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1、钢结构课程设计-王子涵IIIInI11U1000-6湖:1:!_-11600011:1xJk+iI600C|钮COA.DC112一、设计资料该设计为单层厂房设计，采用单跨双坡门式刚架，刚架跨度18m柱高6m共有12棉刚架，柱距6m屋面坡度1:10；地震设防列度为6度，设计地震分组为第一组，设计基本地震加速度值0.05g。刚架平面布置见图1(a)，刚架形式及几何尺寸见图1(b)。屋面及墙面板均为彩色压型钢板，内填充以保温玻璃棉板，详细做法见建筑专业设计文件；考虑经济、制造和安装方便，橡条和墙梁均采用冷弯薄壁卷边C型钢，间距为1.5m,钢材采用Q235钢，焊条采用E43型。IIIIriI图1(a)
2、.刚架平面布置图18000二、荷载计算（一）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/m取屋面活荷载与雪荷载中的较大值0.50KN/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）0.50KN/m2风荷载标准值按门式刚架轻型房屋钢结构技术规程CECS1022002附录A的规定计算。基本风压30=1.05X0.45KN/m2,地面粗糙度类另U为B类；风荷载高度变化系数按建筑结构荷载规范（GB50009-2001）的规定采用，当高度小丁10m时，按10m高度处的数值采用，z=1.0。风荷载体型系数Hs：迎风面柱及屋面分
3、别为+0.25和一1.0，背风面柱及屋面分别为+0.55和一0.65（CECS1022002中间区）。地震作用据全国民用建筑工程设计技术措施一结构中第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丁等丁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。（二）各部分作用的荷载标准值计算50mnil保温玻璃棉板0.05KN/m2PVCig箔及不锈钢丝网20.02KN/m橡条及支撑_20.10KN/m刚架斜梁自重-20.15KN/m悬挂设备0.20KN/m2合计0.67KN/m22.屋面可变荷载标准值屋面活荷载：按不上人屋面考虑，取为0.50KN/H2。雪荷载：基本雪压
4、S0=0.45KN/m2o对丁单跨双坡屋面，屋面坡角2a=54238,卜=1.0,雪荷载标准值Sk=pS=0.45KN/m。屋面：包荷载标准值：0.67X6=4.02KN/m活荷载标准值：0.50X6=3.00KN/m柱荷载：包荷载标准值：0.5X6X6+4.02X9=54.18KN活荷载标准值：3.00X9=27.00KN风荷载标准值：迎风面:柱上qwi=0.47X6X0.25=0.71KN/m横梁上qw2=-0.47X6X1.0=2.82KN/m背风面：柱上qw3=-0.47X6X0.55=1.55KN/m横梁上qw0.47X6X0.65=1.83KN/m三、内力分析考虑本工程刚架跨度较小
5、、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。柱脚按皎接支承设计。采用弹性分析方法确定刚架内力。引用钢结构设计与计算（包头钢铁设计研究院编著，机械工业出版社）中表2-29（皎接柱脚门式刚架计算公式）计算刚架内力。1. 在包荷载作用下入=l/h=18/6=3小=f/h=0.9/6=0.15k=h/s=6/9.0449=0.6634p=3+k+4(3+)=3+0.6634+0.15X(3+0.15)=4.1359854850.15-0.528944.1359H=HE=ql入0/8=4.02X18X3X0.5289/8=14.35KNM=ql21(1+)/8=4.02
6、x1821-(1+0.15)X0.5289=63.78KN-mMB=MD=-ql2/8=4.02X182X0.5289/8=86.11KN-m刚架在包荷载作用下的内力如图。内力计算的“+、一”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；轴力以杆件受压为正，剪力以绕杆端顺时针方向旋转为正。g=4.02KNm1.43KN图4.刚架在恒荷载作用下的V14.35KN在活荷载作用下VA=VE=27.00KNH=HE=3.00X18X3X0.5289/8=10.71KNM=3.00X1821-(1+0.15)X0.5289/8=47.60KN-mM=M=3.00X182X0.5289/8=64
7、.26KNm刚架在活荷载作用下的内力如图。q=3.00KN/mJ1J1111J1M1,J111127.00KN27.00KN18000图6.刚架在活荷载作用下的NS1.07KN10.71KN18000图7.刚架在活荷载作用下的V2. 在风荷载作用下对丁作用丁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。现分别计算,然后再叠加。(1)在迎风面横梁上风荷载竖向分力qw2y作用下11(85)(850.15)0.132216164.1359Ve2qa2l2.82922186.35KNV=2.82X9-6.35=19.03KNH=HE=ql入0/4=2.82X18X3X0.1322/4=5.0
8、3KNM=M=5.03X6=30.18KNmM=ql2qa21.83924.12KN2l218V=1.83X9-4.12=12.35KNH=HE=ql入(D/4=1.83X18X3X0.1322/4=3.27KNM=M=3.27X6=19.62KNmM=ql2a2(1+)/4=1.83X182X0.521.15X0.1322/4=14.52KN-m刚架在qw4y作用下的内力如图。/(1+)/4=2.82X182X0.521.15X0.1322/4=22.38KN-m刚架在qw2y作用下的内力如图qw2y=2.82KN/m1II11I1I1iI22.38KNm5.03KN6.35KN(2)在背风
9、面横梁上风荷载竖向分力qw4y作用下Veqw4y=1.83KN,m14.52KNm(3)在迎风面柱上风荷载qwi作用下14-6(2K)K2一_6(20.150.6634)44.135920.663410.9803VA=-Vb=qh；/2L=0.71X62/(2X18)=0.71KNHa0.9803)3.22KN0.71611(2-22.22一220.71615(20.9803)6.52KNm14=0.71X6-3.22=1.04KNMD=1.04X6=6.24KNqh22Mcq1(140.7162121(10.15)0.9803)0.81KNm刚架在qw1作用下的内力如图。(4)在背风面柱上风
10、荷载qw3作用下V=-Vb=qhi2/2L=1.55X62/(2X18)=1.55KNqh1.55611He(2)(20.9803)7.02KN2222H=1.55X6-7.02=2.28KNMD=7.02X6-1.55X62/2=14.22KN-mMB=2.28X6=13.68KNm22_221.78KNmqh1.5561Mc-1(1)1(10.15)0.9803)44刚架在qw3作用下的内力如图。(5)在迎风面横梁上风荷载水平分力qw2x作用下a=1,6=0015(4310.15)0.020284.1359VaVe2.820.9(260.9)0.91KN218H=2.82X0.9(1+0.
11、0202)/2=1.29KNH=2.82X0.91.29=1.25KN2.820.96MC0.150.51.150.02020.39KNmM=1.29X6=7.74KNmM=1.25X6=7.50KNm刚架在qw2x作用下的内力如图。7.74KNmqw2x=2.82KN/mC(6)在背风面横梁上风荷载水平分力qw4x作用下VaVe1.830.9-(260.9)0.59KN218H=1.83X0.9(1+0.0202)/2=0.84KNHE=1.83X0.90.84=0.81KNMC1.830.960.150.51.150.02020.26KNm2M=0.81X6=4.86KNmM=0.84X6
12、=5.04KNm刚架在qw4x作用下的内力如图。5.04KNmqw4x=1.83KN/mC左风My=2.82KNm用叠加绘制在风荷载作用下刚架的组合内力。qw4y=1.83KNm11I111qw4y=1.83KNmqw2y=2.82KNm38.84KNm图16.刚架在左风向风荷载qw作用下的N图0.86KN9.95KN0.65KN图17.冈【J架在左风向风荷载qw作用下的V四、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(GB5000A2001)的规定，采用荷载效应的基本组合：T0SVR。本工程结构构件安全等级为二级，T0=1.00对丁基本组合，荷载效应组合的设计值A. 1
13、.2荷载标准值计算的荷载效应B. 1.0荷载标准值计算的荷载效应C. 1.2荷载标准值计算的荷载效应1.4X风荷载标准值计算的荷载效应D. 1.2X，|S荷载标准值计算的荷载效应1.4X活荷载标准值计算的荷载效应E. 1.35X1S荷载标准值计算的荷载效应S从下列组合值中取最不利值确定：+1.4X活荷载标准值计算的荷载效应+1.4X风荷载标准值计算的荷载效应+1.4X活荷载标准值计算的荷载效应+0.6X+1.4X风荷载标准值计算的荷载效应+0.7X+0.7X1.4X活荷载标准值计算的荷载效应本工程不进行抗震验算。最不利内力组合的计算控制截面取柱底、柱顶、梁端及梁跨中截面，对丁刚架梁，截面可能的
14、最不利内力组合有：梁端截面：(1)Mmax及相应的N、V；(2)Mmin及相应的MV梁跨中截面：(1)Mmax及相应的MV；(2)Mmin及相应的N、V对丁刚架柱，截面可能的最不利内力组合有：Mmax及相应的MV；(2)Mmin及相应的N、VNmax及相应的土MaV；(4)Nmin及相应的土Mnax、V内力组合见表1。刚架内力组合表（以左半跨为例）表1截面内力组组合项目荷载组合力式仙载组合项目M(knnN(KNV(KN刚架柱柱顶（B点）Max及相应的N、VA1.2+1.4X活193.3081.22一32.21()Min及相应的N、VB1.0X+1.4X风一7.891.05一1.67()NU及相应的土Mnax、VA1.2X+1.4X活193.3081.22一32.21()NLin及相应的土Max、VB1.0X+1.4X风一7.891.05一1.67()柱底（A点）Max及相应的N、VMin及相应的N、VMax及相应的土Mnax、VA1.2X+1.4X活0102.82一3
