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1、钢结构排架课程设计计算书姓名学号班级指导教师 耿 晓20XX002023土木07级1班侯和涛、衣振华、金桂研钢结构排架课程设计目录一、设计资料 . 2 二、荷载计算 . 2 三、内力计算 . 2 四、内力组合 . 5 五、吊车梁设计. 6 五、排架柱设计. 7 六、排架梁设计. 8 七、节点设计 . 8 附件 钢结构排架课程设计任务书 .101钢结构排架课程设计钢结构排架设计一、设计资料1结构形式及主要构件特征量：单跨排架，跨度9m，柱距6米，柱顶标高米，牛腿顶标高米，吊车起重量10t。2主要材料：钢材Q235B，焊条E43xx型，高强螺栓级扭剪型。 3工程建设地点：山东济南。4荷载参数：屋面
2、永久荷载/m2，可变荷载/m2，风荷载基本风压/m2，不考虑其它荷载。5设计主要依据：钢结构排架课程设计任务书；建筑结构荷载规范(GB 50009-20XX);钢结构设计规范(GB 50017-20XX)。 二、荷载计算1.荷载取值计算1）屋盖永久荷载标准值DL=/m2 2）屋面可变荷载标准值LL=/m23）风荷载标准值Wkswk基本风压0= KN/m2，风荷载体型系数s：迎风面柱及屋面分别为和，背风面柱及屋面分别为和。2.各部分作用的荷载标准值计算1）屋面恒荷载标准值：6=/m活荷载标准值：6= KN/m 2）柱身恒荷载标准值：6=/m 3）风荷载标准值：迎风面：柱上qw1=6=/m背风面：
3、柱上qw3=6=/m三、内力计算根据各个计算简图计算，得结构在各种荷载作用下的内力图如下： 1）恒载作用(标准值)下，计算简图及内力值：2钢结构排架课程设计恒载作用下弯矩图恒载作用下剪力图恒载作用下轴力图3钢结构排架课程设计2）活载作用(标准值)下，计算简图及内力值：活载作用下弯矩图活载作用下剪力图活载作用下轴力图3）风荷载作用(标准值) 下，计算简图及内力值：4钢结构排架课程设计左荷载作用下弯矩图四、内力组合横载和活载关于结构竖向对称，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。按承载能力极限状态进行内力分析，需要进行以下2种组合：组合1：+ 组合2：+本工程不
4、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，取四个控制截面：弯矩包络图5钢结构排架课程设计 剪力包络图力包络图PKPM求得最不利内力组合情况下控制截面内力为： 下柱：柱底：M=- N=415 V=- 柱顶：M=- N=-363 V= 32上柱：柱底：M=- N= 55 V=-32柱顶：M=N=-29V= 梁： 跨中：M= - N=14V=0支座：M=0N=14V= 五、吊车梁设计1.选择的吊车数据：(重量单位为 t；长度单位为 m)起重量 工作级别 一侧轮数 PmaxPmin 小车重 吊车宽度 轨道高度 轮距10A1A3软钩22.吊车梁受力设计值：梁最大竖向弯矩
5、m; 最大剪力 。6钢结构排架课程设计3选择吊车梁截面:梁高500mm，腹板厚度10mm，上翼缘宽度380mm，上翼缘厚度20mm，下翼缘宽度300mm，下翼缘厚度14mm。 4.验算:1)上翼缘宽厚比验算：Bf/Tf = = L/F = 经验算，设计满足要求。 五、排架柱设计1.截面形式及尺寸初选梁柱都采用H型钢，暂取柱截面下柱H8005001424，上柱H6003001424。 2.下柱验算长细比：x= ,y=构件长度= ; 计算长度系数: Ux=Uy= 1）局部稳定验算翼缘部分： B/T = H0/TW= 2）强度验算强度计算最大应力对应组合号: M=, N=, M= , N=- 强度计
6、算最大应力 (N/mm*mm) = f= 符合要求3）稳定性验算下柱平面内稳定性验算：平面内长细比 = 29. = 150，b类截面。平面内稳定计算最大应力 (N/mm*mm) = f= 满足要求。下柱平面外稳定性验算：平面外长细比 = 50. = 150，c类截面。平面外稳定计算最大应力 (N/mm*mm) = f= 满足要求。 2.上柱验算长细比：x= ,y=构件长度= ; 计算长度系数: Ux= Uy= 1）局部稳定验算翼缘部分：B/T = B/T=腹板部分：H0/TW= H0/TW= 2）强度验算7钢结构排架课程设计强度计算最大应力对应组合号: 87, M= -, N=, M=, N=
7、 -强度计算最大应力 (N/mm*mm) = f= 符合要求3）稳定性验算下柱平面内稳定性验算：平面内长细比 = 77 = 150，b类截面。平面内稳定计算最大应力 (N/mm*mm) = f= 满足要求。下柱平面外稳定性验算：平面外长细比 = 43 = 150，c类截面。平面外稳定计算最大应力 (N/mm*mm) = f= 满足要求。六、排架梁设计1.截面形式及尺寸初选 选择HN300X150 2.刚架梁验算 1）局部稳定验算翼缘部分： B/T = B/T =腹板部分： H0/TW= H0/TW=满足要求 2）强度验算梁下部受拉最大弯矩 M= -, 最大应力= f= 满足要求。 4）稳定性验
8、算梁下部受拉最大弯矩 M= -, 稳定计算最大应力 = f= 满足要求。3梁挠度与柱顶位移验算风荷载作用下柱顶最大水平位移:节点(3), 水平位移 dx= (mm) = H /2642 柱顶位移容许值: H/150梁的(恒+活)最大挠度:梁挠跨比 = 1 / 363 梁的容许挠跨比: 1/250梁的(活)最大挠度:梁挠跨比 = 1 / 634 梁的容许挠跨比: 1/300 满足要求。 七、节点设计 1.梁柱连接节点工字形梁与工字形柱(0度)铰接连接 角焊缝抗剪强度设计值 Ffw = 160N/mm2梁腹板净截面最大正应力 /mm2 = f= ，设计满足 梁腹板净截面最大剪应力 /mm2 = f
9、v= ，设计满足 采用双角钢连接梁边到柱截面边的距离 e = 15mm8钢结构排架课程设计连接件验算：连接角钢类型 : L100x6连接角钢高度 H = 430mm连接件净截面最大正应力 /mm2 = f= ，设计满足 连接件净截面最大剪应力 /mm2 = fv= ，设计满足螺栓连接验算：采用 级 摩擦型 高强度螺栓连接螺栓直径 D = 20mm高强度螺栓连接处构件接触面 喷砂接触面抗滑移系数 u =高强螺栓预拉力 P =连接梁腹板和角钢的高强螺栓双面抗剪承载力设计值 Nvb2 =连接梁腹板和角钢的高强螺栓所受最大剪力 Ns= = Nvb2(双面)，设计满足连接柱翼缘和角钢的高强螺栓所受最大拉
10、力 Ntmax=连接柱翼缘和角钢的高强螺栓所受最大剪力 Nvmax=连接柱翼缘和角钢的高强螺栓在弯矩和剪力共同作用下 Ntmax/Ntb+Nvmax/Nvb= 1，设计满足 2.牛腿设计牛腿节点竖向恒载: Pd= 牛腿节点竖向活载: PL= 吊车最大轮压反力: Dmax=荷载作用点到柱边距离:e=设计荷载 P = *Pd + (PL+Dmax = 牛腿根部截面正应力:= 190 , 满足荷载作用点位置的牛腿截面剪应力: = 110, 满足 牛腿腹板折算应力:= 190.* , 满足柱腹板边缘处折算应力:= 190.* , 满足 3.柱脚设计采用钢截面: 焊接工字形截面 800X500X14X2
11、4工字形柱刚接柱脚，柱脚连接为：外露式柱脚无锚栓支承托座 柱脚受力:柱脚底板剪力验算满足，不需要设抗剪连接件 柱脚底板钢号: Q235柱脚底板尺寸: B x H x T = 600 x 1040 x 25 柱与底板的焊缝采用 对接焊缝 柱脚锚栓:柱脚锚栓钢号: Q235锚栓抗拉承载力设计值Ntb (kN): ，锚栓最大拉力Nt (kN):Nt Ntb，设计满足锚栓直径 D = 24 柱脚加劲肋：翼缘外侧加劲肋数量 X (边距+间距) X 宽度 = 3 x ( 120+ 162) x 100加劲肋高度 厚度 H x T = 250 x 12加劲肋角焊缝尺寸 Hf = 89钢结构排架课程设计腹板外侧加劲肋数量 X (边距+间距) X 宽度= 2 x ( 120+ 263) x 273加劲肋高度 厚度 H x T = 420 x 25加劲肋角焊缝尺寸 Hf = 8End附件： 钢结构排架设计任务书一、设计目的1、复习单层工业厂房及钢结构课程内容，综合运用所学知识，学习
