门式钢架设计实例带计算书.docx
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门式钢架设计实例带计算书
门式刚架厂房设计计算书
门式刚架厂房设计计算书
一、设计资料
该厂房采用单跨双坡门式刚架，厂房跨度21m,长度90m,柱距9m,檐高7.5m,屋面坡度1/10。
刚架为等截面的梁、柱，柱脚为铰接。
材料采用Q235钢材，焊条采用E43型。
屋面和墙面采用75mm厚EPS夹芯板，底面和外面二层采用0.6mm厚镀锌彩板，
锌板厚度为275/gm2;檩条采用高强镀锌冷弯薄壁卷边Z形钢檩条，屈服强度自
fy_450N/mm2，镀锌厚度为160g/mm2。
（不考虑墙面自重）
然条件：
基本风压：
Wo=0.5KN/m2，基本雪压0.3KN/m2
地面粗糙度B类
二、结构平面柱网及支撑布置
该厂房长度90m,跨度21m，柱距9m,共有11榀刚架，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。
厂房长度＞60m，因此在厂房第二开间和中部设置屋盖横向水平支撑；并在屋盖相应部位设置檩条、斜拉条、拉条和撑杆；同时应该在与屋盖横向水平支撑相对应的柱间设置柱间支撑，由于柱高＜柱距，因此柱间支撑不用分层布置。
（布置图详见施工图）
三、荷载的计算
1、计算模型选取
取一榀刚架进行分析，柱脚采用铰接，刚架梁和柱采用等截面设计。
厂房檐高7.5m,
考虑到檩条和梁截面自身高度，近似取柱高为7.2m；屋面坡度为1:
10。
因此得到刚架计算模型：
2.荷载取值
屋面自重：
屋面板：
0.18KN/m2
檩条支撑：
0.15KN/m2
横梁自重：
0.15KN/m2
总计：
0.48KN/m2
屋面雪荷载：
0.3KN/m2
屋面活荷载：
0.5KN/m2（与雪荷载不同时考虑）
柱自重：
0.35KN/m2
风载：
基本风压Wo=0.5kN/m2
3.各部分作用荷载：
（1）屋面荷载：
1
标准值：
0.489=4.30KN/M
cos日
柱身恒载：
0.359=3.15KN/M
（2）屋面活载
1
屋面雪荷载小于屋面活荷载，取活荷载0.509=4.50KN/M
cos日
（3）风荷载
以风左吹为例计算，风右吹同理计算：
（地面粗糙度B类）
根据公式「宀叨「°计算:
需根据查表h_10m,取1.0,」s根据门式刚架的设计规范,取下图：
风载体形系数示意图
下图：
4.内力计算：
（1）截面形式及尺寸初选:
梁柱都采用焊接的H型钢
截面
截面名称
长度
（mm）
面积
（mm2）
mm
mm
柱
234
61.6
梁
234
61.6
EA=2.06108947210^-1.95106kn,Eg=2.0610852010610一12=1.07105kn・m2
（2）截面内力：
根据各个计算简图，用结构力学求解器计算，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
恒载下弯矩恒载下剪力
弯矩图剪力图
恒
恒载下轴力（忽略柱自重）
“+”
载
—
作
轴力图
用
（拉为正，压为
负）
活
活何载（标准值）弯矩图
弯矩图
荷
载
作
用
活荷载（标准值）剪力图
剪力图
活
活荷载（标准值）轴力图
“+”
荷
—
载
轴力图
作
（拉为
用
正，压为
负）
风
风荷载（标准值）弯矩图
弯矩图:
荷
剪力图
载
2皿
“+”
作
—
用
1C.4：
轴力图
1
4T0
（拉为正，压为
负）
>
风荷载（标准值）剪力图风荷载（标准值）轴力图
（3）内力组合（由于恒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，需要进行以下可能的组合:
11.2*恒载效应+1.4*活载效应
21.2*恒载效应+1.4*风载效应
31.2*恒载效应+1.4*0.85*｛活载效应+风载效应｝
取四个控制截面：
如下图：
各情况作用下的截面内力
截面
内力
恒载
活载
左风
I-I
0
0
0
-45.36
-47.25
46.95
-19.32
-18.05
24.55
n-n
-127.84
-129.94
147.59
-45.36
-47.25
46.95
-19.32
-18.05
16.45
皿一皿
-127.84
-129.94
147.59
-21.75
-22.66
21.04
43.41
45.22
-45.08
IV-W
92.83
96.70
-77.574
-21.75
-22.66
21.04
2.18
2.27
-1.81
内力组合值
截面
内力
i-i
0
0
0
-120.58
11.30
-54.85
-48.45
11.19
-15.45
n-n
-335.33
53.22
-132.40
-120.58
11.30
54.79
-48.45
11.19
-25.09
皿一皿
-335.33
53.22
-132.40
-64.30
3.36
-28.03
115.40
-11.02
51.93
IV—W
246.78
2.79
134.16
-57.82
-3.36
-28.03
5.79
0.08
3.16
4•截面验算
控制内力组合项目有：
1+Mmax与相应的N,V（以最大正弯矩控制）
2—Mmax与相应的N,V（以最大负弯矩控制）
3Nmax与相应的M,V（以最大轴力控制）
4Nmin与相应的M,V（以最小轴力控制）所以以上内力组合值，各截面的控制内力为：
1-1截面的控制内力为M-0,N=-120.58KN,Q=-48.45KN
2-2截面的控制内力为M=-335.33KN*M,N=-120.58KN,Q=-48.45KN
3-3截面的控制内力为M=-335.33KN*M,N=-64.30KN,Q=115.40KN
4-4截面的控制内力为M=246.78KN*M,N=-57.82KN,Q=5.79KN
A:
刚架柱验算：
取2-2截面内力
平面内长度计算系数：
Il105
%=20.45K,其中K=41.46,.=20.451.46=2.66,
IrH7.20,
H=7.2T.66=19.1M
0x
平面外计算长度：
考虑压型钢板墙面与墙梁紧密连接，起到应力蒙皮作用，与柱连接的墙梁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墙梁间距考虑，
即Hdy=7200/2=3600mm
⑴局部稳定验算
构件局部稳定验算是通过限制板件的宽厚比来实现的。
①柱翼缘
b」5^4212.171135
V
為（趣要求）
②柱腹板
hw600-
tw
（2）柱有效截面特征
（4）稳定性验算刚架柱平面内稳定性验算
x=81.6：
：
I•卜180,：
二x.fy/235=81.6
b类截面，由《钢结构设计规范》附表C-2查得，.
225
K1'■:
EA3.142.06109472
Nex222388kN,仏
（1.1如）…
NFxMx
=0.681
“0,则
（1.181.62）
36
x120.58汉10*1.0疋335.33>d0
xAJ-OQN/Nex）]%S6819472〔a1731o4（1_o8^8）
2388
满足要求。
=18.69192.39=211.08N/mm2：
：
f
—二y「f/235=58.4
b类截面，由《钢结构设计规范》查得，3=0.818
\x=0.650.35业=0.650.35丄二0.825
M12
刚架柱平面外稳定性验算
―22
’心58.42门cc
b=1.07--4400
则_^.ExyAbWpx
=1.070.99
44000
120.5810'M0.825335.33106
1.04
0.81894720.9917310
=15.56161.52=177N/mnf：
f满足要求。
⑴局部稳定验算
梁翼缘
梁腹板
hw
tw
600-
4
161462
0fy
235
35
352满足要求）
100
I100
1
3
■
皂
1
L
1
1..
（2）梁有效截面特征
5.位移验算：
（1）柱顶水平位移验算:
（2）横梁扰度验算：
荷载标准值=1.0恒载+1.0活载=4.3+4.5=8.8kN/m，位移图如下:
四、节点设计：
（1）梁柱节点设计:
梁柱节点形式见下图：
连接处选用如下组合内力值:
（2）梁梁节点设计：
梁梁节点形式见下图：
连接处选用如下组合内力值：
（3）柱脚设计：
柱脚节点见下图：
设计内力采用：
N=—120.78KN
五、施工图设计（详见图纸）
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