门式刚架设计

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1、精选优质文档-倾情为你奉上 学 号 钢结构设计课程设计哈尔滨市轻型门式钢架设计院 （系）名 称： 航天与建筑工程学院专 业 名 称： 土木工程学 生 姓 名： 指 导 教 师： 2016年6月 钢结构设计课程设计计算书专心-专注-专业一、内力计算1.结构概况单层厂房采用单跨双坡门式刚架，厂房横向跨度24m，柱高6m，共有11榀刚架，柱距9m，屋面坡度1/10，柱网布置图如图3-31.屋面及墙面板为压型钢板复合板，檩条、墙梁为冷弯薄壁卷边槽钢。2.荷载恒载标准值：屋面板、檩条、支撑平均重量0.13kN/m2；屋面板排风设备平均重量0.065kN/m2；活载标准值：0.5kN/m2；风载：=0.5

2、5kN/m2，地面粗糙度系数按B类取值，风荷载高度变化系数按现行国家标准建筑结构荷载规范GB 5009取值，=1.0，体型系数按照现行标准化协会标准门式刚架轻型房屋钢结构技术规程CECS102的附录A表A.0.2-1，封闭式中间区取值，当风荷载自左向右时，房屋表面的体型系数如图3-31A所示。3. 荷载组合(根据荷载规范，活载和风载可不同时组合) 柱1 柱下端柱上端组合号MNVMNV10-4.9317.2455.5815.01-1.2820-23.9427.88119.3932.34-11.923027.1-28.79-69.41-17.03-5.65408.09-18.15-5.610.31

3、-16.2950114.07-63.81-382.83-103.9963.816095.06-53.17-319.03-86.6653.1770128.33-71.78-430.69-116.9971.7880184.98-107.37-644.25-174.9107.3790165.97-96.74-580.44-157.5796.74100177.97-102.28-613.68-166.63102.28110184.98-107.37-644.25-174.9107.37120165.97-96.74-580.44-157.5796.74130177.97-102.28-613.68-1

4、66.63102.28140114.07-63.81-382.83-103.9963.8115095.06-53.17-319.03-86.6653.17160128.33-71.78-430.69-116.9971.7817042.67-15.18-119.79-32.5924.7518023.66-4.54-55.98-15.2614.1219061.89-42.8-194.78-51.8122.1320042.88-32.16-130.98-34.4811.5210113.58-58.75-381.2-103.568.3222094.57-48.11-317.4-86.1757.6923

5、0132.8-86.37-456.2-122.7265.7240113.79-75.73-392.39-105.3955.07250113.58-58.75-381.2-103.568.3226094.57-48.11-317.4-86.1757.69270132.8-86.37-456.2-122.7265.7280113.79-75.73-392.39-105.3955.0729042.67-15.18-119.79-32.5924.7530023.66-4.54-55.98-15.2614.1231061.89-42.8-194.78-51.8122.1332042.88-32.16-1

6、30.98-34.4811.5330-4.9317.2455.5815.01-1.28340-23.9427.88119.3932.34-11.9235027.1-28.79-69.41-17.03-5.653608.09-18.15-5.610.31-16.2937044.71-13.26-127.41-34.6329.2238025.69-2.62-63.61-17.2918.5839076.74-59.29-252.41-66.6624.8540057.73-48.65-188.6-49.3314.2141044.71-13.26-127.41-34.6329.2242025.69-2.

7、62-63.61-17.2918.5843076.74-59.29-252.41-66.6624.8544057.73-48.65-188.6-49.3314.21450-4.9317.2455.5815.01-1.28460-23.9427.88119.3932.34-11.9247027.1-28.79-69.41-17.03-5.654808.09-18.15-5.610.31-16.29490110.24-56.75-340.5-100.1656.7550091.23-46.12-276.7-82.8346.12510148.29-89.53-537.2-138.2189.535201

8、24.21-75.79-454.72-115.8175.79530148.29-89.53-537.2-138.2189.53540124.21-75.79-454.72-115.8175.79550110.24-56.75-340.5-100.1656.7556091.23-46.12-276.7-82.8346.12 柱2柱 下 端柱 上 端组合号MNVMNV1027.128.7969.41-17.035.65208.0918.155.610.3116.2930-4.93-17.24-55.5815.011.2840-23.94-27.88-119.3932.3411.9250184.98

9、107.37644.25-174.9-107.3760165.9796.74580.44-157.57-96.7470177.97102.28613.68-166.63-102.2880114.0763.81382.83-103.99-63.819095.0653.17319.03-86.66-53.17100128.3371.78430.69-116.99-71.78110184.98107.37644.25-174.9-107.37120165.9796.74580.44-157.57-96.74130177.97102.28613.68-166.63-102.28140114.0763.

10、81382.83-103.99-63.8115095.0653.17319.03-86.66-53.17160128.3371.78430.69-116.99-71.78170132.886.36456.2-122.72-65.7180113.7975.73392.39-105.39-55.07190113.5858.75381.2-103.5-68.3220094.5748.11317.4-86.17-57.6921061.8942.8194.78-51.81-22.1322042.8832.16130.98-34.48-11.523042.6715.18119.79-32.59-24.75

11、24023.664.5455.98-15.26-14.12250132.886.36456.2-122.72-65.7260113.7975.73392.39-105.39-55.07270113.5858.75381.2-103.5-68.3228094.5748.11317.4-86.17-57.6929061.8942.8194.78-51.81-22.1330042.8832.16130.98-34.48-11.531042.6715.18119.79-32.59-24.7532023.664.5455.98-15.26-14.1233076.7459.29252.41-66.66-2

12、4.8534057.7348.65188.6-49.33-14.2135044.7113.26127.41-34.63-29.2236025.692.6263.61-17.29-18.5837027.128.7969.41-17.035.653808.0918.155.610.3116.29390-4.93-17.24-55.5815.011.28400-23.94-27.88-119.3932.3411.9241076.7459.29252.41-66.66-24.8542057.7348.65188.6-49.33-14.2143044.7113.26127.41-34.63-29.224

13、4025.692.6263.61-17.29-18.5845027.128.7969.41-17.035.654608.0918.155.610.3116.29470-4.93-17.24-55.5815.011.28480-23.94-27.88-119.3932.3411.92490148.2989.53537.2-138.21-89.53500124.2175.79454.72-115.81-75.79510110.2456.75340.5-100.16-56.7552091.2346.12276.7-82.83-46.12530148.2989.53537.2-138.21-89.53

14、540124.2175.79454.72-115.81-75.79550110.2456.75340.5-100.16-56.7556091.2346.12276.7-82.83-46.124.刚架采用变截面构件时的刚架内力位移计算（1）刚架计算简图和杆件截面图3-31I为变截面刚架示意图。 截面表 例表 3-3 （c）截面hbt(cm)(cm)(cm)1-13803501581313166318092-283035015816748053-384035020816948394-4390350208133314251796（3） 位移计算结果（！门规5.2.1） 位移计算结果 例表 3-3（d

15、）荷载组合D点横向侧移（mm）C点竖向位移（mm）1.00恒载+1.00活载6.876.51.00恒载+1.00风载（左风）6.67.8注：横向侧移向右为正，竖向位移向下为正；C点为刚架顶部节点，D点为右侧柱顶节点。5.计算简图二、刚架柱的计算验算变截面刚架柱，尺寸如图所示，钢材选用Q345-B，f =345N/mm2，=175 N/mm2。结构设计中，应从个工况取一组或多组最不利内力进行计算，本例作为计算过程演示，仅 1.2D+1.4L这一组工况。 组合内力:(1.2D+1.4L) 例表3-4M（kNm）N(kN)V(kN)小头0.00184.98 107.37大头644.25174.90

16、107.37注：压正拉负。1.宽厚比验算（门规6.1.1） 翼缘外伸宽厚比，满足规程的限值要求。（门规6.1.1.1） 腹板宽厚比，满足规程的限值要求。（门规6.1.1.1） 腹板高度变化率，腹板承载力可利用屈曲后强度。（门规6.1.1.6）2.大头端截面强度验算（1）计算腹板抗剪承载力设计值（门规6.1）1）计算参数（门规6.1.1.7）因柱子腹板不设横向加劲肋，=5.342）计算屈曲后抗剪强度（门规6.1.1.6）3）计算（门规6.1.1.6）（楔形构件，腹板高度取板幅平均高度）（2）腹板有效截面计算（门规6.1.1.2-门规6.1.1.6）1）计算腹板的（门规公式6.1.1-5）2）计算

17、（门规公式6.1.1-4）受压板件稳定系数3）计算（门规公式6.1.1-3）计算参数4）计算=0.80.9361.2，有效宽度系数（门规公式6.1.1-2c）腹板受压区有效宽度（门规公式6.1.1-1b）确定腹板有效宽度的分布（门规公式6.1.1-7a）（门规公式6.1.1-7b）5） 计算有效截面的截面特性 （Ae为有效截面的面积，Se为有效截面对下翼缘边界的面积矩，y为有效截面中性轴位置，Ixe为对中性轴的转动惯量，We1为最大受压纤维截面模量）（3）强度验算（门规6.1.2.2） 由于V=107.37kN0.5Vd=250.95kN，则工字形截面压弯构件在剪力V、弯矩M和轴力共同作用下的

18、截面强度须满足故大头端截面强度是安全的。3.小头端截面强度验算（门规6.1.1.2-门规6.1.1.6），弯矩为0故（门规公式6.1.1-5）受压板件稳定系数（门规公式6.1.1-4）计算参数（门规公式6.1.1-3）（门规公式6.1.1-2b）腹板受压区有效宽度由于，腹板受压区，由于小头端，（门规公式6.1.1-10）（对楔形构件，腹板高度取板幅平均高度）（门规公式6.1.1-8）故小头端强度满足要求。4.平面内稳定计算（门规6.1.3） 根据附录4附表4-3-3，有关计算长度和稳定系数的计算如下：（1）计算柱的线刚度（h为构件长度）（门规公式6.1.3-3）（2）计算梁的线刚度首先需要楔形

19、梁在刚架平面内的换算长度系数。（查门规附录D），屋脊一侧两楔形梁段的楔率为：，最小截面高度两侧的楔形段长度比为，刚架脊点视为斜梁铰接支点。根据门式刚架轻型房屋钢结构技术规程（CECS 102:2002）附录D，有=0.25时，=0.5=0.50时，=0.6插值有：=0.5时，=0.6（由门规附录D查得）半跨斜梁长度12.05m梁的线刚度（门规公式6.1.3-4）梁柱线刚度比柱小头大头截面惯性矩比根据附表4-3-3，柱的计算长度系数（门规6.1.3中的表6.1.3）柱刚度平面内的计算长度（3）求构件轴压稳定系数小头回转半径,查附表4附表4-2-2（b），得（此处查钢规5.1及附录C）等效弯矩系数

20、（门规6.1.3.3规定）（门规公式6.1.3-2）（门规公式6.1.3-1）5.平面外的稳定计算（门规6.1.4） 等效弯矩系数 （门规公式6.1.4-2） 设墙面檩条间距为2.5m，且通过隅撑与柱内侧翼缘连接，平面外计算长度取，又小头端截面的 ，查附表4-2-2（b）， 求均匀弯曲楔形受弯构件的整体稳定系数： 首先求受压翼缘与受压腹板1/3高度组成的截面绕y轴的回转半径。柱小头截面是全截面受压。 构件的楔率 （门规公式6.1.4-6） （门规公式6.1.4-7） （门规公式6.1.4-5） 均匀受弯楔形构件的整体稳定系数 （门规公式6.1.4-4） 算得的大于0.6，则（此处查钢规附录B）（门规公式6.1.4-1）