单跨单层钢结构厂房设计计算书

'河北工程大学毕业设计河北工程大学毕业设计沧州市黄骅市某结构厂单层单跨厂房院系名称：成人教育学院专业年级：二〇一一级土木工程学号：学生姓名：梁圆指导教师：____刘君旺__张云提交日期：___2013年5月10日第22页共22页 河北工程大学毕业设计目录一、建筑设计总说明3（1）工程概况3（2）结构功能及特点3（3）设计资料3二、结构构件选型及布置4（1）柱网和变形缝设计4（2）屋盖结构与支撑布置5三、结构设计计算书7（1）荷载计算与荷载简图7（2）内力分析10（3）钢架设计13四、致谢22第22页共22页 河北工程大学毕业设计建筑设计总说明一、工程概况1．工程名称：沧州市黄骅市某车间厂房2.工程总面积：2590.66㎡3.结构形式：轻型门式钢架二、结构功能及特点1.该拟建的建筑位于黄骅市郊区，设计内容：型钢结构厂房，此建筑占地面积2590.66㎡。2.平面设计建筑物朝向为南北向，单跨厂房，跨度为24m，柱距为7.5m，采用柱网为24m×7.5m，纵向定位轴线采用封闭式结合方式。3.立面设计该建筑立面为了满足采光和美观需求，设置了大面积的玻璃窗。4.剖面设计吊车梁轨顶标高为8m，柱子高度H=10.5。5.防火防火等级为二级丁类，设一个防火分区，安全疏散距离满足房门只外部出口或封闭式楼梯间最大距离。室内消火栓设在两侧纵墙处，两侧及中间各设两个消火栓，满足间距小于50m的要求。6.抗震建筑的平面布置规则，建筑的质量分布和刚度变化均匀，满足抗震要求。7.屋面屋面形式为坡屋顶：坡屋顶排水坡度为10%，排水方式为有组织内排水。屋面做法采用《01J925-1压型钢板、夹芯板屋面及墙体建筑构造》中夹芯钢板屋面。8.排水排水形式为无组织内排水。三、设计资料1.自然条件2.1工程地质条件：场区地质简单，无不利工程地质现象，条件良好，地基承载力标准值1000Kpa，为强风化花岗岩，场区内无地下水。冻土深度为0.5m。第22页共22页 河北工程大学毕业设计2.1抗震设防：6度2.2防火等级：二级2.3建筑物类型：丙类2.4恒荷载:彩色压型钢板0.35KN/㎡，檩条0.06KN/㎡2.5活荷载:层面活载和雪载0.3KN/㎡（100年）2.6冻土深度：—0.5m1.工程做法2.1散水做法：混凝土散水2.2.150厚C15混凝土撒1:1水泥沙子，压实赶光2.2.2150厚3:7灰土垫层2.2.3素土夯实向外坡4%2.2地面做法：混凝土地面2.2.1100厚C15混凝土随打随抹上撒1:1水泥沙子，压实抹光2.2.2150厚3:7灰土(灰土垫层)2.2.3素土夯实2.3屋面做法：夹芯屋面板（JxB42-333-1000）工程做法见国家标准图集01J925-12.4墙面做法：200厚夹芯墙面板（JxB-Qy-1000）工程做法见国家标准图集01J925-1结构构件选型及布置一、柱网和变形缝的布置1、柱网的布置厂房纵向柱距为7.5米，双跨厂房，每跨跨度为24米。柱网布置如下图3-1第22页共22页 河北工程大学毕业设计图3-1柱网布置图1、变形缝布置普通钢结构厂房的温度区段的最大长度如下表所示，结构情况温度区段长度/m纵向温度区段（垂直屋架跨度方向）横向温度区段（沿屋架跨度方向）柱顶刚接柱顶铰接采暖房屋和非采暖地区的房屋220120150热车间和采暖地区的飞非采暖房屋180100125露天结构120\该厂房长105m，宽24m，按照上表的要求，可以不设温度缝。且厂房为规整的长方形结构，可以不设抗震缝和沉降缝。二、屋盖结构与支撑布置厂房的屋面材料为夹芯压型钢板，属于轻型屋面材料，屋盖结构为有檩体系，屋面荷载通过檩条传到屋架接点上。屋盖结构由檩条、拉条、撑杆、系杆和必要的支撑杆件组成。1、檩条与拉条布置檩条布置间距与屋架上弦节点间距相一致，以便于屋架节点相连。在屋脊处设置为双檩条，以便代替刚性系杆的作用。在屋架跨中布置一道拉条，在屋架两端檩条间布置斜拉条和直撑杆。图2-2檩条、拉条布置图2、屋盖支撑布置第22页共22页 河北工程大学毕业设计普通钢结构厂房的屋盖支撑包括上弦横向支撑、下弦横向支撑与纵向支撑、屋架竖直支撑、系杆及角隅撑等。1、上弦横向水平支撑在厂房两端及中部第一开间内设置横向水平支撑。2、下弦横向水平支撑在厂房两端及中部第一开间内设置横向水平支撑，且与上弦横向水平支撑在同一开间。3、上弦纵向水平支撑屋架间距为7.5m，且支座设在下弦，故可以不设置上弦纵向水平支撑。4、下弦纵向水平支撑厂房内设有重级工作制吊车，故需设置下弦纵向水平支撑，下弦纵向水平支撑与屋架下弦横向水平支撑一起形成封闭体系以增加屋盖的空间刚度。5、竖直支撑在梯形屋架跨中和两端竖腹杆所在平面内各设置一道竖直支撑。6、系杆在竖直支撑所在平面内的屋架上下弦节点处应设置通长系杆。在屋架支座节点处和上弦屋脊节点处应设置通长刚性系杆。在屋架下弦跨中设置一条通长水平系杆，上弦横向水平支撑在节点处设置通长系杆。图2-3支撑布置图单层厂房的每一纵列柱都必须设置柱间支撑，以吊车梁为界将柱间支撑按上柱支撑和下柱支撑设置。在厂房两端及中间设置上段柱支撑，在中间设置下段柱支撑。上段柱支撑采用单片布置，下段柱支撑采用双片布置。第22页共22页 河北工程大学毕业设计图2-4柱间支撑布置图结构设计计算书钢架布置简图，该厂房长度105m，跨度24m.。CBA24000105001:10刚架立面一、荷载计算与荷载简图1.荷载计算荷载计算如下表第22页共22页 河北工程大学毕业设计2．荷载简图（1）恒载：第22页共22页 河北工程大学毕业设计（1）屋面活载（3）风荷载（地面粗糙度类）荷载如下图：第22页共22页 河北工程大学毕业设计二、内力分析（1）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：计算项目计算简图及内力值(M、N、Q)备注恒载作用恒载下弯矩弯矩图剪力图第22页共22页 河北工程大学毕业设计恒载下剪力恒载下轴力（忽略柱自重）“+”→轴力图(拉为正，压为负)活荷载作用活荷载(标准值)弯矩图弯矩图活荷载作用活荷载(标准值)剪力图活荷载(标准值)轴力图剪力图“+”→轴力图(拉为正，压为负)第22页共22页 河北工程大学毕业设计风荷载作用风荷载(标准值)弯矩图.风荷载(标准值)剪力图风荷载(标准值)轴力图弯矩图剪力图“+”→轴力图(拉为正，压为负)第22页共22页 河北工程大学毕业设计（2）控制截面内力确认取控制截面为下图中的A、B、C三处共四个截面：柱上A、柱上B、梁上B、梁上C。此设计只考虑全部荷载同时作用的一种情况，即：1.2X恒载+1.4X0.9X（活载+风载）三、钢架设计（1）截面设计初选梁柱截面均采用焊接工字钢600X200X8X10，截面特征如下表所示：第22页共22页 河北工程大学毕业设计（2）构件验算1.构件宽厚比验算翼缘部分：腹板部分：2.钢架柱验算①抗剪验算柱截面的最大剪力值为25.73KN，考虑仅有支座加劲肋，,满足要求。②弯、剪、压共同作用下的验算取柱端截面进行验算，N＝86.79KNV＝25.73KNM＝204.80KN·m因V<0.5Vu，取V＝0.5Vu，按《钢结构设计规范》（GB50017－2003）式（4.4.1-1）验算。③整体稳定性验算a)柱平面内的整体稳定性验算：第22页共22页 河北工程大学毕业设计a)柱平面外的整体稳定验算：考虑屋面压型钢板与墙梁紧密连接，有蒙皮作用，墙梁可作为横梁平面外的支承点，但为了安全起见，计算长度按两个墙梁或隅撑间距考虑，第22页共22页 河北工程大学毕业设计3.刚架梁的验算①抗剪验算梁截面的最大剪力值为83.80KN，考虑仅有支座加劲肋，,满足要求。②弯、剪、压共同作用下的验算取梁端截面进行验算，N＝34.23KNV＝83.80KNM＝204.8KN·m因V<0.5Vu，取V＝0.5Vu，按《钢结构设计规范》（GB50017－2003）式（4.4.1-1）验算。③整体稳定性验算a)梁平面内的整体稳定性验算：第22页共22页 河北工程大学毕业设计b)横梁平面外的整体稳定验算：考虑屋面压型钢板与檩条紧密连接，有应力蒙皮作用，与梁连接的檩条可作为柱平面外的支承点，但为了安全起见，计算长度按两个檩条距离或隅撑间距考虑，4.刚架在风荷载作用下的侧位移：第22页共22页 河北工程大学毕业设计（3）节点验算（1）梁柱连接节点a)螺栓强度验算螺栓抗拉强度验算b)端板厚度验算c)梁柱结点域的剪应力验算d)螺栓处腹板强度强度验算第22页共22页 河北工程大学毕业设计（2）横梁跨中节点验算a)螺栓强度验算螺栓抗拉强度验算b)端板厚度验算c)螺栓处腹板强度强度验算第22页共22页 河北工程大学毕业设计（3）柱脚设计钢架柱与基础铰接，采用平板式铰接柱脚。1)柱脚内力设计值：Nma＝86.79KN，相应的V＝19.77由于柱底剪力较小，Vmax＝19.77KN<0.4Nmax，故一般跨间不需剪力键；但经计算在设置柱间支撑的开间必须设置剪力键。另N>0，考虑柱间支撑竖向拔力后，锚栓仍不承受拉力，故仅考虑柱在安装过程中的稳定，按构造要求设置锚栓即可，采用4M24。2)柱脚底板面积和厚度的计算a)柱脚底板面积确定b)底板厚度确定第22页共22页 河北工程大学毕业设计第22页共22页 河北工程大学毕业设计致谢 本次设计是在赵兵老师的指导下完成的。在设计的过程中，老师给予了指导，并提供了很多与该课题相关的重要信息，培养了我们对学习研究的严谨态度和创新精神。这将非常有利于我们今后的学习和工作。在此表示衷心的感谢！本次设计还得到了一些“菜鸟”的协助，在此一并表示我的感谢！第22页共22页'