石材角鋼橫梁設(shè)計計算.docx

石材角鋼橫梁設(shè)計計算 設(shè)計依據(jù) 建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn) GB 50068-2001 建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范 GB 50009-2001(2006年版) 建筑抗震設(shè)計規(guī)范 GB 50011-2001 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范 GB 50010-2002 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范 GB 50017-2003 冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范 GB 50018-2002 混凝土結(jié)構(gòu)后錨固技術(shù)規(guī)程JGJ 145-2004 玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范 JGJ 102-2003 金屬與石材幕墻工程技術(shù)規(guī)范 JGJ 133-2001 建筑幕墻 GB/T 21086-2007 玻璃幕墻工程質(zhì)量檢驗標(biāo)準(zhǔn) JGJ/T 139-2001 鋁合金建筑型材 基材 GB/T 5237.1-2004 鋁合金建筑型材 陽極氧化、著色型材 GB 5237.2-2004 緊固件機械性能 螺栓、螺釘和螺柱 GB 3098.1-2000 緊固件機械性能 螺母 粗牙螺紋 GB 3098.2-2000 緊固件機械性能 自攻螺釘 GB 3098.5-2000 緊固件機械性能 不銹鋼螺栓、螺釘和螺柱 GB 3098.6-2000 緊固件機械性能 不銹鋼螺母 GB 3098.15-2000 浮法玻璃 GB 11614-1999 建筑用安全玻璃 第2部分： 鋼化玻璃 GB 15763.2-2001 幕墻用鋼化玻璃與半鋼化玻璃 GB 17841-1999 建筑結(jié)構(gòu)靜力計算手冊 (第二版) 城市名 海拔高度(m) 風(fēng)壓(kN/m2) 雪壓(kN/m2) N=10 N=50 N=100 N=10 N=50 N=100榆林市 1057.5 0.25 0.40 0.45 0.20 0.25 0.30=MTMQ= 計算項目: 幕墻荷載計算 基本信息 幕墻高度(Z): 23 m 類 別: c 類地區(qū) 基本風(fēng)壓(W0): 0.4 kN/m2 重要系數(shù)(): 1 體形系數(shù)(s): 1.2 風(fēng)壓高度變化系數(shù)按下式計算: zA=1.379(Z/10)0.24 zB=1.000(Z/10)0.32 zC=0.616(Z/10)0.44 zD=0.318(Z/10)0.60 本工程中z=0.616(23/10)0.44 =0.8887 23m高處風(fēng)壓高度變化系數(shù)(z): 0.8887 sl:局部風(fēng)壓體型系數(shù): (GB50009-2001) (2006年版) 板塊（第1處） 0.9mm0.6mm=0.54m2 該處從屬面積為：0.54m2 該處局部風(fēng)壓體型系數(shù)sl=1.2 陣風(fēng)系數(shù)gz=k(1+2f) 式中k為地面粗糙度調(diào)整系數(shù)，對A、B、C、D四種類型，分別取0.92、0.89、0.85、0.80 式中f為高度變化系數(shù) f=0.535(1.8(-0.16)(Z/10)(-) 式中為地面粗糙度指數(shù)，對應(yīng)于A、B、C和D四類地貌，分別取0.12、0.16、0.22和0.30； f=0.535(1.8(0.22-0.16)(23/10)(-0.22) = 0.6112 陣風(fēng)系數(shù)gz=0.85(1+20.6112) =1.889 抗震設(shè)防: 6 度 地震組合系數(shù): 0.5 幕墻單位重量(GAK): 0.84 kN/m2 標(biāo)準(zhǔn)荷載 : Wk = UzUs1W0 (GB50009-2001) (2006年版) = 1.889 0.8887 1.2 1 0.4 = 0.8058 kN/m2 (實際取為: 1 kN/m2) qeak = e maxGAk = 5.0 0.04 0.84 = 0.168 kN/m2 qk = Wk + 0.5 qeak = 1 + 0.5 0.168 = 1.084 kN/m2 設(shè)計荷載 : W = w Wk = 1.4 1 = 1.4kN/m2 qea = e qeak = 1.3 0.168 = 0.2184kN/m2 q = w Wk + 0.5 e qeak = 1.4 1 + 0.5 1.3 0.168 = 1.5092 kN/m2 =MTMQ= 參考資料:建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB50009-2001 石材分格：900mm600mm一水平荷載：1. 風(fēng)荷載：等效集中荷載10.60.9=0.54 kN2. 地震荷載：等效集中荷載0.1680.60.9=0.09 kN二豎向荷載：等效集中荷載0.840.60.9=0.45 kN據(jù)此對橫梁進行有限元計算結(jié)果如下：一、設(shè)計依據(jù) 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范 （GB50017-2003） 建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范 （GB50009-2001） 建筑抗震設(shè)計規(guī)范 （GB50011-2001） 建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范 （GB50007-2002） 建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)程 （JGJ181-2002） 鋼結(jié)構(gòu)高強度螺栓連接的設(shè)計，施工及驗收規(guī)程（JGJ82-91）二、計算簡圖 計算簡圖 (圓表示支座，數(shù)字為節(jié)點號) 節(jié)點編號圖 單元編號圖三、幾何信息 各節(jié)點信息如下表：節(jié)點號x坐標(biāo)(m)y坐標(biāo)(m)z坐標(biāo)(m)x向約束y向約束z向約束繞x約束繞y約束繞z約束1-0.0040.0030.000 20.8960.0030.000 30.0960.0030.000 40.7960.0030.000 各單元信息如下表：單元號截面名稱長度(m)面積(mm2)繞2軸慣性矩(x104mm4)繞3軸慣性矩(x104mm4)繞2軸計算長度系數(shù)繞3軸計算長度系數(shù)小節(jié)點釋放大節(jié)點釋放1角50x30.1002971139.0009.000-2角50x30.1002971139.0009.000-3角50x30.7002971131.2861.286-四、荷載信息 結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)： 1.00 (一). (恒、活、風(fēng)) 節(jié)點、單元荷載信息 1.節(jié)點荷載 *以下為節(jié)點荷載匯總表: 單位：力(kN)；彎距(kN.m)第 0 工況節(jié)點荷載表節(jié)點號PxPyPzMxMyMz30.00.0-0.50.00.00.040.00.0-0.50.00.00.0第 1 工況節(jié)點荷載表節(jié)點號PxPyPzMxMyMz30.00.50.00.00.00.040.00.50.00.00.00.0第 2 工況節(jié)點荷載表節(jié)點號PxPyPzMxMyMz30.0-0.10.00.00.00.040.0-0.10.00.00.00.0 (1).工況號: 0 *輸入荷載庫中的荷載: 序號Px(kN)Py(kN)Pz(kN)Mx(kN.m)My(kN.m)Mz(kN.m)10.00.0-0.50.00.00.0 節(jié)點荷載分布圖: 節(jié)點荷載序號1分布圖 (2).工況號: 1 *輸入荷載庫中的荷載: 序號Px(kN)Py(kN)Pz(kN)Mx(kN.m)My(kN.m)Mz(kN.m)10.00.50.00.00.00.0 節(jié)點荷載分布圖: 節(jié)點荷載序號1分布圖 (3).工況號: 2 *輸入荷載庫中的荷載: 序號Px(kN)Py(kN)Pz(kN)Mx(kN.m)My(kN.m)Mz(kN.m)10.0-0.10.00.00.00.0 節(jié)點荷載分布圖: 節(jié)點荷載序號1分布圖 *以下為節(jié)點荷載圖 單位：力(kN)；彎距(kN.m)第 0 工況節(jié)點荷載簡圖第 1 工況節(jié)點荷載簡圖第 2 工況節(jié)點荷載簡圖 2.單元荷載 *以下為單元荷載匯總表: 單位：力(kN)；分布力(kN/m)；彎距(kN.m)；分布彎距(kN.m/m) *以下為單元荷載圖: 單位：力(kN)；分布力(kN/m)；彎距(kN.m)；分布彎距(kN.m/m) (二). 其它荷載信息 (1). 地震作用 無地震 (2). 溫度作用 (三). 荷載組合 (1) 1.20 恒載 + 1.30 x 0.50 活載工況2 + 1.40 風(fēng)載工況1五、內(nèi)力位移計算結(jié)果 (一). 內(nèi)力 1.工況內(nèi)力 2.組合內(nèi)力 3.最不利內(nèi)力最不利內(nèi)力表 (單位：N、Q(kN)；M(kN.m)；位置(m)單元號名稱組合號序號位置軸力N剪力Q2剪力Q3彎距M2彎距M3N最大110.0-0.00.90.10.00.01M3最大110.0-0.00.90.10.00.0N最小110.0-0.00.90.10.0-0.0M3最小110.1-0.00.90.10.0-0.1N最大110.00.00.9-0.10.0-0.02M3最大110.00.00.9-0.10.0-0.0N最小110.00.00.9-0.1-0.0-0.0M3最小110.10.00.9-0.1-0.0-0.1N最大110.0-0.00.0-0.00.0-0.13M3最大110.0-0.00.0-0.00.0-0.1N最小110.0-0.00.0-0.00.0-0.1M3最小110.4-0.00.00.00.0-0.1各效應(yīng)組合下最大支座反力設(shè)計值(單位：kN、kN.m)節(jié)點號控制組合號組合序號NxNyNzMxMyMzNx最大110.0-0.70.60.00.00.0Ny最大110.0-0.70.60.00.00.0Nz最大110.0-0.70.60.00.00.0Mx最大110.0-0.70.60.00.00.0My最大110.0-0.70.60.00.00.0Mz最大110.0-0.70.60.00.00.01合力最大110.0-0.70.60.00.00.0Nx最小110.0-0.70.60.00.00.0Ny最小110.0-0.70.60.00.00.0Nz最小110.0-0.70.60.00.00.0Mx最小110.0-0.70.60.00.00.0My最小110.0-0.70.60.00.00.0Mz最小110.0-0.70.60.00.00.0Nx最大110.0-0.70.60.00.00.0Ny最大110.0-0.70.60.00.00.0Nz最大110.0-0.70.60.00.00.0Mx最大110.0-0.70.60.00.00.0My最大110.0-0.70.60.00.00.0Mz最大110.0-0.70.60.00.00.02合力最大110.0-0.70.60.00.00.0Nx最小110.0-0.70.60.00.00.0Ny最小110.0-0.70.60.00.00.0Nz最小110.0-0.70.60.00.00.0Mx最小110.0-0.70.60.00.00.0My最小110.0-0.70.60.00.00.0Mz最小110.0-0.70.60.00.00.0軸力 N 包絡(luò)圖(單位：kN)彎距 M3 包絡(luò)圖(單位：kN.m) 4.內(nèi)力統(tǒng)計軸力 N 最大的前 10 個單元的內(nèi)力 (單位：M,KN,KN.M)序號單元號組合號組合序位置軸力N剪力Q2剪力Q3扭矩M彎距M2彎距M312110.0000.00.9-0.10.00.0-0.021110.000-0.00.90.10.00.00.033110.000-0.00.0-0.00.00.0-0.1軸力 N 最小的前 10 個單元的內(nèi)力 (單位：M,KN,KN.M)序號單元號組合號組合序位置軸力N剪力Q2剪力Q3扭矩M彎距M2彎距M313110.000-0.00.0-0.00.00.0-0.121110.017-0.00.90.10.00.0-0.032110.0330.00.9-0.10.0-0.0-0.0彎距 M3 最大的前 10 個單元的內(nèi)力 (單位：M,KN,KN.M)序號單元號組合號組合序位置軸力N剪力Q2剪力Q3扭矩M彎距M2彎距M311110.000-0.00.90.10.00.00.022110.0000.00.9-0.10.00.0-0.033110.000-0.00.0-0.00.00.0-0.1彎距 M3 最小的前 10 個單元的內(nèi)力 (單位：M,KN,KN.M)序號單元號組合號組合序位置軸力N剪力Q2剪力Q3扭矩M彎距M2彎距M313110.350-0.00.00.00.00.0-0.122110.1000.00.9-0.10.0-0.0-0.131110.100-0.00.90.10.00.0-0.1 (二). 位移 1.工況位移 2.組合位移“X向位移”最大的前 10 個節(jié)點位移表 （單位：mm）序號節(jié)點號組合號組合序號X向位移Y向位移Z向位移位移平方和11110.00.00.00.02311-0.00.3-0.30.43411-0.00.3-0.30.44211-0.00.00.00.0“Y向位移”最大的前 10 個節(jié)點位移表 （單位：mm）序號節(jié)點號組合號組合序號X向位移Y向位移Z向位移位移平方和1411-0.00.3-0.30.42311-0.00.3-0.30.431110.00.00.00.04211-0.00.00.00.0“Z向位移”最大的前 10 個節(jié)點位移表 （單位：mm）序號節(jié)點號組合號組合序號X向位移Y向位移Z向位移位移平方和11110.00.00.00.02211-0.00.00.00.03311-0.00.3-0.30.44411-0.00.3-0.30.4“合位移”最大的前 10 個節(jié)點位移表 （單位：mm）序號節(jié)點號組合號組合序號X向位移Y向位移Z向位移位移平方和1411-0.00.3-0.30.42311-0.00.3-0.30.43211-0.00.00.00.041110.00.00.00.0“X向位移”最小的前 10 個節(jié)點位移表 （單位：mm）序號節(jié)點號組合號組合序號X向位移Y向位移Z向位移位移平方和1211-0.00.00.00.02411-0.00.3-0.30.43311-0.00.3-0.30.441110.00.00.00.0“Y向位移”最小的前 10 個節(jié)點位移表 （單位：mm）序號節(jié)點號組合號組合序號X向位移Y向位移Z向位移位移平方和11110.00.00.00.02211-0.00.00.00.03311-0.00.3-0.30.44411-0.00.3-0.30.4“Z向位移”最小的前 10 個節(jié)點位移表 （單位：mm）序號節(jié)點號組合號組合序號X向位移Y向位移Z向位移位移平方和1411-0.00.3-0.30.42311-0.00.3-0.30.431110.00.00.00.04211-0.00.00.00.0六、設(shè)計驗算結(jié)果 本工程有1種材料：Q235鋼(A3鋼) 設(shè)計驗算結(jié)果表 (強度和整體穩(wěn)定為(應(yīng)力/設(shè)計強度)單元號強度繞2軸整體穩(wěn)定繞3軸整體穩(wěn)定沿2軸抗剪應(yīng)力比沿3軸抗剪應(yīng)力比繞2軸長細比繞3軸長細比沿2軸W/l沿3軸W/l結(jié)果10.480.500.500.020.0087901/21090滿足20.500.500.500.020.0087901/21090滿足30.490.500.500.000.0087901/8100滿足最嚴(yán)控制表 (強度和整體穩(wěn)定為(應(yīng)力/設(shè)計強度)強度繞2軸整體穩(wěn)定繞3軸整體穩(wěn)定沿2軸抗剪應(yīng)力比沿3軸抗剪應(yīng)力比繞2軸長細比繞3軸長細比沿2軸W/l沿3軸W/l所在單元233221130數(shù)值0.500.500.500.020.0087901/8100“強度應(yīng)力比”最大的前 10 個單元的驗算結(jié)果（所在組合號情況號）序號單元號強度繞2軸整體穩(wěn)定繞3軸整體穩(wěn)定繞2軸抗剪應(yīng)力比繞3軸抗剪應(yīng)力比繞2軸長細比繞3軸長細比沿2軸W/l沿3軸W/l結(jié)果120.50 (1/1)0.500.500.020.0087901/21090滿足230.49 (1/1)0.500.500.000.0087901/8100滿足310.48 (1/1)0.500.500.020.0087901/21090滿足按“強度應(yīng)力比”統(tǒng)計結(jié)果表范圍1.051.051.001.000.800.800.600.600.48單元數(shù)00003“繞2軸整體穩(wěn)定應(yīng)力比”最大的前 10 個單元的驗算結(jié)果（所在組合號情況號）序號單元號強度繞2軸整體穩(wěn)定繞3軸整體穩(wěn)定繞2軸抗剪應(yīng)力比繞3軸抗剪應(yīng)力比繞2軸長細比繞3軸長細比沿2軸W/l沿3軸W/l結(jié)果130.490.50 (