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1、如文档对你有用，请下载支持！钢结构课程设计-王子涵如文档对你有用，请下载支持!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18ml柱高6ml共有12幅刚架，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，楝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。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）Y
2、X51-380-760型彩色压型钢板0.15KN/m250mmmJ保温玻璃棉板0.05KN/m2PVC吕箔及不锈钢丝网20.02KN/m楝条及支撑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/m2。雪荷载：基本雪压So=0.45KN/mo对于单跨双坡屋面，屋面坡角a=504238,g=1.0,雪荷载标准值SkrSo=0.45KN/mt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/m24 .风荷
3、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0=1.05X0.45KN/m2,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范（GB50009-2001）的规定采用，当高度小于10m时，按10m高度处的数值采用，口=1.0。风荷载体型系数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和一0.65（CECS1022002中间区）。5.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于等于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
4、部分作用的荷载标准值计算屋面：恒荷载标准值：0.67X6=4.02KN/m活荷载标准值：0.50X6=3.00KN/m柱荷载：恒荷载标准值：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qw1=0.47X6X0.25=0.71KN/m横梁上qw广一0.47X6X1.0=2.82KN/m背风面：柱上qw3=-0.47X6X0.55=1.55KN/m横梁上qw产一0.47X6X0.65=1.83KN/m三、内力分析考虑本工程刚架跨度较小、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。柱脚按较接支承设计。
5、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229（钱接柱脚门式刚架计算公式）计算刚架内力。1 .在恒荷载作用下入=l/h=18/6=3巾=f/h=0.9/6=0.15如文档对你有用，请下载支持!k=h/s=6/9.0449=0.6634a=3+k+巾(3+巾)=3+0.6634+0.15乂(3+0.15)=4.1359H=HE=ql入/8=4.02X18X3X0.5289/8=14.35KNMC=ql21(1+巾)/8=4.02x1821-(1+0.15)X0.5289=63.78KNmMB=MD=ql2/8=4.02X182X0.5289
6、/8=-86.11KN-m刚架在恒荷载作用下的内力如图。内力计算的“+、”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。2在活荷载作用下VA=VE=27.00KNH=HE=3.00X18X3X0.5289/8=10.71KNMC=3.00X1821-(1+0.15)X0.5289/8=47.60KN-mMB=MD=-3.00X182X0.5289/8=-64.26KN-m刚架在活荷载作用下的内力如图。3在风荷载作用下对于作用于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
7、竖向分力qw2y作用下VA=2.82X96.35=19.03KNH=HE=ql入/4=2.82X18X3X0.1322/4=5.03KNMB=MD=5.03X6=30.18KNJ-mMC=ql2a2(1+巾)/4=2.82X182X0.52-1.15X0.1322/4=22.38KN-m刚架在qw2y作用下的内力如图(2) 在背风面横梁上风荷载竖向分力qw4y作用下VA=1.83X9-4.12=12.35KNH=HE=ql入/4=1.83X18X3X0.1322/4=3.27KNMB=MD=3.27X6=19.62KNJ-mM=ql2a2(1+巾)/4=1.83X182X0.521.15X0.
8、1322/4=14.52KN-m刚架在qw4y作用下的内力如图。(3)在迎风面柱上风荷载qwi作用下a=1,VA=_Vb=qh；/2L=0.71X62/(2X18)=0.71KNHE=0.71X63.22=1.04KN22_22qh二0.7161Mb=*(2-=(20.9803)=6.52KNm44MD=1.04X6=6.24KN-m刚架在qw1作用下的内力如图。(4)在背风面柱上风荷载qw3作用下V=Vb=qh；/2L=1.55X62/(2X18)=1.55KNH=1.55X67.02=2.28KNM=7.02X61.55X62/2=14.22KN-mM=2.28X6=13.68KNm刚架在
9、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,B=0H=2.82X0.9(1+0.0202)/2=1.29KNHE=2.82X0.91.29=1.25KNMB=1.29X6=7.74KN-mMD=1.25X6=7.50KN-m刚架在qw2x作用下的内力如图。(6)在背风面横梁上风荷载水平分力qw4x作用下H=1.83X0.9(1+0.0202)/2=0.84KNHE=1.83X0.90.84=0.81KNM=0.81X6=4.86KN-mM=0.84义6=5.04KNm刚架在qw4x作用下的内力如图。(7)用叠加绘制在风荷载作用下刚架的组合内力。四、内力组合刚
10、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(GB500092001)的规定，采用荷载效应的基本组合：Y0S&R。本工程结构构件安全等级为二级，T0=1.0。对于基本组合，荷载效应组合的设计值A. 1.2 X恒荷载标准值计算的荷载效应B. 1.0 X恒荷载标准值计算的荷载效应C. 1.2 X恒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：+1.4 X活荷载标准值计算的荷载效应+1.4 X风荷载标准值计算的荷载效应+1.4 X活荷载标准值计算的荷载效应+0.6X1.4X风荷载标准值计算的荷载效应D. 1.2X恒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+0
11、.7X1.4X活荷载标准值计算的荷载效应E. 1.35X恒荷载标准值计算的荷载效应+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，对于刚架梁，截面可能的最不利内力组合有：梁端截面：(1)Mmax及相应的N、V；(2)Mmin及相应的NV梁跨中截面：(1)Mmax及相应的NV；(2)Mmin及相应的N、V对于刚架柱，截面可能的最不利内力组合有：(1)Mmax及相应的NV；(2)Mmin及相应的N、V(3)Nmax及相应的士MUV；(4)Nmin及相应的士MU、V内力组合见表1。如文档对你有用，请下载支持!刚架内力组合表
12、（以左半跨为例）表1截面内力组组合项目福裁组合方式向载组合项目M(KN-n)N(KNV(KM刚架柱柱顶（B点）Max及相应的N、VA1.2X恒+1.4X活193.3081.2232.21(一)Min及相应的NVB1.0X恒+1.4X风7.891.051.67(一)NU及相应的士Mnax、VA1.2X恒+1.4X活193.3081.2232.21(一)NU及相应的士Mnax、VB1.0X恒+1.4X风-7.891.05-1.67(一)柱底（A点）Max及相应的N、VMin及相应的N、VMax及相应的士Mnax、VA1.2X恒+1.4X活0102.8232.21(一)Min及相应的士Mnax、VB
13、1.0X恒+1.4X风019.054.30(一)刚架梁支座（B点）Max及相应的N、VA1.2X恒+1.4X活193.3039.8977.60(T)Mnini及相应的N、VB1.0X恒+1.4X风-7.891.570.89(T)跨中（C点）Max及相应的N、VB1.0X恒+1.4X风-9.402.030.60(J)Min及相应的N、VA1.2X恒+1.4X活-143.1831.81-3.21(T)注：内力计算的“十、一”号规定：弯矩图以刚架外侧受拉为正，轴力以杆件受压为正，剪力以绕杆端顺时针方向旋转为正。如文档对你有用，请下载支持!五、刚架设计(一)截面设计参考类似工程及相关资料，梁柱截面均选
14、用焊接工字钢450X200X8X12,截面特性：2B=200mmH=450mmtw=8.0mmtf=12.0mmA=82.1cmIx=28181cm,W=1252cm,ix=18.53cmIy=1602cn4,W=160.2cm3,ix=4.42cm(二)构件验算1.构件宽厚比的验算翼缘部分：b/t=96/12=8：二15235/fy=15腹板部分：h0/tw=426/8=53.25:二250.235/fy=2502,刚架梁的验算(1)抗剪验算梁截面的最大剪力为Vmax=77.60KN考虑仅有支座加劲肋，fv=125N/mrmVu=hwtfv=426X8X125=426000N=426.0KNVma=77.60KNV,满足要求。(2)弯、剪、压共同作用下的验算取梁端截面进行验算N=39.89KNV=77.60KNM=193.30KNN因VM=193.30KNm,取M=M故(-V-1)2+M-Mf=01,满足要求。0.5VuMeu-Mf(3)整体稳定验算N=39.
