钢架梁柱截面验算.docx
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钢架梁柱截面验算
3.8刚架梁柱截面验算
3.8.1刚架柱设计
本刚架采用等截面H型柱,对柱进行设计
3.8.1.1截面选型
柱l;4:
H600X250X6X10
3.8.1.2刚架柱板件宽厚比验算
翼缘板自由外伸宽厚比:
250-6(2351235
-_=12.2<15—=15—=12.4
2X10IfyJ345
腹板高厚比:
600-2x10=96.67<250匡=206.3
6p345
3.8.1.3刚架柱验算
刚架柱采用等截面(抗剪考虑屈曲后强度)
(1)各截面控制力
截面
控制力
柱1上截面
Mmax=-209.73KN-m,N=60.53KN,V=-279.11KN
柱1下截面
Mmax=—203.36N-ni,N=—199.14KN,V=—65.4KN
(2)腹板有效截面计算
柱1上截面腹板边缘最大正应力
MN209.73X10660.53X103
Q1=_^+A;=_1775.74X103-8480=-714
=-125.25N/mm2
。
2=118.11-7.14=110.97N/mm2
腹板边缘的正应力比值卩=/=拦备=—0.886<0
腹板部分受压,腹板有效截面讣算参数
16
G_J(1+B)2+0.112(1—B)2+(I+p)
16
=221
V(1-0.886)2+0.112(1+0.886)2+(1-0.886)
hw/tw
(600-20)/6
=0.56<0.828.1722^^^x125.25
故,有效宽度系数p=1,柱1下截面全截面有效
柱1下截面腹板边缘最大正应力
MN°】一页一石
203.36x106199.14x103
1775.74X103一—848^一皿-23-48
=-138.0N/mm2
o2=114.52一23.48=91.04N/mm2
-_91.04——138.0
腹板部分受压,腹板有效截面参数
腹板板边缘的正应力比值B=竺
=-0.66<0
16
7(1+p)2+0.112(1-P)2+(1+P)
16
18.3
7(1-0.66)2+0.112(1+0.66)2+(1-0.66)
Ap=人入=(6。
。
-:
。
)/6=065<08
28.lV18.3j]]%138
截面
控制力
柱4上截面
Mmax=-279.8KN•m,N=-109.16KN,V=55.49KN
柱4下截面
Mmax=141.67KN•m,N=114.06KN,V=—58.69KN
柱4上截面腹板边缘最大正应力
MN-279.8X106-109.16X103「「
=阪+瓦=1775.74X103+—8480—=一1"57-12.87
=-170.44N/mm2
故,腹板有效宽度系数,p=1柱1上截面全截面有效
o2=157.57-12.87=144.7N/mm2
__144・7
•or丄-170.44
腹板部分受丿£腹板有效截面计算参数
腹板边缘的正应力比值p=-
=-0.85<0
16
V(1+P)2+0.112(1-p)2+(1+p)
16
‘=21.46
V(1-0.85)2+0.112(1+0.85)2+(1-0.85)
巧—=—(6°°¥。
)/6=0.66<0.8
28.1応(拆石28.lV21.46jxiyo.44
故,有效宽度系数p=1,柱4下截面全截面有效
柱4下截面腹板边缘最大正应力
=-92.23N/mm2
a2=79.78-13.45=66.33N/mm2
腹板边缘的正应力比值卩=/=鵲=—0.72<0
腹板部分受压,腹板有效截面计算参数
16
V(i+p)2+o.ii2(i-p)2+(1+B)
16
「=19.27
7(1-0.72)2+0.112(1+0.72)2+(1-0.72)
故,有效宽度系数p=1,柱4上截面全截面有效
(3)柱的计算长度
柱1平面计算长度,取柱的实际长度lOx=HO1=1-0x9=9m
柱1平面外计算长度,柱间支撑节点间距6.5m
(4)抗剪承载力验算
考虑150仅有支座加劲肋,故屈曲系数&=5.34
hw
頁7
0.8 f;=[1-0.64(Aw一0.8)]fv=[1-0.64(1.37一0.8)]180=114.34N/mm2 抗剪承载力设计值 Vd=hwtwf^=580X6X114.34XIO'3=397.9KN Vmax 所以抗剪承载力满足要求 (5)抗弯承载力(弯、剪、压共同作用下) Vd=73KN<0・5Vd=0.5X397.9=198.95KN =508.78KN・m Mmax=279.8KN•m<508.78KN•m 故,满足抗弯要求 (6)刚架平面整体稳定性验算 ix0=25.06cm 1“9x103 入k=: -=clcr=35.16 ixo250.6 曲b类截面,查得(px=0.889 参数Nd。 =耳=忙X206X10吨480x10-3=12665.8KN1.1AX1.1X35.16- 对有侧移刚架卩mx=1.0 =26.41+159.8=186.2N/mm2 平面整体稳定满足要求 iy0=5.54cm lvo6500 ^=i^=55Z=117-3 柱有端弯矩和横向荷载同时作用 U*X豊+n語;: : ;。 =98.49+183.84=282.33N/mm2 0.335X84800.61X1775.74X103 所以,平面外稳定满足要求 3.8.2柱2截面计算 3.8.2.1截面选型 柱2: H600X250X6X10 3.8.2.2刚架柱板件宽厚比验算 翼缘板自由外伸宽厚比: 腹板高厚匕^=96.7<250/^|=206.3 3.8.2.3刚架柱验算 1・各截面控制力 截面 控制力 柱2上截面 Mmax b =38.12KN・m,N=-167.42KN,V=-8.29KN 4=—8.55,Nmax=—390.76KN,V=5.22 柱2下截面 Mmax=34.97KN•m,N=183.39KN,V=2KN 1=—28.22tNmax=584.79KN>V=—5.8 2・Mmax控制计算 (1)腹板有效截面计算 柱2上截面腹板边缘最大正应力 MN38.12X106167.42X103 Q1=_V^_a7="1775.74X1038480—=-21.47-19.74 =-41.21N/mm2 a2=21.47-19.47=2N/mm2 腹板边缘的正应力比值卩=详=W云=-0.05<0 腹板部分受压,腹板有效截面讣算参数 16 °一7(1+B)2+0.112(1—B^+(I+B) ‘=11.4 7(1-0.05)2+0.112(1+0.05)2+(1-0.05) (工一『)/6“〈Svo.8 28,1^11,4J1.1X41.21 故,有效宽度系数p=1,柱2上截面全截面有效 柱2下截面腹板边缘最大正应力 MN 6=—+——= 1WX1A] 34.97X106183.39X103 1775.74X1038480~叹921.61 =-41.31N/mm2 a2=21.61-19.69=1.92N/mm2 腹板板边缘的正应力比值卩=汙=磊=-0.05<0 腹板部分受爪,腹板有效截面参数 16 V(i+p)2+o.ii2(i-p)2+(1+B) =*=11.4 7(1-0.05)2+0.112(1+0.05)2+(1-0.05) Ap-"©。 。 二必「045<08 2*1质J篇28-17IL? J1.1x341.31 故,腹板有效宽度系数,p=1柱1下截面全截面有效 (2)柱的计算长度 柱2平面计算长度lox=必1=1.0X10.2=10.2m 柱2平面外汁算长度,柱间支撑节点间距6.5m (3)抗剪承载力验算 考虑仅有支座加劲肋,故屈曲系数匕=5.34 0.8V入⑷V1.4, f;=[1-0.64(九-0.8)]f;=[1-0.64(1.37-0.8)]180=114.34N/mm2抗剪承载力设计值 Vd=hwtwf;=580x6x114.34xIO-3=397.9KN V=5.8 所以抗剪承载力满足要求 (4)抗弯承载力(弯、剪、压共同作用下) V=12.49KN<0.5Vd=0.5X397.9=198.95KN MNWe/N\J183.39X103\“ MAMe-可=We(fy-T=1775.74x10^310-—關一x10- =512.1KN・m max =38.12KN・mV512.1KN•m 故,满足抗弯要求 (5)刚架平面整体稳定性验算 ix0=25.06cm lx010.2x103 gix0250.6* 由b类截面,查得(px=0.861 1.1X40.72 参数N®。 =^=n2x206xl0^8480XIO'3=9452.4KN 对有侧移刚架直皿=l.o =25.12+21.83=46.95N/mm2 平面整体稳定满足要求 柱有端弯矩和横向荷载同时作用 17.8 16 7(1-0.63)2+0.112(1+0.63)2+(1-0.63) (600-20)/6=051 故,有效宽度系数p=1,柱2上截面全截面有效 (2)柱的计算长度 柱2平面计算长度lox=必1=l.oX10.2=10.95m 柱2平面外汁算长度,柱间支撑节点间距7.2m (3)强度计算 N584.79X10a=—=————=68.96KN<310KN An8480 所以,强度计算满足要求。 (4)刚度计算 1010200「 250.6_407 _lyo 豊绎=117.3<[A]=150 所以,刚度计算满足要求。 (5)整体稳定性计算 由b类截面,Ay>Ax,查表得,(py=0.471 N q)A =584.79X10_1654N/mm2 0.471X8480'J1 所以,整体稳定满足要求。 3.8.3.3刚架柱验算 刚架柱5采用等截面(抗剪考虑屈曲后强度)柱截而计算简图 (1)各截面控制力 截面 控制力 柱4上截面 Mmax=279.8KN・m,N=—109.67KN,V=—55.49KN 柱4下截面 Mmax=—141.67KN・m,N=114.59KN,V=58.69KN (2)腹板有效截面计算 柱4上截面腹板边缘最大正应力 =-170.5N/nmi2 a2=157.57-12.93=144.64N/mm2 腹板边缘的正应力比值卩=/=號=-0.85<0腹板部分受压,腹板有效截面讣算参数 16 k= G_V(1+p)2+0-112(1-P)2+(1+P) 16 ‘=21.46 7(1-0.85)2+0.112(1+0.85)2+(1-0.85) 故,有效宽度系数p=1,柱4上截面全截面有效柱5下截面腹板边缘最大正应力 MN141.67X106114.59X103 +—=—— WX1A】1775.74X1038480 =-93.29N/mm2 a2=66.27N/mm2 腹板边缘的正应力比值卩=[=鵠=—0.71<0 腹板部分受压,腹板有效截面讣算参数 16 °_/(I+p)2+0.112(1-p)2+(1+p) 16 =‘=22.8 7(1-0.71)2+0.112(1+0.71)2+(1-071) Ap=亦=(600-20)/6=048v08 28.1辰28.lV22.8j]]驚3.29 故,有效宽度系数p=l,柱4下截面全截面有效 (3)柱的计算长度 柱5平面计算长度,取柱的实际长度lox=Rol=1.0x10.2=10.2m 柱5平面外计算长度,柱间支撑节点间距6.5m (4)抗剪承载力验算 考虑150仅有支座加劲肋,故屈曲系数&=5.34 1.37 hw/tw_(600-20)/6 37肩、詹_37Ejg 0.8V入⑷=1.4, f;=[1-0.64(Aw-0.8)]心=[1-0.64(1.37-0.8)]180=114.34N/mm2抗剪承载力设计值 Vd=hwtwf;=580x6x114.34x10~3=397.9KN VmaxV仏=397.9KN 所以抗剪承载力满足要求 (5)抗弯承载力(弯、剪、压共同作用下) Vd=58.69KN<0.5Vd=0.5x397.9=198.95KN MNWe/N\「J114.59X103\“ M? =Me-—=WeL-—=1775.74x103310———x10~6 eeAee\yAe/I8480丿 =526.48KN•m Mmax=279.8KN-m<526.48KN•m故,满足抗弯要求 (6)刚架平面整体稳定性验算 山b类截面,查得(px=0.861 对有侧移刚架直皿=1.0 =15.69+159.23=174.92N/mm2 平面整体稳定满足要求 iy0=5.54cm 由b类截面 ||=0.61 柱有端弯矩和横向荷载同时作用 Ptx=1・°,T]—1.0 279.8X103114.59X1069 —__——-+-__—=98.49+105.79=204.28N/mm2 0.335X84800.61X1775.74X103 所以,平面外稳定满足要求 用同样的方法可算得柱3;柱6满足要求 刚架柱截面计算完毕。 梁截面设计 3.8.5梁1截面设计 3•&5・1梁截面力梁截而图 截面 力组合 梁1左截面 Mmax=281.09KN-m,N=62.62KN,V=106.1KN 梁1右截面 Mmax=36.96KN•m,N=-58.37KN,V=-57.09KN 3.8.5.2截面选择H(600~450)X250X6X10 左截面设计H600X250X6X10 截面特性 Ix=53272.26cm3,Iy=2605.21cm4,Wx=1775.74cm3,=208.41cm3, ix=25.06cm,iy=5.54cm,Sx=989.8cm3,A=84.8cm2, 3.8.5.3截面验算 (1)构件宽厚比验算 翼缘部須=需=12.2<15厝=15Jg=12.4 腹板高厚比: —=60°-2-10=96.7<250=206.3 tw6\345 (2)腹板有效截面计算 腹板边缘最大正应力 MN281.09X10662.62X103 6=—,+—=r=—158.29—7.38 1WX1A】1775.74X1038480 =-165.67N/mm2 o2=158.29-7.38=150.91N/mm2 腹板边缘正应力比值: a2150.91 P=—=—77777=一°・91VO Oi—165.67 腹板部分受压 腹板有效截面计算参数: k—* G7(1+P)2+0.112(1-p)2+(1+p) 16 =,■,=22.48 7(1-0.91)2+0.112(1+0.91)2+(1-0.91) Ap=必=—(600-20)/6=064<08 2愛\或語28.1VMJe^琦 故,有效宽度系数p=1,全截面有效 (3)抗剪承载力验算 梁端截面最大剪力为Vmax=106.1KN 梁腹板上设置横向加劲肋,a=1200mm 屈曲系数匕=5.34+4/(器2=6.27 hyy580 阳=[1一0.64(入⑷-0.8)]fv=[1-0.64(1.26-0.8)]180=127N/mm2抗剪承载力设计值 Vd=hwtwf;=580x6x127x10~3=441.96KN Vmax 所以,抗剪满足要求 (4)抗弯承载力(弯剪压共同作用) 因为Vmax=106.1KN<0.5Vd=220.98KN 由公式 M/N\°(62.62X103\“ M? =We(fy—石)=1775.74x103x(310——丿xIO"6 =5370.37KN-m Mmax=281.09KN•mVM”=537.37KN•m 满足抗弯要求 (5)梁跨中截面强度验算 梁跨中截面的弯矩、剪力、轴力、均远小于梁端,跨中截面与梁端截面相差不大,故梁跨中截面强度不必再验算。 (6)刚架平面外稳定验算 平面外讣算长度为屋盖支撑间距loy=6000mm截面回转半径"=5.54cm,人=哑=讐=108.3 yyly55.4 IIIb类截面,查表得(py=0.381 山于梁有端弯矩作用,但乂横向荷载作用ptx=1.0 整体稳定系数 AHfv108.32345 (pbv=1.07=1.070.68 屮by4400023544000235 按端部截面力验算梁的平面外稳定 NptxMx62.62X1031.0X281.09X106 +-122_—=+ (pyA(PbyWlx0.381X84800.68X1775.74X103 =19.38+232.78=252.16N/mm2<310JV/mm2 梁1右截面与梁2左截面用端板2拼接,梁2右截面与梁4左截面用端板3拼接,且梁2采用等截面,所以选一所受荷载力最大截面进行设计。 3.8.6按梁2右截面设计 截面 力 梁2右 Mmax=-67.9KN-m,N=-48.21KN,V=75.48KN 左截面设计H450X250X6X10 3.8.6.1截面特性 Ix=28179.51cm3,Iy=2604.94cm4,Wx=1252.42cm3,Wy=208.39cm3, ix=19.28cm,iy=5.86cm,Sx=688.67cm3,A=75.8cm2 3.8.6.2截面验算 (1)构件宽厚比验算 翼缘部分£=需=12.2<15厝=15=12.4 腹板高厚比: 如=°5°二已i°=71.67V250匡=206.3 tw6丫345 (2)腹板有效截面计算腹板边缘最大正应力: MN67.9X106-48.21X103 6F=H—54.22—6.36 1WX1Aj1252.42X1037580 =-60.58N/mm2 a2=54.22-6.36=47.86N/mm2 腹板边缘正应力比值: 腹板部分受爪 腹板有效截面计算参数: 16 7(1+P)2+0.112(1-p)2+(1+p) 16 ‘=20.4 7(1-0.79)2+0.112(1+0.79)2+(1-0.79) =0.30<0.8 故,有效宽度系数p=l,全截面有效 (3)抗剪承载力验算 梁端截面最大剪力为Vmm=75.48KN 梁腹板上设置横向加劲肋,a=1200mm 有公式得, fj=[1-0.64(入w-0.8]fv=[1-0.64X(0.97-0.8)]X180=160.42N/mm2 Vd=hwtwf;=430x6x160.42x10~3=413.87KN Vmax=75.48KN 所以,抗剪满足要求 (4)抗弯承载力(弯剪压共同作用) 因为Vmax=75.48KN<0.5Vd=206.94KN 由公式 =1252.42x103X(345-X10~6 \7580) =424.12KN・m Mmax=67.9KN・mV=424.12KN・m 满足抗弯要求梁跨中截面强度验算 梁跨中截面的弯矩、剪力、轴力、均远小于梁端,跨中截面与梁端截面相差不大,故梁跨中截面强度不必再验算。 (5)刚架平面外稳定验算 平面外计算长度为屋盖支撑间距loy=6000mm 儿面回转半径iy=5.86cm ) loy6000 厂i,58.6=1024
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