門式剛架廠房設計計算書一、設計資料該廠房采用單跨雙坡門式剛架，廠房跨度21m,長度90m,柱距9m,檐高7.5m，屋面坡度1/10。剛架為等截面的梁、柱，柱腳為鉸接。材料采用Q235鋼材，焊條采用E43型。屋面和墻面采用75mm厚EPS夾芯板，底面和外面二層采用0.6mm厚鍍鋅彩板，鋅板厚度為275/gm2；檁條采用高強鍍鋅冷彎薄壁卷邊Z形鋼檁條，屈服強度f>450N/mm2，鍍鋅厚度為160g/mm2。（不考慮墻面自重）自然條件：基本風壓：％=0.5KN/m2，基本雪壓0.3KN/m2地面粗糙度B類二、結構平面柱網及支撐布置該廠房長度90m，跨度21m，柱距9m，共有11根剛架，由于縱向溫度區(qū)段不大于300m、橫向溫度區(qū)段不大于150m，因此不用設置伸縮縫。檁條間距為1.5m。廠房長度〉60m，因此在廠房第二開間和中部設置屋蓋橫向水平支撐；并在屋蓋相應部位設置檁條、斜拉條、拉條和撐桿；同時應該在和屋蓋橫向水平支撐相對應的柱間設置柱間支撐，由于柱高<柱距，因此柱間支撐不用分層布置。（布置圖詳見施工圖）三、荷載的計算1、計算模型選取取一根剛架進行分析，柱腳采用鉸接，剛架梁和柱采用等截面設計。廠房檐高7.5m，考慮到檁條和梁截面自身高度，近似取柱高為7.2m；屋面坡度為1：10。因此得到剛架計算模型：荷載取值屋面自重：屋面板：0.18KN/m2檁條支撐：0.15KN/m2橫梁自重：0.15KN/m2總計：0.48KN/m2屋面雪荷載：0.3KN/m2屋面活荷載：0.5KN/m2（和雪荷載不同時考慮）柱自重：0.35KN/m2風載：基本風壓W=0.5kN/m20各部分作用荷載：（1）屋面荷載：標準值：0.48xx9=4.30KN/Mcos0柱身恒載：0.35x9=3.15KN/M"水n/m-j^kn/m（2）屋面活載屋面雪荷載小于屋面活荷載，取活荷載0.50x^Lx9=4.50KN/Mcos0

i.kn/m(3)風荷載i.kn/m以風左吹為例計算，風右吹同理計算：根據公式％=七四①0計算：^、、計(地面粗糙度B類)四根據查表龍＜10m，取1.0,日根據門式剛架的設計規(guī)范，取下圖：-],651~1~~.__IDLil風載體形系數(shù)示意圖???迎風面背風面=0.125x9=1.125kN/m=—0.50x9=—4.5kN/mq=—0.275x9=—2.475kN/mq4=—0.325x9=—2.925kN/m側面①=1.0x0.25x0.5=0.125kN/m2，q屋頂①=—1.0x???迎風面背風面=0.125x9=1.125kN/m=—0.50x9=—4.5kN/mq=—0.275x9=—2.475kN/mq4=—0.325x9=—2.925kN/m-1.kn/m2*kn/m內力計算：（1）截面形式及尺寸初選:梁柱都采用焊接的H型鋼梁的截面高度h一般取（1/30?1/45）1,故取梁截面高度為600mm；暫取H600X300x6x8,截面尺寸見圖所示柱的截面采用與梁相同面積截面截面名稱長度(mm)(mm2))(x104mm，a)(面積截面截面名稱長度(mm)(mm2))(x104mm，a)(x106mm4Wii)(x104mm3)mmMmH600x300x6x87200947252017336x2423461.6H600x300x6x81055294725201733623461.624EA=2.06x108x9472x10-6=1.95x106kn,EI=2.06x108x520x106x10-12=1.07x105kn?m2(2)截面內力：I上=根據各個計算簡圖，用結構力學求解器計算，得結構在各種荷載作用下的內力圖如下:計算項目計算簡圖及內力值（M、N、Q）備注恒載作用活荷載作用活荷載作用恒載下彎矩恒載下剪力恒載下軸力（忽略柱自重）活荷載（標準值）彎矩圖活荷載（標準值）剪力圖彎矩圖剪力圖“+”一軸力圖（拉為正，壓為負）彎矩圖剪力圖“+”一軸力圖

（拉為

正，壓為

負）風荷載作用內力組合(由于恒載和活載關于結構豎向對稱，因而風荷載只要考慮一個方向作用，風荷載只引起剪力不同，而剪力不起控制作用)風荷載作用按承載能力極限狀態(tài)進行內力分析，需要進行以下可能的組合：1.2*恒載效應+1.4*活載效應1.2*恒載效應+1.4*風載效應1.2*恒載效應+1.4*0.85*｛活載效應+風載效應｝取四個控制截面：如下圖：

各情況作用下的截面內力截面內力恒載活載左風I-IM000N-45.36-47.2546.95Q-19.32-18.0524.55n-nM-127.84-129.94147.59N-45.36-47.2546.95Q-19.32-18.0516.45m-mM-127.84-129.94147.59N-21.75-22.6621.04Q43.4145.22-45.08IV-IVM92.8396.70-77.574N-21.75-22.6621.04Q2.182.27-1.81內力組合值

截面內力1.2恒+1.4活1.2恒+1.4風1.2恒+1.4x0.85x（風+活）I-IM000N-120.5811.30-54.85Q-48.4511.19-15.45n-nM-335.3353.22-132.40N-120.5811.3054.79Q-48.4511.19-25.09m-mM-335.3353.22-132.40N-64.303.36-28.03Q115.40-11.0251.93IV-IVM246.782.79134.16N-57.82-3.36-28.03Q5.790.083.164.截面驗算控制內力組合項目有：+Mmax和相應的N,V（以最大正彎矩控制）一Mmax和相應的N,V（以最大負彎矩控制）Nmax和相應的M,V（以最大軸力控制）Nmin和相應的M,V（以最小軸力控制）所以以上內力組合值，各截面的控制內力為：1-1截面的控制內力為M=0,N=—120.58KN,Q=—48.45KN2截面的控制內力為M=—335.33KN?M,N=—120.58KN,Q=—48.45KN3截面的控制內力為M=—335.33KN?M,N=—64.30KN,Q=115.40KN4截面的控制內力為M=246.78KN?M,N=—57.82KN,Q=5.79KNA：剛架柱驗算：取2-2截面內力

105=105=1.46,."=2+0.45xl.46=2.66,7.20*=2+0.45K,其中K==RH=7.2x2.66=19.成平面外計算長度：考慮壓型鋼板墻面與墻梁緊密連接，起到應力蒙皮作用，與柱連接的墻梁可作為柱平面外的支承點，但為了安全起見計算長度按兩個墻梁間距考慮，即*丫=7200/2=3600mm、191003600:入=234=81.6，人=^16=58.4⑴局部穩(wěn)定驗算構件局部穩(wěn)定驗算是通過限制板件的寬厚比來實現(xiàn)的。柱翼緣b_(150-4)2t6=12.17<15=15\H=15（滿足要求）柱腹板h―wtw600—162352354=146v250；—=250\h―wtw（2）柱有效截面特征M=—335.33KN?M，N=—120.58KN，Q=—48.45KN。maxI=N*M=120.58x103+335.33x106bmaXj=工-二——9472——173x104f206.56=12.73土193.83={N/mm21—181.10b—ba=—b—ba=—maxmin=1.88206.56maxh584丁=-^-=97v48a0+0.5人-26.2=105.28w因97>70，故可以考慮屈曲后強度。

由于考慮屈曲后強度：.??P=氣=-181J=-0.88b206.561584=206.56x=311.2mm206.56+181.1ccccc=21.28[(1+P)2+0.112(1-P)2]0.5+1+phIt—584/8—Wr-W=.\0.8，28.1°k偵235/f28.1x"1.28則p=1,截面全部有效。(3)抗剪強度驗算：柱截面的最大剪力為V=48.45kNh/tmax584/8人=:WW=0.8537*：'235/f37x<5.34x1TV'J0.8<X<1.4，貝f、=[1-0.64(X-0.8)]f=0.973x125=121.63N/mm2V=hlf'=584、x8x121.63x1W)-3>V:滿足要求。dwwvmax彎剪壓共同作用下的驗算：因為V<0.5V，按公式M<Mn=M-NW/A進行驗算，deeee其中M=Wf=173x104x215x10-6=371.95kN-mMn=M-NW/A=371.95-120.58x371.95/9472e=31.95-22.59=367.2kN-m>335.33kN-m，滿足要求。穩(wěn)定性驗算剛架柱平面內穩(wěn)定性驗算人=81.6<[l]=180,m=X、'：f/235=81.6A類截面，由《鋼結構設計規(guī)范》附表C-2查得，甲=0.681吃=帶='"甘笞10；卯72=2388kN,P疽1.0,則N+PM_120.58x103+1.0x335.33x106兩十亍[1-0&NTN)]W一0.681x9472+105x173x104xri08x120.58)Exx1.05x1/3x104x(1-U.8x2388)滿足要求。=18.69+192.39=211.08N/mm2<f滿足要求。剛架柱平面外穩(wěn)定性驗算

m=XJ；f/235=58.4。類截面，由《鋼結構設計規(guī)范》查得，中=0.818八M1P=0.65+0.35寸=0.65+0.35x-=0.8251冗258.42%T07-4400T07-44000=0.99則N+PM=120.58x103+100.825x335.33x106人」兩+門"M—0.818x9472+.0.99x173x104=15.56+161.52=177N/mm2<f滿足要求。B：剛架梁驗算：取3-3截面內力M=-335.33KN?M，N=-64.30KN，Q=115.40KN⑴局部穩(wěn)定驗算梁翼緣b_(150-4)2t6=12.17<15=15\H=15(滿足要求)hh―wtw梁腹板600—162352354=146v250；—=250\：涇=250(滿足要求)(2)梁有效截面特征

門式剛架坡度為1/10<1/5，可以不考慮橫梁軸梁的影響，按受彎構件驗算。_+193.83N/mm2氣]_+M_+335.33x106b：j__叮—-173x104_+193.83N/mm2.邙=%_-1b116_23.9116h=584x2_292mmk16_23.9116b[(1+p)2+0.112(1-P)2]0.5+1+P<0.112x4\=h/1=584/8-053<08廣28.1廠/557T-28.1x<239?_._.，bJ則p=1，截面全部有效。(3)強度驗算抗剪強度驗算:柱截面的最大剪力為V=115.4kNk_5.34""'「一土匕_58擋_0.85w37*(235/f37xt5.34x10.8<X<1.4,則f'_[1-0.64(X-0.8)]f_0.973x125_121.63N/mm2V_htf'_584，x8x121.63x1(0-3_56825kN>V，滿足要求。dttvmax彎矩作用下的驗算：M_M_173x104x215x10-6_371.95kN-m>335.33kN-m,滿足要求。（4）穩(wěn)定性驗算剛架梁平面內穩(wěn)定驗算驗算方法與柱平面內的穩(wěn)定驗算相同，由于N<N，M=M，因而可以滿足要求。梁柱梁柱剛架梁平面外穩(wěn)定驗算一般剛架平面外穩(wěn)定靠支撐來保證，考慮檁條處設置隅撐以保證屋脊負彎矩使下翼緣受壓時有支撐，在支撐點處設置隅撐以保證橫梁全截面受支承，則橫梁成為平面外3m支撐的壓彎構件，取其中一段計算。由X=3t6=48.7及b類截面查《鋼結構設計規(guī)范》得，中_0.865由于有端彎矩與橫梁荷載，取P_1.0,則中_1.07-—土_1.02骯b44000由于內力沿桿件線性變化，取較大值64.3kN

從而N*PM_64.3x103+10xL°x335.33x106叩"A+門中f—0.865x9472+.'1.03x173x104=7.85+188.19=196.04N/mm2<f滿足要求。5.位移驗算：（1）柱頂水平位移驗算:由矩陣位移法結構力學計算程序計算位移，位移驗算為正常使用極限狀態(tài)下的承載力驗算，荷載應選用標準值。構件截面參數(shù)：EA=2.06x108x9472x10-6—1.95x106kn,EI=2.06x108x520x106x10-12—1.07x105kn?m2荷載標準值即風載，位移圖如下：——史1——史1=上v—滿足要求H7200397200（2）橫梁擾度驗算：荷載標準值=1.0x恒載+1.0x活載=4.3+4.5=8.8kN/m，位移圖如下:—-63.6=——-63.6=—v滿足要求L21000330250四、節(jié)點設計：（1）梁柱節(jié)點設計：梁柱節(jié)點形式見下圖：連接處選用如下組合內力值：一二—335.3』,M,z64.30栓受壓），Q=115.40KN采用摩擦型摩擦面采用螺栓承受拉力為:高強螺栓，采用10.9連接處選用如下組合內力值：一二—335.3』,M,z64.30栓受壓），Q=115.40KN采用摩擦型摩擦面采用螺栓承受拉力為:第一排:二My_N1Ey2ni335.33x0.37264.30—4x(0.1322+0.2122+0.3722)10=155.37—6.43=148.94kN5一wATMyN335.33x0.21264.30第_排：N—一二—Ey2n4x(0.1322+0.2122+0.3722)10MyiN335.33x0.13264.30第二排：N二———=—Ey2n4x(0.1322+0.2122+0.3722)10i，其抗拉承載力為：=88.54—6.43=82.11kN=55.13—6.43=48.70kN]叩二0"0.8x225=180kN>148.94kN，滿足要求。iNb=Kd2xfb/4=kx21.182x500/4=176.2kN"tet螺栓群的抗剪力（M24螺栓）（下面三排不計外加壓力，只考慮預壓力）Vb=E0.9日日(P—1.25N)=2[0.9x0.45x(225—1.25x148.94)+0.9x0.45x(225—1.25x82.11)+0.9x0.45x(225—1.25x48.70)+0.9x0.45x225x6]=810.26W>115.40kN端板厚確定:第一排螺栓端板厚：第二排螺栓端板厚：第二排螺栓端板厚：采用端板厚t=28mm。端部腹板設置加勁肋，；6x68x148.94x103400x205=27.2mm，t〉6%e,N,=6x68x97x82.11x103_\[eb+2e"f+e)]f\[97x400+2x68x(68+97)]x205t〉__3eN=，3x97x48.70x103=225mm—\；(0.5a'e)f\：(0.5x80+97)x205=.心，加強腹板強度，詳見施工圖16.1mm，（2）梁梁節(jié)點設計：梁梁節(jié)點形式見下圖:ii昌h十ra■F&JLssrClJ連接處選用如下組合內力值:M=246.78KN?M,N=-57.82KN(使螺栓受壓)，Q=5.79KN采用摩擦型高強螺栓，采用10.9級M24螺栓，預壓力P=225kN,摩擦面采用噴砂的處理方法，摩擦系數(shù)日=0.45，螺栓承受拉力為：第一排：％=笠-牛第二排：七=三-牛第一排：％=笠-牛第二排：七=三-牛其抗拉承載力為:246.78x0.37257.824x(0.2122+0.3722)8246.78x0.21257.824x(0.2122+0.3722)8=125.17-7.23=119.9