設計題目:
輕型門式剛架結構設計
姓名學號
專業學院
指導教師
2012. 06.15
目錄輕型門式剛架結構設計任務書 2
一、設計目的 2
二、基本要求 2
三、設計資料 2
四、設計內容 2
鋼結構設計說明 3
設計計算書 4
一、設計概況 4
二、結構布置 4
三、檁條設計 5
1初選截面 5
2截面驗算 6
四、剛架設計 7
1初估截面 7
2荷載計算 7
3剛架內力分析並選取最不利截面 10
4按照所選截面進行梁柱截面驗算 16
五、節點設計 18
1梁柱節點 18
2梁梁節點 20
六、柱腳設計 21
參考文獻 25
1、複習鋼結構課程內容，綜合運用所學知識，學習鋼結構設計過程
2、學習鋼結構方案設計、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
1、掌握門式剛架結構設計的內容、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範和規定，並能在設計中正確應用。
3、根據建築設計要求，正確選擇結構形式，合理布置結構。
4、掌握門式剛架結構的計算方法和構造要求。
5、認真繪製施工圖和編寫說明書、計算書。
1、結構形式：門式剛架，見附件1，具體尺寸見分配**。
2、屋面板和牆面板：彩色壓型鋼板
3、構件形式：梁柱為等截面實腹式焊接h型截面，檁條為冷彎薄壁c型
面4、節點形式：梁柱剛接節點； 梁梁連線（端板剛接）； 柱腳
5、基礎：柱下獨立基礎； 混凝土：c30； 鋼筋二級筋；基礎埋深1.5m，
地基承載力標準值
6、荷載種類：恆載，活載和風荷載（見分組單），不考慮其它荷載
1、剛架設計：結構立面圖、結構平面布置圖；
2、檁條設計：檁條詳圖，檁條、支撐布置圖
3、節點及構造詳圖：梁柱連線、梁梁連線及柱腳詳圖；
4、設計說明書及計算書1份。
1. 本工程結構體系為單層輕型剛架結構
2. 設計依據：
《鋼結構設計規範》（gb50017-2003）；
《建築結構荷載規範》（gb50009-2001）；
《門式鋼架輕型房屋鋼結構技術規程》（cecs102:2002）；
《冷彎薄壁型鋼鋼結構技術規範》（gb50018-2002）；
《輕型鋼結構設計規程》（dbj08-68-97）
3. 設計荷載標準值：
恆載0.2kn/；
活載0.4 kn/；
風荷載0.35 kn/。
4. 焊條材料：
鋼材為q345鋼，焊條為e50焊條，自動或半自動焊。
5. 鋼結構剛架採用q345鋼，檁條採用冷彎薄壁c型鋼，材料為q345鋼，其機械效能即抗拉強度、伸長率、屈服強度、冷彎效能和化學成分均符合規範規定，且具備鋼材出廠證明和合格保證。
6. 本設計中的焊縫均為滿焊，且符合規範要求，焊縫等級不低於2級，未註明的焊角尺寸均為8mm，未註明的螺栓均為c級，且為m20。
7. 加勁肋在翼緣兩側均為對稱布置。
8. 本工程具體選用材料如下：
檁條：冷彎薄壁型鋼q345，
剛架梁：h型鋼hn300x150x5.5x8
剛架柱：h型鋼hw250x250x9x14
螺栓：8.8級
9. 本工程的柱腳為：剛接柱腳，所用錨栓為m22
10. 本工程的梁柱連線採用側接的方式，梁梁採用頂端對接方式，具體見圖紙。
結構尺寸：跨度9m；簷口標高：6.9m；坡度：0.15； 開間：6m；長度：66m；
荷載：恆載：0.2 kn/ 活載：0.4 kn/ 風壓：0.35 kn/；
材料：q345鋼，e50焊條，e=2.06e5mpa。
根據結構尺寸要求繪製結構平面布置圖，立面布置圖和側立面布置圖，並根據結構構造要求進行檁條布置。檁條盡可能沿斜樑等間距均勻對稱布置，除每側斜樑兩端的兩根檁條外，檁條間距水平距離為2.0m，兩側兩根檁條距柱軸線距離為0.
25m，每側斜樑布置3根，共布置6根。具體布置見結構布置附圖。
按照上述結構布置進行檁條設計計算，為使所有檁條選用截面一致，單根檁條設計按水平間距2m，坡向間距2.022m。單根檁條承受荷載大小為作用在檁條兩側間距之和一半（即水平距離2m，豎直距離0.
3m，坡向距離2.022m）屋面板上的分布荷載值，據此進行一下步計算。
（1）荷載：
屋面和牆面恆荷載：
檁條自重：
屋面活荷載：
風荷載：
檁條線荷載標準值：
設計值：
分解得：
彎矩設計值：
檁條x方向荷載
檁條x方向彎矩圖
檁條y方向荷載
（1）抗彎強度：
，可（2）撓度：
，可，可綜上，選擇
（1）剛架斜樑
選取窄翼緣h型鋼，截面特性為：
理論重量：
（2）剛架柱：
選取寬翼緣h型鋼，截面特性為：
理論重量：
所有鋼架選用相同截面，故在進行剛架設計時取中間部分的剛架進行內力分析，每個剛架所承受荷載大小為相鄰兩剛架間通過屋面板、牆面及檁條所傳遞到剛架上的荷載。
（1）恆載：
屋面自重及檁條自重等恆載是通過檁條作用於鋼架上的，故為集中力。按照檁條承受屋面板荷載並傳力，每側斜樑兩端的兩根檁條所傳遞荷載為該檁條兩側間距之和一半屋面板上的分布荷載值，而中間部分檁條所傳遞的荷載大小為兩檁條間屋面板上作用的荷載大小值。故恆載所產生的荷載布置如下：
注：為兩端、屋脊處的集中荷載
為梁跨中間處的集中荷載
（2）活載
活載通過屋面板傳遞，傳力原則與恆載相同。
注：為兩端、屋脊處集中荷載，為梁跨中部集中荷載
（3）風荷載
風載為水平方向，根據不同作用面上的風載係數計算各個作用面上的風載大小，剛架兩個豎直柱上為分布力，大小為相鄰兩剛架間豎直面上的風載，兩個斜樑上為通過檁條傳遞的集中力，傳遞原則同恆載。
柱： 斜樑：
注：為左側柱（迎風面），為右側柱（背風面）
為左側梁（迎風面），為右側梁（背風面）
根據初選截面及荷載布置，不計及剛架自重用結構力學求解器進行各種荷載單獨作用下內力計算，計算結果見下圖。然後考慮荷載分項係數進行3種荷載組合作用併計剛架自重情況下的內力計算，由sap2000求得計算結果（見附圖），選出組合荷載作用下的最不利截面內力。所選結果見下表。
（1）恆載+活載內力圖
彎矩圖剪力圖
軸力圖（2）活載+風載
彎矩圖剪力圖
軸力圖（3）恆荷載+0.9（風荷載+活荷載）
彎矩圖剪力圖軸力圖
（4）控制截面內力表
控制介面示意圖：
（1）梁的驗算：
梁選用型鋼
截面特性：
荷載組合作用下最大內力：
①強度驗算：
故強度滿足要求
②剛度：
x方向：
y方向：
滿足剛度要求
③平面內穩定性
為a類截面，
查表得取，查表得
帶入計算：
，滿足平面內穩定性條件
④平面外穩定性
由於結構設有檁條，故平面外穩定性一定滿足，可不驗算。
綜上所述，所選斜樑滿足要求
（2）柱的驗算
柱選用的為
截面特性：
荷載組合下得最大內力：
因最不利截面位於柱頂，不需要考慮自重作用
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