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1、钢结构课程设计门式刚架设计班级：学号： 姓名：目录1 设计资料12 钢架布置简图13 荷载计算与荷载简图23.1荷载计算23.2荷载简图33.3内力分析43.3.1内力计算43.3.2控制截面内力组合104 钢架设计104.1截面设计104.2构件验算114.2.1构件宽厚比验算114.2.2钢架柱验算114.2.3刚架梁的验算134.2.4刚架在风荷载作用下的侧位移：154.3节点验算154.3.1梁柱连接节点154.3.2屋脊节点验算164.3.3柱脚设计181设计资料单跨双坡轻型门式刚架，钢架跨度为24 m,高度为8 m,柱距9 m, 屋面坡度10 %。刚架为等截面的梁、柱。材料采用Q2
2、35-B钢材，焊条采用E 型。风振系数和风压高度变化系数均取1.0。何载：恒载横梁（含上方屋面板及檩条重）0.50KN/m2立柱（含墙重）0.45KN/m2活载风何载0.35KN/m2屋面活荷载0.30KN/m2雪荷载0.40KN/m22钢架布置简图该厂房长度72 m,跨24 m,共有9根刚架，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，檩条间距为1.5m。图2.1刚架立面荷载计算与荷载简图3.1荷载计算将各项面荷载值乘以柱距得出分布于刚架上的各项线荷载。风荷载还需考虑刚架的体型系数。活载标准值在屋面活载与雪载中选较大值。-1.00-0.65-0.55荷载
3、计算如下表:表1.1各线荷载标准值/kN/m各荷载标准值计算屋面活载标准值0.40*9=3.6刚架横梁（含上方屋面板及檩条重）10.50*9*=4.52cos立柱（包括墙重）0.45*9=4.05风荷载迎风面柱上110.35*1.05*0.25*9=0.83横梁上12-0.35*1.05*1.0*9=-3.33背风面柱上L-0.35*1.05*0.55*9=-1.83横梁上qw4-0.3*1.05*0.65*9=-2.16(1)3.2荷载简图恒载：uuuuuiuuAiuiuMuiuHuiuw（2）屋面活载imuimiuiimnuumu（3）风荷载（以左风为例）荷载如下图：3.3内力分析3.3.
4、1内力计算根据各个计算简图，求得结构在各种荷载作用下的内力图如下:风 荷 载 作用61J土 我.90t - 4 )20.70 1-0.82rXri7rT：1rrTri：TJrTJ 1)3纣叫，|剪力图轴力图39 1 )十T.39 15LX风荷载(标准值)轴力图（拉为 正，压为 负）风荷载（标准值）轴力图3.3.2控制截面内力组合取控制截面为下图中的A、B、C三处共四个截面： 柱A、柱B、梁B、梁C。图4.10控制截面示意图考虑以下三种可能的组合方式：组合：1.35X恒载+1.4X0.7活载组合：1.2X恒载+1.4X活载组合：1.2X恒载+1.4X0.9X （活载+风载）表4.2各种情况下控制
5、截面的内力截面内力恒载活载左风组合值组合值组合值柱AM000000N-86.64-43.2039.49-159.30-164.45-108.64Q-21.25-16.9220.70-45.27-49.19-20.74柱BM-169.98-135.38139.01-362.15-393.51-199.40N-54.24-43.2039.49-115.56-125.57-69.76Q-21.25-16.9214.06-45.27-53.39-29.10梁BM-169.98-135.38139.01-362.15-393.51-199.40N-26.54-21.1417.92-56.55-61.44
6、-35.91Q51.8641.30-37.90110.49120.0566.52梁CM129.97103.51-75.89276.90300.88190.77N-54.24-16.8417.92-89.73-88.66-63.73Q-2.11-1.682.26-4.49-4.88-1.804钢架设计4.1截面设计初选梁柱截面均采用焊接工字钢550 X 250 X旦们X 16 ,截面特征值如下表所示:A (cm2)I (cm4)W (cm3)I (cm4)W (cm3)yi (cm)i (cm)y131.86863124964167333422.825.624.2构件验算4.2.1构件宽厚比验算
7、翼缘部分：b/tf=12%6 = 7.5 V15J235/ f =15腹板部分：hw/tw=51%0 = 51.8 250/235/f = 2504.2.2钢架柱验算抗剪验算柱截面的最大剪力为Vmax=53.39KN考虑仅有支座加劲肋，人= 匕 匕f /235 = 0.547 0.8s 4R5.34 ，f =125N/mm2vVu=hwtwfv=518x10x125=647500N=647.5KNVmax=53.39KNM=393.51KN m，取 M=MfV0.5VM - M -1)2 +f-M - M满足要求。整体稳定性验算最大内力 N= 164.45 KN M= 393.51 KN?ma
8、)柱平面内的整体稳定性验算：刚架柱高 H=8000mm，梁长 L=24120mm.柱的线刚度 K1=Ic1/h=68631x104/8000=85788.8mm3梁线刚度 K2=Ib0/(2 W S)=x104/(2x12060)=28454.0mm3K2/K1=0.332,查表得柱的计算长度系数u =2.936。刚架柱的计算长度lx= u h=23488mm。入=l/i =23488/228.2=102.9入=150, b 类截面，查表得巾=0.537x x xxNEX 0兀2 EA0 1.1X 2兀 2 x 206 x 103 x 131801.1x102.92=2298.4KNmx=1.
9、0N 8 M _ 164.45 x1031.0 x 393.51x106%Ae W (1-8 村)0.537 x13180 2496x103 x (1-0.537x 164.45) x ee1x N2298.4=187.20N/mm2 0.64320 13180 x 51871.2 x 16、Vbyxx 一 ()271.222496 x 1034.4 x 518取W b=1.070.282/ W by=0.7478 = 1.0- + 0.75(-)2 = 0.932NEX0NEX0工 + JM = 165.45 x 103 + O.932x 393.51 x 106 = 213.5N/mm2
10、v f = 215N/mm2甲 A。 W b0.0.743 x 131800.747 x 2496 x 103(4)按钢结构设计规范(GB500172003)校核刚架柱腹板容许高厚比 柱顶截面：b maxmin164.45 x 103 + 393.51 x 103 x 2591318068631 x 106157.39=8.89 土 148.50 =N / mm 2-139.61-Qa =maxmin =1.890 bmax故匕=51.8 (48以+ 0.5人26.2) 竺 =116.0,满足要求。 E f柱底截面：a 0 = 0故匕=51.8 （16以+ 0.5人+ 25）：竺 =76.5，
11、满足要求。， Xf4.2.3刚架梁的验算抗剪验算梁截面的最大剪力为Vmax=120.05KN考虑仅有支座加劲肋，人=h0 匕 Jf /235 = 0.547 0.8s 41/5.34、 yf =125N/mm2vVu=hwtwfv=518x10x125=647500N=647.5KNVmax=120.05KNM=393.51KN m，取 M=MfV0.5VM - M-)2 + M _ M 寸满足要求。2整体稳定性验算N= 89.73 KN M =393.51 KNmA梁平面内的整体稳定性验算：计算长度取横梁长度lx=24120mm，入 x=lx/ix=24120/228.2=105.7入=15
