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1、轻型门式刚架结构设计计算书姓 名 学 号 班 级 指导教师 2011. 06目录一、设计任务书2二、计算书3（1）设计资料3（2）屋面构件设计4（3）荷载计算7（4）内力计算及内力组合8（5）钢架柱验算19（6）钢架梁验算20（7）节点设计21三、 参考文献27轻型门式刚架结构设计任务书一、设计目1、复习钢结构课程内容，综合运用所学知识，学习钢结构设计过程2、学习钢结构方案设计、详细设计和施工图设计3、学习编制结构计算书4、为毕业设计做必要准备 二、基本要求1、掌握门式刚架结构设计内容、方法和步骤，认真考虑影响设计各项 因素。2、了解和掌握及设计有关设计规范和规定，并能在设计中正确应用。3、根
2、据建筑设计要求，正确选择结构形式，合理布置结构。4、掌握门式刚架结构计算方法和构造要求。5、认真绘制施工图和编写说明书、计算书。三、设计资料1、结构形式：门式刚架，见附件 1，具体尺寸见分配表格。2、屋面板和墙面板：彩色压型钢板3、构件形式：梁柱为等截面实腹式焊接H型截面，檩条为冷弯薄壁C型截面4、节点形式：梁柱刚接节点； 梁梁连接（端板刚接）； 柱脚5、基础：柱下独立基础；混凝土： C30；钢筋二级筋；基础埋深1.5m, 地基承载力标准值： f 120kN /m2k6、荷载种类：恒载，活载和风荷载（见分组单），不考虑其它荷载四、设计内容1、刚架设计：结构立面图、结构平面布置图；2、檩条设计：
3、檩条详图，檩条、支撑布置图3、节点及构造详图：梁柱连接、梁梁连接及柱脚详图；4、设计说明书及计算书1 份；五、参考文献1、钢结构设计规范GB50017-2003.北京：中国计划出版社.20032、门式刚架轻型房屋钢结构技术规程CECS102： 2002,北京：中 国计划出版社.20023、冷弯薄壁型钢结构技术规范GB50018-2002.北京：中国计划出版 社.20024、轻型钢结构设计计算及实例,本书编委会编人民交通出版社 20085、李星荣. 钢结构连接节点设计手册 . 北京：中国建筑工业出版 社.20056、陈绍蕃.钢结构房屋设计.北京：中国建筑工业出版社.20037、轻型钢结构设计数据
4、资料一本全,本书编委会编中国建材工业出版 社 20078、舒赣平, 王恒华, 范圣刚编著.轻型钢结构民用及工业建筑设计, 中国电力出版社 2006,9、周绪红. 钢结构设计指导及实例精选. 北京：中国建筑工业出版社.200810、朱海宁,王东,赵瑜编著.轻型钢结构建筑构造设计.东南大学出 版社 2003.11,轻型门式刚架结构计算书一、设计资料1、采用单跨双坡轻型门式刚架，刚架跨度15m，柱高3.9m；共有10 榀刚架，柱距6m,屋面坡度1:10,不考虑地震作用。刚架平面布置见下 图，刚架形式及几何尺寸。屋面及墙面板均为彩色压型钢板,考虑经济、制造和安装方便，檩条和墙梁均采用冷弯薄壁卷边C型钢
5、，间距为1.5m, 钢材采用Q235钢。2、永久荷载标准值： 屋面恒荷载： 0 . 2 5kN/m2 活荷载标准值：0. 5kN/m2 风荷载标准值：0. 45kN/m2二、屋面构件设计1、檩条计算恒载：0.25kN/m2活载：0.5kN/m2风载：0.45kN/m2假设檩条自重：0.05kN/m 恒载和活载组合情况：q=(0.25 X 1.2+0.5X1.4)X1.5+0.05X1.2=1.56kN/mq =qXcosd=1.55kN/mxq =qXsind=0.155kN/myq=(0.5+0.25)X1.5+0.05=1.18kN/mkM=1/8X 1.55 X 62=6 . 98k N
6、mxM=1/8 X 0.155 X 32=0.17kN my 恒载和风载组合情况：q=(0.25 X 1.2 X cosB-0.45 X 1.4 X sin X 1.5+0.05 X 1.2 X xcosd=0.41kN/mq=(0.25 X 1.2 X sin6+0.45 X 1.4 X cos X 1.5+0.05 X 1.2 X ysind=0.99kN/mq=(0.25+0.45)X1.5+0.05=1.1kN/mkM=1/8X0.41X62=1.845kN/mxM=1/8X0.99X32=1.11kN/my 恒载、活载和风载组合情况： q=0.25X1.2Xcos6+C0.5X1.4
7、Xcos6-0.45X1.4Xsin6)X 0.9 xX 1.5+0.05X1.2Xcos6 =1.36kN/m q=0.25X1.2Xsin6+C0.5X1.4Xsin6+0.45X1.4Xcos6)X 0.9 yX 1.5+0.05X1.2Xsin6 =0.99kN/mM=1/8X 1.36X62=6.12kN mxq=(0.5+0.25+0.45)X1.5+0.05=1.85kN/mkM=l/8X0.71X32=l.llkN m y檩条计算简图3000IWy=0.17kN-m()=1.11kN-nfi)=LllkN-n3000选 C 200 X 70 X 20 X 2.5, i =538
8、.21 cm 4 , w =53.82 cm 3 ,xXW = 11.25cm3, i = 7.74cm, i =2.5cm. y x y2、截面验算：1）强度验算M M6.98 x 1060.17 x 106X1+=+Y W Y W 1.05 x 53.83 x 1031.05 x 11.25 x 103X Xy y=133.46 f = 215N mm2MM+ Y W Y WX Xy y6.12x1061.11x106+1.05 x 53.83 x 1031.05 x 11.25 x 103=198.37 f = 215Nmm2满足要求。2)刚度验算q 二q cos&=1.85X10/=1
9、.84kN/mkx k5q 1451.84 x 600046000_ _u =xkx 二 x二 24mm u二二 25mm384EI3842.06 x 105 x 538.21 x 104240x满足要求(3)长细比验算九=6000 = 77.5 九=200，满足要求。x 77.4三、荷载计算荷载取值计算屋面自重0.25 kN /m2x 6=1.5 kN /m檩条0.0691 kN / m总1.5691 kN / m屋面活荷载作用0.5X 6=3 kN / m柱身自重荷载 0.25 X6=1.5 kN / m风振系数，高度变化系数，体形系数均取为1. 0，则3 二卩zyspz 二 1.0 X
10、1.0 X 1.0 X 0.45 二 0.45KN/mk0墙面、屋面风压标准值为q =0.45 x (+0.8) x 6 = 2.16KN/mABq =0.45 x (0.6) x 6 = -1.62KN/mBCq =0.45 x (-0.5) x 6 = -1.35KN/mCDq =0.45 x (-0.5) x 6 = -1.35KN/mDE初估截面钢架斜梁h二L/60L/40=250mm375mm,取 h=350mm,初选 HN350 X 175 X7X11X16.则有 I =13700 cm4 , I =985 cm4 , w =782 cm 3, W = 113cm3,xyXyA=6
11、3.66cm2钢架柱h二H/20H/15=195mm260mm，取 h=250mm,b二h/3h/2=83mm125mm,初选 HW=250X250X9X 14X16.则有 i =10800cm4 , i =3650cm4 , xyW =867cm 3， W 292cm3 , A= 9 2 . 1 8 cm2 .Xy四、内力计算及内力组合1、钢架内力计算（1）钢架在恒载（包含重力）作用下弯矩（M）、剪力（V）、轴力（N）如 图示：钢架上恒载作用图（单位：KN）恒载弯矩图（单位：KNm）15恒载剪力图（单位：KN）15恒载轴力图（单位：KN）（2）钢架在活载荷载作用下弯矩（M）、剪力（V）、轴力
12、（N）如图示:1 )4 )活载作用图（单位：KN）活载弯矩图（单位：KNm）活载剪力图（单位：KN）15活载轴力图（单位：KN）（3）钢架在风荷载作用下弯矩（M）、剪力（V）、轴力（N）如图示:20 50.风荷载作用图15风载弯矩图（单位：KNm）15风载剪力图（单位：KN）15风载轴力图（单位：KN）2、钢架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（GB50009 2001）规定，采用荷载效应基本组合,对于基本组合，荷载效应 组合设计值S从下列组合值中取最不利值确定：A. 1.2X恒荷载标准值计算荷载效应+1.4X活荷载标准值计算荷载效应B. 1.2X恒荷载标准值计算荷载效应+1.4X风荷载标准值计算荷载效应C. 1.2X恒荷载标准值计算荷载效应+1.4X0.9X （活荷载标准值计算荷载 效应风荷载标准值计算荷载效应）（1）、左侧柱内力组合表：梁截面|-R -H、 何载弯矩（M）剪力（V）轴力（N）截面1-1恒何载17.43-10.66-11.83活何载33.17-20.29-22.5风荷载-11.587.750.29截面2-2恒何载-24.16-10
