门式钢架课程设计计算书

《轻型门式刚架》课程设计任务书

一、课程设计目的与要求

培养学生综合运用所学《钢结构设计》知识，计算和设计轻钢门式刚架结构。训练提高学生查阅资料，全面掌握钢结构的选型、柱网布置、荷载计算、结构分析、构件和节点设计、绘制钢结构施工图等专门知识，从而培养学生分析问题和解决实际工程问题的综合能力。

二、设计资料

1、参考尺寸：某地区拟建轻钢结构，建筑面积不少于1500m2，屋面坡度采用1:10。柱距7.5米、跨度和檐口高见图1。

2、材料：梁、柱均采用Q235-B钢材；屋面、墙面采用彩色钢板或夹芯板。 3、建筑物安全等级为2级。地震设防烈度：7度，场地土为II类；

4、控制指标：柱顶水平位移h/60（h为柱高度）；横梁挠度L/180（L为构件跨度）。 5、刚架荷载：见表1 6、设计选题：见表2

7、梁、柱参考截面： 梁H440×250×8×10； 柱H（300~650）×250×10×12

图1 刚架计算简图

图2 刚架弯矩图

表1 门式刚架内力简表

表2 门式刚架设计选题表

三、课程设计内容与时间安排

1、内容

（1）确定门式刚架形式；进行结构布置（包括柱网、支撑体系布置）； （2）根据荷载条件进行

钢结构课程设计—门式钢架

·

门式钢架设计

一、设计资料

某厂房为单跨双坡门式刚架，长度150m，檐高H=7.5m，屋面坡度B=1/10，跨度L=15m，柱距S=7.5m。刚架为等截面的梁、柱，柱脚为铰接。

屋面材料、墙面材料采用单层彩板。

檩条和墙梁均采用冷弯薄壁卷边Z型钢，间距为1.5m，钢材采用Q235钢，焊条采用E43型。

基本风压 WO?0.35kN/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150m，跨度12m，柱距7.5m，共有21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。

厂房长度>60m，因此在厂房第一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，檩条间距为1.5m；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，因此柱间支撑用分层布置，布置图详见施工图。

三、荷载的计算

（一）计算模型的选取

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

·

（二）荷载取值计算

长度柱距跨

钢结构课程设计

1. 设计资料 某车间跨度9m，长度90m, 柱高4.5m，柱距6m，采用单跨双破门式钢架，檩条间距1.5m，屋面坡度

i?1/10，当地雪荷载0.25kN/㎡，基本风压0.4 KN/㎡，地面粗糙度：B类，风载体型系数如下图

钢材采用Q235钢，焊条E43型。 屋面材料： 夹芯板 墙面材料： 夹芯板

檩条墙梁： 薄壁卷边C型钢 本课程设计不考虑地震作用

2．屋面构件

1.夹芯板

夹芯板型号采用JXB42-333-1000，芯板面板厚为0.50㎜，板厚为80㎜。 2.檩条

檩条采用冷弯薄壁卷边槽钢18037032033.0，跨中设拉条一道。

3．荷载和内力计算

3．1 荷载 1. 永久荷载标准值

屋面夹芯板 0.25 kN/㎡ 檩条 0.05 kN/㎡ 悬挂构件

钢结构课程设计

1. 设计资料 某车间跨度9m，长度90m, 柱高4.5m，柱距6m，采用单跨双破门式钢架，檩条间距1.5m，屋面坡度

i?1/10，当地雪荷载0.25kN/㎡，基本风压0.4 KN/㎡，地面粗糙度：B类，风载体型系数如下图

钢材采用Q235钢，焊条E43型。 屋面材料： 夹芯板 墙面材料： 夹芯板

檩条墙梁： 薄壁卷边C型钢 本课程设计不考虑地震作用

2．屋面构件

1.夹芯板

夹芯板型号采用JXB42-333-1000，芯板面板厚为0.50㎜，板厚为80㎜。 2.檩条

檩条采用冷弯薄壁卷边槽钢18037032033.0，跨中设拉条一道。

3．荷载和内力计算

3．1 荷载 1. 永久荷载标准值

屋面夹芯板 0.25 kN/㎡ 檩条 0.05 kN/㎡ 悬挂构件

抗风柱计算书

一. 设计资料

抗风柱采用H-390*198*6*8截面，材料为Q235； 抗风柱高度为6m，抗风柱间距为4m；

绕3轴计算长度为6m；绕2轴计算长度为6m； 柱上端连接类型为铰接；柱下端连接类型为铰接； 风载、墙板作用起始高度为0m； 净截面折减系数为0.98； 抗风柱挠度限值为：L/400；

3轴刚度限值为150；2轴刚度限值为150； 抗风柱2轴方向承受风载；

采用《钢结构设计规范 GB 50017-2003》进行验算； 以下为截面的基本参数：

^2

A(cm)=55.57

^4

Ix(cm)=13819 ix(cm)=15.77

^3

Wx(cm)=708.7

^4

Iy(cm)=1036 iy(cm)=4.32

^3

Wy(cm)=104.6

二. 荷载组合及荷载标准值

考虑恒载工况(D)、活载工况(L)、风压力工况(W1)、风吸力工况(W2)； 强度稳定验算时考虑以下荷载工况组合： 1.2D+1.4L 1.2D+

门式刚架轻钢厂房设计

常见的厂房效果图

“门式刚架轻型房屋钢结构”，其中“门式”，主要有两种形式：双坡、单坡。门式刚架不仅仅只针对轻钢，也包括普钢。轻钢门规仅仅是门式刚架结构中的轻钢部分。

双坡（人字坡）

单坡

“轻钢”，这里有比较具体的限定：“单跨或多跨实腹式门式刚架”、“轻钢屋盖和轻钢外墙”、“起重量不大于20t的A1~A5工作级别桥式吊车或没有吊车（当然也可以是单梁吊车）”、“悬挂吊车起重量不超过3t”、“单层”、“跨度一般不宜超过36m”、“高度一般不宜超过12m”、“柱距一般不宜超过9m”。后面三条，一般超过36米就不宜在选用轻钢规范设计了。刚架高度、柱距可根据实际情况选择规范，并不是限定的那么严格。

门式轻钢，多用于生产车间、仓库、厂房钢结构。设计时，首先要确定规范的采用，不能一概而论的所有门式的就都是轻钢。一些大吨位吊车，格构柱等的门式结构为重

（普）钢结构，需按《钢结构设计规范》来采用。

简单的轻钢门式厂房结构

上图是最简单的门式轻钢厂房：四连跨，单跨人字坡24米，无吊车，铰接柱脚。 门式轻钢厂房结构体系的构成：主结构、次结构、围护结构、其他附属结构。 ◇主结构：横向主钢架 结构中最主要的部分，也是主受力部分，在门刚中为平面结构

《房屋钢结构》门式钢架课程设计

姓名：杜修磊

学号：20110380

班级：2011级土木3班 指导教师：张杰

2014年12月

一、题目要求

现有一单层门式钢架厂房，布置一台10t中级工作制桥式吊车，单跨双坡，跨长18m。

设计参数：

1、建筑物安全等级为三级，设计使用年限为50年； 2、基本风压为0.4kN/m（50年一遇），B类粗糙度； 3、基本雪压为0.35kN/m（50年一遇）；

4、屋面恒载为0.3kN/m，屋面活载为0.5kN/m；

5、抗震设防烈度为8度，设计地震分组为第二组，场地类别为II类，抗震设防类别为丙类； 6、基础顶面标高为0.000m。

结构布置形式如图所示：

2222

二、输入参数

工程名: 01

************ PK11.EXE ***************** 日期:12/18/2014 时间: 20:12:44 设计主要依据:

《建筑结构荷载规范》(GB 50009-2012);

一.分析种类： 结构力学静力分析 二.基本理论：

结构矩阵分析是结构力学的一种分析方法。结构矩阵分析方法认为：结构整体可以看作是由有限个力学小单元相互连接而组成的集合体，每个单元的力学性能可以比作建筑物中的砖瓦，装配在一起就提供整体结构的力学特性。 有限元法的基本思想是：

1. 假想把连续系统分割成数目有限的单元，单元只在数目有限的节点相连。在节点引进等效载荷，代替实际作用与系统的外载荷

2. 对每个单元由分块近似的思想，按一定的规则建立求解未知量与节点相互作用之间的关系

3. 把所有单元的这种特性关系按一定条件集合起来，引入边界条件，构成一组以节点变量为未知量的代数方程组，求解就得到有限个节点处的待求变量

所以，有限元法实质上是把具有无限个自由度的联系系统，理想化为只有有限个自由度的单元集合体，使问题转化为适合于数值求解的结构型问题

静力分析用于求解静力载荷作用下结构的位移和应力等。静力分析包括线性和非线性分析。而非线性分析涉及塑性，应力刚化，大变形，大应变，超弹性，接触面和蠕变。本次分析为结构线性静力分析

静力分析计算在固定不变的载荷作用下结构的效应，它不考虑惯性和阻尼的影响，如结构受随时间变化载荷

设计资料

荆州某单层厂房采用单跨双坡轻型门式刚架，钢架跨度为27m，高度为9m，共11榀钢架，柱距9m，屋面坡度取1/10。刚架为等截面的梁、柱。屋面及墙面均采用彩色压型钢板，檩条及墙梁均采用冷弯薄壁卷边C型钢，间距为1.5m ，材料采用Q235钢材，焊条采用E43型。 荷载： 恒载：彩色压型钢板 0.35KN/m2

檩条 0.06KN/m2

0.3KN/m2

活载 层面活载和雪载

风荷载 0.35KN/m2

地震：地震设防6度，设计地震分组为一组，设计基本地震加速度值0.05g

一、 钢架布置简图

该厂房长度60m，跨度27m，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。

1:10

C

B

5500

A

12000

刚架立面

二、 荷载计算与荷载简图

1.荷载计算

荷载计算如下表

2．荷载简图

（1） 恒载：

（2） 屋面活载

（3）风荷载

以风左吹为例计算，风右吹同理计算：根据公式 k z s 0计算: 根据查表h 10m，取1.0， （地面粗糙度B类）

zs根据门式刚架的设计规范，

取下图：

荷载如下图：

三、 内力分析

（1）内力计算

根据各个计算简图，用结构力学求解

第二章 结构设计：

1荷载条件：

2KNm屋面恒载： 板及保温层： 0.35 2KNm 檩条自重 ： 0.05

2KNm刚架横梁 ： 0.15 2KNm悬挂设备 ： 0.10

屋面活荷载: 雪 荷 载 ： 0.4KN/m2 均布活荷载： 0.30 KN/m2 墙面及柱荷载： 0.50 KN/m2 基本风压： 0.45KN/m2

冬季室外计算温度-20度，选用Q235B钢材 E43型焊条，混凝土等级为C25。 在有较好加工条件的工厂加工，运往工地，运输长度16米，运输高度3.8米。 外墙及屋面采用80mm金属压型彩钢复合板。该地区抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度值为0.1g，设计地震分组为第一组。基础设计选用天然地基，基础持力层为二层粉质粘土，承载力特征值120KPa。地下水对基础混凝土无腐蚀。地基土标准冻结深度Z0=0.6m。

2.荷载计算：

1）荷载组合按下列规则：

①屋面均布活荷载与雪荷载不同时考虑，设计时取两者较大者。 ②积灰荷载与屋面活荷载或雪荷载中两者中较大者同时考