1、 轻型门式钢架课程设计计算书1/16一、设计资料某单层工业厂房，采用单跨双坡门式刚架，刚架跨度 24m，长度 48m，柱距 6m，檐口标高 11m，屋面坡度 1/10。屋面及墙面板均为彩色钢板，内填充保温层，考虑经济、制造和安装方便，檩条和墙梁均采用冷弯薄壁卷边 C 型钢，钢材采用 Q345 钢， ， ，基础混凝土2/310mNf2/180mNfv标号 C30， ，焊条采用 E50 型。刚架平面布置图，屋面檩条布置图，柱间支撑布置2/3.14mNfc草图，钢架计算模型及风荷载体形系数如下图所示。刚架平面布置图屋面檩条布置图轻型门式钢架课程设计计算书2/16柱间支撑布置草图计算模型及风荷载体形系
2、数二、荷载计算2.1 计算模型的选取取一榀刚架进行分析，柱脚采用铰接，刚架梁和柱采用等截面设计。2.2 荷载取值计算：（1） 屋盖永久荷载标准值彩色钢板 0.40 2kNm保温层 0.60 檩条 0.08 2钢架梁自重 0.15 合计 1.23 2k（2） 屋面活载和雪载 0.30 。/KNm（3） 轻质墙面及柱自重标准值 0.50 2轻型门式钢架课程设计计算书3/16（4） 风荷载标准值基本风压： 。根据地面粗糙度类别为 B 类，查得风荷载高度变化mkN/52.0.10系数：当高度小于 10 时，按 10 高度处的数值采用， =1.0。风荷载体型系数 ：迎风柱及屋mzs面分别为0.25 和1
3、.0，背风面柱及屋面分别为0.55 和 0.65。2.3 各部分作用的荷载标准值计算（1） 屋面荷载：标 准 值： mkN/42.7cos1623.柱身恒载： 0.5（2） 屋面活载屋面活载雪载 mkN/81.cos630.（3） 风荷载以左吹风为例计算，右吹风同理计算，根据公式 计算， 查表 ，取 1.0，0szkzmh10取值如图 1.2 所示。 （地面粗糙度 B 类）s迎风面 侧面 ，2/13.05.10.25mkNk kNq/79.613.屋顶 ， m1535202轻型门式钢架课程设计计算书4/16背风面 侧面 ，2/89.05.10.5mkNk mkNq/73.1689.03屋顶 ，
4、3416 05244三、内力计算根据各个计算简图，用结构力学求解器计算，得结构在各种荷载作用下的内力图如下：注：剪力图：“+”表示方向“” ；轴力图：拉为正，压为负。3.1 恒载作用(标准值)下，计算简图及内力值：恒载作用下轴力图恒载作用下剪力图轻型门式钢架课程设计计算书5/16恒载作用下弯矩图3.2 活载作用(标准值)下，计算简图及内力值：活荷载作用下轴力图活荷载作用下剪力图轻型门式钢架课程设计计算书6/16活荷载作用下弯矩图3.3 风荷载作用(标准值) 下，计算简图及内力值：风荷载作用下轴力图风荷载作用下剪力图轻型门式钢架课程设计计算书7/16风荷载作用下弯矩图由对称性可知，右风作用下，钢
5、架的内力图与上述各图分别对称，可不做分析。四、内力组合选取荷载组合（1.2x 恒载+1.4x 活载+1.4x0.6x 风载）对构件内力值进行验算，如下表所示截面 内力 恒载 活载 左风 组合值M 0 0 0 0N -122.04 -21.72 40.21 -143.08柱端 AQ -24.27 -5.92 19.15 -21.33M -266.98 -65.12 162.86 -274.74N -89.04 -21.72 40.21 -103.48柱端 BQ -24.27 -5.92 10.46 -25.63M -266.98 -65.12 14.41 -399.44N -33.01 -8.0
6、5 -38.97 -83.62梁端 BQ 86.18 21.02 162.86 269.65M 232.80 56.79 -78.09 293.27N -33.01 -8.05 14.41 -38.78梁端 CQ -3.30 -0.81 -0.99 -5.93轻型门式钢架课程设计计算书8/16五、刚架设计5.1 截面形式及尺寸初选梁柱都采用焊接的工字型钢，梁截面高度 h 一般取（1/301/45）L，故取梁截面高度为 800mm；暂取梁截面尺寸为 H800x300x10x14，如下图所示，柱的截面采用与梁相同。截面 截面名称面积（mm 2）IX106mm4WX104mm3IY106mm4WY1
7、04mm3iXmmiYmm柱 H8003001014 16120 1681 420 63 42 323 63梁 H8003001014 16120 1681 420 63 42 323 63251268 604.30106.2 mkNEIAx 5.2 构件验算：（1）构件宽厚比验算 206/3520.710428h 4.1/16./)3(0 yw yf ft ftb腹 板 部 分 ：翼 缘 部 分 ：(2) 平面内计算长度 mHHIlKx Rc6.125. 15.0.574,10.6.,74.0 其 中平面外长度计算系数：考虑压型钢板墙面与强梁紧密连接，起到应力蒙皮作用，与柱连接的强梁可作为柱
8、平面外的支撑点，但为了安全起见计算长度按两个强梁间距考虑，即 mHY502/103.87650,2.39160yx轻型门式钢架课程设计计算书9/16（3）刚架柱的验算A柱有效截面特征 ， 截 面 全 部 有 效 。则由 于 考 虑 屈 曲 后 强 度1 8.017.5.8/236.19.2807/35.28.)(1.0)(6.429.583.78.1h.0. 82.13.79581 /9.583714.62.047.60. 35,.3,74.2222maxin0 246inax ywpcXfktmmNWMNkNQkkB.抗剪验算柱截面的最大剪力是 =25.63kN，考虑到仅有支座加劲肋，max
9、V， ，所以 ，08.12354.7/ywosfth 4.108.s 820.).0(64.1 vsv ff梁的抗剪承载力设计值 ，满足max5.8072.2. VkNfthvwu 要求。弯剪压共同作用下的验算：因为 ，按公式 进行验算，uV5.0eeNAWM/其中 mkfWMe 903125464 ， 满 足 要 求 。mkNkANee 74.2.872/8.93/C.整体稳定验算构件的最大内力：N=143.08kN，M=274.74kNma.刚架柱平面内的整体稳定性验算刚架柱高 H=11000mm，柱的计算长度系数 。刚架柱的计算长度05.1轻型门式钢架课程设计计算书10/1639.2 0
10、.6， 满 足 要 求取 22 246310 200y /4. /73.1095.164.8775 .196.281mNfmN mNWMAbyEteYeXeXt by d验算刚架在风荷载作用下的侧移 ， bcI 18.0/4/hIlbct刚架柱顶等效水平力： kNhqHw 57.18)73.90(6.)(67.3 mhmEIHhtc 360/8.24).(1081025.)2(1 433 轻型门式钢架课程设计计算书11/16（4）刚架梁的验算A梁有效截面特征 ， 截 面 全 部 有 效 。则由 于 考 虑 屈 曲 后 强 度1 8.016.5.8/235.1.2807/35.28.)(1.0)
11、(632.49.17h90890.12.81 /91.820.951.4.36. 62,.,4.39222maxin0 24inax ywpcXfkt mNWMNkNQkkB.抗剪验算梁截面的最大剪力是 =83.62kN，考虑到仅有支座加劲肋，由于是等截面，同理maxV得，满足要求。max58.1407280.820. VkNfthVvwu 弯剪压共同作用下的验算：因为 ，按公式 进行验算，u5.eeNAWM/其中 kfWMe 9031250464 ， 满 足 要 求 。mkNkANee 4.392.87/8.93/C.整体稳定验算构件的最大内力：N=-83.62kN，M=-399.44kNm
12、a.刚架梁平面内的整体稳定性验算梁平面内的整体稳定性验算：计算长度取横梁长度 =12060mm， 37.34xl0/xoxli0.6， 满 足 要 求取 22 246310 200y /.8 /90.1795.169.8475 .196.281mNfmN mNWMAbyEteYeXeXt by 轻型门式钢架课程设计计算书13/16六、节点设计：（1）梁柱连接节点设计A.螺栓强度验算梁柱节点采用 10.9 级 M30 高强摩擦型螺栓连接，如下图所示。构件截面采用喷砂，摩擦面抗滑移系数 =0.50，每个高强螺栓的预拉力是 355kN，连接处传递内力设计值：N=-83.62kN，V=269.65kN
13、，M=399.44kNm。（a） （b）刚架柱与刚架梁的连接节点螺栓抗拉承载力验算： 0.824btNPk kNknyMN btit 28404.816.3)5.6.31.(4922221 螺栓抗剪承载力验算： ，满足要求。0.9.0.9.7bvfPkNv97.54.最外排一个螺栓的抗剪、抗拉承载力验算： ， 满 足 要 求 。13.284.75.1btvNB.端板厚度验算H80314H8031480210150912378210561509634-M344轻型门式钢架课程设计计算书14/16端板厚度取 ，按二边支撑端板外伸计算: mt20 ， 满 足 要 求 。mfebeNtwfwt 71.
14、30)76(023714.86)(6 3C.梁柱节点域的剪应力验算 。节 点 域 剪 应 力 满 足 要 求,/18/.610764.39 22mNtdMcb D.螺栓处腹板强度验算翼缘内第二排第一个螺栓的轴向拉力设计值： kNPKNnNyit 142.03.69142.835.046.31.092222 取 2t， 满 足 要 求 。223w2t /310/5.19407e mN（2）梁梁连接节点设计A.螺栓强度验算梁梁连接节点采用 10.9 级 M30 高强摩擦型螺栓连接，如下图所示。构件接触面采用喷砂，摩擦面抗滑移系数 =0.50，每个高强螺栓的预拉力是 355kN，连接处传递内力设计值
15、如下：N=-38.78kN，V=-5.93kN，M=293.27kNm（a） （b）梁梁连接节点12080120150614H803873315065-M344轻型门式钢架课程设计计算书15/16螺栓抗拉承载力验算： 0.824btNPk kNknyMbtit 28473.1058.3)46.031.(792221 螺栓抗剪承载力验算： ，满足要求。0.959.bvfNPN v.10.最外排一个螺栓的抗剪、抗拉承载力验算： ， 满 足 要 求 。140.2873.1.53btvB.端板厚度验算端板厚度取 ，按二边支撑端板外伸计算: mt0 ， 满 足 要 求 。mfebeNtwfwt 39.1
16、50)736(0237.156)(26 C.梁柱节点域的剪应力验算 。节 点 域 剪 应 力 满 足 要 求,/18/.481067.9322mNtdMcb D.螺栓处腹板强度验算翼缘内第二排第一个螺栓的轴向拉力设计值： kNPKkNnNyit 142.09.61078.346.31.0279222 取 2t， 满 足 要 求 。223w2t /310/5.19407e mN（3）柱脚设计刚架柱与基础铰接，采用平板式铰接柱脚。基础采用 C20 混凝土， =9.6 .cf2/Nma.柱脚内力设计值如下： kNVk3.2108.143，b. 柱脚底板尺寸确定。， 取 mLchL 8509)52(802=340400mm，取 B=360mm。3Bb底板反力为 ，满223 /6.9/47.6801.4/ mNfLBNq c轻型门式钢架课程设计计算书16/16足要求。刚架柱柱脚构造c. 底板厚度确定 mNqcM94027.05.02，按构造取 t=20mm。ft 5.13/946/d. 抗剪连接计算：由于柱脚铰接，柱脚锚栓不宜用于承受柱脚底的水平剪力，此水平剪力可由柱脚与混凝土基础间的摩擦力来抵抗。此时摩擦力 ，满足要求。kNVkNVfb 3.213.5708.140825230174-M30H8031461803
