轻型门式刚架钢结构课程设计

2EAe0 1.1x2

2 2061038210 1.1142.52
N 747.3kN
mx 1.0
N
mxM x
xAe0
Wex 1x
N N Ex0
90090
1.0243.45106
0.3338210 125210310.333 90.09

My1 In
243. 35106 213 2818110 4
N
/mm2
183.9N
/mm2

VS Itw

59.0210320012419 2181810 48
N /mm2 34.00N /mm2
2 c 2 c 3 2 183.92 8.862 183.98.86334.002
2
=1.0-22.22/707.6+0.75×(22.22/707.6) 2
=0.969
N yAe0

tM We1by

22220 0.6688210
0.969243.45106


12521031.925
=98.29N/mm2 ＜f=310N/m2m
s w 1,y l0y iy 3015/44.2 68.2,
b 类截面，查附表得， y 0.668。
by 4320 A0h0 2 y Wx0
4
s w


4.y4t0h02
235

f y

=
4320 68.2 2
满足要求。 6.2.2 抗弯验算
取梁端截面进行验算， N=-22.22kN，V=-59.02kN，M=-243.45kN•m 由于 V＜0.5Vu
Me N Me NWe / Ae Wx f NWx / A
3
3
3
=384879019N•mm=384.88kN•m
≥M=-243.45kN•m 满足要求。

747.3
=235.83kN/mm2 ＜f=310N/m2m
6.3.3 刚架柱平面外整体稳定性验算。 考虑屋面压型钢板与檩条紧密相连，有蒙皮效应，与柱连接的墙梁可以作为
横梁平面外的支承点，但为安全起见，计算长度按两个墙梁距离或隅撑间距考虑，
即l0y 3015mm 对于等截面构件，γ=0， s w 1,y l0y iy 3015/44.2 68.2,
lz=a+5hy+2hR=（70+5×12+0）mm=130mm
c
F twlz

1.09.21103 8130
8.86N /mm2 < f 310N /mm2
满足要求。 验算腹板上边缘的折算应力 取梁端截面处的应力
N=-22.22kN，V=-59.02kN，M=-243.45kN•m
M图
39.23kN 18.33kN
8.25kN
1.85kN 0.60kN
Q图
243.45kN·m
16.24kN 59.02kN
38.29kN
41.26kN 22.34kN
70.42kN
12.20kN12.32kN
60.93kN 22.22kN
N图
90.09kN
6、构件设计和验算及节点设计和验算
6.1、截面验算 构件宽厚比的验算
架柱柱高为 h=9.0m。屋面坡度 1/10。屋面及墙面板均为彩色压型钢板，考虑经 济、制造和安装方便，檩条和墙梁均采用冷弯薄壁卷边 C 型钢，间距为 1.5 米，
钢材采用 Q345 钢，焊条采用 E50 型。 1.2、设计参数
地面粗糙度：B 类 地震设防烈度：6 度 设计使用年限：50 年 结构重要性系数：γ0=1.0 基本风压：ω0=0.50kN/m 2 屋面活载和雪压:ζ0=0.50kN/m 2
满足要求。 6.2.5 按《钢结构设计规范》（GB50017-2003）校核横梁腹板容许高厚比。
梁端截面：
max min

N AEo

My Ix

22220 8210

243.45106 213 28181104
186.72 =2.71184.01 181.30 N /mm2
0 max min 1.97 max
k1 /k2 10385/31312 0.332 查表得柱的计算长度系数μ=2.934.刚架柱的计算长度
l0x h 2.9349000mm 26406mm
x l0x /ix 26406/185.3142.5<150
b 类截面，查附表得，x 0.333
NEx0
C、风荷载标准值 迎风面：柱上 qw1k=0.53×6×（+0.25）=0.80kN/m 横梁上 qw2k=0.53×6×（-1.0）=－3.18kN/m 背风面：柱上 qw3k=0.53×6×（-0.55）=－1.75kN/m 横梁上 qw4k=0.53×6×（-0.65）=－2.07kN/m
4.7 荷载设计值计算 屋面恒载 g1=γGgk1=1.2×2.72=3.26kN/m 柱身恒载 g2=γGgk2=1.2×2.70=3.24kN/m 屋面活载 q=γQQk=1.4×3.0=4.2kN/m 风载 迎风面：柱上 qw1=γQqw1k=1.4×0.80=1.12kN/m 横梁上 qw2=γQqw2k=－1.4×3.18=-4.45kN/m 背风面：柱上 qw3=γQqw3k=－1.4×1.75=-2.45kN/m 横梁上 qw4=γQqw4k=－1.4×2.07=-2.90kN/m
4.4 风荷载标准值
基本风压： 0=1.05×0.50kN m2 =0.53kN m2 ；根据地面粗糙度列别为 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，
z =1.0。风荷载体型系数s：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。 4.5 地震作用
b 类截面，查附表得， y 0.668。
by 4320 A0h0 2 y Wx0
4
s w


4.y4t0h02
故 h0 53.25<480 0.5x 26.2
tw 梁跨中截面：
235 84.60，满足要求。 fy
max min

N AEo

My Ix

12320 8210
142
.45106 213 28181104
109.17
=1.50107.67
N /mm2
106.17
6.2.3 平面内的稳定 N=-22.22kN，M=-243.45kN•m，梁平面内的稳定性验算： 计算长度取横梁长度
l0x 135002 13502 27135mm
x l0x /ix 27135/185.3146.44<150
b 类截面，查附表可知，x 0.986
6.3.3 刚架柱平面内整体稳定性验算。 构件最大内力：N=-90.09kN，M=-243.45kN•m 刚架柱高 H=9000mm，梁长 L=27135mm，柱的线刚度为：
k2 Ic1 /h 28181104 /9000mm3 31312mm3 梁的线刚度为：
k1 Ib0 /2s 28181104 /27135mm3 10385mm3
荆州地区抗震设防烈度为 6 度，根据《全国民用建筑工程设计技术措施---结构》中第 18.8.1 条的建议，所以不考虑地震作用。 4.6 荷载标准值计算
A、屋面 恒荷载标准值：0.45×6/cosα=2.72kN m 活荷载标准值：0.50×6=3.00kN m
B、柱荷载 柱自重标准值：0.45×6=2.70kN m
=197.47N/mm2 ＜1.2f=372N/mm2
满足要求。 6.3 刚架柱的验算 6.3.1 抗剪验算
柱截面最大剪力为 Vmax=38.29kN,考虑仅有支座加劲肋
s
h0 /tw
41 5.34பைடு நூலகம்235 fy

53.25
41 5.34 235/345
0.681<0.8
V u hwtw fv 4268180N 613440N 613.44kN >Vmax 38.29kN
NEx0
2EAe0 1.1x2

2 2061038210 1.1146.442
kN 707.6kN
mx 1.0
N
mxM x
xAe0
Wex 1x
N N Ex0

22220 0.9868210

1.0243.45106
125210310.986
8210426 125210
68.212 2 235
3
14 4.4426
345

=1.925＞0.6
取 y 1.070.283/by 1.07-0.283/1.925=0.923
t 1.0
N NEx0
0.75

N NExo
5、内力分析（用结构力学求解器计算求得内力,用 AutoCAD 绘制）
q =3.00kN/m
g1 =2.70kN/m
qw2=-3.18kN/m
qw4=-2.07kN/m
1
g2 =2.70kN/m
荷载图
g2 =2.70kN/m
qw1=0.80kN/m qw3=-1.75kN/m
119.60kN·m
142.45kN·m
2、布置形式
刚架平面布置如图所示，刚架形式及几何尺寸如图所示。
3、初选截面
钢柱采用等截面 H 型钢，梁柱初选截面均为 H450×200×8×12。 截面特性：
Ix=28181cm4 Iy=1602cm4 Wx=1252cm3 Wy=160.2cm3 ix=18.53cm iy=4.42cm Sx=707.07cm3 A=8210cm2
《钢结构》课程设计
姓 名：梅健 班 级：土木 61001 学 号：201060464 班内序号：16 指导老师：刘功力 时 间：2013/06/25
轻型门式刚架厂房主体结构
1、设计条件
1.1、设计资料 某单层工业厂房，采用单跨双坡门式刚架，刚架跨度 27m，柱距 6m，长度
48m。一侧墙上两个开间设 3.6m×3.6m 门一扇，两纵墙轴线位置上，各开间均设 窗 3.6m×1.2m。刚架柱柱脚标高设为±0.000m，刚架檐口高度为 9.0m，从而刚
22.22

707.6
=200.66kN/mm2 ＜f=310N/m2m
满足要求。 6.2.4 平面外的稳定
横梁平面外的稳定性验算：考虑屋面压型钢板与檩条紧密相连，有蒙皮效应，
檩条可以作为横梁平面外的支承点，但为安全起见，计算长度按两个檩距或隅撑
间距考虑，即l0y 3015mm 对于等截面构件，γ=0，
0 max min 1.97 max
故 h0 53.25<480 0.5x 26.2 235 84.60，满足要求。
tw
fy
6.2.6 檩条集中荷载下的局部受压承载力。 檩条传给横梁上翼缘的集中荷载
F=（1.2×0.27×6+1.4×3.0）×1.5kN=9.21kN
4、荷载计算
4.1 屋盖永久荷载标准值（对水平投影面）
彩色型钢板 檩条及支撑
刚架斜梁自重
0.25kN m2
0.05 kN m2 0.15 kN m2
合计
0.45 kN m2
4.2 屋面可变荷载标准值 基本风压：ω0=0.5kN/m 2
4.3 轻质墙面及柱自重标准值（包括柱、墙骨架等） 0.5kN m2
满足要求。 6.3.2 抗弯验算
取梁端截面进行验算，N=-60.93kN，V=16.24kN，M=-243.45kN•m 由于 V＜0.5Vu ，故
Me N Me NWe / Ae Wx f NWx / A
3
3
3
=378828361N•mm=378.83kN•m
≥M=-243.45kN•m 满足要求。
翼缘部分： b/t f 96/12 8 <96/12 8<15 235 fy 12
腹板部分：h0 /tw 426/8 53.25< 250 235 fy 206
满足要求。 6.2、刚架梁的验算 6.2.1 抗剪验算
梁截面最大剪力为 Vmax=39.23kN
Vu hwtw fv=426×8×180N=613440N=613.44kN＞Vmax=39.23kN