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1、TONGJI UNIVERSITY建筑钢结构课程设计课程设计课题名称轻型门式钢架单层工业厂房院 (系)土木工程学院 建筑工程系专 业土木工程姓 名学 号指导教师日 期课程设计报告纸2 装 订 线目录:第一章 基本设计资料3第二章 主钢架设计与计算4第三章 节点设计7第四章 屋面檩条的计算与布置13第五章 屋面水平支撑及柱间支撑的设计24课程设计报告纸3 装 订 线第一章 基本设计资料1.1 设计题目门式刚架设计1.2 设计资料1车间柱网布置要求车间长度 63m，跨度 21m，柱距 9m，檐高 9m。2屋面坡度：1:103屋面材料：夹芯板4. 墙面材料：单层彩板或夹芯板5. 天沟：彩板天沟或钢板
2、天沟6. 基础混凝土标号为 C301.3 荷载资料恒载 0.25kN/2活载 0.5kN/2基本雪压 0.2kN/2基本风压 0.6kN/23材料选用主刚架：Q345B抗风柱、屋面支撑，柱间支撑等：Q235B檩条、墙梁：Q235B课程设计报告纸4 装 订 线第二章 主刚架设计与计算1234 56单元编号图截面信息：截面信息：荷载组合：荷载组合：(1) 1.20 恒载 + 1.40 活载工况 1(2) 1.20 恒载 + 1.40 风载工况 2(3) 1.20 恒载 + 1.40 风载工况 3(4) 1.20 恒载 + 1.40 活载工况 1 + 1.40 x 0.60 风载工况 2(5) 1.
3、20 恒载 + 1.40 活载工况 1 + 1.40 x 0.60 风载工况 3(6) 1.20 恒载 + 1.40 x 0.70 活载工况 1 + 1.40 风载工况 2(7) 1.20 恒载 + 1.40 x 0.70 活载工况 1 + 1.40 风载工况 3(8) 1.00 恒载 + 1.40 风载工况 2(9) 1.00 恒载 + 1.40 风载工况 3课程设计报告纸5 装 订 线最不利内力：最不利内力：设计验算结果：设计验算结果：结构最大水平相对位移: 1/112 结构最大水平相对位移节点号: 2 结构最大竖向相对位移: 1/185 结构最大竖向相对位移节点号: 3 本工程有 1 种
4、材料：Q345 弹性模量: 2.06*105N/mm2;泊松比: 0.30;线膨胀系数: 1.20*10-5;质量密度: 7850kg/m3.课程设计报告纸6 装 订 线课程设计报告纸7 装 订 线第三章 节点设计3.1 梁梁节点设计梁梁节点设计（I）斜梁间节点a、节点形式：梁端与端板焊接，端板通过螺栓连接b、材料特性：选用 Q345B 钢材（抗拉、抗压和抗弯强度 ，抗剪强度310fMPa） ，弹性模量 。180vafMP206000aEMPc、连接节点处，梁端尺寸为，如图 3-1。350 200 6 10 （图 3-1）d、节点内力根据 3D3S 计算所得的连接处内力，最不利组合为 1.2
5、恒+1.4 活相应内力为：轴力 ；剪力 ；弯矩 42.338NkN 35.331VkN 73.596MkN me、节点螺栓设计：采用 8 个 10.9 级 M20 高强螺栓，通过端板连接。螺栓布置如图 3-2 所示。接触面采用喷砂方式处理，查相关规范可得， ；每个高强螺栓预拉力0.50。155PkN螺栓中心至腹板表面的距离 ；50wemm螺栓中心至翼缘板表面距离 。50femmf、螺栓群验算螺栓受拉承载力验算每个螺栓受拉承载力为 0.8124b tNPkN位于受拉翼缘最外侧螺栓受到的拉力为 ；1 1259.5440.8124t iMyNNkNPkNny满足要求。课程设计报告纸8 装 订 线螺栓
6、抗剪验算（只需验算受拉翼缘一侧）受拉翼缘侧最外层每个螺栓所受拉力：1 1259.544t iMyNNkNny受拉翼缘侧第二层每个螺栓所受拉力：2 2227.846t iMyNNkNny故螺栓群抗剪承载力：；满足要求。0.9(1.25)180.68635.331b vftiNnPNkNVkNg、端板厚度设计根据图 3-2 中螺栓的分布情况及加劲肋的设置情况，端板有两类板：两边支承类端板、三边支承类端板。对两边支承类端板（端板外伸）：端板厚度616.92()fwtwffwe e Ntmme beeef对三边支承类端板：端板厚度2614.0(2)4fwtwsfe e Ntmmebbef故取端板厚度
7、（图 3-2）20tmmh、腹板强度验算由于腹板范围内仅设置了一排螺栓，故可不验算腹板强度。（II）屋脊处梁梁节点屋脊处两边梁做成一个整体，此处无节点。3.2 梁柱节点设计梁柱节点设计a、节点形式采用端板竖放的形式。b、材料特性：选用 Q345B 钢材（抗拉、抗压和抗弯强度 ，抗剪强度310fMPa） ，弹性模量 。180vafMP206000aEMPc、连接节点处，梁端尺寸为，考虑到坡度的影响，梁端尺寸实际为如图 3-600 200 6 10 603 200 6 10 5；柱端尺寸为，如图 3-6。600 200 8 10 课程设计报告纸9 装 订 线（图 3-5） （图 3-6）d、节点内
8、力根据 3D3S 计算所得的连接处内力，最不利组合为 1.2 恒+1.4 活相应内力为：轴力 ；剪力 ；弯矩 48.335NkN 95.509VkN 340.607MkN m e、节点螺栓设计：采用 12 个 10.9 级 M24 高强螺栓，通过端板连接。螺栓布置如图 3-7 所示。接触面采用喷砂方式处理，查相关规范可得， ；每个高强螺栓预拉力0.50。225PkN螺栓中心至腹板表面的距离 ；50wemm螺栓中心至翼缘板表面距离 。50femmf、螺栓群验算螺栓受拉承载力验算每个螺栓受拉承载力为 0.8180b tNPkN位于受拉翼缘最外侧螺栓受到的拉力为 ；1 12143.360.8180t
9、 iMyNNkNPkNny满足要求。螺栓抗剪验算（只需验算受拉翼缘一侧）受拉翼缘侧最外层每个螺栓所受拉力：1 12143.36t iMyNNkNny受拉翼缘侧第二层每个螺栓所受拉力：2 2284.63t iMyNNkNny课程设计报告纸10 装 订 线受拉翼缘侧第三层每个螺栓所受拉力：3 3236.90t iMyNNkNny故螺栓群抗剪承载力：；满0.9(1.25)309.5095.51b vftiNnPNkNVkN足要求。g、端板厚度设计根据图 3-7 中螺栓的分布情况及加劲肋的设置情况，端板有两边支承类端板和三边支承类端板，取约束较弱的两边支承类端板计算。对两边支承类端板（端板外伸）：端板
10、厚度 620.42()fwtwffwe e Ntmme beeef故取端板厚度 （图 3-7）24tmmh、腹板强度验算翼缘内第二排一个螺栓的轴向拉力设计值3 3236.900.490t iMyNNkNPkNny故： ；满足要求。0.4300310w wPMPafMPae ti、节点域剪应力验算节点域宽度6002 10580cdmm 节点域厚度8ctmm节点域高度6032 10583bdmm 节点域剪应力6 22340.607 10125.9/180/580 8 583v c cbMN mmfN mmd t d 因此，满足节点域抗剪要求。3.3 柱脚设计柱脚设计a、节点形式柱脚与底板焊接，通过
11、锚栓与基础相连。b、材料特性：课程设计报告纸11 装 订 线Q235B 钢材：屈服强度 fy：235.0 MPa；抗拉强度设计值 f：215.0 MPa；抗剪强度设计值 fv：120/125MPa(视直径而定)；弹性模量 E：206000.0 MPa 。基础混凝土：强度等级：C30；抗压强度设计值fc：14.3MPa；抗拉强度设计值ft：1.43MPa 弹性模量E：4220.1 10/N mmc、连接节点处，柱脚尺寸为，如图 3-8。350 200 8 10 （图 3-8）d、节点内力根据 3D3S 计算所得的连接处内力，最大压力对应的最不利组合为 1.2 恒+1.4 活相应内力为：轴力 ；剪
12、力 ；弯矩 130.614NkN 37.117VkN0MkN m最大拔力对应的最不利组合为 1.0 恒+1.4 风，并考虑柱间支撑的影响相应的内力为：轴力 263.6133.53878.522NkN剪力 222(63.61)36.00457.612VkN弯矩0MkN me、柱脚设计锚栓选择由于柱脚为铰接柱脚，故选用 4M24 的双螺母普通锚栓，锚栓布置如图 3-9；底板锚栓孔直径 26mm，锚栓孔面积 2 2 042123.74dAmm课程设计报告纸12 装 订 线（图 3-9）底板宽度确定底板伸出部分宽度取；50cmm故底板宽度 123502 50450Bacmm 底板长度确定由于 ，实际取
13、；满足要求。01()25.0cNLAmmBf240Lmm底板厚度确定锚栓布置如图 3-9 所示，则底板有两类板：悬臂板及三边支承板。201.23/NqN mmBLA对悬臂板：22111.23 501537.5/22MqcN mm mm对三边支承板：；故；197bmm1160amm110.61b a查表得： 0.075922 10.0759 1.23 1602389.94/MqaN mm mm故板厚 max66 2389.948.2215Mtmmf板厚取 16mm。锚栓抗拔验算锚栓直径有效面积24dmm2353eAmm课程设计报告纸13 装 订 线3 2278.52 1055.61/63.5/4 353at t eNN mmNN mmnA锚栓满足抗拔力要求抗剪键在抗拔最不利情况下，
