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1、 学 号2011021111钢结构设计课程设计哈尔滨市某雪糕厂轻型门式刚架设计院 （系）名 称： 航天与建筑工程学院专 业 名 称： 土木工程学 生 姓 名： 韩学彬指 导 教 师： 张建华 副教授2014年6月 钢结构设计课程设计计算书1. 设计资料12.荷载计算21）荷载取值计算22）各部分作用的荷载标准值计算33.内力分析41）在恒荷载作用下42）在活荷载作用下63）在风荷载作用下84.内力组合155.刚架设计175.1 截面设计175.2 构件验算17（1）验算刚架柱在风荷载作用下的侧移17（2）构件宽厚比验算17（3）刚架梁的验算18 （4）刚架柱的验算20 5.3 节点验算23（1
2、）梁柱连接节点：23（2）横梁跨中节点25 （3）柱脚设计276.其他构件设计28 6.1 檩条的设计28（1）荷载及内力：28 （2）截面选择及截面特性29（3）强度验算：31（4）挠度验算：31（5）构造要求：32 6.2 隅撑的设计32 6.3墙梁的设计32（1）荷载计算33（2）内力计算33（3）强度计算33（4）挠度计算34参考文献34 钢结构设计课程设计计算书1. 设计资料 哈尔滨市某雪糕厂房，采用单跨双坡门式刚架，刚架跨度27m，柱距6m，柱高6m，屋面坡度1/10，地震设防烈度为6度。刚架平面布置如下图（a）所示，刚架形式及几何尺寸如下图（b）所示。屋面及墙面板均为彩色压型钢板
3、，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1.5米，钢材采用Q345钢，焊条采用E43型。（a）钢架平面布置图（b）钢架形式及几何尺寸02.荷载计算 1）荷载取值计算 （1）屋盖永久荷载标准值（对水平投影面） YX51-380-760型彩色压型钢板 0.15kN/m2 50mm厚保温玻璃棉板 0.05kN/m2 PVC铝箔及不锈钢丝网 0.02kN/m2 檩条及支撑 0.10kN/m2 刚架斜梁自重 0.40kN/m2 悬挂设备 0.20kN/m2 合计 0.92kN/m2 （2）屋面可变荷载标准值 屋面活荷载：0.30KN/m 雪荷载：基本雪
4、压S0=0.45kN/m2。对于单跨双坡屋面，屋面坡角=542 38,z=1.0，雪荷载标准值Sk=zS0=1.00.45kN/m2=0.45kN/m2。取屋面活荷载与雪荷载中的较大值0.45kN/m2，不考虑积灰荷载。 （3）轻质墙面及柱自重标准值（包括柱，墙骨架等） 0.5kN/m2 （4）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=1.050.55kN/m2=0.58kN/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（GB500092001）的规定采用，当高度小于10m时，按10m高度处的数值采用，z=1.
5、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）。（5） 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。故本工程结构设计不考虑地震作用。2）各部分作用的荷载标准值计算 （1）屋面 恒荷载标准值：0.926kN/m2=5.52kN/m2 活荷载标准值：0.456kN/m2=2.70kN/m2 （2）柱荷载 恒荷载标准值：（0.566+5.5213.5）kN=95.52kN 活荷载标准值：2.7013.5k
6、N=36.45kN （3）风荷载标准值 迎风面：柱上qw1=0.5860.25kN/m=0.87kN/m 横梁上qw2=-0.5861.0kN/m=-3.48kN/m 背风面：柱上qw3=-0.5860.55kN/m=-1.91kN/m 横梁上qw4=-0.5860.65kN/m=-2.26kN/m3.内力分析 考虑本工程刚度跨度较小，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。引用建筑结构静力计算手册（中国建筑工业出版社）中表8-7公式计算刚架内力。 （1）在恒荷载作用下（见图3-13-3)=l/h=27/6=
7、4.5=f/h=1.35/6=0.225k=h/s=6/13.5673=0.4422=3+k+(3+)=3+0.4422+0.225(3+0.225)=4.1678=0.5474HA=HE=5.52274.50.5474/8kN/m=45.89kNMC=1-(1+)=9.1812721-(1+0.225)0.5474/8kN/m=165.71kNmMB=MD=-=-5.522720.5474/8kN/m=-275.35kNm 图3-1 恒荷载作用下的M图图3-2 恒荷载作用下的N图图3-3 恒荷载作用下的V图刚架的内力图符号规定：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
8、正，剪力以绕杆端顺时针方向旋转为正。（2）在活荷载作用下（见图3-43-6）VA=VE=2.70272kN=36.45kNHA=HE=kN=22.45kNMC=1-（1+）=1-(1+0.225)0.5474kNm=81.05kNmMB=MD=-=-2.702720.5474/8kNm=-134.68kNm图3-4 活荷载作用下的M图图3-5 活荷载作用下的N图图3-6 活荷载作用下的V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。 （1）在迎风面横梁上风荷载竖向分力qw2y作用下（见图3-7）=（8+5）=（8+50.225）=0.1368VE=3
9、.48278kN=11.75kN; VA=(3.4813.5-11.75)kN=35.23kNHA=HE=kN=14.46kNMB=MD=kNm=86.76kNmMC=2-(1+)=0.52-(1+0.225)0.1368kNm=26.57kNm图3-7 风荷载qw2y作用下的M图(2) 在背风面横梁上风荷载竖向分力qw4y作用下（见图3-8）VA=2.26278kN=7.63kN; VE=(2.2613.5-7.63)kN=22.88kNHA=HE=2.26274.50.1368/4kNm=9.39kNmMB=MD=2.262740.1368kNm=56.35kNmMC=0.52-(1+0.
10、225)0.1368kNm=33.95kNm图3-8 风荷载qw4y作用下M图（3） 在迎风面柱上风荷载qw1作用下（见图3-9）=1=6(2+0.225)+50.4422=0.9334VA=-VE=-0.8762/(227)kN=-0.58kNHE=0.586-3.38kN=1.84kNMB=(2-)=kNm=8.35kNmMC=1-(1+)=（1-（1+0.225）0.9334kNm=-1.12kNmMD=1.846kNm=11.04kNm图3-9 风荷载qw1作用下的M图（4）在背风面柱上风荷载qw3作用下（见图3-10）VA=-VE=-1.9162/(227)kN=-1.27kNHE=
11、)=-（2-）kN=8.79kNHA=(1.916-8.79)kN=2.67kNMD=(8.796-1.9162/2)kNm=18.36kNmMB=2.676kNm=16.02kNmMC=kNm =-2.47kNm 图3-10 风荷载qw3作用下的M图（5） 在迎风面横梁上风荷载水平分力qw2x作用下（见图3-11）=1;=0.0315VA=-VE=-(1+0.0315)=1.16kNHA=(1+0.0315)kN=2.28kNHE=(3.481.35-2.42)kN=2.28kNMC=kNm =1.04kNmMB=2.426kNm=14.52kNmMD=2.286kNm=13.68kNm图3
12、-11 风荷载qw2x作用下的M图(6) 在背风面横梁上风荷载水平风力qw4x作用下（见图3-12）VA=-VE=-2.261.35(227)(26+1.35)kN=-0.75kNHE=2.261.35(1+0.0315)/2kN=1.57kNHA=(2.261.35-1.57)kN=1.48kNMC=2.261.35620.2250.51.2250.0315)kNm=0.68kNmMB=1.486kNm=8.88kNm，MD=1.576kNm=9.42kNm图3-12 风荷载qw4x作用下的M图（7） 用叠加绘制在风荷载作用下刚架的组合内力（见图3-133-3-16）图3-13 左风向风荷载qw作用下的M图图3-14 右风向风荷载qw作用下的M图图3-15 风荷载qw作用下的N图图3-16 左风向风荷载qw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（GB50009-2001）的规定，采用荷载效应的基本组合：SR。本工程结构构件安全等级为二级，=1.0。(1) 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 1.2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； 1.0恒荷载标准值计算的荷载效应+1.4风荷载标准值计算的
