門式鋼架房屋鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計計算書

目錄一、設(shè)計資料 錯誤!未定義書簽。TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"二、結(jié)構(gòu)平面柱網(wǎng)及支撐布置 - 3 -三、荷載的計算 - 4 -(1)、計算模型選取 - 5 -(2)、荷載計算 - 6 -、內(nèi)力計算 錯誤!未定義書簽。四、 主鋼架設(shè)計 錯誤!未定義書簽。、剛架梁驗算 錯誤!未定義書簽。、剛架柱驗算 錯誤!未定義書簽。、位移驗算 錯誤!未定義書簽。五、 次結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 錯誤!未定義書簽。梁柱節(jié)點設(shè)計 錯誤!未定義書簽。梁梁節(jié)點設(shè)計 錯誤!未定義書簽。柱間支撐的設(shè)計 錯誤!未定義書簽。、檁條設(shè)計 錯誤!未定義書簽。墻梁的構(gòu)造與計算 -34-六、 施工圖設(shè)計 錯誤!未定義書簽。七、 參考文獻 錯誤!未定義書簽。鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計計算書一、 基本設(shè)計資料臺州某地欲建一輕鋼廠房，擬采用單跨雙坡門式剛架結(jié)構(gòu)，共12榀。其設(shè)計資料如下車間柱網(wǎng)布置柱距：9m跨度：30m檐口高度【A】6m屋面坡度：1/10屋面、墻面材料：彩色壓型鋼板，內(nèi)填充50mm厚保溫玻璃棉板，PVC鋁箔及不銹鋼絲網(wǎng)；檁條及墻梁均采用冷彎薄壁卷邊C型鋼，間距1.5m。荷載：屋蓋永久荷載標(biāo)準值：彩色壓型鋼板： 0.15kN/m250mm厚保溫玻璃棉板：0.05kN/m2PVC鋁箔及不銹鋼絲網(wǎng)：0.02kN/m2檁條及支撐： 0.10kN/m2剛架斜梁自重： 0.15kN/m2懸掛設(shè)備： 0.20kN/m2屋面活載標(biāo)準值：【b】計算剛架時為0.78kN/m2，計算檁條時為0.98kN/m2風(fēng)載：臺州市基本風(fēng)壓0.75kN/m2，地面粗糙度為B類。輕質(zhì)墻面及柱自重：0.50kN/m2荷載計算：按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009-2001(2006年版)及《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》CECS102：2002取值變形控制：按《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》CECS102：2002取值材料：鋼材：Q235B焊材：自動焊或E43型焊條的手工焊設(shè)計依據(jù)：《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GB50009-2001)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》 (GB50017-2003)《冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》(GB50018-2002)《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(CECS102：2002)《門式剛架輕型房屋鋼構(gòu)件》(JG144-2002)《鋼結(jié)構(gòu)高強度螺栓連接的設(shè)計施工及驗收規(guī)程》(JGJ82-1991)《建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)程》 (JGJ181-2002)高強度螺栓10.9級摩擦型高強度螺栓，摩擦面采用噴砂后涂無機富鋅漆處理二、結(jié)構(gòu)平面柱網(wǎng)及支撐布置該廠房長度9X11=99m，跨度18m，柱距9m,共有12榀剛架，由于縱向溫度區(qū)段不大于300m、橫向溫度區(qū)段不大于150m，因此不用設(shè)置伸縮縫。檁條間距為1.5m。廠房長度99m〉60m，因此在廠房第二開間和中部設(shè)置屋蓋橫向水平支撐；并在屋蓋相應(yīng)部位設(shè)置檁條、斜拉條、拉條和撐桿；同時應(yīng)該在與屋蓋橫向水平支撐相對應(yīng)的柱間設(shè)置柱間支撐，柱間支撐不用分層布置。結(jié)構(gòu)柱網(wǎng)布置圖】 「 ■..1?C.■'eD.h.f'*D..獨J亠'-n.屮F；F-R:rk*ZE」“1=r1= CF：fiF畔1 W El-”匸才％..■"1~ur嚴g■■rur■?■I11-縱向框架立面布置圖檁條平面布置圖柱間支撐三、荷載的計算1、計算模型選取取一榀剛架進行分析，柱腳采用鉸接，剛架梁和柱采用變截面設(shè)計。廠房檐高6m,屋面坡度為1：10。因此得到剛架計算模型：鋼架簡圖初選的梁、柱截面及其截面特性:部位截面簡圖截面特性1-11-1剖面280x900x6xlOI=144972.26cm4,xI=3660.25cm4,yw=3221.6cm3,xw=261.44cm3,yi=36.5cm,xi=5.8cm,yA=108.8cm2.剛架斜梁2-2

剖面丫160剛架斜梁2-2

剖面丫160x450x6x8I=16591.98cm4,xI=546.91cm4,yw=737.42cm3,xw=68.36cm3,yi=17.92cm,xi=3.25cm,yA=51.64cm2.3-3

剖面丫3-3

剖面丫I=21162.45cm4,xI=547cm4,yw=846.49cm3,xw=68.37cm3,yi=19.68cm,xi=3.16cm,yA=54.64cm2.鋼架柱4-4

剖面160x500x6x81―I=172762.85cm4,xI=4501.67cm4,yw=3637.11cm3,xw=300.11cm3,yi=38.62cm,xi=6.23cm,yA=115.8cm2.300x950x6x105-5

5-5

剖面r300x550x6x10I=51188.85cm4,xI=4500.95cm4,yw=1861.41cm3,xw=300.06cm3,yi=23.61cm,xi=7cm,yA=91.8cm2.2、荷載計算（一）荷載取值計算1．屋蓋永久荷載標(biāo)準值（對水平投影面）YX51-380-760型彩色壓型鋼板0.15kN/m250mm厚保溫玻璃棉板0.05kN/m2PVC鋁箔及不銹鋼絲網(wǎng)0.02kN/m2檁條及支撐0.10kN/m2剛架斜梁自重0.15kN/m2懸掛設(shè)備0.20kN/m2合計0.67kN/m22．屋面可變荷載標(biāo)準值屋面活荷載：計算剛架時為0.78kN/m2，計算檁條時為0.98kN/m2。對于單跨雙坡屋面，屋面坡角a=5°42'38〃。不考慮積灰荷載。3.輕質(zhì)墻面及柱自重標(biāo)準值（包括柱、墻骨架等）0.50kN/m24．風(fēng)荷載標(biāo)準值按《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》CECS102：2002附錄A的規(guī)定計算?；撅L(fēng)壓w二0.78kN/m2，地面粗糙度類別為B類；風(fēng)荷載高度變化系數(shù)按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》0（GB50009-2001）的規(guī)定采用，當(dāng)高度小于10m時，按10m高度處的數(shù)值采用，卩二1.0。風(fēng)荷載體z型系數(shù)卩：迎風(fēng)面柱及屋面分別為+0.25和一1.0,背風(fēng)面柱及屋面分別為-0.55和一0.65（CECS102：s2002中間區(qū)）。5．地震作用據(jù)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB50011的規(guī)定：單層門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)一般在抗震設(shè)防烈度小于等于8度的地區(qū)可不進行抗震計算。故本工程結(jié)構(gòu)設(shè)計不考慮地震作用。二）各部分作用的荷載標(biāo)準值計算屋面：恒荷載標(biāo)準值：0.67 9=6.06kN/m； 柱身恒荷載標(biāo)準值：0.5x9=4.5kN/mcos0活荷載標(biāo)準值：（屋面雪荷載小于屋面活載，故計算時去活荷載）0.78x x9=7.055kN/mcosO風(fēng)荷載標(biāo)準值：（以風(fēng)左吹為例，風(fēng)右吹同理計算：根據(jù)公式W=卩屮-W'計算：且k sz0W'=1.05W=0.788kN/m2，卩根據(jù)表查h<10m取l.o,卩根據(jù)門鋼設(shè)計規(guī)范取下表。地面粗糙度0 o Z s取B類）計算模型及風(fēng)載體型系數(shù)i_n迎風(fēng)面：側(cè)面qw1i_n迎風(fēng)面：側(cè)面qw1=1.0X0.25X0.788X9=1.773kN/m屋頂q=—1.0X1.0X0.788X9=—7.092kN/mw2背風(fēng)面：側(cè)面q=-1.0X0.55X0.788X9=-3.9kN/mw3橫梁上q=—1.0X0.65X0.788X9=—4.61kN/mw4（三）內(nèi)力分析：采用結(jié)構(gòu)矩陣分析方法計算鋼架內(nèi)力所得到的鋼架在各種荷載作用下的彎矩（M）、剪力（V）、軸力（N）圖以及鋼架內(nèi)力組合如下：（1）鋼架恒載作用圖（單位：kN/m）豁（D-L.TJ(2)活載內(nèi)力包絡(luò)圖(L-LT>(3)左風(fēng)及右風(fēng)荷載作用下的內(nèi)力圖:主戈歎(L-TD(4)內(nèi)力組合：(由于恒和活載關(guān)于結(jié)構(gòu)豎向?qū)ΨQ，因而風(fēng)荷載只要考慮一個方向作用風(fēng)荷載只引起剪力不同，而剪力不起控制作用)按承載力極限狀態(tài)進行內(nèi)力分析，需要進行以下內(nèi)力組合1.2x恒載效應(yīng)+1.4x活載效應(yīng)1.2x恒載效應(yīng)+1.4x風(fēng)載效應(yīng)1.2x恒載效應(yīng)+1.4x活載效應(yīng)+1.4x0.6x風(fēng)載效應(yīng)1.2x恒載效應(yīng)+1.4x0.7x活載效應(yīng)+1.4x風(fēng)載效應(yīng)各情況下的截面內(nèi)力截面內(nèi)力恒載活載左風(fēng)1-1M-196.8-241.6315.8N-33.0-40.449.37V-35.3-41.456.972-2M35.335.3-10N-30.9-33.349.37V-14.3-22.224.183-3M33.450.3-48.7N-29.2-35.949.37V2.99.5-8.60

6-6M-196.8-241.6315.8N-38.45-45.261.6V29.436.1-43.465-5M000N-45-45.261.6V29.436.1-50.83內(nèi)力組合值截面內(nèi)力組合1組合組合3組合41-1M-574.4205.96-309.128-30.81N-96.1629.518-54.69-10.074V-100.3237.398-52.47-3.1742-2M91.7828.3683.3862.954N-83.732.038-42.23-0.596V-48.2416.692-27.93-5.0643-3M110.5-28.169.5921.194N-85.334.08-43.83-1.104V16.78-8.569.560.754-4M-574.4205.96-309.128-30.808N-109.4240.1-57.68-4.196V85.82-25.56449.319.8145-5M0000N-117.2832.24-65.54-12.06V85.82-35.8843.12-0.504控制內(nèi)力組合的項目有1） +M與相應(yīng)的N,V（意最大正彎矩控制）max2） -M與相應(yīng)的N,V（以最大負彎矩控制）max3） N與相應(yīng)的M,V（以最大軸力控制）max

4） N.與相應(yīng)的M,V（以最小軸力控制）min所以以上內(nèi)力組合值，各截面的控制內(nèi)力為1-1：M=0KN.mN=-117.28KNV=85.82KN2-2:M=-574.4KN.mN=-109.42KNV=85.82KN3-3：M=-574.4KN.mN=-96.16KN1-1：M=0KN.mN=-117.28KNV=85.82KN2-2:M=-574.4KN.mN=-109.42KNV=85.82KN3-3：M=-574.4KN.mN=-96.16KNV=-100.32KN4-4：M=91.78KN.m N=-83.7KNV=-48.24KN5-5：M=110.5KN.mN=-85.3KNV=16.78KN4-4：M=91.78KN.m N=-83.7KNV=-48.24KN5-5：M=110.5KN.mN=-85.3KNV=16.78KN四、鋼架梁、柱的截面驗算1、構(gòu)件寬厚比驗算：⑴梁翼緣I=斗嚴=13.7<15再=15,滿足要求;■fLy四、鋼架梁、柱的截面驗算1、構(gòu)件寬厚比驗算：⑴梁翼緣I=斗嚴=13.7<15再=15,滿足要求;■fLy、衛(wèi)b(300-6)/2 …行莎(2)柱翼緣一= =14.7<15t 10 \fy=15,滿足要求；3）梁腹板1-1截面F=甞=146-67<250f=250,滿足要求;w yh434 '235\o"CurrentDocument"2-2截面-w=——=72.33<250'——=250,滿足要求；t6 \fw y,235=80.67<250 =250,滿足要求；- 4843-3截面一w=tw6 f'y4）柱腹板柱頂4-4截面r=930=155<250f=250,滿足要求;w y柱底5-5截面-w=530=88.33<250：竺=250,滿足要求；t6 fw y2、有效截面特性梁、柱的翼緣板件均滿足寬厚比的要求，故構(gòu)件的翼緣板全部有效。僅需計算構(gòu)件腹板的有效截面。（1）柱腹板的有效截面柱頂4-4截面腹板為非均勻受壓板件，其最大與最小應(yīng)了為：omaxominN,My±XAIxomaxominN,My±XAIx109.42xl03±574.4xl06x46511580 ±172762.85x104=9.45±154.60=164.05-145.15N/mm2腹板受壓區(qū)高度：%=164.05x930164.05+145.15=493.423mm截面邊緣正應(yīng)力比值：卩=—mi^=-0.885得參數(shù):omax161+161+卩）2+0.112（1-卩）2斗 =21.16丄5+（1+卩）因為o=164.05N/mm2<f=215N/mm2，故取maxro =1.1x164.05=180.455N/mm2代替下式中的f，則由Rmax y.h/tf930/6 i'180.455仆：c?？凇?w^w —= x =1.05>0.&且<1.2，取p28.1.k235 28.1x\.21.16 235op=1—0.9（九—0.8）=1—0.9（1.05—0.8）=0.775。腹板有效截面分布如圖pJ‘ id?￡k ；-：l則腹板截面有效截面為：截面有效寬度為：h=ph=0.775x493.423=382.403nn,其有效寬度h的c分布為:h=0.4h分布為:h=0.4he1 eh=0.6he2 e=152.96mm=229.442mm，柱的有效截面特性計算如下:A=A—（493.423—382.403）x6=10913.88mm2,I=I—I'=155931.75cm4,e exxw=I/（h/2）=3282.774cm3exexi=37.79cmexi=6.6cmey柱底5-5截面的腹板為均勻受壓板件，故截面邊緣正應(yīng)力比值：卩=九=1.0omax16參數(shù)k=f + =4，° #1+卩）2+0.112（1—卩）2」.5+（1+卩）N117280因為o= = =12.78N/mm2<f=215N/mm2maxA9180n故取ro =1.1x12.78=14.05N/mm2代替下式中的f，即參數(shù)I I x =0.38〈0.8,取p=L0。故柱底腹板全截面有效。亍y_=28.1/k 23528.1x 235屮o2）梁腹板的有效截面omaxominomaxominNMy96.16x103574.4x106x440 183.17= ±屛= 土 =8.84土174.33= N/mm2A I10880 144972.26x104 —165.49x腹板受壓區(qū)高度：h=183.17x880=462.31mmc183.17+165.49截面邊緣正應(yīng)力比值：卩=截面邊緣正應(yīng)力比值：卩=人=—0.9得參數(shù):omaxk=f 1 =21.51° （1+卩）2+0.112（1—卩）2-0-5+（1+卩）16因為o=183.17N/mm2<f=因為o=183.17N/mm2<f=215N/mm2max故取roRmax=1.1x183.17=201.487N/mm2代替下式中的f，則參數(shù):yh/t f880/6 201.487一w —= x =1.04>0.&且<1.2,28.1Jk.235 28.1x.21.51 235+o880/6p=1—0.9九—0.8）=1—0.9（1.04—0.8）=0.7821。p腹板有效截面分布如下圖：J137r 1；37* 已則腹板截面有效截面為：截面有效寬度為：h=ph=0.7821x462.31=282-82nnn，其有效寬度h的ch=0.4h=113.128mm分布為：.el ^e ，梁的有效截面特性計算如下:h=0.6h=169.692mme2 eA=A-（462.31-282.82）x6=9803.06mm2，I=I-1=104121.567cm4，xxw=I/(h/2)=3262.567cm3exexi=36.7cmexi=5.98cmey梁2-2截面的腹板為非均勻受壓板件，其最大與最小應(yīng)力為:maxOminNMy= ± maxOminNMy= ± X-AIx83.7x103±91.78x106x2175164 ±16591.98x104136.25=16.21±120.04=—103.83N/mm2腹板受壓區(qū)高度：hc腹板受壓區(qū)高度：hc=x434+103.83=246.3mmc0c0截面邊緣正應(yīng)力比值：卩=min0max—10383=~TRh=—0.762得參數(shù):136.25161+161+卩）2+0.112（1—卩）2斗 =18.30山+（1+卩）因為0 =136.25N/mm2<f=215N/mm2max故取r0 =1.1x136.25=149.875N/mm2代替下式中的f，則參數(shù):Rmax y

=0.659<0.8=0.659<0.8,故取p=1.0,人=w_w —= .xp 28丄*k 235 28.1x、974 2350梁3-3截面腹板為非均勻受壓板件，其最大與最小應(yīng)力為：0max0minNMy土X-AIx85.3x1035464+110.5xl06x484/20max0minNMy土X-AIx85.3x1035464+110.5xl06x484/2_21162.45x104=15.61+126.36=141.97-110.75N/mm2腹板受壓區(qū)高度：忙=141.97x484141.97+110.75=271.89mm截面邊緣正應(yīng)力比值：卩=-^并=-0.780得參數(shù)0max16q =18.711+卩）2+0.112（1-卩）2」.5+（1+卩）因為0 =141.97N/mm2<f=215N/mm2max故取r0 =1.1x141.97=156.167N/mm2代替下式中的f，則參數(shù):Rmax yh/t :f 484/6—w—w y= —x28.1Jk\'235 28.1xj18.71 235屮03-3截面梁腹板全截面有效。3）、鋼架梁的驗算：■'156.167=0.541<0.8，故取p=1.0,1、 抗剪承載力的驗算梁僅設(shè)有支座加勁肋，沒有設(shè)置中間橫向加勁肋，故取k=5.34，計算高度取鍥形腹板的平均高度Th=(880+434)/2=657w參數(shù)入= 叮U = =L28>0.8,且<L4，得腹板屈曲后抗剪強度設(shè)計值為w37廠,'235 37x^/5.347t?、：f-*yf'=1—0.64(九—0.8)]xf=86.6N/mm2，梁的抗剪承載力設(shè)計值為：v w v=htf'=657x6x86.6=341.38kN，梁的截面最大剪力V=100.32kN<V，滿足要求。dwwv max d2、 在剪力V、彎矩M和軸壓力N共同作用下的強度驗算1-1截面驗算M=574.4kN.m,N=96.16kN,V=100.32kN。M=wf=3221600x215=692644000N.mm，由于ee<0.5V=170.69kN,則由Mn=M—NW/A=661043kN.m>M=574.4kN.m，滿足要求。deeee2-2截面驗算：M=91.78kN.m,N=83.7kN,V=48.24kN。M二wf二737420x215二158.55kN.m，由于eeMN二M—NW/A二146.59kN.m>M二91.78kN.m，滿足要求。eeee3-3截面驗算：M=110.5kN.m,N=85.3KN,V=-16.78kN.mM二wf二846490x215二181.955kN.m，由于eeMn二M—NW/A二168.78kN.m>M二110.5kN.m，滿足要求。eeee(4)、鋼架柱的驗算：1、抗剪承載力的驗算柱僅設(shè)有支座加勁肋，沒有設(shè)置中間橫向加勁肋，故取k=5.34，計算高度取楔形腹板的平均高度Th二(530+930)/2二730w參數(shù)入wh/t-w參數(shù)入wh/t-w37jF?：'235=1.42>1.4,得腹板屈曲后抗剪強度設(shè)計值為37x5.34135223.61=57.26mm，Ex0n2EA135223.61=57.26mm，Ex0n2EAn2x206000x91801.1九2■e01.1x57.262=5169.8kNf'二(1—0.275九)xf二76.188N/mm2，柱的抗剪承載力設(shè)計值為：vwvV=htf'=730x6x76.188=333.701kN，柱的截面最大剪力V =85.82kN<V，滿足要求。dwwv max d2、在剪力V、彎矩M和軸壓力N共同作用下的強度驗算V二85.82kN<0.5V二166.850kNdM二wf二3637110x215二781978650N.mm，ee則由Mn二M—NW/A二753.42kN.m>M二574.4kN.m，滿足要求。eeee3、平面內(nèi)整體穩(wěn)定驗算：N 卩M , “ n2EA由式一L+ Nmx1 <f和N'二e計算變截面柱在鋼架平面內(nèi)的穩(wěn)定性，計算時9A (1 Nm)W Ex01.1九2xre0 (1 0~9)WN'xye1Ex0除彎矩值及相應(yīng)的截面模量按大頭計算外，公式中其余各項包括軸力值均按小計算。查得計算長度為1352mm；；按小頭計算的長細比為：查《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》穩(wěn)定系數(shù)表得m=0.822，有側(cè)移鋼架取卩 =1.0。xy maxN,卩M=117.28x103[ 1.0x574.4x106mA(1 N： =0.822x9180/[117.28 、363711xre0(1— im)W (1- x0.822)x3637.11x103，N'xye1 5169.8Ex0=176.469N/mm2<f=215N/mm2

滿足要求4、平面外整體穩(wěn)定驗算計算變截面柱在鋼架平面外的穩(wěn)定性，計算時除彎矩值及相應(yīng)的截面模量按大頭計算外，公式中其余各項包括軸力值均按小計算。鍥率九=2—1.0二0.72<6.0, 受壓翼緣面積A=300x10=3000mn2df0受壓翼緣與受壓腹板1/3高度組成的截面繞y軸的回轉(zhuǎn)半徑為：TOC\o"1-5"\h\z?I4500.77x104/2 ―“1= =74.45mm，平面外計算長度L取支撐點間距1500mm，則參數(shù)卩為：yo\3000+(430x6/3) s卩=1+0.023仁山/A=1+0.023x0.72x.1500x550/3000=1.275s 0f卩=1+0.00385v.'l/F=1+0.00385x0.72x叮74.45=1.012w y0九=卩l(xiāng)/i=1.275x1500/74.45=25.69y0sy04320Ah /入t 啟35、9= ?—0 ?)4+(呂亠)2-( )br九2W卩4.4hfy0 xo w 0 y4320 9180x550 '1.275—25.69x10 235,=??.()4+( )2?()25.6921861.41x103 1.012 4.4x550 235=28.24>0.6進入塑性階段，要對取9br修正如下:0.2820.2829'=1.07— =1.07— =1.06TOC\o"1-5"\h\zbr 9 28.24br九=150=21.43,得9=0.935,y7 yNN卩=1— +0.75x( )2tN' N'Ex0 Ex0_1_1—109.42-—5169.8+075x(51麗)2_°98N卩M 117.28x103 0.98x574.4x1060 +t 1—_ +9A9'W 0.935x91801.06x3637.11x103，滿足要求.xre0bre1_159.67N/mm2<f_215N/mm2五、位移驗算1、柱頂側(cè)移的驗算計算鋼架柱頂?shù)膫?cè)移，柱頂側(cè)移限值為h/60。

風(fēng)載作用下柱頂最大水平位移：H/940〈柱頂位移容許值：H/60,滿足要求2、梁跨中最大撓度驗算梁的（恒+活）最大撓跨比：1/945＜梁的容許撓跨比：1/180,滿足要求六、次結(jié)構(gòu)設(shè)計1、梁柱節(jié)點設(shè)計:梁柱拼接節(jié)點（1）連接螺栓計算：采用10.9級，M27高強度螺栓摩擦型連接，構(gòu)件摩擦面采用噴砂后涂無機富鋅漆處理。預(yù)拉力P=290kN，得抗滑移系數(shù)“二0.4。已知：M=574.4kN-M,N=85.82kN,V=1、梁柱節(jié)點設(shè)計:梁柱拼接節(jié)點（1）連接螺栓計算：采用10.9級，M27高強度螺栓摩擦型連接，構(gòu)件摩擦面采用噴砂后涂無機富鋅漆處理。預(yù)拉力P=290kN，得抗滑移系數(shù)“二0.4。已知：M=574.4kN-M,N=85.82kN,V=109.42kN假定翼緣內(nèi)螺栓中心線為計算中和軸，分別計算各排受拉螺栓的內(nèi)力如下:NtiMyNi+ =m^y2ni574.4x106x520 -85.82 + 2x(1182x2+1932x2+2682x2+3432x2+5202) 20=198.677-4.291=194.386<0.8P=232kNn+N二198.677xn+N二198.677xn+N二198.677xn沿受力方向的連接長度+N二198.677x343-4.291二126.759kN<232kN520——-4.291二98.104kN<232kN520空-4.291二69.45kN<232kN520118-4.291二40.79kN<232kN520L二520+343二863>1501二412.5,貝V折減系數(shù)卩二1.1-二1.1- 863二0.890i 0 150d 150x27.50對整個連接的螺栓抗剪承載力進行驗算：EN=(49.79+69.45+98.104+126.759+198.677)x2二1067.56kNciYNb=YNb=pxvii=10.9nu(np一1.25工N=)fcii=1=0.890x0.9x1x0.4x(18x290-1.25x1067.56)=1244.93kN>V=109.42kN2）端板計算第一排螺栓位置端板厚度t =J6x97x194?386x103=37.14mmbf 400x205第二排螺栓位置端板厚度：6eeN fw 1i1 6x97x97x6eeN fw 1_t = =17.49mmleb+2e(e+e)Jf 197x400+2x97x(97+97)Jx205w ffw第三排螺栓位置端板厚度：t'3eNi'3x97x98.104x103t> w_t = =32.177mm(0.5a+e)f (0.5x75+97)x205取端板厚度為：t=38mm.(3)節(jié)點域剪應(yīng)力驗算：T=M二三74；：］0 =111.969N/mm2>f=120N/mm2，為了防止節(jié)點域在剪力作用下ddt950x900x6 vbcc局部失穩(wěn)在節(jié)點域設(shè)置斜加勁肋（4）端板螺栓處腹板強度驗算因為N二126.759>0.4P=0.4x290=116kNt2N 126.759x103滿足一t^= =217.799N/mm2<f=215N/mm2et 97x6ww2、梁梁節(jié)點設(shè)計

2-2剖面梁梁節(jié)點形式采用10.9級，M16高強度螺栓摩擦型連接，構(gòu)件接觸面采用噴砂后涂無機富鋅漆處理。預(yù)拉力P=lOOkN，得抗滑移系數(shù)卩二0.4。已知：M二91.78kN-M,N二83.7kN,(壓力)V二48.24kN頂排螺栓的拉力為：TOC\o"1-5"\h\z“MyN 91.78x106x265 -83.7N= —+ = +t1m^y2n 2x(1772x2+2652x2) 8i=59.873-10.46=49.411kN<0.8P=80kN第二排螺栓的拉力為：177N=59.873x -10.46=29.53<0.8P=80kNt2 265沿受力方向的連接長度L二265x2二530>1501二270,貝V折減系數(shù)卩二1.1-L二1.1-530二0.9031 0 150d 150x180對整個連接的螺栓抗剪承載力進行驗算：￡N=(49.411+29.53)x2二157.882kNci￡Nb￡Nb=pxvii=10.9nu(np-1.25￡N=)f cii=1=0.903x0.9x1x0.4x(8x100-1.25x157.882)=195.908kN>V=89.96kN滿足要求.端板設(shè)計：第一排螺栓位置端板厚度:

t>v':6t>v':6x40x49.411x1°3二19.01mm160x205第二排螺栓位置端板厚度:6eeNfw 1b+2e(e+e)w ffw6eeNfw 1b+2e(e+e)w ffwJ-= =10.21mm142x160+2x40x(40+42)Jx215取端板厚度為：t=20mm.（2）鉸接柱腳節(jié)點設(shè)計柱腳節(jié)點如圖:oO500oO500柱底板，地腳錨栓采用Q235，地腳錨栓選用M20,基礎(chǔ)材料采用C20混泥土f二9.6N/mm2，柱底軸c力N=117.28kN，剪力V=85.82kN。柱腳底板面積：A=600x340=204000mm2柱腳底板應(yīng)力驗算:No=A-A0No=A-A0117.28x103204000-2x302xn4=0.579N/mm2<f=9.6N/mm2,滿足要求,按一邊支承板（懸臂板）計算彎矩:M=0.5xqxc2=0.5x0.579x(170-3)2=8073.865N.mm6M；6x8073.865柱腳底板厚度：S= max= =15,37mmf 205柱腳抗剪承載力驗算：抗剪承載力V=0.4N=0.4x117.28=46.912<V=85.82kN，抗剪承載力不滿足要求，故應(yīng)設(shè)fb置抗剪鍵。3、柱間支撐的設(shè)計1）柱間支撐的布置■win?■win?wiTi gfinn「9i]ihi, 弐i「i口 ,.?」lli uii., “1111 .riin, -.i.ii -h.i.i耳gum2） .柱間支撐為斜桿，采用帶張緊裝置的十字交叉圓鋼支撐。直桿用檁條兼用，因檁條留有一定的應(yīng)力裕量，根據(jù)經(jīng)驗及類似工程，不再作壓彎桿件的剛度及承載力驗算。3） .柱間支撐荷載及內(nèi)力：作用于兩側(cè)山墻頂部節(jié)點的風(fēng)荷載為（山墻高度取7.9m）：取rs=0.8+0.5=1.3,w1=1.3X1.0X0.79X18X7.9/2=73.02kN按一半山墻面作用風(fēng)載的1/3考慮節(jié)點荷載標(biāo)準值為：Fwk=1/3X1/2X73.02=12.17kN節(jié)點荷載設(shè)計值Fw=1.4X12.17=17.04kN斜桿拉力設(shè)計值N=17.04/cos33.69°=20.48kN斜桿截面設(shè)計及強度驗算

斜桿選用?20圓鋼，A二267mm2強度驗算：N/A=76.7N/mm<f=205N/mm剛度驗算：張緊的圓鋼不需要考慮長細比的要求。但從構(gòu)造上考慮采用?16。4、檁條設(shè)計（檁條尺寸如下）已知荷載：屋面板及其檁條自重0?22kN/m2，活荷載0.98kN/m2，基本風(fēng)壓0.75kN/m2，風(fēng)荷載體形系數(shù)-1.4（吸力），建筑位置地面粗糙度為B類。已知結(jié)構(gòu)條件：檁條跨度1二9m,檁條間距為1.5m，兩端簡支，中間設(shè)兩道拉條，屋面坡度1:10,檐口高度6m.選用的截面和鋼材：Q235鋼，冷彎薄壁型鋼卷槽形截面C500xl00x25x2.5，鋼材強度設(shè)計值f=215N/mm2,f=125N/mm2ov（1）檁條截面幾何特性和相關(guān)數(shù)據(jù)查得C500x100x25x2.5截面面積對A二18.5cm2,對X軸慣性矩、回轉(zhuǎn)半徑、截面模量分別為I=6249cm4,i=18.37cmW=249.96cm3，對Y軸慣性矩、回轉(zhuǎn)半徑、截面模量分別為xxxI二199.98cm4,i二3.28cm,W二25.1cm3,W 二98.25cm3，形心距X=2.03cm。y y ymin ymax 0截面扭轉(zhuǎn)慣性矩和扇形慣性矩分別為I二0.3854cm4,I二9593cm6.tw屋面坡度a=5.710。(2)荷載組合恒載標(biāo)準值q=0.22x1.5/cos5.71o+14.52x9.8x10-3=0.474kN/mDk活載標(biāo)準值q^i=0.98x1.5=1.47kN/mLk風(fēng)荷載標(biāo)準值q =-1.4X1.0x0.75x1.05=-1.102kN/m(方向垂直屋面向上，風(fēng)荷載高度變化Wk系數(shù)值為1.0)因活荷載大于雪荷載，荷載組合中采用活荷載。驗算強度及穩(wěn)定性時，考慮以下兩種基本組合：工況li；q二(1.2x0.474+1.4x1.47)xsin5.71。二0.261kN/mxq二(1.2x0.474+1.4xl.47)xcos5.71。二2.614kN/my工況L2；q=1.0x0.474xsin5.71。=0.047kN/mxq=1.0x0.474xcos5.710-1.4x1.102=-1.071kN/my、檁條內(nèi)力工況L1:彎矩M=-x2.614x92=26.47kN-mx8M=丄x2.661x92=0.661kN-my32支座最大剪力：V=^x2.614x9=11.763kNymax2工況L2:彎矩M=—x1.071x92=10.844kN-mx8M=—x0.047x92=0.119kN-m，y32工況LI時的計算簡圖和彎矩圖如下圖

（4）、強度驗算:1）校核卷邊剛度a卷邊高厚比一二10小于12,且符合b/t=40時的a/t的最小值9,滿足卷邊的剛度要求，翼緣t可以作為部分加勁板件。2）計算荷載組合L1下的有效截面模量10、按毛截面計算最大彎矩截面（跨中截面）的應(yīng)力分布匚點】、2、3、4由化產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力：*249.96^二心卵伽2（點】、2為壓應(yīng)力，點沢4為拉應(yīng)力）0.661x106點i、4由化產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力：°=歸汁=26.33N/mn2（拉應(yīng)力）0.661x106點2、3由化產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力：°=融爲(wèi)=6.73N/nm2（壓應(yīng)力）°=105.9—26.33=79.57N/mm2（壓應(yīng)力）1°=105.9+6.73=112.63N/mm2（壓應(yīng)力）則各點應(yīng)力為：2°=105.9—6.73=99.17N/mm2（拉應(yīng)力）3°=105.9+26.33=132.23N/mm2（拉應(yīng)力）420、計算翼緣及腹板的穩(wěn)定系數(shù)79.57q= =0.706受壓翼緣：112.63k=5.89-11.59q+6.68q2=1.037—99.17

q= =-0.88腹板：112.63k=7.8-6.29q+9.78q2=20.9130、計算翼緣及腹板的有效寬度一一匕c|￡500受壓翼緣：g= * =xbk 100 20.91丨ck=丄=-^=0.9481Kv1.1：1.037 11=1?1p=、； =v205x0.948x1.037/112.63' cmaxa=1.15-0.15q=1.044二1.34q=0.78>0,.?.b=b=100mm。c18x1.044x1.34x2.5=62.95<b=100<38x1.044x1.34x2.5=132.9be=（嚴粽4；⑷-0-1）'be=加2""衛(wèi)=100x:叭=0.898500x、''1.037ck=0.11+0.93/憶-0.05）2=0.11+0.93/（0.898-0.05）2=1.403p=、： =.205x1.403x20.91/112.63=7.307' cmaxa=1.15500h= =265.96mmc1+0.8818x1.15x7.307x2.5=378.14<h=500<38x1.15x7.307x2.5=798.3he?'21.8xl.15x7.307500/2.5-0.1)-hc=227.94mm40、計算有效截面的截面特性b二0.4x77.32mm二30.93mm;翼緣. el八.b二0.6x77.32mm二46.392mme2翼緣扣除部分寬度為100-77.32=22.68mm.h二h二0.4x227.94mm二91.176mm;腹板扣除部分寬度為265.96-227.94=38.02mm左圖所示為工況LI時的檁條的有效截面，截面空白處表示無效截面，X、Y軸為全截面的形心軸，X、Y為有效截面的形心軸。ee從圖中可以看出，有效截面是一個雙軸不對稱截面，其內(nèi)力及應(yīng)力計算均應(yīng)對主軸進行。由于主軸計算較繁，為了簡化計算并考慮到截面的無效部分所占比例較小，可假定主軸方向仍與原主軸平行。根據(jù)圖上所示的有效截面和上述假定，可計算得到的有效截面特性為：有效截面的面積A二1698.25mm2;有效截面的的形心在X、Y軸的e坐標(biāo)為（-0.82,,T8.9）,單位為毫米（mm）;對X軸的慣性矩I二5572cm4，相應(yīng)的1和2點e xe的截面模量W =207.2cm3，3和4點的截面模xe1,2量W 二241.1cm3；對Y軸的慣性矩xe3,4 eI=192?6cm4，ye相應(yīng)的1和4點的截面模量，Wxe1,4=23.92cm32和3點的截面模量Wye2,3=98.88cm3。3）截面強度驗算2點的壓應(yīng)力M M 26.47x106 0.667x106b= + = +2W W 207.2X103 98.88x103xe2 ye2=134.5N/mm2<f=215N/mm24點的拉應(yīng)力M M 26.47x106 0.667x106b=x—+ y—= +4W W 241.1x103 23.92x103xe4 ye4=137.7N/mm2<f=215N/mm2抗彎強度滿足要求。4）其他設(shè)檁條端部與鋼架梁連接處有兩個d0=13.5mm的螺栓孔，則檁條的抗剪強度驗算為：11763x103T二…：* 二12.6N/mm2<125N/mm2，但連接強度計算另行考慮。500x2-2x13.5x2.5（5）整體穩(wěn)定計算在工況L1條件下，檁條上翼緣受壓，假設(shè)屋面板與檁條有可靠連接，阻止檁條上翼緣的側(cè)向變形和扭轉(zhuǎn),可不計其整體穩(wěn)定。但在工況L2的作用下，檁條下翼緣受壓，計算檁條的整體穩(wěn)定性。1）計算檁條的整體穩(wěn)定系數(shù)九二二91.46杳得g二1.37,g二0.06TOC\o"1-5"\h\zy3.28 1 2n二2g2e/h二2x0.06x250/500二0.062二2二4x9593+0156x°3854?（型）2二0.088502x199.98 199.98 50C= ^w+h2lIyy二4320?A?h?g ?，n2+C+n）?235二4320x18.5x50x1.37x（70.062 +0.088+0.06）x235二 0.9495bx 九2w bx 九2w 1 f 91.462x249.96xy9'二1.091-0.274/9二1.091-0.274/0.9495二0.802bx bx2）計算L2工況下有效截面模量10L2工況下檁條截面各點的應(yīng)力由M產(chǎn)生在點1、x2上的拉應(yīng)力：o1,2二號猥二4338N/nm2（拉應(yīng)力）由M產(chǎn)生在點3、x4上的壓應(yīng)力：o二10.844x106二43.38N/mm2（壓應(yīng)力）3,4249.96x103 壓力由M產(chǎn)生在點1、y4上的拉應(yīng)力：o二0.119x106二4.74N/mn2（拉應(yīng)力）1,4 25.1x103由M產(chǎn)生在點2、y3上的拉應(yīng)力：二0.119x106二1.2nN/mm2（拉應(yīng)力）2,398.25x103 拉力L2工況下檁條截面各點的應(yīng)力為:o=43.38+4.74=48.12N/mm2（拉應(yīng)力）1o=43.38—1.211=42.169N/mm2（拉應(yīng)力）2o=43.38+1.211=44.591N/mm2（壓應(yīng)力）3o=43.38—4.74=38.64N/mm2（壓應(yīng)力）420計算翼緣及腹板的穩(wěn)定系數(shù)：o38.64

申=—4= =0.866受壓翼緣： o344.591k=5.89-11.59申+6.68申2=0.863o-42.169申=-^= =-0.946腹板： o3 44-591k=7.8-6.29申+9.78申2=22.530、計算翼緣及腹板的有效寬度受壓翼緣：受壓寬度b=100mmcc.k 500 0.863,=—? =x =0.979bk 100 22.5c11k= = =1.0111氏v'0.979p= =；205x1.011x0.863/44.592=2.0cmaxa=1.15—0.15申=1.0218apt=91.8<b=100<38apt=193.8b=C：21,8X1.02X2—0.1)-b=95.44mm100/2.5 cb=0.4x95.44mm=38.18mm;b=0.6x95.44mn=57.26mme1e2無效寬度=100-95.44=4.56mm腹板：受壓高度h=15°946=256.94mmc1+0.946=霧x”g=1.0211c1.096k=0.11+0.93/憶—0.05)2=0.11+0.93/(1.021-0.05)2二1.096p=,205k?k/o—=、205x1.096x22.5/44.591=10.65cmaxa=1.1518apt=551.1>h=500 腹板受壓區(qū)全部有效。40、計算有效截面的截面特性左圖為工況L2時的檁條的有效截面，截面空白處表示無效截面，X、Y軸為全截面的形心軸，X、Y為有效截面的形心軸。ee根據(jù)圖上所示的有效截面，可計算得到的有效截面特性為:有效截面的面積A=18.39cm2；有效e截面的的形心在X、Y軸的坐標(biāo)為（-1.1,,10.6）,單位為毫米（mm）;對X軸的慣性矩eI二5855cm4，相應(yīng)的1和2點的截面模量xeW二244.6cm3，3和4點的截面模量xe1,2W二224.7cm3；對Y軸的慣性矩xe3,4 eI二195.9cm4，相應(yīng)的1和4點的截面模量，yeW =24.24cm32和3點的截面模量xe1,4W=102.1cm3。ye2,33）驗算檁條在風(fēng)吸力作用下的整體穩(wěn)定MM 10.844x106O= x——+ 4=申WW 0.802x224.7x103bxxe3 ye3=61.34N/mm2<f=215N/mm2(6)、撓度計算+O.119x106102.1x103整體穩(wěn)定滿足要求。取工況L1沿y軸作用的荷載標(biāo)準值q=(0.474+1.47)xcos5.711。=1.934kN/myk跨中撓度5qxL4v=x384Ewx5 1.934x90004x—3842.06x105x6249x104=12.84-=60mm5、 墻梁的構(gòu)造與計算1）設(shè)計資料柱距9m，縱墻高6m，基本風(fēng)壓w=0.75kNm2，地面粗糙度類別B，采用自承重墻，強梁間0■距1.5m，跨中設(shè)兩根拉條，剛才為Q235。2）荷載計算1.強梁采用C型鋼C500X100X25X2.5，自重14.52kg/m墻重0.50kN.m2風(fēng)荷載高度6m〈18m，風(fēng)荷載標(biāo)準值可按CECS102:2002中的圍護結(jié)構(gòu)計算二1.05x二1.05x0.75二0.7875kNm2,w=1.05w+1.0o oq=—l.lx0.7875x1.5x1.4=—1.82kNmxq二1.2x0.1423二0.17kN：m（落地強不計墻重，因強梁先裝不計拉條作用）y=5x1=—2x9=8.19kNTOC\o"1-5"\h\zx 2 2q 0.17=-^1= x9二0.765kNy 2 23）內(nèi)力計算M=-xl.82x92=18.43kN-mx8M=-x0.17x92=1.72kN-my84）截面選擇及截面特性C500X100X25X2.5，平放，開口朝下A=18.5cm2,I=6249cm4,i=18.37cmW=249.96cm3，x x xI二199.98cm4,i二3.28cm,W 二25.1cm3,W 二98.25cm3，X=2.03cm。y y ymin ymax 0I=0.3854cm4,I=9593cm6.tw先按毛截面計算截面應(yīng)力為：=56.23N.mm2（壓）MM 18.43x10=56.23N.mm2（壓）O=x+ y—= —1WW 249.96x10398.25x103xymaxMMO=MMO=——+ y—2WWxymin18.43x106 1.72x106+249.96x10325.1x103=142.26Nmm2（壓）MMo=MMo=——x+ —3WWx ymax18.43x106 1.72x106+249.96x10398.25x103=91.24N.mm2（拉）MMO=MMO=—— y—4WWx ymin18.43x106249.96x103251券=5.2Nmm2（立）受壓板件穩(wěn)定系數(shù)

受壓板件穩(wěn)定系數(shù)a.腹板腹板為加勁板件，屮=。N=-56.2391.24二一0