鋼結(jié)構(gòu)單層廠房結(jié)構(gòu)計(jì)算書(shū).doc
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鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì) ---王子涵 一、設(shè)計(jì)資料 該設(shè)計(jì)為單層廠房設(shè)計(jì),采用單跨雙坡門(mén)式剛架,剛架跨度18m,柱高6m;共有12榀剛架,柱距6m,屋面坡度1:10;地震設(shè)防列度為6度,設(shè)計(jì)地震分組為第一組,設(shè)計(jì)基本地震加速度值0.05g。剛架平面布置見(jiàn)圖1(a),剛架形式及幾何尺寸見(jiàn)圖1(b)。屋面及墻面板均為彩色壓型鋼板,內(nèi)填充以保溫玻璃棉板,詳細(xì)做法見(jiàn)建筑專業(yè)設(shè)計(jì)文件;考慮經(jīng)濟(jì)、制造和安裝方便,檁條和墻梁均采用冷彎薄壁卷邊C型鋼,間距為1.5m,鋼材采用Q235鋼,焊條采用E43型。 二、荷載計(jì)算 (一)荷載取值計(jì)算 1.屋蓋永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值(對(duì)水平投影面) YX51-380-760型彩色壓型鋼板 0.15 KN/m2 50mm厚保溫玻璃棉板 0.05 KN/m2 PVC鋁箔及不銹鋼絲網(wǎng) 0.02 KN/m2 檁條及支撐 0.10 KN/m2 剛架斜梁自重 0.15 KN/m2 懸掛設(shè)備 0.20 KN/m2 合計(jì) 0.67 KN/m2 2.屋面可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值 屋面活荷載:按不上人屋面考慮,取為0.50KN/m2。 雪荷載:基本雪壓S0=0.45KN/m2。對(duì)于單跨雙坡屋面,屋面坡角 α=542′38″,μr=1.0,雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值Sk=μrS0=0.45KN/m2。 取屋面活荷載與雪荷載中的較大值0.50KN/m2,不考慮積灰荷載。 3.輕質(zhì)墻面及柱自重標(biāo)準(zhǔn)值(包括柱、墻骨架等)0.50 KN/m2 4.風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值 按《門(mén)式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》CECS102:2002附錄A的規(guī)定計(jì)算。 基本風(fēng)壓ω0=1.050.45 KN/m2,地面粗糙度類別為B類;風(fēng)荷載高度變化系數(shù)按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GB50009-2001)的規(guī)定采用,當(dāng)高度小于10m時(shí),按10m高度處的數(shù)值采用,μz=1.0。風(fēng)荷載體型系數(shù)μs:迎風(fēng)面柱及屋面分別為+0.25和-1.0,背風(fēng)面柱及屋面分別為+0.55和-0.65(CECS102:2002中間區(qū))。 5.地震作用 據(jù)《全國(guó)民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施—結(jié)構(gòu)》中第18.8.1條建議:?jiǎn)螌娱T(mén)式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)一般在抗震設(shè)防烈度小于等于7度的地區(qū)可不進(jìn)行抗震計(jì)算。故本工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不考慮地震作用。 (二)各部分作用的荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算 屋面: 恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值:0.676=4.02KN/m 活荷載標(biāo)準(zhǔn)值:0.506=3.00KN/m 柱荷載: 恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值:0.566+4.029=54.18KN 活荷載標(biāo)準(zhǔn)值:3.009=27.00KN 風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值: 迎風(fēng)面:柱上qw1=0.4760.25=0.71KN/m 橫梁上qw2=-0.4761.0=-2.82KN/m 背風(fēng)面:柱上qw3=-0.4760.55=-1.55KN/m 橫梁上qw4=-0.4760.65=-1.83KN/m 三、內(nèi)力分析 考慮本工程剛架跨度較小、廠房高度較低、荷載情況及剛架加工制造方便,剛架采用等截面,梁柱選用相同截面。柱腳按鉸接支承設(shè)計(jì)。采用彈性分析方法確定剛架內(nèi)力。引用《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算》(包頭鋼鐵設(shè)計(jì)研究院編著,機(jī)械工業(yè)出版社)中表2-29(鉸接柱腳門(mén)式剛架計(jì)算公式)計(jì)算剛架內(nèi)力。 1.在恒荷載作用下 λ=l/h=18/6=3 ψ=f/h=0.9/6=0.15 k=h/s=6/9.0449=0.6634 μ=3+k+ψ(3+ψ)=3+0.6634+0.15(3+0.15)=4.1359 HA=HE=qlλΦ/8=4.021830.5289/8=14.35KN MC=ql2[1-(1+ψ) Φ]/8=4.02x182[1-(1+0.15)0.5289]=63.78KNm MB=MD=-ql2Φ/8=-4.021820.5289/8=-86.11KNm 剛架在恒荷載作用下的內(nèi)力如圖。 內(nèi)力計(jì)算的“+、-”號(hào)規(guī)定:彎矩圖以剛架外側(cè)受拉為正,在彎矩圖中畫(huà)在受拉側(cè);軸力以桿件受壓為正,剪力以繞桿端順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)為正。 2.在活荷載作用下 VA=VE=27.00KN HA=HE=3.001830.5289/8=10.71KN MC=3.00182[1-(1+0.15)0.5289]/8=47.60KNm MB=MD=-3.001820.5289/8=-64.26KNm 剛架在活荷載作用下的內(nèi)力如圖。 3.在風(fēng)荷載作用下 對(duì)于作用于屋面的風(fēng)荷載可分解為水平方向的分力qx和豎向的分力qy?,F(xiàn)分別計(jì)算,然后再疊加。 (1)在迎風(fēng)面橫梁上風(fēng)荷載豎向分力qw2y作用下 VA=2.829-6.35=19.03KN HA=HE=qlλΦ/4=2.821830.1322/4=5.03KN MB=MD=5.036=30.18KNm MC= ql2[α2-(1+ψ) Φ]/4=2.82182[0.52-1.150.1322]/4=22.38KNm 剛架在qw2y作用下的內(nèi)力如圖 (2)在背風(fēng)面橫梁上風(fēng)荷載豎向分力qw4y作用下 VA=1.839-4.12=12.35KN HA=HE=qlλΦ/4=1.831830.1322/4=3.27KN MB=MD=3.276=19.62KNm MC= ql2[α2-(1+ψ) Φ]/4=1.83182[0.52-1.150.1322]/4=14.52KNm 剛架在qw4y作用下的內(nèi)力如圖。 (3)在迎風(fēng)面柱上風(fēng)荷載qw1作用下 α=1, VA=-VB=-qh12/2L=-0.7162/(218)=-0.71KN HE=0.716-3.22=1.04KN MD=1.046=6.24KNm 剛架在qw1作用下的內(nèi)力如圖。 (4)在背風(fēng)面柱上風(fēng)荷載qw3作用下 VA=-VB=-qh12/2L=-1.5562/(218)=-1.55KN HA=1.556-7.02=2.28KN MD=7.026-1.5562/2=14.22KNm MB=2.286=13.68KNm 剛架在qw3作用下的內(nèi)力如圖。 (5) 在迎風(fēng)面橫梁上風(fēng)荷載水平分力qw2x作用下 α=1,β=0 HA=2.820.9(1+0.0202)/2=1.29KN HE=2.820.9-1.29=1.25KN MB=1.296=7.74KNm MD=1.256=7.50KNm 剛架在qw2x作用下的內(nèi)力如圖。 (6) 在背風(fēng)面橫梁上風(fēng)荷載水平分力qw4x作用下 HA=1.830.9(1+0.0202)/2=0.84KN HE=1.830.9-0.84=0.81KN MB=0.816=4.86KNm MD=0.846=5.04KNm 剛架在qw4x作用下的內(nèi)力如圖。 (7)用疊加繪制在風(fēng)荷載作用下剛架的組合內(nèi)力。 四、內(nèi)力組合 剛架結(jié)構(gòu)構(gòu)件按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì),根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GB50009-2001)的規(guī)定,采用荷載效應(yīng)的基本組合:γ0S≤R。本工程結(jié)構(gòu)構(gòu)件安全等級(jí)為二級(jí),γ0=1.0。 對(duì)于基本組合,荷載效應(yīng)組合的設(shè)計(jì)值S從下列組合值中取最不利值確定: A.1.2恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算的荷載效應(yīng)+1.4活荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算的荷載效應(yīng) B.1.0恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算的荷載效應(yīng)+1.4風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算的荷載效應(yīng) C.1.2恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算的荷載效應(yīng)+1.4活荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算的荷載效應(yīng)+0.61.4風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算的荷載效應(yīng) D.1.2恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算的荷載效應(yīng)+1.4風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算的荷載效應(yīng)+0.71.4活荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算的荷載效應(yīng) E.1.35恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算的荷載效應(yīng)+0.71.4活荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算的荷載效應(yīng) 本工程不進(jìn)行抗震驗(yàn)算。最不利內(nèi)力組合的計(jì)算控制截面取柱底、柱頂、梁端及梁跨中截面,對(duì)于剛架梁,截面可能的最不利內(nèi)力組合有: 梁端截面:(1)Mmax及相應(yīng)的N、V; (2)Mmin及相應(yīng)的N、V 梁跨中截面:(1)Mmax及相應(yīng)的N、V; (2)Mmin及相應(yīng)的N、V 對(duì)于剛架柱,截面可能的最不利內(nèi)力組合有: (1)Mmax及相應(yīng)的N、V; (2)Mmin及相應(yīng)的N、V (3)Nmax及相應(yīng)的Mmax、V ; (4)Nmin及相應(yīng)的Mmax、V 內(nèi)力組合見(jiàn)表1。 剛架內(nèi)力組合表(以左半跨為例) 表1 截面 內(nèi)力組組合項(xiàng)目 荷載組合方式 荷載組合項(xiàng)目 M (KNm) N (KN) V (KN) 剛 架 柱 柱頂(B點(diǎn)) Mmax及相應(yīng)的N、V A 1.2恒+1.4活 193.30 81.22 -32.21(←) Mmin及相應(yīng)的N、V B 1.0恒+1.4風(fēng) -7.89 1.05 -1.67(←) Nmax及相應(yīng)的Mmax、V A 1.2恒+1.4活 193.30 81.22 -32.21(←) Nmin及相應(yīng)的Mmax、V B 1.0恒+1.4風(fēng) -7.89 1.05 -1.67(←) 柱底(A點(diǎn)) Mmax及相應(yīng)的N、V Mmin及相應(yīng)的N、V Nmax及相應(yīng)的Mmax、V A 1.2恒+1.4活 0 102.82 -32.21(→) Nmin及相應(yīng)的Mmax、V B 1.0恒+1.4風(fēng) 0 19.05 4.30(←) 剛 架 梁 支座(B點(diǎn)) Mmax及相應(yīng)的N、V A 1.2恒+1.4活 193.30 39.89 77.60(↑) Mmini及相應(yīng)的N、V B 1.0恒+1.4風(fēng) -7.89 1.57 0.89(↑) 跨中(C點(diǎn)) Mmax及相應(yīng)的N、V B 1.0恒+1.4風(fēng) -9.40 -2.03 0.60(↓) Mmin及相應(yīng)的N、V A 1.2恒+1.4活 -143.18 31.81 -3.21(↑) 注:內(nèi)力計(jì)算的“+、-”號(hào)規(guī)定:彎矩圖以剛架外側(cè)受拉為正,軸力以桿件受壓為正,剪力以繞桿端順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)為正。 五、剛架設(shè)計(jì) (一)截面設(shè)計(jì) 參考類似工程及相關(guān)資料,梁柱截面均選用焊接工字鋼450200812,截面特性: B=200mm,H=450mm,tw=8.0mm,tf=12.0mm,A=82.1cm2 Ix=28181cm4,Wx=1252cm3,ix=18.53cm Iy=1602cm4,Wx=160.2cm3,ix=4.42cm (二)構(gòu)件驗(yàn)算 1.構(gòu)件寬厚比的驗(yàn)算 翼緣部分: 腹板部分: 2.剛架梁的驗(yàn)算 (1)抗剪驗(yàn)算 梁截面的最大剪力為Vmax=77.60KN 考慮僅有支座加勁肋, fv=125N/mm2 Vu=hwtwfv=4268125=426000N=426.0KN Vmax=77.60KN- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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