门式钢架设计实例带计算书Word文档下载推荐.docx
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(2)屋面活载1
屋面雪何载小丁屋面活何载,取活何载0.509
l;
mkn/m
IJIIIJIIIIIII」IIII
(3)风荷载
以风左吹为例计算,风右吹同理计算:
根据公式k
zs0计算:
s根据门式刚架的设计规范,
(地面粗糙度B类)
z根据查表h取下图:
10m,取1.0,
-0E5
LD
CU
c>
+
风载体形系数示意图
迎风面
侧面k
1.0
0.25
0.5
0.125kN/m2,q1
0.1259
1.125kN/m
屋顶k
2
0.50kN/m,q2
0.509
4.5kN/m
背风面
0.55
0.275kN/m2,
q30.275
92.475kN/m
0.65
0.325kN/m2,
q40.325
92.925kN/m
荷载如下图:
4.内力计算:
(1)截面形式及尺寸初选:
梁柱都采用焊接的H型钢
梁的截面高度h一股取(1/30:
1/45)1,故取梁截面高度为600mm
暂取H60030068,截面尺寸见图所示
柱的截面采用与梁相同
300
截面
截面名称
长度
(mm)
面积
(mm2)
Ix
(106mm4
Wx
)(104mm3
)(g
Wy
ix
mm
)
iy
柱
H60030068
7200
9472
520
173
36
24
234
61.6
梁
H60030068
10552
EA2.0610894721061.95106kn,EIx2.0610852010610121.07105kn?
m2
(2)截面内力:
根据各个计算简图,用结构力学求解器计算,得结构在各种荷载作用下的内
力图如下:
计算
项目
计算简图及内力值(M、N、Q)
备注
弯矩图
剪力图
“+”
包载作用
轴力图(拉为正,压为
负)
包载下轴力(忽略柱自重)
活荷载作用
轴力图
(拉为
正,压为
风荷载作用
“+”
风荷载(标准值)剪力图
4(
1
乳荷载(标准值)轴力图
牛日力图T拉为斗,压为
(3)内力组合(由丁恒载和活载关丁结构竖向对称,因而风荷载只要考虑一个方
向作用,风荷载只引起剪力不同,而剪力不起控制作用)
按承载能力极限状态进行内力分析,需要进行以下可能的组合:
11.2*包载效应+1.4*活载效应
21.2*包载效应+1.4*风载效应
31.2*包载效应+1.4*0.85*(活载效应+风载效应}
取四个控制截面:
如下图:
各情况作用下的截面内力
内力
恒载
活载
左风
I—I
M
N
-45.36
-47.25
46.95
Q
-19.32
-18.05
24.55
-127.84
-129.94
147.59
n-n
16.45
m-m
-21.75
-22.66
21.04
43.41
45.22
-45.08
w-w
92.83
96.70
-77.574
2.18
2.27
-1.81
内力组合值
1.2恒+1.4活
1.2恒+1.4风
1.2恒+1.40.85(风+活)
l—I
-120.58
11.30
-54.85
-48.45
11.19
-15.45
-335.33
53.22
-132.40
54.79
-25.09
-64.30
3.36
-28.03
115.40
-11.02
51.93
246.78
2.79
134.16
-57.82
-3.36
5.79
0.08
3.16
4.截面验算
控制内力组合项目有:
1+Mmax与相应的N,V(以最大正弯矩控制)
2一Mmax与相应的N,V(以最大负弯矩控制)
3Nmax与相应的M,V(以最大轴力控制)
4Nmin与相应的M,V(以最小轴力控制)
所以以上内力组合值,各截面的控制内力为:
1-1截面的控制内力为M0,N120.58KN,Q48.45KN
2-2截面的控制内力为M335.33KN?
M,N120.58KN,Q48.45KN
3-3截面的控制内力为
335.33KN?
M,N
64.30KN,Q
115.40KN
4-4截面的控制内力为
246.78KN?
57.82KN,Q
5.79KN
A:
刚架柱验算:
取2-2截面内力平■面内长度计算系数:
020.45K,其中@地
irh
H7.22.6619.1M
0x
&
5146
7.2仅6'
°
20.451.46
2.66,
平■面外计算长度:
3600co,
58.4
考虑压型钢板墙面与墙梁紧密连接,起到应力蒙皮作用,与柱连接的墙梁可作为柱平■面外的支承点,但为了安全起见计算长度按两个墙梁间距考虑,即H0Y7200/23600mm
19100〜汽
X81.6,y
234y
⑴局部稳定验算
构件局部稳定验算是通过限制板件的宽厚比来实现的
①柱翼缘
15042
6
23515(满足要求)
235
(2)柱有效截面特征
M335.33KN?
120.58KN,Q
48.45KN
max
min
120.58103335.33106
AWX9472173104
206.562
12.73193.83N/mm2
181.10
maxmin
206.56181.10.°
C
1.88
206.56
h。
584
tw6
974800.5x26.2105.28
因97>
70,故可以考虑屈曲后强度。
由丁考虑屈曲后强度:
2181.1
0.88
1206.56
584
206.56311.2mm
206.56181.1
16
[
(1)20.112(1
hw/tw
28.1k235/fy
1,截面全部有效。
抗剪强度验算:
则
(3)
柱截面的最大剪力为
原/tw
37k235/fy
0.8
21.28
)2]0.51
584/8
0.8,
28.121.28
Vmax48.45kN
0.85
37「5.341
w1.4,则fv'
[10.64(w0.8)]fv0.973125121.63N/mm2hwtwfv'
5848121.63103Vnax,满足要求。
弯剪压共同作用下的验算:
因为V0.5Vd,按公式MM:
Me
其中MeWef173104215106
Me
NWe/Ae进行验算,
371.95kNm
MeNWe/Ae371.95120.58
371.9522.59367.2kNm
371.95/9472
335.33kNm,满足要求。
(4)
刚架柱平面内稳定性验算
稳定性验算
81.6
x81.6180,x..fy/235
b类截面,由《钢结构设计规范》附表
2EA3.1422.061059472
22388kN,
(1.181.6)
120.58103
C-2查得,
x0.681
Nex
NxA
2
(1.1x)
mxMx
mx1.0,则
x[10.8(N/Nex)]Wx
1.0335.33106
0.68194721.05173104(10.8呻2388
18.69192.39211.08N/
2
mmf
满足要求。
刚架柱平而外稳定性验算
yf/23558.4
b类截面,由《钢结构设计规范》查得,y0.818
1
tx0.650.3520.650.35
0.825
M1
—22
58.42
b1.07——1.07--
0.99
440044000
NtxMx120.58103
贝U——-txx
八0.825335.33106
1.0
yAW0.8189472
ypx
0.99173104
15.56161.52177N/mm2f满足要求。
B:
刚架梁验算:
取3-3截面内力
M,N64.30KN,Q115.40KN
③梁翼缘
四土212.1715匿15、阡15(满足要求)
6\fy.235
④梁腹板
hw60016235235
146250J——250J——250。
两足要求)
tw4•fy■235
(2)梁有效截面特征
门式刚架坡度为1/10<
1/5,可以不考虑横梁轴梁的影响,按受弯构件验算
335.33106
173104
193.83N/mm2
二W1
1hc584-
kr
[
(1)20.112
(1)2]1
hw/tw_584/8_
p28.1.厂235/fy28.1一23.91
则1,截面全部有效。
(3)强度验算
292mm
0.1124
0.530.8,
23.91
抗剪强度验算:
柱截面的最大剪力为Wax115.4kN
k5.34
37k'
235/fy
37,京41
121.63N/mm2
0.8w1.4,则fv'
[10.64(w0.8)]fv0.973125
hwtwfv'
5848121.63103568.25kNMax,满足要求。
弯矩作用下的验算
Md
M173104215106
371.95kNm335.33kNm,满足要求。
(4)稳定性验算
刚架梁平面内稳定验算
验算方法与柱平面内的稳定验算相同,由于N梁巨主,嗥二M主,因而可以满足要求。
刚架梁平面外稳定验算
一般刚架平面外稳定靠支撑来保证,
考虑檀条处设置隅撑以保证屋脊负弯矩使下翼缘受压时有支撑,
在支撑点处设置隅撑以保证横梁全截面受支承,则横
梁成为平面外3m支撑的压弯构件,取其中一段计算。
由300048.7及b类截面查《钢结构设计规范》得,0.865
y61.6y
由于有端弯矩与横梁荷载,取tx1.0,则b1.07—1.02
44000
由于内力沿杆件线性变化,取较大值64.3kN
从而
txMx64.3103…1.0335.33106
兰x1.0
bWpx0.86594721.03173104
7.85188.19196.04N/mm2f满足要求。
5.位移验算:
(1)柱顶水平位移验算:
由矩阵位移法结构力学计算程序计算位移,
位移验算为正常使用极限状态下的承载力验算,荷载应选用标准值。
构件截面参数:
EA2.0610894721061.95106kn,
EIx2.0610852010610121.07105kn?
荷载标准值即风载,位移图如下:
恒载+1.0活载=4.3+4.5=8.8kN/m
位移图如下:
63.61
21000330
250
满足要求
四、节点设计:
(1)梁柱节点设计:
M,N64.30KN(使螺栓受压),Q115.40KN
螺栓承受拉力为:
第一排:
N=
.My
335.330.372
64.30
155.37
6.43
V\
n
一2___2_一_2、
4(0.132+0.2120.372)
10
第二排:
My
335.330.212
88.54
4(0.1322+0.21220.3722)
第三排:
335.330.132
55.13
4(0.1322+0.21220.3722)
采用摩擦型高强螺栓,采用10.9级M2醵栓,预压力P=225kN,
摩擦面采用喷砂的处理方法,摩擦系数=0.45,
其抗拉承载力为:
148.94kN
82.11kN
48.70kN
[Nb]=0.8P=0.8225=180kN
b/b2>
148.94kN,¥
两足要求。
Ndeftb/421.182500/4176.2kN
螺栓群的抗剪力(M24螺栓)(下面三排不计外加压力,只考虑预压力)
Vb0.9f(P1.25Nt)2[0.90.45(2251.25148.94)0.90.45
(2251.2582.11)0.90.45(2251.2548.70)0.90.452256]
810.26kN115.40kN
端板厚确定:
第一排螺栓端板厚:
t
第二排螺栓端板厚:
第三排螺栓端板厚:
采用端板厚t28mm。
6efNt=fe68148.94103
bf\400205
27.2mm,
16efeNt=6689782.1110
[ewb2ef(efeJ]f一\[97400268(6897)]205
3ewNt
(0.5aew)f
39748.7010_l
I22.5mm,
\(0.58097)205
端部腹板设置加劲肋,加强腹板强度,详见施工图
连接处选用如下组合内力值:
M246.78KN?
M,N57.82KN(使螺栓受压)
16.1mm,
采用摩擦型高强螺栓,采用
10.9级M2很栓,预压力P=225kN,
N1=
0.372
57.82
Yi
4
(0.2122
0.3722)
8
.My2
0.212
~-.-~2
(0.212
__一2、
0.372)
摩擦面采用喷砂的处理方法,摩擦系数=0.45,
螺栓承受拉力为:
其抗拉承载力为:
125.177.23119.94kN
71.347.2364.11kN
[N:
]=0.8P=0.8225=180kN
Nb
d"
ftb/421.182500/4
>
119.94kN,满足要求176.2kN
螺栓群的抗剪力(M24螺栓)(下面二排不计外加压力,只考虑预压力)
Vb0.9f(P1.25Nt)2[0.90.45(2251.25119.94)0.90.45
(2251.2564.11)0.90.452254]
542.65kN5.79kN
采用端板厚t26mm。
400205
24.4mm,
16efewNt=6689764.1110
[ejb2ef(ef%)]f一/[97400268(6897)]205
14.2mm,
(3)柱脚设计:
柱脚节点见下图:
设计内力采用:
N120.78KN(使螺栓受压),Q48.45KN基础混凝土抗压承载力fc12N/mm2,锚栓采用4M20柱脚内力计算:
(1)底板反力f=120.78100.77N/mm2
650350
底板厚度计算:
按一边支承计算,
_.1”2一一,2…一
Mfc0.50.7717511790.6Nmm
x就611790.6
t18.6mm,因此木用t20mm^
'
一f205
(2)抗剪连接件计算
Vfb0.4N0.4120.7848.50kn48.45kn
抗剪承载力满足要求,不需要设置抗剪连接件
五、施工图设计(详见图纸)
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