《建筑钢结构设计》大作业
一、设计资料
某市某加工厂一厂房,该厂房为单层,采用单跨双坡门式刚架,刚架跨度21m,柱高6m;共有20榀刚架,柱距6m,屋面坡度1:12;地震设防列度为7度。刚架平面布置见图1(a),刚架形式及几何尺寸见图1(b)。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1.5m,钢材采用Q235钢,焊条采用E43型。
华中科技大学土木工程与力学学院
1
《建筑钢结构设计》大作业
二、荷载计算
(一)荷载取值计算
1.屋盖永久荷载标准值(对水平投影面) 有吊顶时为0.45KN/m2。 2.屋面可变荷载标准值
屋面活荷载:按不上人屋面考虑,取为0.30 KN/m2。
雪荷载:基本雪压S0=0.5 KN/m2。对于单跨双坡屋面,屋面坡角
2
?=4°46′2″,
?r=1.0,雪荷载标准值Sk=?rS0=0.5 KN/m。取屋面活荷载与雪荷载中的较大值0.50 KN
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)0.50 KN/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=0.35KN/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,?z=1.0。风荷载体型系数μs: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—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。
(二)各部分作用的荷载标准值计算
屋面:
恒荷载标准值:0.4536=2.70KN/m 活荷载标准值:0.5036=3.00KN/m 柱荷载:
恒荷载标准值:0.53636+2.7310.5=46.35KN 活荷载标准值:3.00310.5=31.50KN 风荷载标准值:
华中科技大学土木工程与力学学院
2
《建筑钢结构设计》大作业
迎风面:柱上qw1=0.353630.25=0.525KN/m 横梁上qw2=-0.353631.0=-2.1KN/m 背风面:柱上qw3=0.353630.55=1.16KN/m 横梁上qw4=-0.353630.65=-1.37KN/m
三、内力分析
考虑本工程刚架跨度较小、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《钢结构设计与计算》(包头钢铁设计研究院编著,机械工业出版社)中表2-29(铰接柱脚门式刚架计算公式)计算刚架内力。
1.在恒荷载作用下
?=l/h=21/6=3.5 ?=f/h=0.875/6=0.146
k=h/s=6/10.536=0.569
?=3+k+?(3+?)=3+0.569+0.15×(3+0.146)=4.041
??8?5?8?5?0.146??0.54 4?4?4.041HA=HE=ql??/8=2.7×21×3.5×0.54/8=13.40KN
MC=ql2[1-(1+?) ?]/8=2.7x212[1-(1+0.146)×0.54]/8=56.73KN2m MB=MD=-ql2?/8=-2.7×212×0.54/8=-80.37KN2m
刚架在恒荷载作用下的内力如图: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。
华中科技大学土木工程与力学学院
3
《建筑钢结构设计》大作业
2.在活荷载作用下
VA=VE=49.5KN HA=HE=3.00×21×3.5×0.54/8=14.88KN
MC=3.00×212[1-(1+0.146)×0.54]/8=63.03KN2m MB=MD=-3.00×212×0.54/8=-89.30KNm 刚架在活荷载作用下的内力如图所示:
华中科技大学土木工程与力学学院
4
《建筑钢结构设计》大作业
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qx和竖向的分力qy。现分别计算,然后再叠加。
(1)在迎风面横梁上风荷载竖向分力qw2y作用下
??11(8?5?)?(8?5?0.146)?0.135 16?16?4.041qa22.1?10.52VE???5.51KN
2l2?21VA=2.1×10.5-5.51=16.54KN
HA=HE=ql??/4=2.1×21×3.5×0.135/4=5.21KN MB=MD=5.21×6=31.26KN2m
MC= ql2[?2-(1+?) ?]/4=2.1×212×[0.52-1.146×0.135]/4=22.06KN2m
华中科技大学土木工程与力学学院
5
钢结构大作业
![](/skin/haowen/images/icon_star.png)
![](/skin/haowen/images/icon_star.png)
![](/skin/haowen/images/icon_star.png)
![](/skin/haowen/images/icon_star.png)