架平面布置图 2荷载计算21荷载取值计算1屋盖永久荷载标准值对水平投影面YX51380760型彩色型钢板 015 50 厚保温玻璃棉板 005 PVC铝箔及不锈钢丝网 002 檩条及支撑 010 刚架斜梁自重 015 悬挂设备 00 合计
2、07 2面可变荷载标准值屋面活荷载0雪荷载基本雪压 045对于单跨双坡屋面屋面坡角 10雪荷载标准值 10045 045不考虑积灰荷载取0483轻质墙面及柱自重标准值包括柱墙骨架等054风荷载标准值基本风压 105055 058根据地面粗糙度别为B类查得风荷载高度变化系数当高度小于10时按10高度处的数值采用 10风荷载体型系数迎风柱及屋面分别为025和10背风面柱及屋面分别为055和0655地震作用哈尔滨地区抗震设防烈度为6度根据全国民用建筑工程设计技术措施结构com议所以不考虑地震作用22各部分作用的荷载标准值计算1屋面恒荷载标准值077 679活荷载标准值07 3362柱荷载恒荷载标准值
3、057869165 14004活荷载标准值3165 55443风荷载标准值迎风面柱上 横梁上背风面柱上 横梁上3内力分析各图的符号规定为弯矩以钢架外侧受拉为正轴力以压力为正剪力以绕钢架顺时针转动为正并利用结构力学求解器进行内力分析31恒荷载作用下图31 恒荷载作用下的图图31 恒荷载作用下的N图图33 恒荷载作用下的V图32活荷载作用下图3 活荷载作用下的M图图3 活荷载作用下的N图图3 活荷载作用下的V图33风荷载作用下图3 左风向风荷载作用下的M图图3 左风向风荷载作用下的N图图3 左风向风荷载作用下的V图4内力组合刚架结构构件按承载能力极限状态设计根据建筑结构荷载规范GB50009200
4、1的规定采用荷载效应的基本组合本工程结构构件安全等级为二级刚架内力组合左半跨见表41表41 内力组合表截面内力组组合项目荷载组合方式荷载组合项目MKNmNKNVKN刚架柱柱顶BM及相应的NV112098Mmin及相应的NV21875N及相应的MV112098Nmin及相应的MV21875柱底 AMmin及相应的NVN及相应的MV1012055Nmin及相应的MV20刚架梁支座B1Mmin及相应的NV2跨中C2Mmin及相应的NV112035刚架设计51截面初选梁柱截面均用钢截面特性 52构件验算1构件宽厚比验算翼缘部分 124 60 腹板部分 13 502 2刚架梁的验算A抗剪验算梁截面最大剪
5、力为 kN考虑到仅有支座加劲肋 kN 满足要求B弯剪压共同作用下的验算取梁截面进行验算N kNV kNM kNm 因V 05取V 05按钢结构设计规范GB500172003验算 KNm M 96782kNm取M 故 满足要求C整体稳定性验算N kNM kNm 梁平面内的整体稳定性验算计算长度取横梁长度 mm 1 150b类截面查表得0kN kN 满足要求梁平面外的整体稳定性验算计算长度取 3015mm对于等截面构件b类截面查表得 0 com取01021684 满足要求D按钢结构设计规范GB500172003校核该梁腹板容许高厚比粱端截面故满足要求梁跨中截面故满足要求E验算檩条集中荷载下的局部受
6、压承载力a檩条传给横梁上翼缘的集中荷载KN b验算腹板上边缘处的折算应力 取梁端截面处的内力M kNmN kNV kN 满足要求3刚架柱的验算A抗剪验算 柱截面的最大剪力是 kN考虑到仅有支座加劲肋 满足要求B弯剪压共同作用下的验算 取柱端截面进行验算N kNV kNM kNm因V 05取V 05按钢结构设计规范GB500172003验算 kNm M 96782kNm取M 故 满足要求C整体稳定验算构件的最大内力N kNM kNma刚架柱平面内的整体稳定性验算刚架柱高H 8000mm梁长L mm查表得柱的计算长度系数刚架柱的计算长度 14mm 150b类截面查表得kN kN 满足要求b刚架柱作
7、用平面外的整体稳定性验算 计算长度对等截面构件b类截面查表得 0 3 06取010 D按钢结构设计规范GB500172003校核刚架柱腹板容许高厚比截面故满足要求截面故满足要求满足要求4验算刚架在风荷载作用下的侧移 刚架柱顶等效水平力 53节点1梁柱连接节点A螺栓强度验算梁柱节点采用109级M高强摩擦型螺栓连接构件截面采用喷砂摩擦面抗滑移系数 050每个高强螺栓的预拉力是kN连接处传递内力设计值N kNV kNM a b图5 刚架柱与刚架梁的连接节点螺栓抗拉承载力验算螺栓抗剪承载力验算 满足最外排一个螺栓的抗剪抗拉承载力验算0 1满足要求B端板厚度验算按二边支撑类端板计算 C梁柱节点域的剪应力
8、验算 170 D螺栓处腹板强度验算 满足要求2横梁跨中节点A螺栓强度验算横梁跨中节点采用109级M高强摩擦型螺栓连接构件接触面采用喷砂摩擦面抗滑移系数 050每个高强螺栓的预拉力是kN连接处传递内力设计值N 12037kNV kNM kNma b图52 刚架梁跨中节点螺栓抗拉承载力验算螺栓抗剪承载力验算 kN满足 最外排一个螺栓的抗剪抗拉承载力验算 满足要求B端板厚度验算按二边支撑类端板计算端板厚度t mm取t 25mmC螺栓处腹板强度验算 满足要求3柱脚设计刚架柱与基础铰接采用平板式铰接柱脚基础采用C20混凝土 com设计值 b 柱脚底板 740800mm取 750mm 340400mm取满
9、足要求c 锚栓 采用4 个M30锚栓每个锚栓图53 刚架柱底板查表得悬臂部分计算所以底板厚度t 20mm则需设置抗剪键采用 一30300100高并进行强度验算正应力剪应力6其他构件设计61檩条的设计檩条选用冷弯薄壁卷槽型钢按单跨简支构件设计屋面坡度110檩条跨度7m于跨中13处和23处设两道拉条水平檩距15m钢材Q345钢截面选择及特性选用C20752025com 冷弯薄壁卷槽型钢截荷载及内力考虑永久荷载与屋面活荷载的组合为控制效应檩条线荷载标准值檩条线荷载设计值 弯矩设计值先按毛截面计算的截com 檩条应力符号图压应力为正拉应力为负 20994 压 压2269拉拉受压板件的稳定系数腹板229
10、8上翼缘板上翼缘板为部分加劲板件最大压应力作用于部分加劲边 0983B受压板件的有效宽度腹板 11板组约束系数 04 3258由于 0取 1196mm 8 则截面有效宽度为 mm 04 3867mm 06 500mm上翼缘板 11板组约束系数 由于 0取 30 则截面有效宽度为 mm 04 2406mm 06 3mm下翼缘板下翼缘板全截面受拉全部有效C有效净截面模量图6 檩条上翼缘及腹板的有效净截面上翼缘板的扣除面积宽度为腹板的扣除面积宽度为同时在腹板的计算截面有一直径1mm拉条连接孔距上翼缘板边缘mm孔位置与扣除面积位置基本相同所以腹板的扣除面积按直径1mm拉条连接孔计算有效净截面模量为 4
11、 3241 1236强度验算按屋面能阻止檩条侧向失稳和扭转考虑 2 310 21570 310挠度计算 344mm 35mm构造要求满足满足62隅撑的设计隅撑按轴心受压构件设计轴心力为连接螺栓采用普通C级螺栓M12隅撑的计算长度取两端连接螺栓中心的距离为选用L3截面特性查表得单面连接的角钢强度设计值乘折减系数满足要求图6 檩条上翼缘及腹板的有效净截面63墙梁的设计本工程为单层工业厂房刚架柱柱距为7m墙梁间距15m跨中13处和23处设置两道拉条钢材Q3451荷载计算墙梁采用冷弯薄壁卷边C型钢200702025 墙梁自重墙重基本风压荷载设计值 2内力计算3强度计算 满足要求剪应力 满足要求4挠度计算且满足要求整体稳定性在风吸力下拉条位置设在墙梁内侧并在柱底设斜拉条此时压型钢板与墙梁外侧牢固相连可不验算墙梁的整体稳定性参考文献1 中华人民共和国建设部钢结构设计规范GB500172003 北京中国建设工业出版社20032 陈树华刚结构设计M 武汉华中科技大学出版社20073 陈志华刚结构原理M 武汉华中科技大学出版社20074 CECS1022002门式刚架轻型房屋刚结构技术规程S 北京中国建筑工业出版社20035 GB500182002冷弯薄壁型刚结构技术规范S 北京中国计划出版社2003钢结构设计课程设计计算书20折算应力说明钢板的强度满足要求
