钢结构课程设计厂房计算书

钢结构课程设计计算书

姓名：李宏伟

班级：建工1221

学号：1101212338

1.设计资料

（一） 设计参数：

单层厂房采用单跨双坡门式刚架，刚架跨度18m，共12榀刚架，柱距7m，柱高9.8m，屋面坡度1/10，柱底铰接。取中间跨刚架（GJ-1）进行计算，刚架采用焊接工字形截面，屋面及墙面为压型钢板复合板；不考虑檩条和墙梁。钢材采用Q235钢，焊条E43型。地震设防烈度为7度，无悬挂荷载。刚架形式及几何尺寸如下图1.2所示。

（二）设计荷载：

(1) 永久荷载标准值（按水平投影面）：屋面恒载0.52kNm（包括屋面板及檩条重）

(2) 可变荷载标准值：屋面活荷载0.32kNm

（3）雪荷载：基本雪压0S为0.32kNm

（4）风荷载：基本风压值0.42kNm；地面粗糙程度系数按B类取值；

要求：

1、确定梁柱截面形式及尺寸。

2、梁柱线刚度计算及梁柱计算长度确定。

3、荷载计算。

4、内力、柱顶水平位移计横梁挠度。

5、连接节点设计。

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）

（包括屋面板及檩条重） 0.5 2kNm

（2）屋面可变荷载标准值

屋面活荷载：0.302mkN

雪荷载：基本雪压0S=0.32kNm.对于单跨双坡屋面，

屋面坡角=54238，z=1.0，

雪荷载标准值 ：kS=z0S=1.0×0.32kNm=0.3..

取屋面活荷载和雪荷载中的较大值0.32kNm，不考虑积灰荷载。

（3）风荷载标准值

基本风压：20mkN4.0；根据地面粗糙度列别为B类，查得风荷载高度变化系数：当高度小于10m时，按10m高度处的数值采用，z=1.0。风荷载体型系数s：迎风柱及屋面分别为＋0.25和－1.0，背风面柱及屋面分别为－0.55和－0.65。

2.2各部分作用的荷载标准值计算：

（1）屋面

恒荷载标准值：0.5×7=3.5kNm

活荷载标准值：0.3×7=2.1kNm

（2）柱荷载

恒荷载标准值：（7×9.8＋3.5×7.5）kN=94.85kN

活荷载标准值：2.1×7.5kN=15.8kN

（3）风荷载标准值

迎风面：柱上mkNqW/7.025.074.01

横梁上mkNqW/8.20.174.02 背风面：柱上mkNqW/54.155.074.03

横梁上mkNqW/82.165.074.04

3.内力分析

3.1在恒荷载作用下：

本单层厂房采用等截面梁和柱。柱脚按铰接支承设计。采用弹性分析方法确定刚架柱内力。并采用结构力学求解器求解结构内力。

图3.1 恒荷载作用下的计算模型

图3.2 恒荷载作用下的M图

图3.3 恒荷载作用下的N图

图3.4 恒荷载作用下的V图

3.2在活荷载作用下：

图3.5 活荷载作用下的计算模型

图3.6 活荷载作用下的M图

图3.7 活荷载作用下的N图

图3.8 活荷载作用下的V图

3.3在风荷载作用下：

图3.9 左风向荷载作用下的计算模型

图3.10 左风向风荷载作用下的M图

图3.11 左风向风荷载作用下的N图

图3.12 左风向风荷载作用下的V图

3.4荷载组合：

门式刚架轻型厂房钢结构的承重构件按承载能力极限状态和正常使用极限状态设计，根据现行国家标准《建筑结构荷载规范》（GB5009-2001）的规定，对于一般框架、排架结构，可以采用简化组合，按照下列组合值中取最不利值确定：

①1.2×恒载＋1.4×活载

②1.0×恒载＋1.4×风载

③1.2×恒载＋1.4×活载＋0.6×1.4×风载

④1.2×恒载＋1.4×风载＋0.7×1.4×活载

⑤1.35×恒载＋所有可变荷载组合值产生的效应

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》（GB50009—2001）的规定，采用荷载效应的基本组合：oSR。1.0o。现选取荷载组合中对构件危害最大的组合刚架内力组合①1.2×恒载＋1.4×活载对构件内力值进行验算，（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/KN﹒m N/KN V/KN

刚架柱 柱顶 Mmax及相应的N、V ① 1.2×恒＋1.4×活 85.55 45.9 12.98

柱底 Mmax及相应的N、V ① 1.2×恒＋1.4×活 0 —69.66 —12.98

刚架梁

支座 Mmax及相应的N、V ① 1.2×恒＋1.4×活 —85.55 —17.47 44.38

跨中 Mmax及相应的N、V ① 1.2×恒＋1.4×活 76.84 —12.98 0.568

5.刚架设计

5.1截面设计：

初选梁柱截面均用焊接工字钢128200450，截面特性：

mm200B，mm450H，mm0.8tw，mm12tf，2cm1.82A，4xcm28181I，3xcm1252W，cm53.18ix，4ycm1602I，3ycm2.160W，cm42.4iy。

5.2构件验算：

（1）构件宽厚比验算

翼缘部分：ftb/=96/12=8<1523515yf

腹板部分：wth/0=426/8=53.25<250235250yf （2）刚架梁的验算

①.抗剪验算

梁截面最大剪力为maxV=44.38kN，考虑仅有支座加劲肋，8.0623.034.5370wsth，uV8kN3.44VkN426N1258426maxvwwfth，满足要求。

②.强度验算

取梁端截面进行验算，N=17.47kN，V=44.38kN，M=85.55 mkN。

因V<0.5uV 按《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS102：2002）验算。

2463maxminmm/N53.6279.6667.6412.210281812131055.85821010747.1

194.079.6653.62maxmin74.2211112.011622K

8.0400.074.221.2884262351.28ywwpfKth，0.1，即腹板全截面有效。

MAWNfWAWNMMeeeeNemkN52.266)821010477.121510125233满足要求。

③.整体稳定性验算

构件的最大内力：N=17.47kN，M=85.55mkN

a. 梁平面内的整体稳定性验算：

计算长度取横梁长度oxl=15090mm，x=oxl/xi=81.44<[]=150，b类截面，查附录得x0.570。 kN9.228744.811.18210102061.1232202'eExoEAN，1.0mx

9.228747.17570.011012521055.850.18210570.01747013600ExxeixmxexNNWMAN

22mm/N215mm/N36.72 ，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，檩条可作为横梁平面外的支承点，但为安全起见，计算长度按两个檩距或隅撑间距考虑，即mm30150yl。对于等截面构件2.682.443015100ywsyyil，，，b类截面，查表得762.0y。

232000400024264.4122.68110125242682102.6843202354.443200yywsxbyfhtWhAy

6.083.2 取970.0282.007.1'byy ，0.1t

223630mm/N215mm/N2.18810125297.01055.850.18210762.01047.17byelteyWMAN ，满足要求。

④.按《钢结构设计规范》（GB50017—2003）校核该梁腹板容许高厚比。

粱端截面：

2463maxminmm/N53.6279.6667.6412.210281812131055.85821010747.1

94.1maxminmax0

故3.1152352.265.04825.5300ywfth，满足要求。

梁跨中截面：

2463maxminmmN37.10213.11025.10688.310281812131057.14082101082.31

93.1maxminmax0，故3.1152352.265.04825.5300ywfth，满足要求。

（3）刚架柱的验算

①.抗剪验算

柱截面的最大剪力是maxV=12.98kN，考虑仅有支座加劲，8.0562.034.5370wsth，kN98.12kN4261258426maxVfthVvwwu，满足要求。

②.强度验算

取柱端截面进行验算N=45.9kN，V=12.98kN，M=85.55mkN。

因V<0.5uV 按《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS102：2002）验算。

2463maxminmm/N81.5614.7344.6448.810281812131055.85821010669.6

177.014.7318.56maxmin，94.1811112.011622K

8.0441.094.181.2884262351.28ywwpfKth，0.1，即腹板全截面有效。

MAWNfWAWNMMeeeeNem6kN5.258)82101066.6921510125233，满足要求。