横向单跨双坡门式刚架设计计算书.docx

横向单跨双坡门式刚架设计计算书1 设计资料 本工程为武汉市一金工车间厂房，采用单跨双坡门式刚架，刚架跨度24m，柱高9.9m；共有15榀刚架，柱距6m，屋面坡度1:10；地震设防列度为6度，屋面及墙面板均为彩色压型钢板,内填充以保温玻璃棉板，檩条和墙梁均采用冷弯薄壁卷边C型钢，间距为1.5m，钢材采用Q235钢，焊条采用E43型。2 结构体系选用横向单跨双坡门式刚架承重体系3 结构布置3.1 柱网布置 3.2 横向刚架主要尺寸横梁：Q235 截面：H型钢 600x300x8x14柱：Q235 截面：H型钢 500x300x10x163.3 墙梁及柱间支撑3.4 屋面支撑3.5 荷载计算永久荷载：恒载：屋面板及保温层：0.12KN/m2檩条及支撑：0.08KN/m2 刚架：0.3 KN/m2 可变荷载： 屋面活载：0.5 KN/m2 雪荷载：0.5 KN/m2 风荷载：0.35 KN/m2 地震荷载：武汉地区钢结构厂房按6度设防，即钢结构厂房6度设防只需满足构造要求。4 吊车设计资料：采用北起起重量Q=5t，跨度S=22.5m的单梁式吊车，Pmax,k=45KN，Pmax,k=10.47KN，B=3500mm，W=3000mm，H1=880mm，轨道型号：38kg/m。4.1吊车荷载（竖向荷载设计值）4.2吊车梁内力计算4.2.1 Mmax及相应V 4.2.2 求Vmax轮子在支座上时，剪力最大 4.2.3 吊车水平荷载作用下的MmaxH及VmaxH4.3 截面选择钢材采用Q235的H型组合钢4.3.1 经济高度34.3.2 最小高度根据构造要求，h取50mm的整数倍，因此h=500mm4.3.3 腹板厚度抗剪要求： 局部稳定： 根据构造要求，腹板厚度tw8mm的整数倍，则tw=8mm4.3.4 翼缘尺寸取b0=200mm抗弯要求： , 则t0=0.78mm局部稳定要求： 而t0值一般取2mm的整数倍且大于tw，则t0=10mm4.4 截面特性 4.5 强度验算4.5.1 正应力验算4.5.2 切应力验算4.5.3 腹板局部压应力4.5.4 腹板边缘处的折算应力4.6 稳定性验算4.1.6 整体稳定性验算(满足)(满足)又因为双轴对称工字形截面，则b=0 4.6.2 局部稳定性验算翼缘：腹板：（应按构造要求配置横向加劲肋）横向加劲肋截面确定 横向加劲肋为Q235，尺寸为80mm8mm加劲肋间距为 4.7 刚度计算4.8 支承加劲肋计算采用凸缘式支承加劲肋尺寸：按端面承压强度试选加劲肋厚度已知： 需要考虑到支座支承加劲肋是主要传力构件，为保证其使梁在支座处有较强的刚度，取加劲肋厚度与梁翼缘板厚度大致相同，令ts=10mm。加劲肋端面顶紧刨平，突缘伸出板梁下翼缘底面长度为2ts=210=20mm的构造要求。按轴心受压构件验算加劲肋在腹板平面外的稳定，支承加劲肋的截面腹板截面积。阅微阁小说端承压：查附表4.3（适用于Q235钢，y轴c类）当 当因此4.9 焊缝计算4.9.1 腹板与翼缘连接焊缝最大焊脚尺寸：最小焊脚尺寸：4.9.2 支撑加劲肋与腹板的连接焊缝计算焊缝的计算长度需要焊脚尺寸 而 取hf=6mm5 抗风柱计算每侧山墙设3跟抗风柱，跨度6m5.1 荷载计算风荷载标准值高度Z处风振系数风荷载体型系数风压高度变化系数基本风压 恒载：自重 墙面墙梁自重恒荷载： 5.2 内力计算 5.3 截面选择初选截面(Q235)柱1：假定=10 h,b取10mm的整数倍，则h=240mm，b=220mm查表4-4知X轴为b类，y轴为c类查附表4-2得： 所以几何特性柱2：假定h,b取10mm的整数倍，则h=260mm，b=230mm查表4-4知X轴为b类，y轴为c类查附表4-2得： 所以几何特性5.4 强度验算柱1： 柱2：5.5 刚度验算柱1：柱2：5.6 局部稳定性验算柱1：柱2：5.7 平面内整体稳定性验算柱1：按b类截面查钢结构设计规范得 柱2：按b类截面查钢结构设计规范得 5.8 平面外稳定性设隅撑间距3.0m柱1：按c类截面查钢结构设计规范得柱2：按c类截面查钢结构设计规范得6 檩条计算6.1 基本资料屋面采用实腹式檩条，坡度0.1，选用冷弯c型卷边型钢，跨度，檩距为1.5m，中间设一道拉条，檩条及拉条钢材均为Q235。6.2 荷载及其效应组合永久荷载：压型钢板自重为0.12KN/m2，檩条及支撑自重为0.08KN/m2，合计0.2KN/m2。可变荷载：屋面均布荷载为0.5KN/m2，雪荷载取0.35KN/m2。 风荷载： 荷载组合设计值：活荷载起控制作用：风荷载起控制作用：选用C20070202.0型冷弯薄壁型卷边槽钢，截面特性如下：6.3 计算有效截面因qy产生的应力较大，故验算处截面，并设屋面能阻止檩条侧向位移和扭转。6.3.1 用毛截面模量计算板件的压应力6.3.2 计算系数和腹板为加劲肋板件上翼缘为部分加劲肋板件6.3.3 计算系数腹板： 根据冷弯薄壁型钢结构技术规范GB50018-2002中公式5.6.3-2 得， 则受压板件的板组约束系数扣除面积部分的长度为104.17-96.17=7.98mm上翼缘：，则： 由 由冷弯薄壁型钢结构技术规范GB50018-2002中公式5.6.2-3得：由于为部分加劲板则扣除面积的宽度为70-57.13=12.87mm因为下翼缘全截面受拉，所以全截面有效。6.4 计算有效净截面模量 6.5 重新验算1、2点强度因此檩条的强度满足设计要求。6.6 稳定性验算已知： 查冷弯薄壁型钢结构技术规范GB50018-2002表A.1.2得：则 因此，稳定性满足要求。 6.7 挠度验算正常使用条件下的挠度验算 荷载标准值： 所以，满足要求。6.8 构造要求故此檩条在平面内、外均满足要求。7 墙梁计算7.1 基本资料本工程为单层厂房，刚架柱距6m，外墙高9.9m，标高1m以上采用压型钢板，墙梁间距1.5m，跨中设一道拉条，钢材为Q235型。7.2 荷载计算（1）墙梁采用冷弯薄壁卷边C型钢20070202.0，自重g=5.71kg/m；墙重0.22KN/m2；（2）风荷载：基本风压0=1.050.35=0.368KN/m2，风荷载标准值按CECS102：2002中的围护结构计算：k=sz0=1.4710.368=0.54KN/m2,（3）荷载设计值：q=1.20.387=0.084KN/m qw=1.40.81=1.134KN/m7.3 内力计算 7.4 强度计算墙梁C20070202.0，平放，开口朝上Wxmax=23.22cm3，Wxmin=23.22cm3，Wy=440.0cm3，Iy=440.04cm4参考屋面檩条的计算结果及工程实践经验，取Wenx=0. 9 Wx，Weny=0.9 Wy 在风吸力下拉条位置设在墙梁内侧，并在柱底设斜拉条。此时压型钢板与墙梁外侧牢固相连，可不验算墙梁的整体稳定性。7.5 挠度计算，满足要求。8 刚架计算8.1 恒载计算刚架梁自重标准值：0.3KN/m2屋面板及檩条自重：0.2 KN/m28.2 活载计算雪荷载： 0.35 KN/m2屋面均布活荷载：0.5 KN/m28.3 风荷载计算左风：墙面迎风面：1.020.80.351.05=0.3 KN/m2墙面背风面：1.02（-0.5）0.351.05=-0.187 KN/m2右风：墙面迎风面：1.020.80.351.05=0.3 KN/m2墙面背风面：1.02（-0.5）0.351.05=-0.187 KN/m28.4 吊车荷载轮压：吊车横向水平荷载计算:吊车每个车轮横向水平制动力Tk为吊车最大竖向荷载设计值：吊车最小竖向荷载设计值:吊车横向水平荷载设计值：8.5 各工况荷载图及内力图 8.6 荷载及内力组合表8.7 PKPM软件在各种荷载标准值作用下的计算结果 工程名: 武汉市xx厂设计 * PK11.EXE * 设计主要依据: 建筑结构荷载规范(GB 50009-2001); 建筑抗震设计规范(GB 50011-2001); 钢结构设计规范(GB 50017-2003); 门式刚架轻型房屋钢结构技术规程(CECS 102:2002); 结果输出 - 总信息 - 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: 7 柱数: 4 梁数: 2 支座约束数: 2 标准截面总数: 2 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: 按压弯构件验算 钢结构受拉柱容许长细比: 400 钢结构受压柱容许长细比: 200 钢梁(恒+活)容许挠跨比: l / 360 柱顶容许水平位移/柱高: l / 400 抗震等级: 不考虑地震作用 窄行输出全部内容 - 节点坐标 - 节点号 X Y 节点号 X Y 节点号 X Y ( 1) 0.00 7.20 ( 2) 24.00 7.20 ( 3) 0.00 9.90 ( 4) 24.00 9.90 ( 5) 12.00 11.10 ( 6) 0.00 0.00 ( 7) 24.00 0.00 - 柱关联号 - 柱号 节点 节点 柱号 节点 节点 柱号 节点 节点 ( 1) 6 1 ( 2) 7 2 ( 3) 1 3 ( 4) 2 4 - 梁关联号 - 梁号 节点 节点 梁号 节点 节点 梁号 节点 节点 ( 1) 3 5 ( 2) 5 4 - 支座约束信息 - ( 1) 6111 ( 2) 7111 - 柱上下节点偏心 - 节点号 柱偏心值 节点号 柱偏心值 节点号 柱偏心值 节点号 柱偏心值 ( 1) 0.00 ( 2) 0.00 ( 3) 0.00 ( 4) 0.00 ( 5) 0.00 ( 6) 0.00 ( 7) 0.00 - 标准截面信息 -1、标准截面类型 ( 1) 16, 300, 300, 500, 10.0, 16.0, 16.0, 5 ( 2) 16, 300, 300, 600, 8.0, 14.0, 14.0, 5 - 柱布置截面号,铰接信息,截面布置角度 - 柱号 标准截 铰接 截面布 柱号 标准截 铰接 截面布 面 号 信息 置角度 面 号 信息 置角度 ( 1) 1 0 0 ( 2) 1 0 0 ( 3) 1 0 0 ( 4) 1 0 0 - 梁布置截面号,铰接信息,截面布置角度 - 梁号 标准截 铰接 截面布 梁号 标准截 铰接 截面布 面 号 信息 置角度 面 号 信息 置角度 ( 1) 2 0 0 ( 2) 2 0 02、标准截面特性 截面号 Xc Yc Ix Iy A 1 0.15000 0.25000 0.64784E-03 0.72039E-04 0.14280E-01 2 0.15000 0.30000 0.84604E-03 0.63024E-04 0.12976E-01 截面号 ix iy W1x W2x W1y W2y 1 0.21299E+00 0.71026E-01 0.25914E-02 0.25914E-02 0.48026E-03 0.48026E-03 2 0.25534E+00 0.69692E-01 0.28201E-02 0.28201E-02 0.42016E-03 0.42016E-03 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 1 1 1 3.00 0.00 1 1 1 3.00 0.00 - 恒荷载标准值作用计算结果 - - 柱内力 - 柱号 M N V M N V 1 -90.37 64.24 -24.73 -87.70 -54.55 24.73 2 90.37 64.24 24.73 87.70 -54.55 -24.73 3 87.70 54.55 -24.73 -154.48 -50.92 24.73 4 -87.70 54.55 24.73 154.48 -50.92 -24.73 - 梁内力 - 梁号 M N V M N V 1 154.48 29.68 48.21 121.37 -24.61 2.46 2 -121.37 24.61 2.46 -154.48 -29.68 48.21 - 恒荷载作用下的节点位移(mm) - 节点号. X向位移 Y向位移 1 -6.0 0.1 2 6.0 0.1 3 -3.2 0.2 4 3.2 0.2 5 0.0 33.6 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 1 1 1 3.00 0.00 1 1 1 3.00 0.00 - 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 1 -4.3 0.1 2 4.3 0.1 3 -2.3 0.1 4 2.3 0.1 5 0.0 23.8 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 1 1 1.80 0.00 2 1 1.20 0.00 3 1 1.80 0.00 4 1 1.20 0.00 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 1 1 1 -2.21 0.00 1 1 1 -1.44 0.00 - 节点侧向（水平向）位移(mm) - 节点号 x 节点号 x 节点号 x 节点号 x ( 1) 7.0 ( 2) 1.6 ( 3) 6.9 ( 4) 4.2 ( 5) 5.5 ( 6) 0.0 ( 7) 0.0 - 柱内力 - 柱号 M N V M N V 1 92.62 -25.62 26.79 53.61 25.62 -13.83 2 8.06 -17.94 1.99 -24.86 17.94 6.65 3 -53.61 -25.62 13.83 84.39 25.62 -8.97 4 24.86 -17.94 -6.65 -47.20 17.94 9.89 - 梁内力 - 梁号 M N V M N V 1 -84.39 -11.47 -24.60 -52.26 11.47 -1.93 2 52.26 -11.63 -0.38 47.20 11.63 -16.87 - 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 1 1 -1.20 0.00 2 1 -1.80 0.00 3 1 -1.20 0.00 4 1 -1.80 0.00 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 1 1 1 -1.44 0.00 1 1 1 -2.21 0.00 - 节点侧向（水平向）位移(mm) - 节点号 x 节点号 x 节点号 x 节点号 x ( 1) -1.6 ( 2) -7.0 ( 3) -4.2 ( 4) -6.9 ( 5) -5.5 ( 6) 0.0 ( 7) 0.0 - 柱内力 - 柱号 M N V M N V 1 -8.06 -17.94 -1.99 24.86 17.94 -6.65 2 -92.62 -25.62 -26.79 -53.61 25.62 13.83 3 -24.86 -17.94 6.65 47.20 17.94 -9.89 4 53.61 -25.62 -13.83 -84.39 25.62 8.97 - 梁内力 - 梁号 M N V M N V 1 -47.20 -11.63 -16.87 -52.26 11.63 -0.38 2 52.26 -11.47 -1.93 84.39 11.47 -24.60 吊车荷载计算. - 吊车 1 - 吊车连接节点数: 2 吊车连接节点号: 1, 2, 最大轮压在左侧产生的各节点竖向荷载(Dmax在跨左): 67.500, 15.700, 最大轮压在右侧产生的各节点竖向荷载(Dmax在跨右): 15.700, 67.500, 空车最大轮压在左侧产生的各节点竖向荷载(Wmax在跨左): 0.000, 0.000, 空车最大轮压在右侧产生的各节点竖向荷载(Wmax在跨右): 0.000, 0.000, 吊车竖向荷载与节点竖向偏心距(m): 0.500, -0.500, 吊车水平刹车力在各节点产生的最大水平力(Tmax): 2.530, 2.530, 吊车的横向水平荷载与各节点的垂直距离(m): 0.600, 0.600, 考虑空间工作和扭转影响的效应调整系数: 1.000 吊车桥架引起的地震剪力与弯矩增大系数: 1.000 吊车桥架重量: 61.980 单跨吊车组合荷载折减系数:1.000 两跨吊车组合荷载折减系数:1.000 - Dmax 标准值作用位于跨左 - - 柱内力 - 柱号 M N V M N V 1 -1.35 66.90 -2.63 -17.56 -66.90 2.63 2 12.77 16.30 2.63 6.13 -16.30 -2.63 3 -16.19 -0.60 -2.63 9.10 0.60 2.63 4 1.72 0.60 2.63 5.38 -0.60 -2.63 - 梁内力 - 梁号 M N V M N V 1 -9.10 2.55 -0.86 -1.29 -2.55 0.86 2 1.29 2.67 -0.34 -5.38 -2.67 0.34 - Dmax 标准值作用位于跨右 - - 柱内力 - 柱号 M N V M N V 1 -12.77 16.30 -2.63 -6.13 -16.30 2.63 2 1.35 66.90 2.63 17.56 -66.90 -2.63 3 -1.72 0.60 -2.63 -5.38 -0.60 2.63 4 16.19 -0.60 2.63 -9.10 0.60 -2.63 - 梁内力 - 梁号 M N V