单层钢结构厂房结构计算

单层钢结构厂房结构计算

一、设计资料

河南省某加工厂一厂房,该厂房为单层,采用单跨双坡门式刚架,刚架跨度18m,柱高6m;共有12榀刚架,柱距6m,屋面坡度1:10;地震设防列度为6度,设计地震分组为第一组,设计基本地震加速度值0、05g。刚架平面布置见图1(a),刚架形式及几何尺寸见图1(b)。屋面及墙面板均为聚氨酯复合保温板;考虑经济、制造与安装方便,檩条与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。

二、荷载计算(一)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、15 KN/m2

50mm厚保温玻璃棉板0、05 KN/m2

PVC铝箔及不锈钢丝网0、02 KN/m2

檩条及支撑0、10 KN/m2

刚架斜梁自重0、15 KN/m2

悬挂设备0、20 KN/m2

合计0、67 KN/m2

2.屋面可变荷载标准值

屋面活荷载:按不上人屋面考虑,取为0、50 KN/m2。

雪荷载:基本雪压S0=0、45 KN/m2。对于单跨双坡屋面,屋面坡角

α=5°42′38″,μr=1、0,雪荷载标准值Sk=μrS0=0、45 KN/m2。

取屋面活荷载与雪荷载中得较大值0、50 KN/m2,不考虑积灰荷载。

3.轻质墙面及柱自重标准值(包括柱、墙骨架等)0、50 KN/m2

4.风荷载标准值

按《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102:2002附录A得规定计算。

基本风压ω0=1、05×0、45 KN/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》(GB50009-2001)得规定采用,当高度小于10m时,按10m高度处得数值采用,μz=1、0。风荷载体型系数μs:迎风面柱及屋面分别为＋0、25与－1、0,背风面柱及屋面分别为＋0、55与－0、65(CECS102:2002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度得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。

(二)各部分作用得荷载标准值计算

屋面:

恒荷载标准值:0、67×6=4、02KN/m

活荷载标准值:0、50×6=3、00KN/m

柱荷载:

恒荷载标准值:0、5×6×6+4、02×9=54、18KN

活荷载标准值:3、00×9=27、00KN

风荷载标准值:

迎风面:柱上qw1=0、47×6×0、25=0、71KN/m

横梁上qw2=－0、47×6×1、0=－2、82KN/m

背风面:柱上qw3=－0、47×6×0、55=－1、55KN/m

横梁上qw4=－0、47×6×0、65=－1、83KN/m

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,梁柱选用相同截面。柱脚按铰接支承设计。采用弹性分析方法确定刚架内力。引用《钢结构设计与计算》(包头钢铁设计研究院编著,机械工业出版社)中表2－29(铰接柱脚门式刚架计算公式)计算刚架内力。

1.在恒荷载作用下

λ=l/h=18/6=3

ψ=f/h=0、9/6=0、15

k=h/s=6/9、0449=0、6634

μ=3+k+ψ(3+ψ)=3+0、6634+0、15×(3+0、15)=4、1359

HA=HE=qlλΦ/8=4、02×18×3×0、5289/8=14、35KN

MC=ql2[1－(1+ψ) Φ]/8=4、02x182[1－(1+0、15)×0、5289]=63、78KN·m

MB=MD=－ql2Φ/8=－4、02×182×0、5289/8=－86、11KN·m

刚架在恒荷载作用下得内力如图。

内力计算得“+、－”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

VA=VE=27、00KN

HA=HE=3、00×18×3×0、5289/8=10、71KN

MC=3、00×182[1－(1+0、15)×0、5289]/8=47、60KN·m MB=MD=－3、00×182×0、5289/8=－64、26KN·m

刚架在活荷载作用下得内力如图。

3.在风荷载作用下

对于作用于屋面得风荷载可分解为水平方向得分力qx与竖向得分力qy。现分别计算,然后再叠加。

(1)在迎风面横梁上风荷载竖向分力qw2y作用下

VA=2、82×9－6、35=19、03KN

HA=HE=qlλΦ/4=2、82×18×3×0、1322/4=5、03KN

MB=MD=5、03×6=30、18KN·m

MC= ql2[α2－(1+ψ) Φ]/4=2、82×182×[0、52－1、15×0、1322]/4=22、38KN·m 刚架在qw2y作用下得内力如图

(2)在背风面横梁上风荷载竖向分力qw4y作用下

VA=1、83×9－4、12=12、35KN

HA=HE=qlλΦ/4=1、83×18×3×0、1322/4=3、27KN

MB=MD=3、27×6=19、62KN·m

MC= ql2[α2－(1+ψ) Φ]/4=1、83×182×[0、52－1、15×0、1322]/4=14、52KN·m 刚架在qw4y作用下得内力如图。