同濟(jì)大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計

1、單層單跨門式剛架設(shè)計計算一、設(shè)計資料單層房屋為單跨門式剛架，剛架跨度 30m，長度 90m，柱距 6m，檐口標(biāo)高8m，屋面坡度1：10。屋面材料采用壓型鋼板，墻面材料采用彩鋼板，天溝為彩板天溝。基礎(chǔ)混凝土標(biāo)號為C30，f 14.3 N /mm ，鋼材材質(zhì)為Q345，2cf N / , f N / 。22yc（2）設(shè)計荷載屋面恒荷載為0.5 /m 0.5 /m 0.2 /m ，222基本風(fēng)壓為0.55 /m ，地面粗糙度為B類，風(fēng)荷載體型系數(shù)如圖1所示。2圖1 計算模型機風(fēng)荷載體型系數(shù)二、荷載組合1、 + + +x +x 三、內(nèi)力計算1、計算模型（如圖圖2 節(jié)點及單元編號圖2、荷載工況荷載工況如

2、圖3圖 3 荷載工況圖3、各工況內(nèi)力恒載、活載、作風(fēng)和右風(fēng)作用下的鋼架內(nèi)力如圖 4圖7。圖4 圖5N圖6圖 7右風(fēng)作用下鋼架內(nèi)力圖4、組合內(nèi)力選取荷載組合 + 1。表11 12345615、構(gòu)件尺寸和截面特性構(gòu)件尺寸和截面特性表2繞x軸繞y軸 )2 ) )4444四、構(gòu)件截面驗算1、寬厚比驗算8 /2翼緣板自由外伸寬厚比 f ，滿足規(guī)程限值要y求。800210）腹板高厚比，滿足規(guī)程限值要求。97.5250 235/ f 2068y柱腹板高度變化率800-400/8 50mm/m60mm/m,故腹板抗剪可以考慮屈曲后強度。柱腹板不設(shè)加勁肋，h /t97.537 5.34 235/ 345，k 5

3、.34, 1.382 0.8w，所以ww37 k 235/ fwyf 1 f f ，V 0.628h t f 。vwvvdw wv由于梁截面尺寸同柱，故計算同柱。2、號（柱）單元截面驗算號節(jié)點端：號節(jié)點端：（1） 強度驗算M ，V 76.0kN,N 163.5kN121212M -270kN m,V 76.0kN,N -163.5kN121212 號節(jié)點端有效寬度計算：柱下端彎矩為零， ， N / A163.510 /7040 23.22N /mm ，32116K 41）21）1）22因 f ， 1.123.22 25.54N /mm21R1h /t=ww28.1 K 235/ fp 4 /y

4、1f 310N /mm。， 21V 76.6V 0.628h t f 0.628(400210)818010 343kN312dw wv號節(jié)點端截面強度滿足要求。 號節(jié)點端： N / A+M /W 129.610 /10240 584.910 400/9405010 261.4N /mm36421e N / AM /W / 236.1N /36421e / 236.1/ 261.4 0.9211616K 21.51）21）1） 10.9）210.9）10.9）2222因 R f ， 1.1261.4 287.6N /mm，則211h /t0.8 =ww28.1 K 235/ fp /y10.9

5、( 0.8) 10.9(0.8280.8) 0.975pV 760.5V 0.5(800210)818010 561.6kN312dM M NW / A (f N / A WNeeeeee(310129.610 /10240)9405010 /400699.110 Nmm346M 584.9kN M M 699.1kN MN21e故號節(jié)點截面強度滿足要求。(2) 穩(wěn)定驗算鋼架柱平面內(nèi)整體穩(wěn)定：柱小頭慣性矩I 1887210 mm ，大頭慣性矩I 9405010 mm ，梁最小截面為4444C0C1I 1887210 mm。44C0柱的線剛度K I /h9405010 /8000117562.5

6、mm。431C1d800d800400 11 111, 0.3,插值得 0.34。12400d1d200柱的線剛度K I /(2 )1887210 /(20.3415074)mm。432b0sK /K 18411/117562.5 0.157,I /I 查得 1.54621C0C1r2EA1.54677003.14 2.0610 7040L2572.7,N 0 x/ A(1.1 )1.172.72L1887210 /7040Ex02x4c0 xc0 x24.5910 。534572.788,查表得 0.568。235NM楔形柱平面內(nèi)穩(wěn)定驗算：0 xA e0N N1 ( /)W1163.5103

7、1.0584.910 40060.5687040163.510324591039405010 0.568)4299.8N /mm f 310N /mm 滿足要求。22l yL 0y/ AyL /y4c0yc0d 111d0 1 /N N /) 1 / / )2 3 5 3 5 2N Nt 1 s A 1 1 / / 0f 1 / w1 0.003851 / l i y0 /1.563 3000/40.5 116 l i y0sy04320ht235 4320 7040400A( ) () (2)00s2y24.41162943600Whfy0 x0w0y1.5631.0331161023534

8、50.282 () (2) (2)2.010.6, 1.070.934.4400 1030.912584.9 6NM268.1310N / 0t12 0.934AWye0 1（3）號單元截面驗算號節(jié)點端：M 592.5kN M，V 119.3kN,N 91.8kN121212 號節(jié)點端：M 190.4kN ，V kN,N -82.8kN121212強度驗算A.號節(jié)點端： N / A+M /W 91.810 /10240 592.510 400/9405010 261.0N /mm36421e N / AM /W / N /36421e / 243.0/261.0 0.931211616K 22

9、.31）21）1） 10.931）210.931）10.931）2222因 f ， 1.1260.0 287.1N /mm，則21R1h /t0.8 =ww28.1 K 235/ fp /y10.9( 0.8) 10.9(0.810.8) 0.9911p部有效，截面仍采用全截面。V 119.30.5V 0.5(800210)818010 561.6kN323dM M NW / A (f N / A WNeeeeee(31091.810 /10240)9405010 /400707.810 Nmm346M 584.9kN M M 707.6kN MN21e故號節(jié)點截面強度滿足要求。B. 平面外驗

10、算L300034523569,6984,查得0.6610yL / Ac0yl 3000mmy133710 /7040y4c0yd1d800M0.60.4190.40.4712柱楔率 111, 0.60.4400M592.5t0110.023 lh / A 10.0231 3000400/(20010) 1.563s0f10.00385 l/i 10.003851 3000/40.5 1.033y0w l/i 1.5633000/40.5116y0sy04320 A h0235 ( ) () (2)0s22W4.4hfbyy0 x0w0y4320 704040011610235345 1.563

11、) () (2)211629436001.0334.44002.010.60.282by1.070.93by91.81030.661102400.417592.510 400NM6127310N /mm 滿足要求。0t12AW0.9394050104ye0br 1（4）號單元截面驗算號節(jié)點端：M 190.4kN M，V 34.3kN,N 82.8kN121212 號節(jié)點端：M 258kN ，V 4.4kN,N 78.9kN121212強度驗算A.號節(jié)點端： N / A+M /W 78.910 /10240 25810 400/9405010 117.4N /mm36421e N / AM /W

12、 / N /36421e / 243.0/261.0 0.869211616K 26.41）21）1） 10.869）210.869）10.869）2222因 f ， 1.1117.4 129.1N /mm，則21R1h /t=ww28.1 K 235/ fp y1，故號節(jié)點端截面全部有效。V 4.40.5V 0.5(800210)818010 561.6kN323dM M NW / A (f N / A WNeeeeee(31078.910 /10240)9405010 /400710.810 Nmm346M 258kN M M 710.8kN M 故號節(jié)點截面強度滿足要求。N21e平面外驗

13、算B.L300034523569,長細(xì)比換算為6984,查得 0.6610yL / Al 3000mmy1337 10 /7040y4yd800柱楔率 111,1d4000M190.40.60.40.60.40.8952M258t110.023 lh / A 10.0231 3000400/(20010) 1.563s0f10.00385 l/i 10.003851 3000/40.5 1.033y0w l/i 1.5633000/40.5116y0sy0ty0 04320 A h0235 ( ) () (2)0s22W4.4hfy0 x0w0y4320 704040011610 1.563)

14、 () (235)2211629436001.0334.44003452.010.60.2821.070.9378.91030.661102400.89525810 400NM6117.3310N /mm 滿足要求。0t12AW0.9394050104ye0 1五、節(jié)點驗算1、梁柱連接節(jié)點螺栓螺栓強度驗算采用端板豎放連接，如下圖：圖8梁柱節(jié)點示意 圖.連接節(jié)點螺栓強度驗算梁柱節(jié)點采用10.9級M27摩擦型高強度螺栓連接，構(gòu)件接觸面采用噴砂處理，摩擦面抗滑移系數(shù)： ，每個高強螺栓的預(yù)拉力=290kN,連接處內(nèi)力值：M=-584.9 kNM,V=-119.3kN,N=-91.8kN2、梁梁節(jié)點 1

15、 設(shè)計：螺栓承受的最大拉力MyN584.90.5119.3N 184.90.8P232kN1n 4(0.2 0.3 0.5 ) 12t1y22221每個螺栓承受的剪力：V 91.8N 7.65N 0.9n P0.90.52901130.5kN ,抗剪滿足要求。bn 12vvf最外排螺栓驗算：9.18 184.9NNNtb0.871,.vbvN 130.4 232t端板厚度驗算端板厚度取25,按兩邊支承板外伸計算t fwte b2e (e e )fwffw,滿足要求。60220260(6060) 295(3).節(jié)點域剪應(yīng)力計算584.9106M120.2180N /mm ,滿足要求。2d d t

16、 (80020) 82bc c螺栓處腹板強度驗算翼緣內(nèi)第二排第一個螺栓的軸向拉力設(shè)計值MyN584.90.3N 91.2/12 107.80.4P116kN1214(0.3 0.2 0.5 )t2yn2220.4P 116103241.7 f 310,滿足要求。e tw w608梁梁節(jié)點1采用8.8 級 M20 摩擦面抗滑移系數(shù)： ，每個高強螺栓的預(yù)拉力=125kN,連接處內(nèi)力值：NN P1n 4 ) t1y2221V N N n P 1 ,bvnvfNNN 1,.vtNb bvt(2).M=258kNM,V=4.4kN,N=78.9kN圖 9梁梁節(jié)點 1示意 圖端板厚度取20mm,按兩邊支承

17、板外伸計算6e e Ntte be e e )fwffw15.0,滿足要求。60220260(6060) 295(3).螺栓處腹板強度驗算翼緣內(nèi)第二排第一個螺栓的軸向拉力設(shè)計值MyN2580.3254(0.325 0.475 )N 78.9/10 55.40.4P50kN121yn22N55.410360851.3 f 310,滿足要求。e tw w3、梁梁節(jié)點 2 設(shè)計：.連接節(jié)點螺栓強度驗算梁梁節(jié)點 2 采用 10.9 級 M24 摩擦型高強度螺栓連接，構(gòu)件接觸面采用噴砂處理，摩擦面抗滑移系數(shù)： 0.5，每個高強螺栓的預(yù)拉力=225kN,連接處內(nèi)力值：M=190.4kN.M,V=34.3k

18、N,N=-82.8kNMyN190.40.282.88N 160.80.8P=180kN14(0.125 0.2 )t1y2n221圖 10梁梁節(jié)點 2示意圖每個螺栓承受的剪力：V 34.3N 4.29N 0.9n P0.90.52251101.3kN 抗剪滿足要求。b8vnvf最外排螺栓驗算：NNN4.29 160.80.9361,滿足要求.vtNb101.3 180bvt(2).端板厚度驗算端板厚度取25mm,按兩邊支承板外伸計算6e e Ntte be e e )fwffw22.5,滿足要求60220260(6060) 295(3).螺栓處腹板強度驗算翼緣內(nèi)第二排第一個螺栓的軸向拉力設(shè)計值MyN190.40.1254(0.125 0.2 )N 82.8/896.60.4P72kN121yn22N96.6103608201 f 310,滿足要求。e tw w4、柱腳設(shè)計：圖 11 柱腳示意圖連接處內(nèi)力值：V=-163.5kN, N=-79.3kN .柱腳底板面積的確定Bb 2t