钢结构毕业设计整体计算书

'毕业设计计算书学生姓名：赵旭亚学号：091401324学院：建筑工程学院专业：土木工程题目：江苏省某电气公司车间设计指导教师：张丽梅(副教授)评阅教师：2013年5月 本科毕业设计目录中文摘要……………………………………………………………………………Abstract……………………………………………………………………………1绪论……………………………………………………………………………11.1门式刚架的特点及适用范围…………………………………………………………12建筑设计……………………………………………………………………………12.1建筑平面设计…………………………………………………………………………13檩条设计…………………………………………………………………………23.1荷载标准值………………………………………………………………………23.2内力计算…………………………………………………………………………33.3截面选择.………………………………………………………………………43.4强度验算……………………………………………………………………43.5稳定性验算……………………………………………………………………53.6挠度验算…………………………………………………………………………64吊车梁设计……………………………………………………………………………64.1吊车荷载计算………………………………………………………………………64.2内力计算……………………………………………………………………………74.3截面选择………………………………………………………………………………94.4截面验算………………………………………………………………………………114.5腹板的局部稳定…………………………………………………………………124.6中间横向加劲肋设计………………………………………………………134.7支座加劲肋设计………………………………………………………………………145刚架设计………………………………………………………………………………145.1荷载计算…………………………………………………………………………155.2各部分作用荷载………………………………………………………………………165.3截面积截面特性，初选梁、柱截面及截面特性…………………………………175.4刚架内力计算………………………………………………………………………176构件验算…………………………………………………………………………276.1构件宽厚比验算………………………………………………………………………276.2边柱截面验算…………………………………………………………………………276.3中柱截面验算………………………………………………………………………29 本科毕业设计6.4钢梁截面验算………………………………………………………………………307柱间支撑设计……………………………………………………………………337.1风荷载内力……………………………………………………………………………337.2柱间支撑的内力计算………………………………………………………………337.3杆件界面选择…………………………………………………………………………347.4柱间刚性系杆计算……………………………………………………………………348抗风柱设计………………………………………………………………………358.1荷载计算……………………………………………………………………………358.2柱截面计算……………………………………………………………………358.3内力分析……………………………………………………………………………358.4构件强度验算………………………………………………………………………368.5稳定性验算…………………………………………………………………………369节点设计………………………………………………………………………369.1梁柱节点设计……………………………………………………………………369.2梁梁节点设计………………………………………………………………………399.3牛腿节点……………………………………………………………………………4010柱脚设计………………………………………………………………………4110．1设计资料……………………………………………………………………………4110.2柱脚底板尺寸……………………………………………………………………4210.3锚栓、底板混凝土局部受压、底板下后浇层抗剪承载力计算……………………4310.4注脚底板厚度计算………………………………………………………………4410.5柱与底板的焊缝计算………………………………………………………………4511柱基础设计………………………………………………………………………4511.1边柱基础…………………………………………………………………………4511.2中柱基础柱…………………………………………………………………………4711.3抗风柱基础设计………………………………………………………………49结论………………………………………………………………………………………50致谢………………………………………………………………………………………51参考文献…………………………………………………………………………………52 本科毕业设计中文摘要轻型钢结构门式刚架在工业厂房、公路(铁路)库、仓库、飞机库、集贸市场、体育场馆、航空港、商业建筑中越来越得到人们的青睐。轻型钢结构的“轻”有两个含义，一是采用轻型材料，二是钢材消耗量低。在门式刚架中，采用轻型焊结变截面工形柱和分段变截面工形梁并利用腹板屈曲后强度，是降低其用钢量的有效措施，但这就使得结构分析和构件计算变得复杂化。因此，研究和开发轻钢结构计算机分析、优化设计、性能评估和绘图系统，必将对轻钢结构的进一步发展起到非常大的促进作用。目前，PKPM系列软件的STS模块已经能进行轻型钢结构门式刚架的分析计算、截面优化设计、节点设计和施工图绘制。关键词轻型钢结构门式刚架绘图系统 本科毕业设计TitleJiangsuProvinceElectricCompanyworkshopdesignAbstractLightsteelportalframeindustrialbuildings,highways(rail),depots,hangars,bazaars,gyms,airports,commercialbuildingshasbeenmorepeopleofallages.Steellightofthe"Light"hastwomeanings:First,usinglightmaterials,steelconsumptionislow.Inthedoorframe,usinglightweldingI-shapedcross-sectioncolumnswithvariablecrosssectionandthegirderandtheuseofwebpost-bucklingstrength,Steelisreducingitsvolumeofeffectivemeasures,butthismakesstructuralcomponentsanalysisandcalculationbecomesmorecomplicated.Therefore,theresearchanddevelopmentofcomputeranalysisoflightsteelstructure,optimizedesign,performanceassessmentandmappingsystemLightsteelstructureisboundtothefurtherdevelopmentplayaverybigrole.Currently,thesoftwarePKPMSeriesSTSmodulehasbeenabletocarryoutlightsteelportalframeanalysis,sectionoptimaldesign,thedesignandconstructionnodemapping.KeyWordsLightsteelportalframeindustrialbuildingsdraftingsystem 第52页共58页本科毕业设计1绪论1．1门式刚架的特点轻钢门架由于具有重量轻、造价低、安装方便、施工周期短等优点，近几年在我国发展较快，尤其在工业厂房中已得到广泛的应用。本文即吊车门式轻型钢架单层厂房的设计书。本设计是根据建筑所给的工程设计条件，并依据《建筑结构荷载规范》《钢结构设计规范》《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》等标准进行的。内容主要包括工程工况介绍，荷载计算，以及屋面檩条、吊车梁、墙梁、刚架、抗风柱、支撑、节点、基础等部分的设计计算。2建筑设计2.1建筑平面设计厂房平面形式的选择厂房跨度30m，为双跨，起吊高度为7m，单层，厂房平面形式选为矩形,采用此种形式布置规整，结构构造简单，造价低，施工快，且室内采光和通风较容易解决。由车间的长、宽，跨度尺寸柱距确定柱子的位置，柱在平面排列所形成的网络为柱网。由《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》可以知道合理跨度宜为9~36米，以3米为模数，确定厂房纵向跨度15m，柱距6m。由于生产工艺、生产设备、货物起吊高度、运输和其他方面的要求确定轨顶标高为6.5m，钢结构厂房梁柱截面高度为跨度的1/30~1/45，取梁柱截面高度为600mm，吊车梁高度取轨道选截面高度为134.7mm的重轨，由设计资料给出的桥式吊车性能参数查得，轨面至车顶高度H=1275mm，小车顶面至屋架下弦底部的安全高度取700mm，确定柱顶标高：有吊车厂房柱顶标高的确定厂房柱顶标高：H=h1+h6+h7，其中H应符合3M模数h1为轨顶标高h6为轨面至车顶高度 第52页共58页本科毕业设计h7为小车顶面至屋架下弦底部的安全高度有7900+1275+700=9875mm,取3M的模数H=9900mm厂房高度确定：厂方高度的标高：其中h为横梁截面高度则9900+600=10500mm屋脊标高确定：为屋脊标高为厂房跨度i—屋脊坡度，一般取1/10H"=10500+15000÷2×1/10=112500采光设计：车间是双侧采光，采光面积为1/6~1/8，在吊车梁处设置高侧窗，改善厂房光线的均匀程度，所设置底窗宽3.6m高1.8m，高侧窗宽为3.6m，高为0.9m，采光面积为1.8×3.6×13+0.9×3.6×16，满足要求。通风设计厂房采用自然通风，针对该厂房的特点可利用室内外的温差造成的热压和风吹向建筑物而在不同表面上造成的压差来实现通风换气。在厂房的平面上要是厂房长轴与夏季主导风向垂直，主要的通风道为侧墙上的侧窗和山墙上的大门。厂房的保温隔热设计为保证厂房的围护结构有一定的保温性能和一定的严密性，屋面和墙面均采用轻质高强的压型钢板，内夹一定的聚苯板用来保温隔热。3檩条设计本厂房为封闭式建筑，屋面材料为压型钢板；屋面坡度：0.1。檩条跨度6m，于二分点处设一道拉条，水平檩距1.5m；钢材采用Q235B。3.1荷载标准值（对水平投影面）3.1.1永久荷载标准值 第52页共58页本科毕业设计压型钢板檩条及支撑―――――――――――――――――――――――――3.1.2可变荷载标准值由《建筑结构荷载规范》GB50009-2001查得：不上人的轻型屋面，屋面竖向均布活荷的标准值0.5kN/m²，雪荷载0.3kN/m²，计算时取两者的较大值取0.5kN/m²；基本风压0.45kN/m²。3.2内力计算3.2.1永久荷载与屋面活荷载组合檩条线荷载:弯矩设计值：3.2.2永久荷载与风荷载组合风荷载高度变化系数按现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009_2001的规定采用，当高度小于10m时，按10m处采用,由《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》可知风荷载体型系数取第一迎风坡（吸）。垂直屋面风荷载标准值：檩条线荷载: 第52页共58页本科毕业设计弯矩设计值：3.3截面选择选用C图3-1檩条，近似取220N/m，截面上翼缘有效宽厚比，，考虑有效截面,同时跨中有孔洞削弱,统一考虑0.95的折减系数,则有效净截面抵抗矩：3.4强度验算屋面能阻止檩条侧向失稳和扭转，计算两个转折点的强度为： 第52页共58页本科毕业设计==满足要求。3.5稳定性验算跨中段上翼缘受压有面板约束，稳定性不用计算；仅计算风吸力作用跨中段下翼缘稳定性。永久荷载与风吸力组合下的弯矩小于永久荷载与屋面可变荷载组合下的弯矩,假设全截面有效，则：受弯构件的整体稳定性系数：查表得== 第52页共58页本科毕业设计满足要求3.6挠度计算按恒载+活载标准值考虑：满足要求。强度验算：故此檩条在平面内外均满足要求。4吊车梁设计吊车梁跨度L=6m，无制动结构，钢材采用普通Q235B热扎I型钢，单轴对称，上翼缘加强。4.1吊车荷载计算吊车为软钩中级工作制（A5）吊车，DQQD型吊车，由《钢结构设计手册》查的具体参数：表4-1DQQD型吊车技术规格图起重量Q(t)工作制度跨度S（m）起升高度（m）基本尺寸（mm）重量（t）轮压（KN）轨道型号BWhb小车总重PmaxPmin50/10tA516.51667244800272630015.44237375.3QU80吊车竖向荷载动力系数u=1.05,软勾吊车横向水平荷载系数ξ=0.12，吊车梁自重影响增大系数βw=1.03，吊车荷载分项系数竖向计算轮压P=P==564.76kN 第52页共58页本科毕业设计横向水平力T===8.57kN4.2内力计算4.2.1两台起重机作用下的内力竖向轮压在支座A处产生的最大剪力，最不利轮位可能如图4-1a所示，也可能如图4-1b所示。图4-1最大剪力轮压a图4-1最大轮压b由图4-1a有由图4-2b有竖向轮压产生的绝对最大弯矩轮压如图4-2所示，最大弯矩在C点处，其值为图4-2最大剪力轮压 第52页共58页本科毕业设计相应剪力：计算起重机梁及制动结构的强度时应考虑由起重机摆动引起的横向水平力，此处，产生的最大水平弯矩为4.2.2一台起重机作用下的内力最大剪力为（见图4-3a)最大弯矩为（见图4-3b）在C点处的相应剪力图4-3一台起重机的最大剪力和最大弯矩轮压计算制动结构的水平挠度时，应采用由一台起重机横向水平荷载标准值所产生的挠度。水平荷载最不利轮位与图4-3b相同，产生的最大水平弯矩为4.2.3内力汇总表4-1起重机梁内力汇总 第52页共58页本科毕业设计表4-1起重机梁内力汇总两台起重机时一台起重机时计算强度和稳定（设计值）计算竖向挠度（标准值）计算疲劳（标准值）计算水平挠度（标准值）1432kN.m597kN.m49.5kN.m4.3截面选择钢材为Q235，其强度设计值为：抗弯，抗弯，。估计翼缘板厚度超过16mm,故抗弯强度设计值取；而腹板厚度不超过16mm，故抗剪强度取为。4.3.1梁高h需要的梁净截面系数为由一台吊车竖向荷载标准值产生的弯曲应力为由刚度条件确定的梁截面、；最小高度：梁的经济高度： 第52页共58页本科毕业设计取腹板高度4.3.2腹板厚度由经验公式：取4.3.3翼缘板宽度b和厚度t翼缘板截面面积约为因吊车钢轨用压板与吊车梁上翼缘连接，故上翼缘在腹板两侧均有螺栓孔。另外，本设计是跨度为15m的重级工作制吊车梁，应设置辅助桁架和水平、垂直支撑系统。因此，下翼缘也应有连接水平支撑的螺栓孔（见图4-4），设上、下翼缘的螺栓孔直径为。图4-4吊车梁、制动梁截面取上翼缘宽度为500mm（留两个螺栓孔），下翼缘宽度500mm（留一个螺栓孔）。取t=22mm满足局部稳定要求。 第52页共58页本科毕业设计4.3.4截面几何特性吊车梁毛截面惯性矩为：净截面惯性矩：吊车梁净截面模量：制动梁净截面面积：制动梁截面重心至吊车梁腹板中心之间的距离：制动梁对轴的毛截面惯性矩：制动梁对吊车梁上翼缘外边缘点的净截面模量：4.4截面验算4.4.1强度验算上翼缘正应力：剪应力： 第52页共58页本科毕业设计腹板局部压力：4.4.2整体稳定验算因为有制动梁，不需要验算吊车梁的整体稳定性。4.4.3刚度验算吊车梁的竖向相对挠度：制动梁的水平相对挠度：由于跨度不大，吊车梁的截面延长度不变。4.5腹板的局部稳定因受压翼缘与制动板相连，可认为扭转收到完全约束，则有只需设置横向加劲肋沿全跨等间距布置，设间距a=1200，则全跨有十个板段。分别计算最大弯矩和最大剪力的板段。4.5.1靠近跨中的板段V或(图4-5）中部，有最大弯矩，其应力为临界应力计算，由 第52页共58页本科毕业设计但小于1.25，故由但小于1.2，则由但小于1.2，则带入稳定验算公式验算：通过。4.5.2靠近支座的端部板段1（见图4-5）由于板段1的弯曲正应力很小，可假设s=0；板段中部剪力比最大剪力略小，取，以弥补略去弯曲正应力的影响。局部压应力同前，带入局部稳定验算公式，得通过。图4-5加劲肋布置简图4.6中间横向加劲肋设计加劲肋沿腹板两侧成对布置，其外伸宽度为 第52页共58页本科毕业设计取120mm加劲肋厚度：选用加紧肋板为。4.7支座加劲肋设计制作出设用突缘加劲板（见图4-5），初选截面并进行验算。稳定性验算：按承受最大支座反力的轴心压杆，验算在腹板平面外的稳定。由查表得稳定系数（b类截面，不考虑扭转作用）。整体稳定：端面承压应力：支撑加劲肋与腹板的连接焊缝计算：焊缝计算长度：需要的焊脚尺寸：取。 第52页共58页本科毕业设计5刚架设计5.1荷载计算5.1.1屋面自重（标准值，沿坡向）0.8mm厚压型钢板檩条及支撑刚架斜梁自重―――――――――――――――――――――――――5.1.2屋面活载（标准值）屋面雪荷载(标准值)，屋面活荷载（标准值），又两者不同时考虑，取大值。屋面活荷载―――――――――――――――――――――――――5.1.3基本风压地面粗糙等级B级，按《门式刚架轻型钢结构技术规程》CECS102:2002,取封闭式建筑类型中间区风载体型系数），-0.4-0.4-0.60.8-0.5-0.4图5-1风载体型系数5.1.4吊车荷载 第52页共58页本科毕业设计最大轮压Pmax=373kN，Pmin=75.3kN，大轮轮距K=4.8m,跨度LK=16.5m，最大起重量50t,小车重15.4t。5.2各部分作用荷载5.2.1屋面恒荷载标准值：5.2.2屋面活荷载2.268-1.134-1.700-1.418-1.134-1.134标准值：5.2.3风载图5-2风载分布基本风压值为，地面粗糙度类别为B类，风荷载高度变化系数按《建筑结构荷载规范》的相关固定取值：当建筑高度小于10m时，按10m高度处的数值取，按屋顶标高计算，取为1.0，风荷载标准值：（风振系数按《建筑结构荷载规范GB5009》规定值1.05采用）柱子风压标准值为:＝B×1.05=0.8×1.0×0.45×6×1.05=2.268kN/m=B×1.05=-0.4×1.0×0.45×6×1.05=-1.134kN/m屋面负风压标准值为：＝B×1.05=-0.6×1.0×0.45×6×1.05＝-1.701kN/m＝B×1.05=-0.5×1.0×0.45×6×1.05＝-1.418kN/m=B×1.05=-0.4×1.0×0.45×6×1.05=-1.134kN/mB×1.05=-0.4×1.0×0.45×6×1.05＝-1.134kN/m 第52页共58页本科毕业设计5.2.4吊车荷载根据《厂房建筑模数协调标准》的要求，中列相邻的吊车梁中心线按1500mm计算。边列柱处吊车梁中心线至柱轴线的距离按7500mm考虑。5.3截面及截面特性，初选梁、柱截面及截面特性根据（按GB706-88计算）梁柱均选取热轧普通工字型钢。截面特性：5.4刚架内力计算5.4.3吊车竖直荷载（1） 第52页共58页本科毕业设计图5-9吊车第一竖向荷载M图(kN.M)图5-10第一竖向荷载V图(kN)图5-11第一竖向荷载N图(kN)5.4.4吊车竖直荷载（2） 第52页共58页本科毕业设计图5-12吊车第二竖向荷载M图(kN.M)图5-13吊车第二竖向荷载N图(kN)图5-14吊车第二竖向荷载V图(kN)5.4.5吊车水平荷载由左向右内力计算（1） 第52页共58页本科毕业设计图5-15吊车第一水平荷载M图(kN.M)图5-16吊车第一水平荷载N图(kN) 第52页共58页本科毕业设计图5-17吊车第一水平荷载V图(kN)5.4.6吊车水平荷载（2）图5-18吊车第二水平荷载M图(kN.M)图5-19吊车第二水平荷载N图(kN)5.4.7左风荷载内力计算 第52页共58页本科毕业设计图5-21左风荷载M图(kN.m)图5-22左风荷载M图(kN.m)图5-23左风荷载V图(kN)5.4.8吊车梁及轨道自重 第52页共58页本科毕业设计图5-24吊车梁及轨道自重M图（kN.M)图5-25吊车梁及轨道自重V图（kN)图5-26吊车梁及轨道自重N图（kN)表5-1刚架各计算截面内力标准值汇总表控制截面内力荷载统计屋面自重屋面活荷载吊车竖直b吊车水平a吊车水平b左风荷载 第52页共58页本科毕业设计吊车梁与轨道自重吊车竖直a①②③④⑤⑦⑧⑨左边柱顶M(kN·m)39.4681.2135.881.021.9633.5933.5930.57N(kN)-10.520.83-20.87-590.43-119.553.34-3.3412.86V(kN)-6.56-97.56-5.960.09-0.32-7.487.48-1.76左边柱牛腿处M(kN·m)21.7098.2819.730.731.1053.7953.7931.19N(kN)-22.96-211.45-20.87-590.43-119.553.34-3.3412.86V(kN)-6.56-97.56-5.960.09-0.32-7.487.484.14左边柱脚M(kN·m)25.47259.5123.150.091.18111.59111.5963.18N(kN)-22.96-211.45-20.87-590.43-119.553.34-3.3412.86V(kN)-6.56-92.56-5.960.09-0.3222.97-22.9720.70中柱顶M(kN·m)0.0081.280.000.540.1155.8355.8316.10N(kN)-53.08-1.93-48.26119.45-589.901.97-1.9721.40V(kN)0.0098.190.000.020.00-4.054.664.10中牛腿处M(kN·m)0.0094.720.000.490.1166.8166.814.95N(kN)-53.08-214.21-48.26-119.45-589.901.97-1.9721.40V(kN)0.0098.190.000.020.00-4.054.064.10中柱脚M(kN·m)0.00265.870.000.340.07123.18123.1824.52N(kN)-53.08-214.21-48.26-119.45-589.901.97-1.9721.40 第52页共58页本科毕业设计V(kN)0.0098.190.000.020.0026.3926.394.10靠边柱梁端M(kN·m)39.4681.2135.881.021.9633.5933.5930.57N(kN)-10.52-95.86-9.570.12-0.37-6.776.770.55V(kN)21.43-18.1019.48-0.130.27-4.624.62-12.96靠边柱梁跨端M(kN·m)32.0956.7428.230.010.101.591.5918.86N(kN)-6.14-95.86-5.580.12-0.37-6.776.770.55V(kN)-2.93-18.10-2.66-0.130.27-4.624.62-0.01靠中柱梁端M(kN·m)66.3468.7160.310.753.0216.5816.5820.56N(kN)-11.16-96.16-10.140.07-0.25-7.967.960.51V(kN)-24.9615.46-22.69-0.170.38-1.971.9710.55靠中柱梁跨端M(kN·m)32.0956.7428.230.010.101.591.5918.86N(kN)-6.14-96.16-6.160.07-0.25-7.967.960.51V(kN)-0.6015.46-0.55-0.170.38-1.971.97-0.20表5-2左柱内力组合表控制截面内力荷载统计项目组合值项目组合值项目组合值边柱顶M(kN·m)1.2×（①+②）＋1.4×③195.031.2×（①+②）＋1.4×③195.031.0×(①+②)+1.4×⑨163.47N(kN)-40.84-40.848.31V(kN)-133.29-133.29-106.58边柱牛腿处M(kN·m)1.2×264.831.2×264.831.0×(①+163.65 第52页共58页本科毕业设计（①+②）+0.9×1.4×（③+④+⑧+⑨）（①+②）+0.9×1.4×（③+④+⑧）②)+1.4×⑨N(kN)-1016.09-1016.09-216.41V(kN)-107.29-107.29-98.32边柱脚M(kN·m)1.2×（①+②）+0.9×1.4×（③+⑤+⑧+⑨）592.841.2×（①+②）+0.9×1.4×（③+⑤+⑧+⑨）592.841.0×(①+②)+1.5×⑨-97.91N(kN)-446.23-446.23379.75V(kN)-129.71-129.71-215.12中柱顶M(kN·m)1.2×（①+②）+0.9×1.5×（③+④+⑦）173.631.2×（①+②）+0.9×1.6×（③+④+⑧）173.631.0×(①+②)+1.6×⑨-215.12N(kN)32.7532.75-66V(kN)112.39112.39107.04中牛腿处M(kN·m)1.2×（①+②）+0.9×1.6×（③+④+⑦）210.581.2×（①+②）+0.9×1.7×（③+④+⑧）210.581.0×(①+②)+1.7×⑨-212.55N(kN)-559.41-559.41-63.93V(kN)112.03112.03108.65中柱脚M(kN·m)1.2×（①+②）+0.9×1.7×（③+④+⑧+⑩）508.031.2×（①+②）+0.9×1.8×（③+④+⑧）508.031.0×(①+②)+1.8×⑨-211.26N(kN)-580.36-580.36-61.86V(kN)158.23158.23110.26靠边柱梁端M(kN·m)1.2×（①+②）+0.9×1.8×（③+④+⑧）258.991.2×（①+②）+0.9×1.9×（③+④+⑧）258.991.0×(①+②)+1.9×⑨-209.98N(kN)-130.00-130.00-59.79V(kN)42.8342.83111.87边柱梁跨端M(kN·m)1.2×（①+②）+0.9×1.10×（③+⑤+⑦+⑨）154.891.2×（①+②）+0.9×1.11×（③+④+⑧）154.891.0×(①+②)+1.11×⑨-220.13N(kN)-134.45-134.45-76.14V(kN)-32.19-32.1999.15靠中柱梁端M(kN·m)1.2×239.621.2×239.621.0×(①+-220.01 第52页共58页本科毕业设计（①+②）+0.9×1.11×（③+④+⑧）（①+②）+0.9×1.12×（③+④+⑧）②)+1.12×⑨N(kN)-130.89-130.89-75.94V(kN)-32.27-32.2799.31中柱梁跨端M(kN·m)1.2×（①+②）+0.9×1.13×（③+⑤+⑦+⑨）156.201.2×（①+②）+0.9×1.14×（③+④+⑧）156.201.0×(①+②)+1.14×⑨-219.75N(kN)-136.86-136.86-75.52V(kN)15.4515.4599.636构件验算6.1.构件宽厚比验算6.1.1柱截面翼缘部分：b1／t=67/16.5=3.934.06<15=12.38满足要求。腹板部分：=34.95<250=206.33满足要求。6.1.2梁截面验算同柱截面。6.2.边柱截面验算6.2.1单元内力根据内力组合后的结果得出杆件的最大内力设计值为：轴力：N=-1016.09kN(压力)，弯矩：M=592.84kN·m，剪力：V=158.23kN。6.2.2单元计算长度a.平面外计算长度柱平面外的计算长度为最大隅撑的间距， 第52页共58页本科毕业设计b.平面内计算长度由于中柱为非摇摆柱，故，单位水平荷载H=1N作用下，通过计算得出Δ=0.0002mm，K=1/Δ=1/0.0002=5000N/mm=5000kN/m，平面内计算长度。6.2.3强度验算（取Wnx=Wx）a.抗剪承载力的验算由于柱子仅有支座加劲肋，腹板不设横向加劲肋，所以，故满足设计要求。b.抗弯承载力验算由于,则满足设计要求。6.2.4整体稳定验算平面内整体稳定: 第52页共58页本科毕业设计对于x轴，属于Q345钢，按a类截面，查表可得，则满足平面内整体稳定要求。6.3.中柱截面验算6.3.1单元内力根据内力组合后的结果得出杆件的最大内力设计值为：轴力：N=580.36kN(压力)，弯矩：M=508.03kN·m，剪力：V=158.23kN。6.3.2单元计算长度a.平面外计算长度柱平面外的计算长度取最大侧向支撑点的间距，即b.平面内计算长度单位水平荷载H=1N作用下，通过计算得出Δ=0.0002mm，K=1/Δ=1/0.0002=5000N/mm=5000kN/m， 第52页共58页本科毕业设计平面内计算长度m。6.3.3强度验算（取Wnx=Wx）a.抗剪承载力的验算由于柱子仅有支座加劲肋，腹板不设横向加劲肋，所以，故满足设计要求。b.抗弯承载力验算由于,则满足设计要求。6.3.4整体稳定验算平面内整体稳定对于x轴，属于Q345钢，按a类截面，查表可得，则 第52页共58页本科毕业设计满足平面内整体稳定要求。6.4.钢梁截面验算6.4.1单元内力根据内力组合后的结果得出杆件的最大内力设计值为：轴力：N=-130.00kN(压力)，弯矩：M=258.99kN·m，剪力：V=42.83kN。6.4.2单元计算长度a.平面内计算长度取横梁长度l=15mb.平面外计算长度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侧向支撑点，但为了安全起见计算长度根据隅撑的设置位置来确定，本工程隅撑设置位置为两檩距一个，故钢梁的平面外计算长度为6.4.3钢梁强度验算a.抗剪承载力的验算由于柱子仅有支座加劲肋，腹板不设横向加劲肋，所以，故满足设计要求。b.抗弯承载力验算由于,则 第52页共58页本科毕业设计满足设计要求。6.4.4整体稳定验算a.平面内整体稳定对于x轴，属于Q345钢，按a类截面，查表可得，则满足平面内整体稳定要求。b.平面外整体稳定对于y轴，属于Q345，按b类截面，查表得由于钢柱为等截面，故 第52页共58页本科毕业设计修正可得：满足平面外整体稳定的要求。7柱间支撑设计7.1风荷载内力，风压高度变化系数，体型系数（山墙迎风面）（山墙背风面），图7-1柱间支撑 第52页共58页本科毕业设计中柱上柱支撑承受山墙传来的风荷载为：：中柱下柱支撑承受的风荷载为：中柱吊车纵向水平制动力（一台吊车，每侧两个刹车轮）为：7.2柱间支撑的内力计算上柱K形支撑杆件内力（考虑了抗风柱的影响）图7-2K形支撑下柱十字形支撑杆内力7.3杆件截面选择7.3.1上柱间支撑 第52页共58页本科毕业设计采用等边角钢，计算长度上柱容许长细比，所需回转半径，采用单角钢支撑（）。杆件与节点板以角焊缝连接，所需焊缝长度为：每边按构造取=40mm。7.3.2下柱间支撑采用双角钢拼接（节点板厚度取10mm），下柱，所需的回转半径为，选用所需焊缝长度每条焊缝长度为，按构造要求取为100mm。7.4柱间刚性系杆计算所需选用焊接无缝圆钢管，t=4.0mm,i=2.27cm,A=8.04cm查表得满足稳定性要求。8抗风柱设计抗风柱与屋架斜梁及基础均采用铰接，柱距6.0m。8.1荷载计算 第52页共58页本科毕业设计图8-1抗风柱计算简图8.1.1风荷载作用迎风面：背风面：8.1.2轻质墙面及柱自重8.2柱截面选择柱子选用热扎轻型I字钢：I228.3内力分析采用迎风面荷载计算8.4构件强度验算8.5稳定性验算8.5.1平面内稳定性计算长度为柱子高度，l=9.9m，查表得：取 第52页共58页本科毕业设计满足要求。8.5.2位移验算风荷载标准值：满足要求。9节点设计9.1梁柱节点设计节点形式如图所示：图9-1梁柱节点形式 第52页共58页本科毕业设计9.1.1连接螺栓计算采用10.9级，M24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＝225kN。抗滑移系数查表得：，这里有，。每个螺栓承受剪力每个高强度螺栓的抗剪及抗拉承载力设计值为:在外拉力、剪力共同作用下：9.1.2端板计算端板厚度t，此时,两边支承类端板(端板外伸时)=18.28mm取端板厚t=20mm。9.1.3节点域剪力验算满足要求。故不需在节点域设置斜加劲肋,按构造要求增加斜加劲肋。9.1.4端板螺栓处腹板强度验算在端板设置螺栓处,应满足,此时， 第52页共58页本科毕业设计满足要求，估不需设置腹板加劲肋。9.1.5节点板焊缝验算刚架构件翼缘与端板的连接应采用全熔透对接焊缝,腹板与端板的连接采用角对接组合焊缝,焊条采用E43型,则对接焊缝的面积为：A点的强度为E点强度为：C点强度为：B点强度为：D点强度为：9.2梁梁节点设计 第52页共58页本科毕业设计图9-2梁梁节点形式9.2.1螺栓连接螺栓计算采用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：，这里有，。螺栓所受的最大拉力：=52.86kN每个螺栓承受剪力。9.2.2端板计算设端板厚度t,，两边支承类端板厚度即为取t=10mm。9.2.3端板螺栓处腹板强度验算 第52页共58页本科毕业设计故不需设置腹板加劲肋。9.3牛腿节点图9-3牛腿节点作用于牛腿根部的剪力V、弯矩M分别为：焊缝：上翼缘采用对接焊缝，下翼缘与腹板采用直角焊缝，取，采用引弧板。焊缝面积：上翼缘腹板下翼缘形心位移： 第52页共58页本科毕业设计牛腿上翼缘焊缝：牛腿下翼缘焊缝：下翼缘在F作用下的强度：腹板的焊缝：满足设计要求10柱脚设计10.1设计资料钢材为Q345B，钢柱为，柱与柱脚底板采用完全焊透的对接焊缝；柱脚落在混凝土强度等级C30的基础短柱上。10.1.1柱脚底板内力设计值10.1.2计算指标锚栓采用：Q235，底板厚度：混凝土采用C30级，抗压强度设计值：混凝土强度影响系数：。10.2柱脚底板尺寸初定锚栓为6M30mm。取。 第52页共58页本科毕业设计取F=0mm，加劲肋板厚，支承加劲肋个数个。则：满足要求。图10-1柱脚形式10.3锚栓、底板混凝土局部受压、底板下后浇层抗剪承载力计算10.3.1受拉锚栓的总拉力锚栓6M30，总有效面积：；，底板受压区长度计算：解得：底板下的混凝土最大压应力： 第52页共58页本科毕业设计受拉锚栓的总拉力：10.3.2锚栓受拉强度验算满足要求。10.3.3混凝土局部受压计算混凝土局部受压时的强度提高系数：则：10.3.4底板下后浇层抗剪承载力计算水平抗剪承载力：满足要求。10.4柱脚底板厚度计算10.4.1板段弯矩　　查表得：弯矩系数，其板段弯矩： 第52页共58页本科毕业设计10.4.2柱脚底板厚度图10-2板段尺寸，取。10.5柱与底板的连接焊缝计算沿柱周边采用完全焊透的坡口对接焊缝，焊缝与柱截面等强度，故不必进行焊缝强度的验算。11柱基础设计采用柱下独立基础。建筑场地持力层属粉质粘土，地基承载力特征值240kN/m2，稳定地下水埋深约4.0m。取基础的设计埋置深度为1.8m。基础荷载：取基础梁截面尺寸为300mm×450mm，则基础梁自重为：0.3×0.45×6×25=20.25kN墙板及窗重：0.45×（4.0×3.0+4.0×1.5）+0.15×18.12=10.82kN1.2m墙自重：19×0.24×6×1.2=32.83kN 第52页共58页本科毕业设计11.1边柱基础11.1.1底面尺寸确定控制内力为M=97.91kN.m；N=379.75kN；V=215.12kN初选底面积为考虑偏心的影响，将基底面积增大1.3倍，即A=1.86×1.3=2.08。取基础宽b=1.50m，长l=1.50m，A=2.25,。基础自重和基础上的土重：11.1．2验算荷载偏心距e基底处的总竖向力：基底处的总力矩：偏心距：故满足要求。满足要求。11.1.3抗冲切验算 第52页共58页本科毕业设计基础采用分阶基础，基础高度1.5m。取,考虑冲切荷载时取用的面积由于800mm