门式刚架计算原理和设计实例之五
门式刚架梁柱分析设计实例
门式刚架梁柱分析设计实例:图1所示单跨门式刚架,柱为楔形柱,梁为等截面梁,截面尺寸及刚架几何尺寸如图所示,材料为Q235B.F 。
已知楔形柱大头截面的内力: M 1=198.3KN.m ,N 1=64.5kN ,V 1=27.3kN ;柱小头截面内力:N 0=85.8kN ,V 0=31.6kN 。
试验算该刚架柱的整体稳定是否满足设计要求。
图1 刚架几何尺寸及梁柱截面尺寸(a )刚架几何尺寸;(b )梁、柱大头截面尺寸;(c )柱小头截面尺寸[解]:(1)计算截面几何特性:刚架梁及楔形柱大头、小头截面的毛截面几何特性计算结果见表1-1刚架梁、柱毛截面几何特性 (2)楔形柱腹板的有效宽度计算 ① 大头截面:腹板边缘的最大应力23461/8.1566800105.641040375300103.198mm N =⨯+⨯⨯⨯=σ 23462/9.1376800105.641040375300103.198mm N -=⨯+⨯⨯⨯-=σ 腹板边缘正应力比值879.08.1569.13712-=-==σσβ 腹板在正应力作用下的凸曲系数()()()βββσ++-++=11112.011622k()()()879.01879.01112.0879.011622-+++-==21与板件受弯、受压有关的系数 )/(2351.28/1σγλσρR ww k t h =66.0)8.156087.1/(235211.286/600=⨯⨯⨯=≤0.8大头截面腹板全部有效。
②小头截面: 腹板压应力 2100/6.17488085800mm N A N ===σ ,1=β 0.4202162=++=σk24.0)6.17087.1/(23541.286/280=⨯⨯⨯=ρλ< 0. 8, ρ=1,故小头截面腹板全截面有效。
⑶楔形柱的计算长度柱的线刚度 5479773681040375411=⨯==h I K e 梁的线刚度 170656.118291210403752402=⨯⨯⨯==s I K b ψK 2/K 1=17065/54797=0.3119.010407351077334410=⨯⨯=c c I I查表得柱的计算长度系数γμ=1.22柱平面内的计算长度γμ=ox l h=1.22×7368=8986mm柱平面外的计算长度根据柱间支撑的布置情况取其几何高度的一半mm l oy 3684=⑷楔形柱的强度计算柱腹板上不设加劲肋,k τ =5.34,偏于安全地按最大宽度计算17.134.5376/600/23537/=⨯==yww w f k t h τλ腹板屈曲后抗剪强度设计值2/4.95125)]8.017.1(64.01[)]8.0(64.01[mm N f f v w v =⨯-⨯-=--='λ柱腹板抗剪承载力设计值kN f t h V v w w d 4.343104.9566003=⨯⨯⨯='=-V 1=27.3kN < 0.5V d366611110680010311.15.641021510311.1/⨯⨯⨯-⨯⨯⨯=-=-e e e N eA NW M M=269.4kN.m M=198.3kN.m < N e M柱大头截面强度无问题,小头截面积虽小,但弯矩为零,强度也无问题。
门式刚架荷载计算及内力组合
(一)荷载分析及受力简图:1、永久荷载永久荷载包括结构构件的自重和悬挂在结构上的非结构构件的重力荷载,如屋面、檩条、支撑、吊顶、墙面构件和刚架自重等。
恒载标准值(对水平投影面):板及保温层 0.30kN/㎡檩条 0.10kN/㎡悬挂设备 0.10kN/㎡0.50kN/㎡换算为线荷载:7.50.5 3.75 3.8/=⨯=≈q KN m2、可变荷载标准值门式刚架结构设计的主要依据为《钢结构设计规范》(GB50017-2003)和《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GB50018-2002)。
对于屋面结构,《钢结构设计规范》m,但构件的荷载面积大于602m的可乘折减系数0.6,门规定活荷载为0.5KN/2m。
由荷载规范查得,大连地区式刚架符合此条件,故活荷载标准值取0.3KN/2雪荷载标准值为0.40kN/㎡。
屋面活荷载取为 0.30kN/㎡雪荷载为 0.40kN/㎡取二者较大值 0.40kN/㎡换算为线荷载:7.50.43/q KN m =⨯=3、风荷载标准值 :0k z s z ωβμμω=(1) 基本风压值 20kN/m 6825.065.005.1=⨯=ω(2) 高度Z 处的风振系数z β 取1.0(门式刚架高度没有超过30m ,高宽比不大于1.5,不考虑风振系数)(3) 风压高度变化系数z μ由地面粗糙度类别为B 类,查表得:h=10m ,z μ=1.00;h=15m ,z μ=1.14 内插:低跨刚架,h=10.5m ,z μ= 1.14 1.111.00(10.510)1510-+⨯--=1.014;高跨刚架,h=15.7m ,z μ= 1.25 1.141.14(15.715)2015-+⨯--=1.155。
(4) 风荷载体型系数s μ-0.5-0.6-0.4-0.4-0.5-0.5-0.2+0.8μsμs1其中,s μ=0.2010.24.760.032301230arctg -⨯=⨯=+ 1s μ=12 1.00.6(1)0.6(12)0.36915.710.5h h ⨯-=⨯-=+-各部分风荷载标准值计算:w 1k =0z s z βμμω=7.5×1.0×0.8×1.014×0.6825=4.15 kN/m w 2k =0z s z βμμω=7.5×1.0×0.032×1.014×0.6825=0.17kN/m w 3k =0z s z βμμω=7.5×1.0×(-0.6)×1.014×0.6825=-3.11kN/m w 4k = 0z s z βμμω=7.5×1.0×0.369×1.014×0.6825=1.91 kN/m w 5k = 0z s z βμμω=7.5×1.0×(-0.2)×1.014×0.6825=-1.04 kN/mw 6k = w 7k =w 8k =0z s z βμμω=7.5×1.0×(-0.5)×1.014×0.6825=-2.60 kN/m w 9k = w 10k =0z s z βμμω=7.5×1.0×(-0.4)×1.014×0. 6825=-2.08 kN/m 用PKPM 计算门式刚架风荷载结果如下:其中,'1k ω=4.2KN/m ≈1k ω=4.15 kN/m ;'2kω=0.2KN/m ≈2k ω=0.17 kN/m ; '3k ω=-3.1N/m ≈1k ω=-3.11 kN/m ;'4kω=2.2KN/m ≈2k ω=1.91 kN/m ; '5k ω=-1.2KN/m ≈1k ω=-1.04kN/m ;'6kω=-3.0KN/m ≈6k ω=-2.60kN/m ; '7kω=-3.0KN/m ≈7k ω=-2.60kN/m ;'8k ω=-2.6KN/m =8k ω; '9k ω=-2.1KN/m ≈9k ω=-2.08kN/m ;'10kω=-2.1KN/m ≈10k ω=-2.08kN/m 。
钢结构课程设计-门式钢架
^1. 设计资料某车间跨度9m ,长度90m, 柱高,柱距6m ,采用单跨双破门式钢架,檩条间距1.5m ,屋面坡度i 1/10=,当地雪荷载㎡,基本风压 KN/㎡,地面粗糙度:B 类,风载体型系数如下图钢材采用Q235钢,焊条E43型。
屋面材料: 夹芯板 墙面材料: 夹芯板檩条墙梁: 薄壁卷边C 型钢 本课程设计不考虑地震作用-2.屋面构件1.夹芯板夹芯板型号采用JXB42-333-1000,芯板面板厚为㎜,板厚为80㎜。
2.檩条檩条采用冷弯薄壁卷边槽钢180×70×20×,跨中设拉条一道。
3.荷载和内力计算3.1 荷载 1. 永久荷载标准值 (屋面夹芯板 kN/㎡ 檩条 kN/㎡ 悬挂构件 kN/㎡kN/㎡2.可变荷载标准值由于钢架的受荷水平投影面积为9×6=54㎡<60㎡,故取屋面活荷载标准值为㎡,雪荷载为㎡,取屋面活荷载与雪荷载中较大值㎡.3.风荷载标准值基本风压 kN/㎡,地面粗糙度为B 类,μz =,风荷载形体系数μs 迎风面柱及屋面分别为+和;背风面柱及屋面μ分别为和。
$荷载计算值1.屋面风荷载迎风面:ω2=×﹙﹚×××6=㎡ 背风面:ω3=×﹙﹚×××6=㎡ 2.墙面风荷载背风面:ω1=××××6=㎡ 背风面:ω4=×﹙﹚×××6=㎡3.屋面恒荷载 g 1=××αcos 1×= kN/㎡4.柱身恒荷载 g 2=××6= kN/㎡5.屋面活荷载 q=××= kN/㎡4. 屋面支撑1.屋面支撑布置檩条间距,水平支撑截距3m 。
2.屋面荷载及内力屋面支撑斜杆采用张紧的圆钢。
节点荷载标准值 F wk =××××﹙++﹚/2= (节点荷载设计值 F w =×= 斜杆拉力设计值 N=/°= 3.斜杆斜杆选用φ12的圆钢,截面面积A=㎜² 强度校核:N A N .6431134932==/㎜²<f 5. 柱间支撑柱间支撑直杆用檩条兼用,因檩条留有一定的应力余量,可不再验算。
门式刚架设计实例
门式刚架设计实例(总27页)--本页仅作为文档封面,使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--轻型门式刚架——计算原理和设计实例 <9>来源:发布时间:06-06 编辑:段文雁二、设计实例一1 设计资料门式刚架车间柱网布置:长度60m;柱距6m;跨度18m。
刚架檐高:6m;屋面坡度1:10;屋面材料:夹心板;墙面材料:夹心板;天沟:钢板天沟;基础混凝土标号为C25,fc= N/mm2;材质选用:Q235-B f=215 N/mm2 f=125 N/mm2。
2 荷载取值静载:为 kN/m2;活载: kN/m2 ;雪载: kN/m2;风载:基本风压W0= kN/m2,地面粗糙度B类,风载体型系数如下图:图3-41 风载体型系数示意图3 荷载组合(1). 恒载 + 活载(2). 恒载 + 风载(3). 恒载 + 活载+ × 风载(4). 恒载+× 活载 + 风载4 内力计算(1)计算模型图3-42 计算模型示意图(2)工况荷载取用恒载活载左风右风图3-43 刚架上的恒载、活载、风载示意图各单元信息如下表:表3-5 单元信息表单元号截面名称长度(mm) 面积(mm2) 绕2轴惯性矩(x104mm4) 绕3轴惯性矩(x104mm4)1 Z250~450x160x8x10 5700 973974 82 L450x180x8x10 9045 7040 974 227283 L450x180x8x10 9045 7040 974 22728表中:面积和惯性矩的上下行分别指小头和大头的值图3-44 梁柱截面示意简图(3)计算结果刚架梁柱的M、N、Q见下图所示:图3-45 恒载作用时的刚架M、N、Q图图3-46 活载作用时的刚架M、N、Q图图3-47 (左风)风载作用时的刚架M、N、Q图选取荷载效应组合:(恒载 + 活载)情况下的构件内力值进行验算。
组合内力数值如下表所示:表3-6 组合内力表单元号小节点轴力N(kN) 小节点剪力Q2(kN) 小节点弯距M 大节点轴力N(kN) 大节点剪力Q2(kN) 大节点弯距M12345构件截面验算根据协会规程第条进行板件最大宽厚比验算。
门式刚架计算
门式刚架课程设计学院名称建工学院姓名舒舟学号034110125任课教师李俊华日期2006/11/28门式刚架计算书1、设计资料(1)、厂房柱网布置厂房为单跨双坡门式刚架(见图1-1)。
长度90m,柱距7.5m,跨度27m,门式刚架檐高6m,屋面坡度为1:10。
图1-1 门式刚架简图(2)、材料选用屋面材料:单层彩板 墙面材料:单层彩板 天沟:钢板天沟 (3)、结构材料材质钢材选用235Q B -,22215/,125/v f N mm f N mm == 基础混凝土标号:225,12.5/c C f N mm = (4)、荷载(标准值) Ⅰ恒载:20.4/KN m Ⅱ活载:20.5/KN mⅢ风载:基本风压200.35/W KN m =,地面粗糙度为B 类,风载体型系数按《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》(CECS102:2002)封闭式建筑类型中间区的风荷载体型系数采用。
确定Z 值:1)270.1 2.7,2 5.4m z m ⨯== 2)0.40.46 2.4,2 4.8H m z m =⨯==取较小值为4.8m ,根据《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》表A.0.2-1 注3,因柱距7.5 4.8m m >,故风荷载取中间值。
详见图1-2所示图1-2 风荷载体型系数示意图(左风) Ⅳ雪荷载:20.2/KN m (5)、其它本课程设计不考虑地震作用 2、荷载计算 (1)、荷载取值屋面恒载:20.4/KN m 屋面活载:20.5/KN m轻质墙面及柱自重(包括柱、墙骨架):20.5/KN mm风荷载:基本风压20 1.050.350.37/W KN m ⨯==,按地面粗糙度为B 类; 以柱顶为准风压高度变化系数211.0,0.37/z w KN m μ==; 以屋顶为准风压高度变化系数221.0,0.37/z w KN m μ== (2)、各部分作用荷载1)、屋面恒载 标准值:0.47.5 3.0/KN m ⨯= 活载 标准值:0.57.5 3.75/KN m ⨯= 2)、柱荷载恒载 标准值:0.57.5 3.75/KN m ⨯= 3)、风荷载迎风面 柱上0.377.50.250.69/w q KN m =⨯⨯= 横梁上0.377.5 1.0 2.78/w q KN m =-⨯⨯=- 背风面 柱上0.377.50.55 1.53/w q KN m =-⨯⨯=-横梁上0.377.50.65 1.80/w q KN m =-⨯⨯=- 3、内力分析采用结构力学求解器V2.0版求解内力,计算简图及结果如下: (1)、恒载作用下的内力计算图3-1 恒载内力计算简图内力计算结果如下: 表3.1(2)、活载作用下的内力计算图3-2 活载内力计算简图内力计算结果如下:表3.2(3)、风载作用下的内力计算1)、左风情况下:图3-3 左风载内力计算简图内力计算结果如下:表3.32)、右风情况下:图3-4 右风载内力计算简图内力计算结果如下:表3.4(4)内力计算汇总见下表等截面刚架在各种荷载标准值作用下的内力计算结果表3.5左风荷载(标准值)轴力图/KN 左风荷载(标准值)剪力图/KN右风荷载(标准值)轴力图/KN 右风荷载(标准值)剪力图/KN4、内力组合(1)计算刚架内力组合时,按照如下四种荷载组合进行:① 1.2恒载+1.4活载;② 1.2⨯恒载+1.4活载+1.40.6风载;③ 1.20.7恒载+1.4活载+1.4风载;⨯⨯④ 1.0恒载+1.4风载。
门式刚架设计讲解
资料范本本资料为word版本,可以直接编辑和打印,感谢您的下载门式刚架设计讲解地点:__________________时间:__________________说明:本资料适用于约定双方经过谈判,协商而共同承认,共同遵守的责任与义务,仅供参考,文档可直接下载或修改,不需要的部分可直接删除,使用时请详细阅读内容1 综合概述门式刚架是典型的轻型钢结构,也是目前国内应用最为广泛的轻型钢结构体系。
早期典型的门式刚架是1910年布鲁塞尔世博会的德国机械工程展厅,采用了多层阶形钢框架结构;1932年建成的德国埃森煤矿税收协会采用了门式钢框架结构。
1954年由托罗哈设计的德国地铁站,采用的是典型的门式刚架结构,他把装饰效果与门式刚架的受力完美结合。
矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。
在国外预制轻钢建筑进入中国之前,中国就开始了自己的轻钢建筑体系的研究。
20世纪70~80年代,部分设计人员已经开始尝试全钢结构建筑;但由于钢产量的限制及设计方法陈旧,钢结构建筑在中国发展举步维艰。
在改革开放的十多年间,数不清的国外轻钢建筑厂商驻入中国,无数的本地轻钢建筑公司涌现。
我国钢结构体系的发展大致经过了这样的时期:1990年以前,钢结构建筑在工业领域中的主要应用是重型厂房中的排架结构体系,在民用领域中的主要应用是螺栓球或焊接球网架结构;自1990年代起,钢结构在我国进入了快速的全面的发展和应用时期。
门式刚架结构被大量应用于工业厂房、超市、仓库中;钢框架在多高层建筑中也得到了越来越多的应用;薄壁彩钢板大量应用于各类结构的维护体系和无梁无柱穹顶中;钢管直接汇交焊接结构及其与高强度拉索的组合结构已推广应用于各类体育、文化等公共建筑中;冷弯薄壁型钢截面除广泛应用于檩条等维护结构构件外也开始作为结构的主要受力构件或其组成部件得到应用。
聞創沟燴鐺險爱氇谴净。
现代钢结构体系由热轧截面、焊接截面和冷弯薄壁型钢截面构件组成。
人们往往将钢结构划分为普通钢结构和轻型钢结构两大类。
门式刚架计算原理和设计实例之五
门式刚架计算原理和设计实例之五第五章辅助结构系统轻型钢结构的辅助结构系统包括挑檐、⾬篷、吊车梁、⽜腿、楼梯、栏杆、检修平台和⼥⼉墙等,它们构成了轻型钢结构完整的建筑和结构功能。
第⼀节⾬篷和挑檐⼀、⾬篷钢结构⾬篷同钢筋混凝⼟结构⾬篷⼀样,按排⽔⽅式可分为有组织排⽔和⾃由落⽔两种。
钢结构⾬篷的主要受⼒构件为⾬篷梁,其常⽤的截⾯形式有轧制普通⼯字钢、槽钢、H型钢、焊接⼯字形截⾯等,当⾬篷的造型为复杂的曲线时亦可选⽤矩形管或箱形截⾯等。
在轻型门式刚架结构中,⾬篷宽度通常取柱距,即每柱上挑出⼀根⾬篷梁,⾬篷梁间通过C型钢连接形成平⾯。
挑出长度通常为1.5m 或更⼤,视建筑要求⽽定。
⾬篷梁可做成等截⾯或变截⾯,截⾯⾼度应按承载能⼒计算确定。
通常情况下⾬篷梁挑出的长度较⼩,按构造做法,其截⾯做成与其相连的C型钢截⾯同⾼:当柱距为6m时,连接⾬篷梁的C型钢为16#,⾬篷梁亦取16#槽钢;当柱距为9m时,连接⾬篷梁的C型钢为24#,⾬篷梁取25#槽钢;有组织排⽔的⾬篷可将天沟设置在⾬篷的根部或将天沟悬挂在⾬篷的端部,⾬篷四周设置凸沿,以便能有组织的将⾬⽔排⼊天沟内。
图5-1~5-3为⼏种常见⾬篷的做法。
(a)(b)图5-1 ⾃由落⽔⾬篷(a)(b)(c)图5-2 有组织排⽔⾬篷(a)A-A (b)B-B(c)C-C图5-3 ⾬篷节点详图⼆、挑檐在轻型门式刚架⼚房结构中,通常将天沟(彩钢或不锈钢)放置在挑檐上,形成外天沟。
挑檐挑出构件的间距取柱距,即挑出构件作为主刚架的⼀部分,挑出构件之间由C型钢檩条连接,。
图5-4所⽰为典型的挑檐构造。
图5-4 典型的挑檐构造挑檐柱承受C型钢墙梁传递轻质墙体的竖向荷载和风荷载,挑檐梁主要承受考虑天沟积⽔满布荷载或积雪荷载。
挑檐各构件(挑檐柱、挑檐梁)截⾯通常采⽤轧制⼯字钢或⾼频H型钢,截⾯⼤⼩由承载⼒计算确定。
挑檐计算简图如图5-5所⽰,将挑檐柱和挑檐梁⽰作⼀个整体,端部与刚架柱固接,即作为悬臂构件计算。
门式刚架设计例题门式刚架轻型房屋钢结构图集
门式刚架设计例题门式刚架轻型房屋钢结构图集以下是五个门式刚架设计例题的轻型房屋钢结构图集。
每个数据集都包含大约250个字。
例题1:门式刚架设计-轻型钢结构这个设计例题展示了一个轻型钢结构门式刚架的设计方案。
该方案基于建筑物的使用需求和工程条件,并结合了钢材的特性和优势来实现。
设计图集包括房屋的平面布置图、剖面图和详细的建筑物尺寸和钢材规格。
此外,还包括门式刚架的节点连接细节和房屋的承载体系等信息。
例题2:门式刚架设计-轻型房屋钢结构施工图这个设计例题展示了一个轻型房屋钢结构门式刚架的施工图。
施工图集包括门式刚架的整体布置图、内外墙立面图、构造剖面图以及具体的建筑结构尺寸和钢材规格。
此外,还包括门式刚架的节点连接细节、承重墙和墙柱的布置等信息。
施工图集的目的是提供给施工人员清晰且可执行的工程图纸,以便他们能够准确地落地到实际施工中。
例题3:门式刚架轻型房屋钢结构节点设计这个设计例题展示了门式刚架轻型房屋钢结构的节点设计。
节点设计是门式刚架设计中至关重要的一部分,它直接影响着房屋的稳定性和承载能力。
设计图集包括门式刚架各个节点的细节剖面图和节点构造图。
每个节点的设计要求和材料规格也被详细列出。
此外,还包括节点连接的焊接方法和规范要求。
例题4:门式刚架轻型房屋钢结构承载体系设计这个设计例题展示了门式刚架轻型房屋钢结构的承载体系设计。
承载体系设计是门式刚架设计的基础,它确定了建筑物的整体结构和承载能力。
设计图集包括门式刚架承载体系的平面布置图、剖面图和细节构造图。
详细说明了承载体系的构成、每个构件的规格和承载能力要求。
此外,还包括门式刚架的荷载计算结果和结构安全性分析。
例题5:门式刚架轻型房屋钢结构材料选择这个设计例题展示了门式刚架轻型房屋钢结构的材料选择。
材料选择是门式刚架设计中至关重要的一环,它直接影响到房屋的质量和使用寿命。
设计图集包括门式刚架使用的各种钢材的规格和特性。
钢材的选择是根据构件的功能、承载能力和经济性来确定的。
门式刚架结构设计_例题
门式刚架结构设计1 设计资料单跨双坡门式刚架轻钢厂房长度60m ,柱距6m ,刚架跨度24m ,屋面坡度为1:10。
刚架柱在柱高一半处设有侧向支撑。
屋面采用双层压型钢板复合保温板,屋面檩条间距为3m,在每根檩条位置处都有隅撑与梁下翼缘相连。
柱脚采用铰接柱脚。
梁柱节点连接采用高强度螺栓连接(摩擦型),材质采用Q235B。
截面:梁为焊接等截面梁:H ‐600×300×8×12 翼缘为轧制边柱为焊接工字形截面(变截面) H ‐(600‐300)×300×8×12 翼缘为轧制边 荷载条件(标准值):雪荷载:0.402m kN 基本风压:0.652m kN 积灰荷载:0.32m kN 屋面活荷载:0.502m kN双层压型钢板复合保温板:0.202m kN 檩条及支撑重:0.152m kN轻质墙面(包括墙骨架等):0.202m kN 。
图1 刚架简图2 荷载计算(1) 恒载刚架梁:双层压型钢板复合保温板:0.20×6=1.2 m kN檩条及支撑重:0.15×6=0.9 m kN梁自重: 0.92m kN合计:刚架梁上荷载:3.02 m kN柱:轻质墙面(包括墙骨架等):0.20×6=1.2 m kN自重(取柱中间截面计算):0.828m kN合计:2.028 m kN(2) 活荷载屋面活荷载标准值为0.502m kN ,刚架受荷面积为24×6=1442m >602m ,所以屋面活荷载标准值取为0.302m kN (规程3.2.2条) 。
雪荷载为0.402m kN ,计算时取屋面活荷载和雪荷载中的较大值,即取0.402m kN 计算。
屋面活荷载和雪荷载中的较大值:0.4×6=2.4 m kN积灰荷载:0.3×6=1.8 m kN(3) 风荷载风荷载体型系数s μ按《门规》封闭式建筑类型中间区的风荷载体型系数采用,体系系数图2风荷载体型系数见图2 。
门式钢架设计实例(带计算书)
门式钢架设计实例(带计算书)门式刚架⼚房设计计算书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。
22750.6450/160/mm EPS mm N mm g mm ≥2y 屋⾯和墙⾯采⽤厚夹芯板,底⾯和外⾯⼆层采⽤厚镀锌彩板,锌板厚度为275/gm ;檩条采⽤⾼强镀锌冷弯薄壁卷边Z 形钢檩条,屈服强度f ,镀锌厚度为。
(不考虑墙⾯⾃重)⾃然条件:基本风压:20.5/O W KN m =,基本雪压20.3/KN m 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:0.182/KN m 檩条⽀撑:0.152/KN m 横梁⾃重:0.152/KN m 总计:0.482/KN m 屋⾯雪荷载:0.32/KN m屋⾯活荷载:0.52/KN m (与雪荷载不同时考虑)柱⾃重:0.352/KN m风载:基本风压200.5/W kN m = 3.各部分作⽤荷载:(1)屋⾯荷载:标准值: 10.489 4.30/cos KN M θ=柱⾝恒载:0.359 3.15/KN M ?=kn/m(2)屋⾯活载屋⾯雪荷载⼩于屋⾯活荷载,取活荷载10.509 4.50/cos KN M θ=(3)风荷载010 1.0k z s z s h m ωµµωµµ=≤ 以风左吹为例计算,风右吹同理计算:根据公式计算:根据查表,取,根据门式刚架的设计规范,取下图:(地⾯粗糙度B 类)风载体形系数⽰意图2122231.00.250.50.125/0.1259 1.125/1.0 1.00.50.50/0.509 4.5/1.00.550.50.275/0.2759 2.475/1.00.650kN m q kN m kN m q kN m kN m q kN m ωωωω∴=??==?==-??=-=-?=-=-??=-=-?=-=-??k k k k 迎风⾯侧⾯,屋顶,背风⾯侧⾯,屋顶24.50.325/0.3259 2.925/kN m q kN m =-=-?=-,荷载如下图:kn/m4.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68:梁的截⾯⾼度h⼀般取(1/301/45)l,故取梁截⾯⾼度为600mm;暂取H600300,截⾯尺⼨见图所⽰柱的截⾯采⽤与梁相同截⾯截⾯名称长度()mm⾯积2()mmx I 64(10)mm ?x W 43(10)mm ?y I 64(10)mm ?y W 43(10)mm ?x i柱 60030068H7200 9472 520 173 36 24234 61.6 梁60030068H10552 9472520 173 36 24234 61.68668612522.0610947210 1.9510, 2.06105201010 1.0710x EA kn EI kn m --==?=?=??(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弯矩图剪⼒图“+” →轴⼒图(拉为正,压为负)恒载下轴⼒(忽略柱⾃重)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)作⽤风荷载(标准值)弯矩图.弯矩图剪⼒图“+”风荷载(标准值)剪⼒图风荷载(标准值)轴⼒图→轴⼒图(拉为正,压为负)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 1.2*恒载效应+1.4*活载效应② 1.2*恒载效应+1.4*风载效应③ 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Ⅰ-ⅠM000 N-45.36-47.2546.95 Q-19.32-18.0524.55内⼒组合值控制内⼒组合项⽬有:与相应的N,V(以最⼤正弯矩控制)①+Mmax与相应的N,V(以最⼤负弯矩控制)②-Mmax③ N与相应的M,V(以最⼤轴⼒控制)max与相应的M,V(以最⼩轴⼒控制)④ Nmin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0120.5848.45M N KN Q KN ==-=-,,2-2截⾯的控制内⼒为335.33120.5848.45M KN M N KN Q KN =-?=-=-,, 3-3截⾯的控制内⼒为335.3364.30115.40M KN M N KN Q KN =-?=-=,, 4-4截⾯的控制内⼒为246.7857.82 5.79M KN M N KN Q KN =?=-=,, A :刚架柱验算:取2-2截⾯内⼒平⾯内长度计算系数:00010.520.45 1.4620.45 1.46 2.667.27.2 2.6619.1x R R l K I H H Mµµ=+==∴=+?==?=c I ,其中K=,,,7200/23600mm ==0Y 平⾯外计算长度:考虑压型钢板墙⾯与墙梁紧密连接,起到应⼒蒙⽪作⽤,与柱连接的墙梁可作为柱平⾯外的⽀承点,但为了安全起见计算长度按两个墙梁间距考虑,即H19100360081.658.423461.6x y λλ∴====,⑴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。
门式钢架的受力分析实例
门式钢架的受力分析实例一、分析种类:结构力学静力分析二、基本理论:结构矩阵分析是结构力学的一种分析方法。
结构矩阵分析方法认为:结构整体可以看作是由有限个力学小单元相互连接而组成的集合体,每个单元的力学性能可以比作建筑物中的砖瓦,装配在一起就提供整体结构的力学特性。
有限元法的基本思想是:1.假想把连续系统分割成数目有限的单元,单元只在数目有限的节点相连。
在节点引进等效载荷,代替实际作用与系统的外载荷2.对每个单元由分块近似的思想,按一定的规则建立求解未知量与节点相互作用之间的关系3.把所有单元的这种特性关系按一定条件集合起来,引入边界条件,构成一组以节点变量为未知量的代数方程组,求解就得到有限个节点处的待求变量所以,有限元法实质上是把具有无限个自由度的联系系统,理想化为只有有限个自由度的单元集合体,使问题转化为适合于数值求解的结构型问题静力分析用于求解静力载荷作用下结构的位移和应力等。
静力分析包括线性和非线性分析。
而非线性分析涉及塑性,应力刚化,大变形,大应变,超弹性,接触面和蠕变。
本次分析为结构线性静力分析静力分析计算在固定不变的载荷作用下结构的效应,它不考虑惯性和阻尼的影响,如结构受随时间变化载荷的情况。
可是,静力分析可以计算那些固定不变的惯性载荷对结构的影响(如重力和离心力),以及那些可以近似为等价静力作用的随时间变化载荷。
静力分析用于计算由那些不包括惯性和阻尼效应的载荷作用于结构或部件上引起的位移,应力,应变和力。
固定不变的载荷和响应是一种假定;即假定载荷和结构的响应随时间的变化非常缓慢。
静力分析所施加的载荷包括:l.外部施加的作用力和压力2.稳态的惯性力(如中力和离心力)3.位移载荷4.温度载荷线性静力分析的求解步骤1.建模2.施加载荷和边界条件,求解3.结果评价和分析三、有限元方法及软件:利用位移函数—虚功原理推导梁单元的有限元计算公式第一步:写出单元位移、节点力向量应用软件ansys10.0在ansys产品家族中有七种结构分析的类型。
门式刚架计算范文
门式刚架计算范文门式刚架是一种常用的结构形式,适用于横跨较大的空间,常见于工业厂房、仓库、停车场等。
门式刚架由上部水平梁、下部水平梁和立杆组成,通过连接件连接在一起,形成一个整体结构。
下面将详细介绍门式刚架的计算方法。
1.梁的计算:门式刚架通常由上部大梁和下部小梁组成。
首先,根据跨度和负荷计算出梁的截面尺寸。
常用的梁截面形式有I型、H型等。
根据负荷和梁截面的强度要求,可以通过截面计算确定梁的截面尺寸。
2.立杆的计算:立杆是门式刚架的支撑结构,承受梁和屋盖的重力。
根据结构荷载和纵向跨度计算立杆的截面尺寸。
常用的立杆截面形式有H型、工字型等。
根据负荷和立杆截面的强度要求,可以通过截面计算确定立杆的截面尺寸。
3.连接件的计算:门式刚架的连接件起到连接梁和立杆的作用,承受结构受力。
连接件的计算需考虑连接件在受力状态下的强度要求。
常见的连接件有螺栓、焊接等形式。
螺栓连接件的计算主要包括剪切强度和拉伸强度的计算。
4.稳定性计算:门式刚架在受到侧向力作用时,需要考虑稳定性问题。
稳定性计算主要包括侧向位移和倾覆度的计算。
侧向位移计算可采用刚度法或有限元法计算,倾覆度计算可采用刚度法、强度法或有限元法计算。
5.设计验算:经过上述计算,得到梁、立杆和连接件的尺寸后,需要进行设计验算。
设计验算主要包括静力强度验算、稳定性验算和疲劳验算。
静力强度验算主要包括弯曲强度、剪切强度和轴心受压强度的计算。
稳定性验算主要包括稳定系数的计算。
疲劳验算主要考虑梁、杆件在长期重复荷载下的疲劳破坏情况。
综上所述,门式刚架的计算主要包括梁、立杆、连接件的计算,稳定性计算和设计验算等。
计算过程需要考虑结构的强度和稳定性要求,并通过设计验算进行验证。
通过合理的计算和设计,可以确保门式刚架的结构安全和稳定。
门式钢架设计实例计算书
门式钢架设计实例计算书门式钢架是一种广泛应用于工业建筑和仓储建筑中的结构形式,它具有结构简单、运载能力强、施工方便等优点。
本文将从门式钢架设计实例计算的角度,详细介绍相关的参考内容。
1. 结构承载力计算:门式钢架的结构承载力计算是设计过程中最重要的一环。
在计算中,首先需要确定钢架的荷载类型和荷载水平,包括自重荷载、雨水荷载、风荷载等。
然后,根据所选用的荷载规范,按照相应的计算方法计算各部位的荷载大小,并进行荷载组合和分析。
2. 钢材选型:门式钢架的设计中,需要选择合适的钢材来满足结构的强度和刚度要求。
通常情况下,常用的钢材有Q235、Q345等普通碳素结构钢,以及Q390、Q420等高强度钢。
根据荷载计算结果,选取合适的钢材型号和截面尺寸,并参考相关规范和手册中的强度表格和截面计算公式。
3. 连接件设计:门式钢架中的连接件是保证结构稳定性和承载力的重要组成部分。
常用的连接方式包括螺栓连接、焊接连接等。
在连接件设计中,要根据计算结果确定连接件的数量、类型和尺寸,并参考相关规范和手册中的连接件计算方法和要求。
4. 桁架设计:门式钢架中的桁架是承担主要荷载的关键部件,其设计要求强度和刚度满足要求,同时考虑施工方便和经济性。
在桁架设计中,需要确定桁架的型号、截面尺寸和节点连接方式。
可以参考相关的经验公式、理论分析和实际工程经验,并结合荷载计算结果,进行桁架的强度和刚度校核。
5. 基础设计:门式钢架的基础设计是确保结构安全稳定的关键环节。
基础设计包括地基承载力计算、基础类型的选择、基础尺寸的确定等。
根据地质勘探和土壤力学参数,选取合适的基础形式和尺寸,并参考相关的规范和手册中的基础设计方法和要求。
在门式钢架的实际设计过程中,还需要考虑其他因素,如结构的抗震性、防火性能、施工工艺等。
此外,设计中还要注重结构的经济性和可行性,包括材料的成本、施工的方便性和工期等。
综上所述,门式钢架设计实例计算需要参考的内容很多,包括结构承载力计算、钢材选型、连接件设计、桁架设计、基础设计等。
36米跨门式刚架计算式
36米跨门式刚架计算式门式刚架是一种常用的结构形式,广泛应用于桥梁、厂房等工程中。
根据弯矩和受力平衡原理,我们可以推导出门式刚架的计算式。
下面我会详细介绍门式刚架的计算式,以及与之相关的一些概念和理论。
首先,我们先来了解一下门式刚架的基本概念。
门式刚架由上承梁和下承梁组成,上下承梁之间通过立柱连接。
上承梁主要承受荷载作用,下承梁主要用来承受上承梁的反力。
立柱则起到支撑和稳定的作用。
在计算门式刚架的各个部分受力时,我们需要用到一些基本的理论和公式。
首先,我们需要计算门式刚架的弯矩。
在计算弯矩时,我们需要考虑梁的受力情况,以及支点和荷载的位置和大小。
根据弯曲理论,我们可以得到以下计算式:M = F * l/4其中,M为弯矩,F为作用在梁上的力,l为梁的长度。
接下来,我们来计算门式刚架上承梁和下承梁的弯矩。
在计算过程中,我们需要考虑上承梁和下承梁受力的差异。
上承梁主要承受纵向力和弯矩,而下承梁主要承受上承梁的反力。
根据受力平衡原理,我们可以得到以下计算式:Mu = F1 * l1/4Md = F2 * l2/4其中,Mu为上承梁的弯矩,Md为下承梁的弯矩,F1和F2分别为上承梁和下承梁上的力,l1和l2分别为上承梁和下承梁的长度。
在计算门式刚架的荷载时,我们需要考虑到荷载的位置和大小对上下承梁受力的影响。
在实际工程中,门式刚架通常会承受多种类型和分布的荷载。
根据荷载的特点和受力平衡原理,我们可以得到以下计算式:Fa = W * l1/2Fb = W * l2/2其中,Fa和Fb分别为上承梁和下承梁上的荷载,W为荷载的大小,l1和l2分别为上承梁和下承梁的长度。
除了计算弯矩和荷载外,我们还需要考虑门式刚架的抗弯刚度。
在门式刚架的计算中,抗弯刚度通常用弹性模量和截面形状等来表示。
根据弯曲理论和受力平衡原理,我们可以得到以下计算式:k = E * I / l^3其中,k为抗弯刚度,E为弹性模量,I为惯性矩,l为梁的长度。
干货!门式刚架结构设计实例
干货!门式刚架结构设计实例工程概况(一)设计资料某客户需要建设66X75m的仓库,根据客户要求,宽度方向为66m,设3跨,跨度分别为24m、18m、24m,柱距取7.5m,檐口高度为6m。
屋面为0.5mm压型钢板+75mm 厚保温棉(容重14kg/m3)+0.4mm内衬板,材质采用Q345。
(二)方案选取1.跨度:考虑到特殊的使用要求(中间18m兼做交通走道),客户指定了上述的跨度要求。
为使读者理解如何寻找最经济的结构方案,笔者又研究了21m+24m+21m或18m+30m+18m的跨度方案,三种方案的每榀框架的用钢量对比如下:24m+18m+24m,每榀框架用钢量 4.9吨;21m+24m+21m,每榀框架用钢量 4.2吨;18m+30m+18m.,每榀框架用钢量 4.6吨;通常来说,如可能尽量将框架设计成对称结构,各跨跨度基本相同,中间跨跨度度略大于边跨将是一种比较经济的方案。
本项目由于客户需要将中间跨(18m)设置为走道,故笔者没有建议他们改为较为经济的跨度方案(21m+24m+21m)。
2.柱距选择:鉴于本工程总长度为75m,故取柱距为7.5m,即10@7.5。
读者也可以比较7.75+*****+7.75的柱距方案。
后者也是一种比较经济的株距方案。
3.屋面梁拼接节点设置节点设置需要考虑下列因素:(1) 拼接点尽可能靠近反弯点,一般反弯点位置在1/4~1/6跨度处,按照此原则,对于24m跨,拼接点设在离柱24*(1/4~1/6)=4~6m处比较合适。
对于18m跨,则应该设在18*(1/4~1/6)=3~4.5m比较合适;(2) 单元长度不要超过可运输最大长度,一般不宜超过12.5 m;(3) 尽量减少拼接数量,因为拼接节点需要端板及高强螺栓,同样会增加项目造价;(4) 拼接节点应避开抗风柱及屋面系杆的连接位置,以避免出现连接上的不便;综合多种因素,我们将屋面梁做了分段,见图3-26。
A节点为边柱与梁拼接节点,D为中柱与梁拼接,通常此处屋面梁不断,这是考虑此处弯矩较大,对于屋脊节点 F,通常我们也不建议此处屋面梁断开,原因是此处通常会有抗风柱及屋面系杆,若设置屋面系杆,将引起连接上的不便。
门式钢架结构设计详解
求较高或有中重级工作制吊车时,柱脚与基础可采
用刚接。
变截面与等截面相比,前者可适应弯矩变化,
节约材料,但在构造连接及加工制造方面,不如等
截面方便,故当刚架跨度较大或房屋较高时才设计
成变截面。
二、门式刚架的结构布置
1.刚架的建筑尺寸和布置 跨度:一般为9~24m 高度:取地坪柱轴线与斜梁轴线交点高度,宜取 4.5~9m
有不均匀沉降时,特使结构产生附加内力。三铰刚架
是静定结构,地基有不均匀沉降时,对结构不会引起
附加内力,但跨度大时,半榀三铰刚架的悬臂吊装内
力也不少,而且三铰刚架的刚度也较差,故三铰刚架 一般多用于小跨度(12米)和地基较差的情况。
12.3 门式刚架结构布置
一、门式刚架的各种结构形式
门式刚架又称山形门式刚架。其结构形式
两铰刚架:柱脚与基础铰接,结构内力大于无铰刚 架。但基础不承受弯矩,设计、施工简单。但柱脚 不均匀沉降会产生附加内力。
三铰刚架:柱脚、屋脊处均为铰接,为静定结构。 刚度较差,结构内力大。变形及不均匀沉降均不会 产生附加内力。适用于小跨度和基础性能较差的工 程建筑。
无铰刚架是超静定结构。结构刚度较大,但地基
12.1 概述
轻型门式刚架结构与一般普通钢结构相比具有 以下技术特征: 结构构件的横截面尺寸较小,可以有效地利用建筑 空间,降低房屋的高度,建筑造型美观。 门式刚架的刚度较好,自重轻,横梁与柱可以组装,
为制作、运输、安装提供了有利条件。
屋面刚架用钢量仅为普通钢屋架用钢量的1/5~
1/10(20~50kg/m2),是一种经济可靠 Nhomakorabea结构形式。
的影响比铰接刚架的影响大得多,铰接刚架柱截
门式刚架荷载计算及内力组合
(一)荷载分析及受力简图:1、永久荷载永久荷载包括结构构件的自重和悬挂在结构上的非结构构件的重力荷载,如屋面、檩条、支撑、吊顶、墙面构件和刚架自重等。
恒载标准值(对水平投影面):板及保温层㎡檩条㎡悬挂设备㎡㎡换算为线荷载:7.50.5 3.75 3.8/=⨯=≈q KN m2、可变荷载标准值门式刚架结构设计的主要依据为《钢结构设计规范》(GB50017-2003)和《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GB50018-2002)。
对于屋面结构,《钢结构设计规范》m,但构件的荷载面积大于602m的可乘折减系数,门式刚架符合规定活荷载为2m。
由荷载规范查得,大连地区雪荷载标准值为㎡。
此条件,故活荷载标准值取2屋面活荷载取为㎡雪荷载为 ㎡ 取二者较大值 ㎡换算为线荷载:7.50.43/q KN m =⨯=3、风荷载标准值 :0k z s z ωβμμω=(1) 基本风压值 20kN/m 6825.065.005.1=⨯=ω(2) 高度Z 处的风振系数z β 取(门式刚架高度没有超过30m ,高宽比不大于,不考虑风振系数)(3) 风压高度变化系数z μ由地面粗糙度类别为B 类,查表得:h=10m ,z μ=;h=15m ,z μ= 内插:低跨刚架,h=10.5m ,z μ= 1.14 1.111.00(10.510)1510-+⨯--=;高跨刚架,h=15.7m ,z μ= 1.25 1.141.14(15.715)2015-+⨯--=。
(4) 风荷载体型系数s μ-0.5-0.6-0.4-0.4-0.5-0.5-0.2+0.8μsμs1其中,s μ=0.2010.24.760.032301230arctg -⨯=⨯=+ 1s μ=12 1.00.6(1)0.6(12)0.36915.710.5h h ⨯-=⨯-=+-各部分风荷载标准值计算: w 1k =0z s z βμμω=××××= kN/m w 2k =0z s z βμμω=××××=m w 3k =0z s z βμμω=××()××=m w 4k = 0z s z βμμω=××××= kN/m w 5k = 0z s z βμμω=××()××= kN/mw 6k = w 7k =w 8k =0z s z βμμω=××()××= kN/m w 9k = w 10k =0z s z βμμω=××()××0. 6825= kN/m 用PKPM 计算门式刚架风荷载结果如下:其中,'1k ω=m ≈1k ω= kN/m ;'2kω=m ≈2k ω= kN/m ; '3k ω=m ≈1k ω= kN/m ;'4kω=m ≈2k ω= kN/m ; '5k ω=m ≈1k ω=m ;'6kω=m ≈6k ω=m ; '7kω=m ≈7k ω=m ;'8k ω=m =8k ω; '9k ω=m ≈9k ω=m ;'10kω=m ≈10k ω=m 。
[实用参考]门式刚架计算原理和设计实例-辅助结构系统
第五章辅助结构系统轻型钢结构的辅助结构系统包括挑檐、雨篷、吊车梁、牛腿、楼梯、栏杆、检修平台和女儿墙等,它们构成了轻型钢结构完整的建筑和结构功能。
第一节雨篷和挑檐一、雨篷钢结构雨篷同钢筋混凝土结构雨篷一样,按排水方式可分为有组织排水和自由落水两种。
钢结构雨篷的主要受力构件为雨篷梁,其常用的截面形式有轧制普通工字钢、槽钢、H型钢、焊接工字形截面等,当雨篷的造型为复杂的曲线时亦可选用矩形管或箱形截面等。
在轻型门式刚架结构中,雨篷宽度通常取柱距,即每柱上挑出一根雨篷梁,雨篷梁间通过C型钢连接形成平面。
挑出长度通常为1.5m或更大,视建筑要求而定。
雨篷梁可做成等截面或变截面,截面高度应按承载能力计算确定。
通常情况下雨篷梁挑出的长度较小,按构造做法,其截面做成与其相连的C型钢截面同高:当柱距为6m时,连接雨篷梁的C型钢为16#,雨篷梁亦取16#槽钢;当柱距为9m时,连接雨篷梁的C型钢为24#,雨篷梁取25#槽钢;有组织排水的雨篷可将天沟设置在雨篷的根部或将天沟悬挂在雨篷的端部,雨篷四周设置凸沿,以便能有组织的将雨水排入天沟内。
图5-1~5-3为几种常见雨篷的做法。
(a)(b)图5-1 自由落水雨篷(a)(b)(c)图5-2 有组织排水雨篷(a)A-A (b)B-B(c)C-C图5-3 雨篷节点详图二、挑檐在轻型门式刚架厂房结构中,通常将天沟(彩钢或不锈钢)放置在挑檐上,形成外天沟。
挑檐挑出构件的间距取柱距,即挑出构件作为主刚架的一部分,挑出构件之间由C型钢檩条连接,。
图5-4所示为典型的挑檐构造。
图5-4 典型的挑檐构造挑檐柱承受C型钢墙梁传递轻质墙体的竖向荷载和风荷载,挑檐梁主要承受考虑天沟积水满布荷载或积雪荷载。
挑檐各构件(挑檐柱、挑檐梁)截面通常采用轧制工字钢或高频H型钢,截面大小由承载力计算确定。
挑檐计算简图如图5-5所示,将挑檐柱和挑檐梁示作一个整体,端部与刚架柱固接,即作为悬臂构件计算。
通常情况下轻钢厂房结构的挑檐所承受的荷载较小,截面多选择200高的高频焊接H型钢。
轻型门式刚架—计算原理和设计实例_部分5
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第五章辅助结构系统
轻型钢结构的辅助结构系统包括挑檐、雨篷、吊车梁、牛腿、楼梯、栏杆、检修平台和女儿墙等,它们构成了轻型钢结构完整的建筑和结构功能。
第一节雨篷和挑檐
一、雨篷
钢结构雨篷同钢筋混凝土结构雨篷一样,按排水方式可分为有组织排水和自由落水两种。
钢结构雨篷的要紧受力构件为雨篷梁,其常用的截面形式有轧制一般工字钢、槽钢、H型钢、焊接工字形截面等,当雨篷的造型为复杂的曲线时亦可选用矩形管或箱形截面等。
在轻型门式刚架结构中,雨篷宽度通常取柱距,即每柱上挑出一根雨篷梁,雨篷梁间通过C型钢连接形成平面。
挑出长度通常为1.5m或更大,视建筑要求而定。
雨篷梁可做成等截面或变截面,截面高度应按承载能力计算确定。
通常情况下雨篷梁挑出的长度较小,按构造做法,其截面做成与其相连的C型钢截面同高:当柱距为6m时,连接雨篷梁的C型钢为16#,雨篷梁亦取
16#槽钢;当柱距为9m时,连接雨篷梁的C型钢为24#,雨篷梁取25#槽钢;
有组织排水的雨篷可将天沟设置在雨篷的根部或将天沟悬挂在雨篷的端部,雨篷四周设置凸沿,以便能有组织的将雨水排入天沟内。
图5-1~5-3为几种常见雨篷的做法。
(a)
(b)
图5-1 自由落水雨篷
(a)
(b)
(c)
图5-2 有组织排水雨篷
(a)A-A (b)B-B
(c)C-C
图5-3 雨篷节点详图
二、挑檐
在轻型门式刚架厂房结构中,通常将天沟(彩钢或不锈钢)放置在挑檐上,形成外天沟。
挑檐挑出构件的间距取柱距,即挑出构件作为主刚架的一部分,挑出构件之间由C型钢檩条连接,。
图5-4所示为典型的挑檐构造。
图5-4 典型的挑檐构造
挑檐柱承受C型钢墙梁传递轻质墙体的竖向荷载和风荷载,挑檐梁要紧承受考虑天沟积水满布荷载或积雪荷载。
挑檐各构件(挑檐柱、挑檐梁)截面通常采纳轧制工字钢或高频H型钢,截
面大小由承载力计算确定。
挑檐计算简图如图5-5所示,将挑檐柱和挑檐梁示作一个整体,端部与刚架柱固接,即作为悬臂构件计算。
通常情况下轻钢厂房结构的挑檐所承受的荷载较小,截面多选择200高的高频焊接H型钢。
(a)(b)
图5-5挑檐结构计算简图
第二节吊车梁和牛腿
一、吊车梁概述
直接支承吊车轮压的受弯构件有吊车梁和吊车桁架,一般设计成简支结构。
吊车梁有型钢梁、组合工字形梁及箱形截面梁等(见图5-6);吊车桁架常用截面形式为上行式直接支承吊车桁架和上行式间接支承吊车桁架(见图5-7)。
(a)(b)(c)(d)(e)(f)(g)
(a)、(b)型钢梁(c)、(d)、(e)焊接工字形梁(f)、
(g)焊接箱形梁
图5-6 实腹吊车梁的截面形式
(a)上行式直接支撑吊车桁架( b)上行式间接支撑吊车桁架
图5-7 吊车桁架结构简图
吊车梁系统一般由吊车梁(吊车桁架)、制动结构、辅助桁架及支撑(水平支撑和垂直支撑)等组成(见图5-8)。
(a)边列吊车梁(b)
中列吊车梁
(1)轨道(2)吊车梁(3)制动结构(4)辅助桁架(5)垂直支撑(6)下翼缘水平支撑
图5-8 吊车梁系统构件的组成
吊车梁(或吊车桁架)的设计,应首先考虑吊车工作制的阻碍,一般将吊车工作制分为轻、中、重和特重四级,在进行吊车梁设计时,应依照工艺提供的资料确定其相应的级不。
吊车梁(或吊车桁架)均应满足强度、稳定和容许挠度的要求;对重级工作制吊车梁和重、中级工作制吊车桁架尚应进行疲劳验算。
当进行强度和稳定计算时,一般按两台最大吊车的最不利组合考虑。
进行疲劳验算时,则按一台最大吊车考虑(不计动力系数)。
本节要紧介绍额定起重量Q≤20t的吊车梁(或吊车桁架)。
二、常用的几种吊车梁简介
1、型钢吊车梁用热轧型钢制成,制作简单、运输及安装方便,一般用于跨度≤6m,吊车起重量Q≤10t的轻、中级工作制的吊车梁。
2、焊接工字形吊车梁截面一般由三块板焊接而成。
当吊车梁的跨度与吊车起重量不大,并为轻、中级工作制时,可采纳上
翼缘加宽的不对称截面,现在一般可不设制动结构。
当吊车梁的跨度与吊车起重量较大或吊车为重级工作制时,可采纳对称或不对称工字形截面,但需设置制动结构。
不对称工字形截面能充分利用材料强度使截面更趋合理。
工字形吊车梁一般设计成等高度等截面的形式,依照需要也可设计成变高度(支座处梁高缩小)变截面的形式。
3、吊车桁架有桁架式、撑杆式、托架—吊车桁架合一式等。
一般设计成上承式简支桁架,由劲性上弦、腹杆和下弦组成。
常用的几何形式为带中间竖杆的三角形腹杆体系平行弦桁架,其支座设于上弦平面内。
上弦为劲性连续梁,适用吊车轨道直接铺设在上弦上,吊车桁架跨度L≥18m且吊车为轻、中级工作制的情况。
吊车桁架杆件截面宜优先选用轧制型钢或其它组合截面,并尽可能选用具有较大刚度的截面。
对受压杆件,应采纳在桁架平面内、外两个方向长细比接近的截面。
桁架的劲性上弦宜选用具有较大垂直刚度的工字形截面;桁架下弦截面采纳轧制H型钢截面;桁架腹杆的轴线可交汇于上弦杆的下边缘线上,在上弦节点处,上弦杆的腹板均应设置横向加劲肋。
4、箱形吊车梁由上下翼缘板与两侧各一块腹板组成。
箱型
吊车梁具有较大的整体抗弯和抗扭刚度,梁的截面高度相对较小和具有较高的安全度的优点,但用钢量可能较多且制作和安装的难度较大。
一般可用作扭矩较大的中列柱、大跨度及较大起重量的吊车梁或环形吊车梁等。
箱形吊车梁可分为窄箱形梁和宽箱形梁。
前者为两块腹板共同承受一条吊车轨道的荷重,后者为两块腹板各自分不承受一条吊车轨道的荷重(中列吊车梁),或两块腹板各自分不承受一条吊车轨道及屋盖(或墙架支柱)传来的荷重(边列吊车梁)。
5、壁行吊车梁是承受一种可移动的悬挂吊车的梁,一般可分为分离式壁行吊车梁和整体式壁行吊车梁(即箱形梁)两种。
由承受水平荷载的上梁及同时承受水平和竖向荷载的下梁组成分离型式的壁行吊车梁较为经济,但需严格操纵上、下梁的相对变形。
为了增加刚度亦可将上、下梁组合成箱形梁,然而如此不太经济。
6、悬挂式吊车梁包括悬挂单梁和轨道梁,由轧制工字钢制成,悬挂于屋盖及楼盖承重结构下或特设的支柱、支架下。
单轨吊车梁可分为直线梁和弧线梁,直线梁可依照材料、安装及支承等条件设计为简支、双跨或三跨连续梁,弧线梁在弧线段及弧线与直线交接处均应设计为连续构造。
单轨吊车梁所选用的工字钢
型号、行驶范围、弧线梁的曲率半径、吊车起重量、吊车台数均应现由工艺设计人员提供。
单轨吊车梁上的吊车荷载一般只考虑一台吊车的作用,可简化为一个集中荷载作用在梁上计算。
在轻型钢结构体系中,最常见的吊车支承结构形式为焊接工字形简支吊车梁,以下介绍该形式的计算和构造要求。
三、 吊车梁计算
假定吊车支承结构形式为焊接工字形简支吊车梁。
1、荷载计算:
(1)吊车荷载
1)横向水平荷载标准值
()kN n Q Q T K 102)(0
1⨯+=η (5-1) 2)纵向水平荷载标准值
max ,,1.0K l k P T ∑= (5-2)
3)竖向水平荷载标准值
吊车竖向荷载标准值按工艺资料所提吊车的最大轮压采纳,当缺少轮压资料时,也可按吊车桥架及小车重量、吊钩极限位置等计算最大轮压。
(2)其它荷载
作用于吊车梁或吊车桁架走道板上活荷载一般取 2.0kN/m ²,有积灰荷载时一般取0.3~1.0kN/m ²。
式(5-1)和(5-2)中,η取决于不同额定起重量Q
(单位t )。
关于软钩吊车的额定起重量,Q ≤10t 时12.0=η;Q ≤15~50t 时10.0=η;Q ≥75t 时08.0=η。
关于硬钩吊车的额定起重量,2.0=η。
1Q 为小车重量(单位t ),由吊车资料确定;当无明确的吊车资料
时,软钩吊车的小车重量可近似地确定为:当Q ≤50t 时,
1Q =0.4Q ;当Q >50t 时,1Q =0.3Q 。
m ax ,K P ∑为作用于一侧轨道上所有制动轮
最大轮压标准值之和,当缺少制动轮数资料时,一般桥式吊车可取此侧大车车轮总数的一半。
0n 为吊车一侧轮数。
当吊车梁还承受屋盖、墙架以及侧墙分荷载或其他荷载时,应按实际计算,并考虑应力叠加。
2、作用力计算:
计算吊车梁的内力时,应按结构力学中阻碍线的方法确定各内力所需吊车荷载的最不利位置,在按此求出吊车梁的最大弯矩及其相应的剪力、支座最大剪力、横向水平荷载作用下在水平方向所产生的最大弯矩,当为制动桁架时需计算横向水平荷载在吊车梁上翼缘所产生的局部弯矩。