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钢结构单层厂房结构设计钢结构单层厂房结构计算书
一、设计资料南昌市某__厂一厂房,该厂房为单层,采用单跨双坡门式刚架,刚架跨度18m,柱高6m;共有12榀刚架,柱距6m,屋面坡度1:10;地震设防列度为6度,设计地震分组为第一组,设计基本地震加速度值
0.05g刚架平面布置见图1a,刚架形式及几何尺寸见图1b屋面及墙面板均为彩色压型钢板内填充以保温玻璃棉板,详细做法见建筑专业设计文件;考虑经济、制造和__方便,檩条和墙梁均采用冷弯薄壁卷边C型钢,间距为
1.5m,钢材采用Q235钢,焊条采用E43型
二、荷载计算
(一)荷载取值计算1.屋盖永久荷载标准值(对水平投影面)YX51-380-760型彩色压型钢板
0.15KN/m250mm厚保温玻璃棉板
0.05KN/m2PVC铝箔及不锈钢丝网
0.02KN/m2檩条及支撑
0.10KN/m2刚架斜梁自重
0.15KN/m2悬挂设备
0.20KN/m2合计
0.67KN/m22.屋面可变荷载标准值屋面活荷载按不上人屋面考虑,取为
0.50KN/m2雪荷载基本雪压S0=
0.45KN/m2对于单跨双坡屋面,屋面坡角α=5°42′38″,μr=
1.0,雪荷载标准值Sk=μrS0=
0.45KN/m2取屋面活荷载与雪荷载中的较大值
0.50KN/m2,不考虑积灰荷载3.轻质墙面及柱自重标准值(包括柱、墙骨架等)
0.50KN/m24.风荷载标准值按《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》__CS1022002附录A的规定计算基本风压ω0=
1.05×
0.45KN/m2,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》GB50009-2001的规定采用,当高度小于10m时,按10m高度处的数值采用,μz=
1.0风荷载体型系数μs迎风面柱及屋面分别为+
0.25和-
1.0,背风面柱及屋面分别为+
0.55和-
0.65__CS1022002中间区5.地震作用据《全国民用建筑工程设计技术措施—结构》中第
18.
8.1条建议单层门式刚架轻型房屋钢结构一般在抗震设防烈度小于等于7度的地区可不进行抗震计算故本工程结构设计不考虑地震作用
(二)各部分作用的荷载标准值计算屋面恒荷载标准值
0.67×6=
4.02KN/m活荷载标准值
0.50×6=
3.00KN/m柱荷载恒荷载标准值
0.5×6×6+
4.02×9=
54.18KN活荷载标准值
3.00×9=
27.00KN风荷载标准值迎风面柱上qw1=
0.47×6×
0.25=
0.71KN/m横梁上qw2=-
0.47×6×
1.0=-
2.82KN/m背风面柱上qw3=-
0.47×6×
0.55=-
1.55KN/m横梁上qw4=-
0.47×6×
0.65=-
1.83KN/m
三、内力分析考虑本工程刚架跨度较小、厂房高度较低、荷载情况及刚架__制造方便,刚架采用等截面,梁柱选用相同截面柱脚按铰接支承设计采用弹性分析方法确定刚架内力引用《钢结构设计与计算》(包头钢铁设计研究院编著,机械工业出版社)中表2-29(铰接柱脚门式刚架计算公式)计算刚架内力1.在恒荷载作用下λ=l/h=18/6=3ψ=f/h=
0.9/6=
0.15k=h/s=6/
9.0449=
0.6634μ=3+k+ψ3+ψ=3+
0.6634+
0.15×3+
0.15=
4.1359HA=HE=qlλΦ/8=
4.02×18×3×
0.52__/8=
14.35KNMC=ql2[1-1+ψΦ]/8=
4.02x182[1-1+
0.15×
0.52__]=
63.78KN·mMB=MD=-ql2Φ/8=-
4.02×182×
0.52__/8=-
86.11KN·m刚架在恒荷载作用下的内力如图内力计算的“+、-”号规定弯矩图以刚架外侧受拉为正,在弯矩图中画在受拉侧;轴力以杆件受压为正,剪力以绕杆端顺时针方向旋转为正2.在活荷载作用下VA=VE=
27.00KNHA=HE=
3.00×18×3×
0.52__/8=
10.71KNMC=
3.00×182[1-1+
0.15×
0.52__]/8=
47.60KN·mMB=MD=-
3.00×182×
0.52__/8=-
64.26KN·m刚架在活荷载作用下的内力如图3.在风荷载作用下对于作用于屋面的风荷载可分解为水平方向的分力qx和竖向的分力qy现分别计算,然后再叠加1在迎风面横梁上风荷载竖向分力qw2y作用下VA=
2.82×9-
6.35=
19.03KNHA=HE=qlλΦ/4=
2.82×18×3×
0.1322/4=
5.03KNMB=MD=
5.03×6=
30.18KN·mMC=ql2[α2-1+ψΦ]/4=
2.82×182×[
0.52-
1.15×
0.1322]/4=
22.38KN·m刚架在qw2y作用下的内力如图2在背风面横梁上风荷载竖向分力qw4y作用下VA=
1.83×9-
4.12=
12.35KNHA=HE=qlλΦ/4=
1.83×18×3×
0.1322/4=
3.27KNMB=MD=
3.27×6=
19.62KN·mMC=ql2[α2-1+ψΦ]/4=
1.83×182×[
0.52-
1.15×
0.1322]/4=
14.52KN·m刚架在qw4y作用下的内力如图3在迎风面柱上风荷载qw1作用下α=1,VA=-VB=-qh12/2L=-
0.71×62/2×18=-
0.71KNHE=
0.71×6-
3.22=
1.04KNMD=
1.04×6=
6.24KN·m刚架在qw1作用下的内力如图4在背风面柱上风荷载qw3作用下VA=-VB=-qh12/2L=-
1.55×62/2×18=-
1.55KNHA=
1.55×6-
7.02=
2.28KNMD=
7.02×6-
1.55×62/2=
14.22KN·mMB=
2.28×6=
13.68KN·m刚架在qw3作用下的内力如图5在迎风面横梁上风荷载水平分力qw2x作用下α=1,β=0HA=
2.82×
0.91+
0.0202/2=
1.29KNHE=
2.82×
0.9-
1.29=
1.25KNMB=
1.29×6=
7.74KN·mMD=
1.25×6=
7.50KN·m刚架在qw2x作用下的内力如图6在背风面横梁上风荷载水平分力qw4x作用下HA=
1.83×
0.91+
0.0202/2=
0.84KNHE=
1.83×
0.9-
0.84=
0.81KNMB=
0.81×6=
4.86KN·mMD=
0.84×6=
5.04KN·m刚架在qw4x作用下的内力如图7用叠加绘制在风荷载作用下刚架的组合内力
四、内力组合刚架结构构件按承载能力极限状态设计,根据《建筑结构荷载规范》GB50009-2001的规定,采用荷载效应的基本组合γ0S≤R本工程结构构件安全等级为二级,γ0=
1.0对于基本组合,荷载效应组合的设计值S从下列组合值中取最不利值确定A.
1.2×恒荷载标准值计算的荷载效应+
1.4×活荷载标准值计算的荷载效应B.
1.0×恒荷载标准值计算的荷载效应+
1.4×风荷载标准值计算的荷载效应C.
1.2×恒荷载标准值计算的荷载效应+
1.4×活荷载标准值计算的荷载效应+
0.6×
1.4×风荷载标准值计算的荷载效应D.
1.2×恒荷载标准值计算的荷载效应+
1.4×风荷载标准值计算的荷载效应+
0.7×
1.4×活荷载标准值计算的荷载效应E.
1.35×恒荷载标准值计算的荷载效应+
0.7×
1.4×活荷载标准值计算的荷载效应本工程不进行抗震验算最不利内力组合的计算控制截面取柱底、柱顶、梁端及梁跨中截面,对于刚架梁,截面可能的最不利内力组合有梁端截面1M__x及相应的N、V;2Mmin及相应的N、V梁跨中截面1M__x及相应的N、V;2Mmin及相应的N、V对于刚架柱,截面可能的最不利内力组合有1M__x及相应的N、V;2Mmin及相应的N、V3N__x及相应的±M__x、V;4__in及相应的±M__x、V内力组合见表1刚架内力组合表(以左半跨为例)表1截面内力组组合项目荷载组合方式荷载组合项目M(KN·m)N(KN)V(KN)刚架柱柱顶(B点)M__x及相应的N、VA
1.2×恒+
1.4×活
193.
3081.22-
32.21(←)Mmin及相应的N、VB
1.0×恒+
1.4×风-
7.__
1.05-
1.67(←)N__x及相应的±M__x、VA
1.2×恒+
1.4×活
193.
3081.22-
32.21(←)__in及相应的±M__x、VB
1.0×恒+
1.4×风-
7.__
1.05-
1.67(←)柱底(A点)M__x及相应的N、VMmin及相应的N、VN__x及相应的±M__x、VA
1.2×恒+
1.4×活
0102.82-
32.21(→)__in及相应的±M__x、VB
1.0×恒+
1.4×风
019.
054.30(←)刚架梁支座(B点)M__x及相应的N、VA
1.2×恒+
1.4×活
193.
3039.__
77.60(↑)Mmini及相应的N、VB
1.0×恒+
1.4×风-
7.__
1.
570.__(↑)跨中(C点)M__x及相应的N、VB
1.0×恒+
1.4×风-
9.40-
2.
030.60(↓)Mmin及相应的N、VA
1.2×恒+
1.4×活-
143.
1831.81-
3.21(↑)注内力计算的“+、-”号规定弯矩图以刚架外侧受拉为正,轴力以杆件受压为正,剪力以绕杆端顺时针方向旋转为正
五、刚架设计
(一)截面设计参考类似工程及相关资料,梁柱截面均选用焊接工字钢450×200×8×12,截面特性B=200mm,H=450mm,tw=
8.0mm,tf=
12.0mm,A=
82.1cm2Ix=28181cm4,Wx=1252cm3,ix=
18.53cmIy=1602cm4,Wx=
160.2cm3,ix=
4.42cm
(二)构件验算1.构件宽厚比的验算翼缘部分腹板部分2.刚架梁的验算1抗剪验算梁截面的最大剪力为V__x=
77.60KN考虑仅有支座加劲肋,fv=125N/mm2Vu=hwtwfv=426×8×125=426000N=
426.0KNV__x=
77.60KNVu,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=
39.__KN,V=
77.60KN,M=
193.30KN·N因V
0.5Vu,取V=
0.5Vu,按规范GB70017式
4.
4.1-1验算,=
220.90KN·mM=
193.30KN·m,取M=Mf故,满足要求3整体稳定验算N=
39.__KN,M=
193.30KN·mA.梁平面内的整体稳定性验算计算长度取横梁长度lx=18090mm,λx=lx/ix=18090/
185.3=
97.63[λ]=150,b类截面,查表得ψx=
0.570,βmx=
1.0=
165.15N/mm2f=215N/mm2,满足要求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,有蒙皮作用,檩条可作为横梁平面外的支承点,但为安全起见,计算长度按两个檩距或隅撑间距考虑,即ly=3015mm对于等截面构件γ=0,μs=μw=1λy=μsl/iy0=3015/
44.2=
68.2,b类截面,查表得ψy=
0.762取ψb’=
1.07-
0.282/ψby=
0.821故,满足要求梁跨中截面故,满足要求5验算檩条集中荷载下的局部受压承载力檩条传给横梁上翼缘的集中荷载F=
1.2×
0.27×6+
1.4×
3.00×3=
18.43KNLz=a+5hy+2hR=70+5×12+0=130mm验算腹板上边缘处的折算应力取梁端截面处的内力M=
193.30KN·m,N=
39.__KN,V=
77.60KNσc=
17.72N/mm2=
130.65N/mm
21.2f=258N/mm2,满足要求3.刚架柱的验算抗剪验算柱截面的最大剪力为V__x=
32.21KN考虑仅有支座加劲肋,fv=125N/mm2Vu=hwtwfv=426×8×125=426000N=
426.0KNV__x=
32.21KNVu,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=
81.22KN,V=
32.21KN,M=
193.30KN·N因V
0.5Vu,取V=
0.5Vu,按规范GB70017式
4.
4.1-1验算,=
215.61KN·mM=
193.30KN·m,取M=Mf故,满足要求3整体稳定验算构件的最大内力N=
102.82KN,M=
193.30KN·mA.刚架柱平面内的整体稳定性验算刚架柱高H=6000mm,梁长L=18090mm.柱的线刚度K1=Ic1/h=28181×104/6000=
46968.3mm3梁线刚度K2=Ib0/2ψS=28181×104/2×9045=
15578.2mm3K2/K1=
0.332,查表得柱的计算长度系数μ=
2.934刚架柱的计算长度lx=μh=17604mmλx=lx/ix=17604/
185.3=950[λ]=150,b类截面,查表得ψx=
0.588,βmx=
1.0=
181.45N/mm2f=215N/mm2,满足要求B.刚架柱平面外的整体稳定验算考虑屋面压型钢板墙面与墙梁紧密连接,起到应力蒙皮作用,与柱连接的墙梁可作为柱平面外的支承点,但为安全起见,计算长度按两个墙梁距离或隅撑间距考虑,即ly=3000mm对于等截面构件γ=0,μs=μw=1λy=μsl/iy0=3000/
44.2=
67.9,b类截面,查表得ψy=
0.764取ψb’=
1.07-
0.282/ψby=
0.8224按《钢结构设计规范》GB50017-2003校核刚架柱腹板容许高厚比柱顶截面4按《钢结构设计规范》GB50017-2003校核刚架柱腹板容许高厚比柱顶截面EMBEDEquation.3故,满足要求柱底截面故,满足要求4.验算刚架在风荷载作用下的侧移μIc=Ib=28181cm4,ζt=Icl/hIb=18000/6000=
3.0刚架柱顶等效水平力按下式计算H=
0.67W=
0.67×
13.56=
9.09KN其中W=ω1+ω4·h=
0.71+
1.55×
6.0=
13.56KN
(三)节点验算1.梁柱连接节点1螺栓强度验算梁柱节点采用
10.9级M22__度摩擦型螺栓连接,构件接触面采用喷砂,摩擦面抗滑移系数μ=
0.45,每个__度螺栓的预拉力为190KN,连接处传递内力设计值N=
39.__KN,V=
77.60KN,M=
193.30KN·m每个螺栓的拉力螺栓群的抗剪力,满足要求最外排一个螺栓的抗剪、抗拉力,满足要求2端板厚度验算端板厚度取为t=21mm按二边支承类端板计算3梁柱节点域的剪应力验算,满足要求4螺栓处腹板强度验算Nt2=
75.70KN
0.4P=
0.4×190=
76.0KN,满足要求2.横梁跨中节点横梁跨中节点采用
10.9级M20__度摩擦型螺栓连接,构件接触面采用喷砂,摩擦面抗滑移系数μ=
0.45,每个__度螺栓的预拉力为155KN,连接处传递内力设计值N=
31.81KN,V=
3.21KN,M=
143.18KN·m每个螺栓的拉力螺栓群的抗剪力,满足要求最外排一个螺栓的抗剪、抗拉力,满足要求2端板厚度验算端板厚度取为t=18mm按二边支承类端板计算3螺栓处腹板强度验算Nt2=
55.79KN
0.4P=
0.4×155=
62.0KN,满足要求3.柱脚设计刚架柱与基础铰接,采用平板式铰接柱脚1柱脚内力设计值N__x=
102.82KN,相应的V=
32.21KN;__in=
19.05KN,相应的V=
4.30KN2由于柱底剪力较小,V__x=
32.21KN
0.4N__x=
41.13KN,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__in0,考虑柱间支撑竖向上拔力后,锚栓仍不承受拉力,故仅考虑柱在__过程中的稳定,按构造要求设置锚栓即可,采用4M243柱脚底板__和厚度的计算A.柱脚底板__的确定b=b0+2t+2c=200+2×12+2×20~50=264~324mm,取b=300mm;h=h0+2t+2c=450+2×12+2×20~50=514~574mm,取h=550mm;底板布置如图验算底板下混凝土的轴心抗压强度设计值基础采用C20混凝土,fc=
9.6N/mm2,满足要求B.底板厚度的确定根据柱底板被柱腹板和翼缘所分割的区段分别计算底板所承受的最大弯距对于三边支承板部分b2/b1=96/426=
0.
2250.3,按悬伸长度为b2的悬壁板计算对于悬壁板部分底板厚度,取t=20mm
六、其它构件设计
(一)隅撑的设计隅撑按轴心受压构件设计轴心力N按下式计算连接螺栓采用普通C级螺栓M12隅撑的计算长度取两端连接螺栓中心的距离l0=633mm选用L50×4,截面特性A=
3.90cm2,Iu=
14.69cm4,Wu=
4.16cm3,iu=
1.94cm,iv=
0.99cmλu=l0/iu=633/
19.4=
32.6[λ]=200,b类截面,查表得ψu=
0.927单面连接的角钢强度设计值乘以折减系数αyλ=633/
9.9=
63.94,αy=
0.6+
0.0015λ=
0.696,满足要求
(二)檩条的设计1.基本资料檩条选用冷弯薄壁卷槽形钢,按单跨简支构件设计屋面坡度1/10,檩条跨度6m,于跨中设一道拉条,水平檩距
1.5m材质为钢材Q2352.荷载及内力考虑永久荷载与屋面活荷载的组合为控制效应檩条线荷载标准值Pk=
0.27+
0.5×
1.5=
1.155KN/m檩条线荷载设计值Pk=
1.2×
0.27+
1.4×
0.5×
1.5=
1.536KN/mPx=Psinα=
0.153KN/m,Py=Pcosα=
1.528KN/m;弯距设计值Mx=Pyl2/8=
1.528×62/8=
6.88KN·mMy=Pxl2/8=
0.153×62/32=
0.17KN·m3.截面选择及截面特性1选用C180×70×20×
2.2Ix=
374.90cm4,Wx=
41.66cm3,ix=
7.06cm;Iy=
48.97cm4,Wy__x=
23.19cm3,Wymin=
10.02cm3,iy=
2.55cm,χ0=
2.11cm;先按毛截面计算的截面应力为(压)(压)(拉)2受压板件的稳定系数A.腹板腹板为加劲板件,ψ=σmin/σ__x=-
157.82/
172.48=-
0.915-1,k=
7.8-
6.29ψ+
9.78ψ2=
21.743B.上翼缘板上翼缘板为最大压力作用于部分加劲板件的支承边,ψ=σmin/σ__x=
148.18/
172.48=
0.859-1,kc=
5.__-
11.59ψ+
6.68ψ2=
0.8633受压板件的有效宽度A.腹板k=
21.743,kc=
0.863,b=180mm,c=70mm,t=
2.2mm,σ1=
172.48N/mm2板组约束系数k1=
0.11+
0.93/ξ-
0.052=
0.367由于ψ=σmin/σ__x0,取α=
1.5,bc=b/1-ψ=180/1+
0.915=
93.99mmb/t=180/
2.2=
81.8218αρ=18×
1.15×
3.080=
63.76,38αρ=38×
1.15×
3.080=
134.60所以18αρb/t38αρ则截面有效宽度be1=
0.4be=
0.4×
81.62=
32.65mm,be2=
0.6be=
0.6×
81.62=
48.97mmB.上翼缘板k=
0.863,kc=
21.743,b=70mm,c=180mm,σ1=
172.48N/mm2板组约束系数由于ψ=σmin/σ__x0,则α=
1.15-
0.15ψ=
1.15-
0.15×
0.859=
1.021,bc=b=70mm,b/t=70/
2.2=
31.8218αρ=18×
1.021×
1.197=
22.00,38αρ=38×
1.021×
1.197=
46.44所以18αρb/t38αρ则截面有效宽度be1=
0.4be=
0.4×
57.05=
22.82mm,be2=
0.6be=
0.6×
57.05=
34.23mmC.下翼缘板下翼缘板全截面受拉,全部有效4有效净截面模量上翼缘板的扣除__宽度为70-
57.05=
12.95mm;腹板的扣除__宽度为
93.99-
81.62=
12.37mm,同时在腹板的计算截面有一φ13拉条连接孔(距上翼缘板边缘35mm),孔位置与扣除__位置基本相同所以腹板的扣除__按φ13计算,见图有效净截面模量为Wenx/Wx=
0.915,Weny__x/Wy__x=
0.973,Wenymin/Wymin=
0.9724.强度计算按屋面能阻止檩条侧向失稳和扭转考虑5.挠度计算,满足要求6.构造要求λx=600/
7.06=
85.0[λ]=200,满足要求λy=300/
2.55=
117.6[λ]=200,满足要求
(三)墙梁设计1.基本资料本工程为单层厂房,刚架柱距为6m;外墙高
7.35m,标高
1.200m以上采用彩色压型钢板墙梁间距
1.5m,跨中设一道拉条,钢材为Q2352.荷载计算1墙梁采用冷弯薄壁卷边C型钢160×60×20×
2.5,自重g=7kg/m;2墙重
0.22KN/m2;3风荷载基本风压ω0=
1.05×
0.45=
0.473KN/m2,风荷载标准值按__CS1022002中的围护结构计算ωk=μsμzω0,μs=-
1.1(+
1.0)本工程外墙为落地墙,计算墙梁时不计墙重,另因墙梁先__故不计拉条作用qx=
1.2×
0.07=
0.084KN/m,qy=-
1.1×
0.473×
1.5×
1.4=-
1.093KN/m3.内力计算Mx=
0.084×62/8=
0.378KN·m,My=
1.093×62/8=
4.919KN·m4.强度计算墙梁C160×60×20×
2.5,平放,开口朝上Wx__x=
19.47cm3,Wmin=
8.66cm3,Wy=
36.02cm3,Iy=
288.13cm4参考屋面檩条的计算结果及工程实践经验,取Wenx=
0.9Wx,Weny=
0.9Wy在风吸力下拉条位置设在墙梁内侧,并在柱底设斜拉条此时压型钢板与墙梁外侧牢固相连,可不验算墙梁的整体稳定性5.挠度计算,满足要求
(四)山墙抗风柱设计1.基本资料本工程山墙墙板为自承重墙;抗风柱6274mm,间距采用6m,承受的荷载有自重、墙梁重量及山墙风荷载抗风柱与基础铰接,按压弯构件设计抗风柱视为支承于刚架横梁和基础的简支构件该地区基本风压ω0=
0.45KN/m2,地面粗糙度类别为B类,隅撑间距
3.0m抗风柱采用Q235钢2.荷载计算1抗风柱选用焊接工字钢300×200×6×10,自重g1=
44.6kg/m2墙梁及其支撑构件重量取g2=7kg/m3风荷载按__CS102:2002中的围护结构计算ωk=μsμzω0,μs=-
1.0+
1.0,ω0=
1.05×
0.45=
0.473KN/m2qz=
1.2×
0.07×6×3+
44.6×
6.274×10-2=
4.87KNqy=
1.4×
1.0×
1.0×
0.473×6=
3.97KN/m墙梁自重对抗风柱的偏心力矩为
1.2×
0.07×6×3×
0.23=
0.35KN·m3.内力计算N=
4.87KN,M=1/8×
3.97×
6.2742+
0.35=
19.88KN·m4.验算构件的局部稳定性翼缘宽厚比b/t=96/10=
9.6,因
1.6α
02.0,l0=6274mm,λx=l0/ix=
48.5[λ]=150故,满足要求5.强度验算截面特性A=
56.8cm2,Ix=9511cm4,Wx=
634.1cm3,ix=
12.94cm,Iy=1334cm4,Wy=
133.4cm3,iy=
4.85cm6.验算弯矩作用平面内的稳定性λ=
48.5,b类截面,查表得ψx=
0.863,βmx=
1.0=
30.85N/mm2f=215N/mm2,满足要求7.验算弯矩作用平面外的稳定性考虑隅撑为抗风柱平面外的侧向支撑点l0y=3000mm,λy=l0y/iy=3000/
48.5=
61.9[λ]=150,b类截面,查表得ψy=
0.797,η=
1.0,βtx=
1.0=
32.97N/mm2f=215N/mm2,满足要求8.挠度验算抗风柱在水平风荷载作用下,可视为单跨简支梁按下式计算其水平挠度9.柱脚设计因抗风柱承受的竖向荷载很小,故垫板尺寸按构造要求确定采用-400×300×20;锚栓采用2M20,平面布置如图
(五)柱间支撑的设计1.柱间支撑的布置如图2.柱间支撑为斜杆,采用带张紧装置的十字交叉圆钢支撑直杆用檩条兼用,因檩条留有一定的应力裕量,根据经验及类似工程,不再作压弯杆件的刚度及承载力验算3.柱间支撑荷载及内力支撑计算简图如图作用于两侧山墙顶部节点的风荷载为(山墙高度取
7.2m)取μs=
0.8+
0.5=
1.3,ω1=
1.3×
1.0×
0.45×18×
7.35/2=
38.70KN按一半山墙面作用风载的1/3考虑节点荷载标准值为Fwk=1/3×1/2×
38.70=
6.45KN节点荷载设计值Fw=
1.4×
6.45=
9.03KN斜杆拉力设计值N=
9.03/cos
43.9191°=
12.54KN4.斜杆截面设计及强度验算斜杆选用φ12圆钢,A=
113.0mm2强度验算N/A=
12.54×103/
113.0=
111.0N/mm2f=215N/mm2刚度验算张紧的圆钢不需要考虑长细比的要求但从构造上考虑采用φ16
(六)屋面支撑设计1.屋面支撑布置檩条间距
1.5m,水平支撑间距3m,如图2.屋面支撑荷载及内力屋面支撑斜杆采用张紧的圆钢,支撑计算简图如图一侧山墙的风荷载体型系数μs=
1.0,节点荷载标准值Fwk=
0.45×
1.0×
1.0×
3.0×
7.35/2=
4.96KN;节点荷载设计值Fw=
4.96×
1.4=
6.94KN;斜杆拉力设计值N=
2.5×
6.94/cos
29.0546°=
19.85KN;3.斜杆截面设计及强度验算斜杆选用φ12圆钢,A=
113.0mm2强度验算N/A=
19.85×103/
113.0=
175.7N/mm2f=215N/mm2刚度验算张紧的圆钢不需要考虑长细比的要求但从构造上考虑采用φ16
(七)雨蓬设计1.基本资料雨蓬总长6000mm,采用悬伸式,悬伸长度1500mm采用Q235钢雨蓬围护结构采用YX51-380-760型单层彩板,檩条选用C180×70×20×
2.22.荷载计算1永久荷载YX51-380-760型单层彩板
0.15KN/m2檩条、雨蓬梁及其它构件
0.10KN/m2合计
0.25KN/m2则作用于雨蓬梁上的线荷载标准值为
0.25×3=
0.75KN/m22活荷载沿板宽每隔
1.0m取一个施工或检修集中荷载,每个集中荷载取
1.0KN,作用位置取雨蓬最外端则作用于雨蓬梁上的活荷载标准值为
3.5KN4风荷载雨蓬的风荷载体型系数μs=
2.0,ω0=
0.45KN/m2ωk=μsμzω0=
2.0×
1.0×
0.45=
0.90KN/m2折算成作用于雨蓬梁上的荷载标准值为
0.90×3=
2.70KN/m3.内力计算及截面设计雨蓬梁的计算简图如图g+q=
1.2×
0.75+
1.4×
2.70=
4.68KN/mP=
1.4×
3.5=
4.9KN梁根部为最不利截面M=
12.62KN·m,V=
11.92KN雨蓬梁选用变截面焊接工字型钢200~100×150×6×8梁根部截面特性A=3504m2,Ix=6×1843/12+8×150×962×2=2523×104mm4,Wx=2523×104/96=
26.3×104mm3,满足要求,满足要求雨蓬梁与刚架柱采用4M20普通C级螺栓连接
七、基础设计
(1)刚架柱下__基础设计1.地基承载力特征值和基础材料本工程地质情况如下±
0.000m~-
0.6m,回填土含腐殖质,γ=16KN/m3,fak=80KN/m2,E=300N/mm2;-
0.6m~-
2.70m,一般亚粘土,γ=20KN/m3,fak=230KN/m2,E=500N/mm2;-
2.70m以下为风化混合土,fak=300KN/m2,E=600~1000N/mm2;地下水位位于-
5.0m处综合考虑建筑物的用途、基础的型式、荷载大小、工程地质及水文地质条件等,持力层考虑为一般亚粘土层,fak=230KN/m2,基础的埋置深度取
1.0m假定基础宽度小于3m,按《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002式
5.
2.4修正fak fa=fak+ηbγb-3+ηdγmd-
0.5=230+
1.6×[16×
0.6+20×
0.4/
1.0]×
1.0-
0.5=
244.1KN/m2基础采用C20混凝土,fc=
9.6N/mm2,ft=
1.10N/mm2钢筋采用HPB235,fy=210N/mm2,钢筋的混凝土保护层厚度为40mm;垫层采用C10混凝土,厚100mm2.基础底面内力及基础底__计算柱底截面采用荷载基本组合时的内力设计值N=
102.82KN,V=
32.21KN,M=0相应的荷载效应标准组合时的内力值为Nk=
81.18KN,Vk=
25.06KN,Mk=0采用锥形基础,假定基础高度H0=400mm,按
1.1~
1.4A0估计偏心受压基础的底__A A=
1.1~
1.4×
0.36=
0.40~
0.50m2取A=bl=
1.5×
1.0m=
1.5m2,W=
0.375m3,基础的形状、尺寸及布置如图Gk=24×
1.5×
1.0×
0.4+16×
1.5×
1.0×
0.6=
28.80KN则作用在基础底面的相应荷载效应标准值组合的内力值为Nk=
81.18+
28.80=
109.98KNMk=
25.06×
1.0=
25.06KN·m基础底面压力验算因
1.2fa=
292.92KN/m2pk__x,pkmin0,pk__x+pkmin/2fa,故基础底面尺寸满足要求本工程地基基础设计等级按丙级考虑,按规范规定,地基可不作变形验算3.验算基础变阶处的受冲切承载力按荷载效应基本组合求得的基础底面净反力为N=
102.82KN,M=
32.21×
1.0=
32.21KN·m,e=M/N=
0.313mN合力作用点至基础底面最大压力边缘的距离a=
1.5/2-
0.313=
0.437mpn__x=2N/3la=2×
102.82/3×
1.0×
0.437=
156.86KN/m2则柱与基础交接处Ⅰ-Ⅰ截面pn=
100.03KN/m2,h0=400-45=355mm,at=300mm,ab=300+355×2=1010mmL,取ab=1000mm,am=at+ab/2=650mmFu=
0.7βhpftamh0=
0.7×
1.0×
1.1×650×355=
177.7×103N=
177.7KNFl=pjAl=
156.86×[
1.5/2-
0.55/2-
0.355×
1.0]=
74.5KNFu,满足要求4.基础底面配筋计算=
12.18KN·m选配6φ10@200,As=471mm2=
5.68KN·m选配8φ10@200,As=628mm2基底配筋情况见图基础短柱按构造配筋
(2)山墙抗风柱下__基础设计考虑抗风柱所承受的荷载及工程地质、水文地质条件等,参考刚架柱基础的设计结果,抗风柱基础埋深取d=
1.0m,基底尺寸B×L=
1.0×
1.0m,基础底板配筋按构造选用6φ10@200经验算均满足设计要求
(3)墙下扩展基础设计1.基本资料本工程外墙+
1.200m标高以下采用Mu10机制实心粘土砖墙,M5水泥砂浆砌筑;+
1.200m标高以上采用双层彩色压型钢板钢板中间用50mm厚玻璃棉板充填考虑荷载情况及地质条件,采用C15混凝土无筋扩展基础,基础底面标高取-
1.100m,混凝土基础厚度取30mm2.荷载计算双层彩色压型钢板
0.30KN/m250mm厚玻璃棉板
0.05KN/m2合计
0.35KN/m2因铝合金门窗的重量与彩板墙面相近,故计算彩板墙面重量时,不扣除门窗洞口__,门窗重量彩板墙面传至砖墙的线荷载标准值为
0.35×
7.2-
1.2=
2.10KN/m240mm厚浆砌普通砖
0.24×18=
4.32KN/m218mm厚水泥砂浆粉刷内外墙面
0.018×20×2=
0.72KN/m2合计
5.04KN/m2则砖墙自重线荷载标准值值为
5.04×
2.0-
0.18=
9.17KN/m圈梁自重
0.24×
0.18×25=
1.08KN/m传至基础顶面处的永久线荷载标准值为
2.10+
9.7+
1.08=
12.35KN/m4.基础底面宽度的确定设基础宽度为500mm,取1m长基础计算=
39.0KN/m2fa=
244.1KN/m2,满足要求基础宽高比b2H0=70/300=
0.
2311.25,满足要求5.验算砖墙底部截面处的承载力H0=2H=
4.0m,μ1=
1.2,μ2=
1.0,高厚比H0/h=
4.0/
0.24=
16.7μ1μ2[β]=
1.2×
1.0×24=
28.8,满足要求稳定系数,满足要求-END--15-。