钢结构课程设计计算书(例子)

..

；. 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。

22750.6450/160/mmEPSmmNmmgmm2y 屋面和墙面采用厚夹芯板，底面和外面二层采用厚镀锌彩板，锌板厚度为275/gm；檩条采用高强镀锌冷弯薄壁卷边Z形钢檩条，屈服强度f，镀锌厚度为。(不考虑墙面自重) 自然条件：基本风压：20.5/OWKNm，基本雪压20.3/KNm

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

（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：0.182/KNm

檩条支撑：0.152/KNm

横梁自重：0.152/KNm

总计：0.482/KNm

屋面雪荷载：0.32/KNm

屋面活荷载：0.52/KNm（与雪荷载不同时考虑）

柱自重：0.352/KNm

风载：基本风压200.5/WkNm

3.各部分作用荷载：

（1）屋面荷载：

标准值： 10.4894.30/cosKNM

柱身恒载：0.3593.15/KNM

kn/mkn/mkn/m

（2）屋面活载

屋面雪荷载小于屋面活荷载，取活荷载10.5094.50/cosKNM ..

；. kn/m

（3）风荷载

0101.0kzszshm 以风左吹为例计算，风右吹同理计算：根据公式计算:根据查表，取，根据门式刚架的设计规范，取下图：（地面粗糙度B类）

风载体形系数示意图

2122231.00.250.50.125/0.12591.125/1.01.00.50.50/0.5094.5/1.00.550.50.275/0.27592.475/1.00.650kNmqkNmkNmqkNmkNmqkNmkkkk迎风面 侧面， 屋顶， 背风面 侧面， 屋顶24.50.325/0.32592.925/kNmqkNm，荷载如下图： ..

；. 30058486xykn/mkn/mkn/mkn/m

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

~L68梁的截面高度h一般取(1/301/45),故取梁截面高度为600mm；暂取H600300，截面尺寸见图所示柱的截面采用与梁相同

..

；. 截面 截面名称 长度()mm 面积2()mm xI

64(10)mm xW43(10)mm yI64(10)mm yW43(10)mm xi

mm yi

Mm

柱 60030068H 7200 9472 520 173 36 24 234 61.6

梁

60030068H 10552 9472 520 173 36 24 234 61.6

8668612522.06109472101.9510,2.061052010101.0710xEAknEIknm•（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

作

用

恒载下弯矩

恒载下剪力

恒载下轴力（忽略柱自重）

弯矩图

剪力图“+”

→

轴力图(拉为正，压为负) ..

；.

活

荷

载

作

用

活荷载(标准值) 弯矩图

弯矩图

活

荷

载

作

用

活荷载(标准值)剪力图

活荷载(标准值)轴力图

剪力图“+”

→

轴力图(拉为正，压为负)

风

荷

载

作

用

风荷载(标准值)弯矩图

.

风荷载(标准值)剪力图

弯矩图

剪力图“+”

→ ..

；.

风荷载(标准值)轴力图

轴力图(拉为正，压为负)

（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：

① 1.2×恒载效应+1.4×活载效应

② 1.2×恒载效应+1.4×风载效应

③ 1.2×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 M 0 0 0

N -45.36 -47.25 46.95

Q -19.32 -18.05 24.55

Ⅱ－Ⅱ M -127.84 -129.94 147.59

N -45.36 -47.25 46.95 ..

；. Q -19.32 -18.05 16.45

Ⅲ－Ⅲ M -127.84 -129.94 147.59

N -21.75 -22.66 21.04

Q 43.41 45.22 -45.08

Ⅳ－Ⅳ M 92.83 96.70 -77.574

N -21.75 -22.66 21.04

Q 2.18 2.27 -1.81

内力组合值

截面 内力 1.21.4恒＋活 1.2恒+1.4风

1.2恒+1.40.85(风+活）

Ⅰ－Ⅰ M 0 0 0

N -120.58 11.30 -54.85

Q -48.45 11.19 -15.45

Ⅱ－Ⅱ M -335.33 53.22 -132.40

N -120.58 11.30 54.79

Q -48.45 11.19 -25.09

Ⅲ－Ⅲ M -335.33 53.22 -132.40

N -64.30 3.36 -28.03

Q 115.40 -11.02 51.93

Ⅳ－Ⅳ M 246.78 2.79 134.16

N -57.82 -3.36 -28.03

Q 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)

③ Nmax与相应的M，V(以最大轴力控制)

④ Nmin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0120.5848.45MNKNQKN，，

2-2截面的控制内力为335.33kNm120.58kN48.45MNQKN，， ..

；. 3-3截面的控制内力为335.33kNm64.30kN115.40kNMNQ，，

4-4截面的控制内力为246.78kNm57.82kN5.79kNMNQ，，

A：刚架柱验算：取2-2截面内力

平面内长度计算系数：

00010.520.451.4620.451.462.667.27.22.6619.1xRRlKIHHMcI，其中K=，，，

7200/23600mm0Y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H

19100360081.658.423461.6xy，

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

1504223523512.171515156235ybtf（满足要求）

②

柱腹板

600162352351462502502504235wwyhtf（满足要求）

（2）柱有效截面特征

max4min2maxmin0max00335.33kNm120.58kN48.45kNm947217310206.5612.73193.83N/mm181.10206.56181.101.88206.5658497480.526.216XxwMNQNMAWht36，，120.5810335.3310

05.28因97>70，故可以考虑屈曲后强度。