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1、 .Huazhong University of Science and Technology建筑钢结构课程设计 轻型门式钢架设计班级：土木工程1202班姓名：学号：U2012154指导老师：聂肃非2015年11月11日目 录一、设计资料 3二、荷载计算 4三、内力分析 5四、内力组合 15五、钢架设计 18 （1）截面设计 18 （2）构件验算 18 （3）节点验算 23六、其它构件设计 27（1）隅撑的设计 27 （2）檩条的设计 28 （3）墙梁设计 31（1）山墙抗风柱设计 32 （2）屋面支撑设计 35 （3）雨篷设计 361、设计资料某市某加工厂一厂房，该厂房为单层，采用单跨双坡门
2、式刚架，刚架跨度24m，柱高6m；共有20榀刚架，柱距6.6m，屋面坡度1:10；地震设防列度为6度，地面粗糙度为B类。刚架平面布置见图1(a)，刚架形式及几何尺寸见图1(b)，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1.5m，钢材采用Q235钢，焊条采用E43型。2、荷载计算（1） 荷载取值计算1有吊顶时屋盖永久荷载标准值：0.45 KN/m22屋面可变荷载标准值屋面活荷载：按不上人屋面考虑，取为0.30 KN/m2（计算刚架时）、 0.50 KN/m2（计算檩条时）。雪荷载：基本雪压S0=0.50 KN/m2。对于单跨双坡屋面，屋面坡角=54236，r=1.0，
3、雪荷载标准值=rS0=0.50KN/m2。取屋面活荷载与雪荷载中的较大值0.50 KN/m2，不考虑积灰荷载。3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0=1.050.35 =0.37KN/m2，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，z=1.0。风荷载体型系数s：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)。4地震作用据全国民用建筑工程设计技术措施结构中第18.8.1条建
4、议：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7度的地区可不进行抗震计算。本工程结构设计抗震设防烈度为7度，故可不考虑地震作用。（二）各部分作用的荷载标准值计算屋面：恒荷载标准值：0.456=2.70KN/m活荷载标准值：0.506=3.00KN/m柱荷载：恒荷载标准值：0.5612+2.7012=68.40KN活荷载标准值：3.0012=36.00KN风荷载标准值：迎风面：柱上qw1=0.3760.25=0.555KN/m横梁上qw2=0.3761.0=2.22KN/m背风面：柱上qw3=0.3760.55=1.22KN/m横梁上qw4=0.3760.65=1.44KN/m3、内力
5、分析 考虑本工程刚架跨度较小、厂房高度较低、荷载情况及刚架加工制造方便，刚架采用等截面，梁柱选用相同截面。柱脚按铰接支承设计。采用弹性分析方法确定刚架内力。引用钢结构设计与计算（包头钢铁设计研究院编著，机械工业出版社）中表229（铰接柱脚门式刚架计算公式）计算刚架内力。1在恒荷载作用下=l/h=24/9=2.67=f/h=1.0/9=0.11k=h/s=9/12.0416=0.7474=3+k+(3+)=3+0.7474+0.11(3+0.11)=4.0895HA=HE=ql/8=2.7242.670.5227/8=11.30KNMC=ql21(1+) /8=2.72421(1+0.11)0.
6、5227/8=81.61KNmMB=MD=ql2/8=2.72420.5227/8=101.61KNm刚架在恒荷载作用下的内力如图。内力计算的“+、”号规定：弯矩图以刚架外侧受拉为正，在弯矩图中画在受拉侧；轴力以杆件受压为正，剪力以绕杆端顺时针方向旋转为正。6000图4.刚架在恒荷载作用下的V图24000AE31.35KN11.30KNB0.94KNCD-+-11.30KN-+31.35KN0.94KN11.30KN11.30KN2在活荷载作用下VA=VE=36.00KNHA=HE=3.00242.670.5227/8=12.56KNMC=3.002421(1+0.11)0.5227/8=90
7、.68KNmMB=MD=3.002420.5227/8=112.90KNm刚架在活荷载作用下的内力如图。3在风荷载作用下对于作用于屋面的风荷载可分解为水平方向的分力qx和竖向的分力qy。现分别计算，然后再叠加。(1)在迎风面横梁上风荷载竖向分力qw2y作用下VA=2.22126.66=19.98KNHA=HE=ql/4=2.22242.670.1307/4=4.65KNMB=MD=4.659=41.85KNmMC= ql22(1+) /4=2.222420.521.150.1307/4=31.87KNm刚架在qw2y作用下的内力如图(2)在背风面横梁上风荷载竖向分力qw4y作用下VA=1.44
8、124.32=12.96KNHA=HE=ql/4=1.44242.670.1307/4=3.02KNMB=MD=3.029=27.18KNmMC= ql22(1+) /4=1.442420.521.110.1307/4=21.76KNm刚架在qw4y作用下的内力如图。(3)在迎风面柱上风荷载qw1作用下=1，VA=VE=qh12/2L=0.55592/(224)=0.94KNHE=0.55593.75=1.25KNMD=1.259=11.25KNm刚架在qw1作用下的内力如图。 (4)在背风面柱上风荷载qw3作用下VA=VE=qh12/2L=1.2292/(224)=2.31KNHA=1.22
9、98.24=2.74KNMD=8.2491.2292/2=24.75KNmMB=2.749=24.66KNm刚架在qw3作用下的内力如图。 (5) 在迎风面横梁上风荷载水平分力qw2x作用下=1，=0HA=2.221.0(1+0.0144)/2=1.13KNHE=2.221.01.13=1.09KNMB=1.139=10.17KNmMD=1.099=9.81KNm刚架在qw2x作用下的内力如图。 (6) 在背风面横梁上风荷载水平分力qw4x作用下HA=1.441.0(1+0.0144)/2=0.73KNHE=1.441.00.73=0.71KNMB=0.739=6.57KNmMD=0.719=
10、6.39KNm刚架在qw4x作用下的内力如图。(7)用叠加绘制在风荷载作用下刚架的组合内力。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(GB500092001)的规定，采用荷载效应的基本组合：0SR。本工程结构构件安全等级为二级，0=1.0。对于基本组合，荷载效应组合的设计值S从下列组合值中取最不利值确定：A1.2恒荷载标准值计算的荷载效应+1.4活荷载标准值计算的荷载效应B1.0恒荷载标准值计算的荷载效应+1.4风荷载标准值计算的荷载效应C1.2恒荷载标准值计算的荷载效应+1.4活荷载标准值计算的荷载效应+0.61.4风荷载标准值计算的荷载效应D1.2恒荷载标准值计
11、算的荷载效应+1.4风荷载标准值计算的荷载效应+0.71.4活荷载标准值计算的荷载效应E1.35恒荷载标准值计算的荷载效应+0.71.4活荷载标准值计算的荷载效应本工程不进行抗震验算。最不利内力组合的计算控制截面取柱底、柱顶、梁端及梁跨中截面，对于刚架梁，截面可能的最不利内力组合有：梁端截面：(1)Mmax及相应的N、V；(2)Mmin及相应的N、V梁跨中截面：(1)Mmax及相应的N、V；(2)Mmin及相应的N、V对于刚架柱，截面可能的最不利内力组合有：(1)Mmax及相应的N、V；(2)Mmin及相应的N、V(3)Nmax及相应的Mmax、V；(4)Nmin及相应的Mmax、V内力组合见
12、表1。刚架内力组合表（以左半跨为例）表1注：内力计算的“+、”号规定：弯矩图以刚架外侧受拉为正，轴力以杆件受压为正，剪力以绕杆端顺时针方向旋转为正。截面内力组组合项目荷载组合方式荷载组合项目M（KNm）N（KN）V（KN）刚架柱柱顶（B点）Mmax及相应的N、VA1.2恒+1.4活240.0089.2831.14（）Mmin及相应的N、VB1.0恒+1.4风40.25-17.831.72（）Nmax及相应的Mmax、VA1.2恒+1.4活240.0089.2831.14（）Nmin及相应的Mmax、VB1.0恒+1.4风40.25-17.831.72（）柱底（A点）Mmax及相应的N、VMmin及相应的N、VNmax及相应的Mmax、VA1.2恒+1.4活0121.6831.14（）Nmin及相应的Mmax、VB1.0恒+1.4风09.178.71（）刚架梁支座（B点）Mmax及相应的N、VA1.2恒+1.4活240.0038.4591.20（）Mmini及相应的N、VB1.0恒+1.4风40.25-3.19-17.62（）跨中（C点）Mmax及相应的N、VB1.0恒+1.4风7.055.88-12.36（）Mmin及相应的N、VA1.
