輕型門式剛架(手算)計(jì)算說(shuō)明書

1、1.設(shè)計(jì)資料南京的某廠房采用單跨雙坡門式剛架。長(zhǎng)度90m，柱距6m，跨度15m。門式剛架檐高6m，屋面坡度為1:10。剛架為變截面梁、柱，柱腳鉸接。鋼材選用Q345鋼，焊條采用E43型?；A(chǔ)混凝土C25。屋面材料：夾芯板 0.25kN/。墻面材料：夾芯板 0.25kN/ 。天溝：鋼板天溝。自然條件：基本雪壓 0.65 kN/ 基本風(fēng)壓 0.4 kN/ 不考慮地震作用，屋面無(wú)積灰，廠房無(wú)吊車。恒載 0.25 kN/ 活載 0.5 kN/經(jīng)過(guò)驗(yàn)算可以選擇檁條為C160×60×20×3.0 水平間距1.5m2.梁柱界面選擇及截面特性 截面簡(jiǎn)圖 截面特性 1-1剖面 2-

2、2（3-3）剖面 4-4剖面 5-5剖面3.荷載計(jì)算（1）荷載取值計(jì)算屋面自重（標(biāo)準(zhǔn)值，沿坡向）：夾芯板 0.25kN/檁條及支撐 0.15kN/剛架橫梁 0.10kN/總計(jì) 0.50kN/屋面雪荷載（標(biāo)準(zhǔn)值） 0.65kN/屋面均布活荷載（標(biāo)準(zhǔn)值） 0.50kN/柱及墻梁自重（標(biāo)準(zhǔn)值） 0.55kN/風(fēng)載 基本風(fēng)壓w0=0.4 kN/，地面粗糙度為B類，按封閉建筑選取中間區(qū)單元，剛架風(fēng)載體型系數(shù)如下：（2）分項(xiàng)荷載作用計(jì)算1）屋面永久荷載作用標(biāo)準(zhǔn)值為 0.5××6=3.01 kN/2）屋面可變荷載作用標(biāo)準(zhǔn)值為 0.65××6=3.92 kN/3）柱及墻

3、梁自重標(biāo)準(zhǔn)值為0.55×6=3.3 kN/4）風(fēng)載墻面風(fēng)荷載變化系數(shù)按柱頂標(biāo)高計(jì)算取為1.0，則W=1.0×0.4=0.4 kN/墻面風(fēng)雅標(biāo)準(zhǔn)值為 =0.4×（+0.25）×6=+0.6 kN/ =0.4×（-0.55）×6=-1.32 kN/屋面負(fù)風(fēng)壓標(biāo)準(zhǔn)值為 =0.4×(-1.00) ×6=-2.4 kN/ =0.4×(-0.65) ×6=-1.56 kN/4.剛架內(nèi)力計(jì)算及組合（1）剛架內(nèi)力計(jì)算按建筑結(jié)構(gòu)靜力計(jì)算手冊(cè)中的變截面剛架進(jìn)行計(jì)算已知斜梁長(zhǎng)度a=7.537m，矢高f=0.75m,柱

4、高h(yuǎn)=6.0m，跨度l=15mØ=×=×=0.7534 =0.125對(duì)于橫梁23有V=0.4 t=（）3=（）3=0.114 =1 對(duì)于柱12有V=1 t=（）3=0.036查表可以得到=3.888 =1.804 =1.617 =0.307=+ +2=8.926A= +²+2(+)+=10.217B=(1+)+ =3.6465C=+(1+)+ =6.115=0.459 =0.349 =0.309=+(1+)=0.852N=B+C+=10.582故計(jì)算出內(nèi)力圖如下屋面恒載作用下屋面活載作用下風(fēng)荷載作用下（2）剛加內(nèi)力組合剛架梁內(nèi)力組合表鋼架柱內(nèi)力組合表(3

5、)最不利荷載組合作用下剛架M、N、V圖如下5.剛架梁柱截面驗(yàn)算（1）構(gòu)件寬厚比驗(yàn)算1）梁翼緣 =10.08<15=15=12.038 (滿足要求)2）柱翼緣 =8.64<15=15=12.038 (滿足要求)3）梁腹板 對(duì)11截面 =97<250=206.33 (滿足要求)對(duì)22、3-3截面 =47<250=206.33 (滿足要求)4）柱腹板對(duì)柱底5-5截面 =34<250=206.33 (滿足要求)對(duì)柱頂44截面 =102.75<250=206.33 (滿足要求)（2）有效截面特性1）柱有效截面特性翼緣 柱受壓翼緣為一邊支承、一邊自由的均勻受壓板件，當(dāng)其

6、自由外伸寬厚比不超過(guò)規(guī)范所規(guī)定的允許寬厚比時(shí)，柱受壓翼緣全截面有效。因此=+=39.074N/mm2由=（1-2）/1=0 查得=5 N/mm2 則=8.64<=100=100=35.772 (滿足要求)腹板 柱腹板為兩邊支承非均勻受壓板件，其有效寬度按規(guī)范計(jì)算。柱頂44截面腹板最大、最小應(yīng)力為= N/mm2腹板受壓區(qū)高度為 hc=×822=470.7641=39.598 N/mm2<f=310 N/mm2故取fy=R1=1.1×39.598=43.558 N/mm2=-0.746k=17.954p=0.372<0.8故取=1.0，即腹板全截面有效對(duì)柱底5

7、5截面1=10.027 N/mm2< f=310 N/mm2故取fy=R1=1.1×10.027=11.03 N/mm2=1.0 則k=4p=0.131<0.8故取=1.0，即腹板全截面有效2）梁有效截面特性翼緣 粱受壓翼緣為一邊支承、一邊自由的均勻受壓板件，當(dāng)其自由外伸寬厚比不超過(guò)規(guī)范所規(guī)定的允許寬厚比時(shí)，柱受壓翼緣全截面有效。因此對(duì)11截面=+=43.477N/mm2=10.08<=100=100=33.912 (滿足要求)對(duì)2-2截面=+=27.911N/mm2=10.08<=100=100=42.325 (滿足要求)同理33截面滿足要求。腹板 柱腹板為

8、兩邊支承非均勻受壓板件，其有效寬度按規(guī)范計(jì)算。對(duì)11截面 腹板最大、最小應(yīng)力為= N/mm2腹板受壓區(qū)高度為 hc=×776=410.2391=44.236 N/mm2<f=310 N/mm2故取fy=R1=1.1×44.236=48.66 N/mm2=-0.892k=21.324p=0.34<0.8故取=1.0，即腹板全截面有效對(duì)3-3截面腹板最大、最小應(yīng)力為= N/mm2腹板受壓區(qū)高度為 hc=×376=194.0941=78.098 N/mm2<f=310 N/mm2故取fy=R1=1.1×478.098=85.908 N/mm2

9、=-0.937k=222.4p=0.214<0.8故取=1.0，即腹板全截面有效（3）剛架梁的驗(yàn)算1）抗剪承載力驗(yàn)算梁截面的最大應(yīng)力為Vmax=65.692kN，考慮只有支座加勁肋，取k=5.34，則=1.375>0.8且<1.4=1-0.64(w-0.8)=1-0.64（1.375-0.8） ×180=113.76kN/ mm2Vd=hwtw=776×8×113.76=706.222 kNVmax< Vd (滿足要求)2）彎剪壓共同作用下的強(qiáng)度驗(yàn)算對(duì)11截面M=134.034kN.m N=29.28kN V=65.692kNMe=3107

10、.5=963.325 kN.m由V<0.5 Vd，可得 kN.m> M=134.034kN.m對(duì)2-2截面M=34.249kN.m N=26.549kN V=24.945kNMe=1306.63=405 kN.m由V<0.5 Vd，可得 kN.m> M=34.249kN.m對(duì)3-3截面M=105.15kN.m N=22.091kN V=2.223kNMe=1306.63=405 kN.m由V<0.5 Vd，可得 kN.m> M=105.15kN.m3)平面外的整體穩(wěn)定驗(yàn)算斜梁不需計(jì)算整體穩(wěn)定性的側(cè)向支承點(diǎn)間最大長(zhǎng)度，可取斜梁受壓翼緣寬度的16倍，隅撐的間距為

11、3000mm，滿足上述要求，剛架斜梁不需要計(jì)算整體穩(wěn)定性。（4）剛架柱的驗(yàn)算1）抗剪承載力驗(yàn)算柱截面的最大應(yīng)力為Vmax=22.339kN，考慮只有支座加勁肋，取k=5.34，則=0.482<0.8=180kN/ mm2Vd=hwtw=272×8×180=391.68 kNVmax< Vd (滿足要求)2）彎剪壓共同作用下的強(qiáng)度驗(yàn)算由V<0.5 Vd，可得 kN.m> M=134.034kN.m3)平面內(nèi)整體穩(wěn)定驗(yàn)算柱的計(jì)算長(zhǎng)度，E=206， ， ， h=（6000-200）mm=5800mm s=7.537m =0.5 故/=0.098 K1=/h

12、=274.734，K2=/（2s）=34.672 K1/ K2=7.924則 查表可得 =0.752=0.752×6000=4512mm=34.443 查表得x=0.92 取mx=1.0（滿足要求）4）平面外整體穩(wěn)定性驗(yàn)算楔率： =2×25×1.4=702 =取 查表得（滿足要求）6.位移計(jì)算（1）柱頂水平位移的驗(yàn)算梁柱平均慣性矩為H=0.67W=0.67×（0.6+1.32）×5800=7.461kN（滿足要求）（2）兩跨中最大撓度的驗(yàn)算由結(jié)構(gòu)力學(xué)的方法求得跨中最大撓度滿足規(guī)范要求。7.節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)（1）梁柱節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)形式如下1）連接螺栓計(jì)算采

13、用10.9級(jí)，M24摩擦型高強(qiáng)度螺栓，預(yù)拉力P=225kN，抗滑移系數(shù)查表得=0.35.這里有M=134.034kN.m，N=29.28kN，V=65.692kN，則頂排螺栓的拉力為對(duì)第2排螺栓有對(duì)第3排螺栓有對(duì)第4排螺栓有對(duì)第5排螺栓有對(duì)第6排螺栓有所有螺栓受剪承載力設(shè)計(jì)值為實(shí)際剪力V=65.69kN<Nv=771.87kN （滿足要求）2）端板計(jì)算第一排螺栓位置端板厚度為第二排螺栓位置端板厚度為第三排螺栓位置端板厚度為故可取端板厚度為t=16mm3）節(jié)點(diǎn)域剪應(yīng)力驗(yàn)算 （滿足要求）4）端板螺栓處腹板強(qiáng)度驗(yàn)算因?yàn)楣蕬?yīng)該滿足即 故無(wú)需設(shè)置腹板加勁肋（2）梁梁節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)1）22剖面梁梁節(jié)點(diǎn)形式如下采用10.9級(jí)，M16摩擦型高強(qiáng)度螺栓，預(yù)拉力P=100kN，抗滑移系數(shù)查表得=0.35.這里有M=34.249kN.m，N=26.549kN，V=24.945kN，則頂排螺栓的拉力為對(duì)第2排螺栓有對(duì)第3排螺栓有對(duì)第4排螺栓有所有螺栓受剪承載力設(shè)計(jì)值為>V=24.945kN （滿足要求）2）端板計(jì)算第一排螺栓位置端板厚度為