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。

屋面和墙面采用75mm厚EPS夹芯板，底面和外面二层采用0.6mm厚镀锌彩板，

锌板厚度为275/gm2;檩条采用高强镀锌冷弯薄壁卷边Z形钢檩条，屈服强度自

f y _450N/mm2，镀锌厚度为160g/mm2。（不考虑墙面自重）

然条件：基本风压： W O =0.5KN /m2，基本雪压0.3KN /m2

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150 m,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：0.18KN /m2

檩条支撑：0.15 KN / m2

横梁自重：0.15KN/m2

总计：0.48 KN/m2

屋面雪荷载：0.3 KN/m2

屋面活荷载：0.5KN/m2（与雪荷载不同时考虑）

柱自重：0.35KN / m2

风载：基本风压 W o =0.5kN/m2

3. 各部分作用荷载：

（1） 屋面荷载：

1

标准值： 0.48 9 =4.30KN/M

cos 日

柱身恒载：0.35 9 =3.15KN/M （2） 屋面活载

1

屋面雪荷载小于屋面活荷载，取活荷载 0.50

9 =4.50KN/M

cos 日

（3） 风荷载

以风左吹为例计算，风右吹同理计算： 根据公式「宀叨「°计算:

需根据查表h _10m,取1.0,」s 根据门式刚架的设计规范, 取下图：

风载体形系数示意图

下图：

4. 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

EA =2.06 108

9472 10^-1.95 106kn, Eg =2.06 1 0 8 5 20 1 06 1 0一12=1.07 105kn ・m 2

（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力图如下：

（地面粗糙度B 类）

背风面

侧面 -1.0 0.25 0.5 = 0.125kN/m 2，q 屋顶 十--1.0 1.0 0.5 - -0.50kN/m 2, q 2 侧面 * - -1.0 0.55 0.5 - -0.275kN/m 2

, 屋顶 *=-1.0 0.65 0.5 =-0.325kN/m 2,

= 0.125 9 =1.125kN/m --0.50 9 - -4.5kN/m

荷载如

q 3 - -0.275 9 - -2.475kN/m q 4 二-0.325 9= -2.925kN / m

恒载下弯矩恒载下剪力弯矩图

剪力图恒恒载下轴力（忽略柱自重）“ + ”

载—

作轴力图

用（拉为

正，压为

负）活活何载（标准值）弯矩图弯矩图

荷

载

作

用

活荷载（标准值）剪力图剪力图活活荷载（标准值）轴力图“+”

荷—

载轴力图

作（拉为

用正，压为

负）风风荷载（标准值）弯矩图弯矩图:

荷剪力图

载2“+”

作—

用1C.4

：轴力图

14T0（拉为

正，压为

负）

>

风荷载（标准值）剪力图风荷载（标准

值）轴力图

（3）内力组合（由于恒载和活载关于结构竖向对称，因而风荷载只要考虑一个方向作用, 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:

①1.2*恒载效应+1.4*活载效应

②1.2*恒载效应+1.4*风载效应

③1.2*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

内力组合值

4•截面验算

控制内力组合项目有：

①+ M max与相应的N , V（以最大正弯矩控制）

②—M max与相应的N , V（以最大负弯矩控制）

③N max与相应的M , V（以最大轴力控制）

④N min与相应的M , V（以最小轴力控制）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 M -0, N =-120.58KN , Q=-48.45KN

2-2 截面的控制内力为 M =-335.33KN *M , N = -120.58KN , Q = -48.45KN

3-3 截面的控制内力为 M =-335.33KN *M , N = -64.30KN , Q=115.40KN

4-4 截面的控制内力为 M =246.78KN *M , N = -57.82KN , Q=5.79KN

A:刚架柱验算：取2-2截面内力

平面内长度计算系数：

Il 105

% =2 0.45K ,其中 K=4 1.46, . = 2 0.45 1.46=2.66,

I R H7.2 0,

H =7.2T.66=19.1M

0x

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H DY =7200/2 = 3600mm

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。

①柱翼缘