门式刚架轻型钢结构设计计算书

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1、 门式刚架轻型钢结构设计 计算书 门式刚架轻型钢结构设计 计算书 1 工程情况 无吊车门式刚架跨度 13 1m 刚架间距 5m 共 10 榀 钢架柱高 4 6 m 屋面坡度 1 6 屋面及墙板采用加 JXB42 333 1000 型岩棉夹芯彩色钢制夹芯板 芯板面板厚为 0 50mm 板厚为 80mm 自重 0 25 kN m2 檩条为薄壁卷边 C 型钢 间距为 1 5m 自 重 0 05kN m2 钢材采用 Q235 钢 焊条为 E43 型 抗震设防烈度为 6度 刚架梁在 1 3 处变截面 静载 为 0 2 kN m2 活载 0 5 kN m2 雪载 0 2 kN m2 风载 基本风压 W0

2、0 55 kN m2 地面粗糙度 B 类 i 1 6 1 3 处拼 接 图图 1 刚架简图刚架简图 2 钢架的布置及类型 2 1 钢架的布置 按 CECS102 2002 规范 门式钢架轻型钢结构广房的纵向温度区 伸缩缝间距 应不达于 300m 横向温度区段应不大于 150m 该工程可不设伸缩缝 柱网及平面布置如图 2 AB 1238910 图图 2 刚架平面布置图刚架平面布置图 1 2 2 钢架的类型 根据门式钢架类型钢结构特点 为了充分利用材料的作用达到节省材料的目的 截面应选用变 截面实腹式门式钢架轻型钢架结构 由于厂房内无吊车采用铰接柱脚刚架 3 屋面构件与支撑设置 3 1 屋面板 根

3、据保温隔热的要求及建筑外形设计要求 考虑施工方便选用JXB42 333 1000型岩棉夹芯彩 色钢制夹芯板 芯板面板厚为 0 50mm 板厚为 80mm 3 2 檩条 根据屋面板对檩条的要求 檩条间距采用 1 5m 按荷载采用冷弯薄壁 C 型钢 C180 x70 x20 x3 跨中设拉条一道 3 3 屋面支撑与柱间支撑 为了保证厂房的强度 空间结构的稳定性 门式钢架结构左右跨横梁顶面设置横向水平支 撑 在柱间设置柱间支撑 3 3 1 屋面横向支撑 根据 CECS102 2002 的要求 屋盖的横向支撑和柱间的支撑一般设置在温度区段端部或第 一或第二开间区 柱间支撑布置如图 3 1238910

4、图 3 刚架柱间支撑布置图 1 柱间支撑设计 柱间支撑计算简图见图 4 按 CECS102 2002 附录 A 0 650 150 8 s z 按 GB50009 2001 低于 10m 取0 1 s 2 0 8 1 0 1 05 0 550 462 kszo kN ww m 1 1 0 462 13 1 515 1 2 wk N 按一半山墙荷载的12考虑节点活荷载标准值 1 11 3 775 22 w k FW kN N 即节点荷载设计值 1 4 37755 29 w Fk 2 Fw 5 29 图图 4 柱间支撑计算图柱间支撑计算图 柱间支撑构件为柔性构件只能承受拉力 则 直杆的反力设计值

5、1 5 29NkN 斜杆的反力设计值 2 5 29 cos7 23NkN 2 杆件验算 直杆承受压力采用 C180 70 20 3 0 按轴心压杆进行验算 斜杆受拉采用圆钢 就按轴心拉杆验算 16 1 直杆 截面性质 24 4 A 9 92 473 09 6 91 60 92 2 65 xx yy cmIcm icm Icm icm 强度验算 22 2 5290 5 33 215 9 92 10 N N mmfN mm A 满足要求 刚度 5000 72 3200 69 1 5000 188 7200 26 5 x x y y l i l i 满足要求 稳定性 只需要验算平面外的稳定性 B 类

6、截面查表得0 206 y 22 2 5290 25 9 215 0 206 9 92 10 y N N mmfN mm A 满足要求 b 斜杆 截面性质 2 A 201 1mm 强度验算 2 7230 35 95 215 201 1 N N mmfN mm A 2 满足要求 3 刚度验算 张紧的圆钢不需要考虑长细比 3 4 墙梁设计 墙板采用加 JXB42 333 1000 型岩棉夹芯彩色钢制夹芯板 按文献 4 中墙梁截面选 用表 11 1 墙梁选用冷弯薄壁卷边槽钢 C160 60 20 20 跨中设拉条一道 4 荷载计算 4 1 荷载取值计算 标准值 1 恒载 屋面板 JXB42 333 1

7、000 型岩棉夹芯彩色钢制夹芯板 0 25 2 kN m 檩条及支撑 0 15 2 kN m 钢架横梁 0 15 静载 0 2 2 0 75 kN m 墙面及柱的自重 0 5 2 kN m 2 活载 雪载 0 2 2 kN m 屋面均布活载 由于刚架的受荷水平面积为 13 1 5 65 5 60 所以屋面 活荷载取为 0 3 2 m 2 m 2 kN m 根据 GB5009 2001 两种取最大值 取活载 0 3 2 kN m 3 风荷载 0 8 0 5 0 5 0 6 7 43 2 02 2 43 4 65 A B C D E 图图 5 风荷载体形系数与风荷载作用风荷载体形系数与风荷载作用

8、基本风压 地面粗糙类别 B 类 按 CECS102 2002 的规定 基本风 压乘以 1 05 的系数 即 2 0 55 o wkN 1 05 o m N m20 550 5775 wk 4 以柱顶为标准风压高度变化系数 1 0 1 0 zz 4 2 各部分作用荷载 1 屋面恒载 标准值 0 75 5 cos3 80 kN m 设计值 1 2 3 84 56 kN m 柱身恒载 0 5 5 2 5 kN 设计值 2 5 1 2 3 kN 2 屋面活荷载 标准值 0 3 5 cos1 52 kN m 设计值 1 4 1 522 13 kN m 3 风荷载 仅以左风为例 右风相反 屋面风压设计值

9、1 4 1 0 1 00 60 55 1 05 52 43 w bc qk N m 1 4 1 0 1 00 50 55 1 05 52 02 w cd qk N m 柱顶集中风载设计值 对于铰接变截面柱按简化取上半段风载为集中风载作用于柱 顶计算 1 4 1 0 1 0 0 8 0 55 1 05 5 2 37 43 bw pkN 1 4 1 0 1 00 50 55 1 05 5 2 34 65 Dw pk N 则风荷载作用如图 6 7 084 4 43 A B C D E q1 q2 q3 q4 图图 6 风荷载作用图风荷载作用图 12 2 43 qqkN m 34 2 02 qqkN

10、m 5 5 截面初择 截面初选按以下的方法进行 单跨双坡对称实腹式变截面刚架的几何尺寸如图 7 所示 11 13100 437327 5 30403040 400mm 4600 460306 7 10151015 cc L mm hh H mm 取 1 18072150 25 c h bmmb 取 mm 1 00 200133200mm 250mm 23 c cc h hmmmmhh 且取 0c A B hc1 hc0 hb1 hb0 H 2 5 0 4 0 0 x 1 5 0 x 8 x 1 0 H 4 0 0 2 0 0 x 1 5 0 x 8 x 1 0 H2 0 0 x 1 5 0 x

11、 8 x 1 0 图图 7 刚架截面初选刚架截面初选 1 13100 437374 30353035 b L h mm 1 由于一般情况下取 1cb hh 故取 1 400 b h 1 15060b 150 25 b h bmm 取 00 13100 238200 200mm 55655565 bb L hmm 取 h 选取截面的特性如表 1 所示 表表 1 截面特性截面特性 截面 2 A mm x 4 I mm y 4 I mm x 3 mm W y 3 mm W x mm i y mm i 6 柱 梁 大头 小头 大头 小头 6040 4840 6040 4440 8 1 51 10 7

12、10 5 13 8 1 51 10 7 3 10 10 5 64 6 10 5 63 6 10 5 64 6 10 5 63 6 10 4 11 5 10 7 53 5 10 7 53 5 10 3 10 5 10 75216 75130 75216 75102 157 9 103 0 157 9 83 5 30 6 34 1 30 6 35 6 柱截面的平均惯性矩 8 84 01 10 1 510 5131 01 10 2 ccc IIImm 梁截面的平均惯性矩 012 7 74 1 2 22 10 3 1015 113 10 2 33 7 09 10 bbb b III I mm 6 内力

13、和侧移计算 6 1 内力计算 内力计算采用弹性分析法 用梁 柱平均刚度将梁 柱简化为等截面刚梁 然后采用结 构力学求解器进行求解 6 1 1 屋面恒荷载作用 1 输入文件 结点 1 0 0 结点 2 0 4 6 结点 3 4 37 5 33 结点 4 6 55 5 69 结点 5 8 73 5 33 结点 6 13 1 4 6 结点 7 13 1 0 单元 1 2 1 1 0 1 1 1 单元 2 3 1 1 1 1 1 1 单元 3 4 1 1 1 1 1 1 单元 4 5 1 1 1 1 1 1 单元 5 6 1 1 1 1 1 1 单元 6 7 1 1 1 1 1 0 结点支承 7 4

14、0 0 0 结点支承 1 4 0 0 0 单元荷载 2 3 4 56 0 1 90 单元荷载 3 3 4 56 0 1 90 单元荷载 4 3 4 56 0 1 90 单元荷载 5 3 4 56 0 1 90 7 单元荷载 6 3 0 5 0 1 180 单元荷载 1 3 0 5 0 1 0 单元材料性质 1 1 1 10 1 1 1 1 单元材料性质 2 5 1 7 9 1 1 1 单元材料性质 6 6 1 10 1 1 1 1 2 输出文件 杆端内力值 乘子 1 杆端 1 杆端 2 单元码 轴力 剪力 弯矩 轴力 剪力 弯矩 1 32 1680567 11 1679836 0 000000

15、00 29 8680567 11 1679836 51 3727247 2 15 9364929 27 6197595 51 3727247 15 9364929 7 41643782 26 2421401 3 15 9226684 7 44605745 26 2421401 15 9226684 2 62937580 31 5634290 4 15 9226684 2 62947240 31 5634290 15 9226684 7 44596085 26 2423535 5 15 9363403 7 41634107 26 2423535 15 9363403 27 6196628 51

16、3720827 6 29 8679369 11 1678440 51 3720827 32 1679369 11 1678440 0 00000000 3 内力图 设计值 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 51 37 51 37 26 2426 24 31 56 32 30 31 56 26 24 32 30 26 24 51 37 51 37 a M 图 kNm 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 11 17 27 62 7 427 45 2 63 2 63 7 45 7 42 27 62 11 17 11 17 b V 图 kN 8 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 32 17 29 87 15 94 15 92 15 92 15 94 29 87 32 17 c N 图 kN 图图 8 刚架在恒荷载作用下的内力图刚架在恒荷载作用下的内力图 6 1 2 屋面活荷载作用 1 输入文件 结点 1 0 0 结点 2 0 4 6 结点 3 4 37 5 33 结点 4 6 55 5 69 结点 5 8 73 5 33 结点 6 13 1