鋼結構排架課程設計計算書姓名耿曉學號2007002023班級土木07級1班指導教師侯和濤、衣振華、金桂研2010.12.21目錄一、設計資料 2二、荷載計算 2三、內力計算 2四、內力組合 5五、吊車梁設計 6五、排架柱設計 7六、排架梁設計 8七、節點設計 8附件鋼結構排架課程設計任務書 10鋼結構排架設計一、設計資料1·結構形式及主要構件特征量：單跨排架，跨度9m，柱距6米，柱頂標高9.00米，牛腿頂標高6.00米，吊車起重量10t。2·主要材料：鋼材Q235B，焊條E43xx型，高強螺栓10.9級扭剪型。3·工程建設地點：山東濟南。4·荷載參數：屋面永久荷載0.3kN/m2，可變荷載0.5kN/m2，風荷載基本風壓0.45kN/m2，不考慮其它荷載。5·設計主要依據：鋼結構排架課程設計任務書；《建筑結構荷載規范》(GB50009-2001);《鋼結構設計規范》(GB50017-2003)。二、荷載計算1.荷載取值計算1）屋蓋永久荷載標準值DL=0.3kN/m22）屋面可變荷載標準值LL=0.5kN/m23）風荷載標準值基本風壓ω0=0.45KN/m2，風荷載體型系數μs：迎風面柱及屋面分別為＋0.8和－0.8，背風面柱及屋面分別為－0.5和－0.5。2.各部分作用的荷載標準值計算1）屋面恒荷載標準值：0.3×6=1.80KN/m活荷載標準值：0.5×6=3.00KN/m2）柱身恒荷載標準值：0.3×6=1.80KN/m3）風荷載標準值：迎風面：柱上qw1=0.45×6×0.8=2.16KN/m背風面：柱上qw3=－0.45×6×0.50=－1.35KN/m三、內力計算根據各個計算簡圖計算，得結構在各種荷載作用下的內力圖如下：1）恒載作用(標準值)下，計算簡圖及內力值：恒載作用下彎矩圖恒載作用下剪力圖恒載作用下軸力圖2）活載作用(標準值)下，計算簡圖及內力值：活載作用下彎矩圖活載作用下剪力圖活載作用下軸力圖3）風荷載作用(標準值)下，計算簡圖及內力值：左荷載作用下彎矩圖四、內力組合橫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。按承載能力極限狀態進行內力分析，需要進行以下2種組合：組合1：1.2DL+1.4LL組合2：1.0DL+1.4WL本工程不進行抗震驗算。最不利內力組合的計算控制截面取柱底、柱頂、梁端及梁跨中截面，取四個控制截面：彎矩包絡圖剪力包絡圖力包絡圖由PKPM求得最不利內力組合情況下控制截面內力為：下柱：柱底：M=-265.6N=415V=-45.2柱頂：M=-137.4N=-363V=32上柱：柱底：M=-63.6N=55V=-32柱頂：M=0.00N=-29V=0.00梁：跨中：M=-61.3N=14V=0支座：M=0N=14V=29.3五、吊車梁設計1.選擇的吊車數據：(重量單位為t；長度單位為m)起重量工作級別一側輪數PmaxPmin小車重吊車寬度軌道高度輪距10A1~A3軟鉤210.302.003.305.1500.1404.4002.吊車梁受力設計值：梁最大豎向彎矩1069.83KN`m;最大剪力391.08KN。3．選擇吊車梁截面:梁高500mm，腹板厚度10mm，上翼緣寬度380mm，上翼緣厚度20mm，下翼緣寬度300mm，下翼緣厚度14mm。4.驗算:1)上翼緣寬厚比驗算：Bf/Tf=11.929<=[Bf/Tf]=15.0002)強度驗算：上翼緣CM=201.801<=[CM]=215.000下翼緣DM=152.605<=[DM]=215.0003)整體穩定性驗算：梁整體穩定應力ZTWDYL=187.185<=[ZTWDYL]=215.0004)撓度驗算：吊車梁跨度與豎向撓度之比L/F=1824.069>=[L/F]=800.000經驗算，設計滿足要求。五、排架柱設計1.截面形式及尺寸初選梁柱都采用H型鋼，暫取柱截面下柱H800×500×14×24，上柱H600×300×14×24。2.下柱驗算長細比：λx=29.2,λy=49.9構件長度=6.00;計算長度系數:Ux=1.68Uy=1.001）局部穩定驗算翼緣部分：B/T=10.12<[B/T]=15.00腹板部分：H0/TW=53.71>[H0/TW]=41.242）強度驗算強度計算最大應力對應組合號:M=253.43,N=95.49,M=140.04,N=-350.12強度計算最大應力(N/mm*mm)=39.56<f=205.00符合要求3）穩定性驗算下柱平面內穩定性驗算：平面內長細比λ=29.<[λ]=150，b類截面，平面內穩定計算最大應力(N/mm*mm)=34.38<f=205.00滿足要求。下柱平面外穩定性驗算：平面外長細比λ=50.<[λ]=150，c類截面，平面外穩定計算最大應力(N/mm*mm)=35.69<f=205.00滿足要求。2.上柱驗算長細比：λx=76.5,λy=42.9構件長度=6.00;計算長度系數:Ux=6.39Uy=1.001）局部穩定驗算翼緣部分：B/T=5.96<[B/T]=15.00腹板部分：H0/TW=39.43<[H0/TW]=68.942）強度驗算強度計算最大應力對應組合號:87,M=-60.38,N=30.46,M=0.00,N=-22.95強度計算最大應力(N/mm*mm)=16.21<f=205.00符合要求3）穩定性驗算下柱平面內穩定性驗算：平面內長細比λ=77<[λ]=150，b類截面，平面內穩定計算最大應力(N/mm*mm)=14.38<f=205.00滿足要求。下柱平面外穩定性驗算：平面外長細比λ=43<[λ]=150，c類截面，平面外穩定計算最大應力(N/mm*mm)=14.70<f=205.00滿足要求。六、排架梁設計1.截面形式及尺寸初選選擇HN300X1502.剛架梁驗算1）局部穩定驗算翼緣部分：B/T=23.00<[B/T]=40.00腹板部分：H0/TW=23.00<[H0/TW]=80.00滿足要求2）強度驗算梁下部受拉最大彎矩M=-62.32,最大應力σ=142.50<f=215.00滿足要求。4）穩定性驗算梁下部受拉最大彎矩M=-62.32,穩定計算最大應力σ=135.79<f=215.00滿足要求。3·梁撓度與柱頂位移驗算風荷載作用下柱頂最大水平（X向）位移:節點(3),水平位移dx=3.406(mm)=H/2642<柱頂位移容許值:H/150梁的(恒+活)最大撓度:梁撓跨比=1/363<梁的容許撓跨比:1/250梁的(活)最大撓度:梁撓跨比=1/634<梁的容許撓跨比:1/300滿足要求。七、節點設計1.梁柱連接節點工字形梁與工字形柱(0度)鉸接連接角焊縫抗剪強度設計值Ffw=160N/mm2梁腹板凈截面最大正應力18.49N/mm2<=f=205.00，設計滿足 梁腹板凈截面最大剪應力32.61N/mm2<=fv=120.00，設計滿足 采用雙角鋼連接梁邊到柱截面邊的距離e=15mm連接件驗算：連接角鋼類型:L100x6連接角鋼高度H=430mm連接件凈截面最大正應力36.81N/mm2<=f=215.00，設計滿足 連接件凈截面最大剪應力58.14N/mm2<=fv=125.00，設計滿足 螺栓連接驗算：采用10.9級摩擦型高強度螺栓連接螺栓直徑D=20mm高強度螺栓連接處構件接觸面噴砂接觸面抗滑移系數u=0.45高強螺栓預拉力P=155.00kN連接梁腹板和角鋼的高強螺栓雙面抗剪承載力設計值Nvb2=125.55kN連接梁腹板和角鋼的高強螺栓所受最大剪力Ns=47.64kN<=Nvb2(雙面)，設計滿足連接柱翼緣和角鋼的高強螺栓所受最大拉力Ntmax=25.88kN連接柱翼緣和角鋼的高強螺栓所受最大剪力Nvmax=10.00kN連接柱翼緣和角鋼的高強螺栓在彎矩和剪力共同作用下Ntmax/Ntb+Nvmax/Nvb=0.37<=1，設計滿足2.牛腿設計牛腿節點豎向恒載:Pd=0.00牛腿節點豎向活載:PL=0.00吊車最大輪壓反力:Dmax=223.93荷載作用點到柱邊距離:e=251.00設計荷載P=1.2*Pd+1.4(PL+Dmax=313.50牛腿根部截面正應力:8.45<=190,滿足荷載作用點位置的牛腿截面剪應力:30.24<=110,滿足牛腿腹板折算應力:32.27<=190.*1.1,滿足柱腹板邊緣處折算應力:22.84<=190.*1.1,滿足3.柱腳設計采用鋼截面:焊接工字形截面800X500X14X24工字形柱剛接柱腳，柱腳連接為：外露式柱腳無錨栓支承托座柱腳受力:柱腳底板剪力驗算滿足，不需要設抗剪連接件柱腳底板鋼號:Q235柱腳底板尺寸:BxHxT=600x1040x25柱與底板的焊縫采用對接焊縫柱腳錨栓:柱腳錨栓鋼號:Q235錨栓抗拉承載力設計值Ntb(kN):49.35，錨栓最大拉力Nt(kN):1.29Nt<Ntb，設計滿足錨栓直徑D=24柱腳加勁肋：翼緣外側加勁肋數量X(邊距+間距)X寬度=3x(120+162)x100加勁肋高度厚度HxT=250x12加勁肋角焊縫尺寸Hf=8腹板外側加勁肋數量X(邊距+間距)X寬度=2x(120+263)x273加勁肋高度厚度HxT=420x25加勁肋角焊縫尺寸Hf=8End附件：鋼結構排架設計任務書一、設計目的1、復習單層工業廠房及鋼結構課程內容，綜合運用所學知識，學習鋼結構排架設計過程。2、學習鋼結構排架方案設計、詳細設計和施工圖設計。3、學習編制結構計算書。4、為畢業設計做必要的準備。二、基本要求1、掌握單層工業廠房設計的內容、方法和步驟，認真考慮影響設計的各項因素。2、了解和掌握與設計有關的設計規范和規定，并能在設計中正確應用。3、根據建筑設計要求，正確選擇結構形式，合理布置結構。4、掌握鋼