建筑钢结构设计.docx

《建筑钢结构设计》大作业
一、设计资料
1、车间柱网布置：长度120m，柱网分别为6m、7.5m、9m，跨度分别为21m、24m、27m、30m，檐口高度分别为6m、8m、9m，屋面坡度为1/10，屋面材料为单层彩板或夹芯板，墙面材料单层彩板或夹芯板，天沟为彩板天沟或钢板天沟。
荷载：静荷载当无有吊顶时为，有吊顶时为；活荷载为（计算刚架时）、（计算檩条时）；基本风压，地面粗糙度为B类；雪荷载为；地震设防烈度为7度。
材质:Q235或Q345钢材
地质水文条件:场地平坦,周围无相邻建筑物,II类场地土,
自上而下土层分布情况为:
(1)素填土,FK=50kPa,ES=2.8MPa,厚度0.5~1.m，灰褐色，软塑
(2)粘土,FK=170kPa,ES=7.0MPa,厚度0.4~1.m，黄褐色，可塑
(3）粘土,FK=280kPa,ES=12.0MPa,厚度3.0m，褐色，硬塑
(4)粘土,FK=420kPa,ES=15.0MPa,厚度2.9m，黄褐色，硬塑
(5)强风化岩层，FK=420kPa，坚硬
地下水位较低,无侵蚀性。
施工技术条件:各种机具、材料和施工质量能满足要求。
作业要求
根据不同柱网、跨度、檐口高度、荷载可以有多种不同的组合。每人取其中的一种组合（不得雷同），独立完成轻钢门式刚架结构设计计算。
要求计算书内容要有系统地编排，字体要端正，表示要清楚，计算步骤明确，计算公式和数据来源应有依据，并应附有与设计有关的插图和说明。
三、设计计算书内容
1、确定柱网和屋面及其支撑布置，选择钢材及焊接材料，并明确提出对保证项目的要求；
2、门式刚架选型，确定梁柱截面形式，并初估截面尺寸；
3、梁柱线刚度计算及其计算长度确定；
4、荷载统计及计算荷载计算；
5、用结构力学计算各工况下的内力、柱顶水平位移及横梁挠度；
6、进行荷载组合、内力组合（不考虑地震计算）；
7、构件及连接节点（梁柱连接节点、屋面梁拼接节点）设计计算；
8、柱脚设计计算。
要求计算书内容要有系统地编排，字体要端正，表示要清楚，计算步骤明确，计算公式和数据来源应有依据，并应附有与设计有关的插图和说明。
四、教材及参考书
1.马人乐等编著，《建筑钢结构设计》（第二版），同济大学出版社，2000年10月
2.《建筑钢结构设计》，刘锡良、陈志华编著，天津大学出版社，2004年
3.《建筑钢结构焊接规程》（JGJ81-2002)
5.《钢结构高强度螺栓连接的设计施工及验收规范》（JGJ82-91)
6.《钢结构设计规范》（GB50017-2003)
7.《冷弯薄壁型钢结构设计手册》
8.《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范》（CECS102:98)
9.《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001)
10.《建筑结构荷载规范》（GB50205-2001)（2006版）
11.《冷弯薄壁型钢结构技术规范》（GB50018-2002)
五、考核方式
占总成绩的20%.
计算书
有关资料
钢架平面图布置和几何尺寸如下:

1687
9000
图1(b).刚架形式及几何尺寸
27000

（二）各部分作用的荷载标准值计算
屋面：
恒荷载标准值：0.45×9=4.05kN/m
活荷载标准值：0.50×9=4.50kN/m
柱荷载：
恒荷载标准值：0.45×9×9+4.05×9=91.13kN
活荷载标准值：4.50×27/2=60.75kN
风荷载标准值：
迎风面：柱上qw1=0.35×9×0.25=0.79KN/m
横梁上qw2=－0.35×9×1.0=－3.15kN/m
背风面：柱上qw3=－0.35×9×0.55=－1.73kN/m
横梁上qw4=－0.35×9×0.65=－2.05kN/m
内力分析
考虑本工程刚架跨度较小、厂房高度较低、荷载情况及刚架加工制造方便，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=27/9=3
ψ=f/h=1.6875/9=0.19
k=h/s=9/13.6051=0.6613
μ=3+k+ψ(3+ψ)=3+0.6613+0.19×(3+0.19)=4.2674

HA=HE=qlλΦ/8=4.05×27×3×0.5243/8=21.50kN
MC=ql2[1－(1+ψ)Φ]/8=4.05x272[1－(1+0.19)×0.5243]=138.80kN·m
MB=MD=－ql2Φ/8=－4.05×272×0.5243/8=－193.50kN·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