單跨雙坡門式剛架設計
一設計資料
1 車間柱網布置
廠房為單跨雙坡門式剛架(圖1)。長度,柱距,跨度。門式剛架簷高,屋面坡度為。
圖1 剛架簡圖
2 材料選用
屋面材料:單層彩板
牆面材料:單層彩板
天溝:鋼板天溝
3 結構材料材質
鋼材選用,,
基礎混凝土標號:,
4 荷載(標準值)
ⅰ 恆載:無吊頂,(不包括剛架自重)
ⅱ 活載:
ⅲ 風載:基本風壓,地面粗糙度類,風載體形係數如圖2所示:
圖2 風載體形係數示意圖
ⅳ 雪載:。
本設計不考慮**作用
二單榀剛架設計
單榀剛架的設計取中間榀按照封閉式中間區單元進行。
1. 荷載組合
計算剛架內力時,按照如下三種荷載組合進行:
①;②;
③;④。
計算位移變形時,按照以下三種荷載組合進行:
①;②;
③。2. 內力計算
採用同濟大學鋼結構輔助設計軟體計算結構的內力。
1 結構的計算模型。如圖3所示:
圖3 剛架計算模型
2 截面形式及尺寸初選
根據柱的受力特點,且考慮經濟性因素,柱採用楔形焊接型鋼;而梁由於跨度較小,若採用楔形會增加製作成本,因此梁採用等截面焊接型鋼。各個截面的資訊見表1,截面形式見圖4。
表 1截面資訊表
ⅰ-ⅰ截面截面截面
圖4 梁柱截面示意圖
3 各種工況下的荷載,如圖5所示:
(a)恆載作用簡圖
(b)活載作用簡圖
(c)左風荷載作用簡圖
(d)右風荷載作用簡圖
圖5 工況荷載圖
4 各種工況下的內力
執行,結果如圖6至圖9及**2所示。
(a)(單位:)
(b)(單位:)
(c)(單位:)
圖 6 恆載作用下的剛架圖
(a)(單位:)
(b)(單位:)
(c)(單位:)
圖 7 活載作用下的剛架圖
(a)(單位:)
(b)(單位:)
c)(單位:)
圖 8 左風作用下的剛架圖
(a)(單位:)
(b)(單位:)
c)(單位:)
圖9 右風作用下的剛架圖
表 2各工況作用下的截面內力
5 內力組合
由以上軟體計算內力,按照荷載組合規則進行計算,內力組合值如表3所示。
表3內力組合值
3. 構件截面驗算
因為門式剛架左右對稱,因此只需驗證半榀剛架即可。
⑴ 區域性穩定驗算
構件區域性穩定驗算是通過限制板件的寬厚比來實現的。
1 柱翼緣
(滿足要求)
2 柱腹板
ⅰ-ⅰ截面 (滿足要求)
ⅱ-ⅱ截面 (滿足要求)
3 梁翼緣
(滿足要求)
4 梁腹板
(滿足要求)
⑵ 強度及整體穩定驗算
楔形柱的腹板高度變化率為,而梁因為是等截面,因此高度變化率也符合的條件,所以考慮板件的屈曲後強度,腹板抗剪承載力按照下式計算:。梁柱都不設定橫向加勁肋。
對於柱:,,
因為,所以
對於梁:,,
因為,所以
1) 1號單元(柱)的驗算
ⅰ-ⅰ截面強度驗算:
1 組合內力值
ⅰ-ⅰ截面只存在軸力和剪力,分別驗算截面的正應力和剪應力。
正應力驗算採用荷載組合:
剪應力驗算採用荷載組合:
2 強度驗算
正應力驗算:
彎矩為0,故截面的邊緣正應力比值。
用代替公式中的:
因為,所以,即1號節點端截面全部有效。
經驗算ⅰ-ⅰ截面強度滿足條件。
ⅱ-ⅱ截面強度驗算:
1 組合內力值
ⅱ-ⅱ截面受到壓彎作用,採用以下荷載組合進行驗算:
2 強度驗算
故截面的邊緣正應力比值。
因為,用代替公式中的:
因為,所以,即2號節點端ⅱ-ⅱ截面全部有效。
ⅱ-ⅱ截面受到剪力、彎矩、軸力的共同作用
所以採用以下公式進行驗算:
經驗算ⅱ-ⅱ截面強度滿足條件。
截面利用率
①號桿件整體穩定驗算:
1 平面內計算高度確定
楔形柱截面高度成線形變化,柱的小頭慣性矩,柱的大頭慣性矩,。斜樑為等截面,換算長度係數,梁最小截面慣性矩,。
柱的線剛度:
梁的線剛度:
根據以及查表得到楔形柱的計算長度係數,所以柱的平面內計算長度。
2 平面內穩定計算
變截面柱的長細比
根據長細比查《鋼結構設計規範》得到桿件軸心受壓穩定係數。
平面內穩定驗算:
故平面內穩定滿足條件。
3 平面外穩定驗算
平面外柱的計算長度,柱的長細比
根據長細比查《鋼結構設計規範》得到桿件軸心受壓穩定係數。
構件楔率
柱底端彎矩為0,故等效彎矩係數
圖10 柱的平面外穩定計算簡圖
整體穩定係數
因為,所以按照《鋼結構設計規範》查出相應的。
平面外穩定驗算:
故平面外穩定滿足條件。
2) 2號單元(梁)的驗算
ⅲ-ⅲ截面強度驗算:
1 組合內力值
ⅲ-ⅲ截面受到壓彎作用,在風吸力的作用下,即在荷載組合
作用時,下翼緣受壓。但是由於梁的下翼緣設定隅撐,截面對稱,上下翼緣採用相同的計算長度,而且值比恆載與活載組合時的計算值小,所以下翼緣受壓情況不予計算。只採用以下荷載組合進行驗算:
2 強度驗算
故截面的邊緣正應力比值。
因為,用代替公式中的:
因為,所以,即2號節點端ⅲ-ⅲ截面全部有效。
ⅲ-ⅲ截面受到剪力、彎矩、軸力的共同作用
所以採用以下公式進行驗算:
經驗算ⅲ-ⅲ截面強度滿足條件。
截面利用率
ⅳ-ⅳ截面強度驗算:
1 組合內力值
ⅳ-ⅳ截面受到壓彎作用,在風吸力的作用下,即在荷載組合
作用時,下翼緣受壓。與截面ⅲ-ⅲ同樣原因只採用以下荷載組合進行驗算:
2 強度驗算
故截面的邊緣正應力比值。
因為,用代替公式中的:
因為,所以,即3號節點端ⅳ-ⅳ截面全部有效。
ⅳ-ⅳ截面受到剪力、彎矩、軸力的共同作用
所以採用以下公式進行驗算:
經驗算ⅳ-ⅳ截面強度滿足條件。
截面利用率
②號桿件的平面外整體穩定驗算:
剛架斜樑應按照壓彎構件計算平面外的穩定,計算方法按照《鋼結構設計規範》的規定進行。平面外的計算長度,等截面梁的弱軸慣性矩。柱的長細比
根據長細比查《鋼結構設計規範》得到桿件軸心受壓穩定係數。
因為,所以其整體穩定係數可以安裝下列公式近似計算:
因為,所以用代替。
平面外穩定驗算:
故平面外穩定滿足條件。
4. 位移計算
⑴ 柱頂側移計算
柱腳為鉸接形式。
水平力圖11 剛架柱頂側移荷載計算簡圖
變截面柱的平均慣性矩:
橫樑的平均慣性矩:
剛架柱與剛架梁的線剛度比值
剛架在水平力作用下的柱頂側移
因此柱頂水平位移滿足要求。
⑵ 橫樑撓度計算
由計算結果知,橫樑在跨中撓度最大
因此橫樑撓度滿足要求。
5. 構件連線節點設計
⑴ 梁柱節點設計
梁柱節點連線採用端板豎放的連線形式,如圖12所示。
連線處選用如下兩組組合內力值:
(軸力使梁受壓)
(軸力使梁受拉)
圖12 梁柱連線節點示意圖圖13 螺栓布置圖(1-1)
1 螺栓驗算
採用級摩擦型高強度螺栓連線,連線表面採用噴砂的處理方法,摩擦面的抗滑移係數,預拉力,則每個螺栓的抗剪承載力為:初步採用個高強度螺栓。螺栓群的布置如圖13所示。
在第一組荷載作用時:
頂排螺栓的拉力最大
抗拉滿足
第二排螺栓
第三排螺栓:
因為,所以取
第四排螺栓:
,取螺栓群的抗剪承載力
抗剪滿足
在第二組荷載作用時:
底排螺栓的拉力最大
抗拉滿足
第三排螺栓:
第二排螺栓:
因為,所以取
第一排螺栓:
,取螺栓群的抗剪承載力
抗剪滿足
⑵ 梁梁節點設計
梁梁拼接節點連線形式如圖14所示。
連線處選用如下組合內力值:
圖14 梁梁連線節點示意圖圖15 螺栓布置圖(2-2)
1 螺栓驗算
採用級摩擦型高強度螺栓連線,連線表面採用噴砂的處理方法,摩擦面的抗滑移係數,預拉力,則每個螺栓的抗剪承載力為:
初步採用個高強度螺栓。螺栓群的布置如圖15所示。
在第一組荷載作用時:
底排螺栓的拉力最大
抗拉滿足
因為剪力很小,所以無需驗算剪力。
PKPM門式剛架設計流程
pkpm2005年版,06年總結。門式剛架快速建模 門式剛架網線輸入 柱高 建築高度 300 mm 5 坡度 2.86 10 坡度 5.71 平面外計算長度 隅撐及附跨的間距 定義鉸接構件及支座情況 不帶行車一般柱底是鉸接的,帶行車的鋼柱一般是鋼接的 砼柱鋼梁的屋面,一般梁是鉸接的。荷載輸入 恆荷 ...
門式鋼架設計
班級 姓名 序號 學好 指導老師 一 設計資料 單層廠房採用單跨雙坡輕型門式剛架,鋼架跨度為27m,長度48m,簷口標高為9m,共9榀鋼架,柱距6m,屋面坡度取1 10。剛架為等截面的梁 柱。屋面及牆面均採用彩色鋼板,檁條及牆梁均採用冷彎薄壁卷邊c型鋼,間距為1.5m 材料採用q235鋼材,焊條採用...
門式鋼架設計要點
輕型門式剛架房屋結構在我國的應用大約始於20世紀80年代初期。近十多年來得到迅速的發展,目前國內每年有上千萬平方公尺的輕鋼建築工程,主要用於輕型的廠房 倉庫 體育館 展覽廳及活動房屋 加層建築等。單層輕型門式剛架結構是指以輕型焊接h形鋼 等截面或變截面 熱軋h形鋼 等截面 或冷彎薄壁型鋼等構成的實腹...