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1、精品名师归纳总结Huazhong University of Science and Technology建筑钢结构课程设计轻型门式钢架设计班级：土木工程 1202 班：学号： U2021154指导老师：聂肃非2021 年 11 月 11 日可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结目录一、设计资料3二、荷载运算4三、内力分析5四、内力组合15五、钢架设计181截面设计182构件验算183节点验算23六、其它构件设计271隅撑的设计272檩条的设计283墙梁设计311山墙抗风柱设计 322屋面支撑设计353雨篷设计36可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结1、设计资料某市某加工
2、厂一厂房，该厂房为单层，采纳单跨双坡门式刚架，刚架跨度24m，柱高 6m。共有 20 榀刚架，柱距6.6m，屋面坡度 1:10。的震设防列度为6 度，的面粗糙度为B 类。刚架平面布置见图 1a，刚架形式及几何尺寸见图1b，考虑经济、制造和安装便利，檩条和墙梁均采纳冷弯薄壁卷边C 型钢，间距为1.5m ，钢材采纳 Q235 钢，焊条采纳E43 型。图 （ ） 刚架平面布置可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2、荷载运算（一）荷载取值运算1. 有吊顶时屋盖永久荷载标准值：0.45 KN/m 22. 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/m 2运算刚架时
3、 、 0.50 KN/m 2运算檩条时 。雪荷载：基本雪压S0=0.50 KN/m 2。对于单跨双坡屋面，屋面坡角=5 42 36， r=1.0 ，可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结雪荷载标准值Sk =rS00KN/m 2。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结取屋面活荷载与雪荷载中的较大值0.50 KN/m 2，不考虑积灰荷载。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 的规定运算。基本风压 0 0.35 7KN/m 2，的面粗糙度类别为B 类。风荷载高度变化系数按建筑结构荷载标准 GB50009-2001 的规定采纳，当高
4、度小于10m 时，按 10m 高度处的数值采纳，z=1.0。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 0.65CECS102 ： 2002 中间区 。4. 的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 度的的区可不进行抗震运算。本工程结构设计抗震设防烈度为 7 度，故可不考虑的震作用。二各部分作用的荷载标准值运算屋面：恒荷载标准值： 0.45 6=KN/m柱荷载： 6 12+ 12=KN 12=36.00KN风荷载标准值：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳
5、总结迎风面：柱上 qw1=0.37 6 0.25=0.555KN/m横梁上 qw2 = 0.37 6 1.0= 2.22KN/m背风面：柱上 qw3= 0.376 0.55= 1.22KN/m横梁上 qw4 = 0.37 6 0.65= 1.44KN/m3、内力分析考虑本工程刚架跨度较小、厂房高度较低、荷载情形及刚架加工制造便利，刚架采纳等截面，梁柱选用相同截面。柱脚按铰接支承设计。采纳弹性分析方法确定刚架内力。引用钢结构设计与运算 包头钢铁设计讨论院编著，机械工业出版社中表2 29铰接柱脚门式刚架运算公式运算刚架内力。1. 在恒荷载作用下 =l/h=24/9= =f/h=/91 k=h/s=
6、9/=0.7474 =3+k+ 3+ =3+11=4.089585850.110.5227444.0895H A=H E=ql /8= 24 27/8=1KNM C=ql 21 1+ /8=2421 27/8=KN m M B=M D =ql 2 /8=24227/8= 1KN m刚架在恒荷载作用下的内力如图。内力运算的“ +、”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。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结华中科技高校土木工程与力学学院6可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结KNBKN-3KNC +-11.
7、30KN可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结6000+3KN-KND+可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结KNKNAE240002. 在活荷载作用下V A=V E=36.00KNH A=H E24 27/8=KNM C2421 27/8=KN m M B=M D 242 /8= KN m刚架在活荷载作用下的内力如图。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结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 。现分别运算， 然后再叠加。(1) 在迎风面横梁上风荷载竖向分力qw2y 作用下可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师
8、归纳总结1851850.110.130716164.0895可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结qa2VE2l2.221222246.66 KN可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结VA=2.22 12 =1KNHA=HE=ql /4=2.22 24 07/4=KN MB=M D=9=KN mMC= ql 2 2 1+ /4=2.22 2422KN m刚架在 qw2y 作用下的内力如图(2) 在背风面横梁上风荷载竖向分力qw4y 作用下可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结qa2VE2l1.441222244.32 KN可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归
9、纳总结V A=1.44 12 4.32=12.96KNH A=H E=ql /4=1.4424 07/4=3.02KNM B=M D =3.02 9=KN mM C= ql 2 2 1+ /4=1.44 24221/4=KN m刚架在 qw4y 作用下的内力如图。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结(3) 在迎风面柱上风荷载qw1 作用下可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结 =1，1 62KK2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结41620.110.74740.7474121.0044.0895AE22可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结V =
10、V = qh1 /2L= 0.555 9/2 24= 0.94KN可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结Hqh20.55591211.003.75KN可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结A2222可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结H Eqh220.5559212可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结M221.0011.24 KNmB44可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结M D =1.25 9=KN mqh220.5559212可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结MC411110.111.001.24 KNm4可编辑资料 -
11、 - - 欢迎下载精品名师归纳总结刚架在 qw1 作用下的内力如图。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结(4) 在背风面柱上风荷载qw3 作用下AE22V = V =qh1 /2L= 1.22 9 /2 24=KN可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结Hqh21.2291 211.008.24 KN可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结E2222HA=1.22 98.24=2.74KNM2D=8.24 91.22 9 /2=2KNmMB=2.74 9=2KN m可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结qh221.229212可编辑资料 - - - 欢迎下
12、载精品名师归纳总结M11110.111.002.72KNmC44刚架在 qw3作用下的内力如图。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结5 在迎风面横梁上风荷载水平分力qw2x 作用下 =1， =00.1184.089542.6710.110.0144VAVE2.2221.0 22491.00.88 KNH A=2.22 144/2=1.13KNH E=2.22 1.13=1.09KNM2.221.090.110.51.150.01440.38 KNmC2M B=1.13 9=KN m M D=1.09 9=KN m刚架在 qw2x 作用下的内力如图。可编辑资料 - - - 欢迎下载精
13、品名师归纳总结6 在背风面横梁上风荷载水平分力qw4x 作用下VAVE1.4421.0 22491.00.57 KNH A=1.44 144/2=0.73KNH E=1.44 0.73=0.71KNM1.441.09 0.110.51.150.01440.25 KNmC2M B=0.73 9=KN m M D=0.71 9=KN m刚架在 qw4x 作用下的内力如图。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结7 用叠加绘制在风荷载作用下刚架的组合内力。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结4、内力组合刚架结构构件按承载才能极限状态设计，依据建筑结构荷载标准GB50009 200
14、1的规定， 采纳荷载效应的基本组合：0S R。本工程结构构件安全等级为二级，0=1.0 。对于基本组合，荷载效应组合的设计值S 从以下组合值中取最不利值确定： 活荷载标准值运算的荷载效应 风荷载标准值运算的荷载效应 风荷载标准值运算的荷载效应 活荷载标准值运算的荷载效应可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结 活荷载标准值运算的荷载效应本工程不进行抗震验算。最不利内力组合的运算掌握截面取柱底、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： 1M max 及相应的 N、V 。 2M min 及相应的 N 、V 梁跨中截面： 1M max 及相应的 N、V 。
15、 2M min 及相应的 N 、V 对于刚架柱，截面可能的最不利内力组合有：1M max 及相应的 N 、V 。 2M min 及相应的 N 、V3N max 及相应的 M max、 V 。 4N min 及相应的 M max、 V内力组合见表 1。刚架内力组合表以左半跨为例表1注：内力运算的“ +、”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。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结N min及相应的M max、VB 风1.72Mmax 及相应的N、V柱底A 点Mmin 及相应的N 、VN max及相应的M max、VA 活0 31.14N
16、min及相应的M max、VB 风08.71M max 及相应的N、VA 活2491.20 支座B 点M mini 及相应的N、VB 风-17.62 M max 及相应的N、VB 风-12.36 跨中C 点M min 及相应的N 、VA 活荷载组MNV截面内力组组合项目荷载组合项目合方式 KN m KN KN M max 及相应的 N、VA 活 31.14M min 及相应的 N 、VB 风1.72刚 柱顶B 点N max 及相应的 M max、VA 活 31.14架柱刚架梁注：内力运算的“ +、”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。可编辑资料
17、 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结建筑钢结构设计大作业5、刚架设计一截面设计参考类似工程及相关资料，梁柱截面均选用焊接工字钢4502001012，截面特性： B=200mm ， H=450mm ， tw =10.0mm， t f2Ix=28181cm 4， Wx=1252cm 3， i xIy=1602cm 4， Wx 3， i x二构件验算1. 构件宽厚比的验算可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结翼缘部分：b/t96/12815 235/f y15可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结腹板部分：h0 /t w426/853.25250235/f y250可编辑资料
18、- - - 欢迎下载精品名师归纳总结2. 刚架梁的验算(1) 抗剪验算梁截面的最大剪力为V max=KN考虑仅有支座加劲肋，可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结h0 / t ws41 5.34f y / 2350.5620.8可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结fv=125N/mm 2V u=hwtwfv=426 8V max=77.60KNV u，满意要求。(2) 弯、剪、压共同作用下的验算取梁端截面进行验算N=KN ， V=KN ， M=24KN m因 V0.5Vu ，取 V=0.5Vu ，按标准 GB70017 式 4.4.1-1 验算，可编辑资料 - - - 欢
19、迎下载精品名师归纳总结h21M f Af 1h2Af 2 h2 fN A可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结华中科技高校土木工程与力学学院18可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结219238450可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结20012200122192152198210=22KN mM= m，取 M= m f可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结故V12MMf1 ，满意要求。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结0.5VuMeuMf可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结(3
20、) 整体稳固验算N=38.45KN ， V=91.20KN ， M=24 mA 梁平面内的整体稳固性验算。运算长度取横梁长度l x=24090mm ， x=l x/ix=24090/185.3=130 =150 ， b 类截面，查表得 x=0.387可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结EA2Ne 022061038210897.9 KN ， mx可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结EX0N1.12M1.11302384501.0240.00106可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结x Ae0W1mxxN 0.3878210125210310.38738.45
21、 可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结Ne1x EX01592可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结=N/mm 2f=215 N/mm 2，满意要求。B 横梁平面外的整体稳固验算考虑屋面压型钢板与檩条紧密连接，有蒙皮作用，檩条可作为横梁平面外的支承点，但为安全起见，运算长度按两个檩距或隅撑间距考虑，即ly =3015mm 。对于等截面构件=0， s= w=1 y=s l/i y0=3015/44.2=68.2 ， b 类截面，查表得y可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结4320by268.28210125242631068.24.412 24261.1330.
22、6可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结取 b byNt1.0-N0.75N 2N0.976可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结EX0EX0可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结max min38.45103240.001068210281811042134.68181.40186.08176.72N /mm2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结华中科技高校土木工程与力学学院19可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结maxmin0max1.95可
23、编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结h故053.2548t00.526.2235f132.4，满意要求。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结wy可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结梁跨中截面：max31.04103230.881062133.78174.51178.29N /mm2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结min821028181104174.51可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结maxmin0max1.98可编辑资料 - - -
24、 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结h故053.2548t00.526.2235f133.8，满意要求。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结wy5 验算檩条集中荷载下的局部受压承载力檩条传给横梁上翼缘的集中荷载： 3.00Lz=a+5hy+2h R=70+5 12+0=130mm可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结F1.018.43c10317.72N/ mm2f215N/ mm2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结tw l z8130验算腹板上边缘处的折算应力： 取梁端截面处的内力： m可编辑资料 - - - 欢迎下载
25、精品名师归纳总结yM240.00106In128181104213181.40 N /mm2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2cVS91.201032001241940.68 N /mm2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结4It w281811083222cc可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结181.4038.45 217.72 217.72181.4038.45340.68 2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结=1N/mm 21.2f=258 N/mm 2，满意要求。3. 刚架柱的验算抗
26、剪验算可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结柱截面的最大剪力为V max=31.14KN考虑仅有支座加劲肋，可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结h0 / t ws41 5.34f y / 2350.5620.8可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结fv=125N/mm 2V u=hwtwfv=426 8V max=3KNV u，满意要求。(2) 弯、剪、压共同作用下的验算取梁端截面进行验算N=KN ， V=3KN ， M=KN N因 V0.5Vu ，取 V=0.5Vu ，按标准 GB70017 式 4.4.1-1 验算，可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归
27、纳总结h2M f Af 11h2NAf 2 h2 f A可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结219289280可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结20012200122192152198210=21KN mM=KN m，取 mV2MMf故11 ，满意要求。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结0.5 VuMeuMf可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结(3) 整体稳固验算构件的最大内力： ， M=KN mA 刚架柱平面内的整体稳固性验算。刚架柱高 H=9000mm ，梁长 L=24090mm.柱的线刚度
28、 K 1=I c1/h=28181 104/9000=mm 3梁线刚度 K2 =I b0/2 S=28181 104/2 12045=1169 374，查表得柱的运算长度系数=2.862。刚架柱的运算长度l x= h=25758mm 。 x=l x/ix=25758/185.3= 。0 =150 ， b 类截面，查表得 x=0.349可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结EA2Ne 022061038210785.4KN ， mx可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结EX01.121.1139.0 2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢
29、迎下载精品名师归纳总结NmxMx121.68101.0240.0010可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结3x Ae0We11NNxEX00.3498210152510310.349121.68 785.4可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结=N/mm 2f=215 N/mm 2，满意要求。B 刚架柱平面外的整体稳固验算考虑屋面压型钢板墙面与墙梁紧密连接，起到应力蒙皮作用，与柱连接的墙梁可作为柱平面外 的支承点，但为安全起见，运算长度按两个墙梁距离或隅撑间距考虑，即ly=3000mm 。对于等截面构件=0， s= w=1 y=s l/i y0=3000/44.2=67.
30、9 ， b 类截面，查表得y可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结43208210426 67.912 21.1380.6可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结by67.9 215251034.4426可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结取 b byNt1.0-N0.75N 2N0.863可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结EX0EX0可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结Nt M121.68100.863240.00103184.63 N /6mm2f215N /mm2可编辑资料 - - -
31、 欢迎下载精品名师归纳总结AW0.76482100.8221525103ye0e1 br(4) 按钢结构设计标准GB50017 2003校核刚架柱腹板容许高厚比可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结柱顶截面：max89.28103240.0010621310.87181.40192.27N / mm2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结min821028181104170.53可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结maxmin0max1.89可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结h0故t53.254800.526.2235f98.32，满意要求。可编辑资