门式刚架轻型钢结构设计计算书



    门式刚架轻型钢结构设计计算书
    1工程情况:
    吊车门式刚架跨度 131m刚架间距 5m 10 榀钢架柱高 46 m屋面坡度
    16屋面墙板采加 JXB423331000 型岩棉夹芯彩色钢制夹芯板芯板面板厚
    050mm板厚 80mm重 025 kNm2檩条薄壁卷边 C 型钢间距 15m
    重 005kNm2钢材采 Q235 钢焊条 E43 型抗震设防烈度 6 度刚架梁
    13 处变截面
    静载: 02 kNm2活载:05 kNm2 雪载:02 kNm2风载:基风压 W0055
    kNm2面粗糙度 B 类
    i16
    1 3
    处拼

    图 1刚架简图
    2钢架布置类型
    21 钢架布置
    CECS1022002 规范门式钢架轻型钢结构广房温度区(伸缩缝间距)应达 300m
    横温度区段应 150m该工程设伸缩缝
    柱网面布置图 2
    A
    B
    123 8 910
    图 2刚架面布置图
    1
    22 钢架类型
    根门式钢架类型钢结构特点充分利材料作达节省材料目截面应选变
    截面实腹式门式钢架轻型钢架结构厂房吊车采铰接柱脚刚架
    3屋面构件支撑设置
    31 屋面板
    根保温隔热求建筑外形设计求考虑施工方便选 JXB423331000 型岩棉夹芯彩
    色钢制夹芯板 芯板面板厚 050mm板厚 80mm
    32 檩条
    根屋面板檩条求檩条间距采 15m荷载采冷弯薄壁 C 型钢 C180x70x20x3
    跨中设拉条道
    33 屋面支撑柱间支撑
    保证厂房强度 空间结构稳定性门式钢架结构左右跨横梁顶面设置横水支
    撑柱间设置柱间支撑
    331 屋面横支撑
    根 CECS1022002 求:屋盖横支撑柱间支撑般设置温度区段端部第
    第二开间区柱间支撑布置图 3:
    123 8 910
    图 3刚架柱间支撑布置图
    (1)柱间支撑设计:柱间支撑计算简图见图 4
    CECS102:2002 附录 A: 065 015 08sμ +
    zμ GB500092001 低 10m 取 01sμ
    208 10 105 055 0462k szo
    kNww mμμ×× ×× ×
    1
    10462 131 5 1512wk×××N
    半山墙荷载 12 考虑节点活荷载标准值:
    1
    11377522wkFW×× kN
    N

    节点荷载设计值:
    14 3775 529wFk ×
    2
    Fw529

    图 4柱间支撑计算图
    柱间支撑构件柔性构件承受拉力:
    直杆反力设计值: 1 529NkN
    斜杆反力设计值: 2 529 cos 723NkNα
    (2)杆件验算
    直杆承受压力采 C180×70×20×30 轴心压杆进行验算斜杆受拉采 圆钢
    轴心拉杆验算
    16Φ
    1)直杆:
    截面性质
    24
    4
    A992 47309 691
    6092 265
    xx
    yy
    cm I cm i cm
    Icmicm


    强度验算: 22
    25290 533 215 992 10
    N Nmm f NmmA <× 满足求
    刚度:
    [ ]
    []
    5000 723 200691
    5000 1887 200265
    x
    x
    y
    y
    l i
    l i
    λλ
    λλ
    <
    <
    满足求
    稳定性:需验算面外稳定性:
    B 类截面查表 0206yϕ
    22
    25290 259 215 0206 992 10y
    N Nmm f NmmAϕ <×× 满足求
    b)斜杆:
    截面性质 2A2011mm
    强度验算: 27230 3595 215 2011N Nmm f NmmA <2

    满足求
    3
    刚度验算:张紧圆钢需考虑长细
    3.4 墙梁设计
    墙板采加 JXB423331000 型岩棉夹芯彩色钢制夹芯板文献 (4)中墙梁截面选
    表 111墙梁选冷弯薄壁卷边槽钢 C160×60×20×20跨中设拉条道
    4荷载计算
    41 荷载取值计算(标准值):
    (1)恒载:
    屋面板(JXB423331000 型岩棉夹芯彩色钢制夹芯板) 025 2kN m
    檩条支撑: 015 2kN m
    钢架横梁: 015
    静载: 02
    2075 kN mΣ
    墙面柱重 : 05 2kN m
    (2)活载:
    雪载: 02 2kN m
    屋面均布活载:刚架受荷水面积 131×5=655 >60 屋面
    活荷载取 03
    2m 2m
    2kN m
    根 GB50092001 两种取值取活载 03 2kN m

    (3)风荷载:
    08
    05
    0506 743
    202243
    465
    A
    B
    C
    D
    E
    α

    图 5 风荷载体形系数风荷载作
    基风压 面粗糙类 B 类 CECS102:2002 规定基风
    压 105 系数
    2055 owkN
    105o ×
    m
    Nm2055 05775 wk
    4
    柱顶标准风压高度变化系数: 10 10zzμ β
    42 部分作荷载:
    (1)屋面恒载:
    标准值: 075 5 cos 380 kN mα×
    设计值:12 38 456 kN m×
    柱身恒载:05×525 kN
    设计值:25×123 kN
    (2) 屋面活荷载:
    标准值: 03 5 cos 152 kN mα×
    设计值:14 152 213 kN m×
    (3)风荷载: 仅左风例右风相反
    屋面风压设计值
    ( )14 10 10 06 055 105 5 243 w
    bcqk×××−× × ×− Nm
    ( )14 10 10 05 055 105 5 202 w
    cdqk×××−× × ×− Nm
    柱顶集中风载设计值(铰接变截面柱简化取半段风载集中风载作柱
    顶计算)
    14 10 10 08 055 105 5 23 743bwp kN×××× × ××
    ( )14 10 10 05 055 105 5 23 465Dwpk×××−× × ××− N
    风荷载作图 6:
    7084 443
    A
    B
    C
    D
    E
    q1
    q2 q3
    q4

    图 6风荷载作图
    12243 qq kNm−
    34202 qq kNm−
    5

    5 截面初择
    截面初选方法进行单跨双坡称实腹式变截面刚架尺寸图 7 示 :
    1 1
    13100 437 327530 40 30 40
    400mm
    4600 460 306710 15 10 15
    c c
    L mm
    hh
    H mm
    ⎧ ⎪⎪⎨
    ⎪ ⎪⎩



    1 180 72 15025
    chbmmb 取 mm
    1
    00200 133 200mm 250mm23
    c
    cc
    hhmmmmhh ≥取 0c
    A B
    h c 1
    h c 0
    h b 1
    h b 0
    H ( 250~400)x150x8x10
    H ( 400~200)x150x8x10 H 200x150x8x10

    图 7刚架截面初选
    1
    13100 437 37430 35 30 35b
    Lh mm1般情况取 1cbhh 取 1 400bh
    1 150 60 b15025
    bhbmm 取
    00
    13100 238 200 200mm55 65 55 65bb
    Lhmm 取 h
    选取截面特性表 1 示:

    表 1截面特性

    截面

    2A
    mm


    x 4
    I
    mm

    y
    4
    I
    mm

    x 3mm
    W

    y
    3mm
    W

    x
    mm
    i

    y
    mm
    i

    6
















    6040

    4840

    6040

    4440
    8151 10×
    710×513

    8151 10×

    7310 10×


    564 610×
    563 610×
    564 610×
    563 610×

    411 510×
    753 510×
    753 510×
    310 510×

    75216

    75130

    75216

    75102
    1579

    1030

    1579

    835
    306

    341

    306

    356
    柱截面均惯性矩:
    ()()8 84
    01
    10151 0513 101 102cccI II mm+ + × ×
    梁截面均惯性矩:

    ( )()01 2
    7
    74
    1
    2
    2210310 151 1 310 233
    709 10
    bb b
    b
    II II
    mm
    ββ++−
    ⎛⎞⎛⎞+×+−××⎜⎟⎜⎟⎝⎠⎝⎠
    ×

    6力侧移计算
    61 力计算
    力计算采弹性分析法梁柱均刚度梁柱简化等截面刚梁然采结
    构力学求解器进行求解
    611 屋面恒荷载作
    1)输入文件
    结点100
    结点2046
    结点3437533
    结点4655569
    结点5873533
    结点613146
    结点71310
    单元12110111
    单元23111111
    单元34111111
    单元45111111
    单元56111111
    单元67111110
    结点支承74000
    结点支承14000
    单元荷载234560190
    单元荷载334560190
    单元荷载434560190
    单元荷载534560190
    7
    单元荷载630501180
    单元荷载1305010
    单元材料性质111101111
    单元材料性质25179111
    单元材料性质661101111

    2)输出文件
    杆端力值 ( 子 1)

    杆端 1 杆端 2

    单元码 轴力 剪力 弯矩 轴力 剪力 弯矩

    1 321680567 111679836 000000000 298680567 111679836 513727247
    2 159364929 276197595 513727247 159364929 741643782 262421401
    3 159226684 744605745 262421401 159226684 262937580 315634290
    4 159226684 262947240 315634290 159226684 744596085 262423535
    5 159363403 741634107 262423535 159363403 276196628 513720827
    6 298679369 111678440 513720827 321679369 111678440 000000000


    3)力图(设计值)
    1
    2
    3 4 5
    6
    7
    ( 1 )
    ( 2 )
    ( 3 ) ( 4 )
    ( 5 )
    ( 6 )
    5137
    5137
    26242624 315632303156 26243230 2624
    5137
    5137

    aM 图(kNm)

    1
    2
    3 4 5
    6
    7
    ( 1 )
    ( 2 )
    ( 3 ) ( 4 )
    ( 5 )
    ( 6 )
    1117
    2762 742745 263263
    745742
    2762
    1117
    1117

    bV 图(kN)

    8
    1
    2
    3 4 5
    6
    7
    ( 1 )
    ( 2 )
    ( 3 ) ( 4 )
    ( 5 )
    ( 6 )
    3217
    29871594
    1592 1592
    15942987
    3217

    cN 图(kN)
    图 8刚架恒荷载作力图

    612 屋面活荷载作:
    1)输入文件
    结点100
    结点2046
    结点3437533
    结点4655569
    结点5873533
    结点613146
    结点71310
    单元12110111
    单元23111111
    单元34111111
    单元45111111
    单元56111111
    单元67111110
    结点支承74000
    结点支承14000
    单元荷载232130190
    单元荷载332130190
    单元荷载432130190
    单元荷载532130190
    单元材料性质111101111
    单元材料性质25179111
    单元材料性质661101111

    2)输出文件
    力计算
    杆端力值 ( 子 1)

    杆端 1 杆端 2

    单元码 轴力 剪力 弯矩 轴力 剪力 弯矩

    9
    1 139515265 521662394 000000000 139515265 521662394 239964701
    2 744404602 129013350 239964701 744404602 346425714 122578417
    3 743756104 347809262 122578417 743756104 122819528 147434438
    4 743753052 122824040 147434438 743753052 347804750 122579414
    5 744393921 346421195 122579414 744393921 129012898 239961702
    6 139514705 521655874 239961702 139514705 521655874 000000000


    3)力图
    1
    2
    3 4 5
    6
    7
    ( 1 )
    ( 2 )
    ( 3 ) ( 4 )
    ( 5 )
    ( 6 )
    2400
    2400
    12261226 147415091474 12261509 1226
    2400
    2400

    aM 图(kNm)

    1
    2
    3 4 5
    6
    7
    ( 1 )
    ( 2 )
    ( 3 ) ( 4 )
    ( 5 )
    ( 6 )
    522
    1290
    346348
    123
    123
    348346
    1290522

    bV 图(kN)
    1
    2
    3 4 5
    6
    7
    ( 1 )
    ( 2 )
    ( 3 ) ( 4 )
    ( 5 )
    ( 6 )
    1395
    744
    744 744
    744
    1395

    cN 图(kN)
    图 9刚架活荷载作力图

    10
    613 风荷载作:
    1)输入文件
    结点100
    结点2046
    结点3437533
    结点4655569
    结点5873533
    结点613146
    结点71310
    单元12110111
    单元23111111
    单元34111111
    单元45111111
    单元56111111
    单元67111110
    结点支承74000
    结点支承14000
    结点荷载217430
    结点荷载61465180
    单元荷载232430190
    单元荷载332430190
    单元荷载432020190
    单元荷载532020190
    单元材料性质111101111
    单元材料性质25179111
    单元材料性质661101111
    2)输出文件
    力计算
    杆端力值 ( 子 1)

    杆端 1 杆端 2

    单元码 轴力 剪力 弯矩 轴力 剪力 弯矩

    1 193114637 113988963 000000000 193114637 113988963 524349234
    2 709643555 183936411 524349234 709643555 762739736 520887197
    3 708251953 764048352 520887197 708251953 227133817 161590800
    4 597656250 442773271 161590800 597656250 003550746 210114454
    5 597607422 002441674 210114454 597607422 897413382 107716780
    6 983613824 023416691 107716780 983613824 023416691 000000000


    3)力图
    11
    1
    2
    3 4 5
    6
    7
    ( 1 )
    ( 2 )
    ( 3 ) ( 4 )
    ( 5 )
    ( 6 )
    5243
    5243
    521521
    16161616 21012101
    108
    108

    aM 图(kNm)

    1
    2
    3 4 5
    6
    7
    ( 1 )
    ( 2 )
    ( 3 ) ( 4 )
    ( 5 )
    ( 6 )1140
    1839
    763764
    227443 004002 897
    023

    bV 图(kN)

    1
    2
    3 4 5
    6
    7
    ( 1 )
    ( 2 )
    ( 3 ) ( 4 )
    ( 5 )
    ( 6 )1931
    710
    708 598
    598
    984

    cN 图(kN)
    图 10刚架风荷载作力图
    62 侧移验算(采标准值计算):
    刚架梁坡度 1:6 〈1:5 柱顶侧移计算:
    吊车梁处 6 度震区水力作风载引起
    柱顶等效水力:
    () ( )14067 067 101 222 46
    995
    Hqqh
    kN
    ×+××+ ×


    刚度梁线刚度值
    12

    8
    7
    101 10 131 406709 10 46
    c
    t
    b
    IL
    Ih
    × ××∑ ××
    刚架柱顶水侧移
    () ()
    333
    58
    995 10 46002 2 40612 12 206 10 101 10
    235
    t
    c
    Hhu EI
    mm
    ×××+∑ ×+××××


    墙板轻型钢板墙
    lim
    4600 766760 60hum m
    limuu< 满足求
    7)力组合
    71 选取控制截面
    刚架布置恒载活载作称选择取控制截面 aabbccddee
    图示:

    b b
    c
    c
    d
    d
    e
    e
    a a

    图 11刚架控制截面
    72 力组合:力组合考虑三种
    (1)永久荷载+活荷载
    (2)永久荷载+风荷载
    (3)永久荷载+085(活荷载+风荷载)
    组合力见表 2:
    表 2刚架组合力:
    截面
    力 恒荷载 活荷载 风荷载 恒荷载+
    活荷载
    恒荷载+
    风荷载
    恒荷载+085(风
    荷载+活荷载)
    aa N 3217 1395 1931 4612 1286 2761
    V 1112 522 114 1634 028 587
    13
    M 0 0 0 0 0 000
    bb
    N 2987 1395 1931 4382 1056 2531
    V 1112 522 114 1634 028 587
    M 5137 24 5243 7537 106 2720
    cc
    N 1594 744 71 2338 884 1623
    V 2762 129 1839 4052 923 2295
    M 5137 24 5243 7537 106 2720
    dd
    N 1594 744 708 2338 886 1625
    V 742 346 764 1088 022 387
    M 2624 1226 521 385 2103 3223
    ee
    N 1592 744 708 2336 884 1623
    V 263 123 227 386 49 561
    M 3156 1474 1616 463 154 3035
    注:表中 NV 单位 kNM 单位 kN·m

    8结构截面验算
    81 刚梁横梁柱计算长度
    (1)横梁刚梁面计算长度
    刚架坡度 1:6<1:5刚架横梁面稳定性够保证需验算
    面稳定性
    (2)横梁刚梁面计算长度
    考虑屋面压型钢板檩条紧密连接定蒙皮效应出面起支撑作
    安全计算长度两檩条间考虑
    0 2 1500 3000ylmm ×
    812 刚架柱计算长度
    刚架柱刚架面计算长度采阶分析法计算
    柱顶水位移作侧移刚度

    3995 10 4233 \235
    HKNu
    × mm
    门式铰接单跨称:
    0
    3414 209c
    r
    EI
    khμ
    柱面计算长度: 0 209 4600 9614xrhh mmμ× ×
    (2)柱面外计算长度
    考虑屋面压型钢板墙梁紧密连接定蒙皮效应出面起支撑作
    安全计算长度两墙梁间考虑
    0 2 1500 3000ylmm ×
    82 构件局部稳定性验算
    梁柱腹板厚度相翼缘宽度相仅验算梁柱头局部稳定:
    14
    柱头:翼缘部分:
    ( )150 8
    2352 71 15 1510 y
    b
    cf

    < 满足求
    400 2 10 235475 250 2508
    w
    wy
    h
    tf
    −×<腹板部分: 满足求

    梁头翼缘部 (150 8) 2 23571 15 1510 y
    b
    tf
    −< 满足求
    腹板部分: 400 2 10 235475 250 2508
    w
    wy
    h
    tf
    −×<满足求
    满足求
    (1)柱加劲肋:
    aa 腹板均匀剪力
    梁柱局部稳定性均
    83 加劲肋设置
    3
    2max
    0
    1634 10 538 0025380 8 y
    ww
    vtNmht
    × × mf
    380 4758
    w
    w
    h
    t
    仅柱端设置加劲肋
    (2)梁加劲肋:
    CC 截面:
    柱腹板设加劲肋
    3
    2max
    0
    4052 10 1332 0062380 8 y
    ww
    vtNmht
    × × mf
    380 4758
    w
    w
    h
    t
    dd 截面:
    3
    2
    0
    1088 10 756 0035180 8 y
    ww
    vtNmht
    × × mf
    184 464
    w
    w
    h
    t
    加劲肋仅梁端设置加劲肋
    力处 cc 截面 dd 截面较剪力 ee 截面 ccdd
    截面
    cc 截面:
    梁腹板设
    84 刚架梁验算
    8.41 抗剪验算
    刚梁截面剪
    进行验算:
    15
    0wh
    a 仅考虑支座加劲肋
    380235 8 1 0501 08
    41 534 41 534
    w
    w
    s
    y
    h
    t
    fλ ××
    ××
    <

    2125 vf Nmm
    3380 8 125 10 380uwwvVhtf kNV−×××>满足求
    仅考虑支座加劲肋
    dd 截面:
    0wh
    a
    180235 8 1 0237 08
    41 534 41 534
    w
    w
    s
    y
    h
    t
    fλ ××
    ××
    <


    剪压作强度验算
    验算截面 ccddee 处尚应验算该反弯
    点位置强度
    (1) 求反弯点位置:图 12 示:

    3180 8 125 10 180kNV >uwwv 满足求
    84 2 弯
    Vhtf×××
    横梁跨中出现较弯矩
    669KNm
    N2338kN
    V4052kN
    M7537kNm
    V386
    N2336kN
    M463kNm
    CC
    ee
    x
    图 12刚架梁计算简图

    16
    26694052 7537 cos 2x
    x xM α×−−
    令 0x
    x
    dM
    d x
    x
    α−


    5075 MKNm
    0
    669 6140sin 2338 1663
    V
    NKα

    × − −
    相应
    N
    (2) cc 截面弯剪压作强度验算
    cc截面力 :
    7537 2338 4052
    4052 05 05 380 190
    05
    u
    u
    M kN m N kN V kN
    VV kN
    VV




    梁翼缘承担弯矩设计值

    1 5 0 1 0 1 1 9 5 1 5 0 1 0 1 9 5 2 1 5 2 3 3 829 5 6 0 4 0 1 0 1 0⎛ ⎞ ⎛ × ⎞3 × × + × × × − ×⎜ ⎟ ⎜⎝ ⎠ ⎝ ⎟⎠ − 6
    12351kN>M取 MMf

    2
    1005
    f
    u eu f
    MM 1VMM
    −−+ <⎜⎟−⎝⎠
    满足求
    (3)dd 截面:
    dd 截面力 :
    V⎛⎞
    385 2338 1088M kN m N kN V kN
    088 05 05 180 90
    05
    u
    u
    VV
    VV
    kN <×


    梁翼缘承担弯矩设计值

    2 3 69 5 2 3 3 8 1 01 5 0 1 0 1 5 0 1 0 9 5 2 1 5 1 09 5 4 4 4 05 9 7 7 `k N m M −⎛ ⎞ ⎞⎛ ×− × × + × × × ×⎜ ⎟ ⎟⎝ ⎠ ⎠⎜⎝ >
    取 fM M
    2
    10 1f
    f
    V
    MM
    ⎛⎞−+ <⎜⎟−⎝⎠
    满足求
    (4) dd 截面 ee 截面均
    M均取
    MM−
    05 u euV
    05 uVV fM M
    17

    2 MMV −⎛⎞101f−+ <⎜⎟ 均满足求
    作强度满足求

    刚架横梁坡度 1:6<1:5刚架横梁需考虑面稳定性问题仅验算
    稳定性
    (1)变截面段

    05 u eu fVMM−⎝⎠
    综刚架横梁弯剪压
    843 刚架梁稳定
    刚架横梁面外
    0lλ 头截面: 3000 843356
    y
    y
    yi
    B 类截面查: 0659yϕ
    楔形受弯构件整体稳定性系数 bγϕ 计算:
    10( ) 1 (400 200) 1 1ddλ −−−
    0 3000 2001 0023 1 0023 1 1145150 10s
    f
    lh
    Aμγ ×+ + ×× ×
    受压翼缘受压腹板 13 高度组成截面绕 y 轴回转半径头全截面受压计算:
    0
    2815060 3771980yim m
    0
    0
    30001145 91103771
    s
    y
    y
    l
    i
    μλ ×
    0
    30001 000385 1 000385 1 1034377u
    y
    l
    iμγ+ + ××

    0
    42
    0000
    2
    00
    1
    422
    25
    4320 235
    44
    4320 6040 200 1145 9110 10 19110 310 10 1034 44 200
    326 06
    ys
    b
    yx w y
    tAh
    Whfγ
    λμϕ λμ
    ⎛⎞⎛ ⎞× + ×⎜⎟⎜ ⎟
    ⎝⎠⎝ ⎠
    ⎡⎤××⎛⎞⎛ ⎞ ××+⎢⎥⎜⎟⎜ ⎟××⎝⎠⎝ ⎠⎢⎥⎣⎦
    >
    ×
    ' 028 028107 107 0984326b
    br
    ϕ ϕ− −
    刚架梁变截面段面外稳定性:
    362338 10 10 7537 10NMβ ××× 221
    5
    01
    1017 215 0659 4440 0984 753 10
    t
    ybye
    Nmm f NmmAW + <×××
    0
    ϕϕ+
    18
    满足求
    等截面段

    0659yϕ
    0 1swr μ μ
    0
    1 3000 796377yλ ×

    2
    25
    4320 4440 200 796 10 2351796 310 10 44 200br fϕ ×
    y
    ××⎛⎞×+ ×⎜⎟××⎝⎠
    263 06>
    0282107 0963263bϕ ′ −
    36
    01
    `5
    01
    2338 10 10 463 10
    0659 4440 0963 310 10b
    t
    ye
    NM
    AW
    β
    ϕϕ
    ×××+ +×× : ×
    满足求
    85 刚
    刚架柱抗剪验算
    柱顶柱脚剪力相等 1634K 柱脚截面较仅柱脚截面进行抗剪
    验算:仅支座加劲肋考虑

    221631 215 Nmmf Nmm<
    架柱验算
    851
    V N
    0wh
    a
    2348 0309 08
    41 534 41 534
    w
    w
    s
    h

    ××
    <
    2125 vf Nmm
    3234 125 10 234Vhtf − kNV8uwwv × × × > 满足求
    852
    aa 截面柱顶 bb 截面分验算承受力分:
    aa 截面 M0 V 1634kN N 4612kNbb 截面 M 7537kN V 1634kN

    (1)aa 截面弯剪压作强度验算

    kN
    刚架柱弯剪压作强度验算
    柱脚
    N 4382kN

    V
    1634 05 05 138 69uVV
    05 uV



    0

    f fM MMM <取
    19


    2
    1005
    f
    u eu f
    MMV
    VMM
    −⎛⎞−+ <⎜⎟−⎝⎠
    1满足求
    (2)bb 截面:
    384235 8 1 0507 08
    41 534 41 534
    w
    w
    s
    y
    h
    t
    fλ ××
    ××
    <
    V
    3384 8 125 10 384uwwvVhtf kN−×××
    1634 05 05 258 129 05uuVV kNV<× 取
    2
    1
    22
    2
    23
    6195 4382 10150 10 150 10 195 215 10 1215 195 6040
    ff
    hNMA AfhfhA
    kN m−
    ⎛⎞⎛⎞×+ −⎜⎟⎜⎟⎝⎠⎝⎠
    ⎛⎞⎛⎞×××+×××− ×⎜⎟⎜⎟⎝⎠⎝⎠

    7366 f fM kN m M M M<取


    2
    100 1f
    u eu f
    MMV
    MM
    −⎛⎞−+ <⎜⎟− 满足求
    853

    截面头计算长细:
    5V⎝⎠
    刚架柱稳定性验算
    (1)刚架柱面稳定性
    头截面弯矩作零全截面受压安全截面效考虑
    0
    0
    9614 933103x
    x
    x
    l

    0599B 类截面查 xϕ
    刚架面欧拉界力:

    2 25
    30
    0 22
    206 10 4840 10 102711 11 933
    e
    Ex
    EANkπ π
    λ
    −××× ×× N
    等弯系数 10mxβ
    36
    01
    50 0
    1'
    0
    22
    4612 10 10 7366 10
    46120599 4840 1 0599 753 101 1027
    117 215
    mx
    xe
    xe
    Ex
    NM
    A N WN
    Nmmf Nmm

    β
    ϕ ϕ
    ×××++×⎛⎞ ⎛ ⎞−× ××− ⎜⎟⎜⎟ ⎝⎠⎝⎠
    <

    满足求
    (2) 柱面外整体稳定性
    20
    0
    0
    3000 9804306
    y
    y
    x
    l

    B 类截面查 0568yϕ
    等效弯矩系数 tβ :端弯矩零:
    2
    ''1075t
    Exo Exo
    NN
    NNβ ⎛⎞− + ≈⎜⎟
    ⎝⎠
    1
    均匀弯曲楔形受弯双轴称 I 字形截面杆件 整体 稳定性系数 brϕ 面方法求
    构件楔率
    1
    0
    40011250
    d
    dγ −−06
    0 3000 2501 0023 1 0023 06 1309150 10s
    f
    lh
    Aμγ ×+ + × ×
    受压翼缘腹板 13 高度组成截面绕 y 轴回转半径头计算全截面受压:
    2815785 3652116yoimm
    0
    30001309 1076365ys
    yo
    l iλμ× ×
    30001 000385 1 000385 06 1021365w
    yo
    l
    iμγ+ × + × ×

    4
    00
    2
    00
    4
    25
    2
    00
    0
    2
    4320
    4320 4840 250 1309
    1076 411
    235
    4
    10 1
    4
    1076 10 1 181 0644 250021
    s
    br
    yxw
    y
    y
    t
    h
    Ah
    Wh f
    λμϕ λ
    ⎛⎞× +⎜⎟
    ⎝⎠
    ×
    ⎛⎞×⎜⎟
    ⎝⎠
    ×⎛⎞⎛⎞×××+⎜⎟× ⎝
    >⎜⎝⎠⎠ ⎟×



    ' 0282 0282107 107 0914181b
    br
    ϕ ϕ− −
    刚架柱面外稳定性:
    36
    01
    '5
    01
    22
    4612 10 1 7537 10
    0568 4840 0914 753 10
    147 215
    t
    ye b e
    NM
    AW
    Nmmf Nmm
    β
    ϕϕ
    ×××+ +××
    <
    ×
    满足求
    刚架整体稳定性满足求
    21
    9 节点设计
    91 梁柱节点:
    刚架横梁刚架柱连接采端板竖放连接方式螺栓采 109 级 M16 高强度摩擦型
    螺栓进行连接
    911 节点构造螺栓布置
    (1)节点构造见图 13

    图 13梁柱节点构造端板
    (2) 螺栓布置
    端板螺栓应成称布置 受拉受压翼缘应布置 宜螺栓群中心翼
    缘中心重合接采端板伸出截面高度图 13 示:
    912 螺栓强度验算
    螺栓采 109 级 M16 高强度摩擦型查螺栓预应力 P100KN构件接触面采
    喷砂处理摩擦面抗滑采 045μ 连接处传递力直接 cc 截面力:
    M 7537kN·m N 2338 kN V 4052 kN
    22
    (1)螺栓抗剪验算:
    螺栓抗滑承载力设计值:
    1 09 09 1 045 100 405b
    vfNnpμ×××kN
    kN
    螺栓群抗剪承载力设计值:
    满足求 110 10 405 405 4052bb
    vvNN kNV× × >
    (2) 螺栓承受拉力
    ()
    1
    1 2 22
    7537 025 2338 5309104 025 015t
    i
    My NNkyn N×− −
    ×+∑
    ()
    2
    2 2 22
    7537 015 2338 3091104 025 015t
    i
    My NNkyn N×− −
    ×+∑
    08 08 100 80b
    tNP×kN
    NNNN 满足求
    (3) 外排螺栓拉剪作验算:
    1 4052 10 5309 0779 1405 80
    vt
    bb
    vt
    NN
    NN+ + <满足求
    913 端板设计
    端板面—180×580
    (1) 端板厚度:两边支撑类端板计算

    () ()
    36 645468010 16846 180 2 45 45 46 2152
    fw t
    wffw
    eeNtm
    eb e e e f
    ××××≥×+× + ×⎡⎤⎡⎤++ ⎣⎦⎣⎦
    m
    kN

    选取端板厚度 20mm满足求
    (2) 端板设螺处腹板强度:
    2 309 04 40tNkNp <

    3
    204 04 100 10 131 838ww
    P Nmm ftl
    ××× <满足求

    914 梁柱节点域验算
    6
    2210 7537 10 589 125 400 400 8 v
    bcc
    M Nmmf Nmmddt
    ξτ ×× <××
    满足求
    综梁柱节点采端板竖放方式连接端板××−螺栓选 10 颗 109 级 M16 摩擦型高强螺栓
    9.2 刚架横梁屋脊处节点连接
    23
    梁柱连接样采端板竖放螺栓连接方式螺栓选 109 级 M16 摩擦型高强
    螺栓节点构造端板螺栓布置见图 15 示








    (1) 螺栓群抗剪承载力
    满足求 kNVkNN b
    v 4723241004501908 >××××
    (2) 螺栓承受拉力
    () kNn
    N
    y
    MN
    i
    y
    t 72678
    3414
    0501504
    1503446
    222
    1
    1 −

    ×− ∑
    24
    () kNn
    N
    y
    MN
    i
    y
    t 38218
    3414
    0501504
    0503446
    222
    2
    2 −

    ×− ∑
    (3) 外排螺栓拉剪作验算:
    1854080
    7267
    8324
    84721 <++ b
    t
    t
    b
    v
    v
    N
    N
    N
    N 满足求
    (4) 端板厚度:三边支撑类考虑
    ()[] ()[]mmftttbt
    Nttt
    wffw
    twf 0517485050218048
    104048506
    2
    6 3
    +×+×
    ××××++≥
    选取端板厚度 20mm满足求
    (5) 端板设螺处腹板强度:
    kNkNNt 4049038212 <
    523208484
    104040 2
    3

    × fmmNlt
    P
    ww
    满足求
    93 刚架横梁 13 处拼接节点
    端板连接半刚性连接弹性状态认刚性截面梁屋
    脊处完全相处采屋脊处完全样构造方式连接里仅验算螺栓强度:
    (1) 螺栓群抗剪强度:
    满足求 kNVkNN b
    v 3017324 >
    (2) 螺栓承受拉力:
    () kNNt 73528
    3414
    0501504
    1503536
    22
    1 −

    ×
    () kNNt 38168
    3414
    0501504
    0503536
    22
    2 −

    ×
    21 t
    b
    tt
    b
    t NNNN >> 满足求
    (3) 螺栓拉剪作(仅验算外排)
    173080
    7352
    8324
    830171
    <++ b
    t
    t
    b
    v
    v
    N
    N
    N
    N 满足求
    94 柱脚设计
    根计算假定柱脚设计铰接工程柱脚采锚栓板式柱脚基础
    混凝土等级 C25 2911 mmNfc
    9.41 柱脚力组合
    柱脚力第 82 节中表 2 选出 maxN− 相应组合外尚应考虑恒载
    25
    +风载组合时恒载分项系数取 10时应项力:

    kNV
    kNN
    M
    65241221
    97
    3772421
    438
    0
    +−
    −+−


    柱脚处 应力:M 0 maxN max 5971NkN V 1503 kN
    应力:M 0 minN min 73NkN V 56 kN
    应力 M 0N 5971 maxV max 1503VkN
    942 柱脚底板计算:
    (1) 板厚度构造
    [ ]0 150 2 20 50 190 250B bx mm+ +×
    取 B 250mm 满足求
    (2) 底板长度 L
    cc
    N fBL β≤ cβ 偏安全取 10

    35971 10 201250 119c
    NLmfβ
    ×≥ × m
    构造取 0 200 2 50 300Lh x mm+ +×
    柱脚底板图 :
    26

    柱脚锚栓布置
    (3)底板厚度:
    底板反力:
    3
    2
    5971 10 0796250 300
    N N
    mmBLσ × ×
    翼缘部板三角形支撑考虑
    2
    2
    72 040184
    b
    a 查 2 0044α
    22
    22 20044 0796 184 1186 M aNασ×× × × m
    翼缘处板悬臂板考虑:
    22
    44
    110796 50 995 22M aNσ×× × × m
    42M M< 取 2M M
    6 6 1186 58215
    Mtmf
    ×≥ m
    kN

    底板厚度应栓孔直径取柱脚板 26mm
    943 柱脚锚栓计算
    柱脚全截面受压取 2 M24 锚栓 布置图
    944 柱脚抗剪连接
    max 1503 04 04 5971 239VkNN<×
    组合:V 56kN 〉04 N 04 x 73 292 kN 应设置抗剪连接件 minN
    初选 :20 x 50 x50
    剪应力
    3
    256 10 56 20 50
    V nmmtlτ × ×
    正应力
    3
    2
    3
    56 10 25 21 1 50 206
    Ve NmmWσ ×××
    ××

    22 2 2 23 21 3 56 100 25 Nmm f Nmmτσ+ +× < 2
    满足求
    综:柱脚采锚栓板式柱脚 底板250x300x 26 锚栓 2 M24 设计
    连接件 20x50x50
    27
    28
    10参考书目
    1 门式刚架轻型房屋钢结构技术规程(CECS102:2002)
    2 钢结构设计规范 GB500172003
    3 混凝土设计规范 GB500102002
    4 梁启智钢结构华南理工学出版社
    5 黄呈伟钢结构设计科学出版社


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