钢架梁·柱截面验算

1、.3.8刚架梁柱截面验算3.8.1刚架柱设计本刚架采用等截面H型柱，对柱进行设计3.8.1.1截面选型柱1;4:H6002506103.8.1.2刚架柱板件宽厚比验算翼缘板自由外伸宽厚比：250-6210=12.215235fy=15235345=12.4腹板高厚比：600-2106=96.67250235345=206.33.8.1.3刚架柱验算刚架柱采用等截面(抗剪考虑屈曲后强度) （1）各截面控制内力截面控制内力柱1上截面Mmax=-209.73KNm, N=60.53KN, V=-279.11KN柱1下截面Mmax=-203.36Nm, N=-199.14KN, V=-65.4KN（2

2、）腹板有效截面计算柱1上截面腹板边缘最大正应力1=-MWx1+NA1=-209.731061775.74103-60.531038480=-118.11-7.14 =-125.25N/mm22=118.11-7.14=110.97N/mm2腹板边缘的正应力比值=21=110.97-125.25=-0.8860腹板部分受压,腹板有效截面计算参数k=161+2+0.1121-2+1+ =161-0.8862+0.1121+0.8862+1-0.886=22.1=hw/tw28.1k235R1=600-20/628.122.12351.1125.25=0.560.8故,有效宽度系数 =1 ,柱1下截

3、面全截面有效柱1下截面腹板边缘最大正应力1=-MWx1-NA1=-203.361061775.74103-199.141038480=-114.52-23.48 =-138.0N/mm22=114.52-23.48=91.04N/mm2腹板板边缘的正应力比值=21=91.04-138.0=-0.660腹板部分受压,腹板有效截面参数k=161+2+0.1121-2+1+ =161-0.662+0.1121+0.662+1-0.66= 18.3 =hw/tw28.1k235R1=600-20/628.118.32351.1138=0.650.8故,腹板有效宽度系数, =1 柱1上截面全截面有效截面

4、控制内力柱4上截面Mmax=-279.8KNm, N=-109.16KN, V=55.49KN柱4下截面Mmax=141.67KNm, N=114.06KN, V=-58.69KN柱4上截面腹板边缘最大正应力1=MWx4+NA1=-279.81061775.74103+-109.161038480=-157.57-12.87 =-170.44N/mm22=157.57-12.87=144.7N/mm2腹板边缘的正应力比值=21=144.7-170.44=-0.850腹板部分受压,腹板有效截面计算参数k=161+2+0.1121-2+1+ =161-0.852+0.1121+0.852+1-0.

5、85=21.46=hw/tw28.1k235R1=600-20/628.121.462351.1170.44=0.660.8故,有效宽度系数 =1 ,柱4下截面全截面有效柱4下截面腹板边缘最大正应力1=-MWx4-NA1=-141.671061775.74103-114.061038480=-79.78-13.45 =-92.23N/mm22=79.78-13.45=66.33N/mm2腹板边缘的正应力比值=21=66.33-92.23=-0.720腹板部分受压,腹板有效截面计算参数k=161+2+0.1121-2+1+ =161-0.722+0.1121+0.722+1-0.72=19.27

6、=hw/tw28.1k235R1=600-20/628.119.272351.192.23=0.510.8故,有效宽度系数 =1 ,柱4上截面全截面有效（3）柱的计算长度柱1平面内计算长度，取柱的实际长度l0x=0l=1.09=9m柱1平面外计算长度,柱间支撑节点间距6.5m（4）抗剪承载力验算考虑150仅有支座加劲肋,故屈曲系数k=5.34参数w=hwtw37k235fy=600-206375.34235345=1.370.8w=1.4, fv=1-0.64w-0.8fv=1-0.641.37-0.8180=114.34N/mm2抗剪承载力设计值Vd=hwtwfv=5806114.3410-

7、3=397.9KNVmaxVd=397.9KN所以抗剪承载力满足要求（5）抗弯承载力(弯、剪、压共同作用下)Vd=73KN0.5Vd=0.5397.9=198.95KNMeN=Me-NWeAe=Wefy-NAe=1775.74103310-1996 =508.78KNmMmax=279.8KNm508.78KNm故，满足抗弯要求（6）刚架平面内整体稳定性验算ix0=25.06cmx=lx0ix0=9103250.6=35.16由b类截面，查得x=0.889参数NEx0=2EAe01.1x2=220610384801.135.16210-3=12665.8KN对有侧移刚

8、架mx=1.0由N0xAe0+mxM1We11-xN0NEX0=199.141030.8898480+1.0279.81061775.741031-0.889199.1412665.8 =26.41+159.8=186.2N/mm2f=310N/mm2平面内整体稳定满足要求（7）刚架平面外整体稳定验算N0yA+txMxbW1xfiy0=5.54cmy=ly0iy0=650055.4=117.3由b类截面 y=0.335，b=1.07-y244000fy235=1.07-117.3244000345235=0.61柱有端弯矩和横向荷载同时作用tx=1.0， =1.0 279.81030.3358

9、480+199.141060.611775.74103=98.49+183.84=282.33N/mm2 f=310N/mm2所以，平面外稳定满足要求3.8.2柱2截面计算3.8.2.1截面选型柱2: H6002506103.8.2.2刚架柱板件宽厚比验算翼缘板自由外伸宽厚比：250-6210=12.215235fy=15235345=12.4腹板高厚比：600-2106=96.7250235345=206.33.8.2.3刚架柱验算刚架柱2采用等截面(抗剪考虑屈曲后强度) 柱2截面图1.各截面控制内力截面控制内力柱2上截面Mmax=38.12KNm, N=-167.42KN, V=-8.29

10、KNM=-8.55，Nmax=-390.76KN，V=5.22柱2下截面Mmax=34.97KNm, N=183.39KN, V=2KNM=-28.22，Nmax=584.79KN，V=-5.82.Mmax控制计算（1）腹板有效截面计算柱2上截面腹板边缘最大正应力1=-MWx1-NA1=-38.121061775.74103-167.421038480=-21.47-19.74 =-41.21N/mm22=21.47-19.47=2N/mm2腹板边缘的正应力比值=21=2-41.21=-0.050腹板部分受压,腹板有效截面计算参数k=161+2+0.1121-2+1+ =161-0.052+0

11、.1121+0.052+1-0.05=11.4=hw/tw28.1k235R1=600-20/628.111.42351.141.21=0.450.8故,有效宽度系数 =1 ,柱2上截面全截面有效柱2下截面腹板边缘最大正应力1=-MWx1+NA1=-34.971061775.74103-183.391038480=-19.69-21.61 =-41.31N/mm22=21.61-19.69=1.92N/mm2腹板板边缘的正应力比值=21=1.92-41.31=-0.050腹板部分受压,腹板有效截面参数k=161+2+0.1121-2+1+ =161-0.052+0.1121+0.052+1-0

12、.05=11.4=hw/tw28.1k235R1=600-20/628.111.42351.141.31=0.450.8故,腹板有效宽度系数, =1 柱1下截面全截面有效（2）柱的计算长度柱2平面内计算长度l0x=0l=1.010.2=10.2m柱2平面外计算长度,柱间支撑节点间距6.5m（3）抗剪承载力验算考虑仅有支座加劲肋,故屈曲系数k=5.34参数w=hw/tw37k235fy=600-20/6375.34235345=1.370.8w1.4, fv=1-0.64w-0.8fv=1-0.641.37-0.8180=114.34N/mm2抗剪承载力设计值Vd=hwtwfv=5806114.

13、3410-3=397.9KNV=5.8Vd=397.9KN所以抗剪承载力满足要求（4）抗弯承载力(弯、剪、压共同作用下)V=12.49KN0.5Vd=0.5397.9=198.95KNMeN=Me-NWeAe=Wefy-NAe=1775.74103310-183.39103848010-6 =512.1KNmMmax=38.12KNm512.1KNm故，满足抗弯要求（5）刚架平面内整体稳定性验算ix0=25.06cmx=lx0ix0=10.2103250.6=40.7由b类截面，查得x=0.861参数NEx0=2EAe01.1x2=220610384801.140.7210-3=9452.4K

14、N对有侧移刚架mx=1.0由N0xAe0+mxM1We11-xN0NEX0=183.391030.8618480+1.038.121061775.741031-0.861183.399452.4 =25.12+21.83=46.95N/mm2f=310N/mm2平面内整体稳定满足要求（6）刚架平面外整体稳定验算N0yA+txMxbW1xfiy0=5.54cm，y=ly0iy0=650055.4=117.3由b类截面 y=0.335，b=1.07-y244000fy235=1.07-117.3244000345235=0.61柱有端弯矩和横向荷载同时作用tx=1.0， =1.0 38.12103

15、0.3358480+183.391060.611775.74103=13.42+169.3=182.72N/mm2 f=310N/mm2所以，平面外稳定满足要求3Nmax控制计算（1）腹板有效截面计算按轴心受压构件计算柱2上截面腹板边缘最大正应力1=-MWx1+NA1=-8.551031775.74-390.761038480=-4.8-46.08=-50.88KN2=41.28KN腹板边缘的正应力比值=21=41.28-50.88=-0.810腹板部分受压,腹板有效截面计算参数k=161+2+0.1121-2+1+ =161-0.812+0.1121+0.812+1-0.81=20.8=hw

16、/tw28.1k235R1=600-20/628.120.82351.150.88=0.370.8故,有效宽度系数 =1 ,柱2上截面全截面有效柱2上截面腹板边缘最大正应力1=-MWx1+NA1=-28.221031775.74-584.791038480=-15.89-68.96 =-84.85KN 2=53.07KN腹板边缘的正应力比值=21=-0.630腹板部分受压,腹板有效截面计算参数k=161+2+0.1121-2+1+ =161-0.632+0.1121+0.632+1-0.63=17.8=hw/tw28.1k235R1=600-20/628.117.82351.184.85=0.

17、510.8故,有效宽度系数 =1 ,柱2上截面全截面有效（2）柱的计算长度柱2平面内计算长度l0x=0l=1.010.2=10.95m柱2平面外计算长度,柱间支撑节点间距7.2m（3）强度计算=NAn=584.791038480=68.96KN310KN所以，强度计算满足要求。（4）刚度计算x=(l0i)max=10200250.6=40.7=150y=ly0iy0=650055.4=117.3x，查表得, y=0.471NA=584.791030.4718480=165.4N/mm2f=310N/mm2所以，整体稳定满足要求。3.8.3对柱5进行设计3.8.3.1截面选型柱4:H600250

18、6103.8.3.2刚架柱板件宽厚比验算翼缘板自由外伸宽厚比：250-6210=12.215235fy=15235345=12.4腹板高厚比：600-2106=96.7250235345=206.33.8.3.3刚架柱验算刚架柱5采用等截面(抗剪考虑屈曲后强度) 柱截面计算简图（1）各截面控制内力截面控制内力柱4上截面Mmax=279.8KNm, N=-109.67KN, V=-55.49KN柱4下截面Mmax=-141.67KNm, N=114.59KN, V=58.69KN（2）腹板有效截面计算柱4上截面腹板边缘最大正应力1=-MWx1-NA1=-279.81061775.74103-10

19、9.671038480=-157.57-12.93 =-170.5N/mm22=157.57-12.93=144.64N/mm2腹板边缘的正应力比值=21=144.64-170.5=-0.850腹板部分受压,腹板有效截面计算参数k=161+2+0.1121-2+1+ =161-0.852+0.1121+0.852+1-0.85=21.46=hw/tw28.1k235R1=600-20/628.121.462351.1170.5=0.660.8故,有效宽度系数 =1 ,柱4上截面全截面有效柱5下截面腹板边缘最大正应力1=-MWx1+NA1=-141.671061775.74103-114.591

20、038480=-79.78-13.51 =-93.29N/mm22=66.27N/mm2腹板边缘的正应力比值=21=66.27-93.29=-0.710腹板部分受压,腹板有效截面计算参数k=161+2+0.1121-2+1+ =161-0.712+0.1121+0.712+1-0.71=22.8=hw/tw28.1k235R1=600-20/628.122.82351.193.29=0.480.8故,有效宽度系数 =1 ,柱4下截面全截面有效（3）柱的计算长度柱5平面内计算长度，取柱的实际长度l0x=0l=1.010.2=10.2m柱5平面外计算长度,柱间支撑节点间距6.5m（4）抗剪承载力验

21、算考虑150仅有支座加劲肋,故屈曲系数k=5.34参数w=hw/tw37k235fy=600-20/6375.34235345=1.370.8w=1.4, fv=1-0.64w-0.8fv=1-0.641.37-0.8180=114.34N/mm2抗剪承载力设计值Vd=hwtwfv=5806114.3410-3=397.9KNVmaxVd=397.9KN所以抗剪承载力满足要求（5）抗弯承载力(弯、剪、压共同作用下)Vd=58.69KN0.5Vd=0.5397.9=198.95KNMeN=Me-NWeAe=Wefy-NAe=1775.74103310-114.59103848010-6 =526

22、.48KNmMmax=279.8KNm526.48KNm故，满足抗弯要求（6）刚架平面内整体稳定性验算ix0=25.06cmx=lx0ix0=10.2103250.6=40.7由b类截面，查得x=0.861参数NEx0=2EAe01.1x2=220610384801.140.7210-3=9452.4KN对有侧移刚架mx=1.0由N0xAe0+mxM1We11-xN0NEX0=114.591030.8618480+1.0279.81061775.741031-0.861114.599452.4 =15.69+159.23=174.92N/mm2f=310N/mm2平面内整体稳定满足要求（7）刚

23、架平面外整体稳定验算N0yA+txMxbW1xfiy0=5.54cmy=ly0iy0=650055.4=117.3由b类截面 y=0.335，b=1.07-y244000fy235=1.07-117.3244000345235=0.61柱有端弯矩和横向荷载同时作用tx=1.0， =1.0 279.81030.3358480+114.591060.611775.74103=98.49+105.79=204.28N/mm2 f=310N/mm2所以，平面外稳定满足要求用同样的方法可算得柱3；柱6满足要求刚架柱截面计算完毕。梁截面设计3.8.5梁1截面设计3.8.5.1梁截面内力 梁截面图截面内力组

24、合梁1左截面Mmax=281.09KNm, N=62.62KN, V=106.1KN梁1右截面Mmax=36.96KNm, N=-58.37KN, V=-57.09KN3.8.5.2截面选择H(600450)250610左截面设计H600250610 截面特性Ix=53272.26cm3，Iy=2605.21cm4，Wx=1775.74cm3，Wy=208.41cm3，ix=25.06cm，iy=5.54cm，Sx=989.8cm3，A=84.8cm2，3.8.5.3截面验算（1）构件宽厚比验算翼缘部分bt=250-6210=12.215235fy=15235345=12.4腹板高厚比：h0t

25、w=600-2106=96.7250235345=206.3（2）腹板有效截面计算腹板边缘最大正应力1=-MWx1+NA1=-281.091061775.74103-62.621038480=-158.29-7.38 =-165.67N/mm22=158.29-7.38=150.91N/mm2腹板边缘正应力比值：=21=150.91-165.67=-0.910腹板部分受压腹板有效截面计算参数：k=161+2+0.1121-2+1+ =161-0.912+0.1121+0.912+1-0.91=22.48=hw/tw28.1k235R1=600-20/628.122.482351.1165.67

26、=0.640.8故,有效宽度系数 =1 ,全截面有效（3）抗剪承载力验算梁端截面最大剪力为Vmax=106.1KN梁腹板上设置横向加劲肋，a=1200mm屈曲系数k=5.34+4/(1200580)2=6.27w=hwtw37k235fy=5806376.27235345=1.260.8w1.4, fv=1-0.64w-0.8fv=1-0.641.26-0.8180=127N/mm2抗剪承载力设计值Vd=hwtwfv=580612710-3=441.96KNVmaxVd=441.96KN所以，抗剪满足要求（4）抗弯承载力（弯剪压共同作用）因为Vmax=106.1KN0.5Vd=220.98KN

27、由公式MeN=Wefy-NAe=1775.74103310-62.62103848010-6 =5370.37KNmMmax=281.09KNmMeN=537.37KNm满足抗弯要求（5）梁跨中截面强度验算梁跨中截面的弯矩、剪力、轴力、均远小于梁端，跨中截面与梁端截面相差不大，故梁跨中截面强度不必再验算。（6）刚架平面外稳定验算平面外计算长度为屋盖支撑间距l0y=6000mm截面回转半径iy=5.54cm，y=l0yiy=600055.4=108.3由b类截面，查表得y=0.381由于梁有端弯矩作用，但又横向荷载作用tx=1.0整体稳定系数by=1.07-y244000fy235=1.07-1

28、08.3244000345235=0.68按端部截面内力验算梁的平面外稳定NyA+txM1byW1x=62.621030.3818480+1.0281.091060.681775.74103=19.38+232.78=252.16N/mm2310N/mm2梁1右截面与梁2左截面用端板2拼接，梁2右截面与梁4左截面用端板3拼接，且梁2采用等截面，所以选一所受荷载内力最大截面进行设计。3.8.6按梁2右截面设计截面内力梁2右Mmax=-67.9KNm, N=-48.21KN, V=75.48KN左截面设计H450250610 3.8.6.1截面特性Ix=28179.51cm3，Iy=2604.94

29、cm4，Wx=1252.42cm3，Wy=208.39cm3，ix=19.28cm，iy=5.86cm，Sx=688.67cm3，A=75.8cm23.8.6.2截面验算（1）构件宽厚比验算翼缘部分bt=250-6210=12.215235fy=15235345=12.4腹板高厚比：h0tw=450-2106=71.67250235345=206.3（2）腹板有效截面计算腹板边缘最大正应力：1=-MWx1+NA1=-67.91061252.42103+-48.211037580=-54.22-6.36 =-60.58N/mm22=54.22-6.36=47.86N/mm2腹板边缘正应力比值：=

30、21=47.86-60.58=-0.790腹板部分受压腹板有效截面计算参数：k=161+2+0.1121-2+1+ =161-0.792+0.1121+0.792+1-0.79=20.4=hw/tw28.1k235R1=450-20/628.120.42351.160.58=0.300.8有公式得，fv=1-0.64（w-0.8fv=1-0.640.97-0.8180=160.42N/mm2Vd=hwtwfv=4306160.4210-3=413.87KNVmax=75.48KNVd=413.87KN所以，抗剪满足要求（4）抗弯承载力（弯剪压共同作用）因为Vmax=75.48KN0.5Vd=2

31、06.94KN由公式MeN=Wefy-NAe=1252.42103345-48.21103758010-6 =424.12KNmMmax=67.9KNmMeN=424.12KNm满足抗弯要求梁跨中截面强度验算梁跨中截面的弯矩、剪力、轴力、均远小于梁端，跨中截面与梁端截面相差不大，故梁跨中截面强度不必再验算。（5）刚架平面外稳定验算平面外计算长度为屋盖支撑间距l0y=6000mm几面回转半径iy=5.86cmy=l0yiy=600058.6=102.4由b类截面，查表得y=0.415由于梁有端弯矩作用，但又横向荷载作用tx=1.0整体稳定系数by=1.07-y244000fy235=1.07-102.4244000345235=0.72按端部截面内力验算梁的平面外稳定NyA+txM1byW1x=48.211030.4157580+1.067.91060.721252.42103=15.33+75.30=90.63N/mm2310N/mm23.8.7梁4右截面设计梁截面选择H(