鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)

姓名：李帥班級(jí)姓名：李帥班級(jí)：結(jié)23學(xué)號(hào)：2012010180指導(dǎo)：施剛老師石永久老師尹昊助教2014-2015學(xué)年春季學(xué)期目錄第一章、設(shè)計(jì)概況 81.1 設(shè)計(jì)要求 81.2 設(shè)計(jì)條件 81.1.1 設(shè)計(jì)原則 81.1.2 場(chǎng)地條件 81.1.3 荷載條件 81.1.4 材料規(guī)格 91.1.5 施工與安裝條件 91.3 房屋平面簡(jiǎn)圖 91.4 荷載計(jì)算 91.4.1 屋面恒載 91.4.2 墻面恒載 101.4.3 屋面活載 101.4.4 雪荷載 101.4.5 風(fēng)荷載 111.4.6 各類荷載整理 131.5 變形規(guī)范要求 141.5.1 《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》 141.5.2 《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》 151.5.3 變形限值總結(jié) 16第二章、剛架計(jì)算（門規(guī)） 172.1 構(gòu)件截面初估 173.1.1 剛架斜梁 173.1.2 剛架柱 173.1.3 變截面梁 183.1.4 截面尺寸調(diào)整 182.2 截面尺寸 183.2.1 變截面位置布置 193.2.2 截面調(diào)整尺寸 193.2.3 梁截面示意圖 193.2.4 柱截面示意圖 202.3 結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖 202.4 荷載計(jì)算 202.3.1 荷載大小 202.3.2 荷載組合相關(guān)說明 222.3.3 荷載組合情況 222.5 內(nèi)力分布 232.5.1 工況1：1.2×恒+1.4×活 232.5.2 工況2：1.2×恒+1.4×風(fēng) 232.5.3 工況3：1.0×恒+1.4×風(fēng) 242.5.4 工況4：1.2×恒+1.4×活+1.4×0.6×風(fēng) 242.5.5 工況5：1.35恒+1.4×0.7活 252.5.6 工況6：1.35恒+1.4×0.6風(fēng) 252.5.7 工況7：1.35恒+1.4（0.7×活+0.6×風(fēng)） 262.6 變形驗(yàn)算 282.6.1 位移形狀 282.6.2 撓度計(jì)算 292.6.3 撓度校驗(yàn) 292.7 構(gòu)件驗(yàn)算 292.7.1 鋼柱截面校核 292.7.2 變截面斜梁截面校核 392.8 梁柱連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì) 572.8.1 梁柱邊節(jié)點(diǎn) 572.8.2 梁柱中節(jié)點(diǎn) 602.9 梁拼接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì) 642.9.1 梁拼接概述 642.9.2 拼接節(jié)點(diǎn)1設(shè)計(jì) 662.9.3 拼接節(jié)點(diǎn)2設(shè)計(jì) 682.9.4 拼接節(jié)點(diǎn)3設(shè)計(jì) 702.10 柱腳設(shè)計(jì) 722.10.1 基本設(shè)計(jì)參數(shù) 722.10.2 錨栓強(qiáng)度驗(yàn)算 73第三章剛架計(jì)算（《鋼規(guī)》） 743.1 構(gòu)件截面初估 743.1.1 剛架斜梁 743.1.2 剛架柱 743.1.3 變截面梁 753.1.4 截面尺寸調(diào)整 753.2 截面尺寸 763.2.1 變截面位置布置 763.2.2 截面調(diào)整尺寸 763.2.3 梁截面示意圖 763.2.4 柱截面示意圖 773.3 結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖 773.4 荷載計(jì)算 773.4.1 荷載大小 773.4.2 荷載組合相關(guān)說明 793.4.3 荷載組合情況 793.5 內(nèi)力分布 803.5.1 工況1：1.2×恒+1.4×活 803.5.2 工況2：1.2×恒+1.4×風(fēng) 803.5.3 工況3：1.0×恒+1.4×風(fēng) 813.5.4 工況4：1.2×恒+1.4×活+1.4×0.6×風(fēng) 813.5.5 工況5：1.35恒+1.4×0.7活 823.5.6 工況6：1.35恒+1.4×0.6風(fēng) 823.5.7 工況7：1.35恒+1.4（0.7×活+0.6×風(fēng)） 833.6 變形驗(yàn)算 853.6.1 位移形狀 853.6.2 撓度計(jì)算 863.6.3 撓度校驗(yàn) 863.7 構(gòu)件驗(yàn)算 873.7.1 鋼柱截面校核 873.7.2 變截面斜梁截面校核 933.8 梁柱連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì) 1013.8.1 邊柱節(jié)點(diǎn) 1013.8.2 中柱節(jié)點(diǎn) 1033.9 梁拼接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì) 1053.9.1 節(jié)點(diǎn)1 1063.9.2 節(jié)點(diǎn)2 1073.9.3 節(jié)點(diǎn)3 1093.10 柱腳設(shè)計(jì) 1113.10.1 基本設(shè)計(jì)參數(shù) 1113.10.2 錨栓強(qiáng)度驗(yàn)算 112第四章檁條設(shè)計(jì) 1134.1 檁條布置 1134.2 荷載計(jì)算 1134.3 內(nèi)力計(jì)算 1144.3.1 恒載+雪荷載 1144.3.2 荷載組合的比較 1144.3.3 內(nèi)力計(jì)算 1144.4 檁條驗(yàn)算 1154.4.1 檁條截面特性 1154.4.2 有效截面計(jì)算 1164.4.3 強(qiáng)度校核 1184.4.4 整體穩(wěn)定驗(yàn)算 1184.4.5 撓度驗(yàn)算 1194.4.6 構(gòu)造要求 1194.5 拉條設(shè)計(jì) 119第五章墻梁設(shè)計(jì) 1215.1 墻粱布置 1215.1.1 墻梁布置概述 1215.1.2 墻梁截面屬性 1215.2 荷載計(jì)算 1215.2.1 墻面恒載 1215.2.2 風(fēng)荷載 1225.2.3 荷載組合 1225.3 內(nèi)力計(jì)算 1225.3.1 墻面恒載 1225.3.2 風(fēng)荷載 1235.4 墻梁驗(yàn)算 1235.4.1 有效截面計(jì)算 1245.5 拉條設(shè)計(jì) 129第六章支撐設(shè)計(jì) 1306.1 屋面支撐設(shè)計(jì) 1306.1.1 屋面支撐布置 1306.1.2 荷載計(jì)算 1316.1.3 內(nèi)力計(jì)算 1326.1.4 構(gòu)件驗(yàn)算 1326.2 柱間支撐設(shè)計(jì) 1336.2.1 柱間支撐布置 1336.2.2 荷載計(jì)算 1346.2.3 內(nèi)力計(jì)算 1346.2.4 構(gòu)件驗(yàn)算 135第七章抗風(fēng)柱設(shè)計(jì) 1367.1 抗風(fēng)柱布置 1367.2 荷載計(jì)算 1367.3 內(nèi)力計(jì)算 1377.4 構(gòu)件驗(yàn)算 1377.4.1 局部穩(wěn)定驗(yàn)算 1377.4.2 強(qiáng)度驗(yàn)算 1387.4.3 整體穩(wěn)定驗(yàn)算 1387.4.4 撓度驗(yàn)算 1397.5 抗風(fēng)柱頂節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì) 1397.6 抗風(fēng)柱柱腳設(shè)計(jì) 1397.6.1 基本設(shè)計(jì)參數(shù) 1407.6.2 混凝土抗壓驗(yàn)算 1407.6.3 錨栓設(shè)計(jì) 1407.6.4 立柱—底板焊縫 1407.6.5 柱腳底板厚度設(shè)計(jì) 1407.6.6 柱腳水平抗剪計(jì)算 141第八章隅撐設(shè)計(jì) 1428.1 隅撐布置 1428.2 隅撐驗(yàn)算 142第九章兩種方案對(duì)比分析 1449.1 經(jīng)濟(jì)指標(biāo)計(jì)算 1449.1.1 主剛架用鋼量計(jì)算 1449.1.2 抗風(fēng)柱用鋼量計(jì)算 1479.1.3 支撐用鋼量計(jì)算 1479.1.4 墻梁，檁條，隅撐用鋼量計(jì)算 1489.1.5 用鋼量比較 1489.2 方案對(duì)比分析 149第十章基礎(chǔ)設(shè)計(jì) 15010.1 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)條件 15010.2 基礎(chǔ)埋深確定 15010.2.1 凍結(jié)深度計(jì)算 15010.2.2 基礎(chǔ)埋深 15110.3 地基承載力計(jì)算 15110.4 基礎(chǔ)驗(yàn)算 15110.4.1 中心荷載作用下的基礎(chǔ)驗(yàn)算 15210.4.2 單獨(dú)基礎(chǔ)沖切破壞驗(yàn)算 15210.4.3 單獨(dú)基礎(chǔ)彎曲破壞驗(yàn)算 15310.5 基礎(chǔ)配筋計(jì)算 153第十一章動(dòng)力性能 15511.1 《鋼規(guī)》剛架動(dòng)力性能計(jì)算 15511.2 《門規(guī)》剛架動(dòng)力性能計(jì)算 15711.3 動(dòng)力性能結(jié)果比較 158第十二章抗震計(jì)算 15912.1 《鋼規(guī)》剛架抗震計(jì)算 15912.1.1 抗震設(shè)計(jì)參數(shù) 15912.1.2 水平地震作用 15912.1.3 豎直地震作用 16112.1.4 抗震荷載組合 16212.1.5 抗震內(nèi)力計(jì)算 16212.1.6 抗震變形計(jì)算 16412.2 《門規(guī)》剛架抗震計(jì)算 16412.2.1 抗震設(shè)計(jì)參數(shù) 16412.2.2 水平地震作用 16512.2.3 豎直地震作用 16712.2.4 抗震荷載組合 16712.2.5 抗震內(nèi)力計(jì)算 16812.2.6 抗震變形計(jì)算 16912.3 總結(jié) 170致謝 171第一章、設(shè)計(jì)概況設(shè)計(jì)要求某商業(yè)集團(tuán)在北京興建單層購(gòu)物超市，建筑總面積約5000~6000平方米，柱網(wǎng)間距7m~9m，建筑平立剖面如附圖所示，要求采用兩跨四坡門式剛架結(jié)構(gòu)，壓型鋼板保溫屋面，外墻標(biāo)高1.2m以下為370空心磚墻，雙面抹灰，外貼瓷磚，標(biāo)高1.2m以上為壓型鋼板保溫墻體，檐口標(biāo)高7.2m，外天溝排水，屋面坡度5%。要求設(shè)計(jì)單位應(yīng)完成可滿足構(gòu)件加工和現(xiàn)場(chǎng)施工要求的結(jié)構(gòu)詳細(xì)設(shè)計(jì)。為尋求最經(jīng)濟(jì)合理的設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)單位需考慮多種規(guī)范的設(shè)計(jì)方法，根據(jù)《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（CECS102:2002）和《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50017-2003）分別設(shè)計(jì)兩套方案，以進(jìn)行比較。設(shè)計(jì)條件設(shè)計(jì)原則建筑物類型為一般房屋，建筑結(jié)構(gòu)的安全等級(jí)取二級(jí)，設(shè)計(jì)使用年限為50年。場(chǎng)地條件建筑物場(chǎng)地地勢(shì)平坦，地表高程39.18～39.52m，地下水位標(biāo)高33.9m，無腐蝕性，標(biāo)準(zhǔn)凍融深度為1.0～1.2m。經(jīng)地質(zhì)勘測(cè)，地層剖面為：表層0.8～1.2m耕雜土；以下有2.5m深的亞粘土；再往下為細(xì)砂層。亞粘土層可做持力層，地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值為180kN/m2。地基土容重24kN/m3。建筑場(chǎng)地類別為III類，基本地震烈度8度，設(shè)計(jì)地震分組為第一組。荷載條件可變荷載屋面活載0.45kN/m2基本雪壓0.50kN/m2恒載基本風(fēng)壓0.50kN/m2屋面恒載0.45kN/m2墻面恒載0.50kN/m2材料規(guī)格鋼材：型鋼，鋼板，冷彎薄壁型鋼均為Q235或Q345；螺栓：高強(qiáng)度螺栓和普通螺栓；焊條：手工焊、自動(dòng)埋弧焊和CO2氣保焊；空心磚≥MU10，砂漿≥M2.5，基礎(chǔ)混凝土≥C20，墊層混凝土≥C15；鋼筋：HRB500、HRB400、HRB335、HPB300。施工與安裝條件各種材料保證供應(yīng)，品種齊全；施工技術(shù)力量雄厚，有足夠的運(yùn)輸、吊裝設(shè)備；構(gòu)件加工和預(yù)制設(shè)施配套，保證工期。房屋平面簡(jiǎn)圖荷載計(jì)算屋面恒載由于檁條間距很小，可以將屋面恒載視為均布荷載作用在剛架斜梁上。于是可以計(jì)算得到斜梁上的均布荷載為：墻面恒載簡(jiǎn)化為剛架柱的線荷載，由于設(shè)計(jì)任務(wù)中給定墻面1.2米標(biāo)高以下為370空心磚墻，易見此處的墻自重直接傳遞至基礎(chǔ)，不通過鋼結(jié)構(gòu)主體。所以輸入荷載時(shí)不考慮這一位置的恒荷載：屋面活載斜梁上的均布活載為：雪荷載屋面水平投影面上的雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)按下式計(jì)算:為基本雪壓，為屋面積雪分布系數(shù)，根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB50009-2012）表7.2.1所示的內(nèi)容，雙跨雙坡或拱形層面，當(dāng)不大于25°或I/t不大于0.1時(shí)，只采用均勻分布情況。雙跨雙坡或拱形層面，當(dāng)不大于25°或不大于0.1時(shí)，只采用均勻分布情況。取值為1.0。因此，雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值斜梁上的均布雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值為：由于雪荷載大于屋面活荷載，使用雪荷載計(jì)算。風(fēng)荷載（1）《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》算法根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB50009-2012）第8.1.1條規(guī)定，垂直于建筑物表面上的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值，應(yīng)按下列規(guī)定確定： 式中：一一風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值（）；——高度z處的風(fēng)振系數(shù)；一一風(fēng)荷載體型系數(shù)；一一風(fēng)壓高度變化系數(shù)；——基本風(fēng)壓（）。的計(jì)算：《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB50009-2012）第8.4.1條規(guī)定：對(duì)于高度大于30m且高寬比大于1.5的房屋，以及基本自振周期大于的各種高聳結(jié)構(gòu)，應(yīng)考慮風(fēng)壓脈動(dòng)對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生順風(fēng)向風(fēng)振的影響。由于結(jié)構(gòu)僅為一層鋼結(jié)構(gòu)，對(duì)應(yīng)的建筑總高度為7.95米，建筑自振頻率不會(huì)與風(fēng)發(fā)生共振，故不需要考慮順風(fēng)向風(fēng)振，此處風(fēng)振系數(shù)直接取為1.0。的計(jì)算：《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB50009-2012）第8.2.1條規(guī)定：地面粗糙度可分為A、B、C、D四類：A類指近海海面和海島、海岸、湖岸及沙漠地區(qū)；B類指田野、鄉(xiāng)村、叢林、丘陵以及房屋比較稀疏的鄉(xiāng)鎮(zhèn)；C類指有密集建筑群的城市市區(qū)；D類指有密集建筑群且房屋較高的城市市區(qū)?？紤]到任務(wù)書中并沒有說明廠房所在的位置，但是作為一個(gè)單層的超市，往往是建設(shè)在城市市區(qū)，我們選為C類粗糙度作為校核依據(jù)。由于建筑物離地面高度不到10米，故風(fēng)壓變化系數(shù)為0.65。的計(jì)算根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB50009-2012）表8.3.1第8項(xiàng)，封閉式雙跨雙坡屋面的風(fēng)荷載體型系數(shù)如下圖所示：迎風(fēng)面的按照下表確定，根據(jù)5%的坡度，其取值為-0.6。（2）《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》算法根據(jù)《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（CECS102：2002）附錄A第A.0.1條規(guī)定，垂直于建筑物表面的風(fēng)荷載，應(yīng)按下列公式計(jì)算： 式中：——風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值（）；——基本風(fēng)壓，按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009的規(guī)定值乘以1.05采用；——風(fēng)荷載高度變化系數(shù)，按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009的規(guī)定采用；當(dāng)高度小于10m時(shí)，應(yīng)按10m高度處的數(shù)值采用；——風(fēng)荷載體型系數(shù)，考慮內(nèi)、外風(fēng)壓最大值的組合，且含陣風(fēng)系數(shù)，按A.0.2的規(guī)定采用。在本例中，雙跨四坡的鋼架在第A.0.2條沒有規(guī)定，所以風(fēng)荷載體型系數(shù)及相應(yīng)的基本風(fēng)壓和陣風(fēng)系數(shù)可按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009的規(guī)定采用。（3）風(fēng)荷載計(jì)算整理項(xiàng)目風(fēng)振系數(shù)體型系數(shù)風(fēng)壓高度系數(shù)基本風(fēng)壓風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值線荷載迎風(fēng)面11+0.80.650.5kN/m2+0.26kN/m23.9kN/m斜梁21-0.60.650.5kN/m2-0.195kN/m2-2.93kN/m斜梁31-0.50.650.5kN/m2-0.163kN/m2-2.44kN/m斜梁41-0.40.650.5kN/m2-0.13kN/m2-1.95kN/m斜梁51-0.40.650.5kN/m2-0.13kN/m2-1.95kN/m背風(fēng)面61-0.40.650.5kN/m2-0.13kN/m2-1.95kN/m各類荷載整理大?。╧N/m）方向屋面恒載4.0豎直向下墻面恒載3.6豎直向下屋面活載3.6豎直向下雪荷載4.0豎直向下迎風(fēng)面1風(fēng)荷載3.90指向墻面斜梁2風(fēng)荷載2.93垂直斜梁向上斜梁3風(fēng)荷載2.44垂直斜梁向上斜梁4風(fēng)荷載1.95垂直斜梁向上斜梁5風(fēng)荷載1.95垂直斜梁向上背風(fēng)面6風(fēng)荷載1.95遠(yuǎn)離墻面注：墻面恒載和作用在墻面上的風(fēng)荷載，其作用范圍位于標(biāo)高1.2-7.2米之間，因?yàn)槠鲶w墻的自重以及受到風(fēng)荷載直接傳遞給基礎(chǔ)，而沒有傳給剛架柱。變形規(guī)范要求《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》柱頂側(cè)移《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（CECS102：2002）第3.4.2條對(duì)于柱頂側(cè)移的規(guī)定如下表所示：該方案中，標(biāo)高1.2m以下為砌體墻，1.2m以上為輕型鋼板墻，應(yīng)該按照無吊車輕型鋼墻板的情況取值，同時(shí)這樣取值也比按砌體墻保守。柱的計(jì)算高度為（基礎(chǔ)埋深取1.2m，內(nèi)外地坪差取0.3m，柱頂標(biāo)高7.2m），柱頂側(cè)移的限制為斜梁撓度《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（CECS102：2002）第3.4.2條對(duì)于受彎構(gòu)件撓度的規(guī)定如下表所示：本例中屬于僅支承壓型板屋面和冷彎型鋼檁條的情況，撓度限制為，，撓度的限值為：《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》柱頂側(cè)移無橋式吊車的單層框架柱，柱頂側(cè)向位移的限值為，即斜梁撓度《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50017-2003）表A.1.1關(guān)于受彎構(gòu)件撓度容許值的規(guī)定如下表所示：本例中屬于第一類，即僅考慮可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)的撓度容許值是，同時(shí)考慮可變荷載和永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)撓度容許值為。對(duì)應(yīng)的撓度值分別為60mm和75mm。變形限值總結(jié)門規(guī)鋼規(guī)柱頂水平位移145mm58mm斜梁撓度166.7mm60mm（只考慮可變荷載）75mm（可變荷載+永久荷載）可以看出，《鋼規(guī)》對(duì)于變形的限制控制更加嚴(yán)格，這里考慮了鋼框架與混凝土墻的連接問題，如果變形過大，可能會(huì)出現(xiàn)混凝土開裂的情況。

第二章、剛架計(jì)算（門規(guī)）構(gòu)件截面初估剛架斜梁采用如下圖所示的工字型截面梁：根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，剛架斜梁的高度取，，故： 為了節(jié)省材料，斜梁需要采用變截面，根據(jù)彎矩的分布情況，需要采用“兩邊大，中間小”的截面形式，故暫時(shí)取梁的兩端截面高度為，中間的高度為。整根梁的截面寬度，腹板和翼緣的厚度不做變化。按照經(jīng)驗(yàn)估計(jì)尺寸。 因此： 暫時(shí)取。，取，取剛架柱邊柱：根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，剛架柱的高度取故：由于柱腳采用的鉸接，考慮彎矩分布情況，為了節(jié)省材料，剛架柱宜采用變截面，選用“上大下小”的截面形式。暫時(shí)取柱的大截面高度為，小截面高度為按照經(jīng)驗(yàn)估計(jì)其余尺寸 因此： 暫時(shí)取。，暫時(shí)取，暫時(shí)取中柱：從荷載組合的情況來看，中柱柱頂?shù)膹澗剡h(yuǎn)小于邊柱柱頂，但是因?yàn)橐紤]活荷載的不利布置，同時(shí)從加工、施工方便的角度，把中柱和邊柱做成一樣的尺寸。變截面梁本次涉及中，同一根剛架梁上既有承受正彎矩的部分，也有承受負(fù)彎矩的部分，變截面的位置應(yīng)該包含彎矩圖的反彎點(diǎn)。在彎矩圖位置的情況下，先初步把變截面設(shè)在梁長(zhǎng)的1/3~1/4處，根據(jù)彎矩分布情況逐步調(diào)整。截面尺寸調(diào)整《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（門規(guī)）以及《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（鋼規(guī)）對(duì)于強(qiáng)度和穩(wěn)定性的驗(yàn)算方法略有不同，但是綜合來看，計(jì)算得到的結(jié)果相差不大。相比而言，兩本規(guī)范的主要區(qū)別體現(xiàn)在對(duì)于變形的控制上，《鋼規(guī)》對(duì)于變形的控制更為嚴(yán)格，需要采用的更高的截面來滿足變形限值，但是這對(duì)于應(yīng)力比的控制室不利的。調(diào)整應(yīng)力比時(shí)需要綜合進(jìn)行考慮，超靜定結(jié)構(gòu)需要考慮變形協(xié)調(diào)，因此剛度大的部分往往承擔(dān)的力也越大，單純提高截面尺寸有時(shí)也不一定能達(dá)到理想的應(yīng)力比，所以需要綜合調(diào)整。除了截面尺寸，還可以適當(dāng)?shù)恼{(diào)整板厚以及變截面的長(zhǎng)度。應(yīng)力比既包括強(qiáng)度應(yīng)力比，也包括穩(wěn)定性應(yīng)力比，在初步調(diào)整時(shí)重點(diǎn)考慮強(qiáng)度應(yīng)力比，當(dāng)強(qiáng)度應(yīng)力比達(dá)到一定程度了再進(jìn)行穩(wěn)定性應(yīng)力比的驗(yàn)算與微調(diào)。截面尺寸變截面位置布置截面調(diào)整尺寸高度（mm）寬度（mm）翼緣厚度（mm）腹板厚度（mm）邊梁截面24802601212截面38002601212中梁截面3’8002601616截面47002601616截面58602601616柱柱頂5503001212柱底5003001212梁截面示意圖柱截面示意圖結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖如下圖所示，計(jì)算簡(jiǎn)圖為一兩跨的鋼架，三個(gè)柱腳均為鉸接。荷載計(jì)算荷載大小大?。╧N/m）方向屋面恒載4.0豎直向下墻面恒載3.6豎直向下屋面活載3.6豎直向下雪荷載4.0豎直向下迎風(fēng)面1風(fēng)荷載3.90指向墻面斜梁2風(fēng)荷載2.93垂直斜梁向上斜梁3風(fēng)荷載2.44垂直斜梁向上斜梁4風(fēng)荷載1.95垂直斜梁向上斜梁5風(fēng)荷載1.95垂直斜梁向上背風(fēng)面6風(fēng)荷載1.95遠(yuǎn)離墻面屋面活載和雪荷載取較大的值帶入組合中，荷載示意圖如下：恒載：活載：風(fēng)荷載：活載不利布置：荷載組合相關(guān)說明根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB50009-2012）第7.1.5條和第8.1.4條規(guī)定，雪荷載和風(fēng)荷載的組合值系數(shù)分別取為0.7和0.6。因?yàn)榻ㄖ镌O(shè)計(jì)使用年限為50年，所以活荷載的設(shè)計(jì)使用年限調(diào)整系數(shù)為1.0。屋面均布活荷載不與雪荷載同時(shí)考慮，應(yīng)該取其中最大值。荷載組合情況承載力極限狀態(tài)可變荷載控制：可變荷載控制沒有采用排架、框架結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化，用的是荷載規(guī)范的基本公式。工況1：1.2×恒+1.4×活工況2：1.2×恒+1.4×風(fēng)工況3：1.0×恒+1.4×風(fēng)工況4：1.2×恒+1.4×活+1.4×0.6×風(fēng)永久荷載控制：工況5：1.35恒+1.4×0.7活工況6：1.35恒+1.4×0.6風(fēng)工況7：1.35恒+1.4（0.7×活+0.6×風(fēng)）正常使用極限狀態(tài)工況8：1.0×恒+1.0×活工況9：1.0×恒+1.0×風(fēng)工況10：1.0×恒+1.0×活+0.6×風(fēng)注：因?yàn)轱L(fēng)荷載的分布比較復(fù)雜，在有的面上表現(xiàn)為風(fēng)壓力，有的表面表現(xiàn)為風(fēng)吸力，所以恒載有利和不利的情況都要考慮。雪壓力有不均勻分布的情況，這里不單獨(dú)將其作為一種荷載組合進(jìn)行考慮，在檁條的設(shè)計(jì)時(shí)，適當(dāng)考慮雪壓不均勻分布導(dǎo)致的局部荷載增加。為了驗(yàn)算中間柱的穩(wěn)定性，需要考慮活載的不利布置，即一跨上布置了活載而另一跨沒有布置活載的情況。內(nèi)力分布工況1：1.2×恒+1.4×活彎矩圖剪力圖軸力圖工況2：1.2×恒+1.4×風(fēng)彎矩圖剪力圖軸力圖工況3：1.0×恒+1.4×風(fēng)彎矩圖剪力圖軸力圖工況4：1.2×恒+1.4×活+1.4×0.6×風(fēng)彎矩圖剪力圖軸力圖工況5：1.35恒+1.4×0.7活彎矩圖剪力圖軸力圖工況6：1.35恒+1.4×0.6風(fēng)彎矩圖剪力圖軸力圖工況7：1.35恒+1.4（0.7×活+0.6×風(fēng)）彎矩圖剪力圖軸力圖考慮控制截面的內(nèi)力（軸力P，剪力V2的單位是kN，彎矩M3的單位是kN·m）左側(cè)柱頂截面：TABLE:ElementForces-FramesFrameStationOutputCasePV2M3101.2恒1.4活-135.02648.873425.1966101.2恒1.4風(fēng)-5.33718.655-24.4368101.2恒1.4活0.84風(fēng)-100.83746.533292.7999101.35恒0.98活-121.00343.797381.0329101.35恒0.84風(fēng)-35.91923.03488.3557101.35恒0.98活0.84風(fēng)-86.81541.457248.6363101恒1.4風(fēng)5.04914.896-57.1409左側(cè)邊梁梁端：TABLE:ElementForces-FramesFrameStationOutputCasePV2M3801.2恒1.4活-55.555-132.417-425.1966801.2恒1.4風(fēng)-18.898-4.39924.4368801.2恒1.4活0.84風(fēng)-51.511-98.388-292.7999801.35恒0.98活-49.785-118.665-381.0329801.35恒0.84風(fēng)-24.799-34.724-88.3557801.35恒0.98活0.84風(fēng)-41.704-83.496-248.6363801恒1.4風(fēng)-12.1195.73757.1409左側(cè)中梁梁端：TABLE:ElementForces-FramesFrameStationOutputCasePV2M3915.018741.2恒1.4活-57.669174.702-1060.2751915.018741.2恒1.4風(fēng)-19.4225.134-209.6162915.018741.2恒1.4活0.84風(fēng)-53.352141.402-892.4026915.018741.35恒0.98活-51.68156.561-950.1892915.018741.35恒0.84風(fēng)-25.62457.414-382.7067915.018741.35恒0.98活0.84風(fēng)-47.363123.261-782.3166915.018741恒1.4風(fēng)-14.98411.695-128.0489右側(cè)柱頂截面：TABLE:ElementForces-FramesFrameStationOutputCasePV2M3401.2恒1.4活-135.026-48.873-425.1966401.2恒1.4風(fēng)-32.526-6.353-148.6387401.2恒1.4活0.84風(fēng)-117.151-39.152-396.6452401.35恒0.98活-121.003-43.797-381.0329401.35恒0.84風(fēng)-52.232-15.653-192.201401.35恒0.98活0.84風(fēng)-103.128-34.076-352.4816401恒1.4風(fēng)-22.139-2.594-115.9346右側(cè)邊梁梁端：TABLE:ElementForces-FramesFrameStationOutputCasePV2M3201.2恒1.4活-55.555-132.417-425.1966201.2恒1.4風(fēng)-7.97-32.168-148.6387201.2恒1.4活0.84風(fēng)-44.954-115.049-396.6452201.35恒0.98活-49.785-118.665-381.0329201.35恒0.84風(fēng)-18.242-51.385-192.201201.35恒0.98活0.84風(fēng)-39.184-101.297-352.4816201恒1.4風(fēng)-3.696-21.982-115.9346右側(cè)中梁梁端：TABLE:ElementForces-FramesFrameStationOutputCasePV2M3615.018741.2恒1.4活-57.669174.702-1060.2751615.018741.2恒1.4風(fēng)-7.83129.4-107.0698615.018741.2恒1.4活0.84風(fēng)-46.399143.962-830.8748615.018741.35恒0.98活-51.68156.561-950.1892615.018741.35恒0.84風(fēng)-18.67159.973-321.1788615.018741.35恒0.98活0.84風(fēng)-40.41125.821-720.7888615.018741恒1.4風(fēng)-3.39515.961-25.5025可以看出，起控制作用的荷載組合是工況1（1.2×恒+1.4×活），在這種情況下，控制截面上的軸力，剪力彎矩同時(shí)都達(dá)到了最大。變形驗(yàn)算位移形狀工況8：1.0×恒+1.0×活工況9：1.0×恒+1.0×風(fēng)工況10：1.0×恒+1.0×活+0.6×風(fēng)撓度計(jì)算根據(jù)sap2000的計(jì)算結(jié)果，撓度值匯總?cè)缦卤硭荆汗r恒載活載風(fēng)載斜梁最大撓度柱頂最大位移工況81.01.090.8mm8.6mm工況91.01.026.3mm30.0mm工況101.01.00.679.3mm24.0mm限值：166.7mm145mm撓度校驗(yàn)從表中我們可以看出，斜梁的最大撓度出現(xiàn)在工況9中，柱頂?shù)淖畲笪灰瞥霈F(xiàn)在工況8中。因?yàn)轱L(fēng)荷載在很多面上的作用都是向外的，所以可以減小斜梁的撓度。柱頂?shù)淖畲笪灰瞥霈F(xiàn)在工況9中，受到風(fēng)荷載的影響，柱頂側(cè)移較大。工況10中風(fēng)荷載小于工況9，同時(shí)有豎向活載限制側(cè)向位移。斜梁的最大撓度和柱頂?shù)淖畲笪灰贫紱]有超過限值。構(gòu)件驗(yàn)算鋼柱截面校核柱截面基本信息柱頂5503001212135126.67×1082.42×106柱底5003001212129125.37×1082.15×106控制截面內(nèi)力計(jì)算控制組合軸力（kN）剪力（kN）彎矩（kN·m）邊柱柱頂工況1：1.2×恒+1.4×活-135.048.9425.2中柱柱頂活載不利布置：1.2×恒+1.4×活+1.4×0.6×風(fēng)-194.538.4-334.1柱的計(jì)算長(zhǎng)度根據(jù)《門規(guī)》第6.1.3條規(guī)定，對(duì)于無搖擺柱的多跨剛架，采用鉸接柱腳的柱，其計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)為： 在立柱頂部施加1kN的水平集中荷載，在sap2000中的得到的側(cè)向位移為1.3mm，因此柱頂在水平荷載作用下的側(cè)移剛度為： 起控制作用的荷載組合（1.2×恒+1.4×活）對(duì)應(yīng)的兩個(gè)邊柱的軸向壓力最大值為159.0kN，中柱的軸力為358.6kN。柱底（小頭）的截面慣性矩為： Q235鋼的彈性模量取200GPa，則：帶入公式，得邊柱的計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)為：相應(yīng)的柱的計(jì)算長(zhǎng)度為： 同理，中柱的計(jì)算系數(shù)為：相應(yīng)的柱的計(jì)算長(zhǎng)度為： 總結(jié)如下表所示：計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)計(jì)算長(zhǎng)度邊柱2.7225.23m中柱1.7915.57m強(qiáng)度驗(yàn)算邊柱柱頂截面基于彈性理論《門規(guī)》第5.1.3條規(guī)定，變截面門式剛架應(yīng)采用彈性分析方法確定各種內(nèi)力。僅在構(gòu)件全部為等截面時(shí)才允許采用塑性分析方法。因此，可以使用材料力學(xué)中的第四強(qiáng)度準(zhǔn)則進(jìn)行驗(yàn)算。在起控制作用的荷載組合（1.2×恒+1.4×活）下，柱頂截面的軸力，彎矩，剪力比其它組合都要大，因此需要進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算。 應(yīng)力比為： 基于腹板屈曲后的強(qiáng)度驗(yàn)算在進(jìn)行剛架梁、柱構(gòu)件的截面設(shè)計(jì)時(shí)，為了節(jié)省鋼材，允許腹板發(fā)生局部屈曲，并利用屈曲后強(qiáng)度。在《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50017中給出了關(guān)于梁腹板屈曲后強(qiáng)度計(jì)算公式。由于簡(jiǎn)支梁和剛架梁受力情況不同，《門規(guī)》中的計(jì)算方式不同于《鋼規(guī)》。受剪承載力設(shè)計(jì)值腹板的高度變化為：，其受剪承載力的設(shè)計(jì)值為： 不設(shè)置加勁肋的情況下，腹板在純剪切荷載作用下的屈曲系數(shù)因此顯然，考慮腹板屈曲后滿足抗剪承載力的要求。腹板有效寬度 板件在正應(yīng)力作用下的屈曲系數(shù)為： 因?yàn)楦拱暹吘壸畲笳龖?yīng)力因此計(jì)算時(shí)可以用代替，取1.1，計(jì)算結(jié)果為0.32。，因此全截面有效，。We的計(jì)算如圖所示，中和軸不再位于截面的正中位置。 剪力，彎矩和軸力共同作用下的強(qiáng)度驗(yàn)算，因此需要滿足： 帶入數(shù)據(jù)： 滿足：應(yīng)力比為： 中柱柱頂截面中柱在基本荷載組合中，柱頂?shù)膹澗胤浅Ｐ?，雖然其軸力比邊柱大，但是柱通常是壓彎控制的，而不是軸壓控制的，所以中柱的驗(yàn)算需要考慮活荷載的不利布置，即一跨上布滿雪荷載，另一跨上沒有雪荷載。在荷載組合為1.2×恒+1.4×活+1.4×0.6×風(fēng)時(shí)，中柱柱頂截面最危險(xiǎn)。此時(shí)的截面內(nèi)力為： 應(yīng)力比為： 因此，從強(qiáng)度的角度來看，中柱的安全儲(chǔ)備要比邊柱的安全儲(chǔ)備更足，因?yàn)橹耙呀?jīng)做了邊柱的驗(yàn)算，所以不再對(duì)中柱進(jìn)行考慮腹板屈曲后的強(qiáng)度驗(yàn)算。受壓區(qū)的高度和邊柱相差很小，所以仍然取。穩(wěn)定性驗(yàn)算邊柱平面內(nèi)穩(wěn)定性驗(yàn)算《門規(guī)》第6.1.3條規(guī)定，變截面柱在剛架平面內(nèi)的整體穩(wěn)定性按下列公式計(jì)算： 因?yàn)槭怯袀?cè)移框架柱，因此等效彎矩系數(shù)回轉(zhuǎn)半徑偏保守的以小頭的回轉(zhuǎn)半徑為準(zhǔn)。 由于這個(gè)是焊接H型鋼截面，邊緣為焰切邊，在平面內(nèi)，平面外均屬于b類截面。經(jīng)過查表可得： 代入上式：，與之對(duì)應(yīng)的應(yīng)力比為0.95。該公式是在《冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》GB50018中雙軸對(duì)稱截面壓彎構(gòu)件平面內(nèi)整體穩(wěn)定計(jì)算公式的基礎(chǔ)上，考慮變截面壓彎構(gòu)件的受力特點(diǎn)，經(jīng)過適當(dāng)修正后得到的。它沒有包括塑性發(fā)展系數(shù)。平面外穩(wěn)定性驗(yàn)算根據(jù)《門規(guī)》第6.1.4條規(guī)定，變截面柱的平面外整體穩(wěn)定應(yīng)分段按下式進(jìn)行計(jì)算： 等效彎矩系數(shù)為： 剛架柱平面外的計(jì)算長(zhǎng)度取支撐之間的距離?？蚣苤c墻梁相連接，每隔一道墻梁設(shè)置一道隅撐，支撐間距取為1200mm。查表知： 均勻彎曲楔形受彎構(gòu)件的整體穩(wěn)定系數(shù)的計(jì)算： 因此，需要根據(jù)《鋼規(guī)》進(jìn)行修正： 直接取。帶入公式進(jìn)行驗(yàn)算： 對(duì)應(yīng)的應(yīng)力比為0.77。局部穩(wěn)定性驗(yàn)算工字形截面構(gòu)件受壓翼緣板的寬厚比驗(yàn)算： 工字形截面腹板寬厚比驗(yàn)算： 滿足局部穩(wěn)定性的要求。中柱平面內(nèi)穩(wěn)定性驗(yàn)算《門規(guī)》第6.1.3條規(guī)定，變截面柱在剛架平面內(nèi)的整體穩(wěn)定性按下列公式計(jì)算： 因?yàn)槭怯袀?cè)移框架柱，因此等效彎矩系數(shù)回轉(zhuǎn)半徑偏保守的以小頭的回轉(zhuǎn)半徑為準(zhǔn)。 由于這個(gè)是焊接H型鋼截面，邊緣為焰切邊，在平面內(nèi)，平面外均屬于b類截面。經(jīng)過查表可得： 代入上式：，與之對(duì)應(yīng)的應(yīng)力比為0.71。平面外穩(wěn)定性驗(yàn)算根據(jù)《門規(guī)》第6.1.4條規(guī)定，變截面柱的平面外整體穩(wěn)定應(yīng)分段按下式進(jìn)行計(jì)算： 等效彎矩系數(shù)為： 中柱上沒有墻梁，因此計(jì)算長(zhǎng)度取為柱的高度8700mm。查表知： 均勻彎曲楔形受彎構(gòu)件的整體穩(wěn)定系數(shù)的計(jì)算： 因此，需要根據(jù)《鋼規(guī)》進(jìn)行修正： 帶入公式進(jìn)行驗(yàn)算： 對(duì)應(yīng)的應(yīng)力比為0.90。變截面斜梁截面校核梁截面基本信息截面15402601212124325.72×1082.12×106截面24802601212117124.37×1081.82×106截面38002601212155521.43×1093.59×106截面3’8002601616206081.88×1094.71×106截面47002601616190081.37×1093.92×106截面58602601616215682.24×1095.21×106控制截面內(nèi)力計(jì)算對(duì)于梁的各個(gè)截面來說，其控制作用的荷載組合都是工況1（1.2×恒+1.4×活），內(nèi)力值如下表所示：軸力（kN）剪力（kN）彎矩（kN·m）截面155.6132.4425.2截面252.470.0182.9截面347.823.6392.1截面3’49.918.7392.1截面454.9120.1285.4截面557.7174.71060.3梁的強(qiáng)度驗(yàn)算截面1基于彈性理論因?yàn)榱航孛嫔系妮S力非常小，起不到控制作用，但是還是按照壓彎構(gòu)件進(jìn)行驗(yàn)算。 應(yīng)力比為： 基于腹板屈曲后的強(qiáng)度驗(yàn)算受剪承載力設(shè)計(jì)值腹板的高度變化為：，其受剪承載力的設(shè)計(jì)值為： 不設(shè)置加勁肋的情況下，腹板在純剪切荷載作用下的屈曲系數(shù)因此顯然，考慮腹板屈曲后滿足抗剪承載力的要求。腹板有效寬度 板件在正應(yīng)力作用下的屈曲系數(shù)為： ，因此全截面有效，因?yàn)椋钥梢匀?，。剪力，彎矩和軸力共同作用下的強(qiáng)度驗(yàn)算，因此需要滿足： 帶入數(shù)據(jù)： 滿足：對(duì)應(yīng)的應(yīng)力比為：截面2基于彈性理論 應(yīng)力比為： 基于腹板屈曲后的強(qiáng)度驗(yàn)算等截面構(gòu)件的設(shè)計(jì)計(jì)算仍然可以按照《門規(guī)》6.1節(jié)的內(nèi)容進(jìn)行。受剪承載力設(shè)計(jì)值 不設(shè)置加勁肋的情況下，腹板在純剪切荷載作用下的屈曲系數(shù)因此顯然，考慮腹板屈曲后滿足抗剪承載力的要求。腹板有效寬度 板件在正應(yīng)力作用下的屈曲系數(shù)為： ，因此全截面有效，因?yàn)?，所以可以取，。剪力，彎矩和軸力共同作用下的強(qiáng)度驗(yàn)算，因此需要滿足： 帶入數(shù)據(jù)： 滿足：對(duì)應(yīng)的應(yīng)力比為：截面3，截面3’基于彈性理論 應(yīng)力比為： 基于腹板屈曲后的強(qiáng)度驗(yàn)算受剪承載力設(shè)計(jì)值腹板的高度變化為：，其受剪承載力的設(shè)計(jì)值為： 不設(shè)置加勁肋的情況下，腹板在純剪切荷載作用下的屈曲系數(shù)因此顯然，考慮腹板屈曲后滿足抗剪承載力的要求。腹板有效寬度 板件在正應(yīng)力作用下的屈曲系數(shù)為： ，因此全截面有效，因?yàn)椋钥梢匀?，。剪力，彎矩和軸力共同作用下的強(qiáng)度驗(yàn)算，因此需要滿足： 帶入數(shù)據(jù)： 滿足：對(duì)應(yīng)的應(yīng)力比為：截面4基于彈性理論 應(yīng)力比為： 基于腹板屈曲后的強(qiáng)度驗(yàn)算截面4位于等截面段上。受剪承載力設(shè)計(jì)值受剪承載力的設(shè)計(jì)值為： 不設(shè)置加勁肋的情況下，腹板在純剪切荷載作用下的屈曲系數(shù)因此顯然，考慮腹板屈曲后滿足抗剪承載力的要求。腹板有效寬度 板件在正應(yīng)力作用下的屈曲系數(shù)為： ，因此全截面有效，因?yàn)?，所以可以取，。剪力，彎矩和軸力共同作用下的強(qiáng)度驗(yàn)算，因此需要滿足： 帶入數(shù)據(jù)： 滿足：對(duì)應(yīng)的應(yīng)力比為：截面5基于彈性理論 應(yīng)力比為： 基于腹板屈曲后的強(qiáng)度驗(yàn)算受剪承載力設(shè)計(jì)值腹板的高度變化為：，其受剪承載力的設(shè)計(jì)值為： 不設(shè)置加勁肋的情況下，腹板在純剪切荷載作用下的屈曲系數(shù)因此顯然，考慮腹板屈曲后滿足抗剪承載力的要求。腹板有效寬度 板件在正應(yīng)力作用下的屈曲系數(shù)為： ，因此全截面有效，因?yàn)?，所以可以取，。剪力，彎矩和軸力共同作用下的強(qiáng)度驗(yàn)算，因此需要滿足： 帶入數(shù)據(jù)： 滿足：對(duì)應(yīng)的應(yīng)力比為：總結(jié)根據(jù)兩種方法算出的應(yīng)力比大小非常接近，因?yàn)榭紤]腹板屈曲后強(qiáng)度時(shí)，判定出是全截面有效的。梁的局部穩(wěn)定性邊梁工字形截面構(gòu)件受壓翼緣板的寬厚比驗(yàn)算： 工字形截面腹板寬厚比驗(yàn)算： 滿足局部穩(wěn)定性的要求。中梁工字形截面構(gòu)件受壓翼緣板的寬厚比驗(yàn)算： 工字形截面腹板寬厚比驗(yàn)算： 滿足局部穩(wěn)定性的要求。梁的平面外穩(wěn)定性根據(jù)《門規(guī)》條目6.1.6剛架設(shè)計(jì)相關(guān)規(guī)定，對(duì)于實(shí)腹式斜梁，其在平面內(nèi)可按壓彎構(gòu)件計(jì)算強(qiáng)度，在平面外按壓彎構(gòu)件計(jì)算穩(wěn)定，故此處無需對(duì)平面內(nèi)穩(wěn)定進(jìn)行驗(yàn)算，直接套用之前強(qiáng)度計(jì)算結(jié)果可得，剛架斜梁滿足平面內(nèi)穩(wěn)定性要求。由于墻梁、隅撐以及檁條的存在對(duì)平面外穩(wěn)定性起到正面作用，此時(shí)平面外計(jì)算長(zhǎng)度取檁條（隅撐）間距，即2000mm。I段根據(jù)《門規(guī)》第6.1.4條規(guī)定，變截面柱的平面外整體穩(wěn)定應(yīng)分段按下式進(jìn)行計(jì)算： 因?yàn)闄_條間距不算很大，所以計(jì)算長(zhǎng)度兩端的彎曲應(yīng)力基本相等，等效彎矩系數(shù)取1。查表知： 均勻彎曲楔形受彎構(gòu)件的整體穩(wěn)定系數(shù)的計(jì)算： 因此，需要根據(jù)《鋼規(guī)》進(jìn)行修正： 取帶入公式進(jìn)行驗(yàn)算： 對(duì)應(yīng)的應(yīng)力比為0.95。II段根據(jù)《門規(guī)》第6.1.4條規(guī)定，變截面柱的平面外整體穩(wěn)定應(yīng)分段按下式進(jìn)行計(jì)算： 因?yàn)闄_條間距不算很大，所以計(jì)算長(zhǎng)度兩端的彎曲應(yīng)力基本相等，等效彎矩系數(shù)取1。查表知： 均勻彎曲楔形受彎構(gòu)件的整體穩(wěn)定系數(shù)的計(jì)算： 因此，需要根據(jù)《鋼規(guī)》進(jìn)行修正： 取帶入公式進(jìn)行驗(yàn)算： 對(duì)應(yīng)的應(yīng)力比為0.49。III段根據(jù)《門規(guī)》第6.1.4條規(guī)定，變截面柱的平面外整體穩(wěn)定應(yīng)分段按下式進(jìn)行計(jì)算： 因?yàn)闄_條間距不算很大，所以計(jì)算長(zhǎng)度兩端的彎曲應(yīng)力基本相等，等效彎矩系數(shù)取1。查表知： 均勻彎曲楔形受彎構(gòu)件的整體穩(wěn)定系數(shù)的計(jì)算： 因此，需要根據(jù)《鋼規(guī)》進(jìn)行修正： 取帶入公式進(jìn)行驗(yàn)算： 對(duì)應(yīng)的應(yīng)力比為0.52。IV段根據(jù)《門規(guī)》第6.1.4條規(guī)定，變截面柱的平面外整體穩(wěn)定應(yīng)分段按下式進(jìn)行計(jì)算： 因?yàn)闄_條間距不算很大，所以計(jì)算長(zhǎng)度兩端的彎曲應(yīng)力基本相等，等效彎矩系數(shù)取1。查表知： 均勻彎曲楔形受彎構(gòu)件的整體穩(wěn)定系數(shù)的計(jì)算： 因此，需要根據(jù)《鋼規(guī)》進(jìn)行修正： 取帶入公式進(jìn)行驗(yàn)算： 對(duì)應(yīng)的應(yīng)力比為0.40。V段根據(jù)《門規(guī)》第6.1.4條規(guī)定，變截面柱的平面外整體穩(wěn)定應(yīng)分段按下式進(jìn)行計(jì)算： 因?yàn)闄_條間距不算很大，所以計(jì)算長(zhǎng)度兩端的彎曲應(yīng)力基本相等，等效彎矩系數(shù)取1。查表知： 均勻彎曲楔形受彎構(gòu)件的整體穩(wěn)定系數(shù)的計(jì)算： 因此，需要根據(jù)《鋼規(guī)》進(jìn)行修正： 取帶入公式進(jìn)行驗(yàn)算： 對(duì)應(yīng)的應(yīng)力比為0.35。VI段根據(jù)《門規(guī)》第6.1.4條規(guī)定，變截面柱的平面外整體穩(wěn)定應(yīng)分段按下式進(jìn)行計(jì)算： 因?yàn)闄_條間距不算很大，所以計(jì)算長(zhǎng)度兩端的彎曲應(yīng)力基本相等，等效彎矩系數(shù)取1。查表知： 均勻彎曲楔形受彎構(gòu)件的整體穩(wěn)定系數(shù)的計(jì)算： 因此，需要根據(jù)《鋼規(guī)》進(jìn)行修正： 取帶入公式進(jìn)行驗(yàn)算： 對(duì)應(yīng)的應(yīng)力比為0.96?？偨Y(jié)安裝了檁條之后，梁被分成了很多段，有變截面的，也有等截面的。逐段驗(yàn)算的工作量太大，于是我們選擇了鄰接控制截面的梁端進(jìn)行了平面外穩(wěn)定性驗(yàn)算。從驗(yàn)算公式來看，由于梁上的軸力很小，所以彎矩其主要作用，彎矩大的區(qū)段也容易出現(xiàn)平面外失穩(wěn)，與此同時(shí)，這些面的截面高度也相應(yīng)的較大，提供了較大的抵抗矩。梁柱連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)梁柱邊節(jié)點(diǎn)梁柱節(jié)點(diǎn)處構(gòu)件截面特性對(duì)梁柱節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)中涉及的兩個(gè)構(gòu)件截面性質(zhì)列出如下：柱頂5503001212135126.67×1082.42×106梁邊截面5402601212124325.72×1082.12×106根據(jù)之前的驗(yàn)算，柱截面和梁截面都是全截面有效的。梁柱節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)概述設(shè)計(jì)內(nèi)力值的選擇端板連接的內(nèi)力應(yīng)當(dāng)按照前述計(jì)算的設(shè)計(jì)值來進(jìn)行計(jì)算，當(dāng)設(shè)計(jì)值較小時(shí)需要按照截面承載力的一半設(shè)計(jì)?？紤]到前面計(jì)算已經(jīng)將各個(gè)構(gòu)件壓彎應(yīng)力比調(diào)至0.8以上，此處彎矩可以直接按照設(shè)計(jì)值進(jìn)行計(jì)算。對(duì)于剪應(yīng)力直接按照構(gòu)件腹板承載力的一半進(jìn)行設(shè)計(jì)。高強(qiáng)螺栓選擇與端板處理對(duì)于主剛架構(gòu)件，在剪力較小時(shí)可以不對(duì)端板進(jìn)行專門處理。但考慮到本設(shè)計(jì)按照八度設(shè)防進(jìn)行設(shè)計(jì)，為了統(tǒng)一地實(shí)現(xiàn)強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件，在此處采用接觸面采用硼砂后生赤銹處理，摩擦面抗滑移系數(shù)為μ=0.45，每個(gè)高強(qiáng)螺栓的預(yù)拉力為采用端板橫放的形式，采用10.9級(jí)M24高強(qiáng)度摩擦性螺栓連接，高強(qiáng)螺栓的預(yù)拉力設(shè)計(jì)值采用225kN。，高強(qiáng)螺栓傳力摩擦面數(shù)量為1。高強(qiáng)螺栓的抗剪承載力和抗拉承載力分別為： 構(gòu)造要求根據(jù)《門規(guī)》第7.2.5-7.2.6條規(guī)定：螺栓中心至翼緣板表面距離不應(yīng)小于35mm，螺栓端距不應(yīng)小于兩倍螺栓孔徑。在翼緣內(nèi)部增設(shè)螺栓時(shí)，其間距可取為75mm，且不應(yīng)超過3倍螺孔孔徑。節(jié)點(diǎn)處控制內(nèi)力控制組合軸力（kN）剪力（kN）彎矩（kN·m）工況1：1.2×恒+1.4×活-135.048.9425.2因?yàn)榧袅Φ脑O(shè)計(jì)值比較小，應(yīng)該取為腹板抗剪承載力的一半，即394kN。螺栓布置示意圖高強(qiáng)螺栓承載力驗(yàn)算 強(qiáng)度符合要求。端板厚度計(jì)算根據(jù)《門規(guī)》第7.2.9條規(guī)定，分別按照伸臂類端板、無加勁肋類端板、兩邊支承外伸類端板進(jìn)行計(jì)算端板厚度計(jì)算。75mm104mm75mm500mm180kN200kN/m2注：因?yàn)槎税宓暮穸缺容^大，所以Q235鋼的強(qiáng)度要取小一些。按照板厚40-60mm來取。伸臂類端板 無加勁肋類端板 兩邊支承類端板 偏保守的取端板厚度為46mm。因?yàn)槎税逄帟?huì)設(shè)置加勁肋，考慮無加勁肋類端板是比較保守的。節(jié)點(diǎn)域計(jì)算考慮到梁有5%的坡度，節(jié)點(diǎn)域的面積近似按照矩形來算，長(zhǎng)和寬分別取為梁和柱的截面高度，則：節(jié)點(diǎn)域滿足抗剪承載力的要求。焊縫驗(yàn)算根據(jù)《門規(guī)》條目7.2.11，剛架構(gòu)件的翼緣與端板的連接采用全熔透對(duì)接焊縫，腹板與端板的連接采用與腹板等強(qiáng)的雙面角焊縫，焊縫均為二級(jí)焊縫。坡口形式符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《氣焊、手工電弧焊及氣體保護(hù)焊焊縫坡口的基本形式與尺寸》GB/T985的規(guī)定。翼緣內(nèi)第二排一個(gè)螺栓拉力的軸向設(shè)計(jì)值為： 腹板強(qiáng)度滿足要求，不需要設(shè)置加勁肋。翼緣角焊縫的尺寸需要滿足： 不妨取。當(dāng)作用力平行于焊縫軸線方向時(shí)，需要滿足： ，由于是二級(jí)焊縫，抗剪強(qiáng)度與連接的鋼材一樣，。帶入： 梁柱中節(jié)點(diǎn)梁柱節(jié)點(diǎn)處構(gòu)件截面特性對(duì)梁柱節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)中涉及的兩個(gè)構(gòu)件截面性質(zhì)列出如下：柱頂5503001212135126.67×1082.42×106梁邊截面8602601616215682.24×1095.21×106根據(jù)之前的驗(yàn)算，柱截面和梁截面都是全截面有效的。梁柱節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)概述設(shè)計(jì)內(nèi)力值的選擇端板連接的內(nèi)力應(yīng)當(dāng)按照前述計(jì)算的設(shè)計(jì)值來進(jìn)行計(jì)算，當(dāng)設(shè)計(jì)值較小時(shí)需要按照截面承載力的一半設(shè)計(jì)。考慮到前面計(jì)算已經(jīng)將各個(gè)構(gòu)件壓彎應(yīng)力比調(diào)至0.8以上，此處彎矩可以直接按照設(shè)計(jì)值進(jìn)行計(jì)算。對(duì)于剪應(yīng)力直接按照構(gòu)件腹板承載力的一半進(jìn)行設(shè)計(jì)。高強(qiáng)螺栓選擇與端板處理對(duì)于主剛架構(gòu)件，在剪力較小時(shí)可以不對(duì)端板進(jìn)行專門處理。但考慮到本設(shè)計(jì)按照八度設(shè)防進(jìn)行設(shè)計(jì)，為了統(tǒng)一地實(shí)現(xiàn)強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件，在此處采用接觸面采用硼砂后生赤銹處理，摩擦面抗滑移系數(shù)為μ=0.45，每個(gè)高強(qiáng)螺栓的預(yù)拉力為兩根梁采用端板連接的方式，梁柱連接采用端板橫放的形式，采用10.9級(jí)M24高強(qiáng)度摩擦性螺栓連接，高強(qiáng)螺栓的預(yù)拉力設(shè)計(jì)值采用225kN。，高強(qiáng)螺栓傳力摩擦面數(shù)量為1。高強(qiáng)螺栓的抗剪承載力和抗拉承載力分別為： 構(gòu)造要求根據(jù)《門規(guī)》第7.2.5-7.2.6條規(guī)定：螺栓中心至翼緣板表面距離不應(yīng)小于35mm，螺栓端距不應(yīng)小于兩倍螺栓孔徑。在翼緣內(nèi)部增設(shè)螺栓時(shí)，其間距可取為75mm，且不應(yīng)超過3倍螺孔孔徑。節(jié)點(diǎn)處控制內(nèi)力控制組合軸力（kN）剪力（kN）彎矩（kN·m）梁端工況1：1.2×恒+1.4×活-57.7174.7-1060.3柱頂活載不利布置-259.2-31.3-272.5因?yàn)榧袅Φ脑O(shè)計(jì)值比較小，應(yīng)該取為腹板抗剪承載力的一半，即813kN。螺栓布置示意圖柱頂柱頂?shù)亩税鍢?gòu)造和邊柱一樣，因?yàn)橹兄斆娴膹澗乇冗呏斆娴膹澗匦?，做成一樣的便于加工和管理。不用進(jìn)行驗(yàn)算。但是考慮到螺栓排布的問題，端板的寬度需要加大。梁端高強(qiáng)螺栓承載力驗(yàn)算 強(qiáng)度符合要求。端板厚度計(jì)算根據(jù)《門規(guī)》第7.2.9條規(guī)定，分別按照伸臂類端板、無加勁肋類端板、兩邊支承外伸類端板進(jìn)行計(jì)算端板厚度計(jì)算。75mm104mm75mm500mm180kN200kN/m2注：因?yàn)槎税宓暮穸缺容^大，所以Q235鋼的強(qiáng)度要取小一些。按照板厚40-60mm來取。伸臂類端板 無加勁肋類端板 兩邊支承類端板 偏保守的取端板厚度為46mm。因?yàn)槎税逄帟?huì)設(shè)置加勁肋，考慮無加勁肋類端板是比較保守的。焊縫驗(yàn)算根據(jù)《門規(guī)》條目7.2.11，剛架構(gòu)件的翼緣與端板的連接采用全熔透對(duì)接焊縫，腹板與端板的連接采用與腹板等強(qiáng)的雙面角焊縫，焊縫均為二級(jí)焊縫。坡口形式符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《氣焊、手工電弧焊及氣體保護(hù)焊焊縫坡口的基本形式與尺寸》GB/T985的規(guī)定。翼緣內(nèi)第二排一個(gè)螺栓拉力的軸向設(shè)計(jì)值為： 腹板強(qiáng)度滿足要求，不需要設(shè)置加勁肋。翼緣角焊縫的尺寸需要滿足： 不妨取。當(dāng)作用力平行于焊縫軸線方向時(shí)，需要滿足： ，由于是二級(jí)焊縫，抗剪強(qiáng)度與連接的鋼材一樣，。帶入： 梁拼接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)梁拼接概述梁拼接截面特性對(duì)斜梁拼接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)中涉及的多個(gè)構(gòu)件截面性質(zhì)列出如下：節(jié)點(diǎn)14802601212117124.37×1081.82×106節(jié)點(diǎn)2左8002601212155521.43×1093.59×106右8002601616206081.88×1094.71×106節(jié)點(diǎn)37002601616190081.37×1093.92×106控制內(nèi)力控制截面內(nèi)力如下表所示：軸力（kN）剪力（kN）彎矩（kN·m）節(jié)點(diǎn)152.470.0（342）182.9節(jié)點(diǎn)249.918.7（582）392.1節(jié)點(diǎn)354.9120.1（668）285.4注：因?yàn)榭刂萍袅μ?，按照受剪承載力的一半進(jìn)行設(shè)計(jì)，修正為括號(hào)中的值。高強(qiáng)螺栓與端板處理和梁柱節(jié)點(diǎn)一樣，采用接觸面采用硼砂后生赤銹處理，摩擦面抗滑移系數(shù)為μ=0.45，每個(gè)高強(qiáng)螺栓的預(yù)拉力為采用10.9級(jí)M24高強(qiáng)度摩擦性螺栓連接，高強(qiáng)螺栓的預(yù)拉力設(shè)計(jì)值采用225kN。，高強(qiáng)螺栓傳力摩擦面數(shù)量為1。高強(qiáng)螺栓的抗剪承載力和抗拉承載力分別為： 拼接節(jié)點(diǎn)1設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)示意圖高強(qiáng)螺栓承載力驗(yàn)算 強(qiáng)度符合要求。端板厚度計(jì)算根據(jù)《門規(guī)》第7.2.9條規(guī)定，分別按照伸臂類端板、無加勁肋類端板、兩邊支承外伸類端板進(jìn)行計(jì)算端板厚度計(jì)算。90mm188mm75mm400mm180kN200kN/m2注：因?yàn)槎税宓暮穸缺容^大，所以Q235鋼的強(qiáng)度要取小一些。按照板厚40-60mm來取。伸臂類端板 無加勁肋類端板 兩邊支承類端板 偏保守的取端板厚度為48mm。因?yàn)槎税逄帟?huì)設(shè)置加勁肋，考慮無加勁肋類端板是比較保守的。焊縫驗(yàn)算根據(jù)《門規(guī)》條目7.2.11，剛架構(gòu)件的翼緣與端板的連接采用全熔透對(duì)接焊縫，腹板與端板的連接采用與腹板等強(qiáng)的雙面角焊縫，焊縫均為二級(jí)焊縫。坡口形式符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《氣焊、手工電弧焊及氣體保護(hù)焊焊縫坡口的基本形式與尺寸》GB/T985的規(guī)定。翼緣內(nèi)第二排一個(gè)螺栓拉力的軸向設(shè)計(jì)值為： 腹板強(qiáng)度滿足要求，不需要設(shè)置加勁肋。翼緣角焊縫的尺寸需要滿足： 不妨取。當(dāng)作用力平行于焊縫軸線方向時(shí)，需要滿足： ，由于是二級(jí)焊縫，抗剪強(qiáng)度與連接的鋼材一樣，。帶入： 拼接節(jié)點(diǎn)2設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)示意圖高強(qiáng)螺栓承載力驗(yàn)算 強(qiáng)度符合要求。端板厚度計(jì)算根據(jù)《門規(guī)》第7.2.9條規(guī)定，分別按照伸臂類端板、無加勁肋類端板、兩邊支承外伸類端板進(jìn)行計(jì)算端板厚度計(jì)算。50mm67mm75mm400mm180kN200kN/m2注：因?yàn)槎税宓暮穸缺容^大，所以Q235鋼的強(qiáng)度要取小一些。按照板厚40-60mm來取。伸臂類端板 無加勁肋類端板 兩邊支承類端板 偏保守的取端板厚度為42mm。因?yàn)槎税逄帟?huì)設(shè)置加勁肋，考慮無加勁肋類端板是比較保守的。焊縫驗(yàn)算根據(jù)《門規(guī)》條目7.2.11，剛架構(gòu)件的翼緣與端板的連接采用全熔透對(duì)接焊縫，腹板與端板的連接采用與腹板等強(qiáng)的雙面角焊縫，焊縫均為二級(jí)焊縫。坡口形式符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《氣焊、手工電弧焊及氣體保護(hù)焊焊縫坡口的基本形式與尺寸》GB/T985的規(guī)定。翼緣內(nèi)第二排一個(gè)螺栓拉力的軸向設(shè)計(jì)值為： 腹板強(qiáng)度滿足要求，不需要設(shè)置加勁肋。翼緣角焊縫的尺寸需要滿足： 不妨取。當(dāng)作用力平行于焊縫軸線方向時(shí)，需要滿足： ，由于是二級(jí)焊縫，抗剪強(qiáng)度與連接的鋼材一樣，。帶入： 拼接節(jié)點(diǎn)3設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)示意圖高強(qiáng)螺栓承載力驗(yàn)算 強(qiáng)度符合要求。端板厚度計(jì)算根據(jù)《門規(guī)》第7.2.9條規(guī)定，分別按照伸臂類端板、無加勁肋類端板、兩邊支承外伸類端板進(jìn)行計(jì)算端板厚度計(jì)算。50mm67mm75mm400mm180kN200kN/m2注：因?yàn)槎税宓暮穸缺容^大，所以Q235鋼的強(qiáng)度要取小一些。按照板厚40-60mm來取。伸臂類端板 無加勁肋類端板 兩邊支承類端板 偏保守的取端板厚度為42mm。因?yàn)槎税逄帟?huì)設(shè)置加勁肋，考慮無加勁肋類端板是比較保守的。焊縫驗(yàn)算根據(jù)《門規(guī)》條目7.2.11，剛架構(gòu)件的翼緣與端板的連接采用全熔透對(duì)接焊縫，腹板與端板的連接采用與腹板等強(qiáng)的雙面角焊縫，焊縫均為二級(jí)焊縫。坡口形式符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《氣焊、手工電弧焊及氣體保護(hù)焊焊縫坡口的基本形式與尺寸》GB/T985的規(guī)定。翼緣內(nèi)第二排一個(gè)螺栓拉力的軸向設(shè)計(jì)值為： 腹板強(qiáng)度滿足要求，不需要設(shè)置加勁肋。翼緣角焊縫的尺寸需要滿足： 不妨取。當(dāng)作用力平行于焊縫軸線方向時(shí)，需要滿足： ，由于是二級(jí)焊縫，抗剪強(qiáng)度與連接的鋼材一樣，。帶入： 柱腳設(shè)計(jì)根據(jù)《門規(guī)》第7.2.17條，宜采用平板式鉸接柱腳。本次設(shè)計(jì)采用一對(duì)錨栓的鉸接柱腳。基本設(shè)計(jì)參數(shù)柱腳軸力設(shè)計(jì)值為： 基礎(chǔ)混凝土標(biāo)號(hào)為C20，焊條為E43系列，采用Q235鋼進(jìn)行制作?？紤]局部受壓的有利作用，取C20混凝土的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為： 底板所需凈面積： ?。?則所需底板寬度： 從構(gòu)造角度，取 安裝孔兩個(gè)，每個(gè)孔徑40mm，削弱面積取40mm×40mm。底板承受的均布?jí)毫Γ?柱腳與基礎(chǔ)的連接按構(gòu)造用直徑為24mm的錨栓兩個(gè)。按構(gòu)造，取底板厚20mm。錨栓強(qiáng)度驗(yàn)算根據(jù)門規(guī)第7.2.19條規(guī)定，計(jì)算有柱間支撐的柱腳錨栓在風(fēng)荷載作用下的上拔力時(shí)。應(yīng)計(jì)入柱間支撐產(chǎn)生的最大豎向分力，且不考慮活荷載(或雪荷載）、積灰荷載和附加荷載的影響，恒荷載分項(xiàng)系數(shù)應(yīng)取1.0在荷載組合為1.0×恒+1.4×活時(shí)，在柱底產(chǎn)生的軸力為-16.5kN，柱間支撐產(chǎn)生的豎向分力為55.90kN，則每個(gè)螺栓分擔(dān)的上拔力為：N強(qiáng)度驗(yàn)算為：N滿足要求。第三章剛架計(jì)算（《鋼規(guī)》）構(gòu)件截面初估剛架斜梁采用如下圖所示的工字型截面梁：根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，剛架斜梁的高度取，，故： 為了節(jié)省材料，斜梁需要采用變截面，根據(jù)彎矩的分布情況，需要采用“兩邊大，中間小”的截面形式，但是考慮到《鋼規(guī)》對(duì)于變形的限制更加嚴(yán)格，故暫時(shí)取梁的兩端截面高度為，中間的高度為。整根梁的截面寬度，腹板和翼緣的厚度不做變化。按照經(jīng)驗(yàn)估計(jì)尺寸。 因此： 暫時(shí)取。，取，取剛架柱邊柱：根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，剛架柱的高度取故：由于柱腳采用的鉸接，考慮彎矩分布情況，為了節(jié)省材料，剛架柱宜采用變截面，選用“上大下小”的截面形式。但是柱底的軸力值較大，如果柱底截面尺寸過小對(duì)于柱的穩(wěn)定性不利?？紤]到《鋼規(guī)》中的穩(wěn)定性驗(yàn)算公式都是針對(duì)等截面構(gòu)件的情形，所以綜合考慮，選用等截面柱。同樣，考慮變形限值，取值需要偏大一些，暫時(shí)取柱的截面高度為。按照經(jīng)驗(yàn)估計(jì)其余尺寸 因此： 暫時(shí)取。，暫時(shí)取，暫時(shí)取中柱：從荷載組合的情況來看，中柱柱頂?shù)膹澗剡h(yuǎn)小于邊柱柱頂，但是因?yàn)橐紤]活荷載的不利布置，同時(shí)從加工、施工方便的角度，把中柱和邊柱做成一樣的尺寸。變截面梁本次涉及中，同一根剛架梁上既有承受正彎矩的部分，也有承受負(fù)彎矩的部分，變截面的位置應(yīng)該包含彎矩圖的反彎點(diǎn)。在彎矩圖位置的情況下，先初步把變截面設(shè)在梁長(zhǎng)的1/3~1/4處，根據(jù)彎矩分布情況逐步調(diào)整。截面尺寸調(diào)整《鋼規(guī)》對(duì)于變形的控制更為嚴(yán)格，需要采用的更高的截面來滿足變形限值，但是這對(duì)于應(yīng)力比的控制室不利的。調(diào)整應(yīng)力比時(shí)需要綜合進(jìn)行考慮，超靜定結(jié)構(gòu)需要考慮變形協(xié)調(diào)，因此剛度大的部分往往承擔(dān)的力也越大，單純提高截面尺寸有時(shí)也不一定能達(dá)到理想的應(yīng)力比，所以需要綜合調(diào)整。除了截面尺寸，還可以適當(dāng)?shù)恼{(diào)整板厚以及變截面的長(zhǎng)度。應(yīng)力比的調(diào)整需要同時(shí)顧及撓度和應(yīng)力比，不斷優(yōu)化。應(yīng)力比既包括強(qiáng)度應(yīng)力比，也包括穩(wěn)定性應(yīng)力比，在初步調(diào)整時(shí)重點(diǎn)考慮強(qiáng)度應(yīng)力比，對(duì)于柱而言往往是穩(wěn)定性應(yīng)力比控制的，因此，大約需要把柱的強(qiáng)度應(yīng)力比調(diào)整到0.8左右，這樣通常來說穩(wěn)定性應(yīng)力比會(huì)滿足要求。截面尺寸變截面位置布置截面調(diào)整尺寸高度（mm）寬度（mm）翼緣厚度（mm）腹板厚度（mm）邊梁截面16002801010截面25502801010截面39002801010中梁截面3’9002801616截面48502801616截面59502801616柱6002801010梁截面示意圖柱截面示意圖結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖如下圖所示，計(jì)算簡(jiǎn)圖為一兩跨的鋼架，三個(gè)柱腳均為鉸接。荷載計(jì)算荷載大小《鋼規(guī)》中沒有關(guān)于荷載計(jì)算條文，需要按照荷載規(guī)范進(jìn)行計(jì)算。大小（kN/m）方向屋面恒載4.0豎直向下墻面恒載3.6豎直向下屋面活載3.6豎直向下雪荷載4.0豎直向下迎風(fēng)面1風(fēng)荷載3.90指向墻面斜梁2風(fēng)荷載2.93垂直斜梁向上斜梁3風(fēng)荷載2.44垂直斜梁向上斜梁4風(fēng)荷載1.95垂直斜梁向上斜梁5風(fēng)荷載1.95垂直斜梁向上背風(fēng)面6風(fēng)荷載1.95遠(yuǎn)離墻面屋面活載和雪荷載取較大的值帶入組合中，荷載示意圖如下：恒載：活載：風(fēng)荷載：活載不利布置：荷載組合相關(guān)說明根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB50009-2012）第7.1.5條和第8.1.4條規(guī)定，雪荷載和風(fēng)荷載的組合值系數(shù)分別取為0.7和0.6。因?yàn)榻ㄖ镌O(shè)計(jì)使用年限為50年，所以活荷載的設(shè)計(jì)使用年限調(diào)整系數(shù)為1.0。屋面均布活荷載不與雪荷載同時(shí)考慮，應(yīng)該取其中最大值。荷載組合情況（1）承載力極限狀態(tài)可變荷載控制：可變荷載控制沒有采用排架、框架結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化，用的是荷載規(guī)范的基本公式。工況1：1.2×恒+1.4×活工況2：1.2×恒+1.4×風(fēng)工況3：1.0×恒+1.4×風(fēng)工況4：1.2×恒+1.4×活+1.4×0.6×風(fēng)永久荷載控制：工況5：1.35恒+1.4×0.7活工況6：1.35恒+1.4×0.6風(fēng)工況7：1.35恒+1.4（0.7×活+0.6×風(fēng)）（2）正常使用極限狀態(tài)工況8：1.0×恒+1.0×活工況9：1.0×恒+1.0×風(fēng)工況10：1.0×恒+1.0×活+0.6×風(fēng)注：因?yàn)轱L(fēng)荷載的分布比較復(fù)雜，在有的面上表現(xiàn)為風(fēng)壓力，有的表面表現(xiàn)為風(fēng)吸力，所以恒載有利和不利的情況都要考慮。雪壓力有不均勻分布的情況，這里不單獨(dú)將其作為一種荷載組合進(jìn)行考慮，在檁條的設(shè)計(jì)時(shí)，適當(dāng)考慮雪壓不均勻分布導(dǎo)致的局部荷載增加。為了驗(yàn)算中間柱的穩(wěn)定性，需要考慮活載的不利布置，即一跨上布置了活載而另一跨沒有布置活載的情況。內(nèi)力分布工況1：1.2×恒+1.4×活彎矩圖剪力圖軸力圖工況2：1.2×恒+1.4×風(fēng)彎矩圖剪力圖軸力圖工況3：1.0×恒+1.4×風(fēng)彎矩圖剪力圖軸力圖工況4：1.2×恒+1.4×活+1.4×0.6×風(fēng)彎矩圖剪力圖軸力圖工況5：1.35恒+1.4×0.7活彎矩圖剪力圖軸力圖工況6：1.35恒+1.4×0.6風(fēng)彎矩圖剪力圖軸力圖工況7：1.35恒+1.4（0.7×活+0.6×風(fēng)）彎矩圖剪力圖軸力圖考慮控制截面的內(nèi)力（軸力P，剪力V2的單位是kN，彎矩M3的單位是kN·m）左側(cè)柱頂截面：TABLE:ElementForces-FramesFrameStationOutputCasePV2M3101.2恒1.4活-130.84144.686388.77101.2恒1.4風(fēng)-4.78318.428-26.408101.2恒1.4活0.84風(fēng)-97.4843.37265.2834101.35恒0.98活-117.25240.044348.3853101.35恒0.84風(fēng)-34.57221.88378.3418101.35恒0.98活0.84風(fēng)-83.89138.728224.8987101恒1.4風(fēng)5.28114.991-56.3085左側(cè)邊梁梁端：TABLE:ElementForces-FramesFrameStationOutputCasePV2M3801.2恒1.4活-51.164-128.446-388.77801.2恒1.4風(fēng)-18.644-3.85726.408801.2恒1.4活0.84風(fēng)-48.184-95.193-265.2834801.35恒0.98活-45.85-115.106-348.3853801.35恒0.84風(fēng)-23.582-33.436-78.3418801.35恒0.98活0.84風(fēng)-42.869-81.853-224.8987801恒1.4風(fēng)-14.7096.02356.3085左側(cè)中梁梁端：TABLE:ElementForces-FramesFrameStationOutputCasePV2M3915.018741.2恒1.4活-53.697179.091-1149.3955915.018741.2恒1.4風(fēng)-19.22125.699-224.2594915.018741.2恒1.4活0.84風(fēng)-50.361144.914-965.6103915.018741.35恒0.98活-48.119160.495-1030.0683915.018741.35恒0.84風(fēng)-24.54258.816-413.104915.018741.35恒0.98活0.84風(fēng)-44.784126.317-846.2831915.018741恒1.4風(fēng)-15.09111.922-135.8314右側(cè)柱頂截面：TABLE:ElementForces-FramesFrameStationOutputCasePV2M3401.2恒1.4活-130.841-44.686-388.77401.2恒1.4風(fēng)-31.972-5.466-140.9207401.2恒1.4活0.84風(fēng)-113.793-35.593-365.6806401.35恒0.98活-117.252-40.044-348.3853401.35恒0.84風(fēng)-50.885-14.106-178.739401.35恒0.98活0.84風(fēng)-100.204-30.951-325.2959401恒1.4風(fēng)-21.908-2.029-111.0202右側(cè)邊梁梁端：TABLE:ElementForces-FramesFrameStationOutputCasePV2M3201.2恒1.4活-51.164-128.446-388.77201.2恒1.4風(fēng)-7.056-31.659-140.9207201.2恒1.4活0.84風(fēng)-41.231-111.874-365.6806201.35恒0.98活-45.85-115.106-348.3853201.35恒0.84風(fēng)-16.629-50.117-178.739201.35恒0.98活0.84風(fēng)-35.917-98.534-325.2959201恒1.4風(fēng)-3.121-21.779-111.0202右側(cè)中梁梁端：TABLE:ElementForces-FramesFrameStationOutputCasePV2M3615.018741.2恒1.4活-53.697179.091-1149.3955615.018741.2恒1.4風(fēng)-6.97329.997-115.9663615.018741.2恒1.4活0.84風(fēng)-43.012147.493-900.6344615.018741.35恒0.98活-48.119160.495-1030.0683615.018741.35恒0.84風(fēng)-17.19361.396-348.1281615.018741.35恒0.98活0.84風(fēng)-37.435128.896-781.3072615.018741恒1.4風(fēng)-2.84316.22-27.5383可以看出，起控制作用的荷載組合是工況1（1.2×恒+1.4×活），在這種情況下，控制截面上的軸力，剪力彎矩同時(shí)都達(dá)到了最大。變形驗(yàn)算位移形狀工況8：1.0×恒+1.0×活工況9：1.0×恒+1.0×風(fēng)工況10：1.0×恒+1.0×活+0.6×風(fēng)撓度計(jì)算根據(jù)sap2000的計(jì)算結(jié)果，撓度值匯總?cè)缦卤硭荆汗r恒載活載風(fēng)載斜梁最大撓度柱頂最大位移工況81.01.071.5mm6.7mm工況91.01.026.3mm20.6mm工況101.01.00.662.4mm20.3mm限值：75mm58mm撓度校驗(yàn)從表中我們可以看出，斜梁的最大撓度出現(xiàn)在工況9中，柱頂?shù)淖畲笪灰瞥霈F(xiàn)在工況8中。因?yàn)轱L(fēng)荷載在很多面上的作用都是向外的，所以可以減小斜梁的撓度。柱頂?shù)淖畲笪灰瞥霈F(xiàn)在工況9中，受到風(fēng)荷載的影響，柱頂側(cè)移較大。工況10中風(fēng)荷載小于工況9，同時(shí)有豎向活載限制側(cè)向位移。斜梁的最大撓度和柱頂?shù)淖畲笪灰贫紱]有超過限值。構(gòu)件驗(yàn)算鋼柱截面校核柱截面基本信息6002801010114006.50×1082.17×106控制截面內(nèi)力計(jì)算控制組合軸力（kN）剪力（kN）彎矩（kN·m）邊柱柱頂工況1：1.2×恒+1.4×活-130.844.7388.8中柱柱頂活載不利布置：1.2×恒+1.4×活+1.4×0.6×風(fēng)-199.036.5-317.1柱的計(jì)算長(zhǎng)度當(dāng)采用一階線彈性的方法計(jì)算內(nèi)力時(shí)，有側(cè)移框架柱的計(jì)算長(zhǎng)度按照《鋼規(guī)》附錄D表D-2確定。這種方法適用于梁柱相互垂直且為等截面的情形。這里采用這種方法進(jìn)行近似計(jì)算。柱的線剛度為： 邊梁的線剛度為：中梁的線剛度為： 對(duì)于邊柱： 查表知。對(duì)于中柱： 查表知注：采用的是平板鉸接柱腳，因此可以取0.1。總結(jié)如下表所示：計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)計(jì)算長(zhǎng)度邊柱2.0317.66m中柱1.7315.05m強(qiáng)度驗(yàn)算邊柱柱頂截面在起控制作用的荷載組合（1.2×恒+1.4×活）下，柱頂截面的軸力，彎矩，剪力比其它組合都要大，因此需要進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算。 應(yīng)力比為： 中柱柱頂截面中柱在基本荷載組合中，柱頂?shù)膹澗胤浅Ｐ?，雖然其軸力比邊柱大，但是柱通常是壓彎控制的，而不是軸壓控制的，所以中柱的驗(yàn)算需要考慮活荷載的不利布置，即一跨上布滿雪荷載，另一跨上沒有雪荷載。在荷載組合為1.2×恒+1.4×活+1.4×0.6×風(fēng)時(shí)，中柱柱頂截面最危險(xiǎn)。此時(shí)的截面內(nèi)力為： 應(yīng)力比為： 穩(wěn)定性驗(yàn)算邊柱平面內(nèi)穩(wěn)定性驗(yàn)算《門規(guī)》第5.2.2條規(guī)定，壓彎構(gòu)件平面內(nèi)的整體穩(wěn)定性按下列公式計(jì)算： 因?yàn)榧扔卸藦澗赜钟袡M向荷載，產(chǎn)生相同方向的曲率，因此等效彎矩系數(shù) 由于這個(gè)是焊接H型鋼截面，邊緣為焰切邊，在平面內(nèi)，平面外均屬于b類截面。經(jīng)過查表可得： 代入上式：，與之對(duì)應(yīng)的應(yīng)力比為0.95。平面外穩(wěn)定性驗(yàn)算根據(jù)《鋼規(guī)》第5.2.2條規(guī)定，壓彎構(gòu)件的平面外整體穩(wěn)定按下式進(jìn)行計(jì)算： 有端彎矩和橫向荷載，產(chǎn)生同方向的曲率，等效彎矩系數(shù)取為1。對(duì)于非閉口截面，。剛架柱平面外的計(jì)算長(zhǎng)度取支撐之間的距離?？蚣苤c墻梁相連接，每隔一道墻梁設(shè)置一道隅撐，支撐間距取為1200mm。查表知： 整體穩(wěn)定系數(shù)的計(jì)算： 直接取為1.帶入公式進(jìn)行驗(yàn)算： 對(duì)應(yīng)的應(yīng)力比為0.89。局部穩(wěn)定性驗(yàn)算工字形截面構(gòu)件受壓翼緣板的寬厚比驗(yàn)算： 鋼規(guī)中規(guī)定的限制是，在塑性發(fā)展系數(shù)取為1.0時(shí)可以放寬到，根據(jù)之前的驗(yàn)算，塑性發(fā)展系數(shù)取1.05時(shí)應(yīng)力比都在0.8-0.9之間，取1.0時(shí)也不會(huì)超出，所以可以放寬。 工字形截面腹板寬厚比驗(yàn)算： 滿足局部穩(wěn)定性的要求。中柱平面內(nèi)穩(wěn)定性驗(yàn)算《門規(guī)》第5.2.2條規(guī)定，壓彎構(gòu)件平面內(nèi)的整體穩(wěn)定性按下列公式計(jì)算： 因?yàn)榧扔卸藦澗赜钟袡M向荷載，產(chǎn)生相同方向的曲率，