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1、钢结构设计课程设计计算书11.设计资料哈尔滨市某单层工业厂房，采用单跨双坡门式刚架，刚架跨度 33m，柱距 7m，柱高8m，屋面坡度 1/10，地震设防烈度为 6 度。刚架平面布置如下图 1.1 所示，刚架形式及几何尺寸如下图 1.2 所示。屋面及墙面板均为彩色压型钢板，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 E50 型。图 1.1 刚架平面布置图图 1.2 刚架形式及几何尺寸801:030165 707260 6101307钢结构设计课程设计计算书22.荷载计算2.1 荷载取值计算：（1）屋
2、盖永久荷载标准值（对水平投影面）YX51380760 型彩色型钢板 0.15 2kNm50 厚保温玻璃棉板 0.05 mPVC 铝箔及不锈钢丝网 0.02 2檩条及支撑 0.10 k刚架斜梁自重 0.15 2悬挂设备 0.50 Nm合计 0.97 2k（2）屋面可变荷载标准值屋面活荷载：0.48 2kNm雪荷载：哈尔滨市基本雪压 =0.45 。0S2kN对于单跨双坡屋面，屋面坡角 = ， =1.0，5438oz雪荷载标准值 ： = =1.00.45=0.45 。kz02m本工程不考虑积灰荷载。所以屋面可变荷载取 Max 0.48 。活 荷 载 ,雪 荷 载 2k（3）轻质墙面及柱自重标准值（包
3、括柱、墙骨架等）0.5 2kNm（4）风荷载标准值基本风压： =1.050.55 =0.58 ；02kNm2k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 时，按 10 高m度处的数值采用， =1.0。风荷载体型系数 ：迎风柱及屋面分别为0.25 和1.0，背zs风面柱及屋面分别为0.55 和0.65。（5）地震作用哈尔滨地区抗震设防烈度为 6 度，根据全国民用建筑工程设计技术措施结构中第 18.8.1 条的建议，所以不考虑地震作用。2.2 各部分作用的荷载标准值计算（1）屋面恒荷载标准值：0.977=6.79 kNm活荷载标准值：0.487=3.36钢结构设计课程设
4、计计算书3（2）柱荷载恒荷载标准值：0.5786.7916.5=140.04 kN活荷载标准值：3.3616.5=55.44（3）风荷载标准值迎风面：柱 上 10.587(.21.0wq） km横梁上 2)46N背风面：柱 上 3.(.3横梁上 40587)2wqk3.内力分析各图的符号规定为：弯矩以钢架外侧受拉为正，轴力以压力为正，剪力以绕钢架顺时针转动为正，并利用结构力学求解器进行内力分析得到结果。3.1 恒荷载作用下的内力分析图 3.1.1 恒荷载作用下的 M 图图 3.1.2 恒荷载作用下的 N 图503.64kNm316.7kNmg=.9/12.812.04k80ABCDE53.6N
5、mABCDE140.kN2.739k62.5k73.9k+08 140.k2+钢结构设计课程设计计算书4图 3.1.3 恒荷载作用下的 V 图3.2 活荷载作用下的内力分析图 3.2.1 活荷载作用下的 M 图图 3.2.2 活荷载作用下的 N 图ABCDE62.9kN62.9k105.6.2kN105.2kN_+308 6962.9k_+259.61kNm163.28kNmq=./ABCDE080 259.61kNmABCDE57.kN.380k32.8k+3038.0k57.k+钢结构设计课程设计计算书5图 3.2.3 活荷载作用下的 V 图3.3 风荷载作用下的内力分析图 3.3.1 左
6、风向风荷载作用下的 M 图图 3.3.2 左风向风荷载作用下的 N 图ABCDE32.45kN. 3.2kN54.23kN080 32.45k+_+qw2=4.6kN/mABCDEqw4=.6/qw32.kN/mqw1.0/8.750.91.83ABCDE63.kN. 8.4k8.4k76N769._3080_钢结构设计课程设计计算书6图 3.3.3 左风向风荷载作用下的 V 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。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： 。本工程结构构件
7、安全等级为二级，oSR。刚架内力组合（左半跨）见表 4.1。1.0o表 4.1 内力组合表截面 内力组组合项目 荷载组合方式 荷载组合项目 M/KNm N/KN V/KNMmax 及相应的 N、V （1） .2恒 +1.4活 967.82 215.30 120.98Mmin 及相应的 N、V （2） .0恒 风 104.19 22.92 18.75Nmax 及相应的M max、V （1） .恒 .活 967.82 215.30 120.98柱顶 BNmin 及相应的M max、V （2） .0恒 +14风 104.19 22.92 18.75Mmax 及相应的 N、V Mmin 及相应的 N、
8、V Nmax 及相应的M max、V （1） .2恒 +1.4活 0 248.90 120.55刚架柱柱底 ANmin 及相应的M max、V （2） .0恒 风 0 50.92 7.32ABCDE39.74kN.1049k3.9kN16.0+_.58602k280_+_钢结构设计课程设计计算书7Mmax 及相应的 N、V （1） .2恒 +1.4活 967.82 141.79 202.19支座B Mmin 及相应的 N、V （2） .0恒 风 104.19 20.93 20.94Mmax 及相应的 N、V （2） 1.恒 .风 100.16 9.78 3.72刚架梁 跨中C Mmin 及相应
9、的 N、V （1） .恒 +4活 608.72 120.37 12.035.刚架设计5.1 初选截面：初选梁柱截面均用 H 型钢 。截面特性： 703512435Q， 钢 wt13m，ft24m， 215.cA， xcmI， x760cW， xi29.cm， 4y08cI，3y7cW， yi685.2 构件验算：（1）构件宽厚比验算翼缘部分： =143.5/24=6.0 =202.10/0.642.83541.ywsfhtuV65213704.92wvhtf kNmaxV9 kN ，满足要求。B.弯、剪、压共同作用下的验算取梁端截面进行验算，N=141.79 kN，V=202.19 kN，M=
10、967.82 kN m因 VM=967.82kNm,取 M= fM故 ,满足要求。2(1)010.5fueuMVC.整体稳定性验算N=141.79kN，M=967.82kNm钢结构设计课程设计计算书8梁平面内的整体稳定性验算：计算长度取横梁长度=33164mm， = / =113.18 ，满足要求。0/0.642.83541.ywsfhtu65213704.92wvhtf kNmaxVB.弯、剪、压共同作用下的验算取柱端截面进行验算 N=215.30kN，V=120.98kN，M=967.82kN m。因 VM=967.82kNm,取 M= fM故 ,满足要求。2(1)010.5fueuMV钢
11、结构设计课程设计计算书10C.整体稳定验算构件的最大内力：N=248.90kN，M=967.82kN ma.刚架柱平面内的整体稳定性验算刚架柱高 H=8000mm，梁长 L=33164mm， 4.14，查表得柱的计算长度系数12/k。刚架柱的计算长度 =14110mm。2.0750.8570oxlh/xoxli0.6取 0.7611.0。 0.81.7bb 2 001.75().975tExExN，满足要求。0.9.0.539.75bvfPkNv4.10.k最外排一个螺栓的抗剪、抗拉承载力验算：0.89916mm，取 t=25mm。C.梁柱节点域的剪应力验算 170 ，需要设置斜加劲肋。629
12、7.821075./53bcMNmdtvf2/NmD.螺栓处腹板强度验算222296.8014.794(41.5)1.5kN kN，满足要求。0.9.53.5bvfP 1.03/.v最外排一个螺栓的抗剪、抗拉承载力验算，满足要求。1.249.08157vtbNB.端板厚度验算按二边支撑类端板计算 36608249.1024.052()3(6)fwteNt mbf由端板厚度 t16mm，取 t=25mm。C.螺栓处腹板强度验算12071204694H3873465-M0钢结构设计课程设计计算书14222608.710.375.180.4124(1.6)tiMyNKNPn1.1752981.6.c
13、kbx+-钢结构设计课程设计计算书17板组约束系数： =0.4732 210.93/(0.5).1093/(.650)k=3.258124784k由于 0，取.9,7cbm=30， ，/75bt81.68.56 18/t3则截面有效宽度为：=60.16 mm2.21.809.1(0.)(.)75/ 3e cbbt=0.4 =24.06mm， =0.6 =36.10mm。1ee2ee下翼缘板：下翼缘板全截面受拉，全部有效。C.有效净截面模量 4.钢结构设计课程设计计算书18图 6.1.3 檩条上翼缘及腹板的有效净截面上翼缘板的扣除面积宽度为 ，腹板的扣除面积宽度为7560.14.8m，同时在腹板
14、的计算截面有一直径 12mm 拉条连接孔（距上翼缘1.96.715.29m板边缘 40mm） ，孔位置与扣除面积位置基本相同。所以腹板的扣除面积按直径 12mm 拉条连接孔计算，有效净截面模量为：=49.17422703.61.8510.5(104)enxW 3cm4 2 2max 4.8.58.(.6.7).(07)0eny 32.413c4 2 2min 14.8.568.10.825(.6.7)1.(07)70eyW12.363c（4）强度验算按屋面能阻止檩条侧向失稳和扭转考虑=229.11 310661 33max1.20.120584yxenMW2/Nm2/=215.70 310662 33in.yxen2/2/（5）挠度计算=34.44mm =35mm431.605cos703842.61y /207/0l（6）构造要求，满足要求。70/5.20x，满足要求。326.178y6.2 隅撑的设计：
