单层厂房门式刚架结构计算书.docx
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1、 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50 m,檐口高度8.6m,牛腿标高为5.50 m,屋面坡度为0.10;共有9榀刚架,两侧柱距7 m,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
2、。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:0.30 kN/m2计算刚架活载:0.30 kN/m2计算檩条活载:0.50 kN/m2雪荷载:0.20 kN/m2 基本风压:0.6 kN/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
3、、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(H1H2)*B1*B2*Tw*T1*T2=(600450)*250*250*6*10*10不变截面焊接工字钢(H1H2)*B1*B2*Tw*T1*T2=(450450)*250*250*8*10*10柱的截面特性A=121.8cm2 Xc =12.5cm;Yc =22.5cm;Ix =43774cm4;Iy =41702 cm4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:(H1H2)*B1*
4、B2*Tw*T1*T2=(600450)*250*250*6*10*10小头截面特性:A =75.80 cm2; Xc =12.5cm; Yc =22.5cm;Ix =28180 cm4; Iy=2.6049 cm4;大头截面特性:A =84.8 cm2;Xc =12.5cm;Yc =30cm;Ix =53272 cm4;Iy =26052 cm4;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: (H1H2)*B1*B2*Tw*T1*T2=(450450)*250
5、*250*8*10*10截面特性:A =84.4 cm2;Xc =12.5cm;Yc =22.5cm;Ix =29505 cm4;Iy =26060 cm4;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
6、, H2= 450 T1= 6 T2= 10 T3=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1 2 3 4 5 6 7弯矩-41.69 -35.71 -33.61 -31.22 -28.54 -25.57 -23.70梁上部受拉:截面1 2 3 4 5 6 7弯矩140.50 112.83 91.93 71.85 52.58 37.94 28.51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)=85.9
7、3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 f=310.00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1 2 3 4 5 6 7挠度值0.00 -0.02 0.11 0.34 0.67 1.07 1.51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
8、/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:x= 75.1,y= 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
9、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 f= 310.00平面外稳定计算最大应力 f= 310.00腹板高厚比 H0/TW= 41.80 H0
10、/TW= 206.33翼缘宽厚比 B/T = 7.50 B/T= 12.38压杆,平面内长细比 =75. = 180压杆,平面外长细比 =53. = 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/cos*sqrt(fy/235);应力=N/A梁下翼缘截面面积A=
11、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=345 N/mm2横梁钢材强度设计值f=310 N/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=74.0656 = 220;折减系数=0.6+0.0015*=0.711098稳定系数=0.628263;轴力N=11.0665 kN;应力=45.1653 N/mm2220.44 N/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
12、度设计值140 N/mm2;螺栓连接抗压强度设计值305 N/mm2螺栓连接抗剪承载力设计值16.156 kN;螺栓连接抗压承载力设计值8.54 kN螺栓连接承载力设计值 轴力N=11.0665 kN 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
13、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): 1.00
14、0截面及材料特性檩条形式: 斜卷边Z形冷弯型钢XZ140X50X20X2.0 b =50.000 h =140.000 c =20.000 t =2.000A = 0.5392E-03 Ix = 0.1860E-05 Iy = 0.1547E-06It = 0.7190E-09 Iw = 0.1299E-08Ix1 = 0.1621E-05 Iy1 = 0.3936E-06 = 0.2199E+02Wx1 = 0.3038E-04 Wx2 = 0.2247E-04 Wy1 = 0.6107E-05 Wy2 = 0.8067E-05钢材钢号:Q235钢 屈服强度 fy=235.000 强度设计值
15、 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-03 e = 0.2204E+02 Iex = 0.1845E-05 Iey = 0.1545E-06Wex1 = 0.2868E-04 Wex2 = 0.2221E-04 Wex3 = 0.2902E-04 Wex4 = 0.2241E-04Wey1 = 0.5871E-05 Wey2 = 0.7711E-05 Wey3 = 0.5890E-05 W
16、ey4 = 0.7678E-05截面强度(N/mm2) : max = 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) : maxw = 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: =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
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