冷弯薄壁型钢结构檩条计算.docx

第一节 风荷载最大处檩条计算一. 设计资料采用规范：门式刚架轻型房屋钢结构技术规程 cecs 102:2002冷弯薄壁型钢结构技术规范 gb 50018-2002檩条间距为 1 m；檩条的跨度为 4.38 m；檩条截面采用：c-300*80*25*2.5-q235；以下为截面的基本参数：a(cm2)=9.73e0(cm)=5.11ix(cm4)=703.76ix(cm)=8.5wx(cm3)=63.98iy(cm4)=68.66iy(cm)=2.66wy1(cm3)=33.11wy2(cm3)=12.65it(cm4)=0.2028iw(cm6)=6351.05没有布置拉条；屋面的坡度角为36度；净截面折减系数为0.98；屋面板不能阻止檩条上翼缘的侧向失稳；能构造保证檩条下翼缘在风吸力下的稳定性；简图如下所示：二. 荷载组合及荷载标准值考虑恒载工况(d)、活载工况(l1)、施工活载工况(l2)、风载工况(w)；强度验算时考虑以下荷载工况组合：1.2d+1.4l11.35d+0.98l11.2d+1.4l2稳定验算时考虑以下荷载工况组合：1.2d+1.4l11.2d+1.4l1+0.84w1.2d+0.98l1+1.4w1.35d+0.98l1d+1.4w挠度验算时考虑以下荷载工况组合：d+l1d+w恒载：面板自重: 0.2kn/m2自动考虑檩条自重；活载：屋面活载: 0.5kn/m2施工活载: 作用于跨中点1kn风载：基本风压: 5.46kn/m2体型系数-1，风压高度变化系数1风振系数为1；风压综合调整系数1；风载标准值：-11115.46=-5.46kn/m2三. 验算结果一览 验算项 验算工况 结果 限值 是否通过 受弯强度 1.2d+1.4l1 149.265 216.799 通过 整稳 1.2d+1.4l1 153.278 216.799 通过 挠度 d+w 17.3054 29.2 通过 2轴长细比 - 164.662 200 通过 3轴长细比 - 51.5294 200 通过四. 受弯强度验算最不利工况为：1.2d+1.4l1最不利截面位于，离开首端2190mm绕3轴弯矩：m3= 2.001knm绕2轴弯矩：m2= 1.455knm计算当前受力下有效截面：毛截面应力计算1=2.001/63.981000-(1.455)/33.111000=-12.655n/mm2（上翼缘支承边）2=2.001/63.981000+(1.455)/12.651000=146.279n/mm2（上翼缘卷边边）3=-(2.001)/63.981000-(1.455)/33.111000=-75.217n/mm2（下翼缘支承边）4=-(2.001)/63.981000+(1.455)/12.651000=83.717n/mm2（下翼缘卷边边）计算上翼缘板件受压稳定系数k支承边应力：1=-12.655n/mm2非支承边应力：2=146.279n/mm2较大的应力：max=146.279n/mm2较小的应力：min=-12.655n/mm2较大的应力出现在非支承边压应力分布不均匀系数：=min/max=-12.655/146.279=-0.08651部分加劲板件，较大应力出现在非支承边，-1时，k=1.15-0.22+0.0452=1.15-0.22-0.08651+0.045-0.086512=1.169计算下翼缘板件受压稳定系数k支承边应力：1=-75.217n/mm2非支承边应力：2=83.717n/mm2较大的应力：max=83.717n/mm2较小的应力：min=-75.217n/mm2较大的应力出现在非支承边压应力分布不均匀系数：=min/max=-75.217/83.717=-0.8985部分加劲板件，较大应力出现在非支承边，-1时，k=1.15-0.22+0.0452=1.15-0.22-0.8985+0.045-0.89852=1.384计算腹板板件受压稳定系数k第一点应力：1=-75.217n/mm2第二点应力：2=-12.655n/mm2全部受拉，不计算板件受压稳定系数计算1构件受弯上翼缘1=146.279n/mm2下翼缘1=83.717n/mm2腹板1=-12.655n/mm2计算上翼缘板件有效宽度=220/75(1.169/1)0.5=3.1721.1，故k1=0.11+0.93/(3.172-0.05)2=0.2054对于部分加劲板件，k12.4或者邻接板件受拉，取k1=2.4=-0.086511.1，故k1=0.11+0.93/(3.451-0.05)2=0.1904对于部分加劲板件，k12.4或者邻接板件受拉，取k1=2.4=-0.89851.1，故k1=0.11+0.93/(3.172-0.05)2=0.2054对于部分加劲板件，k12.4或者邻接板件受拉，取k1=2.4=-0.086511.1，故k1=0.11+0.93/(3.451-0.05)2=0.1904对于部分加劲板件，k12.4或者邻接板件受拉，取k1=2.4=-0.89850，故=1.15bc=75/1-(-0.8985)=39.505=(2052.41.384/83.717)0.5=2.852b/t=75/2.5=30=1.152.852=3.28b/t18，有效宽度be=39.505全板件有效计算腹板板件有效宽度全部受拉，全部板件有效。扣除失效板件，计算可知wex=63.978cm3wey1=33.11cm3wey2=12.65cm3ae=9.73cm2力作用点在上翼缘，a=67.9mmy=4.38/2.66100=164.662b=11=1.372=0.55=20.5567.9/220=0.3395=46351.05/(220268.66/100)+0.1560.2028/68.66(43801/220)2=0.9471b=43209.73220/10/164.662/164.662/63.981.37(0.33952+0.9471)0.5+0.3395)(235/235)=1.001b=1.091-0.274/b=0.81721=2.001/63.978/0.8172103-(1.455)/33.11103=-5.656n/mm22=2.001/63.978/0.8172103+(1.455)/12.65103=153.278n/mm23=-(2.001)/63.978/0.8172103-(1.455)/33.11103=-82.216n/mm24=-(2.001)/63.978/0.8172103+(1.455)/12.65103=76.718n/mm2153.278216.799，合格！六. 2轴挠度验算最不利工况为：d+w最不利截面位于，离开首端2190mm挠度限值为：4380/150=29.2mm挠度为：17.305mm17.30529.2，合格！七. 2轴长细比验算2轴长细比为：4380/26.6=164.662164.662200，合格！八. 3轴长细比验算3轴长细比为：4380/85=51.52951.529200，合格!第二节 檩条跨度最大处檩条计算一. 设计资料采用规范：门式刚架轻型房屋钢结构技术规程 cecs 102:2002冷弯薄壁型钢结构技术规范 gb 50018-2002檩条间距为1m；檩条的跨度为5.22m；檩条截面采用：c-220*75*20*2.5-q235；以下为截面的基本参数：a(cm2)=9.73e0(cm)=5.11ix(cm4)=703.76ix(cm)=8.5wx(cm3)=63.98iy(cm4)=68.66iy(cm)=2.66wy1(cm3)=33.11wy2(cm3)=12.65it(cm4)=0.2028iw(cm6)=6351.05没有布置拉条；屋面的坡度角为23度；净截面折减系数为0.98；屋面板不能阻止檩条上翼缘的侧向失稳；能构造保证檩条下翼缘在风吸力下的稳定性；简图如下所示：二. 荷载组合及荷载标准值考虑恒载工况(d)、活载工况(l1)、施工活载工况(l2)、风载工况(w)；强度验算时考虑以下荷载工况组合：1.2d+1.4l11.35d+0.98l11.2d+1.4l2稳定验算时考虑以下荷载工况组合：1.2d+1.4l11.2d+1.4l1+0.84w1.2d+0.98l1+1.4w1.35d+0.98l1d+1.4w挠度验算时考虑以下荷载工况组合：d+l1d+w恒载：面板自重: 0.2kn/m2自动考虑檩条自重；活载：屋面活载: 0.5kn/m2施工活载: 作用于跨中点1kn风载：基本风压: 1.75kn/m2体型系数-1，风压高度变化系数1风振系数为1；风压综合调整系数1；风载标准值：-11111.75=-1.75kn/m2；三. 验算结果一览 验算项 验算工况 结果 限值 是否通过 受弯强度 1.2d+1.4l1 163.729 205 通过 整稳 1.2d+1.4l1 181.143 205 通过 挠度 d+w 9.97056 34.8 通过 2轴长细比 - 196.241 200 通过 3轴长细比 - 61.4118 200 通过四. 受弯强度验算最不利工况为：1.2d+1.4l1最不利截面位于，离开首端2610mm绕3轴弯矩：m3= 3.235knm绕2轴弯矩：m2= 1.373knm计算当前受力下有效截面：毛截面应力计算1=3.235/63.981000-(1.373)/33.111000=9.084n/mm2（上翼缘支承边）2=3.235/63.981000+(1.373)/12.651000=159.117n/mm2（上翼缘卷边边）3=-(3.235)/63.981000-(1.373)/33.111000=-92.035n/mm2（下翼缘支承边）4=-(3.235)/63.981000+(1.373)/12.651000=57.999n/mm2（下翼缘卷边边）计算上翼缘板件受压稳定系数k支承边应力：1=9.084n/mm2非支承边应力：2=159.117n/mm2较大的应力：max=159.117n/mm2较小的应力：min=9.084n/mm2较大的应力出现在非支承边压应力分布不均匀系数：=min/max=9.084/159.117=0.05709部分加劲板件，较大应力出现在非支承边，-1时，k=1.15-0.22+0.0452=1.15-0.220.05709+0.0450.057092=1.138计算下翼缘板件受压稳定系数k支承边应力：1=-92.035n/mm2非支承边应力：2=57.999n/mm2较大的应力：max=57.999n/mm2较小的应力：min=-92.035n/mm2较大的应力出现在非支承边压应力分布不均匀系数：=min/max=-92.035/57.999=-1.587在计算k时，当-1时，取值为-1。部分加劲板件，较大应力出现在非支承边，-1时，k=1.15-0.22+0.0452=1.15-0.22-1+0.045-12=1.415计算腹板板件受压稳定系数k第一点应力：1=-92.035n/mm2第二点应力：2=9.084n/mm2较大的应力：max=9.084n/mm2较小的应力：min=-92.035n/mm2压应力分布不均匀系数：=min/max=-92.035/9.084=-10.132在计算k时，当0，故=1.15-0.150.05709=1.141bc=75=(2051.251.138/159.117)0.5=1.353b/t=75/2.5=30=1.1411.353=1.54518 b/t 38，有效宽度be=(21.81.545/30)0.5-0.175=71.961故扣除宽度为bd=75-71.961=3.039对部分加劲板件，0同时较大压应力位于非支承边，故扣除板件的中心位于0.6*71.961+3.039/2=44.696mm处计算下翼缘板件有效宽度=220/75(1.415/23.87)0.5=0.71421.1，故k1=1/(0.7142)0.5=1.183=-1.5871.1，故k1=0.11+0.93/(1.562-0.05)2=0.517=-10.1320，故=1.15bc=220/1-(-10.132)=19.763=(2050.51723.87/9.084)0.5=16.689b/t=220/2.5=88=1.1516.689=19.192b/t18，有效宽度be=19.763全板件有效扣除失效板件，计算可知wex=63.18cm3wey1=32.899cm3wey2=12.569cm3ae=9.654cm2考虑净截面折减：wenx=61.917cm3weny1=32.241cm3weny2=12.318cm3aen=9.461cm21=3.235/61.917103-(1.373)/32.241103=9.65n/mm22=3.235/61.917103+(1.373)/12.318103=163.729n/mm23=-(3.235)/61.917103-(1.373)/32.241103=-94.838n/mm24=-(3.235)/61.917103+(1.373)/12.318103=59.241n/mm2163.729205，合格！五. 整稳验算最不利工况为：1.2d+1.4l1区段内最大内力为：绕3轴弯矩：m3= 3.235knm绕2轴弯矩：m2= 1.373knm计算当前受力下有效截面：毛截面应力计算1=3.235/63.981000-(1.373)/33.111000=9.084n/mm2（上翼缘支承边）2=3.235/63.981000+(1.373)/12.651000=159.117n/mm2（上翼缘卷边边）3=-(3.235)/63.981000-(1.373)/33.111000=-92.035n/mm2（下翼缘支承边）4=-(3.235)/63.981000+(1.373)/12.651000=57.999n/mm2（下翼缘卷边边）计算上翼缘板件受压稳定系数k支承边应力：1=9.084n/mm2非支承边应力：2=159.117n/mm2较大的应力：max=159.117n/mm2较小的应力：min=9.084n/mm2较大的应力出现在非支承边压应力分布不均匀系数：=min/max=9.084/159.117=0.05709部分加劲板件，较大应力出现在非支承边，-1时，k=1.15-0.22+0.0452=1.15-0.220.05709+0.0450.057092=1.138计算下翼缘板件受压稳定系数k支承边应力：1=-92.035n/mm2非支承边应力：2=57.999n/mm2较大的应力：max=57.999n/mm2较小的应力：min=-92.035n/mm2较大的应力出现在非支承边压应力分布不均匀系数：=min/max=-92.035/57.999=-1.587在计算k时，当-1时，取值为-1。部分加劲板件，较大应力出现在非支承边，-1时，k=1.15-0.22+0.0452=1.15-0.22-1+0.045-12=1.415计算腹板板件受压稳定系数k第一点应力：1=-92.035n/mm2第二点应力：2=9.084n/mm2较大的应力：max=9.084n/mm2较小的应力：min=-92.035n/mm2压应力分布不均匀系数：=min/max=-92.035/9.084=-10.132在计算k时，当0，故=1.15-0.150.05709=1.141bc=75=(2051.251.138/159.117)0.5=1.353b/t=75/2.5=30=1.1411.353=1.54518 b/t 38，有效宽度be=(21.81.545/30)0.5-0.175=71.961故扣除宽度为bd=75-71.961=3.039对部分加劲板件，0同时较大压应力位于非支承边，故扣除板件的中心位于0.6*71.961+3.039/2=44.696mm处计算下翼缘板件有效宽度=220/75(1.415/23.87)0.5=0.71421.1，故k1=1/(0.7142)0.5=1.183=-1.5871.1，故k1=0.11+0.93/(1.562-0.05)2=0.517=-10.1320，故=1.15bc=220/1-(-10.132)=19.763=(2050.51723.87/9.084)0.5=16.689b/t=220/2.5=88=1.1516.689=19.192b/t18，有效宽度be=19.763全板件有效扣除失效板件，计算可知wex=63.18cm3wey1=32.899cm3wey2=12.569cm3ae=9.654cm2力作用点在上翼缘，a=67.9mmy=5.22/2.66100=196.241b=11=1.372=0.55=20.5567.9/220=0.3395=46351.05/(220268.66/100)+0.1560.2028/68.66(52201/220)2=1.024b=43209.73220/10/196.241/196.241/63.981.37(0.33952+1.024)0.5+0.3395)(235/235)=0.7234b=1.091-0.274/b=0.71221=3.235/63.18/0.7122103-(1.373)/32.899103=30.146n/mm22=3.235/63.18/0.7122103+(1.373)/12.569103=181.143n/mm23=-(3.235)/63.18/0.7122103-(1.373)/32.899103=-113.63n/mm24=-(3.235)/63.18/0.7122103+(1.373)/12.569103=37.367n/mm2181.143205，合格！六. 2轴挠度验算最不利工况为：d+w最不利截面位于，离开首端2610mm挠度限值为：5220/150=34.8mm挠度为：9.971mm9.97134.8，合格！七. 2轴长细比验算2轴长细比为：5220/26.6=196.241196.241200，合格！八. 3轴长细比验算3轴长细比为：5220/85=61.41261.412200，合格！第三节 主檩条计算一. 设计资料采用规范：门式刚架轻型房屋钢结构技术规程 cecs 102:2002钢结构设计规范 gb 50017-2003檩条间距为5.2m；檩条的跨度为4.7m；檩条截面采用：box-220*140*4-q235；以下为截面的基本参数：a(cm2)=28.16ix(cm4)=1941.726ix(cm)=8.304wx(cm3)=176.521iy(cm4)=967.39iy(cm)=5.861wy(cm3)=138.199跨度中等间距的布置4道次檩条可作为拉条；净截面折减系数为0.98；屋面板不能阻止檩条上翼缘的侧向失稳；能构造保证檩条下翼缘在风吸力下的稳定性；简图如下所示： 二. 荷载组合及荷载标准值考虑恒载工况(d)、活载工况(l1)、施工活载工况(l2)、风载工况(w)；强度验算时考虑以下荷载工况组合：1.2d+1.4w1.35d+0.98l11.2d+1.4l2挠度验算时考虑以下荷载工况组合：d+l1d+w恒载：面板自重: 0.3kn/m2自动考虑檩条自重；活载：屋面活载: 0.5kn/m2施工活载: 作用于跨中点1kn风载标准值： -1.75kn/m2；三. 验算结果一览 验算项 验算工况 结果 限值 是否通过 受弯强度 1.2d+1.4w 140.36 215 通过 挠度 d+w 8.9 23.5 通过 2轴长细比 - 15.3553 200 通过 3轴长细比 - 54.192 200 通过四. 受弯强度验算最不利工况为：1.2d+1.4w = 140.36 n/mm2215，合格！五. 2轴挠度验算最不利工况为：d+w最不利截面位于，离开首端2250mm挠度限值为：4500/200=22.5mm 挠度为：8.9 mm 8.923.5，合格！六. 2轴长细比验算2轴长细比为：900/58.612=15.35515.355200，合格！七. 3轴长细比验算3轴长细比为：4500/83.038=54.19254.192200，合格！第四章 墙面檩条系统受力计算第一节 墙次檩条计算一. 设计资料采用规范：门式刚架轻型房屋钢结构技术规程 cecs 102:2002钢结构设计规范 gb 50017-2003墙檩间距为1.15m；简支墙檩的跨度为5.5m截面采用：box-200*100*3-q235；以下为截面的基本参数：a(cm2)=17.64ix(cm4)=947.249ix(cm)=7.328wx(cm3)=94.725iy(cm4)=323.889iy(cm)=4.285wy(cm3)=64.778没有布置拉条；净截面折减系数为0.98；墙檩截面开口向上；墙檩不挂压型钢板；简图如下所示：二. 荷载组合及荷载标准值考虑恒载工况(d)、风压力工况(w1) 、风吸力工况(w2) 强度验算和整稳验算时考虑以下荷载工况组合：1.2d+1.4w11.2d+1.4w21.35d挠度验算时考虑以下荷载工况组合：d+w1d+w2风载：基本风压: 2.7kn/m2风吸力体型系数-1，风压力体型系数1，风压高度变化系数1风振系数为1；风压综合调整系数1；风吸力标准值： -1.7kn/m2；风压力标准值： 2.7kn/m2；三. 验算结果一览 验算项 验算工况 结果 限值 是否通过 受弯强度 1.2d+1.4w1 178.057 215 通过 2轴受剪强度 1.2d+1.4w2 12.1524 125 通过 3轴受剪强度 1.35d 0.945113 125 通过 整稳 1.2d+1.4w1 183.913 215 通过 2轴挠度 d+w1 18.9628 36.6667 通过 3轴挠度 d+w1 2.47176 10 通过 2轴长细比 - 140.024 200 通过 3轴长细比 - 81.8782 200 通过四. 受弯强度验算最不利工况为：1.2d+1.4w1最不利截面位于，离开首端2750mm绕3轴弯矩：m3= 16.437knm绕2轴弯矩：m2= 0.6282knm计算：截面塑性发展系数2=1.053=1.05验算强度：考虑净截面折减：wnx=92.83cm3wny=63.482cm3an=17.287cm21=16.437/92.83/1.05103-(0.6282)/63.482/1.05103=159.206n/mm22=16.437/92.83/1.05103+(0.6282)/63.482/1.05103=178.057n/mm23=-(16.437)/92.83/1.05103-(0.6282)/63.482/1.05103=-178.057n/mm24=-(16.437)/92.83/1.05103+(0.6282)/63.482/1.05103=-159.206n/mm2178.057215，合格！五. 2轴受剪强度验算最不利工况为：1.2d+1.4w2最不利截面位于尾端剪力：v= -11.954kn=-11.95457.777/0.6/947.249/10=-12.152n/mm212.152125，合格！六. 3轴受剪强度验算最不利工况为：1.35d最不利截面位于尾端剪力：v= -0.5141kn=-0.514135.727/0.6/323.889/10=-0.9451n/mm20.9451125，合格！七. 整稳验算最不利工况为：1.2d+1.4w1区段内最大内力为：绕3轴弯矩：m3= 16.437knm绕2轴弯矩：m2= 0.7068knm计算x：计算：截面塑性发展系数2=1.053=1.05验算整稳：b=1y=1.051=(16.437)/94.725/11000-(0.7068)/64.778/1.051000=163.131n/mm22=(16.437)/94.725/11000+(0.7068)/64.778/1.051000=183.913n/mm23=-(16.437)/94.725/11000-(0.7068)/64.778/1.051000=-183.913n/mm24=-(16.437)/94.725/11000+(0.7068)/64.778/1.051000=-163.131n/mm2183.913215，合格！八. 2轴挠度验算最不利工况为：d+w1最不利截面位于，离开首端2750mm挠度限值为：5500/150=36.667mm挠度为：18.963mm18.96336.667，合格！九. 3轴挠度验算最不利工况为：d+w1最不利截面位于，离开首端2750mm挠度限值为：5500/200=27.5mm，且不大于10mm挠度为：2.472mm2.47210，合格！十. 2轴长细比验算2轴长细比为：6000/42.85=140.024140.024200，合格！十一. 3轴长细比验算3轴长细比为：6000/73.28=81.87881.878200，合格！第二节 墙立柱计算1. 荷载计算:(1)风荷载均布线荷载设计值(矩形分布)计算 qw: 风荷载均布线荷载设计值(kn/m) w: 风荷载设计值: 2.3 kn/m2 b: 立柱分格宽: 2.75 m qw=wb =2.32.75 =5.29 kn/m(2)地震荷载计算 qea: 地震作用设计值(kn/m2): gak: 墙构件(包括面板和框)的平均自重: 280n/m2 垂直于幕墙平面的均布水平地震作用标准值: qeak: 垂直于墙平面的均布水平地震作用标准值 (kn/m2) qeak=5maxgak =50.040280.000/1000 =0.056 kn/m2 e: 墙地震作用分项系数: 1.3 qea=1.3qeak =1.30.056 =0.073 kn/m2 qe：水平地震作用均布线作用设计值(矩形分布) qe=qeab =0.0732.3 =0.168 kn/m(3)立柱弯矩:立柱的受力如图所示。 mw: 风荷载作用下立柱弯矩(kn.m) qw: 风荷载均布线荷载设计值: 5.29(kn/m) hsjcg: 立柱计算跨度: 4.5m mw=qwhsjcg2/8 =5.294.52/8 =13.39 knm me: 地震作用下立柱弯矩(knm): me=qehsjcg2/8 =0.1684.52/8 =0.425knm m: 幕墙立柱在风荷载和地震作用下产生弯矩(knm) 采用sw+0.5se组合 m=mw+0.5me =13.39+0.50.425 =13.6knm2. 选用立柱型材的截面特性: 立柱型材号: box-220*140*4-q235 型材强度设计值: 抗拉、抗压215.000n/mm2 抗剪125.0n/mm2 型材弹性模量: e=2.10105n/mm2 x轴惯性矩: ix=1941.726cm4 y轴惯性矩: iy=967.39cm4立柱型材在弯矩作用方向净截面抵抗矩: wn=176.521cm3 立柱型材净截面积: an=28.16cm2 立柱型材截面垂直于x轴