《建筑钢结构课程设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《建筑钢结构课程设计（46页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、学中科技大尊建筑钢结构课程设计专业班级学 号姓 名指导老师完成时间1设计基本资料1.1设计题目：*集团轻钢结构设计1.2建设地点：武汉市1.3工程概况*集团轻钢结构房屋工程的具体要求如下：1）长度为122.4m，跨度24m，柱网为5.1m，檐口高度为8m，屋面坡度为 1/12，屋面材料为单层彩板或夹芯板，墙面材料单层彩板或夹芯板，天沟为彩板 天沟或钢板天沟。2）荷载：静荷载当有吊顶时为0.45 kN/m2；活荷载为0.3 kN/m2 （计算刚架 时）、0.5 kN/m2（计算檩条时）；基本风压0.35 kN/m2，地面粗糙度为B类；雪荷 载为0.5 kN/m2；地震设防烈度为6度。1.4设计原
2、始资料1）材料规格钢材：门式刚架采用Q345-B钢，楼面梁、屋面檩条、墙架、檩条采用Q235-B 螺栓：采用扭剪型高强度螺栓10.9级，普通螺栓采用六角头螺栓（C级）； 焊条：手工焊、自动埋弧焊和CO2气保护焊；基础混凝土 C20，垫层混凝土 C10；钢筋：直径中 12mm为II级钢筋，直径中 10mm为I级钢筋。2）地震设防烈度6度；1.5建设规模以及标准建筑规模：建筑面积约120 x 24m2，为单层钢结构建筑。1.6设计依据建筑结构荷载规范（GB500092001）钢结构设计规范（GB500172003）门式刚架轻型房屋钢结构技术规程CECS102: 2002冷弯薄壁型钢结构技术规范（G
3、B500182002）建筑制图标准（GBJ10487）2建筑设计2.1建筑设计指导思想1）设计满足生产工艺的要求，这是对设计的基本要求。2）应创造良好的操作环境，有利于保证工人健康和提高劳动生产率。3）应满足有关技术要求：（1）厂房应具有必要的坚固耐久性能，使在外力、温湿度变化、化学侵蚀等 各种不利因素作用下可以确保安全；（2）厂房建筑应具有一定的灵活应变能力，在满足当前使用的基础上，适当 考虑到以后设备更新和工艺改革的需要，使远近期结合，提高通用性，并为以后 的厂房改造和扩建提供条件；（3）设计厂房时应遵守国家颁布的有关技术规范与规程。4）设计要注意提高建筑的经济、社会和环境的综合效益，三者
4、间不可偏废。5）工业建筑在适用、安全、经济的前提下，把建筑美与环境美列为设计的 重要内容，美化室内外环境，创造良好的工作条件。2.2建筑布置考虑工艺、结构和经济三方面要求，按照设计规范，厂房可不设置伸缩缝。2.3构造简要说明1）屋面及墙面构造屋面板和墙面板采用75mm厚岩棉夹芯彩板，在其纵横向搭接处均应设置连 续密封胶条。屋面的坡度为1： 12的双坡屋面，采用内天沟有组织排水。2）地面构造厂房的地面用素土夯实后铺80厚C10混凝土，然后用20厚1： 2水泥砂浆 抹面。室内地坪标高为0.000，室外地坪为-0.3m，进厂房门的室内外做成斜坡。3）刚架防锈处理用各色硼钡酚醛防锈漆F53-9打底，在
5、选用各色醇酸磁漆C04-42作面漆。3结构设计计算书3.1结构体系本设计结构体系为横向单跨双坡门式刚架承重体系，跨度24米，门式刚架 斜梁坡度为1:12。纵向为檩条支撑体系，24跨，柱距5.1米。屋面板和墙面板采 用75mm厚岩棉夹芯彩板，在其纵横向搭接处均应设置连续密封胶条。3.2结构布置1. 柱网布置综合考虑工艺、结构及经济三个方面的要求，确定厂房柱网布置为：纵向24 跨，跨度5.1米，横向单跨，跨度24米。2. 横向框架结构的主要尺寸、框架柱及横梁（1）横向框架的结构尺寸采用单跨双坡门架，门架横梁与门架柱刚性连接，刚架柱与地基础的连接为 锚栓刚性连接。结构示意图如下：图1结构示意图框架主
6、要尺寸为：（1）跨度：24m（2）柱高:8m（3）柱距：5.1m（4）横梁坡度为1:122.框架柱及横梁框架柱采用等截面H型钢柱，钢材采用Q345钢，横梁采用分段变截面焊接 工字形截面，钢材采用Q345钢。3. 墙架及柱间支撑布置墙架系由横梁（墙梁）及拉条、窗镶边构件、墙架柱、抗风柱等构件组成。 其作用是支撑墙体，保证墙体的稳定，墙体承受风荷载传递到厂房骨架和基础上。柱间支撑为交叉腹杆体系，交叉腹杆体系最为经济且刚度较大。4. 屋盖支撑布置门式刚架的屋盖支撑体系由纵向水平支撑、横向水平支撑和系杆构成。3.3静力计算简图选取轴刚架为典型单元进行静力计算，计算单元如图所示：图2计算单元3.4荷载计
7、算1.荷载取值计算恒载（坡向）：结构自重（包括屋面板、檩条、保温层及刚架自重）无吊顶（檩条计算）0.2 kN/m2有吊顶（刚架计算）0.45 kN/m2活载：计算刚架取0.3kN/m2 ;计算檩条取0.5kN/m2雪载：0.5 kN/m2风荷载：基本风压按荷载规范GB50009-2001取，地面粗糙等级B级，基本 风压：0.35 kN/m2;由于柱高小于10m，不考虑高度变化系数，故取基本风压为0.35 kN/m2。风载体形系数按表A.0.2-1选取：图3风载体形系数3.5檩条设计1）截面选型r i i按 i = 1/12,檩条跨度 6m,檩条高度h = 一-一 l = 171.43mm 12
8、0mm ,从 35 50）而初选C形檩条140x50x20x2.5,檩距为1.5m，檩条跨度大于4m，故在檩条间跨设置拉条，在檐中处设置斜拉条和刚性撑杆。2）荷载标准值永久荷载：压型钢板（含保温）0.15kN/m2檩条（包括拉条）0.05kN/m2合计 0.2kN/m2可变荷载：屋面均布活荷载和雪荷载的最大值为0.50kN/m2。3）内力计算（1）永久荷载与屋面活荷载组合檩条线荷载pk = （0.2 + 0.5） x 1.5 = 1.05kN/mp = （1.2x 0.2 +1.4 x 0.5） x 1.5 = 1.41kN/mp = p sin 4.76。= 0.117kN/mp = p c
9、os4.76 o = 1.405kN/m弯矩设计值M = pyly8 = 1.4。5 x 5.12/ = 4.57kN/mM = pxl 232 =。.117 x 52 32 = 0.10kN/m(2)永久荷载与风荷载吸力组合按建筑结构荷载规范GB50009-2001,房屋高度小于10米，风荷载高度 变化系数取10米高度处的数值，r =1.0。按门式刚架轻型房屋钢结构技术规 程CECS102: 2002附录A，风荷载体型系数为1.5log A -2.9 = -1.57 (边缘带)，A = 1.5 x 5.1 = 7.65m2。垂直屋面的风荷载标准值:= R R 七=-1.57 x 1.0 x
10、（1.05 x 0.35） = -0.58kN/m2 檩条线荷载：p = （0.58 - 0.2 x cos4.76。） x 1.5 = 0.57kN/mp = 0.2 x 1.5 x sin 4.76。= 0.025kN/mp = 1.4 x 0.58 x1.5 - 0.2 x1.5 x cos4.76。= 0.919kN/m弯矩设计值（采用受压下翼缘设拉条的方案）M =Z = 0.919 x 5.1/ = 2.988kN - mM = P&32 = 0.025 x 对:品=0.020kN - m4）截面选择及截面特性（1）选用 C160 x 60 x 20 x 2.5I = 288.13c
11、m4，W = 36.02cm3，I = 35.96cm4，W= 19.47cm3，W . = 8.66cm3，i = 6.21cm，i = 2.19cm，x = 1.85cm ；先按毛截面计算的截面应力为：=132.0N/mm2（压）4.57 x1060.1x1061 36.02 x103 19.47 x103y maxMC =2 WxMWy min4.57 x106 0.1x10636.02 x103 8.66 x103=115.3N/mm2(压)(拉)Mx一二=心106 _ 0.1x106 =121.7N/mm23 W W36.02 x103 19.47 x103(2)受压板件的稳定系数
12、腹板腹板为加劲板件V =Cmi/c= _121.732 0 = _0.922 _1,由冷弯薄壁型钢 max结构技术规范公式(5.6.2 _ 2)k = 7.8 6.29V + 9.78V 2 = 7.8 6.29 x (0.922) + 9.78 x (0.922)2 = 21.91 上翼缘板上翼缘板为最大压应力作用于部分加劲件的支承边，V=Cm= 115%20 = 0.873NT，由冷弯薄壁型钢结构技术规范公式max(5.6.2 3) k = 5.89 11.59V + 6.68V 2 = 5.89 11.59 x 0.873 + 6.68 x 0.8732 = 0.863(3) 受压板件的
13、有效宽度腹板k = 21.91，k = 0.863，b = 160mm，c = 60mm，t = 2.5mm，c. = 132.0N / mm2由冷弯薄壁型钢结构技术规范公式 (5.6.3 _ 3)四严=1.890 1.1160 0.863冷弯薄壁型钢结构技术规范公式(5.6.3 _ 2)计算的板组约束系数为k1 = 01 + .% _0.05)2 = 01 + 0.93(1.890 0.05)2 = 0.385205偕 /x 0.385 x 21.91/32 0 = 3.619由于V 0，则a = 1.15 , bc =+ 0.873) = 7475mm，_v )=b=16025=64t.1
14、8ap = 18 x1.15 x 3.619 = 74.91，38ap = 38 x1.15 x 3.619 = 158.15因为bt 18以p，按冷弯薄壁型钢结构技术规范公式(5.6.1 -1)计算的截面有效宽度为b = b = 74.45mm由冷弯薄壁型钢结构技术规范公式(5.6.5-2)，b = 0.4b = 0.4 x 74.45 = 29.78mm， b = 0.6b = 0.6 x 74.45 = 44.67mm上翼缘板160 :0.863布 21.91k = 0.863，k = 21.91，b = 60mm，c = 160mm，c. = 132.0N /mm2=0.529 0，则以=1.15 - 0.15w= 1.15 - 0.15 x 0.873 = 1.019， b = b = 60mm，b/ = 60/ /t = /2.5=2418以p=18x1.019x1.358 = 24.91，38ap = 38x1.019x1.358 = 52.58所以b* 18以p，按冷弯薄壁型钢结构技术规范公式(5
