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
接
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
⎧ ⎪⎪⎨
⎪ ⎪⎩
取
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
柱
梁
头
头
头
头
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
<×
取
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 <×
取
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
MM−
05 u euV
05 uVV fM M
17
2 MMV −⎛⎞101f−+ <⎜⎟ 均满足求
作强度满足求
性
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
tλ
××
<
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
取
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
iλ
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
iλ
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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