輕型門式鋼架設(shè)計(jì)計(jì)算書

1、門式鋼架廠房設(shè)計(jì)計(jì)算書1. 設(shè)計(jì)資料22. 門式鋼架形式和幾何尺寸23. 荷載34. 內(nèi)力計(jì)算44.1. 初選截面44.2. 鋼柱ab截面驗(yàn)算84.2.1. 截面幾何特性84.2.2. 內(nèi)力84.2.3. 計(jì)算長(zhǎng)度84.2.4. 強(qiáng)度驗(yàn)算84.2.4.1. 控制截面的強(qiáng)度驗(yàn)算84.2.4.2. 抗剪承載力驗(yàn)算94.2.4.3. 抗彎承載力驗(yàn)算94.2.5. 整體穩(wěn)定驗(yàn)算94.2.5.1. 平面內(nèi)整體穩(wěn)定94.2.5.2. 平面外整體穩(wěn)定104.2.6. 局部穩(wěn)定驗(yàn)算104.3. 鋼梁cd截面驗(yàn)算114.3.1. 截面幾何性質(zhì)114.3.2. 內(nèi)力114.3.3. 強(qiáng)度驗(yàn)算114.3.3.1.

2、控制截面的強(qiáng)度驗(yàn)算114.3.3.2. 抗剪承載力驗(yàn)算114.3.3.3. 抗彎承載能力驗(yàn)算124.3.4. 整體穩(wěn)定驗(yàn)算124.3.4.1. 平面內(nèi)整體穩(wěn)定124.3.4.2. 平面外整體穩(wěn)定性124.3.4.3. 局部穩(wěn)定驗(yàn)算134.4. 節(jié)點(diǎn)驗(yàn)算134.4.1. 邊柱與橫梁連接節(jié)點(diǎn)144.4.1.1. 連接節(jié)點(diǎn)高強(qiáng)螺栓驗(yàn)算144.4.1.2. 端板厚度驗(yàn)算154.4.1.3. 梁柱節(jié)點(diǎn)域的剪力驗(yàn)算164.4.2. 橫梁與橫梁拼接節(jié)點(diǎn)（屋脊節(jié)點(diǎn)）164.4.2.1. 連接節(jié)點(diǎn)高強(qiáng)螺栓驗(yàn)算164.4.2.2. 端板厚度驗(yàn)算184.4.2.3. 螺栓處腹板強(qiáng)度驗(yàn)算194.4.2.4. 柱腳底板

3、的厚度t214.4.3. 牛腿節(jié)點(diǎn)224.4.3.1. 牛腿根部截面強(qiáng)度驗(yàn)算：24門式剛架廠房設(shè)計(jì)計(jì)算書 1. 設(shè)計(jì)資料本項(xiàng)目設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為50年，屬于丙類建筑，抗震設(shè)防烈度為6度，設(shè)計(jì)地震分組為第一組，場(chǎng)地類別為b類。該廠房采用單跨雙坡門式剛架，廠房跨度18m，長(zhǎng)度90m，柱距9m，檐高10m，屋面坡度1/10。剛架為等截面的梁、柱，柱腳為鉸接。采用焊接h型鋼，材料采用q235b鋼材，焊條采用e43型。2. 門式鋼架形式和幾何尺寸由于鋼架跨度不太大，故梁、柱截面均采用等截面焊接工字型。屋面坡度i=1/10（=5.71°），因此檁條采用鍍鋅冷彎薄壁卷邊c型鋼。檁條間距為1.0m。墻梁也

4、采用冷彎薄壁卷邊c型鋼。由于該廠房設(shè)有5t橋式吊車，故采用剛接柱腳。該廠房長(zhǎng)度90m，跨度18m，柱距9m，共有11榀剛架，由于縱向溫度區(qū)段不大于300m、橫向溫度區(qū)段不大于150m，因此不用設(shè)置伸縮縫。廠房長(zhǎng)度>60m，因此在廠房第一開間和中部設(shè)置屋蓋橫向水平支撐；并在屋蓋相應(yīng)部位設(shè)置檁條、斜拉條、拉條和撐桿；同時(shí)應(yīng)該在與屋蓋橫向水平支撐相對(duì)應(yīng)的柱間設(shè)置柱間支撐，由于柱高>柱距，因此柱間支撐分層布置。3. 荷載永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值0.4kn/m 活荷載計(jì)算剛架時(shí)為0.3kn/m2，計(jì)算檁條時(shí)為0.5kn/m2雪 載風(fēng) 載基本風(fēng)壓，地面粗糙度：b類風(fēng)荷載體形系數(shù)風(fēng)荷載示意圖基本風(fēng)壓值為w

5、0=0.55kn/m2，地面粗糙度為b類，風(fēng)荷載高度變化系數(shù)按建筑高度小于10m部分取z=1.0,10m13.2m部分取z=1.09；風(fēng)振系數(shù)取z=1.0；風(fēng)荷載體形系數(shù)s根據(jù)門規(guī)附錄a的封閉式單跨雙坡屋面中間區(qū)取值，如圖。w1=zzs1w0b=1.0×1.0×0.25×0.55×1.05×9.0=1.3kn/mw2=zzs2w0b=1.0×1.09×（-1.0）×0.55×1.05×9.0=-5.67kn/mw3=zzs3w0b=1.0×1.09×（-0.65）×

6、0.55×1.05×9.0=-3.68kn/mw4=zzs4w0b=1.0×1.09×（-0.55）×0.55×1.05×9.0=-3.12kn/m吊車荷載根據(jù)電算，吊車作用在牛腿上的最大豎向荷載dmax=267.2kn,橫向水平荷載tmax=8.924. 內(nèi)力計(jì)算4.1. 初選截面輕鋼梁的截面高度h一般取1/301/45倍的梁跨度l,暫取梁高600mm，選用h600×160×8×12。柱初選截面為h550×310×6×12。截面幾何特性： 截面aixiyix iy

7、wxwysx柱105.96611225959.124.027.502222.6384.51208.2梁84.4845936821.6623.323.121531.2102.7896.3表1 截面幾何性質(zhì)表 基本單位 cm柱：ea=2.06×105n/mm2×10596mm2=2.183×106kneix=2.06×105n/mm2×61122×104mm4=1.259×105kn·梁：ea=2.06×105n/mm2×8448mm2=1.74×106kneix=2.06×10

8、5n/mm2×45936×104mm4=9.463×104kn·截面內(nèi)力4.2. 鋼柱ab截面驗(yàn)算4.2.1. 截面幾何特性截面參數(shù): b1= 310, b2= 310, h= 550, tw= 6, t1= 12, t2= 12，截面面積a=10596mm2，截面慣性矩ix=611220000mm4，iy=59591000mm4，截面地抗拒wx=2222600mm3，wy=384500mm3，回轉(zhuǎn)半徑ix=240.1mm，iy=75mm，長(zhǎng)細(xì)比：x=71.1,y=1004.2.2. 內(nèi)力根據(jù)內(nèi)力包絡(luò)圖，可得出桿件的最大內(nèi)力設(shè)計(jì)值為a端：彎矩：ma=-2

9、64.1kn.m，剪力：va=-61.5kn, 軸力：na=457knb端：彎矩：mb=-239.2kn.m，剪力：vb=42.1kn, 軸力：nb=-87kn4.2.3. 計(jì)算長(zhǎng)度平面外計(jì)算長(zhǎng)度：ac柱的平面外計(jì)算長(zhǎng)度取柱間支撐側(cè)向支撐點(diǎn)的間距，即loy=7.5m。平面內(nèi)的計(jì)算長(zhǎng)度：17.08m4.2.4. 強(qiáng)度驗(yàn)算4.2.4.1. 控制截面的強(qiáng)度驗(yàn)算，滿足抗剪強(qiáng)度要求；滿足強(qiáng)度要求。4.2.4.2. 抗剪承載力驗(yàn)算由于鋼柱僅設(shè)有支座加勁肋，腹板不設(shè)有橫向加勁肋，所以k=5.34，則滿足設(shè)計(jì)要求。4.2.4.3. 抗彎承載力驗(yàn)算由于v<0.5vd,則滿足設(shè)計(jì)要求。4.2.5. 整體穩(wěn)定

10、驗(yàn)算4.2.5.1. 平面內(nèi)整體穩(wěn)定x=71.1<=180對(duì)于x軸，按b類截面，材質(zhì)q235,查表得，對(duì)有側(cè)移鋼架4.2.5.2. 平面外整體穩(wěn)定y=100<=180對(duì)于y軸，按b類截面，材質(zhì)為q235,查表可得，則=由于鋼柱為等截面，故=d1/d0-1=0修正可得：滿足平面外整體穩(wěn)定性4.2.6. 局部穩(wěn)定驗(yàn)算滿足鋼柱翼緣局部穩(wěn)定要求。腹板局部穩(wěn)定鋼柱腹板滿足局部穩(wěn)定要求。4.3. 鋼梁cd截面驗(yàn)算4.3.1. 截面幾何性質(zhì)截面參數(shù): b1= 160, b2= 160, h= 600, tw= 8, t1= 12, t2= 12截面面積a=8448mm2，截面慣性矩ix=4593

11、60000mm4，iy=8216600mm4，截面地抗拒wx=1531200mm3，wy=102700mm3，回轉(zhuǎn)半徑ix=233.2mm，iy=31.1mm，平面內(nèi)計(jì)算長(zhǎng)度 18.09m，平面外計(jì)算長(zhǎng)度 3m，長(zhǎng)細(xì)比：x=81,y=96.54.3.2. 內(nèi)力根據(jù)內(nèi)力包絡(luò)圖，可得出桿件的最大內(nèi)力設(shè)計(jì)值為：b端：彎矩：mb=239.2kn.m，剪力：vb=82.8kn, 軸力：nb=49knc端：彎矩：mc=-143.9kn.m，剪力：vc=-11kn, 軸力：nc=-32kn4.3.3. 強(qiáng)度驗(yàn)算4.3.3.1. 控制截面的強(qiáng)度驗(yàn)算b端強(qiáng)度滿足強(qiáng)度要求d端強(qiáng)度滿足強(qiáng)度要求4.3.3.2. 抗剪

12、承載力驗(yàn)算由于鋼梁腹板不設(shè)橫向加勁肋，所以k=5.34滿足設(shè)計(jì)要求4.3.3.3. 抗彎承載能力驗(yàn)算由于v<0.5vd,則滿足設(shè)計(jì)要求4.3.4. 整體穩(wěn)定驗(yàn)算4.3.4.1. 平面內(nèi)整體穩(wěn)定對(duì)于x軸，按b類截面，材質(zhì)q235,查表得對(duì)有側(cè)移鋼架x=81<=1804.3.4.2. 平面外整體穩(wěn)定性y=96.5<=180對(duì)于y軸，按b類截面，材質(zhì)q235,查表得=由于鋼梁為等截面，故=d1/d0-1=0修正可得：滿足平面外整體穩(wěn)定性4.3.4.3. 局部穩(wěn)定驗(yàn)算滿足鋼柱翼緣局部穩(wěn)定要求。腹板局部穩(wěn)定鋼柱腹板滿足局部穩(wěn)定要求。4.4. 節(jié)點(diǎn)驗(yàn)算nm4.4.1. 邊柱與橫梁連接節(jié)點(diǎn)

13、4.4.1.1. 連接節(jié)點(diǎn)高強(qiáng)螺栓驗(yàn)算梁柱節(jié)點(diǎn)采用端板橫放的連接方式，采用m20（10.9級(jí)）摩擦型高強(qiáng)度螺栓連接，接觸面積采用噴砂后生赤銹處理，摩擦面抗滑移系數(shù)=0.45，每個(gè)高強(qiáng)度螺栓的預(yù)拉力為p=155kn?？紤]各種荷載效應(yīng)的組合后，根據(jù)內(nèi)力包絡(luò)圖，可得出邊柱與橫梁連接節(jié)點(diǎn)處的最大內(nèi)力設(shè)計(jì)值為：彎矩：mb=239.2kn.m，剪力：vb=42.1kn, 軸力：nb=87kn最不利高強(qiáng)度螺栓桿軸方向受拉驗(yàn)算滿足強(qiáng)度要求最不利螺栓拉剪承載力驗(yàn)算由于沿受力方向的連接長(zhǎng)度螺栓的抗剪承載力設(shè)計(jì)值應(yīng)乘以折減系數(shù)不滿足改用公式滿足抗剪強(qiáng)度4.4.1.2. 端板厚度驗(yàn)算端板按構(gòu)造要求大于16mm，并且不

14、小于連接螺栓的直徑。采用q235b,抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f=205n/mm2。不考慮杠桿撬力作用時(shí)外伸端板的厚度計(jì)算為:考慮杠桿撬力作用時(shí)外伸端板的厚度計(jì)算為:因?yàn)槁菟ㄖ睆綖?0mm,按構(gòu)造要求外伸端板的厚度不宜小于連接螺栓的直徑，所以考慮撬力及構(gòu)造要求后，端板厚度取22mm?？紤]撬力影響時(shí)，高強(qiáng)度螺栓的軸向受拉承載力還需按如下公式驗(yàn)算kn端板厚度滿足設(shè)計(jì)要求。4.4.1.3. 梁柱節(jié)點(diǎn)域的剪力驗(yàn)算不滿足抗剪承載力。采取局部加寬腹板厚度，將柱腹板由6mm改為8mm。則調(diào)整后滿足設(shè)計(jì)要求。滿足設(shè)計(jì)要求4.4.2. 橫梁與橫梁拼接節(jié)點(diǎn)（屋脊節(jié)點(diǎn)）4.4.2.1. 連接節(jié)點(diǎn)高強(qiáng)螺栓驗(yàn)算屋脊節(jié)點(diǎn)采用端板外伸

15、的連接方式，采用m20（10.9級(jí)）摩擦型高強(qiáng)度螺栓連接，接觸面采用噴砂后生赤銹處理，摩擦面抗滑移系數(shù)=0.45，每個(gè)高強(qiáng)度螺栓的預(yù)拉力為p=155kn.取內(nèi)力組合彎矩：mc=143.9kn.m，剪力：vc=-11kn, 軸力：nc=-32kn最不利高強(qiáng)度螺栓桿軸方向受拉驗(yàn)算滿足強(qiáng)度要求最不利螺栓拉剪承載力驗(yàn)算由于沿受力方向的連接長(zhǎng)度螺栓的抗剪承載力設(shè)計(jì)值應(yīng)乘以折減系數(shù)滿足抗剪強(qiáng)度4.4.2.2. 端板厚度驗(yàn)算端板按構(gòu)造要求大于16mm，并且不小于連接螺栓的直徑。采用q235b,抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f=205n/mm2。不考慮杠桿撬力作用時(shí)外伸端板的厚度計(jì)算為:考慮杠桿撬力作用時(shí)外伸端板的厚度計(jì)算為

16、:因?yàn)槁菟ㄖ睆綖?0mm,按構(gòu)造要求外伸端板的厚度不宜小于連接螺栓的直徑，所以考慮撬力及構(gòu)造要求后，端板厚度取22mm。考慮撬力影響時(shí)，高強(qiáng)度螺栓的軸向受拉承載力還需按如下公式驗(yàn)算kn端板厚度滿足設(shè)計(jì)要求。4.4.2.3. 螺栓處腹板強(qiáng)度驗(yàn)算滿足設(shè)計(jì)要求柱腳節(jié)點(diǎn)本工程由于有起重量為5t和10t的吊車，故采用剛接方式與基礎(chǔ)相連，地腳螺栓采用q235b,直徑為m36的螺栓，有效面積ae=817mm2,抗拉強(qiáng)度?；A(chǔ)采用獨(dú)立基礎(chǔ)，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為c30，基礎(chǔ)尺寸采用700mm×1000mm，混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fc=14.3n/mm2彈性模量ec=3.0×104n/2.根據(jù)內(nèi)力包絡(luò)圖可得出最大內(nèi)力組合為：彎矩：ma=-264.1kn.m，剪力：va=-61.5kn, 軸力：na=457kn柱腳尺寸如圖根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（gb50010-2002）新規(guī)范此項(xiàng)規(guī)定仍采用2002版的規(guī)定，混凝土局部受壓時(shí)的高度提高系數(shù)為：，鋼材與混凝土的彈性模量之比，受拉側(cè)錨栓的總有效面積，總拉力,受拉底板邊緣到受拉螺栓中心的距離,則底板受壓區(qū)的長(zhǎng)度（用matlab計(jì)算得出）受拉螺栓的總拉力為4.4.2.4. 柱腳底板的厚度t兩相鄰邊支承板：，查表得三邊支承板一：，查表得三邊支承板二：，查表得則，取底板厚t=30mm即可滿足設(shè)計(jì)要求。鋼柱與柱腳底板的連接焊縫計(jì)