1、輕型門式剛架計(jì)算原理和設(shè)計(jì)實(shí)例 <9>來源： 發(fā)布時(shí)間：06-06 編輯 ：段文雁二、設(shè)計(jì)實(shí)例一1 設(shè)計(jì)資料門式剛架車間柱網(wǎng)布置：長度60m；柱距6m；跨度18m。剛架檐高：6m；屋面坡度1：10；屋面材料：夾心板；墻面材料：夾心板；天溝：鋼板天溝；基礎(chǔ)混凝土標(biāo)號(hào)為C25，fc=12.5 N/mm2；材質(zhì)選用：Q235-B f=215 N/mm2 f=125 N/mm2。2 荷載取值靜載：為0.2 kN/m2；活載：0.5 kN/m2 ；雪載：0.2 kN/m2；風(fēng)載：基本風(fēng)壓W0=0.55 kN/m2，地面粗糙度B類，風(fēng)載體型系數(shù)如下圖：圖3-41 風(fēng)載體型系數(shù)示意圖3 荷載組合

2、(1). 1.2 恒載 + 1.4 活載(2). 1.0 恒載 + 1.4 風(fēng)載(3). 1.2 恒載 + 1.4 活載 + 1.4×0.6 風(fēng)載(4). 1.2 恒載 +1.4×0.7 活載 + 1.4 風(fēng)載4 內(nèi)力計(jì)算（1）計(jì)算模型圖3-42 計(jì)算模型示意圖（2）工況荷載取用恒載 活載左風(fēng) 右風(fēng)圖3-43 剛架上的恒載、活載、風(fēng)載示意圖各單元信息如下表：表3-5 單元信息表單元號(hào) 截面名稱 長度(mm) 面積(mm2) 繞2軸慣性矩(x104mm4) 繞3軸慣性矩(x104mm4)1 Z250450x160x8x10 5700 54407040 973974 59982

3、27282 L450x180x8x10 9045 7040 974 227283 L450x180x8x10 9045 7040 974 22728表中：面積和慣性矩的上下行分別指小頭和大頭的值圖3-44 梁柱截面示意簡圖（3）計(jì)算結(jié)果剛架梁柱的M、N、Q見下圖所示： 圖3-45 恒載作用時(shí)的剛架M、N、Q圖 圖3-46 活載作用時(shí)的剛架M、N、Q圖 圖3-47 （左風(fēng)）風(fēng)載作用時(shí)的剛架M、N、Q圖選取荷載效應(yīng)組合：（1.20 恒載 + 1.40 活載）情況下的構(gòu)件內(nèi)力值進(jìn)行驗(yàn)算。組合內(nèi)力數(shù)值如下表所示：表3-6 組合內(nèi)力表單元號(hào) 小節(jié)點(diǎn)軸力N(kN) 小節(jié)點(diǎn)剪力

4、Q2(kN) 小節(jié)點(diǎn)彎距M(kN.m) 大節(jié)點(diǎn)軸力N(kN) 大節(jié)點(diǎn)剪力Q2(kN) 大節(jié)點(diǎn)彎距M(kN.m)1 -67.97 23.16 0.00 -56.89 -23.16 132.032 -28.71 -54.30 -132.03 -23.05 -2.30 -103.143 -23.05 -2.30 103.14 -28.71 -54.30 132.034 -56.89 -23.16 -132.03 -67.97 23.16 0.005構(gòu)件截面驗(yàn)算根據(jù)協(xié)會(huì)規(guī)程第(6.1.1)條進(jìn)行板件最大寬厚比驗(yàn)算。翼緣板自由外伸寬厚比：（180-8）/（2×10）=8.6<15，滿足協(xié)

5、會(huì)規(guī)程得限值要求；腹板寬厚比：(450-2×10)/8=54<250，滿足協(xié)會(huì)規(guī)程的限值要求。腹板屈曲后強(qiáng)度的抗剪承載力設(shè)計(jì)值按如下考慮：腹板高度變化率：(450-250)/5.7=35mm/m<60 mm/m，故腹板抗剪可以考慮屈曲后強(qiáng)度。加勁肋間距取為2hw，則其抗剪承載力設(shè)計(jì)值為：其中，因?yàn)?，所以1）1號(hào)單元（柱）的截面驗(yàn)算I. 組合內(nèi)力值如下：1號(hào)節(jié)點(diǎn)端 M12= 0.00 kN.m N12= 67.97 kN Q12= 23.16 kN2號(hào)節(jié)點(diǎn)端 M21= 132.03 kN.m N21= 56.89 kN Q21= 23.16 kNII. 強(qiáng)度驗(yàn)算先計(jì)算1號(hào)

6、節(jié)點(diǎn)端。67.97×103/5440=12.49N/mm2用 代替式(6.1.1-7)中的fy。 =1.087×12.49=13.58 N/mm2，彎矩為0，故截面邊緣正應(yīng)力比值 1.0。根據(jù)規(guī)程中式(6.1.1-8)求得 =4.0，進(jìn)而得到 =29/(28.1×2×4.2)=0.12。因?yàn)?=0.12，所以有效寬度系數(shù) =1，即此時(shí)1號(hào)節(jié)點(diǎn)端截面全部有效。QAB 1號(hào)節(jié)點(diǎn)端截面強(qiáng)度滿足要求。再驗(yàn)算2號(hào)節(jié)點(diǎn)端：=138.79 N/mm2= 122.62 N/mm2用 代替規(guī)程中式(6.1.1-7)中的fy。 =1.087×133.15=150.

7、86 N/mm2，截面邊緣正應(yīng)力比值 0.8883。根據(jù)規(guī)程中式(6.1.1-8)求得 = 51.310，進(jìn)而得到 =0.215。因?yàn)?=0.215，所以有效寬度系數(shù) =1，即此時(shí)2號(hào)節(jié)點(diǎn)端截面全部有效。2號(hào)節(jié)點(diǎn)端同時(shí)受到壓彎作用，根據(jù)協(xié)會(huì)規(guī)程第(6.1.2)條的第三款規(guī)定進(jìn)行驗(yàn)算。QBA <0.5d = 3440×125×0.5=215 kN (采用規(guī)程中式（6.1.2-3a）計(jì)算)=（21556890/7040）×1010133= 209.02 kN.mM< ，故2號(hào)節(jié)點(diǎn)端截面強(qiáng)度滿足要求。III. 穩(wěn)定驗(yàn)算對于1號(hào)單元（柱），已知柱平面外在柱高4

8、m處設(shè)置柱間支撐，即平面外計(jì)算長度L0y=4000mm。根據(jù)協(xié)會(huì)規(guī)程第6.1.3條可求出截面高度呈線性變化柱子的計(jì)算長度系數(shù)。柱小頭慣性矩Ic0=5998×104mm4，柱大頭慣性矩Ic1= 22728×104mm4，Ic0/ Ic1= 0.264。梁的最小截面慣性矩Ib0= 22728×104mm4，梁為等截面，斜梁換算長度系數(shù)取1.0。對于橫梁 =22728×104/（2×1.0×9045）=12564，對于柱 =22728×104/5700=39874，所以K2/ K1=0.315。查規(guī)程中表6.1.3可得 =1.42

9、9，平面內(nèi)計(jì)算長度L0x=8150mm。變截面柱在平面內(nèi)的穩(wěn)定性按照規(guī)程中第6.1.3條的規(guī)定進(jìn)行驗(yàn)算。 =78，查表得 =0.701， =1834 kN。穩(wěn)定驗(yàn)算公式為：=17.82+134.19=152.01 N/mm2<215 N/mm2變截面柱在平面外的穩(wěn)定性按照規(guī)程第6.1.4條的規(guī)定進(jìn)行驗(yàn)算。 =95， 查表得 =0.588，楔率為 =0.8。1號(hào)單元柱一端彎矩為0，故 =0.96， =1.518， =1.035， =197，=1.22。因?yàn)?>0.6，按照現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GBJ17-88的規(guī)定，查出相應(yīng)的 =0.813代替 ，即 =0.813。平面外穩(wěn)定的驗(yàn)

10、算公式：=21.25+154.92=176.17 N/mm2 2）2號(hào)單元（梁）的截面驗(yàn)算I. 組合內(nèi)力值如下：2號(hào)節(jié)點(diǎn)端 M23= 132.03 kN.m N23= 28.71 kN Q23= 54.30 kN3號(hào)節(jié)點(diǎn)端 M32= 103.14 kN.m N32= 23.05 kN Q32= 2.30 kNII. 強(qiáng)度驗(yàn)算先計(jì)算2號(hào)節(jié)點(diǎn)端。=134.78 N/mm2= 126.63 N/mm2故截面邊緣正應(yīng)力比值 0.94。用 代替規(guī)程中式(6.1.1-7)中fy。 =1.087×134.78=146.51 N/mm2。根據(jù)式規(guī)程中四式(6.1.1-8)求得 =84.19

11、，進(jìn)而得到 =0.165。因?yàn)?=0.0.165，所以有效寬度系數(shù) =1，即此時(shí)2號(hào)節(jié)點(diǎn)端截面全部有效。2號(hào)節(jié)點(diǎn)端同時(shí)受到壓彎作用，根據(jù)協(xié)會(huì)規(guī)程第6.1.2條的第三款規(guī)定進(jìn)行驗(yàn)算。QBC<0.5d = 3440×125×0.5=430 kN (采用規(guī)程中式6.1.2-3a計(jì)算)=（21528710/7040）×1010133=213.06 kN.mM< ，故2號(hào)節(jié)點(diǎn)截面強(qiáng)度滿足要求。再驗(yàn)算3號(hào)節(jié)點(diǎn)端。=105.38 N/mm2 = 98.83 N/mm2故截面邊緣正應(yīng)力比值 0.938。用 代替規(guī)程中式(6.1.1-7)中的fy， =1.087

12、5;128.95=114.55 N/mm2，根據(jù)規(guī)程中式(6.1.1-8)求得 = 82.521，進(jìn)而得到 =0.148。因?yàn)?=0.148，所以有效寬度系數(shù) =1，即此時(shí)3號(hào)節(jié)點(diǎn)端截面全部有效。3號(hào)節(jié)點(diǎn)端同時(shí)受到壓彎作用，根據(jù)協(xié)會(huì)規(guī)程第6.1.2條的第三款規(guī)定進(jìn)行驗(yàn)算。QCB<0.5d = 3440×125×0.5=215 kN (采用規(guī)程中式6.1.2-3a計(jì)算)=（21523050/7040）×1010133=213.87 kN.mM< 故3號(hào)節(jié)點(diǎn)截面強(qiáng)度滿足要求。III穩(wěn)定驗(yàn)算根據(jù)協(xié)會(huì)規(guī)程第6.1.6條第一款的規(guī)定，實(shí)腹式剛架梁當(dāng)屋面坡度小于1

13、0°時(shí)，在剛架平面內(nèi)可可僅按壓彎構(gòu)件計(jì)算其強(qiáng)度。本例的屋面坡度為5.7°小于10°，故可不驗(yàn)算梁平面內(nèi)的穩(wěn)定性。剛架梁平面外的穩(wěn)定性按照鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GBJ17-88第五章第二節(jié)的規(guī)定進(jìn)行驗(yàn)算2號(hào)單元（梁）。已知梁平面外側(cè)向支撐點(diǎn)間距為3000 mm，即平面外計(jì)算長度L0y=3000mm。梁的最小截面慣性矩Ib0y=974×104mm4，梁為等截面。 =81，查表得 =0.681， =1.0， 按照如下公式確定：=0.922因?yàn)?>0.6，按照現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GBJ17-88的規(guī)定，查出相應(yīng)的 =0.739代替 ，即 =0.739。按2號(hào)

14、節(jié)點(diǎn)端的受力驗(yàn)算構(gòu)件平面外的穩(wěn)定性：=5.99+176.75=182.74 kN.m        6 連接節(jié)點(diǎn)計(jì)算（1） 梁柱節(jié)點(diǎn)采用如下圖所示的連接形式。圖3-48 梁柱連接節(jié)點(diǎn)示意圖連接處的組合內(nèi)力值：M = 132.03 kN.m，N = 28.71 kN，Q = 54. 30 kN。1）.螺栓驗(yàn)算若采用摩擦型高強(qiáng)度螺栓連接，用8.8級(jí)M20高強(qiáng)螺栓，連接表面用鋼絲刷除銹， ，每個(gè)螺栓抗剪承載力為： =0.9×1×0.3×110000=29.7KN。抗剪需用螺栓數(shù)量n=54.30/29.

15、7=2，初步采用8個(gè)M20高強(qiáng)螺栓。螺栓群布置如圖3-49所示：圖3-49 梁柱連接節(jié)點(diǎn)螺栓群布置圖螺栓承受的最大拉力值按照如下公式計(jì)算（其中y1=270，y2=178，y3=113，y4=48各有4個(gè)螺栓）：= 1.794+74.480=72.69kn<0.8P=88kn以上計(jì)算說明：螺栓群抗剪、抗彎均滿足要求。2）連接板厚度的設(shè)計(jì)端板厚度t根據(jù)支承條件計(jì)算確定。在本例中有兩種計(jì)算類型：兩邊支承類端板（端板平齊）以及無加勁肋端板，分別按照協(xié)會(huì)規(guī)程中相應(yīng)的公式計(jì)算各個(gè)板區(qū)的厚度值，然后取最大的板厚作為最終值。兩邊支承類端板（端板平齊）：ef=42 mm，ew=40 mm，Nt=72.69

16、 kn， b=180 mm，f=215 mm。= 18.0 mm無加類端板：a=65 mm，ew=42 mm，Nt=29.38 kn= 15.1 mm綜上所得結(jié)果可取端板厚度為t=18 mm。3）節(jié)點(diǎn)域剪應(yīng)力驗(yàn)算門式剛架斜梁與柱相交的節(jié)點(diǎn)域應(yīng)按照協(xié)會(huì)規(guī)程第7.2.10條的規(guī)定驗(yàn)算。其中，M=132.03 kn，db=450 mm，dc=434 mm，tc=8 mm。=101.41 N/mm2節(jié)點(diǎn)域的剪應(yīng)力滿足規(guī)程要求。在端板設(shè)置螺栓處，應(yīng)按照協(xié)會(huì)規(guī)程第7.2.11條的規(guī)定驗(yàn)算構(gòu)件腹板的強(qiáng)度。采用翼緣內(nèi)第二排一個(gè)螺栓的拉力設(shè)計(jì)值Nt2，經(jīng)計(jì)算得到：Nt2=29.38 kN<0.4 P=44

17、 kN。因?yàn)閑w=41 mm，tw=8 mm，所以，=89.57 N/mm2 （2）梁拼接節(jié)點(diǎn)梁的拼接方式如圖3-50所示。圖3-50 梁拼接節(jié)點(diǎn)示意圖連接處的組合內(nèi)力值為：M = 103.14 kN.m，N = 23.05 kN，Q = 2.30 kN。其計(jì)算方法與梁柱連接節(jié)點(diǎn)的計(jì)算方法相似1）.螺栓驗(yàn)算仍采用8.8級(jí)M16高強(qiáng)螺栓，連接表面用鋼絲刷除銹， ，每個(gè)螺栓抗剪承載力為18.9kN，剪力很小，抗剪顯然滿足，初步采用12個(gè)M16高強(qiáng)螺栓。螺栓群布置如圖3-51所示：圖3-51 梁拼接節(jié)點(diǎn)螺栓群布置圖螺栓承受的最大拉力值按照如下公式計(jì)算（y1=261，y2=183，y3=13

18、0各有四個(gè)螺栓）：= 1.92+56.82=54.90 kN<0.8P=56kN所以，螺栓群抗剪、抗彎均滿足要求。2）連接板厚度的設(shè)計(jì)端板厚度t根據(jù)支承條件計(jì)算確定，在本例中有兩種計(jì)算類型：兩邊支承類端板（端板平齊）以及無加勁肋端板，分別按照協(xié)會(huì)規(guī)程中相應(yīng)的公式計(jì)算各個(gè)板區(qū)的厚度值，然后取最大的板厚作為最終值。伸臂類端板（端板平齊）：其中ef=32 mm，Nt=54.9 kN，b=180 mm，f=215 mm。= 16.5 mm兩邊支承板（端板平齊）：其中ef=38 mm，ew=26 mm，Nt=38.5 kN， b=180 mm，f=215 mm。= 12.1 mm無加類端板：其中a

19、=53 mm，ew=26 mm，Nt=27.34 kN，= 13.7 mm綜上所得結(jié)果可取端板厚度為t=18 mm。三、設(shè)計(jì)實(shí)例二1、設(shè)計(jì)資料門式剛架車間柱網(wǎng)布置：長度60m；柱距6m；跨度18m。檐高凈高9m；牛腿標(biāo)高6m，吊車起重量5t，輕級(jí)工作制，軟鉤；屋面坡度1：10；屋面材料：夾心板；墻面材料：夾心板；天溝：鋼板天溝；基礎(chǔ)混凝土標(biāo)號(hào)為C25，fc=12.5N/mm2；材質(zhì)選用：Q235-B f=215N/mm2，f=125 N/mm2。2、荷載取值靜載：0.2kN/m2；活載0.5 kN/m2 ；雪載0.2 kN/m2；風(fēng)載：基本風(fēng)壓W0=0.55 kN/m2，地面粗糙度B類，風(fēng)載體

20、型系數(shù)圖同設(shè)計(jì)實(shí)例一。這里重點(diǎn)介紹吊車荷載的取用。（1） 基本資料取得吊車的基本資料為：起重量5t；軟鉤；輕級(jí)工作制；跨度16.5m；起升高度12m；運(yùn)行速度：小車20.8m/min，大車45.4m/min。（a） （b）圖3-52 吊車基本尺寸示意圖吊車基本尺寸：B=4500mm，K=3400mm；軌道以上高度H=1753.5mm，B1=230mm；軌道型號(hào)：38kg/m；小車重量：1.7t，總重：14.2t；輪壓：Fmax=7.4t，F(xiàn)min=2.2t。（2）吊車荷載的設(shè)計(jì)值吊車每個(gè)車輪的橫向水平制動(dòng)力T1：=0.12×（50+17）/4=2.01 kN吊車豎向荷載的設(shè)計(jì)值（最大

21、）：=1.0×1.4×74=103.6 kN吊車豎向荷載的設(shè)計(jì)值（最小）：=1.0×1.4×22=30.8 kN吊車橫向水平荷載的設(shè)計(jì)值：=1.0×1.4×2.01=2.814 kN（3）吊車工況吊車荷載的共有八種工況：只考慮一臺(tái)吊車時(shí)1）最大輪壓在左，最小輪壓在右，并且同時(shí)有向右的橫向水平荷載2）最大輪壓在左，最小輪壓在右，并且同時(shí)有向左的橫向水平荷載3）最大輪壓在右，最小輪壓在左，并且同時(shí)有向右的橫向水平荷載4）最大輪壓在右，最小輪壓在左，并且同時(shí)有向左的橫向水平荷載同時(shí)考慮兩臺(tái)吊車時(shí)5）最大輪壓在左，最小輪壓在右，并且同時(shí)有向右

22、的橫向水平荷載6）最大輪壓在左，最小輪壓在右，并且同時(shí)有向左的橫向水平荷載7）最大輪壓在右，最小輪壓在左，并且同時(shí)有向右的橫向水平荷載8）最大輪壓在右，最小輪壓在左，并且同時(shí)有向左的橫向水平荷載因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)具有對稱性，故前兩種情況就是典型的吊車荷載情況，如下圖所示：（a） （b）圖3-53 兩種典型的吊車荷載作用情況示意圖（4）吊車荷載的影響線確定假定吊車梁為簡支梁。簡支梁在受到集中荷載作用時(shí)，支座反力的影響線如下圖所示：（a） （b）圖3-54 吊車荷載的影響線示意圖當(dāng)只考慮一臺(tái)吊車的作用時(shí)，吊車作用在剛架上的荷載考慮如下：豎向荷載=1.433×103.6=148.46 kN；=1.4

23、33×30.8=44.14 kN；橫向水平荷載=1.433×2.814=4.03 kN；當(dāng)同時(shí)考慮兩臺(tái)吊車的作用時(shí)，吊車作用在剛架上的荷載考慮如下：豎向荷載=2.5×103.6=259 kN；=2.5×30.8=77 kN；橫向水平荷載=2.5×2.814=7.035 kN；將吊車梁的自重平均分配到剛架柱上，估計(jì)吊車梁的截面尺寸為380x300x8x10mm，則初步估算吊車梁自重為71kg/m，那么剛架柱上因此受到的集中力標(biāo)準(zhǔn)值為4.26 kN。3、荷載效應(yīng)組合（1）1.2 恒載 + 1.4 活載（2）1.2 恒載 + 1.4 風(fēng)載（3）1.2

24、 恒載 + 1.4 吊車荷載（4）1.2 恒載 + 1.4 活載 + 1.4×0.6 風(fēng)載（5）1.2 恒載 + 1.4×0.7 活載 + 1.4 風(fēng)載（6）1.2 恒載 + 1.4 活載 + 1.4×0.7 吊車荷載（7）1.2 恒載 + 1.4×0.7 活載 + 1.4 吊車荷載（8）1.2 恒載 + 1.4×0.6 風(fēng)載 + 1.4 吊車荷載（9）1.2 恒載 + 1.4 風(fēng)載 + 1.4×0.7 吊車荷載（10）1.2 恒載 + 1.4 活載 + 1.4×0.6 風(fēng)載 + 1.4×0.7 吊車荷載（11）1

25、.2 恒載 + 1.4×0.7 活載 + 1.4 風(fēng)載 + 1.4×0.7 吊車荷載（12）1.2 恒載 + 1.4×0.7 活載 + 1.4×0.6 風(fēng)載 + 1.4 吊車荷載4、內(nèi)力計(jì)算采用同濟(jì)大學(xué)的3D3S鋼結(jié)構(gòu)輔助設(shè)計(jì)軟件計(jì)算結(jié)構(gòu)內(nèi)力。（1）計(jì)算模型簡圖圖3-55 計(jì)算模型簡圖（2）內(nèi)力圖形對應(yīng)圖3-53所示的吊車荷載作用情況，下面給出考慮兩臺(tái)吊車同時(shí)作用時(shí)，剛架相應(yīng)的內(nèi)力圖形：M圖 N圖 Q圖（a）考慮兩臺(tái)吊車同時(shí)作用（橫向水平荷載向右）M圖 N圖 Q圖（b）考慮兩臺(tái)吊車同時(shí)作用（橫向水平荷載向左）圖3-56 吊車荷載下的剛架內(nèi)力圖各單元信息如

26、下表所示：表3-7 單元信息表單元號(hào) 截面名稱 長度(mm) 面積(mm2) 繞2軸慣性矩(x104mm4) 繞3軸慣性矩(x104mm4)1 柱460x180x6x10 6000 6240 973 224872 柱460x180x6x10 3300 6240 973 224873 L400x180x4x8 9045 4416 778 129534 L400x180x4x8 9045 4416 778 129535 柱460x180x6x10 6000 6240 973 224876 柱460x180x6x10 3300 6240 973 22487我們?nèi)∪缦滤镜囊环N較不利的荷載組合進(jìn)行構(gòu)件

27、的驗(yàn)算：1.2 恒載 + 1.4×0.7 活載 + 1.4×0.6 風(fēng)載（左風(fēng)）+ 1.4×1.0 吊車荷載（吊車荷載工況5）。相應(yīng)的構(gòu)件內(nèi)力如下表所示：表3-8 組合內(nèi)力表單元號(hào) 小節(jié)點(diǎn)軸力N(kN) 小節(jié)點(diǎn)剪力Q2(kN) 小節(jié)點(diǎn)彎距M(kN.m) 大節(jié)點(diǎn)軸力N(kN) 大節(jié)點(diǎn)剪力Q2(kN) 大節(jié)點(diǎn)彎距M(kN.m)1 -87.987 4.919 14.876 -75.891 -9.077 27.1112 -26.637 13.291 -2.157 -19.984 -15.578 49.7913 -17.489 -18.335 -49.791 -13.180

28、 0.336 -34.5884 -12.853 -2.939 34.588 -17.161 -23.845 59.9175 -197.836 33.096 90.875 -185.739 -23.949 80.2606 -25.434 -14.704 -59.917 -32.087 19.735 3.0935、構(gòu)件驗(yàn)算構(gòu)件驗(yàn)算與實(shí)例一相似，可以參照實(shí)例一的相應(yīng)步驟進(jìn)行，在此不再贅述。6、節(jié)點(diǎn)連接計(jì)算梁柱節(jié)點(diǎn)連接以及梁的對接節(jié)點(diǎn)的計(jì)算與實(shí)例一相似，這里僅給出牛腿及其和柱的連接驗(yàn)算。1）牛腿設(shè)計(jì)圖3-57 牛腿連接節(jié)點(diǎn)示意圖牛腿所承受的組合內(nèi)力值：牛腿承受一個(gè)吊車梁傳來的偏心豎向力，包括吊車豎向荷

29、載以及吊車梁的自重，力的大小為：259+4.26×1.2 =264.11 kN。力的作用點(diǎn)距柱內(nèi)邊緣的偏心值為520mm，則牛腿與柱連接處所承受的力為：Q=264.11 kN，M=137.34 kN. M。I. 牛腿與柱連接處的截面強(qiáng)度計(jì)算經(jīng)計(jì)算牛腿的慣性矩為I=128.0×106mm4，截面模量為Wn=731588mm3 ，腹板中點(diǎn)處的S=414900 mm3，抗彎強(qiáng)度：=137.34×106/731588=187.7 N/mm2抗剪強(qiáng)度：=264110×414900/（128.0×106×8）=107.0 N/mm2腹板邊緣處的折

30、算應(yīng)力：=187.7×165/175=177.0 N/mm2可以偏安全地認(rèn)為 =107.0 N/mm2 ，則折算應(yīng)力為：=206.8 N/mm2II. 牛腿與柱連接處的焊縫強(qiáng)度計(jì)算焊縫全部采用角焊縫，焊腳尺寸取為9mm。焊縫布置如圖3-58所示：圖3-58 焊縫布置圖焊腳尺寸為9mm，則焊縫有效截面的投影寬度為 =4.5 mm。經(jīng)計(jì)算得到焊縫的 慣性矩為Iwx=171735604 mm4，截面模量為 Wn=956744 mm3。因?yàn)橐砭壺Q向剛度較差，所以假定全部剪力由牛腿腹板的焊縫承受，彎矩則由整個(gè)工字形焊縫來承受。抗彎驗(yàn)算：=137.34×106/956744=143.5

31、5 N/mm2< =160 N/mm2抗剪驗(yàn)算：腹板的豎向焊縫面積為=4032 mm2=65.5 N/mm2< =160 N/mm2腹板邊緣的折算應(yīng)力：=143.6×165/179.5=132.0 N/mm2可以偏安全地認(rèn)為 =65.5 N/mm2，則折算應(yīng)力為：=147.36 N/mm2< =160 N/mm2焊縫抗剪、抗彎均滿足要求。2）柱腳設(shè)計(jì)3D3S軟件計(jì)算得到柱腳的最大反力值為：M=170.80 kN.m，N= 117.92 kN，Q= 43.45 kN。柱腳采用如圖所示柱腳形式。圖3-59 柱腳形式示意圖I. 確定底板尺寸底板的長度和寬度應(yīng)根據(jù)設(shè)置的加勁

32、肋等補(bǔ)強(qiáng)板件和錨栓的構(gòu)造特點(diǎn)來確定。初步確定L=750mm，B=490mm，錨栓孔的布置位置如圖3-60所示。底板的長度和寬度應(yīng)滿足下列公式的要求：經(jīng)計(jì)算可得：=0.32 + 3.72 = 4.04 N/mm2 圖3-60 錨栓孔的布置圖II. 確定底板厚度三邊支承板及兩相鄰邊支承板： 。對于柱內(nèi)區(qū)格：b1=242mm，a1=237mm，b1/ a1=1.02，查表得到 0.113。相應(yīng)區(qū)格內(nèi)的最大應(yīng)力為：q=4.04 N/mm2，所以M1=25642 N. mm /mm。錨栓區(qū)格：b1=145mm，a1=218mm，b1/ a1=0.67，查表得到 0.084。相應(yīng)區(qū)格內(nèi)的最大應(yīng)力

33、為：q=2.60 N/mm2，所以M2=10379 N. mm /mm。所以Mmax=25642，由此計(jì)算底板得厚度：=26.8，取板厚為30mmIII. 確定錨栓直徑：錨栓計(jì)算簡圖參見圖8-13。底板上單位面積上的壓力為：=0.32 + 3.72 = 4.04 N/mm2=0.323.72= 3.40 N/mm2=407 mm=239 mm= 529 mm則錨栓所承受的拉力為： =269.60 kN。考慮到錨栓應(yīng)留有一定余量，選取Q345鋼的錨栓，直徑為36mm，單個(gè)錨栓承載力147 kN。I. 確定各加勁板件的長度、寬度和厚度尺寸加勁板件的強(qiáng)度及其與柱板件和柱腳底板的連接可近似的按照下列公

34、式計(jì)算：（1）（2）其寬厚比不宜超過 。2號(hào)類型加勁板件：其所承受的作用剪力為 ：=（145/2+237/2）×155×2.60 = 77.0 kN 或者 =270取兩者之間的大值來確定板件高度。板件厚度按照寬厚比限值計(jì)算取厚度為10mm。按照下面的公式確定板件高度：=216mm取板件高度為350mm。焊縫長度按照如下公式確定，取焊腳尺寸為hf=8mm：=301mm所以板件與柱之間滿焊，焊縫長度350mm，計(jì)算長度lw=340mm<60hf 滿足構(gòu)造要求。3號(hào)類型加勁板件：與2號(hào)類型加勁板件的計(jì)算過程類似，所得結(jié)果與2號(hào)類型加勁板件的尺寸一致。4號(hào)類型加勁板件：其所承

35、受的作用剪力為 ：=237×242×2.60 = 149.0 kN用來確定板件高度。板件厚度按照寬厚比限值計(jì)算取厚度為14mm。按照如下公式確定板件高度：=85mm取板件高度為350mm焊縫長度按照下面的公式確定，取焊腳尺寸為hf=6mm：=259mm所以板件與柱之間滿焊，焊縫長度350mm，計(jì)算長度lw=340mm<60hf 滿足構(gòu)造要求。四、設(shè)計(jì)實(shí)例三1、設(shè)計(jì)資料門式剛架車間柱網(wǎng)布置：長度60m；柱距6m；跨度18m。檐口凈高9m；屋面坡度1：10；屋面材料：夾心板；墻面材料：夾心板；有夾層，夾層標(biāo)高5m。樓面材料：采用壓型鋼板組合樓面，壓型鋼板型號(hào)YX70-20

36、0-600，板厚為0.8mm，樓面混凝土標(biāo)號(hào)C15；天溝：鋼板天溝；基礎(chǔ)混凝土標(biāo)號(hào)為C25，fc=12.5N/mm2；材質(zhì)選用：Q235-B f=215N/mm2 f=125 N/mm2。2、荷載信息屋面恒載：0.2KN/m2；屋面活載：0.5 KN/m2 ；屋面雪載：0.2 KN/m2；樓面恒載：3.0KN/m2；樓面活載：2.5KN/m2；風(fēng)載：基本風(fēng)壓W0=0.55 KN/m2，地面粗糙度B類，風(fēng)載體型系數(shù)如下圖：圖3-61 風(fēng)載體型系數(shù)示意圖將樓面荷載轉(zhuǎn)化為主梁上的線荷載，同時(shí)應(yīng)考慮樓面活載的最不利位置。樓面主梁上的荷載為：恒荷載18.0 KN/m2，活荷載 15.0 KN/m2。典型

37、的樓面活載不利位置如圖3-62所示： 圖3-62 樓面活載不利位置示意圖3、荷載效應(yīng)組合（1）1.2 恒載 + 1.4 活載（2）1.2 恒載 + 1.4 風(fēng)載（3）1.2 恒載 + 1.4 活載 + 1.4×0.6 風(fēng)載（4）1.2 恒載 + 1.4×0.7 活載 + 1.4 風(fēng)載4、內(nèi)力計(jì)算采用同濟(jì)大學(xué)的3D3S鋼結(jié)構(gòu)輔助設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算。（1）計(jì)算模型簡圖：圖3-63 計(jì)算模型簡圖（2）內(nèi)力圖形圖3-64 恒+活（活載滿布）組合下的剛架內(nèi)力圖各單元信息如下表：表3-8 單元信息表單元號(hào) 截面名稱 長度(mm) 面積(mm2) 繞2軸慣性矩(x104mm4

38、) 繞3軸慣性矩(x104mm4)AB 350x200x8x10 5000 6640 1335 13959BC 350x200x8x10 4300 6640 1335 13959CD L400x180x4x8 9045 4416 778 12953DE L400x180x4x8 9045 4416 778 12953FG 350x200x8x10 5000 6640 1335 13959EF 350x200x8x10 4300 6640 1335 13959HI 350x200x8x10 5000 6640 1335 13959JK 350x200x8x10 5000 6640 1335 13

39、959BJ L450x200x8x10 6000 7440 1335 24664JH L450x200x8x10 6000 7440 1335 24664HF L450x200x8x10 6000 7440 1335 24664取如下所示的一種較不利的荷載組合進(jìn)行構(gòu)件的驗(yàn)算：1.2 恒載 + 1.4×1.0 活載 （活載滿布）。相應(yīng)的構(gòu)件內(nèi)力如表3-9所示。表3-9 組合內(nèi)力表單元號(hào) 小節(jié)點(diǎn)軸力N(kN) 小節(jié)點(diǎn)剪力Q2(kN) 小節(jié)點(diǎn)彎距M(kN.m) 大節(jié)點(diǎn)軸力N(kN) 大節(jié)點(diǎn)剪力Q2(kN) 大節(jié)點(diǎn)彎距M(kN.m)AB -183.177 6.501 11.318 -172.

40、911 -6.501 21.190BC -47.998 41.869 85.149 -39.171 -41.869 94.890CD -45.559 -34.810 -94.890 -41.661 -4.166 -43.696DE -41.661 -4.166 43.696 -45.559 -34.810 94.890FG -183.176 6.501 11.318 -172.911 -6.501 21.190EF -39.171 -41.869 -94.890 -47.998 41.869 -85.149HI -264.668 -0.953 -3.342 -267.733 0.953 -1.

41、425JK -264.668 0.953 3.342 -267.733 -0.953 1.425BJ 35.367 124.913 106.339 35.367 134.807 -136.024JH 36.321 129.860 132.682 36.321 129.860 -132.682HF 35.367 124.913 106.339 35.367 134.807 -136.0245、構(gòu)件驗(yàn)算構(gòu)件驗(yàn)算與實(shí)例一相似，可以參照實(shí)例一的相應(yīng)步驟進(jìn)行，在此不再贅述。6、節(jié)點(diǎn)連接計(jì)算梁柱節(jié)點(diǎn)連接以及梁的對接節(jié)點(diǎn)的計(jì)算與實(shí)例一相似。（1）樓面梁與中柱的連接節(jié)點(diǎn)計(jì)算：圖3-65 樓面梁與中柱連接節(jié)點(diǎn)示

42、意圖節(jié)點(diǎn)處組合內(nèi)力值：M=136.02 kN.m，Q=134.80 kN，N=35.37 kN。考慮剪力全部由腹板及其連接來傳遞，采用摩擦型8.8級(jí)M24高強(qiáng)螺栓。彎矩按照梁截面上腹板與翼緣的剛度比例分配，則翼緣承受的彎矩Mf和腹板承受的彎矩Mw按以下方法計(jì)算：梁截面繞強(qiáng)軸的慣性矩= 246.6×106 mm4，腹板繞強(qiáng)軸的慣性矩Iwx= 53.0×106mm4。Mw =（Iwx/ Ix）×M =29.23 kN.mMf = M Mw =106.79 kN.m1）螺栓計(jì)算連接處構(gòu)件表面采用噴砂處理，則每個(gè)螺栓抗剪承載力為：=0.9×1×0.45

43、×155000=62.78KN采用8個(gè)M24高強(qiáng)螺栓，螺栓群布置如圖3-66所示：圖3-66 螺栓群布置示意圖則在剪力和彎矩同時(shí)作用下，螺栓群內(nèi)單個(gè)螺栓所承受的最大剪力由兩部分組成：= N/8 = 4.42 kN= Q/8 = 16.85 kN= 40.60 kN= 13.53 kN由圖3-66可以看出螺栓1的受力最大，其合力為：= 54.26 kN< =62.78kN螺栓連接滿足要求。2）連接板與柱子的焊縫計(jì)算連接板與柱子之間采用兩條角焊縫進(jìn)行連接，取焊腳尺寸為6mm，焊縫長度為380mm。焊縫在彎矩、剪力、軸力作用下的應(yīng)力分別為：=152.51 N/mm2=11.39 N/

44、mm2=43.37 N/mm2將以上三個(gè)應(yīng)力值代入下式，得：=141.17 N/mm2 < =160 N/mm2連接板焊縫滿足要求。3）梁柱連接處的焊縫計(jì)算翼緣采用四條角焊縫與柱子相連，取焊腳尺寸為10mm，焊縫長度為200mm，則翼緣焊縫所能承受的彎矩為：=183.0 kN.m> Mf = 106.79 kN.m翼緣焊縫強(qiáng)度滿足要求。（2）樓面主次梁連接節(jié)點(diǎn)的計(jì)算主次梁之間的連接做成鉸接，次梁間距為2m，取次梁截面為L250x180x6x8。圖3-37 樓面主梁與次梁連接節(jié)點(diǎn)示意圖節(jié)點(diǎn)處組合內(nèi)力值：M= 0.00 kN.m，Q= 52.60 kN，N= 0.00 kN。考慮剪力全

45、部由腹板及其連接來傳遞，采用摩擦型8.8級(jí)M16高強(qiáng)螺栓；連接板的長度和寬度按照螺栓連接的構(gòu)造要求確定，連接板的厚度取10mm。1）連接板上的螺栓群計(jì)算連接處構(gòu)件表面采用噴砂處理，則每個(gè)螺栓抗剪承載力為：=0.9×1×0.45×70000=28.35 KN，采用4個(gè)M16高強(qiáng)螺栓，螺栓群布置如圖3-37所示。則在剪力作用下，螺栓群內(nèi)單個(gè)螺栓所承受的剪力為：= Q/4 =13.15 KN< =28.35 KN螺栓連接滿足要求。2） 連接板與主梁間焊縫的計(jì)算連接板與主梁之間的連接焊縫采用雙面直角角焊縫，取焊腳尺寸為8mm，焊縫計(jì)算長度lw通常僅考慮主梁腹板部分有

46、效。作用在焊縫上的作用力，除了次梁端部的剪力外，還應(yīng)考慮由于偏心所產(chǎn)生的附加彎矩的影響。偏心距為 e=136mm，偏心彎矩 = 7.15 kN.m。焊縫在剪力和彎矩共同作用下的應(yīng)力為：= 11.18 N/mm2= 7.15×106/235200=30.40 N/mm2= 32.39 N/mm2< =160 N/mm2焊縫強(qiáng)度滿足要求。7、壓型鋼板組合樓面的計(jì)算考慮壓型鋼板作為組合板，即壓型鋼板既作為模板，又作為樓板底面受拉配筋，待混凝土達(dá)到強(qiáng)度后組合受力。選定壓型鋼板型號(hào)為YX70-200-600，板厚為0.8mm，如圖3-38所示：圖3-38 YX70-200-600壓型鋼板

47、截面示意圖壓型鋼板腹板與水平面的夾角為： ，腹板寬度 =69.1 mm。計(jì)算得到的壓型鋼板截面特性如下表所示（忽略圓角影響）：表3-10 截面特性計(jì)算表板件類別 板件寬度bi（mm） 至上邊緣距離yi （mm） bi×yi（mm2） bi×yi2（×103）（mm3） （×103）（mm3）上翼緣 130×3=390 0.4 156 0.06 下翼緣 50×3+42=192 69.6 13363 930.1 腹板 69.1×6=414.6 35 14511 507.9 169.30下折板 (21-0.8)×1=20 59.6 1192 71.0 0.671016.6 29222 1509.1 169.97壓型鋼板重心至上翼緣頂端的距離為y0 ：=29222/1016.6=28.74 mm一塊壓型鋼板的慣性矩為：=（1509.1+169.97 （28.74）2×1.0166）×103×0.8=671.5×103 mm4單位寬度(1m) 壓型鋼板的慣性矩為：Ix=671.5×103/