精:钢结构设计课程设计计算书.doc
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1、钢结构设计课程设计计算书1.设计资料哈尔滨市某单层工业厂房,采用单跨双坡门式刚架,刚架跨度33m,柱距7m,柱高8m,屋面坡度1/10,地震设防烈度为6度。刚架平面布置如下图1.1所示,刚架形式及几何尺寸如下图1.2所示。屋面及墙面板均为彩色压型钢板,内填充以保温玻璃棉板,考虑经济、制造和安装方便,檩条和墙梁均采用冷弯薄壁卷边C型钢,间距为1.5米,钢材采用Q345钢,焊条采用E50型。 图1.1 刚架平面布置图 图1.2 刚架形式及几何尺寸2.荷载计算2.1荷载取值计算:(1)屋盖永久荷载标准值(对水平投影面)YX51380760型彩色型钢板 0.15 50 厚保温玻璃棉板 0.05 PVC
2、铝箔及不锈钢丝网 0.02 檩条及支撑 0.10 刚架斜梁自重 0.15 悬挂设备 0.50 合计 0.97 (2)屋面可变荷载标准值屋面活荷载:0.48雪荷载:哈尔滨市基本雪压=0.45。对于单跨双坡屋面,屋面坡角=,=1.0,雪荷载标准值 :=1.00.45=0.45。本工程不考虑积灰荷载。所以屋面可变荷载取Max0.48。(3)轻质墙面及柱自重标准值(包括柱、墙骨架等)0.5(4)风荷载标准值基本风压:=1.050.55=0.58;根据地面粗糙度类别为B类,查得风荷载高度变化系数:当高度小于10时,按10高度处的数值采用,=1.0。风荷载体型系数:迎风柱及屋面分别为0.25和1.0,背风
3、面柱及屋面分别为0.55和0.65。(5)地震作用哈尔滨地区抗震设防烈度为6度,根据全国民用建筑工程设计技术措施结构中第18.8.1条的建议,所以不考虑地震作用。2.2各部分作用的荷载标准值计算(1)屋面恒荷载标准值:0.977=6.79活荷载标准值:0.487=3.36(2)柱荷载恒荷载标准值:0.5786.7916.5=140.04活荷载标准值:3.3616.5=55.44(3)风荷载标准值迎风面:柱 上 横梁上背风面:柱 上 横梁上3.内力分析各图的符号规定为:弯矩以钢架外侧受拉为正,轴力以压力为正,剪力以绕钢架顺时针转动为正,并利用结构力学求解器进行内力分析得到结果。3.1恒荷载作用下
4、的内力分析图3.1.1 恒荷载作用下的M图图3.1.2 恒荷载作用下的N图图3.1.3 恒荷载作用下的V图3.2活荷载作用下的内力分析 图3.2.1 活荷载作用下的M图 图3.2.2 活荷载作用下的N图图3.2.3 活荷载作用下的V图3.3风荷载作用下的内力分析图3.3.1 左风向风荷载作用下的M图 图3.3.2 左风向风荷载作用下的N图图3.3.3 左风向风荷载作用下的V图由对称性可知,右风作用下,钢架的内力图与上述各图分别对称,可不做分析。4.内力组合刚架结构构件按承载能力极限状态设计,根据建筑结构荷载规范(GB500092001)的规定,采用荷载效应的基本组合:。本工程结构构件安全等级为
5、二级,。刚架内力组合(左半跨)见表4.1。表4.1 内力组合表截面内力组组合项目荷载组合方式荷载组合项目M/KNmN/KNV/KN刚架柱柱顶 BMmax及相应的N、V(1)967.82215.30120.98Mmin及相应的N、V(2)104.1922.9218.75Nmax及相应的Mmax、V(1)967.82215.30120.98Nmin及相应的Mmax、V(2)104.1922.9218.75柱底 AMmax及相应的N、VMmin及相应的N、VNmax及相应的Mmax、V(1)0248.90120.55Nmin及相应的Mmax、V(2)050.927.32刚架梁支座BMmax及相应的N
6、、V(1)967.82141.79202.19Mmin及相应的N、V(2)104.1920.9320.94跨中CMmax及相应的N、V(2)100.169.783.72Mmin及相应的N、V(1)608.72120.3712.035.刚架设计5.1初选截面:初选梁柱截面均用H型钢。截面特性: 5.2构件验算:(1)构件宽厚比验算翼缘部分: =143.5/24=6.0腹板部分:=652/13=50.2=202.19 kN ,满足要求。B.弯、剪、压共同作用下的验算取梁端截面进行验算,N=141.79 kN,V=202.19 kN,M=967.82 kNm 因VM=967.82kNm,取M= 故
7、,满足要求。C.整体稳定性验算N=141.79kN,M=967.82kNm 梁平面内的整体稳定性验算:计算长度取横梁长度=33164mm,=/=113.18=150,b类截面,查表得0.597。kN=1810.8kN。 =195.18,满足要求。梁平面外的整体稳定性验算:计算长度取=3015mm。对于等截面构件,b类截面,查表得=0.912。=3.2520.6取0.7611.0。216.84,满足要求。D.按钢结构设计规范(GB500172003)校核该梁腹板容许高厚比。粱端截面:故,满足要求。梁跨中截面:故,满足要求。E.验算檩条集中荷载下的局部受压承载力a檩条传给横梁上翼缘的集中荷载KN
8、b验算腹板上边缘处的折算应力 取梁端截面处的内力M=967.82kNm,N=141.79kN,V=202.19kN。 ,满足要求。B.弯、剪、压共同作用下的验算 取柱端截面进行验算N=215.30kN,V=120.98kN,M=967.82kNm。因VM=967.82kNm,取M= 故 ,满足要求。C.整体稳定验算构件的最大内力:N=248.90kN,M=967.82kNma.刚架柱平面内的整体稳定性验算刚架柱高H=8000mm,梁长L=33164mm,4.14,查表得柱的计算长度系数。刚架柱的计算长度=14110mm。 0.6取0.7611.0。 D.按钢结构设计规范(GB500172003
9、)校核刚架柱腹板容许高厚比。柱顶截面:故,满足要求。柱底截面:故,不满足要求,需要设置纵向加劲肋。按构造要求,在腹板中部设置厚t=20mm、外伸宽度为150mm、高600mm的纵向加劲肋,重新验算腹板高后比如下:满足要求。(4)验算刚架在风荷载作用下的侧移 刚架柱顶等效水平力: ,满足要求。最外排一个螺栓的抗剪、抗拉承载力验算:0.89916mm,取t=25mm。C.梁柱节点域的剪应力验算 170 ,需要设置斜加劲肋。D.螺栓处腹板强度验算 kN,满足要求。 最外排一个螺栓的抗剪、抗拉承载力验算 ,满足要求。B.端板厚度验算按二边支撑类端板计算由端板厚度t16mm,取t=25mm。C.螺栓处腹
10、板强度验算 1.1板组约束系数:=0.473 =3.258由于0,取=111.96mm。=88,则截面有效宽度为: =96.67mm =0.4=38.67mm,=0.6=58.00mm。上翼缘板: 0,取 =30, 则截面有效宽度为: =60.16 mm =0.4=24.06mm,=0.6=36.10mm。下翼缘板:下翼缘板全截面受拉,全部有效。C.有效净截面模量 图6.1.3 檩条上翼缘及腹板的有效净截面上翼缘板的扣除面积宽度为,腹板的扣除面积宽度为,同时在腹板的计算截面有一直径12mm拉条连接孔(距上翼缘板边缘40mm),孔位置与扣除面积位置基本相同。所以腹板的扣除面积按直径12mm拉条连
11、接孔计算,有效净截面模量为:=49.17 32.41 12.36(4)强度验算按屋面能阻止檩条侧向失稳和扭转考虑 =229.11310 =215.70310(5)挠度计算=34.44mm=35mm(6)构造要求,满足要求。,满足要求。6.2隅撑的设计:隅撑按轴心受压构件设计,轴心力为连接螺栓采用普通C级螺栓M12,隅撑的计算长度取两端连接螺栓中心的距离为。选用L453,截面特性:,查表得。单面连接的角钢强度设计值乘折减系数,满足要求。 图6.2.1 檩条上翼缘及腹板的有效净截面6.3墙梁的设计:本工程为单层工业厂房,刚架柱柱距为7m。墙梁间距1.5m,跨中1/3处和2/3处设置两道拉条,并双侧
12、挂等厚墙板,钢材Q345。(1)荷载计算墙梁采用冷弯薄壁卷边C型钢20070202.5: ,。墙梁自重,墙板自重。基本风压值 荷载设计值 (2)内力计算 (3)强度计算正应力 满足要求。剪应力 , 满足要求。(4)挠度计算水平方向:因两侧均有墙板约束可不必验算该方向的挠度。竖直方向:且,满足要求。(5)整体稳定性验算在风吸力下拉条位置设在墙梁内侧,并在柱底设斜拉条。此时压型钢板与墙梁外侧牢固相连,可不验算墙梁的整体稳定性。参考文献1 中华人民共和国建设部,钢结构设计规范GB500172003. 北京:中国建设工业出版社,2003.2 陈树华,刚结构设计M. 武汉:华中科技大学出版社,2007.
13、3 陈志华,刚结构原理M. 武汉:华中科技大学出版社,2007.4 CECS102:2002.门式刚架轻型房屋刚结构技术规程S. 北京:中国建筑工业出版社,2003.5 GB500182002.冷弯薄壁型刚结构技术规范S. 北京:中国计划出版社,2003.気持今Flying Get!dou都斗豆逗陡抖痘兜读蚪窦篼蔸乧侸兠凟剅吺唗投斣枓梪橷毭氀浢渎渎瞗窬窦脰艔豆读逾郖酘酡钭鋀钭閗闘阧餖饾斗鬦鬪鬬鬭du读度毒渡堵独肚镀赌睹杜督都犊妒顿蠹笃嘟渎椟牍黩髑芏儥凟剢剫匵厾噣土涂妬嬻剬塅媏彖断毈瑖碫篅簖缎专腶葮褍踹躖锻鍴Mr Najib met search crews at Pearce RAAF bas
14、e near Perth on Thursday morning, before their planes left for the day, and then later held talks with Mr Abbott.The disappearance of MH370 has tested our collective resolve, he told a news conference.Faced with so little evidence, and such a Herculean task, investigators from Malaysia, the US, the
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