门式钢架设计实例(带计算书)

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。

    自然条件：基本风压：，基本雪压

              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150m，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：0.18

檩条支撑：0.15

横梁自重：0.15

   总计：0.48

屋面雪荷载：0.3

屋面活荷载：0.5（与雪荷载不同时考虑）

柱自重：0.35

风载：基本风压 

3.各部分作用荷载：

（1）屋面荷载：

标准值： 

柱身恒载：

（2）屋面活载

     屋面雪荷载小于屋面活荷载，取活荷载

（3）风荷载

（地面粗糙度类）

风载体形系数示意图

荷载如下图：

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

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：

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：

① 1.2*恒载效应+1.4*活载效应

② 1.2*恒载效应+1.4*风载效应

③ 1.2*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

控制内力组合项目有：

① ＋Mmax与相应的N，V(以最大正弯矩控制)

② －Mmax与相应的N，V(以最大负弯矩控制)

③ Nmax与相应的M，V(以最大轴力控制)

④ Nmin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

2-2截面的控制内力为

3-3截面的控制内力为

4-4截面的控制内力为

A：刚架柱验算：取2-2截面内力

 平面内长度计算系数：

， 

⑴ 局部稳定验算

构件局部稳定验算是通过板件的宽厚比来实现的。

1柱翼缘

   （满足要求）

2柱腹板

   （满足要求）

（2）柱有效截面特征

：

B：刚架梁验算：取3-3截面内力

⑴ 局部稳定验算

3梁翼缘

   （满足要求）

4梁腹板

   （满足要求）

（2）梁有效截面特征

5.位移验算：

（1）柱顶水平位移验算：

（2）横梁扰度验算：

，位移图如下：

四、节点设计：

（1）梁柱节点设计：

梁柱节点形式见下图：

连接处选用如下组合内力值：

（2）梁梁节点设计：

梁梁节点形式见下图：

连接处选用如下组合内力值：

（3）柱脚设计：

柱脚节点见下图：

设计内力采用：

五、施工图设计（详见图纸）