《钢结构设计》(门式刚架)课程设计指导书.docVIP

《钢结构设计》课程设计指导书 （门式刚架） 土木工程与建筑学院 《钢结构设计》课程设计指导书 绪言 课程设计目的要求 课程设计是一个重要的教学过程，是对学生知识和能力的总结。要求学生通过《钢结构设计》课程设计，进一步了解钢结构的结构型式、结构布置和受力特点，掌握钢结构的计算简图、荷载组合和内力分析，掌握钢结构的构造要求等。要求在老师的指导下，参考已学过的课本及有关资料，综合应用钢结构的材料、连接和基本构件的基本理论、基本知识，进行整体钢结构设计计算，并绘制钢结构施工图。 《钢结构设计》课程设计题目 一、设计题目 某24m跨度厂房的门式刚架设计，刚架柱、梁均采用等截面（或变截面）。 二、设计任务 1、选择钢屋架的材料； 2、柱网及屋面结构布置（包括支撑体系布置）； 3、门式刚架选型； 4、确定门式刚架梁、柱截面形式，并初估截面尺寸； 5、钢屋盖及支撑的布置； 6、钢屋架的结构设计； 7、绘制门式刚架施工图及材料表。 三、设计资料 建造于某市的轻工厂房，建筑面积1500m2厂房平面及剖面如图所示，据生产要求无吊车，屋面采用0.6mm厚镀锌压型彩涂板，刚架柱、梁均采用等截面（或变截面），柱梁节点处为构造加腋（视为刚接，计算时可不考虑加腋之影响），柱与基础为铰接，拟在刚架平面外设柱间支撑及檩条端部隅撑，在a,b点分别提供柱梁的侧向支撑点，设计时考虑积灰荷载0.4kN/m2，该地区的基本雪压为0.5kN/m2, 基本风压为0.5kN/m2，轻质屋面，屋面活荷载取0.4kN/m2。 檩条及支撑重0.2kN/m2，刚架斜梁自重0.2kN/m2；轻质墙面及柱自重（包括柱、墙骨架）0.7kN/m2。 刚架简图及其风荷载体型系数 （a）平面图（b）刚架简图（c）刚架风荷载体型系数 门式刚架设计计算 一、材料选择 刚架结构中所采用的钢材应符合国标要求，一般采用Q235钢或Q345钢，Q345钢多用于刚架斜梁与柱，但当构件是以变形控制时应慎用。焊条可选用E43型，手工焊。 二、结构平面布置 结构平面布置主要是确定刚架的柱网布置。柱网布置首先应满足工艺要求，面积大的厂房考虑温度区段的控制，依据《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》规定：“纵向温度区段不大于300m；横向温度区段不大于150m；当有计算依据时温度区段可适当加大”。 门式刚架的柱距的选择应依据屋面的受载情况与功能要求综合确定，并应满足工艺要求，一般宜采用6-9m的柱距。柱距的选择合理与否直接影响结构单位面积的耗钢量，经济柱距的选择不应仅从刚架的用钢量进行评价，而应计及檩条与墙梁的用钢指标进行综合评估。 在多跨刚架中，当由于工艺要求或建筑功能需要局部抽掉边柱或中柱时，可在相邻柱间设置托梁或托架支承。 三、门式刚架选型 刚架的选型应同时满足建筑和结构上的要求，对工业建筑如厂房、仓库等应遵循“形式服从功能”的基本原则，而对于一些民用建筑和公共建筑，刚架的选型则应服从建筑设计要求。刚架选型的内容包括跨度大小和数量的确定及刚架截面形状的选择。刚架选型考虑的主要因素包括：房屋尺寸（长、宽、高）、屋面坡度、所需柱网的柱间净距、跨度、房屋的功能要求及拟采用的屋面与墙面材料等。 单跨刚架多用于横向空间要求不太大的建筑，适用于要求无障碍工作情况下的建筑，如影剧院、体操房、机房等，一般来说，其跨度在18-36m。单跨刚架多采用焊接“工”字型截面或轧制H型截面。合理截面是依据其弯矩图确定变截面梁柱高度，此类截面用钢量较小，具有良好的经济性，但制造过程相对复杂。设有桥式吊车时，柱宜采用等截面构件。 多跨刚架，亦称为连续柱刚架或多元刚架。多跨刚架从理论上讲对房屋的宽度尺寸没有限制，但当宽度超过一定限度时应设置伸缩缝。多跨刚架通常是大型建筑物的备选方案之一，多跨刚架由于使用连续刚架，因此较为经济。多跨刚架不利之处是对不均匀沉降敏感，在沉降较大的软土场上使用时应详细考察基础的沉降情况。同时，多跨刚架内柱的位置在建成后不易改变，故还应考虑未来设备布置改变的情况。多跨刚架截面选择类似于单跨刚架，但中柱一般采用等截面。 四、支撑系统 门式刚架钢结构中，支撑系统可分为屋盖水平支撑、柱间支撑及其隅撑。 支撑系统应能明确、合理简捷地传递纵向水平荷载，尽量缩短传力途径；并保证结构体系的整体稳定性，为结构和构件提供侧向支撑点；方便结构的安装；满足必要的强度、刚度要求，须具有可靠的连接。 一般情况下，门式刚架房屋均需设置屋盖横向水平支撑，以传递山墙水平风荷载，对于此类支撑的设置《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》给出了具体的规定。对于一些结构形式复杂的建筑，如存在局部抽柱、局部突出及平面布置不规则的结构，除设置屋盖横向水平支撑外，还需设置纵向支撑，以提高结构的整体性，同时调整刚架的内力分布。纵向支撑的设置应具有连续性，同时必须保证具有明确