單層工業(yè)廠房設(shè)計(jì)說(shuō)明

1、題 目:院（系）: 專業(yè)班級(jí)：學(xué)生姓名：學(xué) 號(hào):指導(dǎo)教師:鋼結(jié)構(gòu) 課程設(shè)計(jì)報(bào)告單層工業(yè)廠房設(shè)計(jì)城市建設(shè)學(xué)院土木1304班張偉20133101168鄒思敏2016年 5 月日至2016年 5 月 14 日武昌首義學(xué)院制 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 一、設(shè)計(jì)資料8二、結(jié)構(gòu)平面柱網(wǎng)及支撐8 HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 三、荷載計(jì)算8.計(jì)算模型8.荷載取值8.截面內(nèi)力9.荷載組合 13.內(nèi)力組合13四、梁柱截面設(shè)計(jì) 15.截面尺寸確定 15.截面幾何特性 15.構(gòu)

2、件寬厚比驗(yàn)算 15 HYPERLINK l bookmark20 o Current Document 四、剛架斜梁驗(yàn)算15. 抗剪驗(yàn)算16.有效寬度計(jì)算及在M、N、V共同作用下的驗(yàn)算 16.斜梁的整體穩(wěn)定驗(yàn)算 17 HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 五、剛架柱驗(yàn)算17.抗剪驗(yàn)算18.有效寬度計(jì)算及在M、N、V共同作用下的驗(yàn)算 18.斜梁的整體穩(wěn)定驗(yàn)算 19六、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)20.構(gòu)造要求21.節(jié)點(diǎn)驗(yàn)算22鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)一、設(shè)計(jì)題目1、單層工業(yè)廠房設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)資料單層廠房采用單跨雙坡門式剛架，廠房橫向跨度12m （a）、15m （b） 、18m

3、（c）,柱頂高度 5.1m （a、b）、6.3m （c）,共有 8 根剛架。柱距 6.3m （a） 6m（b、c）,屋面坡度1/10 ,柱底較接。窗高出柱腳 1.5m ,尺寸為1.5x3m ,每個(gè)柱距間居中設(shè)置一個(gè)。兩端山墻上各設(shè)門一個(gè)（居中），尺寸為 3.3x4.5m。取中間E剛架（GJ-1）進(jìn)行計(jì)算，剛架構(gòu)件截面采用變截面焊接工字形。屋面及墻面均為帶100mm 厚巖棉夾層的雙層壓型鋼板；楝條（墻梁）采用薄壁卷邊C型鋼，間距為1.5m 。鋼材采用Q235B ,焊條E43型?？拐鹪O(shè)防烈度為6度。二、荷載屋面不可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值（按水平投影面）：a 0.35kN/ m2b 0.4kN/ m2c 0.

4、5kN/ m2屋面可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值（按水平投影面）：a 0.5kN/ m23、雪荷載（基本雪壓）：4、風(fēng)荷載（基本風(fēng)壓）：（地面粗糙度系數(shù)按C類）b 0.4kN/ m2c 0.3kN/ m2a 0.3kN/ m2b 0.35kN/ m2c 0.5kN/ m2a 0.35kN/ m2b 0.45kN/ m2c 0.35kN/ m2三、課程設(shè)計(jì)要求1、根據(jù)設(shè)計(jì)資料進(jìn)行結(jié)構(gòu)布置（含屋面支撐和柱間支撐）。并繪制結(jié)構(gòu)平面布置圖（1:100 ）比口h才Ifl-lra6 6 6 6 6參考圖：皿W世#陽(yáng)蟲(chóng)V兇宅色一2、繪制屋面和墻面支撐系統(tǒng)的布置圖（1:100 ）提示：布置屋面楝條、拉條、隅撐；布置墻面墻梁、

5、拉條、隅撐。布置墻面楝條時(shí)，注意預(yù)留門窗洞口的空間。3、根據(jù)題目給定的荷載，進(jìn)行荷載組合。找出各構(gòu)件的控制截面及內(nèi)力值，并根據(jù)內(nèi)力值對(duì)剛架梁和剛架柱以及一個(gè)梁柱剛性節(jié)點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。出具相關(guān)計(jì)算書(shū)。（門式剛架內(nèi)力分析可借助分析軟件）4、繪制GJ-1的施工圖。要求對(duì)每一個(gè)單元板件均編號(hào)并列入材料表并計(jì)算重量由此統(tǒng)計(jì)單極剛架總重量。參考圖：材料表府*飛* *t t點(diǎn)才.*伊甘r.1L 阻斷MyDma6 口i jIl融如耳必3 1900J14.! w*4B. 加a4如1如3614IQ1 2L*.65皿協(xié)1如3線41103扁V1J214TMf1W15KiJ12-1b pa1STOD. MSJ. 2:; 1

6、kS，”叫-Wkio- 3工J J ”m -is-awiD240LG5、繪制不少于兩個(gè)節(jié)點(diǎn)詳圖；繪制 3個(gè)零件大樣。（比例自定） 參考圖6、要求剛架柱和剛架梁均按變截面設(shè)計(jì)。七、參考資料推薦1、門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)（無(wú)吊車）（02SG518-1 ）2、鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)與設(shè)計(jì)范例王靜峰主編武漢理工大學(xué)出版社3、其它與鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)際例子的書(shū)籍均可參考。指導(dǎo)教師（簽名）：20 年 月 日課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定表項(xiàng)目比例得分成平時(shí)成績(jī)（百分制記分）30%績(jī)?cè)u(píng)業(yè)務(wù)考核成績(jī)（百分制記分）70%止總評(píng)成績(jī)（百分制記分）100%評(píng)定等級(jí)優(yōu)良中及格/、及格指導(dǎo)教師（簽名）20 年 月日一、設(shè)計(jì)資料該廠房采用單跨雙

7、坡門式剛架， 廠房橫向跨度18m ， 柱頂高度 6.3m ， 共 8根剛架，柱距6m ,屋面坡度1/10 ,柱底較接。窗高出柱腳 1.5m ,尺寸為 1.5x3m ，每個(gè)柱距間居中設(shè)置一個(gè)。兩端山墻上各設(shè)門一個(gè)（居中） ，尺寸為 3.3x4.5m 。剛架構(gòu)件截面采用變截面焊接工字形。屋面及墻面均為帶 100mm 厚巖棉夾層的雙層壓型鋼板； 檁條 （墻梁） 采用薄壁卷邊C 型鋼， 間距為 1.5m 。鋼材采用 Q235B ，焊條 E43 型?？拐鹪O(shè)防烈度為 6 度。荷載取值：屋面不可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值（按水平投影面）0.4kN/ m2；屋面可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值（按水平投影面）0.4kN/ m2；基本雪壓 0

8、.35kN/ m2 ；基本風(fēng)壓0.45kN/ m2,地面粗糙度系數(shù)按 C類，柱與墻自重0.5kN/ m20二、結(jié)構(gòu)平面柱網(wǎng)及支撐 該廠房跨度18m ,柱距6m,共8幅剛架，所以廠房縱向長(zhǎng)度 6X （8-1 ）二42m,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。柱間支撐宜布置在溫度區(qū)段的中部，以減小縱向溫度應(yīng)力的影響。并在屋蓋相應(yīng)部位設(shè)置楝條、拉條及撐桿，同時(shí)應(yīng)該在柱間支撐布置的柱間布置屋蓋橫向水平支撐。由于無(wú)吊車，且柱高 柱距，因此柱間支撐不用分層布置。三、荷載計(jì)算1、計(jì)算模型 選取取一幅剛架進(jìn)行分析，柱腳采用較接，剛架梁和柱采用變截面設(shè)計(jì)?？缍?8m

9、 ,柱高6.3m ,屋面坡度1:10 。計(jì)算模型為：11 1=10LS2、荷載取值(1)屋面不可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值：0.5kN/ m2 x 6m=3.0kN/m柱及墻自重標(biāo)準(zhǔn)值:0.5kN/ m2x 6m=3.0kN/m31- N/r3KN/n(2)屋面可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值：0.3kN/ m2x 6m=1.8kN/m雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值:0.5kN/ m2x 6m=3.0kN/m雪荷載不與屋面可變荷載同時(shí)考慮，應(yīng)取兩者較大值3.0kN/m30KN/E(3)風(fēng)荷載以風(fēng)左吹為例計(jì)算,根據(jù)公式Wk 1.05 s z 0計(jì)算風(fēng)壓高度變化系數(shù)z應(yīng)根據(jù)建筑物離地面或海平面的高度以及地面的粗糙程度進(jìn)行確定，按荷載規(guī)范中表7.2

10、.1取值為z=0.74 o風(fēng)荷載體型系數(shù)s按門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程中附錄A.0.2取值。風(fēng)荷載體型系數(shù)如下:迎風(fēng)面：側(cè)面：Wk 1.05 0.74 0.35 0.25 0.068KN /m2q1 0.068 6 0.408KN /m TOC o 1-5 h z 屋頂：Wk1.050.740.35(-1.0)-0.272KN /m2q1-0.2726-1.632KN/m背風(fēng)面：側(cè)面：Wk1.050.740.35(-0.55)-0.150KN /m2q1-0.1506-0.90KN/m屋頂：Wk1.050.740.35(-0.65)-0.177KN /m2q1-0.1776-1.062KN

11、/m荷載簡(jiǎn)圖如下所示：風(fēng)荷載作用下(4)水平地震作用 由于單層門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)的自重小，當(dāng)抗震設(shè)防烈度為7度及7度以下時(shí)，一般不需進(jìn)行抗震驗(yàn)算。3、截面內(nèi)力 根據(jù)各個(gè)計(jì)算簡(jiǎn)圖，利用結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器計(jì)算內(nèi)力，得結(jié)構(gòu)在各種荷載作用下的內(nèi)力圖。(1)在不可變荷載作用下內(nèi)力圖：15M 圖(KN.m )V 圖(KN)(2)在雪荷載作用下內(nèi)力圖15M 圖(KN.m )15N 圖(KN )15V 圖(KN)(3)在風(fēng)荷載作用下的內(nèi)力圖:16M 圖(KN.m )14.405N 圖(KN )-13.857.40 17.785.20V 圖(KN ).荷載組合該結(jié)構(gòu)值考慮屋面不可變荷載、雪荷載、風(fēng)荷載。所以進(jìn)行

12、剛架內(nèi)力分析時(shí)，所需考慮荷載效應(yīng)組合主要有：1.2x永久荷載+1.4x屋面活荷載，雪荷載max +1.4x0.7x 風(fēng)荷載1.2x永久荷載+1.4x0.7x屋面活荷載，雪荷載max +1.4x風(fēng)荷載1.0 x永久荷載+1.4x風(fēng)荷載.內(nèi)力組合根據(jù)不同荷載組合下的內(nèi)力分析結(jié)果，找到控制截面的內(nèi)力組合?？刂平孛娴奈恢靡话阍谥?、柱頂、梁端、梁跨中等截面，控制截面內(nèi)力組合主要有：最大軸壓力Nmax和同時(shí)出現(xiàn)的M及V較大值最大彎矩M max和同時(shí)出現(xiàn)的N及V較大值最小軸壓力Nmin和同時(shí)出現(xiàn)的M及V較大值 其內(nèi)力組合如下表所示截面內(nèi)力永久柿栽雪砂載風(fēng)向載1.2x 永久柿我+1.4x 雪柚鼓+1.4x0

13、.7x風(fēng)荷載1.0 x 永久柿我+1.4x 風(fēng)柚鼓柱小頭M00000N-27.00-27.0014.40-56.09-6.84V-9.93-9.937.40-18.570.43壯大頭M-62.57-62.5738.49-125.00-8.68N-27.00-27.0014.40-56.09-6.84V-9.93-9.934.82-21.09-3.18梁大頭M-62.57-62.5738.49-125.00-8.68N-12.57-12.576.23-26.58-3.85V25.8825.88-13.8553.726.49梁小頭M49.9949.99-20.11110.2721.84N-9.88

14、-9.886.23-19.58-1.158V-0.99-0.990.89-1.700.256柱腳截面：M=0N= -56.09KNV=-18.57KN由上表可知，各截面的內(nèi)力為:柱頂截面：M= -125.00KN.m , N= -56.09KN , V= -21.09N梁端截面：M= -125.00KN.m , N= -26.58KN , V= 53.72KN梁跨中截面：M= 110.27KN.m, N=-19.58KN , V=-1.70KN四、梁柱截面設(shè)計(jì)1.截面尺寸確定(1)焊接工字型截面尺寸：截面高度 h以10mm為模數(shù)；截面寬度b以 5mm為模數(shù)，但工程中經(jīng)常以10mm 為模數(shù)；腹板

15、厚度tw可取4mm、5mm、 6mm ,大于6mm 以2mm 為模數(shù)；翼緣厚度t 6mm ,以2mm 為模數(shù)，且 大于腹板厚度。(2)工字型截面的高厚比(h/b ):通常取h/b=2-5mm;梁與柱采取端板豎放連接時(shí)，該梁端h/b ly=1500 ,故不需計(jì)算斜梁平面外整體穩(wěn)定性。六、剛架柱的驗(yàn)算.抗剪驗(yàn)算大頭柱截面大頭剪力設(shè)計(jì)值為 V 21.09KN大頭柱腹板平土切應(yīng)力為 0 hwtw21.09 103(500 2 14)25.59N/mm2 8腹板可不設(shè)中間橫向加勁肋，此時(shí)k5.34 ,則:hw /tw472/837、k、235/ fy37 , 5.34235/ 2350.690.8所以

16、Vd hwtwfv hwtwfv 472 8 125 472KN 由于V Vd,故抗剪強(qiáng)度滿足要求。小頭梁截面小頭剪力設(shè)計(jì)值為V18.57KN小頭梁腹板平均切應(yīng)力為0Vhwtw318.57 10(400 2 8) 68.06N/mm2腹板可不設(shè)中間橫向加勁肋，此時(shí)k5.34 ,則:hw /tw37 k 235/f384/6y 37 .5.34 ,235/2350.750.8所以Vd hwtwfv hwtwfv 384 6 125 288KN 由于V Vd,故抗剪強(qiáng)度滿足要求。2.有效寬度計(jì)算及在M、N、V共同作用下的驗(yàn)算 在M、N、V共同作用下，取控制截面為柱上端截面，即柱大頭。M 125.0

17、0KN .m內(nèi)力設(shè)計(jì)值為V 21.09KN，因?yàn)閂 0.5Vd ,故按 M M：計(jì)算。N 56.09KN6 47256.09 103 125 10 -2-2f2 口口 2 66.2N/mm 或 55.8N / mm 即:1077648356 1041 66.2N/2 mm55.80.8466.216(1)2 0.112(1)220(1)0.26 0.8hw / tw28.1 k、235/(1.087 63.5)1,即腹板全截面有效因此 Me Wef 1934 103 215 415.81KN .m3M； M e NWe/Ae 415.81 56.09 10 3 405.74KN .m10776

18、MeN M 125.00KN.m,滿足要求3.柱整體穩(wěn)定性驗(yàn)算平面內(nèi)整體穩(wěn)定性驗(yàn)算根據(jù)二階分析法計(jì)算柱的計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)d1彳5000彳1 1-1d040000.25,不大于 0.268h/do及6.0計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)1 0.3750.08 2(1 0.0775 ) 0.91柱的計(jì)算長(zhǎng)度loxh 0.916.3 5.7mNexol oxT：5.7 10321227, b類截面,查得xy 0.9462EAeo21.1 x2_52 2.06 105Z21.1 271077627 1 03 KN平面內(nèi)穩(wěn)定：-N- xy Ao270.26N/mm2 fmxM11 (a)xyMN Ex02215N/mm256.

19、09 1030.946 10776125 10656.0931 3 0.946 1934 10327 103平面外整體穩(wěn)定性驗(yàn)算假定分段出內(nèi)力大小為大頭和小頭截面的平均值，即M=62.5KN.m ,N=56.09KN , V=19.83KN 。且其截面尺寸取平均值為 450 x225x8x10, 可以算 出分段處截面的幾何特性A 7940mm* 2 *, Ix 27084 104 *mm4 , Iy 1900 104mm4,Wx 1204 103mm3計(jì)算上段的平面外穩(wěn)定性，此段的小頭在分段處10y y -i y0絲0 64.40查規(guī)范得y 0.782,對(duì)于分段處, 48.92yN MyA T

20、56.09 103794062.5 106 4302- 56.7N / mm2或 42.5N / mm227084 104經(jīng)計(jì)算全截面有效，故受壓區(qū)高度為hchw43056.756.7 42.5245.8mm13i y057.2mm一 10 22530.003581 0.00358 0.353150/57.21.01y0ls y-i y01.06 矍 58.4梁整體穩(wěn)定系數(shù)24y0t02354.4hfy24320 A0h0by2y0 WX 0(s)w4320 7940 450 1.06 458.4 823558.42 1 204000 .(1.01)4.4 4502354.23 0.6by修正

21、后b 1.07 0.282/ 4.23 1.00等效彎矩系數(shù)因上柱段兩端彎曲應(yīng)力相差不多，取1.0tM 1356 .0910 312510 6bW112 .9 N / mme120.7827940f 215 N / mm1 .000120410七.節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)1.構(gòu)造要求 螺栓排列應(yīng)符合構(gòu)造要求，采用端板豎放。(1) ew、ef應(yīng)滿足扣緊螺栓所用工 具的凈空要求，通常不 小于35mm,此節(jié)點(diǎn)取ew 75mm、ef 40mm。(2)螺栓排列間距不應(yīng)小于2倍螺栓孔徑，選取螺栓為8.8級(jí)M22型號(hào)，則 d0=21.5mm，端距大于43mm,因此寬度方向端距取47mm,因此寬度方向端距 取47mm ,長(zhǎng)度

22、方向端距取50mm 。(3)兩排螺栓之間最小距離為3倍螺栓直徑，最大距離不應(yīng)超過(guò) 500mm ,因此確定端板長(zhǎng) L=500+40 x2+2x50=680mm,寬 b=8+75x2+2x47=252mm 2.節(jié)點(diǎn)驗(yàn)算a、節(jié)點(diǎn)螺栓驗(yàn)算柱節(jié)點(diǎn)處內(nèi)力值：M=125.00KN.m,N=56.09KNV=21.09KN梁節(jié)點(diǎn)處內(nèi)力值：M=125.00KN.m,N=26.58KNV=53.72KN一個(gè)螺栓的抗拉承載力設(shè)計(jì)值Nb0.8 p 120KNb一個(gè)螺栓的抗剪承載力設(shè)計(jì)值Nv0.9nf p 0.9 10.45 150 60.75KN柱截面：螺栓所受剪力V 21.09Nv =2.6KNn 8受力最大的螺栓所受拉力N My1 N 125 103 240“1t y2 7 4 (1522 2402)56.0985.9KN8第二排螺栓所受拉力My2 N 125 103 152N2t222-yi2n 4 (1522 2402)56.0951.8KN8高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接同時(shí)受剪和受拉時(shí)，其承載力計(jì)算NvNt2.685.9 ”公 小由甲甫十bb- 0.76 p 1滿足要求N v N