《门式刚架毕业设计计算书(共47页).doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《门式刚架毕业设计计算书(共47页).doc（47页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、精选优质文档-倾情为你奉上附二：（空1行）严格按照大家发的毕业设计小册子上的格式做。毕 业 设 计（空1行） 轻钢结构仓库设计摘 要门式刚架轻钢结构能有效地利用材料，构件尺寸小，重量轻，而且可以在工厂批量生产，保证质量，工地连接简便迅速，施工周期短。正因为这些优点，被广泛地应用在一般工业与民用建筑中。而随着设计技术、制作安装技术的日益提高，越来越多的大空间建筑采用门式刚架轻钢结构，而且经济效益十分显著。由于经济飞速发展和建筑业技术的进步，在厂房设计中，轻型钢结构的应用越来越广泛，它具有建造周期短、质量轻、操作简便、，成本低等优点，已经成为主要的房屋设计结构形式之一。但随着轻型钢结构的应用，由于
2、缺乏良好的控制，相应的工程施工出现了一些质量安全问题，它的安全性和经济性无法保障。本次设计，以厂房的科学安全和经济为目的，探讨门式钢架轻型钢结构厂房的相关问题。（空1行）关键词：门式刚架轻钢结构 质量保证 连接简便 施工周期短 成本低AbstractPortal frame light steel structure effective use of materials, component size is small, light weight, and in the factory mass production, quality assurance, site connection is
3、 simple and rapid, short construction period. Precisely because of these advantages, has been widely used in general industrial and civil buildings. With the design of technology, production and installation of technology increasing, a growing number of large space buildings portal frame light steel
4、 structure, and economic benefits are very significant. Because of the rapid economic development and progress of the construction technology, plant design, the application of light steel structure more and more widely, it has a short construction period, light weight, easy to operate, low cost, has
5、 become a major housing design one of the structure. However, with the application of light steel structure, the lack of good control, the corresponding construction quality and safety problems, can not guarantee its security and economy. The design, plant science, safety and economic purposes, expl
6、ore the related issues of the gantry steel frame light steel structure workshopKeywords：Portal frame light steel Quality Assurance Easy connectivity Short construction period, low cost专心-专注-专业目 录1 绪论2 荷载计算21 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/m250mm厚保温玻璃棉板0.05 KN/m2PVC铝箔及不锈钢丝网0.02
7、 KN/m2檩条及支撑0.10 KN/m2合计0.3 KN/m22.1.2 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216=126m260m2，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=34851，r=1.0，雪荷载标准值Sk=rS0=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。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
8、k=1.050.8=0.84 KN/m2，地面粗糙度类别为C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15m时，按15m高度处的数值采用，z=0.74。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中间区)。如下图3：图3 风载体形系数示意图2.1.4 吊车资料两台10t（中级工作制）桥式吊车：吊车跨度19500mm，最大轮压11.8t，最小轮压2.85t，起重量10t，小车重3.51t，吊车轨道高140mm，吊车宽度5290mm，轮距4050mm。（当同时考虑两台吊车作用
9、时）图4 吊车支座反力影响线及竖向荷载2.1.5 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。2.2 各部分作用的荷载标准值计算恒荷载标准值：1.8KN/m活荷载标准值：0.356=2.1KN/m风荷载标准值：迎风面：柱上q1=0.8460.250.74=0.93KN/m横梁上q2=0.8461.00.74=3.73KN/m背风面：柱上q3=0.8460.550.74=2.05KN/m横梁上q4=0.8460.650.74=2.42KN/m吊车荷载（当同时考虑两
10、台吊车作用时）：吊车竖向荷载：KN KN吊车横向荷载：KN KN吊车纵向水平荷载：KN3 内力计算根据各个计算简图，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。图5 恒载图(kN/m)图6 活载图(kN/m)图7 风载图(kN/m)图8 吊车荷载图(kN)3.1 在恒荷载作用下图9 弯矩图(kNm)图10 轴力图(kN)图11 剪力图(kN)3.2 在活荷载作用下图12 弯矩图(kNm)图13 轴力图(kN)图14 剪力图(kN)3.3 在风荷载作用下（以
11、左风为例，右风同理）图15 弯矩图(kNm)图16 轴力图(kN)图17 剪力图(kN)3.4 在吊车荷载作用下图18 弯矩图(kNm)图19 轴力图(kN)图20 剪力图(kN)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(GB500092001)的规定，采用荷载效应的基本组合：0SR。本工程结构构件安全等级为二级，0=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：A1.2恒荷载标准值+1.4活荷载标准值B1.2恒荷载标准值+1.4风荷载标准值C1.2恒荷载标准值+1.4吊车荷载标准值D1.2恒荷载标准值+1.4
12、0.9（活荷载标准值+风荷载标准值）E1.2恒荷载标准值+1.41.0（活荷载标准值+吊车荷载标准值）F1.2恒荷载标准值+1.40.9（风荷载标准值+吊车荷载标准值）G1.2恒荷载标准值+1.40.9（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。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(3
13、)Nmax及相应的Mmax、V；(4)Nmin及相应的Mmax、V内力组合表1 （以左半跨为例）梁截面内力恒载G活载L左风F右风F吊车荷载DMmax相应的V、NMmin相应的V、N|V|max相应的M、N组合项目组合值组合项目组合值组合项目组合值截面4-4M(KNm)93.7105.8180.82126.2667.22G533.51C206.55A260.56V(KN)25.621.06-36.7224.67-6.394.4821.7760.2N(KN)14.815.5625.3524.55-13.8749.94-1.6639.54截面5-5M(KNm)4.032.1552.9739.4538
14、.41G151.8A49.81A49.81V(KN)14.111.63-19.9713.80-6.39-0.6133.233.2N(KN)14.114.9324.2323.82-13.8747.0237.8237.82截面6-6M(KNm)36.00.19-0.75-0.750A43.47B42.15C43.2V(KN)0.90.93.36-0.68-6.392.345.78-6.87N(KN)13.114.122.8622.75-13.8735.4647.73-3.77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。内力组合表2 （
15、以左半跨为例）柱截面内力恒载G活载L左风F右风F吊车荷载DNmax相应的V、MNmin相应的V、M|M|max相应的V、N组合项目组合值组合项目组合值组合项目组合值截面3-3M(KNm)-93.7-105.87180.82-126.2667.22G56.74C-18.32A-260.66V(KN)-13.114.1322.85-22.85-14.2711.31-35.74.06N(KN)14.822.0538.3326.255.4596.0925.3948.63截面2-2M(KNm)53.162.08105.51-65.21111.45D263.15C219.75G395.77V(KN)-13
16、.114.1325.74-16.50-14.2731.73-35.6914.74N(KN)31.022.0538.3326.25-363.94109.05-472.32-324.04截面1-1M(KNm)-58.1-58.01-146.840.9611.70D-313.49C-53.34D-313.49V(KN)-13.1-14.1333.640.93-14.277.49-35.697.5N(KN)43.122.0538.3326.25-363.94123.57-457.79123.57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。
17、4 刚架设计4.1 截面形式及尺寸初选采用变截面梁：取H(500300)250810 H(300350)250810H(350300)250810 H(300500)250810采用等截面柱：取H7003001014初选梁柱截面及截面特性见表3表3 梁柱截面特性表部位截面简图截面特性刚架横梁44截面2-25010-4808截面积A=88.40cm惯心矩I=37300cm I=2606 cm回转半径i=20.56cm i=5.42cm抵抗矩W=1495cm W=208cm55截面2-25010-2808截面积A=72.40cm惯心矩I=11900cm I=2606 cm回转半径i=12.86cm
18、 i=5.99cm抵抗矩W=798cm W=208cm66截面2-25010-3308截面积A=76.40cm惯心矩I=16800cm I=2606 cm回转半径i=14.85cm i=5.83cm抵抗矩W=962cm W=208cm刚架柱112233截面2-30014-67210截面积A=151.20cm惯心矩I=cm I=6305 cm回转半径i=28.65cm i=6.45cm抵抗矩W=3546cm W=420cm4.2 构件验算4.2.1 构件宽厚比验算（1）梁翼缘（满足要求）（2）柱翼缘（满足要求）（3）梁腹板44截面（满足要求）55截面（满足要求）66截面（满足要求） （4）柱腹板
19、1-1、2-2、3-3截面（满足要求）4.2.2 有效截面特性（1）柱有效截面特性翼缘：柱受压翼缘为一遍支承、一遍自由的均匀受压杆件，当其只有外伸宽厚比不超过规范所规定的允许宽厚比时，柱受压翼缘全截面有效。翼缘最大应力由，查表得。（满足要求）腹板：柱腹板为两边支承非均匀受压杆件，其有效宽度按、计算。柱截面腹板最大、最小应力之比腹板受压区高度故取 取，又式知，腹板全截面有效。(2) 梁有效截面特性翼缘梁受压翼缘为一遍支承、一边自由的均匀受压板件，当其自由外伸宽厚比不超过规范所规定的允许宽厚比时，梁受压翼缘全截面有效。44截面 (满足要求)55截面 (满足要求)66截面 (满足要求)腹板梁腹板为两
20、边支承非均匀受压板件，其宽度按式、计算。44截面腹板最大、最小应力之比腹板受压区高度故取 取，又式知，腹板全截面有效。55截面腹板最大、最小应力之比腹板受压区高度故取 取，又式知，腹板全截面有效。66截面腹板最大、最小应力之比腹板受压区高度故取 取，又式知，腹板全截面有效。4.2.3 刚架梁的验算（1）抗剪承载力验算梁截面的最大剪力考虑仅有支座加劲肋，取（2）弯剪压共同作用下的强度验算44截面验算：M=260.56kNm ， N=39.54 kN ， V=60.20 kN55截面验算：M=151.80kNm，N=47.02 kN，V=-0.61 kN66截面验算：M=43.46kNm，N=35
21、.46 kN，V=2.34kN（3）横梁平面内的整体稳定性验算 当斜梁坡度不超过1:5时，因轴力较小可按压弯构件计算其强度和刚架平面外的稳定，不计算平面内的稳定。（4）横梁平面外的整体稳定性验算 考虑屋面压型钢板与檩条紧密连接，有蒙皮作用，檩条可作为平面外的支承点，但为了安全起见计算长度按两个檩条或隅撑间距考虑，及因，可不需计算斜梁平面外整体稳定。4.2.4 刚架柱验算（1）抗剪承载力验算柱截面的最大剪力考虑仅有支座加劲肋，取（2）弯剪压共同作用下的强度验算M=219.75kNm ， N=472.32 kN ， V=-35.69 kN（3）刚架柱平面内整体稳定验算 刚架柱高H=11600m，梁
22、长L=21000m，可计算的梁柱线刚度比： 柱为等截面，查的柱的长度系数平面的计算长度，查表得，取（4）刚架柱平面外整体稳定验算考虑压型钢板墙面与墙梁紧密连接，起到蒙皮作用，与柱连接的墙梁可作为柱平面外的支承点，但为了安全起见，计算长度按连个墙梁或隅撑间距考虑，即对等截面构件 4.2.5 位移计算柱顶水平位移验算，梁、柱平均惯性矩如下：柱顶水平位移满足要求。4.3节点设计4.3.1 梁柱节点设计梁柱节点形式见下图21图21 梁柱节点图（1）连接螺栓计算：采用10.9级，M20摩擦型高强螺栓，构件接触面经喷砂后涂无机富锌漆。预拉力P=155kN，抗滑移系数查表得。M=260.56kNm, V=6
23、0.204kN, N=39.54kN顶排螺栓的拉力为第2排螺栓 第3排螺栓 第4排螺栓 第5排螺栓 端板计算第1排螺栓位置端板厚度第2排螺栓位置端板第3排螺栓位置端板取端板厚度为t=16mm节点域剪应力验算端板螺栓处腹板强度验算因为4.3.2 梁梁节点设计（1）55截面设计图22 梁梁节点图1采用10.9级，M20摩擦型高强螺栓，构件接触面经喷砂后涂无机富含锌漆。预拉力P=155kN，抗滑移系数查表得。M=151.80kNm, V=-0.61kN, N=47.02kN顶排螺栓的拉力为第2排螺栓 第3排螺栓 第4排螺栓 端板计算第1排螺栓位置端板厚度第2排螺栓位置端板厚度取端板厚度为t=16mm
24、（6）66截面设计图23 梁梁节点图2采用10.9级，M20摩擦型高强螺栓，构件接触面经喷砂后涂无机富含锌漆。预拉力P=155kN，抗滑移系数查表得。M=43.46kNm, V=2.34kN, N=35.46kN顶排螺栓的拉力为第2排螺栓 第3排螺栓 第4排螺栓 端板计算第1排螺栓位置端板厚度第2排螺栓位置端板厚度取端板厚度为t=10mm4.3.3 刚接柱脚节点设计图24 刚接柱脚节点图柱底板，地脚锚固栓采用Q235，地脚锚固栓选用M39，基础材料采用C20混凝土,柱底轴力N=457.79kN,剪力V=35.69kN，弯矩M=53.34kNm柱脚底板面积A=1030530=mm2。柱脚底板应力
25、验算由于为负值底板与基础开始脱离，柱脚另一端为拉应力，现计算锚栓。锚栓拉力故选用直径d=44、M39锚固栓，一侧的锚固栓的数目是3，每个锚栓的受拉承载力设计值156.9kN,3470.7，锚板厚度t=25mm。 底板与基础顶面摩擦力应设置抗剪键。5 吊车梁及牛腿设计5.1 吊车梁设计1、吊车梁内力计算（采用简支吊车梁）图25 吊车梁设计图吊车荷载（当只考虑一台吊车作用时）：吊车竖向荷载：KN KN吊车横向荷载：KN KN吊车纵向水平荷载：KN（1）最大弯矩(2)最大剪力2、吊车梁截面选择（1）根据容许挠度确定吊车梁截面选用H5503001014。(2)按剪力确定吊车梁腹板 采用Q345钢。(3
26、)按经验公式确定吊车梁腹板综上所述三种情况,初选吊车梁截面为: H5503001014截面积A=136.20cm惯心矩I=72190cm I=6305 cm回转半径i=23.02cm i=6.8cm抵抗矩W=2625cm W=420cm 图26 吊车梁截面3、吊车梁稳定性验算（1）整体稳定验算:1）弯矩计算轨道及吊车梁自重产生的弯矩（轨道采用24kg/m轻轨）：最大轮压产生的弯矩设计值:2）水平弯矩 3）整体稳定系数整体稳定满足满足要求。局部稳定验算按构造配置横向加加劲肋,按最大间距配置，在腹板两侧成对配置。加劲板尺寸为：外伸，取；厚度，取。4、吊车梁的强度验算（1）上翼缘的正应力计算 满足要
27、求。（2）下翼缘的正应力计算（3）吊车梁支座处截面的剪应力设计值1）吊车梁及轨道自重产生的剪力设计值 2）最大轮压产生的剪力设计值： 面积矩S：满足要求。(4)局部承压强度验算 经验算:吊车梁截面选用H5503001014 5.2 牛腿设计图27 牛腿设计图 （1） 拉应力计算 牛腿根部弯矩； 牛腿根部截面惯性矩 ； 牛腿根部截面抗弯模量 ； 最大拉应力； , 满足要求。（2）剪应力计算 力作用点处腹板中点剪应力最大。 截面惯性矩； 腹板中点以上截面面积矩； 最大剪应力 ； , 满足要求。（3）折算应力计算 验算牛腿根部腹板与翼板相交点折算应力。 该点以上截面面积矩 ；该点剪应力 该点拉应力；
28、 该点折算应力 f = , 满足要求。（4）焊缝计算角焊缝抗拉，抗剪强度设计值 。翼板周边角焊缝长；腹板周边角焊缝长；翼板角焊缝高度；腹板角焊缝高度 。取抗弯验算 抗剪验算 腹板边缘的折算应力 则折算应力为 满足要求。6 其它构件设计6.1 隅撑设计隅撑按轴心受压构件设计。轴心力N按下式计算：连接螺栓采用普通C级螺栓M14。隅撑的计算长度取两端连接螺栓中心的距离：l0=600mm。选用L504，截面特性：A=3.90cm2，Iu=14.69cm4，Wu=4.16cm3，iu=1.94cm，iv=0.99cmu=l0/ iu=600/19.4=30.921，k=7.86.29+9.782=21.
29、743B上翼缘板上翼缘板为最大压力作用于部分加劲板件的支承边，=min/max=112.72/133.87=0.851，kc=5.8911.59+6.682=0.864(3)受压板件的有效宽度A腹板k=21.743，kc=0.863，b=200mm，c=70mm，t=2.5mm，1=133.87N/mm2板组约束系数k1=0.11+0.93/(0.05)2=0.367由于=min/max0，取=1.15，bc=b/(1)=200/(1+0.85)=108.11mmb/t=200/2.5=8018=181.153.49=72.24，38=381.153.49=152.5所以18b/t0，则=1.
30、150.15=1.150.150.85=1.02，bc=b=70mm，b/t=70/2.5=2818=181.020.69=12.67，38=381.020.69=52.71所以18b/t0.85),查得 基础采用C20混凝土，fc=9.6 N/mm2，ft=1.10N/mm2钢筋采用HPB235，fy=210N/mm2，钢筋的混凝土保护层厚度为40mm；垫层采用C10混凝土，厚100mm。7.1.2 基础底面内力及基础底面积计算相应的荷载效应标准组合时的内力值为：Nk=457.79KN，Vk=35.69KN，Mk=53.34采用锥形基础，假定基础高度H0=400mm，A0估计偏心受压基础的底
31、面积A：A=1.21.92=2.3m2取A=bl=1.52m=3m2，且b3m，不需要对地基承载力特征值修正。基础的形状、尺寸及布置如图。基础和回填土重基础底面压力验算：故基础底面尺寸满足要求。本工程地基基础设计等级按丙级考虑，按规范规定，地基可不作变形验算。7.1.3 验算基础变阶处的受冲切承载力N=438.03KN，V=53.74KN，M=206.80KNm7.1.4 基础底面配筋计算长边方向:=32.40KNm选配610200，As=471mm2。短边方向：=9.75KNm选配810200，As=628mm2。7.2 山墙抗风柱下独立基础考虑抗风柱所承受的荷载及工程地质、水文地质条件等，
32、 图28 基础JC-1参考刚架柱基础的设计结果，抗风柱基础埋深取d=1.5m，基底尺寸BL=1.52.0m，基础底板配筋按构造选用610200。经验算均满足设计要求。图29 基础JC-2结 论参考文献1 陈绍蕃.房屋建筑钢结构设计. 北京：中国建筑工业出版社,2003.2 王肇民.建筑钢结构设计.上海：同济大学出版社,2001.3 周学军.门式刚架轻钢结构设计与施工.济南：山东科学技术出版社， 2001.4 张其林. 轻型门式刚架. 济南：山东科学技术出版社，2004.5 梁兴文、史庆轩.土木工程专业毕业设计指导.北京：科学出版社，2002.6 周克荣.混凝土结构设计.上海：同济大学出版社，2
33、001.7 丰定国，王社良.抗震结构设计.武汉：武汉工业大学出版社，2001.8 赵明华.土力学与基础工程.武汉：武汉工业大学出版社，20009 吴平.建筑设计构造图集. 北京：中国建筑工业出版社，2005. 10 李星荣.钢结构工程施工图实例图集.北京：机械工业出版社.2003.11于劲.轻型钢结构设计便携手册.北京.中国建材工业出版社.200612周绥平.钢结构.武汉.武汉理工出版社。200213石建军，姜袁.钢结构设计原理.北京.北京大学出版社.200714上海市标准，轻型钢结构设计规程（DBJ08-68-97），上海，1998；15中国工程建设标准化协会标准，门式刚架轻型房屋钢结构技术
34、规程（CECS102:98），北京，1999；16中国工程建设标准化协会标准门式刚架轻型房屋钢结构技术规程（CECS102:2002）(送审稿)17中华人民共和国国家标准冷弯薄壁型钢结构技术规范（GB-2002），中国建筑工业出版社，2002，北京；18中华人民共和国国家标准冷弯薄壁型钢结构技术规范（GBJ18-87），北京；19中华人民共和国国家标准钢结构设计规范(GBJ17-88),北京；20中华人民共和国国家标准建筑结构荷载规范（GB50009-2001），中国建筑工业出版社，2002，北京；21建筑用压型钢板GB/T 12755-91，北京，中国标准出版社，1991；致 谢签名：年 月 日