门式钢架钢结构设计论文.doc
单跨双破门式钢架设计单层房屋采用单跨双破门式钢架，钢架跨度18m,柱高8m，共有15榀，柱距6m，屋面坡度1/10,地震设防烈度为7度，钢架平面布置图如下图1.1所示。屋面采用彩色钢板波形瓦；钢材采用Q235，焊条E43型。 荷载 永久荷载标准值 屋面板自重 0.14KN/m2 檩条自重（预估） 0.2 KN/M 0.34 KN/M 雪荷载 按建筑结构荷载规范烟台基本雪载 0.4 KN/M 活荷载 由于钢架的受荷水平投影面积18*6=108 m>60 m,故按建筑结构荷载规范取屋面活荷载（按不上人屋面）标准值0.3KN/m,雪荷载为0.4 KN/M，取屋面荷载与雪载中较大值0.4 KN/M。风荷载标准值基本风压值 0.55 KN/M， 风压标准值 各系数取值 荷载效用不同组合自重+雪荷载自重+风荷载自重+风荷载+雪荷载 檩条设计3.1. 荷载屋面板（转化到与屋面垂直） 0.21 KN/M檩条 0.2 KN/M 0.41 KN/M雪载 0.4*1.5*1/cos=0.4*1.5* 0.21 KN/M雪载为主要控制荷载06*1.4+1.2*0.41=1.33 KN/MQx=1/8*1.33*6000 =1.325 KN/MQy=0.1325弯矩设计值 Mx=1/8 ql =1/8*1.325*36=5.96 KN/M My=1/8 ql =1/8*0.133*36=0.596KN/M3.2. 檩条设计选用10 3.3. 檩条的检验3.3.1. 最大弯矩处安全性检验 中间弯矩：M=<2153.3.2. 稳定性检验 檩条之间设有拉条，可不必验算稳定性。3.3.3. .强度的验算<215故强度满足要求。3.3.4. 垂直方向上的挠度验算 挠度满足要求。作为屋架上弦支撑的横杆或刚性撑杆的檩条，应验算长细比 故知 檩条在坡向刚度不足，可焊小角钢予以加强，也可改为12.6,不必考虑加强。不作支撑或刚性系杆的檩条可不必加强。三梁的设计一取结构单元1. 构件自重 屋面板自重 檩条作用于梁上为集中力，由于檩条分布较密可视为布荷载 荷载值大小：梁自重： 1材料自重合计：0.844+0.4+1.005=2.25柱身荷载估计为 2 2. 雪载 0.4*6=2.4 3. 风载 基本风压值为0.55；地面粗糙程度为A类取风荷载高度变化系数按照建筑荷载设计规范（GB 5009-201）的规定采用，当高度小于10m时，按照10m的高度取值，1.0 .风荷载体形系数迎风面柱及屋面分别为-0.6和+0.8;背风面柱及屋面为：-0.5和-0.5;屋面风荷载 迎风面 -0.6*1.0*0.55*1.0*6=-1.98 背风面-0.5*1.0* 0.55*1.0*6=-1.65 墙面风荷载 迎风面0.8*1.0*0.55*1.*6=2.64 背风面-0.5*1.0*0.55*1*6=-1.65 风荷载示意图荷载的组合荷载示意图：当自重、风载、雪载同时考虑的时候风载为有利荷载,故不计荷载分项系数 自重、雪载均记荷载分项系数.荷载组合有:自重+雪载 雪载为主要控制荷载时 1.4*2.4+1.2*2.25=6.06 永久荷载为主要控制荷载时 1.35*2.25+1.4*0.7*2.4=5.4故取雪载为主要控制荷载轴力图剪力图弯矩图2. 自重+雪载+风载雪载为主要控制荷载 屋顶风载为有利荷载不计分项系数，维护构件为不利荷载，计分项系数。考虑风载 标准荷载分布如下：荷载分布图轴力图剪力图弯矩图 自重+风载 轴力图剪力图弯矩图弯矩图各种构建的设计取三种状态下的最危险状态三 梁的截面选择1最危险处截面 梁柱节点处 弯矩 169.22KN/m 轴力 20.73KN 剪力 49.18KN2 试选截面 选 HW250250 H=250mm B=255mm 截面面积 133.45cm KN/m 截面示意图3 梁的安全性检验 梁的抗剪强度的检验S=255*14*118+111*14*111/2=507507 抗剪强度满足要求 梁的抗弯强度的验算梁的抗弯强度满足要求 刚度的验算在荷载标准值作用下 刚度满足要求 稳定性的验算a . 横梁平面内的整体稳定性的验算当斜坡度不超过1：5时，因轴力很小可按压弯构件计算其强度和钢价平面外的稳定性，不计算平面内的稳定性。b. 横梁平面外的稳定性考虑屋面压型钢板与檩条紧密连接，有蒙皮作用，檩条可作为横梁平面外的支撑点，为了安全起见计算长度按两个檩条间距考虑。l=3015mm 因 故不必计算平面外的稳定性。四 柱的截面选择最危险截面为梁柱交界处 选择截面仍为选 HW250250 H=250mm B=255mm 截面面积 133.45cm KN/m 钢架柱的验算 强度的验算钢架柱的验算按弯剪压共同作用下的压弯构件计算，并取最不利的柱顶截面，弯矩169.22KN/m ,轴力 52.4KN,剪力10.12KN 柱强度的验算<f=215 故柱的强度满足要求。 整体稳定性的验算1.平面内的稳定性验算采用柱的计算长度 柱上端与梁刚性连接，下端与基础铰接，K= 查表得 =2.1 =2.1*8000=16800mm 查轴心受拉构件稳定系数表 B类截面得=0.274= 故平面内柱的稳定性满足要求。2.平面外的稳定性验算考虑到压型钢板与墙梁紧密连接，起到应力蒙皮作用，与柱连接的墙梁可作为柱平面外的支撑点计算长度按两个墙梁间距考虑。即等截面构件 b类截面，查表得稳定性系数整体稳定性系数 取=1 故柱的平面外稳定性系数满足要求。3.局部稳定性验算由柱为压型H型钢，可不必验算局部稳定性。五 节点的设计柱脚的节点的设计柱脚节点为铰接, 柱与底板焊缝连接。设有靴梁。轴力设计值为73.86KN 剪力值24.01(1) 底板的计算底板的面积 底板的平面尺寸取决于基础材料的抗压能力,基础对底板的压力近似认为均匀分布,所需要的地板净面积 考虑到柱的截面尺寸及构造要求取底板为 宽400mm，长450mm,毛面积18000，净面积（减锚栓孔面积大约1200）为16800基础对底板的压应力为 底板厚度计算底板分两区区为悬臂板部分 区为三边支撑板 查表得=0.042两区弯矩相差不大，不必调整底板平面尺寸及隔板位置。最大弯矩 底板厚度 取板厚25mm.满足板厚的构造要求。（1） 靴梁的计算靴梁与柱身的连接（四条焊缝），按承受柱的压力N=73.86KN此焊缝为侧面角焊缝，设取10mm. 计算焊缝的长度：。按构造要求取高度400mm，厚度取10mm.靴梁作为支撑柱边的悬伸梁验算抗剪抗弯强度靴梁与底板的连接焊缝传递全部柱的压力，设焊缝的焊脚尺寸均为=10mm 所需焊缝总计算长度为: 显然焊缝的尺寸已经明显超过此尺寸。 柱脚与基础的连接按照构造要求采用两个20mm的锚栓。梁柱节点的设计.螺栓的选择梁柱连接为刚接，采用摩擦性高强螺栓（喷砂丸面处理）。梁的端部焊接端板。梁柱节点 最大弯矩169.22KN/mm，剪力49.18KN,轴力52.4KN采用M2710.9级高强螺栓。有效截面积459mm单个高强度螺栓的设计预拉力值为290KN受拉承载力设计值单个高强螺栓受剪承载力设计值>弯剪共同作用下验算满足要求： 螺栓强度满足要求。 端板厚度按构造要求，与斜梁端板连接的柱翼缘部分应与端板等厚。端板厚度可根据支撑条件，但不应小于16mm.1区按照伸臂类板计算无加肋端板2区按照三边支撑类端板取板厚40mm.梁梁节点的设计 梁梁连接类似于梁柱连接，刚接，采用高强摩擦型螺栓连接，喷砂丸处理。弯矩设计值114.87KN/m,剪力6.69KN,轴力16.6KN 螺栓选择采用M24 10.9级高强螺栓单个高强度螺栓的设计预拉力值为225KN受拉承载力设计值单个高强螺栓受剪承载力设计值>弯剪共同作用下验算满足要求：螺栓强度满足要求。 端板厚度的选择1区按照伸臂类板计算无加肋端板2区按照三边支撑类端板取短板厚度为40mm. 六柱间支撑设计柱间支撑为柔性杆件，采用张紧的圆钢，圆钢支撑设置花篮螺栓张紧。柱间支撑布置图 门式钢架结构施工图门式钢架平面图：
