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1、城市建设学院、土木 10805 班、刘勇 轻型门式钢架课程设计计算书1/18 一、设计资料某单层工业厂房，采用单跨双坡门式刚架，刚架跨度 24m，长度 48m，柱距 6m，檐口标高 11m，屋面坡度 1/10 。屋面及墙面板均为彩色钢板，内填充保温层，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， 钢材采用 Q345钢， 2/310 mmNf ， 2/180 mmNf v ， 基础混凝土标号 C30， 2/3.14 mmNf c ， 焊条采用 E50 型。 刚架平面布置图， 屋面檩条布置图， 柱间支撑布置草图，钢架计算模型及风荷载体形系数如下图所示。刚架平面布置图屋面檩条布置
2、图城市建设学院、土木 10805 班、刘勇 轻型门式钢架课程设计计算书2/18 柱间支撑布置草图计算模型及风荷载体形系数二、荷载计算2.1 计算模型的选取取一榀刚架进行分析，柱脚采用铰接，刚架梁和柱采用等截面设计。2.2 荷载取值计算：（ 1） 屋盖永久荷载标准值彩色钢板 0.40 2kN m保温层 0.60 2kN m檩条 0.08 2kN m钢架梁自重 0.15 2kN m合计 1.23 2kN m（ 2） 屋面活载和雪载 0.30 2/KN m 。（ 3） 轻质墙面及柱自重标准值 0.50 2/KN m城市建设学院、土木 10805 班、刘勇 轻型门式钢架课程设计计算书3/18 （ 4）
3、 风荷载标准值基本风压： mkN /525.050.005.10 。根据地面粗糙度类别为 B 类，查得风荷载高度变化系数：当高度小于 10 m 时，按 10m 高度处的数值采用， z =1.0 。风荷载体型系数 s ：迎风柱及屋面分别为 0.25 和 1.0 ，背风面柱及屋面分别为 0.55 和 0.65 。2.3 各部分作用的荷载标准值计算（ 1） 屋面荷载：标 准 值： mkN /42.7cos1623.1柱身恒载： mkN /00.3650.0（ 2） 屋面活载屋面活载雪载 mkN /81.1cos1630.0（ 3） 风荷载以左吹风为例计算， 右吹风同理计算， 根据公式 0szk 计算
4、， z 查表 mh 10 ， 取 1.0 ， s取值如图 1.2 所示。 （地面粗糙度 B 类）迎风面 侧面 2/131.050.005.10.125.0 mkNk ， mkNq /79.06131.01屋顶 2/525.050.005.10.100.1 mkNk ， mkNq /15.36525.02城市建设学院、土木 10805 班、刘勇 轻型门式钢架课程设计计算书4/18 背风面 侧面 2/289.050.005.10.155.0 mkNk ， mkNq /73.16289.03屋顶 2/341.050.005.10.165.0 mkNk ， mkNq /05.26341.04三、内力计
5、算根据各个计算简图，用结构力学求解器计算，得结构在各种荷载作用下的内力图如下：注：剪力图： “ +”表示方向“”；轴力图：拉为正，压为负。3.1 恒载作用 ( 标准值 ) 下，计算简图及内力值：恒载作用下轴力图恒载作用下剪力图城市建设学院、土木 10805 班、刘勇 轻型门式钢架课程设计计算书5/18 恒载作用下弯矩图3.2 活载作用 ( 标准值 ) 下，计算简图及内力值：活荷载作用下轴力图活荷载作用下剪力图城市建设学院、土木 10805 班、刘勇 轻型门式钢架课程设计计算书6/18 活荷载作用下弯矩图3.3 风荷载作用 ( 标准值 ) 下，计算简图及内力值：风荷载作用下轴力图风荷载作用下剪力
6、图城市建设学院、土木 10805 班、刘勇 轻型门式钢架课程设计计算书7/18 风荷载作用下弯矩图由对称性可知，右风作用下，钢架的内力图与上述各图分别对称，可不做分析。四、内力组合选取荷载组合（ 1.2x 恒载 +1.4x 活载 +1.4x0.6x 风载）对构件内力值进行验算，如下表所示截面 内力 恒载 活载 左风 组合值柱端 A M 0 0 0 0 N -122.04 -21.72 40.21 -143.08 Q -24.27 -5.92 19.15 -21.33 柱端 B M -266.98 -65.12 162.86 -274.74 N -89.04 -21.72 40.21 -103.
7、48 Q -24.27 -5.92 10.46 -25.63 梁端 B M -266.98 -65.12 14.41 -399.44 N -33.01 -8.05 -38.97 -83.62 Q 86.18 21.02 162.86 269.65 梁端 C M 232.80 56.79 -78.09 293.27 N -33.01 -8.05 14.41 -38.78 Q -3.30 -0.81 -0.99 -5.93 城市建设学院、土木 10805 班、刘勇 轻型门式钢架课程设计计算书8/18 五、刚架设计5.1 截面形式及尺寸初选梁柱都采用焊接的工字型钢，梁截面高度 h 一般取（ 1/30
8、 1/45 ） L，故取梁截面高度为 800mm；暂取梁截面尺寸为 H800x300x10x14，如下图所示，柱的截面采用与梁相同。截面 截面名称面 积（ mm2）I X 106mm4 WX 104mm3 I Y 106mm4WY 104 mm3i X mmi Y mm柱 H800 300 10 14 16120 1681 420 63 42 323 63 梁 H800 300 10 14 16120 1681 420 63 42 323 63 2512686681046.3101016811006.21032.310161201006.2mkNEIkNEAx5.2 构件验算：（ 1）构件宽厚
9、比验算206/2352502.7710142800h4.12/2351536.10142/)10300(0ywyfftftb腹板部分：翼缘部分：(2) 平面内计算长度mHHIlIKKKxRRc66.1215.11115.1110.15.7410.15.7,10.11106.12,15.745.7000 其中平面外长度计算系数：考虑压型钢板墙面与强梁紧密连接， 起到应力蒙皮作用， 与柱连接的强梁可作为柱平面外的支撑点，但为了安全起见计算长度按两个强梁间距考虑，即 mmH Y 55002/1100003.87635500,2.3932312660yx城市建设学院、土木 10805 班、刘勇 轻型门
10、式钢架课程设计计算书9/18 （ 3） 刚架柱的验算A柱有效截面特征，截面全部有效。则由于考虑屈曲后强度18.017.015.18/23563.191.2810/772/2351.28/63.191)1(112.0)1(1617.42499.5883.7177283.71h82.083.7199.5882.183.7199.5883.71/99.5883.7141.6542.6104201074.274161201048.10363.25,48.103,74.2742212maxminmax02463minmaxywwpcXfkthkmmmmNWMANkNQkNNmkNMB.抗剪验算柱截面的最
11、大剪力是 m axV =25.63kN，考虑到仅有支座加劲肋，08.123534.537/ ywosfth ，4.108.18.0 s ，所以 8208.0)8.0(64.01 vsv ff ，梁的抗剪承载力设计值 max58.1140180107728208.08208.0 VkNfthV vwwu ，满足要求。弯剪压共同作用下的验算：因为 uVV 5.0 ，按公式 eeeNe ANWMMM / 进行验算，其中 mkNfWM ee 9031021510420 64，满足要求。mkNmkNANWMM eeeNe 74.2742.89716120/90348.103903/C.整体稳定验算构件的
12、最大内力： N=143.08kN， M=274.74kN m a. 刚架柱平面内的整体稳定性验算刚 架 柱 高 H=11000mm， 柱 的 计 算 长 度 系 数 05.10 。 刚 架 柱 的 计 算 长 度/x o x xl i 39.2 0.6 ，满足要求取22246310200y/310/4.112/73.1104201074.274975.016120643.01008.143975.075.00.10.1906.0282.007.1mmNfmmNmmNWMANNNNNbyEteYeXeXtbyd验算刚架在风荷载作用下的侧移bc II ， 18.211000/24000/ hIlI
13、 bct刚架柱顶等效水平力： kNhqqH ww 57.1811)73.179.0(67.0)(67.0 31mmhmmEIHhtc18360/86.24)18.22(101681001020612110001057.18)2(12 43333城市建设学院、土木 10805 班、刘勇 轻型门式钢架课程设计计算书11/18 （ 4） 刚架梁的验算A梁有效截面特征，截面全部有效。则由于考虑屈曲后强度18.016.015.18/2355.211.2810/772/2351.28/51.211)1(112.0)1(1632.40690.1772h90.029.10091.8990.129.10091.
14、8929.100/91.8929.10010.9519.5104201044.399161201062.8365.269,62.83,44.3992212maxminmax02463minmaxywwpcXfkthkmmmmNWMANkNQkNNmkNMB.抗剪验算梁截面的最大剪力是 m axV =83.62kN， 考虑到仅有支座加劲肋， 由于是等截面， 同理得max58.1140180107728208.08208.0 VkNfthV vwwu ，满足要求。弯剪压共同作用下的验算：因为 uVV 5.0 ，按公式 eeeNe ANWMMM / 进行验算，其中 mkNfWM ee 9031021
15、510420 64，满足要求。mkNmkNANWMM eeeNe 44.3992.89716120/90348.103903/C.整体稳定验算构件的最大内力： N=-83.62kN， M=-399.44kN m a. 刚架梁平面内的整体稳定性验算梁平面内的整体稳定性验算：计算长度取横梁长度 xl 0 =12060mm， /x ox xl i 37.34 0.6 ，满足要求取22246310200y/310/2.80/906.0104201074.274975.016120906.01008.143975.075.00.10.1906.0282.007.1mmNfmmNmmNWMANNNNNbyEteYeXeXtby城市建设学院、土木 10805 班、刘勇 轻型
