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1、word门式钢架设计一、设计资料某厂房为单跨双坡门式刚架,跨度24m,长度90m,柱距6m,檐高8m,屋面坡度1/10。刚架为等截面的梁、柱,柱脚为刚接。屋面材料、墙面材料采用单层彩板。檩条和墙梁均采用冷弯薄壁卷边Z型钢,间距为1.5m,钢材采用Q235钢,焊条采用E43型。基本风压 ,基本雪压 ,地面粗糙度B类。二、结构平面柱网及支撑布置该厂房长度90m,跨度24m,柱距6m,共有1613榀刚架,由于纵向温度区段不大于300m、横向温度区段不大于150m,因此不用设置伸缩缝。厂房长度60m,因此在厂房第一开间和中部设置屋盖横向水平支撑;并在屋盖相应部位设置檩条、斜拉条、拉条和撑杆,檩条间距为
2、1.5m;同时应该在与屋盖横向水平支撑相对应的柱间设置柱间支撑,由于柱高柱距,因此柱间支撑用分层布置,布置图详见施工图。刚架平面布置见图1,刚架形式及几何尺寸见图2。图1 刚架平面布置图图2 刚架形式及几何尺寸三、荷载的计算(一)计算模型的选取取一榀刚架进行分析,柱脚采用刚接,刚架梁和柱采用等截面设计。厂房檐高8m;屋面坡度为1:10。(二)荷载取值计算长度(m)柱距(m)跨度(m)檐高(m)恒载(kN/m2)活载(kN/m2)基本风压(kN/m2)90308902481屋盖永久荷载标准值 屋面板 刚架斜梁自重(先估算自重) 合计 2屋面可变荷载标准值屋面活荷载:按不上人屋面考虑,取为。取屋面
3、活荷载与雪荷载中的较大值0.50 ,不考虑积灰荷载。3轻质墙面自重标准值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=,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(GB50009-2001)的规定采用,当高度小于10m时,按10m高度处的数值采用,z=1.0。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)。(三)各部分作用荷载:(1)屋面荷载:标准值:柱身恒载:(2)屋面活载屋面雪荷载小于屋面活荷载,取活荷载(3)风荷载(地面粗糙度类)风载体形系
4、数示意图风荷载如下图:(四)力计算:(1)截面形式及尺寸初选梁柱都采用焊接的H型钢截面截面名称长度面积mmmm柱234梁234(2)截面力根据各个计算简图,用结构力学求解器计算,得结构在各种荷载作用下的力图如下:注:剪力图:“+”表示方向“”;轴力图:拉为正,压为负。( A ) 恒载作用(标准值)下,计算简图及力值:恒载作用下轴力图恒载作用下剪力图恒载作用下弯矩图( B )活载作用(标准值)下,计算简图及力值:活荷载作用下轴力图活荷载作用下剪力图活荷载作用下弯矩图(C)风荷载作用(标准值) 下,计算简图及力值:风荷载作用下轴力图风荷载作用下剪力图风荷载作用下弯矩图(3)力组合由于恒载和活载关于
5、结构竖向对称,因而风荷载只要考虑一个方向作用,风荷载只引起剪力不同,而剪力不起控制作用。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(GB500092001)的规定,采用荷载效应的基本组合:0SR。本工程取0=1.0。按承载能力极限状态进行力分析,需要进行以下3种组合:组合1:1.2永久荷载+1.4max屋面均布活荷载、雪荷载风荷载组合2:1.2永久荷载+1.40.7max屋面均布活荷载、雪荷载+1.4风荷载组合3:1.0永久荷载+1.4风荷载组合1、2用于截面强度和构件稳定性计算,组合3 用于锚栓抗拉计算。本工程不进行抗震验算。最不利力组合的计算控制截面取柱底、柱顶、梁端及梁跨中截
6、面,取四个控制截面:如下图:控制截面示意图各情况作用下的截面力及力组合见下表:各情况作用下的控制截面力截面力恒载活载左风11223344控制截面力组合截面力风荷载风荷载11-66.96 -35.84 -104.12 -30.80 -8.97 -58.59 -97.73 -31.60 -180.66 22-42.77 -11.65 -79.93 37.54 18.60 58.59 -175.65 -78.67 -288.10 33-52.38 -30.43 -77.03 48.57 19.49 83.45 175.65 78.67 288.10 44-33.67 -13.23 -58.32 -0
7、.29 -3.90 5.83 119.00 62.42 179.92 (五)截面验算控制力组合项目有:Mmax与相应的N,V (以最大正弯矩控制)Mmax与相应的N,V (以最大负弯矩控制)Nmax与相应的M,V (以最大轴力控制)Nmin与相应的M,V (以最小轴力控制)所以以上力组合值,各截面的控制力为:1-1截面的控制力为2-2截面的控制力为3-3截面的控制力为4-4截面的控制力为(1)刚架柱验算:取2-2截面力 平面长度计算系数:,平面外长度计算系数:(A) 局部稳定验算构件局部稳定验算是通过限制板件的宽厚比来实现的。 柱翼缘(满足要求) 柱腹板(满足要求)(B)柱有效截面特征(C)抗
8、剪强度验算:(D)稳定性验算: 刚架柱平面稳定性验算: 刚架柱平面外稳定性验算(2)刚架梁验算:取3-3截面力;(A) 局部稳定验算 梁翼缘(满足要求) 梁腹板(满足要求)(B)梁有效截面特征(C)强度计算 抗剪强度验算: 弯矩作用下的验算:(D)稳定性验算 刚架梁平面稳定验算: 刚架梁平面外稳定验算:四、位移验算(一)柱顶水平位移验算:刚架柱顶等效水平力按下式计算:其中W=(1+4)h=(0.86+1.91)(二)横梁扰度验算:,位移图如下:五、节点设计(一)梁柱节点设计:梁柱节点形式见下图:连接处选用如下组合力值:(二)梁梁节点设计:梁梁节点形式见下图:连接处选用如下组合力值:(3)柱脚设计:柱脚节点见下图:设计力采用:(A)柱脚底板面积的确定b=b0+2t+2c=300+28+2(2050)=364416mm,取b=400mm;h=h0+2t+2c=600+28+2(2050)=664714mm,取h=700mm;验算底板下混凝土的轴心抗压强度设计值:基础采用C25混凝土,fc2,锚栓采用4M20。(B)底板厚度计算:(C)抗剪连接件计算。 /