輕型門式剛架(手算)計算說明書

1、1.設(shè)計資料南京的某廠房采用單跨雙坡門式剛架。長度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，屋面無積灰，廠房無吊車。恒載 0.25 kN/ 活載 0.5 kN/經(jīng)過驗算可以選擇檁條為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.荷載計算（1）荷載取值計算屋面自重（標準值，沿坡向）：夾芯板 0.25kN/檁條及支撐 0.15kN/剛架橫梁 0.10kN/總計 0.50kN/屋面雪荷載（標準值） 0.65kN/屋面均布活荷載（標準值） 0.50kN/柱及墻梁自重（標準值） 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）分項荷載作用計算1）屋面永久荷載作用標準值為 0.5××6=3.01 kN/2）屋面可變荷載作用標準值為 0.65××6=3.92 kN/3）柱及墻

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

4、高h=6.0m，跨度l=15mØ=×=×=0.7534 =0.125對于橫梁23有V=0.4 t=（）3=（）3=0.114 =1 對于柱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.剛架梁柱截面驗算（1）構(gòu)件寬厚比驗算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11截面 =97<250=206.33 (滿足要求)對22、3-3截面 =47<250=206.33 (滿足要求)4）柱腹板對柱底5-5截面 =34<250=206.33 (滿足要求)對柱頂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規(guī)范所規(guī)定的允許寬厚比時，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規(guī)范所規(guī)定的允許寬厚比時，柱受壓翼緣全截面有效。因此對11截面=+=43.477N/mm2=10.08<=100=100=33.912 (滿足要求)對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)范計算。對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）剛架梁的驗算1）抗剪承載力驗算梁截面的最大應(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度驗算對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)定驗算斜梁不需計算整體穩(wěn)定性的側(cè)向支承點間最大長度，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，剛架斜梁不需要計算整體穩(wěn)定性。（4）剛架柱的驗算1）抗剪承載力驗算柱截面的最大應(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度驗算由V<0.5 Vd，可得 kN.m> M=134.034kN.m3)平面內(nèi)整體穩(wěn)定驗算柱的計算長度，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)定性驗算楔率： =2×25×1.4=702 =取 查表得（滿足要求）6.位移計算（1）柱頂水平位移的驗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)點設(shè)計（1）梁柱節(jié)點設(shè)計節(jié)點形式如下1）連接螺栓計算采

13、用10.9級，M24摩擦型高強度螺栓，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第2排螺栓有對第3排螺栓有對第4排螺栓有對第5排螺栓有對第6排螺栓有所有螺栓受剪承載力設(shè)計值為實際剪力V=65.69kN<Nv=771.87kN （滿足要求）2）端板計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)點域剪應(yīng)力驗算 （滿足要求）4）端板螺栓處腹板強度驗算因為故應(yīng)該滿足即 故無需設(shè)置腹板加勁肋（2）梁梁節(jié)點設(shè)計1）22剖面梁梁節(jié)點形式如下采用10.9級，M16摩擦型高強度螺栓，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第2排螺栓有對第3排螺栓有對第4排螺栓有所有螺栓受剪承載力設(shè)計值為>V=24.945kN （滿足要求）2）端板計算第一排螺栓位置端板厚度為