36米跨度轻型门式钢架结构设计(3)

辽宁工程技术大学毕业设计（论文）

在全国基本雪压分布图上没有给出时，其基本雪压值可按下列方法确定[10]：

(1)当地有10年以上的年最大雪压资料时，可通过对资料的统计分析确定。

(2)当地的年最大雪压资料不足10年时可通过与有长期资料或有规定基本雪压的附近地区进行对比分析确定。

(3)当地没有雪压资料时可通过对气象和地形条件的分析，并参照规范规定的全国基本雪压分布图上的等压线用插入法确定。

风荷载：是指垂直于建筑物表面上的风荷载标准值，应按下式计算：

wk??z?s?zw0 (3-1)

其中：wk——风荷载标准值； ?z——Z高度处的风振系数； ?s——风荷载体形系数； ?z——风压高度变化系数； w0——基本风压，kN/m2。

《建筑结构荷载规范》规定，基本风压w0。是以当地比较空旷平坦地面上离地10m高，统计所得的50年一遇10min平均最大风速v。(s/m)为标准，按w0=?0/1600确定的风压值，全国各地区的基本风压值可按《建筑结构荷载规范》的全国基本风压分布图的规定采用，但不得小于0.25 kN/m2规范规定，对于高度大于3m0且高宽比大于1.5的房屋结构，以及基本自振周期大于0.25s的塔架、桅杆、烟囱等高耸结构，应采用凤振系数来考虑风压脉动的影响[11]。对于本文的轻型门式刚架结构不在上述规定的范围之内，可取风振系数?z=1。

风压高度变化系数是根据地面的粗糙度类别来确定的，地面粗糙度可分为A、B、C、D四类[12]：

A类指近海海面和海岛、海岸、湖岸及沙漠地.区；

B类指田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的中、小城镇和大城市郊区； C类指有密集建筑群的城市市区：

D类指有密集建筑群且房屋较高的城市市区。

11

2马晨：双跨轻型门式刚架结构设计

3.1.2 荷载组合

在轻型门式刚架结构的使用过程中，同时作用其上的有多种荷载，其中的可变荷载不可能同时均以其基准期内最大值出现，故需考虑荷载的组合问题。目前，由于对各种荷载随机过程的统计规律研究不充分，我国的标准采用了国际“结构安全度联合委员会”提出的一种近似的荷载组合概率模型，并结合工程经验判断来处理荷载组合问题[13]。轻型门式刚架结构应根据其在使用过程中可能同时出现的荷载，按承载能力极限状态和正常使用极限状态分别进行荷载组合，并取各自的最不利荷载组合进行设计。

(1)对于承载能力极限状态，应采用荷载效应的基本组合和偶然组合进行设计，并采用下列设计表达式[14]：

?0S?R (3-2) 其中： ?0——结构重要性系数； S——荷载效应组合的设计值；

R——结构构件抗力的设计值，应按有关建筑结构设计规范确定。

结构重要性系数是根据建筑结构的安全等级来确定的，《建筑结构设计统一标准》根据结构破坏可能产生的后果(危及人的生命、造成经济损失、产生社会影响等)的严重性，将建筑结构分为三个安全等级，和一般的工业与民用建筑相比，轻型门式刚架结构内没有重型吊车，其安全等级应为二级，结构的重要性系数取为1.0[15]。

承载能力极限状态荷载基本组合，对于一般的排架、框架结构，其荷载效应组合的设计值，可采用简化规则，并应按下列组合值中取最不利值确定：

①由可变载荷效应控制的组合：

S??GSGK??Q1SQ1K (3-3) S??GSGK?0.9②由永久载荷效应控制的组合：

S??GSGK?其中： ?G——永久载荷的分项系数；

?Qi——第i可变载荷的分项系数，其中?Q1为可变载荷Q1的分项系数；

12

??i?1nQiQi k

S (3-4)

??i?1nQi?ciSQi k (3-5)

辽宁工程技术大学毕业设计（论文）

SGK——按永久载荷标准值GK计算的载荷效应值；

SQi——按可变载荷标准值Qik计算的载荷效应值，其中SQ1k为诸可变载荷效应k中起控制作用者；

?Ci——可变载荷Qi的组合系数； n——参与组合的可变载荷数。

基本组合的载荷分项系数，应按下列规定采用： 永久载荷的分项系数[16]：

①当其效应对结构不利时

对由可变载荷效应控制的组合，应取 1.2； 对于永久载荷效应控制的组合，应取 1.35； ②当其效应对结构有利时

一般情况下应取 1.0；

对结构的倾覆、滑移或漂浮验算，应取 0.9。 可变载荷的分项系数： 一般的情况下应取 1.4

对标准值大于4kN/m2工业房屋楼面结构的活载荷应取1.3。

承载能力极限状态荷载偶然组合，由于未考虑偶然荷载参与，所以不再加以探讨。 (2)对于正常使用极限状态，钢结构设计只考虑荷载的短期效应组合，其设计值应按下列公式确定：

S?SGk?SQ1k???i?2n ciQikS (3-6)

3.2 截面初选及验算

3.2.1 截面初选

门式刚架结构的横梁和柱的截面，可参考类似工程所用截面进行计算，也可在刚架分析时初选截面。刚架横梁的截面高度，对于实腹式横梁宜采用跨度的1/30~1/45；对于格构式横梁宜采用跨度的1/15~1/25。刚架柱的截面高度与柱高之比可取为1/12~1/28，且应与横梁高度相协调[17]。

实腹式刚架梁、柱截面等组成板件的宽厚比不应超过规定的允许值。选择截面尺寸时，

13

马晨：双跨轻型门式刚架结构设计

宜使翼缘面积全部有效。因为压弯构件的计算比较复杂，一般是先假定适当的截面，再作验算。对于实腹式压弯构件柱的截面设计应使构件满足强度、刚度、整体稳定性和局部稳定的要求。首先按压弯构件受力的大小、使用要求和构造要求，选择适当的截面形式。在满足局部稳定、使用要求和构造要求时，截面应尽量做成轮廓尺寸稍大而杆件稍薄，使截面尺寸尽量远离截面轴线，这样相同的截面面积能得到较大的截面惯性矩和回转半径，充分发挥钢材的性能从而节省钢材，并尽量使弯矩作用平面内作用平面外的整体稳定性比较接近。

3.2.2 截面验算

规范采用CECS102：2002

因变截面构件有可能在几个截面同时或接近同时出现塑性铰，故不宜利用塑性铰出现后的应力重分布。同时，变截面门式刚架构件的腹板经常用得很薄，截面发展塑性的潜力不大，因此规定内力计算采用弹性分析方法[18]。

满应力设计法：刚架采用变截面构件，当为承载能力极限状态控制设计时，其截面变化的根据主要是弯曲应力与轴压应力两者的计算值“组合”的应力图形变化。利用截面变化，使各截面“组合应力[19]与材料设计强度的比值(简称应力比)尽可能接近，也就是是材料分布更接近于应力图形的分布，这就是满应力设计法(或称为等强度设计法)。在确定了结构布置、结构及构件的选型后，在保证安全可靠的前提下，满应力设计法是使刚架构件的各部分截面尺寸协调、使刚架设计得经济合理的基本方法，也就是采用弹性设计[20]法的变截面刚架较之采用塑性设计法的等截面刚架更为节省用钢量的主要手段。应力比的最大值可以根据计算简图与实际工程的差异情况(例如：杆端约束情况、设计荷载是否充分考虑或尚有余量等)以及工程的重要程度和施工水平等因素由设计工程师灵活掌握。

柱子计算长度一般有两种方法：查表法和一阶分析法，前一种仅用于柱脚铰接的情况，可以为一跨或多跨，截面形式为等截面和变截面。对柱底刚接的厂房，其结果会过于保守。后一种方法可以用于柱脚铰接和柱脚刚接两种情况，尤其对柱脚刚接的情况将更接近实际情况。厂房可以为一跨或多跨，截面形式为等截面和变截面[21]。

14

辽宁工程技术大学毕业设计（论文）

4 轻型门式刚架结构设计实例

4.1 设计资料

钢架跨度为36m，钢架两侧柱高为7.7m，中间柱高9.5m，屋面坡度比：1/10，采用材料为Q345钢，地面粗糙度为B

4.2 荷载信息

4.2.1 工况数值

(1) 屋面恒载标准值： 0.25 kN/m2 (2) 屋面活载标准值： 0.50 kN/m2 (3) 基本风压： 0.55 kN/m2

4.2.2 荷载组合

(1) 1.20 恒载 + 1.40 活载工况1 (2) 1.20 恒载 + 1.40 风载工况2 (3) 1.20 恒载 + 1.40 风载工况3 (4) 1.00 恒载 + 1.40 风载工况2 (5) 1.00 恒载 + 1.40 风载工况3

(6) 1.20 恒载 + 1.40 活载工况1 + 1.40 x 0.60 风载工况2 (7) 1.20 恒载 + 1.40 活载工况1 + 1.40 x 0.60 风载工况3 (8) 1.20 恒载 + 1.40 x 0.70 活载工况1 + 1.40 风载工况2 (9) 1.20 恒载 + 1.40 x 0.70 活载工况1 + 1.40 风载工况3

15

百度搜索“77cn”或“免费范文网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，免费范文网，提供经典小说综合文库36米跨度轻型门式钢架结构设计(3)在线全文阅读。