建筑钢结构课程设计单层单跨门式钢架厂房设计及计算书.doc
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1、 目 录 一、设计资料.4 二、结构布置.4 三、内力计算.5 3.柱截面设计.33 4.柱截面验算.34 六、节点设计37 1.梁柱连接37 2.斜梁连接39 1.计算模型.5 2.内力计算.6 3.各荷载工况内力图.23 四、内力组合.27 五、构件截面设计.29 1.梁截面设计.29 2.梁截面验算.30 3.柱脚计算.41 七、参考文件.44 一、 设计资料 1.1 设计参数 车间柱网布置为长度90m、柱距分别为6m、跨度18m、柱高6m;屋面坡度1:10;屋面材料为压型钢板;墙面材料为彩钢板;天沟使用彩板天沟或钢板天沟。 基础混凝土为C25, fc =12.5N/mm 2。钢材采取Q
2、235B 钢, f=215N/mm 2,fv =125N /mm 2 。 1.2 设计荷载 18000 恒载:有吊顶 0.4kN /m 2 活载:不上人 0.3kN /m 2 风载:基本风压0.55kN/m 2,地面粗糙度为B 类,风载体型系数以下列图1-1所表示。 图1-1 计算模型及风载体形系数 二、 结构布置 厂房跨度为90m,可不设置温度缝。屋面支撑、柱间支撑、拉条和墙梁布置如图2-1、2-2、2-3、2-4所表示。 图2-1 屋面水平支撑布置图 图2-2 柱间支撑布置图 图2-3 拉条布置图图2-4 墙梁布置图 一、内力计算 3.1 计算模型 内力计算模型如图3-1所表示。 图3-1
3、 节点及单元编号图 3.2 内力计算 3.2.1恒载作用 恒载作用下计算简图如图3-2所表示: 图3-2 恒载计算简图 0.46 g=2.4kN /m cosq 采取查表法计算 f 0.9 y= = =0.15 h6 l 18 l= = =3.00 h 6 s= 92 +12 =9.05 h I6 设I1=I2 k=sI1 =9.051=0.663 2m=3+k+y(3+y)=3+0.663+0.15(3+0.15)=4.136 F=8+50.15=0.529 44.13611M =M =- ql2F=- 2.40182 0.529=-51.419kNm 1288 11M = ql21-(1+
4、y)F= 2.40182 1-(1+0.15)0.529=38.08kNm 5 88 M +M1 lM = 12 + q( )2 =8.76kN m 中28 2 ql 2.418 V =V = =21.600KNAB 22 11H =H = qllF= 2.41830.529=8.57KNAB 88 恒载作用下弯矩图如图3-3所表示: 12345( 1 )( 2 )( 3 )( 4 )-51.41-51.4138.0838.08-51.41)(mkNM -51.41 12345( 1 )( 2 )( 3 )( 4 )-8.5720.64-0.850.85-20.64)(kNV 8.57 123
5、4( 1 )( 2 )( 3 )( 4 )-21.60-8.53-8.53-21.60)(kNN -10.68-10.685 图3-3 恒载作用下内力图 3.2.2活载作用 1.8 活载作用下计算简图如图3-4所表示: 图3-4 活载计算简图 0.306q=1.80kNm cosq 采取查表法计算 由屋面恒荷载计算已得出y=0.15,=0.529,=3.00 ql 1.818V =V = =16.20kNB 22ql1.818H =H = =3.000.529=6.43kNAB 88 M = 2 1-(1+)=1.8182 1-(1+0.15)0.529=28.56kNm ql5 88ql21
6、.8182M =M =- =-0.529=-38.56kNm 1288 活载作用下弯矩图如图3-5所表示: 12345( 1 )( 2 )( 3 )( 4 )-38.56-38.5628.5628.56-38.56)(mkNM -38.56 12345( 1 )( 2 )( 3 )( 4 )-6.4315.48-0.640.64-15.48)(kNV 6.43 23( 1 )( 2 )( 3 )( 4 )-16.20-6.39-6.39-16.20)(kNN 4-8.01-8.0115 图3-5 活载作用下内力图 3.2.3风载作用 3.2.3.1左风作用下(采取查表法计算) w =0.55k
7、N /m 2 0 柱顶:=1.00 z 屋顶:=1.00 z w =w kz z s 0 q =w B =110.250.556=0.825kN /m 1k1 q =w B =1(-1)10.556=-3.3kN /m 2 k2 q =w B =1(-0.65)10.556=-2.145kN /m 3 k3 q =w B =1(-0.55)10.556=-1.815kN/m 4 k4 风载作用下计算简图如图3-6和图3-7所表示。 图3-6 左风 图3-7 右风 (1) 左柱风载q 作用下 1 由屋面恒荷载计算已得出=0.15,=3,=4.13 q =0.825kN/m 111 = 6(2+k
8、)-k=6(2+0.15+0.66)-0.66=0.981 444.13qh20.82562 VA =-VB =-12l =- 218 =-0.825kN qh0.82560. H A =-21 (1+1-2)=- 2 (2- 2 )=-3.74kN qh0.82560.981 H B =-21 (1-1-2)=- 2 (- 2 )=1.214kN qh20.82562 M 1=14 (1+1-)= 4 (2-0.981)=7.566kNm qh20.82562 M 2 =14 (1-1-)= 4(-0.981)=-7.284kNm qh20.82562 M = 1 1-(1+)=(1-(1+
9、0.15)0.981)=-0.952kNm 544M +M 左侧跨中:M 中1= 12 5 =3.307kNm M +M 右侧跨中: M = 25 =4.118kNm 中22 左柱风载q 作用下计算简图和内力图,以下列图3-8,3-9所表示。 1图3-8 q 作用下计算简图 1 234( 1 )( 2 )( 3 )7.578.43-0.95-0.95-7.28()mNMk -7.287.57( 4 ) 15 234( 1 )( 2 )( 3 )3.74-1.21-0.94-0.70()kNV ( 4 )1.2115 123( 1 )( 2 )( 3 )( 4 )0.83-1.12-1.29-0
10、.83()kNN 45 图3-9 q 作用下内力图 1(2) 右柱风载q 作用下 4 q =+1.815kN /m 411 =6(2+k)-k=6(2+0.15 +0.66)-0.66=0.981 444.13q h21.81562 V B =-V A =- 42l =- 218=-1.815kN q h1.81560.981 H B =-24 (1+1-2)=- 2(2- 2 )=-8.222kN q h1.81560.981 =- 4 (1-1- )=-(-)=2.672kN A2222q h2-1.81562 M 1= 44 (1+1-)=4(-0.981)=16.025kNm q h2
11、-1.81562 M 2 = 44 (1-1-)=4(2-0.981)=-16.65kNm q h2-1.81562 M 5 = 44 1-(1+)=4(1-(1+0.15)0.981)=2.0934kNm M +M 左侧跨中:M = 15 =9.06kNm 中12M +M右侧跨中: M = 25 =-7.28kNm 中22右柱风载q 作用下计算简图和内力图,以下列图3-12,3-13所表示 4图3-13 q 作用下计算简图 4 234( 1 )( 2 )( 3 )( 4 )16.012.08-16.662.08()mkNM -16.6616.01-18.5515 234( 1 )( 2 )(
12、 3 )( 4 )2.67-1.54-2.07-2.67()kNV 15 8.22 23( 1 )( 2 )( 3 )( 4 )1.822.842.47-1.82()NNk 415 图3-13 q 作用下内力图(M,N,V) 4(3) q 作用下 2分解成水平均布荷载q=3.3kN /m 后计算内力: =0.15,=4.13,=3,f=0.9,h =6 0.15 = (4+3)=(4+30.15)=0.02 884.13qf3.30.9 VA=-VB =-2l(2h+f)=-218(26+0.9)=-1.183kN qf3.30.9 H A =-2 (1+)=- 2 (1+0.02)=-1.5
13、147kN qf3.30.9 H B =-2 (-1+)=- 2 (-1+0.02)=1.4553kN qfh3.30.96 M 1 = 2 (1+)=2(1+0.02)=9.088kNm qfh3.30.96 M 2 =2 (-1+)= 2(-1+0.02)=-8.732kNm qfh a3.360.9 (1-0.5)-(1+0.15)0.02)=-0.463kNmM =- 1- -(1+)=-(0.1552 22 风载q 水平分荷载作用下计算简图和内力图,以下列图3-14、3-15所表示 2图3-14 q 水平分荷载计算简图 2 423( 1 )( 2 )( 3 )-9.09-9.090.
14、460.468.73()mkNM 8.73( 4 ) 15 23( 1 )( 2 )( 3 )( 4 )-1.510.911.200.91-1.46()kNV 415 12345( 1 )( 2 )( 3 )( 4 )-1.061.34-1.611.55()kNN 1.06 图3-15 q 水平分荷载内力图 2分解成竖向均布荷载q=-3.30kN/m 后计算内力: =0.5 11 = (8+5y)=(8+50.15)=0.134 16m 164.13 ql2M = a2 -(1+y)F54 3.30182 =0.52 -(1+0.5)0.134=26.18kN m4 =0.5,l=18m,q=
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