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门式刚架厂房设计计算书一、设计资料该厂房采用单跨双坡门式刚架,厂房跨度21m,长度90m,柱距9m,檐高7.5m,屋面坡度1/10。刚架为等截面的梁、柱,柱脚为铰接。材料采用Q235钢材,焊条采用E43型。 自然条件:基本风压:,基本雪压 地面粗糙度B类二、结构平面柱网及支撑布置该厂房长度90m,跨度21m,柱距9m,共有11榀刚架,由于纵向温度区段不大于300m、横向温度区段不大于150m,因此不用设置伸缩缝。檩条间距为1.5m。厂房长度60m,因此在厂房第二开间和中部设置屋盖横向水平支撑;并在屋盖相应部位设置檩条、斜拉条、拉条和撑杆;同时应该在与屋盖横向水平支撑相对应的柱间设置柱间支撑,由于柱高柱距,因此柱间支撑不用分层布置。(布置图详见施工图)三、荷载的计算1、 计算模型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。厂房檐高7.5m,考虑到檩条和梁截面自身高度,近似取柱高为7.2m;屋面坡度为1:10。因此得到刚架计算模型:2.荷载取值屋面自重:屋面板:0.18檩条支撑:0.15横梁自重:0.15 总计:0.48屋面雪荷载:0.3屋面活荷载:0.5(与雪荷载不同时考虑)柱自重:0.35风载:基本风压 3.各部分作用荷载:(1)屋面荷载:标准值: 柱身恒载:(2)屋面活载 屋面雪荷载小于屋面活荷载,取活荷载(3)风荷载(地面粗糙度类)风载体形系数示意图荷载如下图:4.内力计算:(1)截面形式及尺寸初选:梁柱都采用焊接的H型钢截面截面名称长度面积 mmmm柱23461.6梁23461.6(2)截面内力: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:计算项目计算简图及内力值(M、N、Q)备注恒载作用 恒载下弯矩 恒载下剪力 恒载下轴力(忽略柱自重)弯矩图剪力图“+”轴力图(拉为正,压为负)活荷载作用活荷载(标准值) 弯矩图弯矩图活荷载作用活荷载(标准值)剪力图活荷载(标准值)轴力图剪力图“+”轴力图(拉为正,压为负)风荷载作用风荷载(标准值)弯矩图.风荷载(标准值)剪力图风荷载(标准值)轴力图弯矩图剪力图“+”轴力图(拉为正,压为负)(3)内力组合(由于恒载和活载关于结构竖向对称,因而风荷载只要考虑一个方向作用,风荷载只引起剪力不同,而剪力不起控制作用)按承载能力极限状态进行内力分析,需要进行以下可能的组合: 1.2*恒载效应+1.4*活载效应 1.2*恒载效应+1.4*风载效应 1.2*恒载效应+1.4*0.85*活载效应+风载效应取四个控制截面:如下图:各情况作用下的截面内力截面内力恒载活载左风000-45.36-47.2546.95-19.32-18.0524.55-127.84-129.94147.59-45.36-47.2546.95-19.32-18.0516.45-127.84-129.94147.59-21.75-22.6621.0443.4145.22-45.0892.8396.70-77.574-21.75-22.6621.042.182.27-1.81内力组合值截面内力000-120.5811.30-54.85-48.4511.19-15.45-335.3353.22-132.40-120.5811.3054.79-48.4511.19-25.09-335.3353.22-132.40-64.303.36-28.03115.40-11.0251.93246.782.79134.16-57.82-3.36-28.035.790.083.164.截面验算控制内力组合项目有: Mmax与相应的N,V(以最大正弯矩控制) Mmax与相应的N,V(以最大负弯矩控制) Nmax与相应的M,V(以最大轴力控制) Nmin与相应的M,V(以最小轴力控制)所以以上内力组合值,各截面的控制内力为:1-1截面的控制内力为2-2截面的控制内力为3-3截面的控制内力为4-4截面的控制内力为A:刚架柱验算:取2-2截面内力 平面内长度计算系数:, 局部稳定验算构件局部稳定验算是通过限制板件的宽厚比来实现的。 柱翼缘 (满足要求) 柱腹板 (满足要求)(2)柱有效截面特征:B:刚架梁验算:取3-3截面内力 局部稳定验算 梁翼缘 (满足要求) 梁腹板 (满足要求)(2)梁有效截面特征5.位移验算:(1)柱顶水平位移验算:(2)横梁扰度验算:,位移图如下:四、节点设计:(1)梁柱节点设计:梁柱节点形式见下图:连接处选用如下组合内力值:(2)梁梁节点设计:梁梁节点形式见下图:连接处选用如下组合内力值:(3)柱脚设计:柱脚节点见下图:设计内力采用:五、施工图设计(详见图纸)
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