轻型门式刚架(手算)计算说明书

1、1.设计资料南京的某厂房采用单跨双坡门式刚架。长度90m，柱距6m，跨度15m。门式刚架檐高6m，屋面坡度为1:10。刚架为变截面梁、柱，柱脚铰接。钢材选用Q345钢，焊条采用E43型。基础混凝土C25。屋面材料：夹芯板 0.25kN/。墙面材料：夹芯板 0.25kN/ 。天沟：钢板天沟。自然条件：基本雪压 0.65 kN/ 基本风压 0.4 kN/ 不考虑地震作用，屋面无积灰，厂房无吊车。恒载 0.25 kN/ 活载 0.5 kN/经过验算可以选择檩条为C160×60×20×3.0 水平间距1.5m2.梁柱界面选择及截面特性 截面简图 截面特性 1-1剖面 2-

2、2（3-3）剖面 4-4剖面 5-5剖面3.荷载计算（1）荷载取值计算屋面自重（标准值，沿坡向）：夹芯板 0.25kN/檩条及支撑 0.15kN/刚架横梁 0.10kN/总计 0.50kN/屋面雪荷载（标准值） 0.65kN/屋面均布活荷载（标准值） 0.50kN/柱及墙梁自重（标准值） 0.55kN/风载 基本风压w0=0.4 kN/，地面粗糙度为B类，按封闭建筑选取中间区单元，刚架风载体型系数如下：（2）分项荷载作用计算1）屋面永久荷载作用标准值为 0.5××6=3.01 kN/2）屋面可变荷载作用标准值为 0.65××6=3.92 kN/3）柱及墙

3、梁自重标准值为0.55×6=3.3 kN/4）风载墙面风荷载变化系数按柱顶标高计算取为1.0，则W=1.0×0.4=0.4 kN/墙面风雅标准值为 =0.4×（+0.25）×6=+0.6 kN/ =0.4×（-0.55）×6=-1.32 kN/屋面负风压标准值为 =0.4×(-1.00) ×6=-2.4 kN/ =0.4×(-0.65) ×6=-1.56 kN/4.刚架内力计算及组合（1）刚架内力计算按建筑结构静力计算手册中的变截面刚架进行计算已知斜梁长度a=7.537m，矢高f=0.75m,柱

4、高h=6.0m，跨度l=15mØ=×=×=0.7534 =0.125对于横梁23有V=0.4 t=（）3=（）3=0.114 =1 对于柱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故计算出内力图如下屋面恒载作用下屋面活载作用下风荷载作用下（2）刚加内力组合刚架梁内力组合表钢架柱内力组合表(3

5、)最不利荷载组合作用下刚架M、N、V图如下5.刚架梁柱截面验算（1）构件宽厚比验算1）梁翼缘 =10.08<15=15=12.038 (满足要求)2）柱翼缘 =8.64<15=15=12.038 (满足要求)3）梁腹板 对11截面 =97<250=206.33 (满足要求)对22、3-3截面 =47<250=206.33 (满足要求)4）柱腹板对柱底5-5截面 =34<250=206.33 (满足要求)对柱顶44截面 =102.75<250=206.33 (满足要求)（2）有效截面特性1）柱有效截面特性翼缘 柱受压翼缘为一边支承、一边自由的均匀受压板件，当其

6、自由外伸宽厚比不超过规范所规定的允许宽厚比时，柱受压翼缘全截面有效。因此=+=39.074N/mm2由=（1-2）/1=0 查得=5 N/mm2 则=8.64<=100=100=35.772 (满足要求)腹板 柱腹板为两边支承非均匀受压板件，其有效宽度按规范计算。柱顶44截面腹板最大、最小应力为= N/mm2腹板受压区高度为 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，即腹板全截面有效对柱底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 则k=4p=0.131<0.8故取=1.0，即腹板全截面有效2）梁有效截面特性翼缘 粱受压翼缘为一边支承、一边自由的均匀受压板件，当其自由外伸宽厚比不超过规范所规定的允许宽厚比时，柱受压翼缘全截面有效。因此对11截面=+=43.477N/mm2=10.08<=100=100=33.912 (满足要求)对2-2截面=+=27.911N/mm2=10.08<=100=100=42.325 (满足要求)同理33截面满足要求。腹板 柱腹板为

8、两边支承非均匀受压板件，其有效宽度按规范计算。对11截面 腹板最大、最小应力为= N/mm2腹板受压区高度为 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，即腹板全截面有效对3-3截面腹板最大、最小应力为= N/mm2腹板受压区高度为 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）刚架梁的验算1）抗剪承载力验算梁截面的最大应力为Vmax=65.692kN，考虑只有支座加劲肋，取k=5.34，则=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 (满足要求)2）弯剪压共同作用下的强度验算对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对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对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)平面外的整体稳定验算斜梁不需计算整体稳定性的侧向支承点间最大长度，可取斜梁受压翼缘宽度的16倍，隅撑的间距为

11、3000mm，满足上述要求，刚架斜梁不需要计算整体稳定性。（4）刚架柱的验算1）抗剪承载力验算柱截面的最大应力为Vmax=22.339kN，考虑只有支座加劲肋，取k=5.34，则=0.482<0.8=180kN/ mm2Vd=hwtw=272×8×180=391.68 kNVmax< Vd (满足要求)2）弯剪压共同作用下的强度验算由V<0.5 Vd，可得 kN.m> M=134.034kN.m3)平面内整体稳定验算柱的计算长度，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则 查表可得 =0.752=0.752×6000=4512mm=34.443 查表得x=0.92 取mx=1.0（满足要求）4）平面外整体稳定性验算楔率： =2×25×1.4=702 =取 查表得（满足要求）6.位移计算（1）柱顶水平位移的验算梁柱平均惯性矩为H=0.67W=0.67×（0.6+1.32）×5800=7.461kN（满足要求）（2）两跨中最大挠度的验算由结构力学的方法求得跨中最大挠度满足规范要求。7.节点设计（1）梁柱节点设计节点形式如下1）连接螺栓计算采

13、用10.9级，M24摩擦型高强度螺栓，预拉力P=225kN，抗滑移系数查表得=0.35.这里有M=134.034kN.m，N=29.28kN，V=65.692kN，则顶排螺栓的拉力为对第2排螺栓有对第3排螺栓有对第4排螺栓有对第5排螺栓有对第6排螺栓有所有螺栓受剪承载力设计值为实际剪力V=65.69kN<Nv=771.87kN （满足要求）2）端板计算第一排螺栓位置端板厚度为第二排螺栓位置端板厚度为第三排螺栓位置端板厚度为故可取端板厚度为t=16mm3）节点域剪应力验算 （满足要求）4）端板螺栓处腹板强度验算因为故应该满足即 故无需设置腹板加劲肋（2）梁梁节点设计1）22剖面梁梁节点形式如下采用10.9级，M16摩擦型高强度螺栓，预拉力P=100kN，抗滑移系数查表得=0.35.这里有M=34.249kN.m，N=26.549kN，V=24.945kN，则顶排螺栓的拉力为对第2排螺栓有对第3排螺栓有对第4排螺栓有所有螺栓受剪承载力设计值为>V=24.945kN （满足要求）2）端板计算第一排螺栓位置端板厚度为