门式钢架计算书 2

2
1.设计资料：
某加工车间按工艺要求，拟建长 120m，跨度 24m 的轻型门式刚架厂房一栋，共 有 11 榀刚架，柱距 6m，屋面坡度 1:10 工艺要求厂房内设置 A1 桥式吊车两台，厂房
高度 9m，屋面采用压型钢板，不作保温隔热要求，墙体在窗台下用砌体，窗台以上也采
用压型钢板。刚架形式及几何尺寸如图 1-1（a）所示,刚架平面布置图如图 1-1（b） 所示，。钢材采用 Q235 钢，焊条采用 E43 型。
z 0.Fra Baidu bibliotek4 。风荷载体型系数 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 表 A.0.2-1 中间区）, k zsz0， z 1.0 。
风载体形系数示意图
2.1.4 吊车资料
两台 A1 桥式吊车：吊车跨度 13500mm，最大轮压 6.8t，最小轮压 1.75t，起重量 5t， 小车重 1.7t，吊车轨道高 134mm，吊车宽度 4500mm，轮距 3400mm。
对于刚架梁，截面可能的最不利内力组合有： 梁端截面： (1)Mmax 及相应的 N、V； (2)Mmin 及相应的 N、V 梁跨中截面：(1)Mmax 及相应的 N、V； (2)Mmin 及相应的 N、V 对于刚架柱，截面可能的最不利内力组合有： (1)Mmax 及相应的 N、V； (2)Mmin 及相应的 N、V (2) (3)Nmax 及相应的±Mmax、V ； (4)Nmin 及相应的±Mmax、V
114.3 108.7 126.26
34.3 0
0
23.2 0
0
43.8 36
28.8
16
0
0
21.4 0
0
82.5 -68 -68
2
0
0
19.6 0
0
吊车 荷载 D
Mmax 相应 的 V、N
组
合 项
组合值
目
Mmin 相应 的 V、N
组
合 项
组合值
目
|V|max 相应的 M、N
组
合 项
组合值
目
67.22
2.1.3 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 0 1 .0 5 0 .4 5 k N /m 2 0 .4 7 k N /m 2 ， 9mh18m,地面粗糙类别为 B 类型；
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，
14
梁 截 面
内 力
恒 载 G
M(
KN ·m)
95. 7
截 V( 面 KN
4-4 )
28. 8
N( KN )
19. 4
M(
KN ·m)
33. 1
截 V( 面 KN 13.
4 5-5 )
N( KN )
17. 9
M(
KN 69 ·m)
截 V( 面 KN 1.6
6-6 )
N( KN )
16. 4
活载 L 左风 F 右风 F
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： 内力计算的“+、－”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。
5
6
7
3.1 在恒荷载作用下
8
9
3.2 在活荷载作用下
10
3.3 在风荷载作用下
2.1.5 地震作用
4
据《全国民用建筑工程设计技术措施—结构》中第 18.8.1 条建议：单层门式刚架轻 型房屋钢结构一般在抗震设防烈度小于等于 7 度的地区可不进行抗震计算。故本工 程结构设计不考虑地震作用。
2.2 各部分作用的荷载标准值计算
恒荷载标准值：0.25×6= 1.5KN/m 活荷载标准值：0.5×6=3.0KN/m 风荷载标准值： 迎风面：柱上 q1=0.45×6×0.25×0.74=0.49KN/m
36
0
0
67.22
-14.2 G 7 5.45
M(KN 截 ·m)
43.8
55
52
-34
111.4 5
面
2 -
V(KN )
-16. 4
19.7
0
0
-14.2 7
D
2
N(KN )
33
36
0
0
-363. 94
87.02
208.948
-44.7 6
C
A
-12.83
-39.66
7.9
75.5
30.91
73.68
82.8
-6.39 A 4.72 B 1.92 C -7.02
-13.87
47.12
19.68
0.262
内力组合表 1 （以左半跨为例） 注：内力计算的“+、－”号规定：弯矩图以刚架外侧受拉为正，轴力以杆件受压 为正，剪力以绕杆端顺时针方向旋转为正。
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内力组合表 2 （以左半跨为例）
柱 截 内力 面
恒 载G
活 载L
左 风F
右风 F
吊车 荷载 D
Nmax 相 应 的 V、M
组 合 组合 项值
Nmin 相应的 V、M
组
合 项
组合值
|M|max 相应的 V、N
组 合组 合 项值
目
目
目
M(KN 截 ·m)
95.7
-114
108. 7
-84
面
3 -
V(KN )
-16. 4
19.7
0
0
3
N(KN )
19.4
2．1 荷载取值计算................................................................................... 4 2.2 各部分作用的荷载标准值计算.......................................................... 5 3. 内力计算 ...................................................................................................... 5 4.刚架设计 ...................................................................................................... 17 4.1 截面设计............................................................................................. 17 4.2 构件验算............................................................................................. 17 4.3 节点验算............................................................................................. 22 5 吊车梁及牛腿设计 ..................................................................................... 27 5.1 吊车梁设计 ........................................................................................ 27 5.2 牛腿设计 ............................................................................................ 31 6 其它构件设计 ............................................................................................. 33 6.1 隅撑设计 ............................................................................................ 33 6.2 檩条设计 ............................................................................................ 33
11
3.4 在吊车荷载作用下 弯矩图(kN·m)
12
轴力图(kN)
图（ ）
剪力图
图（ ）
13
3.5 内力组合 刚架结构构件按承载能力极限状态设计，根据《建筑结构荷载规范》(GB50009－2001) 的规定，采用荷载效应的基本组合：γ0S≤R。本工程结构构件安全等级为二级， γ0=1.0。 对于基本组合（本工程不进行抗震验算），荷载效应组合的设计值 S 从下列组合值 中取最不利值确定： A．1.2×恒荷载标准值+1.4×活荷载标准值 B．1.2×恒荷载标准值+1.4×风荷载标准值 C．1.2×恒荷载标准值+1.4×吊车荷载标准值 D．1.2×恒荷载标准值+1.4×0.9×（活荷载标准值+风荷载标准值） E．1.2×恒荷载标准值+1.4×1.0×（活荷载标准值+吊车荷载标准值） F．1.2×恒荷载标准值+1.4×0.9×（风荷载标准值+吊车荷载标准值） G．1.2×恒荷载标准值+1.4×0.9×（风荷载标准值+活荷载标准值+吊车荷载标准值） 最不利内力组合的计算控制截面取柱底、牛腿处、柱顶、梁端及梁跨中截面。
×12=288m2>60m2，故按《建筑结构荷载规范》取屋面竖向均布活荷载(按不上人
屋面考虑)标准值为 0.3 KN/m2
雪荷载：基本雪压 S0=0.35 KN/m2。对于单跨双坡屋面，屋面坡角
α=3°48′51″，μr=1.0，雪荷载标准值 Sk=μrS0=0.35 KN/m2。
取屋面活荷载与雪荷载中的较大值 0.35 KN/m2，不考虑积灰荷载。
1-1（a）
1-1（b）
3
2. 荷载计算
2．1 荷载取值计算
2.1.1 永久荷载标准值（对水平投影面）
YX51-380-760 型彩色压型钢板
0.13 KN/m2
PVC 铝箔及不锈钢丝网
0.02 KN/m2
檩条及支撑
0.10 KN/m2
合计
0.25 KN/m2
2.1.2 可变荷载标准值
屋面活荷载：按不上人屋面考虑，取为 0.50 KN/m2。因刚架受荷水平投影面积 24
144.54
208.52
284.9
7.9
C
-39.658
G
-12.8 3
90
--469.92
-419. 516
M(KN -54.
截 ·m) 8
-65 79.8 22.8 11.70
面
V(KN -16. -19.
-14.2
1)
00
47
7
D
-
1 N(KN
-363.
39 36 0 0
横梁上 q2=－0.45×6×1.0×0.74=-1.998KN/m 背风面：柱上 q3=－0.45×6×0.55×0.74=1.998KN/m
横梁上 q4=－0.45×6×0.65×0.74=1.2987KN/m 吊车荷载（当同时考虑两台吊车作用时）： 吊车竖向荷载：Dmax=1.4×68×（0.325+1+0.793+0.118）=216.7KN
638.76
208.95
274.86
-6.39 G 69.72 C 25.614 A 82.58
-13.87
35.03
3.862
55.76
38.41
169.76
101.4
101.4
-6.39 G 28.19 A 38.48 A 38.48
-13.87
30.97
51.44
51.44
0
198.3
-107.6
《钢 结 构》 课程设计手算计算书
设计题目 专业班级 学生姓名 学号 指导教师 完成时间 成绩
轻型门式刚架结构设计 土木工程 101
1
目录
1.设计资料： .................................................................................................... 3 2. 荷载计算 ..................................................................................................... 4
Dmin=1.4×17.5×（0.325+1+0.793+0.118）=55.8KN 吊车横向荷载：T=1/4×0.12×（50+17）=2.01KN
Tmax=1.4×2.01×（0.325+1+0.793+0.118）=6.4KN 吊车纵向水平荷载：Tl=1.4×1/10×68=9.52KN
3. 内力计算