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1、建筑钢结构课程设计轻型门式钢架班 级： 姓 名： 学 号： 指导老师：某集团轻钢结构设计任务书一、工程概况某集团轻钢结构房屋工程的具体要求如下：1、长度120m，柱网为6m,跨度为21m,檐口高度为6m，屋面坡度为1/10, 屋面材料为单层彩板或夹芯板，墙面材料双层彩板夹芯板，天沟为彩板天沟或钢 板天沟。2、荷载：静荷载当无吊顶时为02kN/m2 ；活荷载为O.3kN/m2 （计算刚架 时）、O/N/m2 （计算檩条时）；基本风压035kN/m2，地面粗糙度为B类；雪 荷载为O5kN/m2 ；地震设防烈度为6度。3、所有建筑应尽量采用铝合金隔热门窗；建筑外观要求美观、新颖，能够 充分体现轻钢结
2、构建筑的美学特点。二、设计原始资料1. 气象资料该地区为三级气候分区，其基本气象资料为：最冷月平均气温：3.0C ；最热月平均气温：28.8C。极端最低温度一5C ；极端最高温度41C。平均年总降雨量1230.6 mm,日最大降雨量317.4 mm。最大积雪深度：32 mm。最大冻土深度：10 mm。冬季平均风速2.6 m/s，夏季平均风速2.5 m/s, 30年一遇最大风速21.9 m/s。 常年主导风向：东北夏季主导风向：西南风冬季主导风向：东北风2. 地质水文资料建筑物场地地势平坦，地表高程38.5638.72m，地下水位标高33.4m，无 腐蚀性。经地质勘测，地表剖面为：表层0.81.
3、2m耕杂土；以下有2.5m深的 亚粘土；再往下为厚砂卵层。亚粘土可做持力层，地基承载力标准值为120KN/m2, 地基土容重为19KN/m3。3. 材料规格 钢材：门式刚架采用Q345-B钢，屋面檩条、墙架采用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 C30,垫层混凝土 C10；钢筋：直径12mm为II级钢筋，直径 10mm为I级钢筋。4. 地震设防烈度6度 ；三、建设规模以及标准1建筑规模：建筑面积约120 x 21m2，为单层钢结构建筑。2. 建筑防火等级：二级3. 建筑防水等级：二级4. 建筑装
4、修等级：高级四、其它设计要求及资料单跨双坡门架五、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（GB500182002）建筑制图标准（GBJ10487）六、参考资料轻型钢结构设计手册冷弯薄壁型钢结构设计手册建筑结构构造资料集（上、下册）建筑钢结构设计手册（上、下册）钢结构连接节点设计手册钢结构设计与计算房屋建筑学（中国建筑工业出版社）钢结构（王国周著）钢结构（魏明钟）轻型门式刚架（张其林）某集团轻钢结构设计计算书一、设计资料某集团轻钢结构房屋工程的具体要求如下：长度12
5、0m，柱网为6m,跨度为21m,檐口高度为8m，屋面坡度为1/11，屋 面材料为单层彩板或夹芯板，墙面材料双层彩板夹芯板，天沟为彩板天沟或钢板 天沟。荷载：静荷载当无吊顶时为2kN/m2 ；活荷载为O3kN/m2 （计算刚架时）、 0.5凶/m2 （计算檩条时）；基本风压0.35kN/m2，地面粗糙度为B类；雪荷载为0. 5kN / m2 ；地震设防烈度为 6 度。所有建筑应尽量采用铝合金隔热门窗；建筑 外观要求美观、新颖，能够充分体现轻钢结构建筑的美学特点。钢材：门式刚架采用Q345-B钢，屋面檩条、墙架采用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
6、条：手工焊、自动埋弧焊和co2气保护焊；基础混凝土 C30,垫层混凝土 C10；钢筋：直径12mm为II级钢筋，直径 10mm为I级钢筋。钢架平面布置图钢架形式及尺寸二、荷载计算1.荷载取值计算屋盖永久荷载标准值（对水平投影面）75mm厚岩棉夹心彩板0.12N/m2檩条及支撑0.10KN/m2钢架斜梁自重0.15N/m2悬挂设备0.20N/m：合计0.57N/m2屋面可变荷载标准值屋面活荷载：活荷载为0-3kN /m2 （计算刚架时）、0.5kN /m2 （计算檩条时），雪荷载为0.5凶/m2，取屋面活荷载与雪荷载中的较大值05kN/m2。轻质墙面及柱自重标准值（包括柱、墙骨架等）0.50 K
7、N/m2风荷载标准值按门式刚架轻型房屋钢结构技术规程CECS102： 2002附录A的 规定计算。基本风压3 0=1.05 X）.35KN/m2=0.3675KN/nt,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高度处的数值采用川z=1.0。风荷载体型系数Us：迎风面柱及 屋面分别为+0.25和一1.0,背风面柱及屋面分别为0.55和一0.65（CECS102： 2002中间区）。据全国民用建筑工程设计技术措施结构中第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
8、计算。 故本工程结构设计不考虑地震作用。2.各部分作用的荷载标准值计算屋面：恒荷载标准值：0.57 x 6 = 3.42KN /m活荷载标准值：0.50x 6 = 3.00KN /m柱荷载：恒荷载标准值：0.5 x 6x 7 + 3.42x10.5 二 56.91KN/m活荷载标准值：3.00x 10.5 = 31.5KN/m风荷载标准值：迎风面：柱上 q 二 0.3675 x 7 x 0.25 二 0.64KN / mw1横梁上 q 二-0.3675 x 7 x 1.0 二-2.57KN / mw2背风面：柱上 q 二-0.3675 x 7 x 0.55 二-1.41KN / mw3横梁上
9、q 二-0.3675 x 7 x 0.65 二-1.67KN / mw4三、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。柱脚按铰接支承设计。利用结构力学求解 器确定刚架内力。1.在恒荷载作用下刚架在恒荷载作用下M图刚架在恒荷载作用下V图刚架在恒荷载作用下N图2.在活荷载作用下刚架在活荷载作用下M图刚架在活荷载作用下V图刚架在活荷载作用下N图3.在风荷载作用下刚架在左风向风荷载作用下M图刚架在左风向风荷载作用下V图刚架在左风向风荷载作用下N图右风向风荷载作用下各图与左风向风荷载对称四、内力组合刚架结构构件按承载能力极限状态设计，根
10、据建筑结构荷载规范(GB50009 2001 )的规定，采用荷载效应的基本组合：Y 0SWR。本工程结构构件安全等级为二级，Y0=1.0。对于基本组合，荷载效应组合的设计值S从下列组合值 中取最不利值确定：A. 1.2X恒荷载标准值计算的荷载效应+1.4X活荷载标准值计算的荷载效应B. 1.0X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C. 1.2X恒荷载标准值计算的荷载效应+1.4X活荷载标准值计算的荷载效+0.6X 1.4X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+0.7X 1.4X活荷载标准值计算的荷载效应E
11、. 1.35X恒荷载标准值计算的荷载效险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)皿宓及相应的N、V(2)Mmin及相应的N、V梁跨中截面：(1) Mx及相应的N、V(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)皿宓及相应的N、V(2)M,IN及相应的N、V(3) Nmax及相应的土Mmax、V(4)Nmin及相应的土Mmax、V内力组合表如下截面内力组合项目荷载组合方式荷载组合项目MNV刚架柱柱顶（B点）Mmax及相应的
12、N、VA1.2x 恒+1.4x 活-239.18-66.12-35.02Mmin及相应的N、VB1.0x 恒+1.4x 风17.532.44-1.77Nmax及相应的-MMAX、VA1.2x 恒+1.4x 活-239.18-66.12-35.02Nmin及相应的-MMAX、VB1.0x 恒+1.4x 风17.532.44-1.77柱底（A点）mmax及相应的N、Vmmin及相应的N、VNmax及相应的-MMAX、VA1.2x 恒+1.4x 活0-117.92-34.32Nmin及相应的 土 MMAX、VB1.0x 恒+1.4x 风0-23.505.65刚架梁梁端（B点）mmax及相应的N、VA
13、1.2x 恒+1.4x 活-238.18-43.5483.68mmin及相应的N、VB1.0x 恒+1.4x 风16.53-0.64-1.25跨中（C点）mmax及相应的N、VA1.2x 恒+1.4x 活183.85-34.85-3.88mmin及相应的N、VB1.0x 恒+1.4x 风12.193.940、84五、刚架设计1. 截面设计参考类似工程及相关资料，梁柱截面均选用焊接工字钢450 X200X8X 12,截面特性： B=200mm，H=450mm，tw=8.0mm，tf=12.0mm，A=82.1cm2，Ix=28181cm4Wx=1252cm3，ix=18.53cm Iy=1602cm4，Wy=160.2cm3，iy=4.42cm2. 构件验算A. 构件宽厚比验算翼缘部分：b/* 二(200-8)十2/12二 8 15.235/345 二 12.4腹板部分：h /1 = (45022)/8 = 53.3250235/345 = 206.30 wB. 刚架梁的验算a. 抗剪验算梁截面的最大剪力为V = 83.38 KNmax考虑仅有支座加劲肋九=严=0.68 V
