鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)---門式剛架計(jì)算書

1、<p><b>　　鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)</b></p><p>　　班 級(jí) </p><p>　　姓 名 </p><p>　　學(xué) 號(hào) </p><p>　　指導(dǎo)老師 </p><p>　　日 期 2011/12/23&

2、lt;/p><p><b>　　門式剛架計(jì)算書</b></p><p><b>　　1、設(shè)計(jì)資料</b></p><p><b>　　(1)廠房柱網(wǎng)布置</b></p><p>　　廠房為單跨雙坡門式剛架（見圖1－1）。長度90m，柱距6m，跨度18m，門式剛架檐高9m，屋面坡度為

3、1：10。</p><p>　　圖1－1 門式剛架簡圖</p><p><b>　　(2)材料選用</b></p><p>　　屋面材料：單層彩板。墻面材料：單層彩板。天溝：鋼板天溝</p><p><b>　　(3)結(jié)構(gòu)材料材質(zhì)</b></p><p><b>　

4、　鋼材：，</b></p><p><b>　　基礎(chǔ)混凝土：</b></p><p>　　(4)荷載（標(biāo)準(zhǔn)值）</p><p>　?、耢o載：有吊頂（含附加荷載）0.5 Ⅱ活載：</p><p>　　Ⅲ風(fēng)載：基本風(fēng)壓，地面粗糙度為B類，風(fēng)載體型系數(shù)按《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（CE

5、CS102：2002）封閉式建筑類型中間區(qū)的風(fēng)荷載體型系數(shù)采用。</p><p><b>　　確定Z值： ①</b></p><p><b>　?、?lt;/b></p><p>　　取較小值為3.6m，根據(jù)《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》表</p><p>　　A.0.2-1注3，因柱距，故風(fēng)荷載取中

6、間值。</p><p><b>　　詳見圖1－2所示</b></p><p>　　圖1－2 風(fēng)荷載體型系數(shù)示意圖（左風(fēng)）</p><p><b>　?、粞┖奢d：</b></p><p><b>　　(5)其它</b></p><p>　　本課程設(shè)計(jì)不考

7、慮地震作用</p><p><b>　　2、荷載計(jì)算</b></p><p><b>　　(1)荷載取值</b></p><p>　　屋面靜載： 屋面活載：</p><p>　　輕質(zhì)墻面及柱自重（包括柱、墻骨架）：</p><p>　　風(fēng)荷載：基本風(fēng)壓，按

8、地面粗糙度為B類；</p><p>　　以柱頂為準(zhǔn)風(fēng)壓高度變化系數(shù)；</p><p>　　以屋頂為準(zhǔn)風(fēng)壓高度變化系數(shù)</p><p>　　(2)各部分作用荷載</p><p><b>　　1)屋面</b></p><p><b>　　靜載 標(biāo)準(zhǔn)值：</b></p>

9、<p><b>　　活載 標(biāo)準(zhǔn)值：</b></p><p><b>　　2)柱荷載</b></p><p><b>　　靜載 標(biāo)準(zhǔn)值：</b></p><p><b>　　3)風(fēng)荷載</b></p><p><b>　　迎風(fēng)面：柱上

10、</b></p><p><b>　　橫梁上</b></p><p><b>　　背風(fēng)面：柱上</b></p><p><b>　　橫梁上</b></p><p><b>　　3、內(nèi)力分析</b></p><p>　　采

11、用結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器求解內(nèi)力，計(jì)算簡圖及結(jié)果如下：</p><p>　　(1)靜載作用下的內(nèi)力計(jì)算</p><p>　　圖3-1-1 靜載內(nèi)力計(jì)算簡圖（單位：KN/m）</p><p>　　圖3-1-2 靜載作用下彎矩圖（單位：KN·m）</p><p>　　圖3-1-3 靜載作用下剪力圖（單位：KN）</p>&

12、lt;p>　　圖3-1-4 靜載作用下軸力圖（單位：KN）</p><p>　　(2)活載作用下的內(nèi)力計(jì)算</p><p>　　圖3-2-1 活載內(nèi)力計(jì)算簡圖（單位：KN/m）</p><p>　　圖3-2-2 活載作用下彎矩圖（單位：KN·m）</p><p>　　圖3-2-3 活載作用下剪力圖（單位：KN）<

13、;/p><p>　　圖3-2-4 活載作用下軸力圖（單位：KN）</p><p>　　(3)風(fēng)載作用下的內(nèi)力計(jì)算</p><p><b>　　1)左風(fēng)情況下：</b></p><p>　　圖3-3-1 左風(fēng)載內(nèi)力計(jì)算簡圖（單位：KN/m）</p><p>　　圖3-3-2 左風(fēng)載作用下彎矩圖（

14、單位：KN·m）</p><p>　　圖3-3-3 左風(fēng)載作用下剪力圖（單位：KN）</p><p>　　圖3-3-4 左風(fēng)載作用下軸力圖（單位：KN）</p><p>　　2)右風(fēng)情況下：右風(fēng)荷載作用下，個(gè)內(nèi)力圖與左風(fēng)荷載作用下的內(nèi)力圖剛好對(duì)稱，不再畫出。</p><p><b>　　4、內(nèi)力組合</b>

15、</p><p>　　(1)計(jì)算剛架內(nèi)力組合時(shí)，按照如下四種荷載組合進(jìn)行：</p><p><b>　　① ；</b></p><p><b>　?、?；</b></p><p><b>　?、?；</b></p><p><b>　?、?。&

16、lt;/b></p><p>　　圖4－1 門式剛架計(jì)算截面</p><p>　　各工況作用下的截面內(nèi)力見下表4.1。</p><p>　　各荷載作用下的截面內(nèi)力 表4.1</p><p>　　由以上計(jì)算內(nèi)力，按照荷載組合規(guī)則進(jìn)行計(jì)算，內(nèi)力組合值如下表4.2所示。</p><p>　　

17、內(nèi)力組合值 表4.2</p><p>　　5、截面選擇與強(qiáng)度驗(yàn)算</p><p>　　(1)截面形式及尺寸初選</p><p>　　截面參數(shù)表 表5.1</p><p>　　圖5－1 梁、柱截面形式和尺寸</p><p><

18、;b>　　(2) 剛架橫梁</b></p><p><b>　　1)截面特性</b></p><p><b>　　2)局部穩(wěn)定驗(yàn)算</b></p><p><b>　　翼緣：</b></p><p><b>　　腹板：</b></p

19、><p><b>　　3）強(qiáng)度驗(yàn)算</b></p><p>　　因?yàn)榱菏堑冉孛?，因此高度變化率符合的條件，所以考慮板件的屈曲后強(qiáng)度，腹板抗剪承載力按照下式計(jì)算：。梁柱都不設(shè)置橫向加勁肋。</p><p><b>　　，，</b></p><p><b>　　所以</b></p

20、><p>　?、?－1截面的強(qiáng)度驗(yàn)算</p><p>　　因?yàn)?－1截面受到壓彎作用，采用以下荷載組合進(jìn)行驗(yàn)算：</p><p><b>　　a、正應(yīng)力驗(yàn)算：</b></p><p>　　故截面的邊緣正應(yīng)力比值</p><p><b>　　用代替公式中的：</b></p&g

21、t;<p>　　因?yàn)?，所以，?－1截面全部有效。</p><p>　　1－1截面受到剪力、彎矩、軸力的共同作用 </p><p>　　所以采用以下公式進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算：</p><p>　　經(jīng)驗(yàn)算2－2截面強(qiáng)度滿足要求。</p><p><b>　　截面利用率</b></p><p>

22、<b>　　b、剪應(yīng)力驗(yàn)算：</b></p><p>　　經(jīng)驗(yàn)算1－1截面強(qiáng)度滿足要求。</p><p>　?、?－2截面的強(qiáng)度驗(yàn)算</p><p>　　2－2截面受到壓彎作用，采用以下荷載組合進(jìn)行驗(yàn)算：</p><p><b>　　正應(yīng)力驗(yàn)算：</b></p><p>　　

23、故截面的邊緣正應(yīng)力比值</p><p>　　因?yàn)?，用代替公式中的?lt;/p><p>　　因?yàn)?，所以，?－2截面全部有效。</p><p>　　2－2截面受到剪力、彎矩、軸力的共同作用 </p><p>　　所以采用以下公式進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算：</p><p>　　經(jīng)驗(yàn)算2－2截面強(qiáng)度滿足要求。</p><

24、;p><b>　　截面利用率</b></p><p><b>　　b、剪應(yīng)力驗(yàn)算：</b></p><p><b>　　4）整體穩(wěn)定驗(yàn)算</b></p><p><b>　　a、平面內(nèi)穩(wěn)定</b></p><p>　　根據(jù)協(xié)會(huì)規(guī)程第6.1.6條第一款

25、的規(guī)定，實(shí)腹式剛架梁當(dāng)屋面坡度小于 時(shí)，在剛架平面內(nèi)可可僅按壓彎構(gòu)件計(jì)算其強(qiáng)度。屋面坡度為小于，故可不驗(yàn)算梁平面內(nèi)的穩(wěn)定性。</p><p><b>　　b、平面外穩(wěn)定</b></p><p>　　故平面外穩(wěn)定滿足要求。</p><p><b>　　(3) 剛架柱</b></p><p><b

26、>　　1)截面特性</b></p><p><b>　　2)局部穩(wěn)定驗(yàn)算</b></p><p><b>　　翼緣：</b></p><p><b>　　腹板：</b></p><p><b>　　3）強(qiáng)度驗(yàn)算</b></p>

27、<p>　　因?yàn)橹堑冉孛妫虼烁叨茸兓史系臈l件，所以考慮板件的屈曲后強(qiáng)度，腹板抗剪承載力按照下式計(jì)算：。梁柱都不設(shè)置橫向加勁肋。 ，，</p><p><b>　　所以</b></p><p>　?、?-3截面的強(qiáng)度驗(yàn)算</p><p>　　3-3截面受到壓彎作用，采用以下荷載組合進(jìn)行驗(yàn)算：</p>

28、<p><b>　　a、正應(yīng)力驗(yàn)算：</b></p><p>　　故截面的邊緣正應(yīng)力比值</p><p>　　因?yàn)?，用代替公式中的?lt;/p><p>　　因?yàn)?，所以，?-3截面全部有效。</p><p>　　3-3截面受到剪力、彎矩、軸力的共同作用 </p><p>　　所以采用以

29、下公式進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算：</p><p>　　經(jīng)驗(yàn)算3-3截面強(qiáng)度滿足要求。</p><p><b>　　截面利用率</b></p><p><b>　　b、剪應(yīng)力驗(yàn)算：</b></p><p>　?、?－4截面的強(qiáng)度驗(yàn)算</p><p>　　因?yàn)?－4截面只存在軸力和剪力，分別

30、驗(yàn)算截面的正應(yīng)力和剪應(yīng)力。</p><p>　　驗(yàn)算采用荷載組合： </p><p><b>　　a、正應(yīng)力驗(yàn)算：</b></p><p>　　彎矩為0，故截面的邊緣正應(yīng)力比值。</p><p>　　因?yàn)?，用代替公式中的?lt;/p><p>　　因?yàn)?，所以，?-3截面全部有效。</p>

31、<p><b>　　b、剪應(yīng)力驗(yàn)算：</b></p><p><b>　　4）整體穩(wěn)定驗(yàn)算</b></p><p><b>　　a、平面內(nèi)穩(wěn)定</b></p><p><b>　　b、平面外穩(wěn)定</b></p><p>　　故平面外穩(wěn)定滿足要

32、求。</p><p>　　故平面外穩(wěn)定滿足要求。</p><p>　　6、位移計(jì)算（荷載采用標(biāo)準(zhǔn)值）</p><p><b>　　(1)柱頂側(cè)移計(jì)算</b></p><p>　　圖6－1 剛架柱頂側(cè)移荷載計(jì)算簡圖</p><p>　　桿端位移值 表6.

33、1</p><p>　　圖6－2 柱頂側(cè)向位移圖（單位：mm）</p><p>　　因此柱頂水平位移滿足要求。</p><p><b>　　(2)橫梁撓度計(jì)算</b></p><p>　　豎向荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下橫梁撓度（取1.0靜載＋1.0活載），用結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器求解得桿端位移值見下表6.2</p><

34、p>　　圖6－3 1.0靜載與1.0活載作用下?lián)隙扔?jì)算簡圖</p><p>　　桿端位移值 表6.2</p><p>　　圖6－4 1.0靜載和1.0活載作用下的豎向位移（單位：mm）</p><p><b>　　橫梁撓度滿足要求。</b></p><p>　　7、構(gòu)件

35、連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　(1)梁柱節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　梁柱節(jié)點(diǎn)連接采用端板豎放的連接形式，如圖7－1所示，連接處內(nèi)力采用以下組合：</p><p>　　圖7－1 梁柱連接節(jié)點(diǎn)示意圖 圖7－2 螺栓布置圖(1-1)</p><p>　　采用10.9級(jí)摩擦型高強(qiáng)度螺栓連接，

36、連接表面采用噴砂的處理方法，摩擦面的抗滑移系數(shù)，預(yù)拉力，則每個(gè)螺栓的抗剪承載力為：初步采用個(gè)高強(qiáng)度螺栓。螺栓群的布置如圖7-2所示。</p><p><b>　?、俾菟?yàn)算</b></p><p><b>　　頂排螺栓的拉力最大</b></p><p>　　抗拉滿足要求 </p><p&g

37、t;　　第二排螺栓： </p><p><b>　　第三排螺栓：</b></p><p><b>　　因?yàn)?，所以?lt;/b></p><p><b>　　第四排螺栓：</b></p><p

38、><b>　　，取</b></p><p><b>　　螺栓群的抗剪承載力</b></p><p><b>　?、诙税搴穸?lt;/b></p><p>　　端板厚度t根據(jù)支承條件計(jì)算確定。在本例中有兩種計(jì)算類型：兩邊支承類端板（端板平齊）以及無加勁肋端板，分別按照協(xié)會(huì)規(guī)程中相應(yīng)的公式計(jì)算各個(gè)板區(qū)的厚

39、度值，然后取最大的板厚作為最終值。</p><p>　　a、兩邊支承類端板（端板平齊）：</p><p><b>　　無加肋端板：</b></p><p>　　綜上所得結(jié)果可取端板厚度為t＝20mm。</p><p><b>　　(1)梁梁節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)</b></p><p>　

40、　梁梁拼接節(jié)點(diǎn)連接形式如圖7－3所示，連接處選用如下組合內(nèi)力值：</p><p>　　采用級(jí)摩擦型高強(qiáng)度螺栓連接，連接表面采用噴砂的處理方法，摩擦面的抗滑移系數(shù)，預(yù)拉力，則每個(gè)螺栓的抗剪承載力為：</p><p>　　初步采用8個(gè)高強(qiáng)度螺栓。螺栓群的布置如圖7－4所示。</p><p>　　圖7－3 梁梁連接節(jié)點(diǎn)示意圖</p><p>　　

41、圖7－4 螺栓布置圖(2-2)</p><p><b>　?、俾菟?yàn)算</b></p><p><b>　　底排螺栓的拉力最大</b></p><p><b>　　抗拉滿足要求。 </b></p><p>　　因?yàn)榧袅苄?，所以無需驗(yàn)算剪力。</p><p

42、>　　②端板厚度 </p><p>　　端板厚度的取值與梁柱節(jié)點(diǎn)端板一致，取t＝20mm。</p><p><b>　　8、柱腳設(shè)計(jì)</b></p><p>　　按照計(jì)算假定，柱腳的形式為鉸接，不能抵抗彎矩。剪力由底板與混凝土之間的摩擦力承擔(dān)（若經(jīng)過驗(yàn)算不滿足，則需設(shè)置抗剪鍵）。柱腳的形式如圖8－1所示，采用四個(gè)錨栓與基礎(chǔ)連接。錨

43、栓為，，?；A(chǔ)砼標(biāo)號(hào)?；A(chǔ)底板設(shè)計(jì)采用如下荷載組合進(jìn)行：，。</p><p>　　圖8－1 柱腳詳圖</p><p>　　(1)柱腳底板尺寸的確定</p><p><b>　　假定底板寬度</b></p><p><b>　　底板長度</b></p><p><b&g

44、t;　　取</b></p><p>　　(2)柱腳底板厚度的確定</p><p><b>　　底板壓力</b></p><p>　　底板按三邊支承板一邊自由板計(jì)算</p><p>　　，，，查表得。 因此，</p><p><b>　　底板厚度</b><

45、/p><p>　　底板的厚度不小16，所以實(shí)際取用底板厚度。</p><p>　　(3)柱腳抗剪承載力驗(yàn)算</p><p>　　柱底組合內(nèi)力均為受壓，基礎(chǔ)混凝土與柱腳底板間的摩擦系數(shù)為0.4，由于</p><p>　　，故無需設(shè)置抗剪鍵。</p><p><b>　　抗風(fēng)柱設(shè)計(jì)</b></p&g

46、t;<p>　　(1)、結(jié)構(gòu)的計(jì)算模型</p><p>　　抗風(fēng)柱在風(fēng)荷載作用下計(jì)算模型為一簡支梁，</p><p><b>　　如圖9－1所示。</b></p><p><b>　　計(jì)算高度。</b></p><p><b>　　(2)、截面選擇</b><

47、/p><p><b>　　選用，</b></p><p><b>　　(3)、內(nèi)力驗(yàn)算</b></p><p>　　圖9－1 抗風(fēng)柱計(jì)算模型</p><p><b>　　風(fēng)載標(biāo)準(zhǔn)值：</b></p><p><b>　　風(fēng)載設(shè)計(jì)值： </b