门式刚架厂房设计计算书讲解.docx

1、门式刚架厂房设计计算书讲解设计资料荆州某单层厂房采用单跨双坡轻型门式刚架，钢架跨度为 27m，高度为 9m， 共 11 榀钢架，柱距 9m，屋面坡度取 1/10 。刚架为等截面的梁、柱。屋面及墙面 均采用彩色压型钢板，檩条及墙梁均采用冷弯薄壁卷边 C 型钢，间距为 1.5m ， 材料采用 Q235钢材，焊条采用 E43 型。荷载：恒载：彩色压型钢板 0.35KN/m 2檩条 0.06KN/m 2活载层面活载和雪载 0.3KN/m2风荷载0.35KN/m2地震：地震设防 6 度，设计地震分组为一组，设计基本地震加速度值 0.05g钢架布置简图该厂房长度 60m，跨度 27m，共有 11 榀刚架，

2、由于纵向温度区段不大于 300m、 横向温度区段不大于 150m，因此不用设置伸缩缝，檩条间距为 1.5m。刚架立面荷载计算与荷载简图1.荷载计算荷载计算如下表荷载已知恒载彩钢板檩条0.350.06活载活载风载0.30.35各荷载标准值计算屋面恒载标准值2.46活载标准值1.8柱荷载柱身荷载（墙重）2.1风荷载迎风面柱上qw1横梁上qw20.525-2.1背风面柱上qw3-1.155横梁上qw4-1.365附风载体型系数迎风柱迎风屋面 背风柱背风屋面0.25-1 -0.55-0.652荷载简图1） 恒载：12） 屋面活载荷载如下图：内力分析（1）内力计算根据各个计算简图， 用结构力学求解器计算

3、， 得结构在各种荷载作用下的内力图 如下：计算项目计算简图及内力值 （M、N、Q）备注恒载下弯矩弯矩图恒载下轴力（忽略柱自重）恒 载 作 用轴力图（拉为 正，压为 负）活 荷 载 作 用活荷载 （ 标准值 ） 弯矩图弯矩图剪力图活 荷 载 作 用轴力图 （拉为 正，压为 负）2）控制截面内力确认此设计只考虑全部荷载同时作用的一种情况，即：1.2X 恒载+1.4X0.9 X （活载+风载）各种情况下控制截面的内力截面内力恒载活载左风组合值柱上AM0.000.000.000.00N-33.21-24.30-12.9586.79Q-13.04-9.546.2719.77M-117.39-85.903

4、5.16204.80柱上BN-33.21-24.30-12.9586.79Q-13.04-9.541.5425.73梁上BM-117.39-85.9035.16204.80N-16.28-11.910.2534.23Q31.7523.2313.0483.80梁上CM89.1765.2418.85212.96N-12.98-9.500.2527.23Q-1.30-0.95-15.4522.22四、 钢架设计一）截面设计初选梁柱截面均采用焊接工字钢 600X200X8X1，0 截面特征如下表所示：截面名称面积IxWxIyWyixiymm2mm4mm3mm4mm3mmmmH600X200X8X108

5、64047817466716209311.3E+07133581235.2539.3二）构件验算1.构件宽厚比验算翼缘部分：b/t f = 96/10 = 9.6 15 235/ f y 15腹板部分： hw/t w = 580/872.5 Vmax = 25.73KN ,满足要求。弯、剪、压共同作用下的验算取柱端截面进行验算， N86.79KN V25.73KN M204.80KN m因 V Vmax = 83.8KN,满足要求。2M204.8KNm弯、剪、压共同作用下的验算 取梁端截面进行验算， N34.23KN V83.80KN因 V0.5Vu，取 V0.5Vu，按钢结构设计规范（GB5

6、00172003）式（4.4.1-1 ）验算Mf (Af 1 h Af 2h2 )( f NA)34230200 10 295 200 10 295 215 KNm8640249. 03KNm M 204. 80KNm,取M Mf3整体稳定性验算a) 梁平面内的整体稳定性验算：150， B类截面，查附表 D得 x 0. 465。136. 57N / mm2 f 215N / mm2 , 满足要求。b) 横梁平面外的整体稳定验算：考虑屋面压型钢板与檩条紧密连接， 有应力蒙皮作用， 与梁连接的檩条可作为柱 平面外的支承点，但为了安全起见，计算长度按两个檩条距离或隅撑间距考虑，2.39 0. 610

7、4. 刚架在风荷载作用下的侧位移：c h = 270009000I b I c 4871 105， t = I c l/I刚架柱顶水平力：H 0.67W 0.67 15.12 10. 13KN10. 13 9000312 206 103 4871 105三)节点验算1)梁柱连接节点a) 螺栓强度验算梁柱节点采用 10.9 摩擦面抗滑移系数 处传递内力设计值：级M22高强度摩擦型 螺栓连接，构件接触面 采用喷砂， 0. 45, 每个高强度螺栓的预拉 应力为 190 KN，连接 N34. 23KN，V83. 80, M204 . 80 KNm。螺栓抗拉强度验算152KN螺栓的抗剪承载力验算NVb

8、0.9nf P 0.9 1 0. 45 190KN 76. 95KN Nv 83.80/ 8KN10. 47KN, 满足要求。NV NtNVb Ntb最外一排螺栓的抗剪、 抗拉承载力验算10. 47 99. 5 0.79 1, 满足要求。76.95 152b) 端板厚度验算端板厚度取为t 20mm按, 二边支承类端板计算满足要求。11c)梁柱结点域的剪应力验算满足要求d)螺栓处腹板强度强度验算63. 95KN 0.4P 0.4 190KN 76KN215N / mm2, 满足要求。0. 4P 0.4 190 103 N / mm2 ewt w 46 8 N / mm2)横梁跨中节点验算e) 螺

9、栓强度验算梁柱节点采用 10.9 摩擦面抗滑移系数 处传递内力设计值：级M22高强度摩擦型 螺栓连接，构件接触面 采用喷砂， 0. 45, 每个高强度螺栓的预拉 应力为 190 KN，连接 N27. 23KN，V22.22, M212 . 22KNm。螺栓抗拉强度验算Nbt 152KN螺栓的抗剪承载力验算NVb 0.9nf P 0.9 1 0. 45 190KN 76. 95KN Nv 22.22/ 8KN 2. 78KN, 满足要求。最外一排螺栓的抗剪、 抗拉承载力验算103. 4610135.246 0. 72 1,满足要求。f) 端板厚度验算12端板厚度取为t 20mm按, 二边支承类端

10、板计算满足要求。g) 螺栓处腹板强度强度验算My2 N 212. 96 0. 24y i2 n 4 0. 352 0.24267. 54KN 0.4P 0.4 190KN 76KN0.4P 0.4 190 10 N/ mm2 f 215N/ mm2,满足要求ewt w 46 83 ) 柱脚设计钢架柱与基础铰接，采用平板式铰接柱脚。1) 柱脚内力设计值： Nma 86.79KN，相应的 V 19.77 由于柱底剪力较小， Vmax 19.77KN0，考虑柱间支撑竖向拔力后，锚栓仍不承受 拉力，故仅考虑柱在安装过程中的稳定，按构造要求设置锚栓即可，采用 4M24。2) 柱脚底板面积和厚度的计算a)

11、 柱脚底板面积确定260 320 mm, 取 b 300 mm；h h0 2t 2c 600 2 10 2 20 50 mm660 720 mm, 取 b 700 mm。 底板布置如图示。基础 采用 C20混凝土， f c 9. 6N / mm2 ,验算底板下混凝土的轴 心抗压强度设计值： Nbhb) 底板厚度确定13 根据柱底板被柱腹板和 翼缘所分割的区段分别 计算底板承受的最 大弯距。三边支承板： b2 b 96580 0. 166 0.3, 按悬臂板计算1 2 1 2M a42 0. 41 1462 Nm 4404. 8Nm2 4 21 2 1 2对悬臂板部分： M a42 0. 41 1462 Nm 4404. 8Nm2 4 2底板厚度 t 6Mmax f 6 4404. 8 215mm 11. 1mm,取 t 20mm14