钢结构厂房课程设计

学号

《钢结构设计》课程设计

哈尔滨市某雪糕厂轻型门式刚架设计院（系）名称：航天与建筑工程学院

专业名称：土木工程

学生姓名：韩学彬

指导教师：张建华副教授

2014年6月

2）

3）

4.

5.

（1）

（2）

1. 设计资料

哈尔滨市某雪糕厂房，采用单跨双坡门式刚架，刚架跨度27m，柱距6m，柱高6m，屋面坡度1/10，地震设防烈度为6度。刚架平面布置如下图（a）所示，刚架形式及几何尺寸如下图（b）所示。屋面及墙面板均为彩色压型钢板，内填充以保温玻璃棉板，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E43型。

（a）钢架平面布置图

（b）钢架形式及几何尺寸

2.荷载计算

1）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 0.15kN/m2

50mm厚保温玻璃棉板 0.05kN/m2

PVC铝箔及不锈钢丝网 0.02kN/m2檩条及支撑 0.10kN/m2

刚架斜梁自重 0.40kN/m2

悬挂设备 0.20kN/m2

合计 0.92kN/m2

（2）屋面可变荷载标准值

屋面活荷载：0.30KN/m

雪荷载：基本雪压S0=0.45kN/m2。对于单跨双坡屋面，屋面坡角α=5°42'

38",μ

z =1.0，雪荷载标准值S

k

=μ

z

S

=1.0⨯0.45kN/m2=0.45kN/m2。

取屋面活荷载与雪荷载中的较大值0.45kN/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）

0.5kN/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的规定计算。

基本风压ω0=1.05⨯0.55kN/m2=0.58kN/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）的规定采用，当高度小于10m时，

按10m高度处的数值采用，μ

z =1.0。风荷载体型系数μ

s

。迎风面柱及屋面分别为+0.25

和-1.0，背风面柱及屋面分别为-0.55和-0.65（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——

2）各部分作用的荷载标准值计算 （1）屋面

恒荷载标准值：0.92×6kN/m 2=5.52kN/m 2

活荷载标准值：0.45⨯6kN/m 2=2.70kN/m 2

（2）柱荷载

恒荷载标准值：（0.5⨯6⨯6+5.52×13.5）kN=95.52kN

活荷载标准值：2.70×13.5kN=36.45kN

（3）风荷载标准值

迎风面：柱上q w1=0.58×6×0.25kN/m=0.87kN/m 横梁上q w2=-0.58⨯6⨯1.0kN/m=-3.48kN/m 背风面：柱上q w3=-0.58⨯6×0.55kN/m=-1.91kN/m 横梁上q w4=-0.58⨯6⨯0.65kN/m=-2.26kN/m

3.内力分析

考虑本工程刚度跨度较小，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《建筑结构静力计算手册》（中国建筑工业出版社）中表8-7公式计算刚架内力。 （1）在恒荷载作用下（见图3-1~3-3)

λ=l/h=27/6=4.5 Ψ=f/h=1.35/6=0.225 k=h/s=6/13.5673=0.4422

μ=3+k+Ψ(3+Ψ)=3+0.4422+0.225(3+0.225)=4.1678

Φ=

μψ458+= 4.1678

×40.225×8＋＋

=0.5474 H A =H E =

8

ql

λΦ=5.52⨯27⨯4.5⨯0.5474/8kN/m=45.89kN M C =8

2ql [1-(1+Ψ)Φ]=9.181⨯272⨯[1-(1+0.225)⨯0.5474]/8kN/m=165.71kN ·m

M B =M D =-8

2ql Φ=-5.52⨯272

⨯0.5474/8kN/m=-275.35kN ·m 图3-1 恒荷载作用下的M 图

图3-2 恒荷载作用下的N 图 图3-3 恒荷载作用下的V 图

刚架的内力图符号规定：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（见图3-4~3-6）

V A =V E =

2

ql

=2.70×27／2kN=36.45kN H A =H E =

8

ql

λΦ=0.5474×4.5×827×97.2kN=22.45kN

M C =8

2

ql [1-（1+Ψ）Φ]=827×70.22⨯[1-(1+0.225)⨯0.5474]kN ·m=81.05kN ·m

M B =M D =-8

2

ql Φ=-2.70⨯272⨯0.5474/8kN ·m=-134.68kN ·m 图3-4 活荷载作用下的M 图 图3-5 活荷载作用下的N 图 图3-6 活荷载作用下的V 图

（3）在风荷载作用下

对于作用于屋面的风荷载可分解为水平方向的分力q x 和竖向的分力q y 。 （1）在迎风面横梁上风荷载竖向分力q w2y 作用下（见图3-7）

Φ=

μ

161

（8+5Ψ）=1866.4161⨯（8+5⨯0.225）=0.1368

V E =

8

ql

=3.48×27／8kN=11.75kN; V A =(3.48⨯13.5-11.75)kN=35.23kN H A =H E =

4

ql

λΦ=

0.1368×4.5×427×48.3kN=14.46kN M B =M D =4

2

ql Φ=40.1368×27×3.482kN ·m=86.76kN ·m