单层厂房门式刚架结构计算书.docx
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单层厂房门式刚架结构计算书
单层厂房门式轻钢结构计算书
一、设计资料
现青岛地区某村委计划建设某单层门式轻钢厂房,无吊车荷载,占地面积20x50m2,地址条件很好,0.8m厚覆土,下部是强风化岩,地耐力450KPa,无地下水。
请给其做建筑施工图和结构施工图,应能达到施工深度。
要求:
1.给出设计过程简介和设计注意事项。
2.给出主要构件设计计算过程。
3.提供施工图。
该厂房为单层,采用单跨双坡轻型门式刚架结构,厂房跨度18m,总长度50m,檐口高度8.6m,牛腿标高为5.50m,屋面坡度为0.10;共有9榀刚架,两侧柱距7m,其他柱距6m;刚架平面布置见图,刚架形式及几何尺寸见图。
刚架梁、柱除,另有注明外,均采用Q345钢。
高强螺栓除另有注明外,均采用10.9级摩擦型连接高强度螺栓。
锚栓除另有注明外,均采用Q345钢。
刚架形式及几何尺寸图
二、设计荷载
1.屋面恒载:
0.30kN/m2
计算刚架活载:
0.30kN/m2
计算檩条活载:
0.50kN/m2
雪荷载:
0.20kN/m2
基本风压:
0.6kN/m2风压调整系数:
1.05
2.由于青岛地区地震设防烈度为6度,故本工程结构设计不考虑地震作用
三、内力分析
考虑本工程刚架跨度较小、厂房高度较低、荷载情况及刚架加工制造方便,刚架采用等截面,梁柱选用变截面。
柱脚按铰接支承设计。
采用弹性分析方法确定刚架内力。
1.在恒载作用下
2.在活载作用下
3.在风荷载作用下
四、截面设计
该门式轻钢厂房的柱截面采用焊接工字钢450*250*10*12,梁截面采用两种焊接工字钢:
变截面焊接工字钢(H1~H2)*B1*B2*Tw*T1*T2=(600~450)*250*250*6*10*10
不变截面焊接工字钢(H1~H2)*B1*B2*Tw*T1*T2=(450~450)*250*250*8*10*10
柱的截面特性A=121.8cm2Xc=12.5cm;Yc=22.5cm;Ix=43774cm4;Iy=41702cm4
高厚比、宽厚比
腹板计算高厚比H0/Tw=41.8,满足要求;翼缘宽厚比B/T=7.50,满足要求
梁的截面属性
截面:
H形变截面:
(H1~H2)*B1*B2*Tw*T1*T2=(600~450)*250*250*6*10*10
小头截面特性:
A=75.80cm2;Xc=12.5cm;Yc=22.5cm;Ix=28180cm4;Iy=2.6049cm4;
大头截面特性:
A=84.8cm2;Xc=12.5cm;Yc=30cm;Ix=53272cm4;Iy=26052cm4;
高厚比、宽厚比
大头截面腹板计算高厚比H/Tw=96.67,满足要求;
小头截面腹板计算高厚比H/Tw=71.67,满足要求
翼缘宽厚比B/T=12.20,满足要求
H形截面:
(H1~H2)*B1*B2*Tw*T1*T2=(450~450)*250*250*8*10*10
截面特性:
A=84.4cm2;Xc=12.5cm;Yc=22.5cm;Ix=29505cm4;Iy=26060cm4;
高厚比、宽厚比
大头截面腹板计算高厚比H/Tw=53.75,满足要求;
小头截面腹板计算高厚比H/Tw=53.75,满足要求
翼缘宽厚比B/T=12.10,满足要求
五、刚架梁设计
本刚架梁柱是从中间7榀中选出
钢梁1
截面类型=27;布置角度=0;计算长度:
Lx=18.09,Ly=3.00
构件长度=3.01;计算长度系数:
Ux=6.00Uy=1.00
变截面H形截面H:
B1=250,B2=250,H1=600,H2=450T1=6T2=10T3=10
轴压截面分类:
X轴:
b类,Y轴:
c类;构件钢号:
Q345
梁的弯矩包络
梁下部受拉:
截面1234567
弯矩-41.69-35.71-33.61-31.22-28.54-25.57-23.70
梁上部受拉:
截面1234567
弯矩140.50112.8391.9371.8552.5837.9428.51
考虑屈曲后强度计算应力比=0.304
抗剪强度计算应力比=0.130
平面内稳定最大应力(N/mm*mm)=88.55
平面内稳定计算最大应力比=0.286
平面外稳定最大应力(N/mm*mm)=85.93
平面外稳定计算最大应力比=0.277
考虑屈曲后强度计算应力比=0.304<1.0
抗剪强度计算应力比=0.130<1.0
平面内稳定最大应力 平面外稳定最大应力 腹板高厚比H0/TW=84.17<[H0/TW]=206.33(CECS102: 2002) 翼缘宽厚比B/T=12.20<[B/T]=12.38 (恒+活)梁的相对挠度(mm )截面1234567 挠度值0.00-0.020.110.340.671.071.51 最大挠度值=1.51最大挠度/梁跨度=1/5995. 斜梁坡度初始值: 1/10.00 变形后斜梁坡度最小值: 1/10.40 变形后斜梁坡度改变率=0.038<1/3 六、刚架柱设计 本刚架梁柱是从中间7榀中选出 钢柱3 截面类型=16;布置角度=0;计算长度: Lx=14.24,Ly=3.10;长细比: λx=75.1,λy=53.0 构件长度=3.10;计算长度系数: Ux=4.59Uy=1.00 截面参数: B1=250,B2=250,H=450,Tw=10,T1=16,T2=16 轴压截面分类: X轴: b类,Y轴: b类;构件钢号: Q345验算规范: 门规CECS102: 2002 考虑腹板屈曲后强度,强度计算控制M=-140.50,N=-54.44 考虑屈曲后强度强度计算应力比=0.278 抗剪强度计算控制,V=-25.77 抗剪强度计算应力比=0.034 平面内稳定计算最大应力(N/mm*mm)=80.10 平面内稳定计算最大应力比=0.258 平面外稳定计算最大应力(N/mm*mm)=78.53 平面外稳定计算最大应力比=0.253 门规CECS102: 2002腹板容许高厚比[H0/TW]=206.33 翼缘容许宽厚比[B/T]=12.38 考虑屈曲后强度强度计算应力比=0.278<1.0 抗剪强度计算应力比=0.034<1.0 平面内稳定计算最大应力 平面外稳定计算最大应力 腹板高厚比H0/TW=41.80<[H0/TW]=206.33 翼缘宽厚比B/T=7.50<[B/T]=12.38 压杆,平面内长细比λ=75.≤[λ]=180 压杆,平面外长细比λ=53.≤[λ]=180 验算刚架在风荷载作用下的侧移 风荷载作用下柱顶最大水平(X向)位移: 节点(4),水平位移dx=11.630(mm)=H/739. 梁的(恒+活)最大挠度: 梁(4),挠跨比=1/2161. 风载作用下柱顶最大水平位移: H/739<柱顶位移容许值: H/180 梁的(恒+活)最大挠跨比: 1/2161<梁的容许挠跨比: 1/180 七、隅撑的设计 隅撑计算 轴力N=A*f/60/cosθ*sqrt(fy/235);应力=N/φ/A 梁下翼缘截面面积A=0.0025m*m;横梁钢材型号Q345钢 翼缘钢板厚度10mm;横梁钢材屈服强度值fy=345N/mm2 横梁钢材强度设计值f=310N/mm2;角钢计算长度=733.249mm 角钢截面=L50x4角钢回转半径=0.99cm;角钢截面面积=0.00039m*m 长细比λ=74.0656<=220;折减系数=0.6+0.0015*λ=0.711098 稳定系数φ=0.628263;轴力N=11.0665kN;应力=45.1653N/mm2<220.44N/mm2 螺栓计算 角钢钢材钢号Q235钢;檩条的板件厚度2mm;螺栓直径14mm 螺栓有效截面面积115.4mm*mm;螺栓孔径15mm 螺栓连接抗剪强度设计值140N/mm2;螺栓连接抗压强度设计值305N/mm2 螺栓连接抗剪承载力设计值16.156kN;螺栓连接抗压承载力设计值8.54kN 螺栓连接承载力设计值<轴力N=11.0665kN 八、檩条的设计 冷弯薄壁型钢檩条设计 屋面坡度(度): 5.711 檩条跨度(m): 6.000 檩条间距(m): 0.750 设计规范: 门式刚架规程CECS102: 2002 风吸力下翼缘受压稳定验算: 按附录E验算 檩条形式: 斜卷边Z形冷弯型钢XZ140X50X20X2.0 钢材钢号: Q235钢 拉条设置: 设置一道拉条 拉条作用: 能约束檩条上翼缘 净截面系数: 1.000 檩条仅支承压型钢板屋面(承受活荷载或雪荷载),挠度限值为1/150 屋面板为两跨或两跨以上面板 屋面板能阻止檩条侧向失稳 构造不能保证风吸力作用下翼缘受压的稳定性 每米宽度屋面板的惯性矩(m4): 0.200000E-06 建筑类型: 封闭式建筑 分区: 中间区 基本风压: 0.630 风荷载高度变化系数: 1.000 风荷载体型系数: -1.200 风荷载标准值(kN/m2): -0.756 屋面自重标准值(kN/m2): 0.300 活荷载标准值(kN/m2): 0.500 雪荷载标准值(kN/m2): 0.300 积灰荷载标准值(kN/m2): 0.000 检修荷载标准值(kN): 1.000 截面及材料特性 檩条形式: 斜卷边Z形冷弯型钢XZ140X50X20X2.0 b=50.000h=140.000c=20.000t=2.000 A=0.5392E-03Ix=0.1860E-05Iy=0.1547E-06 It=0.7190E-09Iw=0.1299E-08 Ix1=0.1621E-05Iy1=0.3936E-06θ=0.2199E+02 Wx1=0.3038E-04Wx2=0.2247E-04Wy1=0.6107E-05Wy2=0.8067E-05 钢材钢号: Q235钢 屈服强度fy=235.000 强度设计值f=205.000 考虑冷弯效应强度f'=215.220 截面验算 |1.2恒载+1.4(活载+0.9积灰)组合| 弯矩设计值(kN.m): Mx=3.653 弯矩设计值(kN.m): My=0.268 有效截面计算结果: Ae=0.5364E-03θe=0.2204E+02Iex=0.1845E-05Iey=0.1545E-06 Wex1=0.2868E-04Wex2=0.2221E-04Wex3=0.2902E-04Wex4=0.2241E-04 Wey1=0.5871E-05Wey2=0.7711E-05Wey3=0.5890E-05Wey4=0.7
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- 单层 厂房 刚架 结构 计算