单层厂房门式刚架结构计算书范本模板.docx
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单层厂房门式刚架结构计算书范本模板
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〈f=310。
00
平面外稳定最大应力 00 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 00 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。 7678E-05 截面强度(N/mm2): σmax=199。 182<=205。 000 |1。 0恒载+1.4风载(吸力)组合| 弯矩设计值(kN。 m): Mxw=-2。 158 弯矩设计值(kN.m): Myw=—0.250 有效截面计算结果: 全截面有效。 截面强度(N/mm2): σmaxw=127.016<=215。 220 按门式刚架规程CECS102: 2002附录E计算: 下翼缘压弯屈曲承载力降低系数: χ=0.712 垂直荷载引起的下翼缘侧向弯矩: My’=—0.029 下翼缘的稳定性(N/mm2): fstabw=143。 271<=205。 000 荷载标准值作用下,挠度计算 垂直于屋面的挠度(mm): v=32.306<=40.000 计算满足 檩条能够承受的最大轴力设计值为(KN): N=2。 000 九、墙梁的设计 冷弯薄壁型钢墙梁设计 墙梁跨度(m): 6。 000 墙梁间距(m): 1。 500 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 墙梁形式: 斜卷边Z形冷弯型钢XZ140X50X20X2。 0 墙梁布置方式: 口朝下 钢材钢号: Q345钢 拉条设置: 设置一道拉条 拉条作用: 能约束墙梁外翼缘 净截面系数: 1.000 墙梁支承压型钢板墙,水平挠度限值为1/100 墙板能阻止墙梁侧向失稳 构造不能保证风吸力作用墙梁内翼缘受压的稳定性 墙梁支撑墙板重量 单侧挂墙板 墙梁上方一侧板重(kN/m): 0.300 每米宽度墙板的惯性矩(m4): 0。 200000E-06 建筑类型: 封闭式建筑 分区: 边缘带 基本风压: 0.525 风荷载高度变化系数: 1。 000 迎风风荷载体型系数: 1。 100 背风风荷载体型系数: —1。 500 迎风风荷载标准值(kN/m2): 0.577 背风风荷载标准值(kN/m2): -0。 787 截面及材料特性 墙梁形式: 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 Ix1=0。 1621E-05Iy1=0.3936E-06 θ=0.2199E+02 Wx1=0.3038E—04Wx2=0。 2247E—04Wy1=0。 6107E—05Wy2=0.8067E—05 Ww1=0。 1183E—05Ww2=0。 5918E-06k=0。 4601E+00Uy=0.0000E+00 钢材钢号: Q345钢 屈服强度fy=345.000 强度设计值f=300。 000 考虑冷弯效应强度f’=312。 953 设计内力 |1。 2恒载+1.4风压力组合| 绕主惯性轴强轴弯矩设计值(kN。 m): Mx=4.484 绕主惯性轴弱轴弯矩设计值(kN.m): My=—0。 868 水平剪力设计值(kN): Vx=3。 638 竖向剪力设计值(kN): Vy=0.770 |1。 35恒载| 绕主惯性轴强轴弯矩设计值(kN.m): Mx1=—0。 779 绕主惯性轴弱轴弯矩设计值(kN。 m): My1=—0。 482 水平剪力设计值(kN): Vx1=0。 000 竖向剪力设计值(kN): Vy1=0.867 |1。 2恒载+1。 4风吸力组合| 绕主惯性轴强轴弯矩设计值(kN.m): Mx2=-6。 901 绕主惯性轴弱轴弯矩设计值(kN。 m): My2=—0。 090 水平剪力设计值(kN): Vxw=4.961 竖向剪力设计值(kN): Vyw=0。 770 风压力作用验算 抗弯控制组合: 1.2恒载+1。 4风压力组合 有效截面特性计算结果: 全截面有效。 截面强度(N/mm2): σmax=289。 719<=312。 953 抗剪控制组合: 1.2恒载+1。 4风压力组合 截面最大剪应力(N/mm2): τ=20.064<=175.000 风吸力作用验算 组合: 1.2恒载+1。 4风吸力 有效截面特性计算结果: Ae=0.5026E—03θe=0.2278E+02Iex=0。 1727E—05Iey=0。 1488E-06 Wex1=0。 2900E-04Wex2=0.2189E-04Wex3=0。 2552E-04Wex4=0。 1985E-04 Wey1=0.5669E-05Wey2=0。 7490E—05Wey3=0。 5318E—05Wey4=0。 8206E-05 截面强度(N/mm2): σmaxw=349。 939>300.000 内翼缘受压稳定性验算: 按门式刚架规程CECS102: 2002附录E计算: 内翼缘压弯屈曲承载力降低系数: 0。 576 内翼缘的稳定性(N/mm2): fstab574。 278>300.000 截面最大剪应力(N/mm2): τw=27。 360<=175。 000 荷载标准值作用下,挠度验算 竖向挠度(mm): fy=1.782 水平挠度(mm): fx=43。 786<=60.000 十、山墙抗风柱设计 钢材等级: Q345 柱距(m): 3.000;柱高(m): 9。 050 柱截面: 焊接组合H形截面: H*B1*B2*Tw*T1*T2=450*300*300*10*12*12 铰接信息: 两端铰接 柱平面内计算长度系数: 1。 000 柱平面外计算长度: 9.050 强度计算净截面系数: 1.000 设计规范: 《钢结构设计规范》 容许挠度限值[υ]: l/400=22.625(mm) 风载信息: 基本风压W0(kN/m2): 0.300 风压力体形系数μs1: 1。 000 风吸力体形系数μs2: —1。 000 风压高度变化系数μz: 1.380 柱顶恒载(kN): 0。 000 柱顶活载(kN): 0.000 墙板自承重 风载作用起始高度y0(m): 0。 000 抗风柱设计 1、截面特性计算 A=1。 1460e—002;Xc=1。 5000e-001;Yc=2。 2500e-001;Ix=4.0983e—004;Iy=5.4036e—005; ix=1.8911e-001;iy=6.8667e—002;W1x=1。 8215e-003;W2x=1。 8215e—003; W1y=3.6024e-004;W2y=3。 6024e-004; 2、风载计算 抗风柱上风压力作用均布风载标准值(kN/m): 1.242 抗风柱上风吸力作用均布风载标准值(kN/m): —1。 242 3、柱上各断面内力计算结果 △ 组合号1: 1。 35恒+0。 7*1。 4活 断面号: 1234567 弯矩(kN.m): 0.0000.0000。 0000.0000.0000。 0000。 000 轴力(kN): 10。 92110。 0119。 1018。 1917.2816.3715。 460 断面号: 8910111213 弯矩(kN。 m): 0。 0000。 0000。 0000。 0000。 0000.000 轴力(kN): 4。 5503。 6402.7301。 8200。 9100。 000 △ 组合号2: 1.2恒+1.4风压+0.7*1.4活 断面号: 1234567 弯矩(kN。 m): 0。 000—5。 439-9.890—13.351-15.824—17。 307-17.802 轴力(kN): 9.7088。 8998.0907。 2816.4725.6634.854 断面号: 8910111213 弯矩(kN.m): —17。 307—15.824—13.351—9。 890—5。 4390.000 轴力(kN): 4.0453。 2362.4271.6180。 8090.000 △ 组合号3: 1.2恒+0。 6*1。 4风压+1。 4活 断面号: 1234567 弯矩(kN.m): 0。 000—3.264—5.934-8。 011-9.494—10.384—10。 681 轴力(kN): 9.7088.8998.0907.2816.4725。 6634.854 断面号: 8910111213 弯矩(kN.m): -10。 384—9.494—8.011-5.934-3。 2640.000 轴力(kN): 4.0453。 2362。 4271.6180.8090。 000 △ 组合号4: 1.2恒+1.4风吸+0.7*1.4活 断面号: 1234567 弯矩(kN.m): 0.0005。 4399.89013。 35115.82417。 30717.802 轴力(kN): 9。 7088。 8998。 0907.2816。 4725.6634。 854 断面号: 8910111213 弯矩(kN。 m): 17。 30715。 82413.3519.8905。 4390.000 轴力(kN): 4.0453.2362.4271。 6180.8090。 000 △ 组合号5: 1。 2恒+0。 6*1。 4风吸+1.4活 断面号: 1234567 弯矩(kN.m): 0.0003.2645.9348。 0119。 49410。 38410。 681 轴力(kN): 9.7088.8998。 0907。 2816.4725.6634。 854 断面号: 8910111213 弯矩(kN。 m): 10.3849。 4948。 0115.9343。 2640。 000 轴力(kN): 4.0453。 2362.4271。 6180.8090.000 柱底剪力设计值: 风压力作用(kN): 7。 868 风吸力作用(kN): -7。 868 4、抗风柱强度验算结果 控制组合: 2 设计内力: 弯矩(kN。 m): -17.802;轴力(kN): 9。 708 抗风柱强度计算最大应力(N/mm2): 10.620 抗风柱强度验算满足. 5、抗风柱平面内稳定验算结果 控制组合: 2 设计内力: 弯矩(kN。 m): —17。 802;轴力(kN): 9。 708 平面内计算长度(m): 9.050 抗风柱平面内长细比λx: 48 轴心受压稳定系数φx: 0.818 抗风柱平面内稳定计算最大应力(N/mm2): 10。 817 抗风柱平面内稳定应力验算满足. 抗风柱平面内长细比λx: 48〈[λ]=150 6、抗风柱平面外稳定验算结果 控制组合: 2 设计内力: 弯矩(kN.m): -17.802;轴力(kN): 9.708 平面外计算长度(m): 9。 050 抗风柱平面外长细比λy: 132 轴心受压稳定系数φy: 0.
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