钢结构厂房计算书
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一、设计资料
1.1 厂房信息
该厂房采用单跨双坡门式刚架,厂房横向跨度 12m柱顶高度5.1m,共8
榀刚架,柱距6.3m,屋面坡度1/10,柱底铰接。窗高出柱脚1.5m,尺寸为1.5x3m, 每个柱距间居中设置一个。 两端山墙上各设门一个 (居中),尺寸为 3.3x4.5m。
1.2 材料
刚架构件截面采用等截面焊接工字形。钢材采用 Q235B焊条E43型。
1.3 屋面及墙面材料
屋面及墙面均为带100mm?岩棉夹层的双层压型钢板;檩条(墙梁)采用薄 壁卷边C型钢,间距为1.5m。
1.4 自然条件
抗震设防烈度为6度(不考虑地震作用)。地面粗糙度系数按 C类。
二、结构布置
该厂房跨度12m,柱距6m,共8榀刚架,所以厂房纵向长度6.3 x( 8-1 )=44.1m, 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。柱间支撑宜布置在温度区段的中部, 以减小纵向温度应力的影响。 并在屋盖 相应部位设置檩条、
拉条及撑杆,同时应该在柱间支撑布置的柱间布置屋盖横向 水平支撑。由于无吊车,且柱高 <柱距,因此柱间支撑不用分层布置。
结构布置图见附录
2.1 截面尺寸确定
(1) 焊接工字型截面尺寸:截面高度h以10mn为模数;截面宽度b以5mm 为模数,但工程中经常以10mm为模数;腹板厚度tw可取4mm 5mm 6mm大于 6mm以 2mm为模数;翼缘厚度t >6mm以2mn为模数,且大于腹板厚度。
(2) 工字型截面的高厚比(h/b ):通常取h/b=2〜5;梁与柱采取端板竖 放连接时,该梁端h/b <6.5。
(3) 等截面梁的截面高度一般取跨度的 1/40〜1/30,即 300mm〜400mm。
综上所述,初步选择梁柱截面均用等截面 H型钢300X300x 10X 15
2.2截面几何特性
构 件
名 称 截
面 A( mr2) lx
X 10???? ly X 10???? Wx
X 10???? i x mm i y mm Wy
X 10????
梁
11850 20200 6750 1350 131 75.5 450
柱
11850 20200 6750 1350 131 75.5 450
三、荷载计算
3.1荷载取值计算
(1) 屋面不可变荷载标准值(按水平投影面):0.5kN/ m2 (包括构件自重);
(2) 屋面可变荷载标准值(按水平投影面):0.4kN/ m;
(3) 基本雪压
So=O.35kN/ m;对于单跨双坡屋面,屋面坡度a =5.71
卩z=1.0雪荷载标准值SK=SOX卩z=0.35kN/ m2 < 0.4kN/ m2,取屋面活荷载和雪荷载 中的较大值为0.4kN/ m?,不考虑积灰荷载。 (4) 基本风压:0.35kN/卅。按《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》的规
定计算,基本风压3 0=1.0 X 0.35=0.3675kN/川,地面粗糙度系数按 C类。风荷 载高度变化系数按《建筑结构荷载规范》的规定采用,当高度小于 10m时,按
10m高度处的数值采用,卩z =0.74。风荷载体型系数卩s,迎风面柱及屋面分别 为+0.80和-0.60,背风面柱及屋面分别为-0.50和-0.50。
3.2荷载标准值计算
(1) 屋面恒荷载标准值:0.5 X 6.3=3.15kN/m
(2) 屋面活荷载标准值:0.4 X 6.3=2.52 kN/m
(3) 风荷载标准值:qk=1.05卩s卩z 3 0 X柱距
迎风面:柱上 5=1.05 X 0.8 X 0.74 X 0.3675 X 6.3=1.44 kN/m
横梁上 q2=-1.05 X0.6X 0.74 X 0.3675X 6.3=-1.08 kN/m
背风面:柱上 qa=-1.05 X0.5X 0.74 X 0.3675X 6.3=-0.90 kN/m
横梁上 q4=-1.05 X0.5X 0.74 X 0.3675X 6.3=-0.90 kN/m
荷载简图如下所示:
四、内力计算及组合
4.1刚架内力计算
注:剪力图:“+”表示方向“-”;
轴力图:拉为正,压为负。
(1)在不可变荷载作用下内力图
M 图(单位kN m
N 图(单位kN)
(2)在可变荷载作用下内力图
M 图(单位kNm
V 图(单位kN)
(3)在风荷载作用下内力图(左风)
1 5
M 图(单位kNm)
N 图(单位kN)
(4)在风荷载作用下内力图(右风)
M 图(单位kN m)
V 图(单位kN) 4.2荷载组合
该结构只考虑承受屋面不可变荷载、屋面可变荷载、风荷载,所以进行刚架 内力分析时,所需考虑的荷载效应组合主要有:
(1) 1.2 X不可变荷载+1.4 x max{可变荷载,雪荷载};
(2) 1.2 X不可变荷载+1.4 X风荷载;
(3) 1.2 X不可变荷载+0.85 X 1.4 X(不可变荷载+风荷载)
4.3内力组合
根据不同荷载组合下的内力分析结果, 找出控制截面的内力组合,控制截面 的位置一般在柱底(1-1 )、柱顶(2-2 )、梁支座(3-3 )、梁跨中(4-4 )等截面。 控制截面的内力组合主要有:
① 最大轴压力NU<和同时出现的M及V较大值。
② 最大弯矩MU和同时出现的N及V较大值。
鉴于轻型门式刚架自重较轻,锚栓在强风下可能受到拔起力,需考虑③组合。
③ 最小轴压力NU和同时出现的M及V较大值,出现在不可变荷载和风荷载
截面 内 恒荷载 活何载 风何载 1.2不
可变
+1.4 可 1.2不
可变
+1.4 风 1.2 不可
变
+1.4*0.