1、门式钢架厂房设计计算书1. 设计资料22. 门式钢架形式和几何尺寸23. 荷载34. 内力计算44.1. 初选截面44.2. 钢柱AB截面验算84.2.1. 截面几何特性84.2.2. 内力84.2.3. 计算长度84.2.4. 强度验算84.2.4.1. 控制截面的强度验算84.2.4.2. 抗剪承载力验算94.2.4.3. 抗弯承载力验算94.2.5. 整体稳定验算94.2.5.1. 平面内整体稳定94.2.5.2. 平面外整体稳定104.2.6. 局部稳定验算104.3. 钢梁CD截面验算114.3.1. 截面几何性质114.3.2. 内力114.3.3. 强度验算114.3.3.1.
2、控制截面的强度验算114.3.3.2. 抗剪承载力验算114.3.3.3. 抗弯承载能力验算124.3.4. 整体稳定验算124.3.4.1. 平面内整体稳定124.3.4.2. 平面外整体稳定性124.3.4.3. 局部稳定验算134.4. 节点验算134.4.1. 边柱与横梁连接节点144.4.1.1. 连接节点高强螺栓验算144.4.1.2. 端板厚度验算154.4.1.3. 梁柱节点域的剪力验算164.4.2. 横梁与横梁拼接节点（屋脊节点）164.4.2.1. 连接节点高强螺栓验算164.4.2.2. 端板厚度验算184.4.2.3. 螺栓处腹板强度验算194.4.2.4. 柱脚底板
3、的厚度t214.4.3. 牛腿节点224.4.3.1. 牛腿根部截面强度验算：24门式刚架厂房设计计算书 1. 设计资料本项目设计基准期为50年，属于丙类建筑，抗震设防烈度为6度，设计地震分组为第一组，场地类别为B类。该厂房采用单跨双坡门式刚架，厂房跨度18m，长度90m，柱距9m，檐高10m，屋面坡度1/10。刚架为等截面的梁、柱，柱脚为铰接。采用焊接H型钢，材料采用Q235B钢材，焊条采用E43型。2. 门式钢架形式和几何尺寸由于钢架跨度不太大，故梁、柱截面均采用等截面焊接工字型。屋面坡度i=1/10（=5.71），因此檩条采用镀锌冷弯薄壁卷边C型钢。檩条间距为1.0m。墙梁也采用冷弯薄壁
4、卷边c型钢。由于该厂房设有5t桥式吊车，故采用刚接柱脚。该厂房长度90m，跨度18m，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。厂房长度60m，因此在厂房第一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，因此柱间支撑分层布置。3. 荷载永久荷载标准值0.4KN/m 活荷载计算刚架时为0.3KN/m2，计算檩条时为0.5KN/m2雪 载风 载基本风压，地面粗糙度：B类风荷载体形系数风荷载示意图基本风压值为w0=0.55KN/m2，地面
5、粗糙度为B类，风荷载高度变化系数按建筑高度小于10m部分取z=1.0,10m13.2m部分取z=1.09；风振系数取z=1.0；风荷载体形系数s根据门规附录A的封闭式单跨双坡屋面中间区取值，如图。w1=zzs1w0B=1.01.00.250.551.059.0=1.3KN/mw2=zzs2w0B=1.01.09（-1.0）0.551.059.0=-5.67KN/mw3=zzs3w0B=1.01.09（-0.65）0.551.059.0=-3.68KN/mw4=zzs4w0B=1.01.09（-0.55）0.551.059.0=-3.12KN/m吊车荷载根据电算，吊车作用在牛腿上的最大竖向荷载D
6、max=267.2KN,横向水平荷载Tmax=8.924. 内力计算4.1. 初选截面轻钢梁的截面高度h一般取1/301/45倍的梁跨度L,暂取梁高600mm，选用H600160812。柱初选截面为H550310612。截面几何特性： 截面AIxIyix iyWxWySx柱105.96611225959.124.027.502222.6384.51208.2梁84.4845936821.6623.323.121531.2102.7896.3表1 截面几何性质表 基本单位 cm柱：EA=2.06105N/mm210596mm2=2.183106KNEIx=2.06105N/mm261122104
7、mm4=1.259105KN梁：EA=2.06105N/mm28448mm2=1.74106KNEIx=2.06105N/mm245936104mm4=9.463104KN截面内力4.2. 钢柱AB截面验算4.2.1. 截面几何特性截面参数: B1= 310, B2= 310, H= 550, Tw= 6, T1= 12, T2= 12，截面面积A=10596mm2，截面惯性矩Ix=611220000mm4，Iy=59591000mm4，截面地抗拒Wx=2222600mm3，Wy=384500mm3，回转半径ix=240.1mm，iy=75mm，长细比：x=71.1,y=1004.2.2. 内
8、力根据内力包络图，可得出杆件的最大内力设计值为A端：弯矩：MA=-264.1KN.m，剪力：VA=-61.5KN, 轴力：NA=457KNB端：弯矩：MB=-239.2KN.m，剪力：VB=42.1KN, 轴力：NB=-87KN4.2.3. 计算长度平面外计算长度：AC柱的平面外计算长度取柱间支撑侧向支撑点的间距，即Loy=7.5m。平面内的计算长度：17.08m4.2.4. 强度验算4.2.4.1. 控制截面的强度验算，满足抗剪强度要求；满足强度要求。4.2.4.2. 抗剪承载力验算由于钢柱仅设有支座加劲肋，腹板不设有横向加劲肋，所以K=5.34，则满足设计要求。4.2.4.3. 抗弯承载力
9、验算由于V0.5Vd,则满足设计要求。4.2.5. 整体稳定验算4.2.5.1. 平面内整体稳定x=71.1=180对于x轴，按b类截面，材质Q235,查表得，对有侧移钢架4.2.5.2. 平面外整体稳定y=100=180对于y轴，按b类截面，材质为Q235,查表可得，则=由于钢柱为等截面，故=d1/d0-1=0修正可得：满足平面外整体稳定性4.2.6. 局部稳定验算满足钢柱翼缘局部稳定要求。腹板局部稳定钢柱腹板满足局部稳定要求。4.3. 钢梁CD截面验算4.3.1. 截面几何性质截面参数: B1= 160, B2= 160, H= 600, Tw= 8, T1= 12, T2= 12截面面积
10、A=8448mm2，截面惯性矩Ix=459360000mm4，Iy=8216600mm4，截面地抗拒Wx=1531200mm3，Wy=102700mm3，回转半径ix=233.2mm，iy=31.1mm，平面内计算长度 18.09m，平面外计算长度 3m，长细比：x=81,y=96.54.3.2. 内力根据内力包络图，可得出杆件的最大内力设计值为：B端：弯矩：MB=239.2KN.m，剪力：VB=82.8KN, 轴力：NB=49KNC端：弯矩：MC=-143.9KN.m，剪力：VC=-11KN, 轴力：NC=-32KN4.3.3. 强度验算4.3.3.1. 控制截面的强度验算B端强度满足强度要
11、求D端强度满足强度要求4.3.3.2. 抗剪承载力验算由于钢梁腹板不设横向加劲肋，所以K=5.34满足设计要求4.3.3.3. 抗弯承载能力验算由于V0.5Vd,则满足设计要求4.3.4. 整体稳定验算4.3.4.1. 平面内整体稳定对于x轴，按b类截面，材质Q235,查表得对有侧移钢架x=81=1804.3.4.2. 平面外整体稳定性y=96.5=180对于y轴，按b类截面，材质Q235,查表得=由于钢梁为等截面，故=d1/d0-1=0修正可得：满足平面外整体稳定性4.3.4.3. 局部稳定验算满足钢柱翼缘局部稳定要求。腹板局部稳定钢柱腹板满足局部稳定要求。4.4. 节点验算NM4.4.1.
12、 边柱与横梁连接节点4.4.1.1. 连接节点高强螺栓验算梁柱节点采用端板横放的连接方式，采用M20（10.9级）摩擦型高强度螺栓连接，接触面积采用喷砂后生赤锈处理，摩擦面抗滑移系数=0.45，每个高强度螺栓的预拉力为P=155KN。考虑各种荷载效应的组合后，根据内力包络图，可得出边柱与横梁连接节点处的最大内力设计值为：弯矩：MB=239.2KN.m，剪力：VB=42.1KN, 轴力：NB=87KN最不利高强度螺栓杆轴方向受拉验算满足强度要求最不利螺栓拉剪承载力验算由于沿受力方向的连接长度螺栓的抗剪承载力设计值应乘以折减系数不满足改用公式满足抗剪强度4.4.1.2. 端板厚度验算端板按构造要求
13、大于16mm，并且不小于连接螺栓的直径。采用Q235B,抗拉强度设计值f=205N/mm2。不考虑杠杆撬力作用时外伸端板的厚度计算为:考虑杠杆撬力作用时外伸端板的厚度计算为:因为螺栓直径为20mm,按构造要求外伸端板的厚度不宜小于连接螺栓的直径，所以考虑撬力及构造要求后，端板厚度取22mm。考虑撬力影响时，高强度螺栓的轴向受拉承载力还需按如下公式验算KN端板厚度满足设计要求。4.4.1.3. 梁柱节点域的剪力验算不满足抗剪承载力。采取局部加宽腹板厚度，将柱腹板由6mm改为8mm。则调整后满足设计要求。满足设计要求4.4.2. 横梁与横梁拼接节点（屋脊节点）4.4.2.1. 连接节点高强螺栓验算
14、屋脊节点采用端板外伸的连接方式，采用M20（10.9级）摩擦型高强度螺栓连接，接触面采用喷砂后生赤锈处理，摩擦面抗滑移系数=0.45，每个高强度螺栓的预拉力为P=155KN.取内力组合弯矩：MC=143.9KN.m，剪力：VC=-11KN, 轴力：NC=-32KN最不利高强度螺栓杆轴方向受拉验算满足强度要求最不利螺栓拉剪承载力验算由于沿受力方向的连接长度螺栓的抗剪承载力设计值应乘以折减系数满足抗剪强度4.4.2.2. 端板厚度验算端板按构造要求大于16mm，并且不小于连接螺栓的直径。采用Q235B,抗拉强度设计值f=205N/mm2。不考虑杠杆撬力作用时外伸端板的厚度计算为:考虑杠杆撬力作用时
15、外伸端板的厚度计算为:因为螺栓直径为20mm,按构造要求外伸端板的厚度不宜小于连接螺栓的直径，所以考虑撬力及构造要求后，端板厚度取22mm。考虑撬力影响时，高强度螺栓的轴向受拉承载力还需按如下公式验算KN端板厚度满足设计要求。4.4.2.3. 螺栓处腹板强度验算满足设计要求柱脚节点本工程由于有起重量为5t和10t的吊车，故采用刚接方式与基础相连，地脚螺栓采用Q235B,直径为M36的螺栓，有效面积Ae=817mm2,抗拉强度。基础采用独立基础，混凝土强度等级为C30，基础尺寸采用700mm1000mm，混凝土轴心抗压强度设计值fc=14.3N/mm2弹性模量EC=3.0104N/2.根据内力包
16、络图可得出最大内力组合为：弯矩：MA=-264.1KN.m，剪力：VA=-61.5KN, 轴力：NA=457KN柱脚尺寸如图根据混凝土结构设计规范（GB50010-2002）新规范此项规定仍采用2002版的规定，混凝土局部受压时的高度提高系数为：，钢材与混凝土的弹性模量之比，受拉侧锚栓的总有效面积，总拉力,受拉底板边缘到受拉螺栓中心的距离,则底板受压区的长度（用matlab计算得出）受拉螺栓的总拉力为4.4.2.4. 柱脚底板的厚度t两相邻边支承板：，查表得三边支承板一：，查表得三边支承板二：，查表得则，取底板厚t=30mm即可满足设计要求。钢柱与柱脚底板的连接焊缝计算本工程钢柱与底板间的焊接形式采用完全融透的坡口对接焊缝，可以认为焊缝与柱截面是等强的，不必进行焊缝强度验算。柱脚水平抗剪验算满足抗剪要求，可以不设抗剪键，但按构造要求还是在柱脚底部设了抗剪键，如图。4.4.3. 牛腿节点牛腿根部截面如图所示，截面积，惯性矩，截面抵抗矩，腹板最高点的面积矩。钢牛腿承担吊车系统传来的竖向荷载最大值为267.2KN。则 4.4.3.1. 牛腿根部截面强度验算：腹板最高点处的折算应力牛腿上、下翼缘与钢柱采用完全焊透的对接v形焊缝，焊缝与钢柱等强，因此不必进行焊缝验算。所有验算项目完毕。 23 / 24
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