鋼架梁柱截面驗(yàn)算

1、3.8剛架梁柱截面驗(yàn)算3.8.1剛架柱設(shè)計(jì)本剛架采用等截面H型柱，對柱進(jìn)行設(shè)計(jì)3.8.1.1截面選型柱1;4:H600×250×6×103.8.1.2剛架柱板件寬厚比驗(yàn)算翼緣板自由外伸寬厚比：250-62×10=12.2<15235fy=15235345=12.4腹板高厚比：600-2×106=96.67<250235345=206.33.8.1.3剛架柱驗(yàn)算剛架柱采用等截面(抗剪考慮屈曲后強(qiáng)度) （1）各截面控制內(nèi)力截面控制內(nèi)力柱1上截面Mmax=-209.73KNm, N=60.53KN, V=-279.11KN柱1下截面Mma

2、x=-203.36Nm, N=-199.14KN, V=-65.4KN（2）腹板有效截面計(jì)算柱1上截面腹板邊緣最大正應(yīng)力1=-MWx1+NA1=-209.73×1061775.74×103-60.53×1038480=-118.11-7.14 =-125.25N/mm22=118.11-7.14=110.97N/mm2腹板邊緣的正應(yīng)力比值=21=110.97-125.25=-0.886<0腹板部分受壓,腹板有效截面計(jì)算參數(shù)k=161+2+0.1121-2+1+ =161-0.8862+0.1121+0.8862+1-0.886=22.1=hw/tw28.1k

3、235R1=600-20/628.122.12351.1×125.25=0.56<0.8故,有效寬度系數(shù) =1 ,柱1下截面全截面有效柱1下截面腹板邊緣最大正應(yīng)力1=-MWx1-NA1=-203.36×1061775.74×103-199.14×1038480=-114.52-23.48 =-138.0N/mm22=114.52-23.48=91.04N/mm2腹板板邊緣的正應(yīng)力比值=21=91.04-138.0=-0.66<0腹板部分受壓,腹板有效截面參數(shù)k=161+2+0.1121-2+1+ =161-0.662+0.1121+0.662

4、+1-0.66= 18.3 =hw/tw28.1k235R1=600-20/628.118.32351.1×138=0.65<0.8故,腹板有效寬度系數(shù), =1 柱1上截面全截面有效截面控制內(nèi)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上截面腹板邊緣最大正應(yīng)力1=MWx4+NA1=-279.8×1061775.74×103+-109.16×1038480=-157.57-12.87 =-170.44N/mm22=15

5、7.57-12.87=144.7N/mm2腹板邊緣的正應(yīng)力比值=21=144.7-170.44=-0.85<0腹板部分受壓,腹板有效截面計(jì)算參數(shù)k=161+2+0.1121-2+1+ =161-0.852+0.1121+0.852+1-0.85=21.46=hw/tw28.1k235R1=600-20/628.121.462351.1×170.44=0.66<0.8故,有效寬度系數(shù) =1 ,柱4下截面全截面有效柱4下截面腹板邊緣最大正應(yīng)力1=-MWx4-NA1=-141.67×1061775.74×103-114.06×1038480=-79

6、.78-13.45 =-92.23N/mm22=79.78-13.45=66.33N/mm2腹板邊緣的正應(yīng)力比值=21=66.33-92.23=-0.72<0腹板部分受壓,腹板有效截面計(jì)算參數(shù)k=161+2+0.1121-2+1+ =161-0.722+0.1121+0.722+1-0.72=19.27=hw/tw28.1k235R1=600-20/628.119.272351.1×92.23=0.51<0.8故,有效寬度系數(shù) =1 ,柱4上截面全截面有效（3）柱的計(jì)算長度柱1平面內(nèi)計(jì)算長度，取柱的實(shí)際長度l0x=0l=1.0×9=9m柱1平面外計(jì)算長度,柱間支

7、撐節(jié)點(diǎn)間距6.5m（4）抗剪承載力驗(yàn)算考慮150僅有支座加勁肋,故屈曲系數(shù)k=5.34參數(shù)w=hwtw37k235fy=600-206375.34235345=1.370.8<w=1.4, fv'=1-0.64w-0.8fv=1-0.641.37-0.8180=114.34N/mm2抗剪承載力設(shè)計(jì)值Vd=hwtwfv'=580×6×114.34×10-3=397.9KNVmax<Vd=397.9KN所以抗剪承載力滿足要求（5）抗彎承載力(彎、剪、壓共同作用下)Vd=73KN<0.5Vd=0.5×397.9=198.95K

8、NMeN=Me-NWeAe=Wefy-NAe=1775.74×103310-199.14×1038480×10-6 =508.78KNmMmax=279.8KNm<508.78KNm故，滿足抗彎要求（6）剛架平面內(nèi)整體穩(wěn)定性驗(yàn)算ix0=25.06cmx=lx0ix0=9×103250.6=35.16由b類截面，查得x=0.889參數(shù)NEx0'=2EAe01.1x2=2×206×10384801.1×35.162×10-3=12665.8KN對有側(cè)移剛架mx=1.0由N0xAe0+mxM1We11-xN

9、0NEX0'=199.14×1030.889×8480+1.0×279.8×1061775.74×103×1-0.889×199.1412665.8 =26.41+159.8=186.2N/mm2<f=310N/mm2平面內(nèi)整體穩(wěn)定滿足要求（7）剛架平面外整體穩(wěn)定驗(yàn)算N0yA+txMxbW1xfiy0=5.54cmy=ly0iy0=650055.4=117.3由b類截面 y=0.335，b=1.07-y244000fy235=1.07-117.3244000345235=0.61柱有端彎矩和橫向荷載同時(shí)作用tx

10、=1.0， =1.0 279.8×1030.335×8480+199.14×1060.61×1775.74×103=98.49+183.84=282.33N/mm2 <f=310N/mm2所以，平面外穩(wěn)定滿足要求3.8.2柱2截面計(jì)算3.8.2.1截面選型柱2: H600×250×6×103.8.2.2剛架柱板件寬厚比驗(yàn)算翼緣板自由外伸寬厚比：250-62×10=12.2<15235fy=15235345=12.4腹板高厚比：600-2×106=96.7<250235345=2

11、06.33.8.2.3剛架柱驗(yàn)算剛架柱2采用等截面(抗剪考慮屈曲后強(qiáng)度) 柱2截面圖1.各截面控制內(nèi)力截面控制內(nèi)力柱2上截面Mmax=38.12KNm, N=-167.42KN, V=-8.29KNM=-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控制計(jì)算（1）腹板有效截面計(jì)算柱2上截面腹板邊緣最大正應(yīng)力1=-MWx1-NA1=-38.12×1061775.74×103-167.42×1038480=-21.47-

12、19.74 =-41.21N/mm22=21.47-19.47=2N/mm2腹板邊緣的正應(yīng)力比值=21=2-41.21=-0.05<0腹板部分受壓,腹板有效截面計(jì)算參數(shù)k=161+2+0.1121-2+1+ =161-0.052+0.1121+0.052+1-0.05=11.4=hw/tw28.1k235R1=600-20/628.111.42351.1×41.21=0.45<0.8故,有效寬度系數(shù) =1 ,柱2上截面全截面有效柱2下截面腹板邊緣最大正應(yīng)力1=-MWx1+NA1=-34.97×1061775.74×103-183.39×103

13、8480=-19.69-21.61 =-41.31N/mm22=21.61-19.69=1.92N/mm2腹板板邊緣的正應(yīng)力比值=21=1.92-41.31=-0.05<0腹板部分受壓,腹板有效截面參數(shù)k=161+2+0.1121-2+1+ =161-0.052+0.1121+0.052+1-0.05=11.4=hw/tw28.1k235R1=600-20/628.111.42351.1×41.31=0.45<0.8故,腹板有效寬度系數(shù), =1 柱1下截面全截面有效（2）柱的計(jì)算長度柱2平面內(nèi)計(jì)算長度l0x=0l=1.0×10.2=10.2m柱2平面外計(jì)算長度,

14、柱間支撐節(jié)點(diǎn)間距6.5m（3）抗剪承載力驗(yàn)算考慮僅有支座加勁肋,故屈曲系數(shù)k=5.34參數(shù)w=hw/tw37k235fy=600-20/6375.34235345=1.370.8<w<1.4, fv'=1-0.64w-0.8fv=1-0.641.37-0.8180=114.34N/mm2抗剪承載力設(shè)計(jì)值Vd=hwtwfv'=580×6×114.34×10-3=397.9KNV=5.8<Vd=397.9KN所以抗剪承載力滿足要求（4）抗彎承載力(彎、剪、壓共同作用下)V=12.49KN<0.5Vd=0.5×397.9

15、=198.95KNMeN=Me-NWeAe=Wefy-NAe=1775.74×103310-183.39×1038480×10-6 =512.1KNmMmax=38.12KNm<512.1KNm故，滿足抗彎要求（5）剛架平面內(nèi)整體穩(wěn)定性驗(yàn)算ix0=25.06cmx=lx0ix0=10.2×103250.6=40.7由b類截面，查得x=0.861參數(shù)NEx0'=2EAe01.1x2=2×206×103×84801.1×40.72×10-3=9452.4KN對有側(cè)移剛架mx=1.0由N0xAe0

16、+mxM1We11-xN0NEX0'=183.39×1030.861×8480+1.0×38.12×1061775.74×103×1-0.861×183.399452.4 =25.12+21.83=46.95N/mm2<f=310N/mm2平面內(nèi)整體穩(wěn)定滿足要求（6）剛架平面外整體穩(wěn)定驗(yàn)算N0yA+txMxbW1xfiy0=5.54cm，y=ly0iy0=650055.4=117.3由b類截面 y=0.335，b=1.07-y244000fy235=1.07-117.3244000345235=0.61柱有端彎

17、矩和橫向荷載同時(shí)作用tx=1.0， =1.0 38.12×1030.335×8480+183.39×1060.61×1775.74×103=13.42+169.3=182.72N/mm2 <f=310N/mm2所以，平面外穩(wěn)定滿足要求3Nmax控制計(jì)算（1）腹板有效截面計(jì)算按軸心受壓構(gòu)件計(jì)算柱2上截面腹板邊緣最大正應(yīng)力1=-MWx1+NA1=-8.55×1031775.74-390.76×1038480=-4.8-46.08=-50.88KN2=41.28KN腹板邊緣的正應(yīng)力比值=21=41.28-50.88=-0.8

18、1<0腹板部分受壓,腹板有效截面計(jì)算參數(shù)k=161+2+0.1121-2+1+ =161-0.812+0.1121+0.812+1-0.81=20.8=hw/tw28.1k235R1=600-20/628.120.82351.1×50.88=0.37<0.8故,有效寬度系數(shù) =1 ,柱2上截面全截面有效柱2上截面腹板邊緣最大正應(yīng)力1=-MWx1+NA1=-28.22×1031775.74-584.79×1038480=-15.89-68.96 =-84.85KN 2=53.07KN腹板邊緣的正應(yīng)力比值=21=-0.63<0腹板部分受壓,腹板有效截

19、面計(jì)算參數(shù)k=161+2+0.1121-2+1+ =161-0.632+0.1121+0.632+1-0.63=17.8=hw/tw28.1k235R1=600-20/628.117.82351.1×84.85=0.51<0.8故,有效寬度系數(shù) =1 ,柱2上截面全截面有效（2）柱的計(jì)算長度柱2平面內(nèi)計(jì)算長度l0x=0l=1.0×10.2=10.95m柱2平面外計(jì)算長度,柱間支撐節(jié)點(diǎn)間距7.2m（3）強(qiáng)度計(jì)算=NAn=584.79×1038480=68.96KN<310KN所以，強(qiáng)度計(jì)算滿足要求。（4）剛度計(jì)算x=(l0i)max=10200250.6

20、=40.7<=150y=ly0iy0=650055.4=117.3<=150所以，剛度計(jì)算滿足要求。（5）整體穩(wěn)定性計(jì)算由b類截面，y>x，查表得, y=0.471NA=584.79×1030.471×8480=165.4N/mm2<f=310N/mm2所以，整體穩(wěn)定滿足要求。3.8.3對柱5進(jìn)行設(shè)計(jì)3.8.3.1截面選型柱4:H600×250×6×103.8.3.2剛架柱板件寬厚比驗(yàn)算翼緣板自由外伸寬厚比：250-62×10=12.2<15235fy=15235345=12.4腹板高厚比：600-2&#

21、215;106=96.7<250235345=206.33.8.3.3剛架柱驗(yàn)算剛架柱5采用等截面(抗剪考慮屈曲后強(qiáng)度) 柱截面計(jì)算簡圖（1）各截面控制內(nèi)力截面控制內(nèi)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）腹板有效截面計(jì)算柱4上截面腹板邊緣最大正應(yīng)力1=-MWx1-NA1=-279.8×1061775.74×103-109.67×1038480=-157.57-12.93 =-170.5N/mm22=157.57-12.

22、93=144.64N/mm2腹板邊緣的正應(yīng)力比值=21=144.64-170.5=-0.85<0腹板部分受壓,腹板有效截面計(jì)算參數(shù)k=161+2+0.1121-2+1+ =161-0.852+0.1121+0.852+1-0.85=21.46=hw/tw28.1k235R1=600-20/628.121.462351.1×170.5=0.66<0.8故,有效寬度系數(shù) =1 ,柱4上截面全截面有效柱5下截面腹板邊緣最大正應(yīng)力1=-MWx1+NA1=-141.67×1061775.74×103-114.59×1038480=-79.78-13.5

23、1 =-93.29N/mm22=66.27N/mm2腹板邊緣的正應(yīng)力比值=21=66.27-93.29=-0.71<0腹板部分受壓,腹板有效截面計(jì)算參數(shù)k=161+2+0.1121-2+1+ =161-0.712+0.1121+0.712+1-0.71=22.8=hw/tw28.1k235R1=600-20/628.122.82351.1×93.29=0.48<0.8故,有效寬度系數(shù) =1 ,柱4下截面全截面有效（3）柱的計(jì)算長度柱5平面內(nèi)計(jì)算長度，取柱的實(shí)際長度l0x=0l=1.0×10.2=10.2m柱5平面外計(jì)算長度,柱間支撐節(jié)點(diǎn)間距6.5m（4）抗剪承載

24、力驗(yàn)算考慮150僅有支座加勁肋,故屈曲系數(shù)k=5.34參數(shù)w=hw/tw37k235fy=600-20/6375.34235345=1.370.8<w=1.4, fv'=1-0.64w-0.8fv=1-0.641.37-0.8180=114.34N/mm2抗剪承載力設(shè)計(jì)值Vd=hwtwfv'=580×6×114.34×10-3=397.9KNVmax<Vd=397.9KN所以抗剪承載力滿足要求（5）抗彎承載力(彎、剪、壓共同作用下)Vd=58.69KN<0.5Vd=0.5×397.9=198.95KNMeN=Me-NWe

25、Ae=Wefy-NAe=1775.74×103310-114.59×1038480×10-6 =526.48KNmMmax=279.8KNm<526.48KNm故，滿足抗彎要求（6）剛架平面內(nèi)整體穩(wěn)定性驗(yàn)算ix0=25.06cmx=lx0ix0=10.2×103250.6=40.7由b類截面，查得x=0.861參數(shù)NEx0'=2EAe01.1x2=2×206×10384801.1×40.72×10-3=9452.4KN對有側(cè)移剛架mx=1.0由N0xAe0+mxM1We11-xN0NEX0'=

26、114.59×1030.861×8480+1.0×279.8×1061775.74×103×1-0.861×114.599452.4 =15.69+159.23=174.92N/mm2<f=310N/mm2平面內(nèi)整體穩(wěn)定滿足要求（7）剛架平面外整體穩(wěn)定驗(yàn)算N0yA+txMxbW1xfiy0=5.54cmy=ly0iy0=650055.4=117.3由b類截面 y=0.335，b=1.07-y244000fy235=1.07-117.3244000345235=0.61柱有端彎矩和橫向荷載同時(shí)作用tx=1.0， =1.0

27、 279.8×1030.335×8480+114.59×1060.61×1775.74×103=98.49+105.79=204.28N/mm2 <f=310N/mm2所以，平面外穩(wěn)定滿足要求用同樣的方法可算得柱3；柱6滿足要求剛架柱截面計(jì)算完畢。梁截面設(shè)計(jì)3.8.5梁1截面設(shè)計(jì)梁截面內(nèi)力 梁截面圖截面內(nèi)力組合梁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截面選擇H(600450)×250

28、5;6×10左截面設(shè)計(jì)H600×250×6×10 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截面驗(yàn)算（1）構(gòu)件寬厚比驗(yàn)算翼緣部分bt=250-62×10=12.2<15235fy=15235345=12.4腹板高厚比：h0tw=600-2×106=96.7<250235345=206.3（2）腹板有效截面計(jì)算腹板邊緣最大正應(yīng)力1=-MWx1+NA1

29、=-281.09×1061775.74×103-62.62×1038480=-158.29-7.38 =-165.67N/mm22=158.29-7.38=150.91N/mm2腹板邊緣正應(yīng)力比值：=21=150.91-165.67=-0.91<0腹板部分受壓腹板有效截面計(jì)算參數(shù)：k=161+2+0.1121-2+1+ =161-0.912+0.1121+0.912+1-0.91=22.48=hw/tw28.1k235R1=600-20/628.122.482351.1×165.67=0.64<0.8故,有效寬度系數(shù) =1 ,全截面有效（3）

30、抗剪承載力驗(yàn)算梁端截面最大剪力為Vmax=106.1KN梁腹板上設(shè)置橫向加勁肋，a=1200mm屈曲系數(shù)k=5.34+4/(1200580)2=6.27w=hwtw37k235fy=5806376.27235345=1.260.8<w<1.4, fv'=1-0.64w-0.8fv=1-0.641.26-0.8180=127N/mm2抗剪承載力設(shè)計(jì)值Vd=hwtwfv'=580×6×127×10-3=441.96KNVmax<Vd=441.96KN所以，抗剪滿足要求（4）抗彎承載力（彎剪壓共同作用）因?yàn)閂max=106.1KN<

31、;0.5Vd=220.98KN由公式MeN=Wefy-NAe=1775.74×103×310-62.62×1038480×10-6 =5370.37KNmMmax=281.09KNm<MeN=537.37KNm滿足抗彎要求（5）梁跨中截面強(qiáng)度驗(yàn)算梁跨中截面的彎矩、剪力、軸力、均遠(yuǎn)小于梁端，跨中截面與梁端截面相差不大，故梁跨中截面強(qiáng)度不必再驗(yàn)算。（6）剛架平面外穩(wěn)定驗(yàn)算平面外計(jì)算長度為屋蓋支撐間距l(xiāng)0y=6000mm截面回轉(zhuǎn)半徑iy=5.54cm，y=l0yiy=600055.4=108.3由b類截面，查表得y=0.381由于梁有端彎矩作用，但又橫向

32、荷載作用tx=1.0整體穩(wěn)定系數(shù)by=1.07-y244000fy235=1.07-108.3244000345235=0.68按端部截面內(nèi)力驗(yàn)算梁的平面外穩(wěn)定NyA+txM1byW1x=62.62×1030.381×8480+1.0×281.09×1060.68×1775.74×103=19.38+232.78=252.16N/mm2<310N/mm2梁1右截面與梁2左截面用端板2拼接，梁2右截面與梁4左截面用端板3拼接，且梁2采用等截面，所以選一所受荷載內(nèi)力最大截面進(jìn)行設(shè)計(jì)。按梁2右截面設(shè)計(jì)截面內(nèi)力梁2右Mmax=-67.9

33、KNm, N=-48.21KN, V=75.48KN左截面設(shè)計(jì)H450×250×6×10 3.8.6.1截面特性Ix=28179.51cm3，Iy=2604.94cm4，Wx=1252.42cm3，Wy=208.39cm3，ix=19.28cm，iy=5.86cm，Sx=688.67cm3，A=75.8cm23.8.6.2截面驗(yàn)算（1）構(gòu)件寬厚比驗(yàn)算翼緣部分bt=250-62×10=12.2<15235fy=15235345=12.4腹板高厚比：h0tw=450-2×106=71.67<250235345=206.3（2）腹板有效截

34、面計(jì)算腹板邊緣最大正應(yīng)力：1=-MWx1+NA1=-67.9×1061252.42×103+-48.21×1037580=-54.22-6.36 =-60.58N/mm22=54.22-6.36=47.86N/mm2腹板邊緣正應(yīng)力比值：=21=47.86-60.58=-0.79<0腹板部分受壓腹板有效截面計(jì)算參數(shù)：k=161+2+0.1121-2+1+ =161-0.792+0.1121+0.792+1-0.79=20.4=hw/tw28.1k235R1=450-20/628.120.42351.1×60.58=0.30<0.8故,有效寬度系

35、數(shù) =1 ,全截面有效（3）抗剪承載力驗(yàn)算梁端截面最大剪力為Vmax=75.48KN梁腹板上設(shè)置橫向加勁肋，a=1200mm屈曲系數(shù)k=5.34+4/(1200430)2=5.85w=hwtw37k235fy=4306375.85235345=0.97>0.8有公式得，fv'=1-0.64（w-0.8fv=1-0.64×0.97-0.8×180=160.42N/mm2Vd=hwtwfv'=430×6×160.42×10-3=413.87KNVmax=75.48KN<Vd=413.87KN所以，抗剪滿足要求（4）抗彎承

36、載力（彎剪壓共同作用）因?yàn)閂max=75.48KN<0.5Vd=206.94KN由公式MeN=Wefy-NAe=1252.42×103×345-48.21×1037580×10-6 =424.12KNmMmax=67.9KNm<MeN=424.12KNm滿足抗彎要求梁跨中截面強(qiáng)度驗(yàn)算梁跨中截面的彎矩、剪力、軸力、均遠(yuǎn)小于梁端，跨中截面與梁端截面相差不大，故梁跨中截面強(qiáng)度不必再驗(yàn)算。（5）剛架平面外穩(wěn)定驗(yàn)算平面外計(jì)算長度為屋蓋支撐間距l(xiāng)0y=6000mm幾面回轉(zhuǎn)半徑iy=5.86cmy=l0yiy=600058.6=102.4由b類截面，查表得

37、y=0.415由于梁有端彎矩作用，但又橫向荷載作用tx=1.0整體穩(wěn)定系數(shù)by=1.07-y244000fy235=1.07-102.4244000345235=0.72按端部截面內(nèi)力驗(yàn)算梁的平面外穩(wěn)定NyA+txM1byW1x=48.21×1030.415×7580+1.0×67.9×1060.72×1252.42×103=15.33+75.30=90.63N/mm2<310N/mm23.8.7梁4右截面設(shè)計(jì)梁截面選擇H(600450)×250×6×10 計(jì)算簡圖3.8.7.1截面內(nèi)力截面內(nèi)力組合

38、梁4右截面Mmax=-424.82KNm, N=-43.32KN, V=121.37KN3.8.7.2右截面設(shè)計(jì)H600×250×6×10 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=84.8cm2，3.8.7.3截面驗(yàn)算（1）構(gòu)件寬厚比驗(yàn)算翼緣部分bt=250-62×12=12.2<15235fy=15235345=12.4腹板高厚比：h0tw=600-2×106=96.7<250235345=206.3（2）腹板有效截面計(jì)算腹板邊緣最大正應(yīng)力1=-