某厂房单跨双坡门式刚架结构设计说明.docx
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某厂房单跨双坡门式刚架结构设计说明
某厂房单跨双坡门式刚架结构设计
一、设计资料及参考文献
1、结构形式
某厂房跨度为24m,采用单跨双坡门式刚架结构。
屋盖结构体系和墙面体系均为有檩体系,采用压型钢板夹心泡沫保温层作屋面板和墙面板。
要求梁柱均变截面,基础混凝土强度等级为C30;钢材采用Q345B,E43型焊条。
设计使用年限50年,结构安全等级、抗震设防类别等根据规范确定。
屋架及檩条、拉条等自重:
按经验公式
计算kN/m2,屋面活荷载标准值:
0.5kN/m2。
跨度24米,坡度1/10,柱高6米,长度60米,柱距7.5米。
2、主要参考文献
1)陈绍蕃.钢结构(上、下册).北京:
中国建筑工业出版社,2005
2)王国周等.钢结构原理与设计.北京:
清华大学出版社,2005
3)钢结构设计规范(GB50017—2003).北京:
中国计划出版社,2003
4)房屋建筑制图统一标准(GB/T50001—2001).北京:
中国计划出2002.
5)建筑结构制图标准(GB/T50105-2001).北京:
中国计划出版社,2002.
6)钢结构设计手册(上册)(第三版).北京:
中国建筑工业出版社,2004
二、结构平面、立面布置图、附属体系简图
1)结构平面图
2)立面布置图
正立面图
侧立面图
三、门式钢架计算简图及几何长度
I----------------------7.5m----------------------I--------------------7.5m-------------------------I
四、荷载计算
结构类型:
门式刚架轻型房屋钢结构
设计规范:
按《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》计算
结构重要性系数:
1.00
节点总数:
10
柱数:
5
梁数:
4
支座约束数:
5
标准截面总数:
3
活荷载计算信息:
考虑活荷载不利布置
风荷载计算信息:
计算风荷载
钢材:
Q235
梁柱自重计算信息:
柱梁自重都计算
恒载作用下柱的轴向变形:
考虑
梁柱自重计算增大系数:
1.20
基础计算信息:
不计算基础
梁刚度增大系数:
1.00
钢结构净截面面积与毛截面面积比:
0.85
门式刚架梁平面内的整体稳定性:
不验算
钢结构受拉柱容许长细比:
400
钢结构受压柱容许长细比:
180
钢梁(恒+活)容许挠跨比:
l/180
柱顶容许水平位移/柱高:
l/60
地震作用计算:
计算水平地震作用
计算震型数:
3
地震烈度:
7.00
场地土类别:
Ⅱ类
附加重量节点数:
0
设计地震分组:
第一组
周期折减系数:
0.80
地震力计算方法:
振型分解法
结构阻尼比:
0.035
按GB50011-2010地震效应增大系数1.000
恒荷载计算...
节点荷载:
节点号弯矩垂直力水平力
0
柱荷载:
柱号荷载类型荷载值荷载参数1荷载参数2
0
梁荷载:
连续数荷载个数荷载类型荷载值1荷载参数1荷载值2荷载参数2
1111.120.00
1111.120.00
1111.120.00
1111.120.00
----恒荷载标准值作用计算结果----
---柱内力---
柱号MNVMNV
10.0027.06-3.50-21.03-13.383.50
20.003.040.000.000.000.00
30.0045.100.000.00-28.680.00
40.003.040.000.000.000.00
50.0027.063.5021.03-13.38-3.50
---梁内力---
梁号MNVMNV
121.034.8212.9715.57-3.440.83
2-15.573.44-0.83-30.99-2.0614.62
3-15.573.440.83-21.03-4.8212.97
430.992.0614.6215.57-3.44-0.83
---恒荷载作用下的节点位移(mm)---
节点号.X向位移Y向位移
10.00.0
20.00.0
30.11.2
4-0.11.2
50.00.1
110.00.0
120.00.0
活荷载计算...
节点荷载:
节点号弯矩垂直力水平力
0
柱荷载:
柱号荷载类型荷载值荷载参数1荷载参数2
0
梁荷载:
连续数荷载个数荷载类型荷载值1荷载参数1荷载值2荷载参数2
1111.120.00
1111.120.00
1111.120.00
1111.120.00
---活荷载标准值作用下的节点位移(mm)---
节点号.X向位移Y向位移
10.00.0
20.00.0
30.10.7
4-0.10.7
50.00.0
110.00.0
120.00.0
风荷载计算...
----左风荷载标准值作用----
节点荷载:
节点号水平力垂直力
0
柱荷载:
柱号荷载类型荷载值荷载参数1荷载参数2
111.080.00
213.460.00
413.460.00
511.520.00
0
梁荷载:
连续数荷载个数荷载类型荷载值1荷载参数1荷载值2荷载参数2
111-3.030.00
111-3.030.00
111-1.730.00
111-1.730.00
---节点侧向(水平向)位移(mm)---
节点号δx节点号δx节点号δx节点号δx
(1)0.9
(2)1.0(3)0.8(4)1.0
(5)1.0(6)0.0(7)0.0(8)0.0
(9)0.0(10)0.0(11)0.0(12)0.0
---柱内力---
柱号MNVMNV
10.00-18.919.0634.8818.91-2.57
20.000.000.000.000.000.00
312.87-29.131.971.2929.13-1.97
40.000.000.000.000.000.00
50.00-9.143.00-9.269.146.09
---梁内力---
梁号MNVMNV
1-34.88-4.43-18.56-21.894.430.27
221.89-4.43-0.2731.574.43-18.01
310.44-6.97-1.969.266.97-8.49
4-32.85-6.97-12.40-10.446.971.96
----右风荷载标准值作用----
节点荷载:
节点号水平力垂直力
0
柱荷载:
柱号荷载类型荷载值荷载参数1荷载参数2
11-1.520.00
21-3.460.00
41-3.460.00
51-1.080.00
0
梁荷载:
连续数荷载个数荷载类型荷载值1荷载参数1荷载值2荷载参数2
111-1.730.00
111-1.730.00
111-3.030.00
111-3.030.00
---节点侧向(水平向)位移(mm)---
节点号δx节点号δx节点号δx节点号δx
(1)-1.0
(2)-0.9(3)-1.0(4)-0.8(5)-1.0(6)0.0(7)0.0(8)0.0(9)0.0(10)0.0(11)0.0(12)0.0
---柱内力---
柱号MNVMNV
10.00-9.14-3.009.269.14-6.09
20.000.000.000.000.000.00
3-12.87-29.13-1.97-1.2929.131.97
40.000.000.000.000.000.00
50.00-18.91-9.06-34.8818.912.57
---梁内力---
梁号MNVMNV
1-9.26-6.97-8.49-10.446.97-1.96
210.44-6.971.9632.856.97-12.40
321.89-4.430.2734.884.43-18.56
4-31.57-4.43-18.01-21.894.43-0.27
五、构件截面尺寸初算
冷弯薄壁型钢墙梁设计
=====设计依据======
建筑结构荷载规范(GB50009--2001)
冷弯薄壁型钢结构技术规范(GB50018-2002)
门式刚架轻型房屋钢结构技术规程(CECS102:
2002)
=====设计数据======
墙梁跨度(m):
6.000
墙梁间距(m):
1.052
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XZ250X75X20X2.0
墙梁布置方式:
口朝下
钢材钢号:
Q235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:
中间区
基本风压:
0.630
风荷载高度变化系数:
1.000
迎风风荷载体型系数:
1.000
背风风荷载体型系数:
-1.100
迎风风荷载标准值(kN/m2):
0.630
背风风荷载标准值(kN/m2):
-0.693
=====截面及材料特性======
墙梁形式:
斜卷边Z形冷弯型钢XZ250X75X20X2.0
b=75.000h=250.000c=20.000t=2.000
A=0.8592E-03Ix=0.8567E-05Iy=0.4653E-06
Ix1=0.7996E-05Iy1=0.1036E-05 θ=0.1539E+02
Wx1=0.7198E-04Wx2=0.6184E-04Wy1=0.1455E-04Wy2=0.1209E-04
Ww1=0.4859E-05Ww2=0.1700E-05k=0.2001E+00Uy=0.0000E+00
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'=211.413
=====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=3.587
绕主惯性轴弱轴弯矩设计值(kN.m):
My=-0.676
水平剪力设计值(kN):
Vx=2.784
竖向剪力设计值(kN):
Vy=0.827
-------------------------
|1.35恒载|
-------------------------
绕主惯性轴强轴弯矩设计值(kN.m):
Mx1=-0.592
绕主惯性轴弱轴弯矩设计值(kN.m):
My1=-0.538
水平剪力设计值(kN):
Vx1=0.000
竖向剪力设计值(kN):
Vy1=0.930
-------------------------
|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=-4.428
绕主惯性轴弱轴弯矩设计值(kN.m):
My2=-0.067
水平剪力设计值(kN):
Vx=3.062
竖向剪力设计值(kN):
Vy=0.827
-----------------------------------------------------------------------------
=====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=96.255<=211.413
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=8.487<=120.000
=====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=0.8450E-03θe=0.1545E+02Iex=0.8333E-05Iey=0.4650E-06
Wex1=0.7099E-04Wex2=0.6066E-04Wex3=0.6849E-04Wex4=0.5883E-04
Wey1=0.1400E-04Wey2=0.1190E-04Wey3=0.1394E-04Wey4=0.1194E-04
截面强度(N/mm2):
σmax=98.749<=205.000
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:
0.695
内翼缘的稳定性(N/mm2):
117.758<=205.000
截面最大剪应力(N/mm2):
τw=9.335<=120.000
=====荷载标准值作用下,挠度验算======
竖向挠度(mm):
fy=0.727
水平挠度(mm):
fx=6.790<=60.000
=====计算满足======
抗风柱设计
钢材等级:
Q345
柱距(m):
6.000
柱高(m):
7.200
柱截面:
焊接组合H形截面:
H*B1*B2*Tw*T1*T2=400*240*240*8*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:
7.200
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=18.000(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
-----设计依据-----
1、《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)
2、《钢结构设计规范》(GB50017-2003)
-----抗风柱设计-----
1、截面特性计算
A=8.7680e-003;Xc=1.2000e-001;Yc=2.0000e-001;
Ix=2.5229e-004;Iy=2.7664e-005;
ix=1.6963e-001;iy=5.6170e-002;
W1x=1.2615e-003;W2x=1.2615e-003;
W1y=2.3053e-004;W2y=2.3053e-004;
2、风载计算
抗风柱上风压力作用均布风载标准值(kN/m):
2.484
抗风柱上风吸力作用均布风载标准值(kN/m):
-2.484
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):
6.6486.0945.5404.9864.4323.8783.324
断面号:
8910111213
弯矩(kN.m):
0.0000.0000.0000.0000.0000.000
轴力(kN):
2.7702.2161.6621.1080.5540.000
△ 组合号2:
1.2恒+1.4风压+0.7*1.4活
断面号:
1234567
弯矩(kN.m):
0.000-6.886-12.519-16.901-20.031-21.909-22.535
轴力(kN):
5.9095.4174.9244.4323.9393.4472.954
断面号:
8910111213
弯矩(kN.m):
-21.909-20.031-16.901-12.519-6.8860.000
轴力(kN):
2.4621.9701.4770.9850.4920.000
△ 组合号3:
1.2恒+0.6*1.4风压+1.4活
断面号:
1234567
弯矩(kN.m):
0.000-4.131-7.512-10.141-12.019-13.145-13.521
轴力(kN):
5.9095.4174.9244.4323.9393.4472.954
断面号:
8910111213
弯矩(kN.m):
-13.145-12.019-10.141-7.512-4.1310.000
轴力(kN):
2.4621.9701.4770.9850.4920.000
△ 组合号4:
1.2恒+1.4风吸+0.7*1.4活
断面号:
1234567
弯矩(kN.m):
0.0006.88612.51916.90120.03121.90922.535
轴力(kN):
5.9095.4174.9244.4323.9393.4472.954
断面号:
8910111213
弯矩(kN.m):
21.90920.03116.90112.5196.8860.000
轴力(kN):
2.4621.9701.4770.9850.4920.000
△ 组合号5:
1.2恒+0.6*1.4风吸+1.4活
断面号:
1234567
弯矩(kN.m):
0.0004.1317.51210.14112.01913.14513.521
轴力(kN):
5.9095.4174.9244.4323.9393.4472.954
断面号:
8910111213
弯矩(kN.m):
13.14512.01910.1417.5124.1310.000
轴力(kN):
2.4621.9701.4770.9850.4920.000
柱底剪力设计值:
风压力作用(kN):
12.519
风吸力作用(kN):
-12.519
4、抗风柱强度验算结果
控制组合:
2
设计内力:
弯矩(kN.m):
-22.535;轴力(kN):
5.909
抗风柱强度计算最大应力(N/mm2):
17.687 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): -22.535;轴力(kN): 5.909 平面内计算长度(m): 7.200 抗风柱平面内长细比λx: 42 轴心受压稳定系数φx: 0.850 抗风柱平面内稳定计算最大应力(N/mm2): 17.816 抗风柱平面内稳定应力验算满足。 抗风柱平面内长细比λx: 42<[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): -22.535;轴力(kN): 5.909 平面外计算长度(m): 7.200 抗风柱平面外长细比λy: 128 轴心受压稳定系数φy: 0.290 受弯整体稳定系数φb: 0.644 抗风柱平面外稳定计算最大应力(N/mm2): 30.079 抗风柱平面外稳定应力验算满足。 抗风柱平面外长细比λy: 128<[λ]=150 7、局部稳定验算 控制组合: 1 腹板计算高厚比H0/Tw=47.00<容许高厚比[H0/Tw]=61.9 翼缘宽厚比B/T=9.67<容许宽厚比[B/T]=12.4 8、挠度验算 △ 标准组合: 1.0恒+1.0风 断面号: 1234567 风压弯矩(kN.m): 0.000-4.918-8.942-12.072-14.308-15.649-16.096 风吸弯矩(kN.m): 0.0004.9188.94212.07214.30815.64916.096 断面号: 8910111213 风压弯矩(kN.m): -15.649-14.308-12.072-8.942-4.9180.000 风吸弯矩(kN.m): 15.64914.30812.0728.9424.9180.000 抗风柱挠度计算结果: 断面号: 1234567 风压挠度值(mm): 0.0000.4370.8411.1851.4451.6081.663 风吸挠度值(mm): 0.000-0.437
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- 厂房 单跨双坡门式 刚架 结构设计 说明
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