钢结构课程设计

钢结构课程设计计算书

作品名称：单跨双坡轻型门式刚架设计

学院名称：土木与建筑工程学院

姓名：

学号：

专业班级：

指导教师：

XXXX大学土木与建筑工程学院

2012年月日

目录

（一）设计资料 (2)

（二）结构形式与支撑布置 (2)

[1]屋架形式及几何尺寸 (2)

[2]屋架支撑布置 (2)

（三）荷载计算 (4)

[1]荷载设计值 (4)

[2]荷载组合 (4)

（四）内力计算 (5)

（五）杆件设计 (7)

[1]上弦杆 (7)

[2]下弦杆 (8)

[3]斜腹杆“aB” (9)

[4]竖杆“Gg” (9)

[5]各杆件的截面选择计算 (10)

（六）节点设计 (12)

[1]下弦节点“c” (12)

[2]上弦节点“B” (13)

[3]屋脊节点“H” (14)

[4]支座节点“a” (15)

（七）屋架施工图 (19)

参考文献 (20)

（一）设计资料

某单层厂房采用单跨双坡轻型门式刚架，钢架跨度为15m，柱高4.2m，厂房长90m, 柱距6m，共有16榀刚架，屋面坡度取1/10（ 5.71

α= ），地震设防烈度6度。屋面及墙面板均采用夹芯板；檩条及墙梁均采用薄壁卷边C型钢，间距为1.5m，钢材采用Q235钢，焊条为E43型。

荷载：

恒载：岩棉夹芯彩色钢板0.25kN/m2，檩条0.05kN/m2，悬挂设备0.15kN/m2；

活载：屋面活荷载0.3kN/m 2，雪荷载0.25kN/m 2； 风荷载：基本风压值0.4kN/m 2；

地震作用：地震设防6度，设计地震分组为一组，设计基本地震加速度值0.05g 。 （二）结构形式与支撑布置

[1]刚架形式及几何尺寸如下图1所示：

图1 刚架形式及几何尺寸

[2]刚架支撑布置如下图2所示：

符号说明：SC —上弦支撑 XC —下弦支撑 CC —垂直支撑

GG —刚性系杆 LG —柔性系杆

图2 刚架支撑布置

（三）荷载计算 [1]荷载标准值

2.1 计算模型的选取

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。 2.2 荷载取值计算：

（1）屋盖永久荷载标准值

夹芯板 20.25kN m 檩条 20.5kN m 钢架梁自重 21.5kN m 合计 20.41kN m （2）按照《建筑结构荷载规范》取屋面活荷载标准值20.3/KN m ，雪荷载20.25/KN m

取两者大较值： 20.3/KN m （3）夹芯板墙及自重标准值 20.36/KN m

（4）风荷载标准值

基本风压：20.4/KN m 。根据地面粗糙度类别为B 类，查得风荷载高度变化系数：当高度小于10m 时，按10m 高度处的数值采用， 1.0z μ=。风荷载体型系数s μ：迎风柱及屋面分别为＋0.25和－1.0，背风面柱及屋面分别为－0.55和－0.65。 2.3 各部分作用的荷载标准值计算

（1）屋面荷载标准值：

10.416 2.48/cos kN m

θ

⨯⨯

=

柱身恒载： 0.366 2.16/kN m ⨯=

（2）屋面活载标准值：

m

kN /81.1cos 1630.0=⨯

⨯θ

（3） 风荷载

以左吹风为例计算，右吹风同理计算，根据公式

ωμμωs z k =计算，z μ查表10h m ≤，

取1.0，s μ取值如图1.2所示。（地面粗糙度B 类） ④屋面风荷载标准值

迎风面 2 1.0 1.00.46 2.4kN /m ω=-⨯⨯⨯=- 背风面 30.65 1.00.46 1.56kN /m ω=-⨯⨯⨯=-

⑤墙面风荷载

迎风面 10.25 1.00.460.6kN /m ω=⨯⨯⨯= 背风面 40.55 1.00.46 1.32kN /m ω=-⨯⨯⨯=-

三、内力计算

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：注：剪力图：“+”表示方向“→”；

轴力图：拉为正，压为负。

3.1 恒载作用(标准值)下，计算简图及内力值：

恒载作用下轴力图

恒载作用下剪力图

恒载作用下弯矩图3.2 活载作用(标准值)下，计算简图及内力值：

活荷载作用下轴力图

活荷载作用下剪力图

活荷载作用下弯矩图3.3 风荷载作用(标准值) 下，计算简图及内力值：

风荷载作用下轴力图

风荷载作用下剪力图

风荷载作用下弯矩图

由对称性可知，右风作用下，钢架的内力图与上述各图分别对称，可不做分析。

四、内力组合

[2]刚架承受的荷载设计值

选择如下几种组合计算

（组合一： 1.2

=⨯⨯⨯⨯⨯

永久荷载+0.9 1.4屋面均布活荷载+0.9 1.4风荷载）

（组合二： 1.0

=⨯⨯

永久荷载+1.4风荷载）

（组合三： 1.2

=⨯⨯

永久荷载+1.4风荷载）

）对构件内力值进行验算，如下表所示

截面内力恒载活载左风组合值1 组合值2 组合值3

柱端A M 0 0 0 0

N -122.04 -21.72 40.21 -143.08 Q -24.27 -5.92 19.15 -21.33

柱端B M -266.98 -65.12 162.86 -274.74 N -89.04 -21.72 40.21 -103.48 Q -24.27 -5.92 10.46 -25.63

梁端B M -266.98 -65.12 14.41 -399.44 N -33.01 -8.05 -38.97 -83.62 Q 86.18 21.02 162.86 269.65

梁端C M 232.80 56.79 -78.09 293.27 N -33.01 -8.05 14.41 -38.78 Q -3.30 -0.81 -0.99 -5.93

（四）屋面构件设计

[1]夹芯板

夹芯板型号可采用JXB42-333-1000，芯板面板厚度为0.50mm，板厚为80mm。[2]檩条

檩条可采用冷弯薄壁卷边槽钢1807020 3.0

⨯⨯⨯，跨中设拉条一道。檩托布置见图4 （五）屋面支撑系统设计

图5为图6中的节点大样，给出了屋面支撑及柱间支撑的位置。

[1]屋面支撑布置

檩条间距为1.5m，水平支撑节距为3m（水平投影距离），见图7所示。

[2]屋面支撑荷载及内力

屋面斜支撑为柔性杆件，采用张紧的圆钢。屋面支撑计算简图见图8。按一侧山墙

面作用受压风荷载的一半考虑，一侧山墙支撑取 1.0

z

μ=。