钢结构厂房课程设计

学 号 《钢结构设计》课程设计 哈尔滨市某雪糕厂轻型门式刚架设计 院 （系）名 称： 航天与建筑工程学院 专 业 名 称： 土木工程 学 生 姓 名： 韩学彬 指 导 教 师： 张建华 副专家 2023年6月 1. 设计资料1 2.荷载计算2 1）荷载取值计算2 2）各部分作用的荷载标准值计算3 3.内力分析4 1）在恒荷载作用下4 2）在活荷载作用下6 3）在风荷载作用下8 4.内力组合15 5.刚架设计17 5.1 截面设计17 5.2 构件验算17 （1）验算刚架柱在风荷载作用下的侧移17 （2）构件宽厚比验算17 （3）刚架梁的验算18 （4）刚架柱的验算20 5.3 节点验算23 （1）梁柱连接节点：23 （2）横梁跨中节点25 （3）柱脚设计27 6.其他构件设计28 6.1 檩条的设计28 （1）荷载及内力：28 （2）截面选择及截面特性29 （3）强度验算：31 （4）挠度验算：31 （5）构造规定：32 6.2 隅撑的设计32 6.3墙梁的设计32 （1）荷载计算33 （2）内力计算33 （3）强度计算33 （4）挠度计算34 参考文献34 1. 设计资料 哈尔滨市某雪糕厂房，采用单跨双坡门式刚架，刚架跨度27m，柱距6m，柱高6m，屋面坡度1/10，地震设防烈度为6度。刚架平面布置如下图（a）所示，刚架形式及几何尺寸如下图（b）所示。屋面及墙面板均为彩色压型钢板，内填充以保温玻璃棉板，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，间距为1.5米，钢材采用Q345钢，焊条采用E43型。 （a）钢架平面布置图 （b）钢架形式及几何尺寸 2.荷载计算 1）荷载取值计算 （1）屋盖永久荷载标准值（对水平投影面） YX51-380-760型彩色压型钢板 0.15kN/m2 50mm厚保温玻璃棉板 0.05kN/m2 PVC铝箔及不锈钢丝网 0.02kN/m2 檩条及支撑 0.10kN/m2 刚架斜梁自重 0.40kN/m2 悬挂设备 0.20kN/m2 合计 0.92kN/m2 （2）屋面可变荷载标准值 屋面活荷载：0.30KN/m 雪荷载：基本雪压S0=0.45kN/m2。对于单跨双坡屋面，屋面坡角α=5°42 38“,µz=1.0，雪荷载标准值Sk=µzS0=1.00.45kN/m2=0.45kN/m2。 取屋面活荷载与雪荷载中的较大值0.45kN/m2，不考虑积灰荷载。 （3）轻质墙面及柱自重标准值（涉及柱，墙骨架等） 0.5kN/m2 （4）风荷载标准值 按《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS102:2023)附录A的规定计算。 基本风压0=1.050.55kN/m2=0.58kN/m2，地面粗糙度类别为B类；风荷载高度变化系数按《建筑结构荷载规范》（GB50009—2023）的规定采用，当高度小于10m时，按10m高度处的数值采用，µz=1.0。风荷载体型系数µs。迎风面柱及屋面分别为+0.25和-1.0，背风面柱及屋面分别为-0.55和-0.65（CECS102:2023中间区）。 （5） 地震作用 据《全国民用建筑工程设计技术措施——结构》中第18.8.1条建议：单层门式刚架轻型房屋钢结构一般在抗震设防烈度小于等于7度的地区可不进行抗震计算。故本工程结构设计不考虑地震作用。 2）各部分作用的荷载标准值计算 （1）屋面 恒荷载标准值：0.92×6kN/m2=5.52kN/m2 活荷载标准值：0.456kN/m2=2.70kN/m2 （2）柱荷载 恒荷载标准值：（0.566+5.52×13.5）kN=95.52kN 活荷载标准值：2.70×13.5kN=36.45kN （3）风荷载标准值 迎风面：柱上qw1=0.58×6×0.25kN/m=0.87kN/m 横梁上qw2=-0.5861.0kN/m=-3.48kN/m 背风面：柱上qw3=-0.586×0.55kN/m=-1.91kN/m 横梁上qw4=-0.5860.65kN/m=-2.26kN/m 3.内力分析 考虑本工程刚度跨度较小，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，梁柱选用相同截面。柱脚按铰接支承设计。采用弹性分析方法拟定刚架内力。引用《建筑结构静力计算手册》（中国建筑工业出版社）中表8-7公式计算刚架内力。 （1）在恒荷载作用下（见图3-1~3-3) λ=l/h=27/6=4.5 Ψ=f/h=1.35/6=0.225 k=h/s=6/13.5673=0.4422 µ=3+k+Ψ(3+Ψ)=3+0.4422+0.225(3+0.225)=4.1678 Φ===0.5474 HA=HE=λΦ=5.52274.50.5474/8kN/m=45.89kN MC=[1-(1+Ψ)Φ]=9.181272[1-(1+0.225)0.5474]/8kN/m=165.71kN·m MB=MD=-Φ=-5.522720.5474/8kN/m=-275.35kN·m 图3-1 恒荷载作用下的M图 图3-2 恒荷载作用下的N图 图3-3 恒荷载作用下的V图 刚架的内力图符号规定：弯矩图以刚架外侧受拉为正，在弯矩图中画在受拉侧；轴力以杆件受压为正，剪力以绕杆端顺时针方向旋转为正。 （2）在活荷载作用下（见图3-4~3-6） VA=VE==2.70×27／2kN=36.45kN HA=HE=λΦ=kN=22.45kN MC=[1-（1+Ψ）Φ]=[1-(1+0.225)0.5474]kN·m=81.05kN·m MB=MD=-Φ=-2.702720.5474/8kN·m=-134.68kN·m 图3-4 活荷载作用下的M图