【文章內(nèi)容簡介】 78 剛架柱基礎(chǔ)短柱計(jì)中國石油大學(xué)（華東）本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 算 82 第 8 章 結(jié)論 84 致謝 86 參考資料 87 第 1 章 前 言 門式剛架簡介 門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)體系，簡言之，是由門式剛架承重結(jié)構(gòu)、配套輕型屋蓋和墻體圍護(hù)結(jié)構(gòu)、以及相應(yīng)的支撐系統(tǒng)所組成的結(jié)構(gòu)體系。 門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)屬輕型鋼結(jié)構(gòu)的一個(gè)分枝，這種結(jié)構(gòu)型式體現(xiàn)出輕鋼結(jié)構(gòu)輕型、快速、高效的特點(diǎn)，應(yīng)用節(jié)能環(huán)保型新型建材，實(shí)現(xiàn)工廠化加工制作、現(xiàn)場施工組裝、方便快捷、節(jié)約建設(shè)周期；結(jié)構(gòu)堅(jiān)固耐用、建筑外型新穎美觀、質(zhì)優(yōu)價(jià)宜、經(jīng)濟(jì) 效益明顯；柱網(wǎng)尺寸布置自由靈活、能滿中國石油大學(xué)（華東）本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 足不同氣候環(huán)境條件下的施工和使用要求。 國內(nèi)外現(xiàn)狀 近年來，鋼結(jié)構(gòu)建筑在我國出現(xiàn)了非常好的發(fā)展勢頭 ,應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。目前，我國鋼結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展處在建國以來最好的一個(gè)時(shí)期。但與國外的一些發(fā)達(dá)國家相比，我國在許多方面還存在著明顯差距 ， 如美國、日本、德國等國家 ， 在工程建設(shè)中廣泛采用鋼結(jié)構(gòu) ， 鋼結(jié)構(gòu)建筑占整個(gè)建筑的 40%以上 ， 而目前我國的鋼結(jié)構(gòu)建筑所占比重還不到 5%。由此可見 ， 我國的鋼結(jié)構(gòu)建筑市場 還存在 著巨大的發(fā)展空間。 多年來我國鋼材供應(yīng)短缺 ， 建筑鋼結(jié)構(gòu)一般只用于重 型冶金廠房、大跨度橋梁和大跨度公共建筑。目前 ， 我國鋼已連續(xù) 9年產(chǎn) 量 超過億噸 ，目前年產(chǎn)量已經(jīng)近三億噸， 建筑鋼材供應(yīng)充足 ， 鋼材的質(zhì)量不斷改善 ， 國家在政策方面也改為鼓勵建筑行業(yè)積極合理采用鋼結(jié)構(gòu) ， 以促進(jìn)建筑市場的健康發(fā)展。隨著鋼結(jié)構(gòu)特別是輕鋼結(jié)構(gòu)在普通工業(yè)和民用建筑中的大量應(yīng)用 ， 建設(shè)部在中國建筑金屬結(jié)構(gòu)協(xié)會下設(shè)立了建筑鋼結(jié)構(gòu)委員會 。 進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)市場行業(yè)管理 ， 鼓勵并推動鋼結(jié)構(gòu)的普及應(yīng)用。 第 2 章 門式剛架主剛架設(shè)計(jì) 青島某工業(yè)園 2車間結(jié)構(gòu)形式為門式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)房屋，位于某經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)，跨度 ，縱向 長度 ，建筑面積 ，柱高 （室內(nèi)地面至梁底），柱距 ，地面以上總高度 。建筑耐火 II 級；采光標(biāo)準(zhǔn) IV 級。 根據(jù)生產(chǎn)工藝要求無吊車，屋面采用 厚壓型鋼板 +75mm 厚玻璃棉 +鋼絲網(wǎng)；墻體：標(biāo)高 240 磚墻，標(biāo)高 以上為 厚壓型鋼板 +50mm 厚玻璃棉 + 厚壓型鋼板；剛架柱、梁均采用變截面，中國石油大學(xué)（華東）本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 柱與梁為剛接，柱與基礎(chǔ)為剛接，擬在剛架 平面外設(shè)柱間支撐及檁條端部隅撐，并設(shè)置柱梁的側(cè)向支撐，材料采用 Q345B 和 Q235B 鋼材。 氣象資料： 夏季室外計(jì)算溫度： ℃ 冬季室外計(jì)算溫度：－ 2℃ 絕對最高溫度： ℃ 絕對最低溫度：－ ℃ 最大日降雨量： 300mm 基本風(fēng)壓： ：有鹽霧 主導(dǎo)風(fēng)向： 冬季：北西； 夏季：南東 最大積雪深度： 240mm 基本雪壓： kN/m2 最大凍深： 50cm 屋面活荷載：對剛架取 , 對檁條取 根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，其他有關(guān)荷載取值如下： 屋蓋自重（標(biāo)準(zhǔn)值，坡向） +75mm厚玻璃棉 +鋼絲網(wǎng) kN/m2， 檁條及支撐 kN/m2， 剛架斜梁自重 kN/m2， 墻面（非磚墻部分）及柱自重（包括柱、墻骨架） kN/m2。 工程地質(zhì)及水文地質(zhì)資料 地基容許承載力 : 180kPa 最高地下水位： 自然地坪下 地下水性質(zhì)： 有弱硫酸鹽侵蝕；地面土質(zhì)：鹽堿土； 自然地面絕對標(biāo)高： ，相對標(biāo)高 :－ 地震基本烈度： 6 度 中國石油大學(xué)（華東）本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 圖 2－ 1 荷載計(jì)算 屋面自重（標(biāo)準(zhǔn)值，沿坡向） +75mm厚玻璃棉 +鋼絲網(wǎng) 檁條及支撐 KN/ 2m 剛架斜梁自重 KN/ 2m ―――――――――――――――――――――――――――――― ?＝ KN/ 2m 屋面雪荷載（標(biāo)準(zhǔn)值） KN/ 2m 屋面活荷載（標(biāo)準(zhǔn)值） （對剛架）； （對檁條）；不與雪荷載同時(shí)考慮。 墻面（非磚墻部分）及（包括柱子、墻梁架） 風(fēng)載：基本風(fēng)壓 0w ＝ ，地面粗糙等級 A 級，風(fēng)載體形系數(shù)見圖 2－ 2， 圖 2－ 2 各部分作用荷載 屋面荷載： A E D ? + C B 中國石油大學(xué)（華東）本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 標(biāo)準(zhǔn)值： ?cos1 9=設(shè)計(jì)值： ＝ KN/m 屋面活荷載： 標(biāo)準(zhǔn)值： 9＝ KN/m （對剛架） 9＝ KN/m （對檁條） 設(shè)計(jì)值： ＝ KN/m（對剛架） ＝ KN/m（對檁條） 柱身恒載： 標(biāo)準(zhǔn)值： 69＝ 27KN 設(shè)計(jì)值： 27＝ 風(fēng)載： 圖 2－ 3 屋面風(fēng)荷載高度變化系數(shù) z? 按屋頂標(biāo)高計(jì)算，取屋頂標(biāo)高計(jì)算，取為。風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值：（基本風(fēng)壓按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》 GB50009 的規(guī)定值乘以 采 用）。 kBCw ＝ s? z? 0w =－ =－ kCDw = s? z? 0w =－ =－ 故屋面負(fù)風(fēng)壓標(biāo)準(zhǔn)值為： kBCq ＝－ 9＝－ KN/m 中國石油大學(xué)（華東）本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 kCDq ＝－ 9＝－ KN/m 墻面風(fēng)載高度變化系數(shù)按柱頂標(biāo)高計(jì)算， z? ＝ kABw ＝ s? z? 0w =－ =－ kDEw = s? z? 0w =－ =－ 對變截面柱按簡化取上半段風(fēng)載為集中風(fēng)載作用于柱頂計(jì)算： 柱頂集中風(fēng)載設(shè)計(jì)值： kBp ＝ kABw 9 ＝ 9 ＝ KN kDp ＝ kDEw 9 ＝－ 9 ＝－ KN 截面及截面特性，初選梁、柱截面及截面特性如下表： 變截面柱的平均慣性矩： cI ＝ ( 底cI + 頂bI )/2＝（ +） /2＝ 4cm 雙揳形橫梁平均慣性矩為（ ? ＝ ） bI =[ 0bI +? 1bI +(1－ ? ) 2bI ]/2 ＝（ ++） /2 ＝ 4cm 表 2－ 1 截面及截面特性 特性 部位 截面簡圖 截面特性 中國石油大學(xué)（華東）本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 剛 架 柱 柱底 截面 I－ I 222010/4808 截面面積 A＝ 截面慣性矩 xI ＝ 4cm yI ＝ 4cm 抵抗矩 xw ＝ 3cm yw ＝ 3cm 回轉(zhuǎn)半徑 xi ＝ yi ＝ 柱頂 截面 II－ II 222010/6308 截面面積 A＝ 截面慣性矩 xI ＝ 4cm yI ＝ 4cm 抵抗矩 xw ＝ 3cm yw ＝ 3cm 回轉(zhuǎn)半徑 xi ＝ yi ＝ 剛 架 梁 梁柱 交接 處的 截面 III－ III 222010/6808 截面 面積 A＝ 截面慣性矩 xI ＝ 4cm yI ＝ 4cm 抵抗矩 xw ＝ 3cm yw ＝ 3cm 回 轉(zhuǎn)半徑 xi ＝ yi ＝ 續(xù)表 2－ 1 特性 部位 截面簡圖 截面特性 中國石油大學(xué)（華東）本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 剛 架 梁 梁中 變截 面處 截面 IV－IV 222010/3308 截面面積 A＝ 截面慣性矩 xI ＝ 4cm yI ＝ 4cm 抵抗矩 xw ＝ 3cm yw ＝ 3cm 回轉(zhuǎn)半徑 xi ＝ yi ＝ 跨中 梁的 截面 V－ V 222010/4808 截面面積 A＝ 截面慣性矩 xI ＝ 4cm yI ＝ 4cm 抵抗矩 xw ＝ 3cm yw ＝ 3cm 回轉(zhuǎn)半徑 xi ＝ yi ＝ 接近 V－ V 截面 彎矩 較大 處截 面 222010/4398 截面面積 A＝ 截面慣性矩 xI ＝ 4cm yI ＝ 4cm 抵抗矩 xw ＝ 3cm yw ＝ 3cm 回轉(zhuǎn)半徑 xi ＝ yi ＝ 剛架內(nèi)力計(jì)算 當(dāng)屋面有均布單位荷載時(shí)： 中國石油大學(xué)（華東）本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 圖 2－ 4 圖 2－ 5 圖 2－ 6 圖 2－ 7 圖 2－ 8 圖 2－ 9 利用對稱性取基本結(jié)構(gòu)如圖示 力法典型方程： 11? 1x + 12? 2x + p1? ＝ 0 (2－ 1) 21? 1x + 22? 2x + p2? ＝ 0 (2－ 2) 用圖乘法求得各系數(shù)及自由項(xiàng)為： bI / cI ＝ 1 1 M2 圖 Mp 圖 中國石油大學(xué)（華東）本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 cbcpcbcpcbccbccbcEIEIEIEIEIEIEIEIEIEIEIEIEIEIEI/ 4 7 1 1 2311 1 21/ 3 0 643 1 23112/)( 1 21/11/2/12/)(1 / 8 432211)(6212221122211???????????????????????????????????????????????????????????????????? 代入力法方程： 1x － 2x +＝ 0 － 1x + 2x － ＝ 0 解得： 1x ＝－ 2x ＝ 作出在均布單位荷載 1 下得 M、 V、 N 圖如下： 圖 2－ 10 圖 2－ 11 V圖 M 圖 中國石油大學(xué)（華東）本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 圖 2－ 12 在屋面均布恒荷載作用下的 M、 V、 N圖如下圖示： (以均布單位荷載下的 M、 V、 N 乘以屋面均布荷載的 )： 圖 2－ 13 圖 2－ 14 圖 2－ 15 在屋面均布活荷載作用下的 M、 V、 N圖如下圖示： 圖 2－ 16 V圖 (KN) N 圖 (KN) 15 15 N 圖 M 圖 () M 圖 () 中國石油大學(xué)（華東）本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 圖 2－ 17 圖 2－ 18 在風(fēng)荷載作用下的內(nèi)力組合： 圖 2－ 19 圖 2－ 20 圖 2－ 21 圖 2－ 22 圖 2－ 23 ` 圖 2－ 24 V圖 (KN) A B C D 左風(fēng)作用 E 原結(jié)構(gòu) X2= 1時(shí) M圖 X3 X3 X2 X2 X1 X1= 1 時(shí) M 圖 X3= 1 M 圖 15 15 Mp 圖