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1、摇摆柱：构件截面验算：单元号轴线长度截面规格节点编号面积绕2轴惯性矩绕3轴惯性矩弯矩剪力轴力7700H250650*200*6*101538013346372029.24-144.5127780133453466-225.1329.24-99.115427H450600*200*6*825804106719718-241.83 -94.87-41.513670410683799893.76-28.80-34.917236H450*150*6*8350044511581093.76 -29.38-34.914500445115810-10.5058.19-26.155427H450650*200
2、*6*1448132186730380-10.50 57.83-26.1559332186868671-506.79125.07-19.439500H200250*250*6*10560802604480800-251.07663802605781300-245.74目录一、设计依据6二、计算简图6三、总信息6四、几何信息6五、荷载信息71.工况数值72.荷载组合83.荷载简图8六、内力计算结果9内力9七、变形计算14（1）柱顶侧移14（2）刚架梁挠度15八、构件截面验算：15（1）单元（柱）验算：151)宽厚比验算：152)单元截面验算15（2）单元（梁）验算：18单元截面验算19九、节点验
3、算：21（1）梁柱连接节点验算211)梁柱连接节点螺栓强度验算212)端板厚度验算223)节点域剪应力计算234)螺栓处腹板强度验算23（2）梁梁连接节点验算231)梁梁连接节点螺栓强度验算232)端板厚度验算253)外伸加劲肋抗拉验算254)螺栓处腹板强度验算25（3）摇摆柱连接节点验算25（4）柱脚连接节点验算251)基本信息262)锚栓信息263)按第1组等强设计荷载计算26十、对比摇摆柱与非摇摆柱情况28一、设计依据门式刚架轻型房屋钢结构技术规程（CECS 102：2002）建筑结构荷载规*（GB50009-2001）建筑抗震设计规*（GB50011-2001）钢结构设计规*（GB50
4、017-2003）建筑地基基础设计规*（GB50007-2002）建筑钢结构焊接规程（JGJ181-2002）钢结构高强度螺栓连接的设计，施工及验收规程（JGJ82-91）二、计算简图图一、计算简图图二、截面名称图三、总信息结构类型：门式刚架轻型房屋钢结构结构重要性系数：1.00节点总数：10柱数：3梁数：6支座约束数：3标准截面总数：2活荷载计算信息：不考虑活荷载不利布置风荷载计算信息：计算风荷载材料： Q345钢梁柱自重计算信息：柱梁自重都计算恒载作用下柱的轴向变形：考虑梁柱自重计算增大系数：按恒载分项系数考虑门式刚架梁平面内的整体稳定性：验算梁容许挠度比： 1/180柱顶容许水平位移/柱
5、高： 1/60轻钢厂房柱按照CECS验算时计算长度取用方法：查表法摇摆柱对计算长度的影响：考虑四、几何信息各单元信息如下表：单元号截面名称长度(mm)面积(mm2)绕*轴惯性矩(*104mm4)绕y轴惯性矩(*104mm4)绕*轴计算长度系数绕y轴计算长度系数柱 1H250650*200*6*10770053807780637253466133413341.7830.390柱 5H200250*250*6*1095006080638048087813260426051.0001.000柱 9H250650*200*6*10770053807780637253466133413341.7830.
6、390梁 2H450600*200*6*85427580467041971837998106710683.3330.553梁 3H450*150*6*872365004158104512.5000.415梁 4H450650*200*6*145427813293323038068671186718683.3330.553梁 6H450650*200*6*145427813293323038068671186718683.3330.553梁 7H450*150*6*872365004158104512.5000.415梁 8H450600*200*6*8542758046704197183799
7、8106710683.3330.553表中：面积和惯性矩的上下行分别指小头和大头的值五、荷载信息1.工况数值 (1). 屋面恒载标准值：0.50 kN/m2 (2). 屋面活载标准值：0.50 kN/m2 (3). 风荷载规*：门式刚架轻型房屋钢结构技术规程（CECS 102：2002）基本风压：0.55 kN/m2建筑类型：封闭式轴线类型：边柱外缘地面粗糙度： B柱底标高(m)：0.00女儿墙高度(m)：0.00 (4). 地震作用规*：建筑抗震设计规程(*规程) （DBJ08-9-92）地震烈度： 7度(0.10g)水平地震影响系数最大值： 0.08计算振型数：9建筑结构阻尼比：0.035
8、特征周期值（秒）：0.90地震影响：多遇地震场地类别：类地震分组：第一组周期折减系数：1.00地震力计算方法：振型分解法振型号周期（秒）12.550920.544030.336040.210350.166660.110170.062980.033990.0284 (5). 温度作用2.荷载组合 (1). 1.20 恒载 + 1.40 活载 (2). 1.20 恒载 + 1.40 风载 (3). 1.20 恒载 + 1.40 吊车荷载 (4). 1.20 恒载 + 1.40 * 0.90 活载 + 1.40 * 0.90 风载 (5). 1.20 恒载 + 1.40 * 0.90 活载 + 1.
9、40 * 0.90 吊车荷载 (6). 1.20 恒载 + 1.40 * 0.90 风载 + 1.40 * 0.90 吊车荷载 (7). 1.20 恒载 + 1.40 * 0.90 活载 + 1.40 * 0.90 风载 + 1.40 * 0.90 吊车荷载 (8). 1.20 恒载 + 1.20 * 0.50 活载 + 1.30 地震荷载 (9). 1.20 恒载 (10) 1.20 恒载 + 1.40 活载工况1 (11) 1.20 恒载 + 1.40 风载工况2 (12) 1.20 恒载 + 1.40 风载工况3 (13) 1.20 恒载 + 1.40 * 0.90 活载工况1 + 1.
10、40 * 0.90 风载工况2 (14) 1.20 恒载 + 1.40 * 0.90 活载工况1 + 1.40 * 0.90 风载工况3 (15) 1.20 恒载 + 1.20 * 0.50 活载工况1 + 1.30 水平地震 (16) 1.20 恒载3.荷载简图恒载工况0 单元荷载简图活载工况1 单元荷载简图风载工况2 单元荷载简图风载工况3 单元荷载简图六、内力计算结果内力工况内力图形表示恒载工况0 轴力N图(单位：kN)恒载工况0 剪力V图(单位：kN)恒载工况0 弯距M图(单位：kN.m)活载工况1 轴力N图(单位：kN)活载工况1 剪力V图(单位：kN)活载工况1 弯距M图(单位：k
11、N.m)风载工况2 轴力N图(单位：kN)风载工况2 剪力V图(单位：kN)风载工况2 弯距M图(单位：kN.m)风载工况3 轴力N图(单位：kN)风载工况3 剪力V图(单位：kN)风载工况3 弯距M图(单位：kN.m)左震作用下轴力N图(单位：kN)左震作用下剪力V图(单位：kN)左震作用下弯距M图(单位：kN.m)右震作用下轴力N图(单位：kN)右震作用下剪力V图(单位：kN)右震作用下弯距M图(单位：kN.m) - 地震标准值作用计算结果-质点重量(kN)： 341.537水平地震标准值作用底层剪力(kN)： 27.002底层最小地震剪力(抗震规*条)(kN)： 5.465各质点地震力调
12、整系数： 1.000地震力调整后剪重比： 0.079七、变形计算（1） 柱顶侧移本工程中没有吊车荷载，柱顶侧移由风荷载引起，以左风情况进行计算。将均布风荷载等效为柱顶集中荷载：图刚架在左风作用下柱顶的等效水平力柱脚为铰接，故：三楔形横梁段长比为0.2：0.6：0.2，由表2参数求横梁平均惯性矩：柱平均惯性矩：刚架柱高度h=8m，跨度L=36m（坡度为1：10），可求得梁柱线刚度之比：从而求得水平力H作用下的柱顶位移：柱顶水平位移控制指标故，柱顶水平位移能够满足。（2） 刚架梁挠度查门式钢架轻型房屋钢结构技术规程表知本工程刚架梁竖向挠度限值为，其中梁跨度L=36000mm。查计算书可得各段梁的最
13、大挠度：号单元竖向挠度最大挠度值(mm) =85.60，最大挠度/梁跨度 = 1/211；号单元竖向挠度最大挠度值(mm) =85.60，最大挠度/梁跨度 = 1/211；号单元竖向挠度最大挠度值(mm) =62.72，最大挠度/梁跨度 = 1/288；故刚架梁的竖向挠度在规程限值内，满足要求。八、构件截面验算：（1） 单元（柱）验算：1) 宽厚比验算：单元的材料为：Q345钢，截面类型为：工字形楔形单元，名称为：H250650*200*6*10，截面高度为：250mm650mm，翼缘宽度为：200mm，腹板厚度为：6mm，翼缘厚度为：10mm，构件长度为7700mm。按门式刚架轻型房屋钢结构
14、技术规程（CECS102：2002）（以下简称技术规程）第条规定验算。. 工字形截面构件受压翼缘板自由外伸宽度：，翼缘厚度，故，满足规程限值要求。. 工字形截面构件腹板的计算高度，腹板厚度，故，满足规程限值要求。. 截面腹板高度变化率：故腹板抗剪可以考虑屈曲后强度，同时柱腹板不设加劲肋，2) 单元截面验算考虑最不利荷载荷载组合下验算单元截面，经过对比，强度计算控制组合为：1.20 恒载 + 1.40活载。a. 强度验算：l 1号节点验算1号节点端有效宽度计算：轴力作用下节点端截面压应力为：弯矩作用下节点端腹板与翼缘交界处截面应力为：轴力与弯矩作用下节点端腹板与翼缘交界处截面应力为（正应力表示压
15、应力）：计算截面边缘正应力比值：计算受压板件稳定系数：同时，计算参数可用代替式中，其中：故，所以，有效宽度系数，即此时1号节点端截面全部有效，。计算受剪板件稳定系数：其中，所以，因此截面的抗剪承载力设计值可以按以下公式计算：故1号节点端截面强度满足要求。 2号节点验算2号节点端有效宽度计算：轴力作用下节点端截面压应力为：弯矩作用下节点端腹板与翼缘交界处截面应力为：轴力与弯矩作用下节点端腹板与翼缘交界处截面应力为（正应力表示压应力）：计算截面边缘正应力比值：计算受压板件稳定系数：同时，计算参数可用代替式中，其中：故，所以，有效宽度系数，即此时1号节点端截面全部有效，。计算受剪板件稳定系数：其中，
16、所以，因此截面的抗剪承载力设计值可以按以下公式计算：，故2号节点端截面强度满足要求。b. 稳定验算l 单元平面内的整体稳定性验算根据技术规程第条可求出楔形柱的计算长度系数。柱小头惯性矩：，柱大头惯性矩，梁最小截面惯性矩。对于柱脚采用铰接的刚架：，所以变截面柱在刚架平面内的计算长度为：故，所用钢材为Q345钢，查钢结构设计规*（GB50017-2003）附录时，长细比换算为：，查表得。楔形柱平面内稳定验算：楔形柱平面内稳定满足要求。l 单元平面外的整体稳定性验算考虑压型钢板墙面与墙梁紧密连接，起到应力蒙皮作用，与柱相连的墙梁可作为柱平面外的支撑点，计算式，按常规墙梁隅撑间距考虑，取。楔形柱平面外
17、稳定验算：，长细比换算为：，查表得；柱楔率为：，对于一端弯矩为零的区段：按，钢结构设计规*（GB50017-2003）规定，用代替（2） 单元（梁）验算：单元的材料为：Q345钢，截面类型为：工字形楔形单元，名称为：H450600*200*6*8，截面高度为：450mm600mm，翼缘宽度为：200mm，腹板厚度为：6mm，翼缘厚度为：8mm，构件长度为5427mm。单元截面验算考虑最不利荷载荷载组合下验算单元截面，经过对比，强度计算控制组合为：1.20 恒载 + 1.40活载。a. 强度验算：l 2号节点验算2号节点端有效宽度计算：轴力作用下节点端截面压应力为：弯矩作用下节点端腹板与翼缘交界
18、处截面应力为：轴力与弯矩作用下节点端腹板与翼缘交界处截面应力为（正应力表示压应力）：计算截面边缘正应力比值：计算受压板件稳定系数：同时，计算参数可用代替式中，其中：故，所以，有效宽度系数，即此时2号节点端截面全部有效，。计算受剪板件稳定系数：其中，所以，因此截面的抗剪承载力设计值可以按以下公式计算：，故2号节点端截面强度满足要求。 3号节点验算2号节点端有效宽度计算：轴力作用下节点端截面压应力为：弯矩作用下节点端腹板与翼缘交界处截面应力为：轴力与弯矩作用下节点端腹板与翼缘交界处截面应力为（正应力表示压应力）：计算截面边缘正应力比值：计算受压板件稳定系数：同时，计算参数可用代替式中，其中：故，所
19、以，有效宽度系数，即此时1号节点端截面全部有效，。计算受剪板件稳定系数：其中，所以，因此截面的抗剪承载力设计值可以按以下公式计算：，故3号节点端截面强度满足要求。b. 稳定验算l 平面外的整体稳定性验算考虑屋面压型钢板与檩条紧密连接，檩条可作为柱平面外的支撑点，计算时，按常规檩条隅撑间距考虑，取，钢梁材料为Q345钢。楔形梁平面外稳定验算：，长细比换算为：，查表得；因为，所以，按，钢结构设计规*（GB50017-2003）规定，用代替九、节点验算：（1） 梁柱连接节点验算1) 梁柱连接节点螺栓强度验算梁柱连接节点示意图梁柱节点端部类型采用端板竖放的形式，采用10.9级M24摩擦型高轻度螺栓连接
20、，构件接触面采用喷砂的接触面处理方法，摩擦面抗滑移系数，每个高强螺栓的预拉力为，连接处内力设计值：螺栓承受的最大拉力：螺栓抗拉满足要求。每个螺栓承受的剪力：螺栓抗剪满足要求。最外排螺栓验算：满足要求。2) 端板厚度验算端板厚度，按两边支承端板外伸计算（根据技术规程条规定，最不利端板的不为出现在角部）图端板厚度验算最不利位置满足要求。3) 节点域剪应力计算根据技术规程条规定，节点域剪应力满足要求。4) 螺栓处腹板强度验算翼缘内第二排第一个螺栓的轴向拉力设计值：刚架梁腹板强度满足要求。（2） 梁梁连接节点验算取梁2与梁3的节点验算。1) 梁梁连接节点螺栓强度验算梁梁连接节点示意图梁柱节点端部类型采
21、用端板竖放的形式，采用10.9级M20摩擦型高轻度螺栓连接，构件接触面采用喷砂的接触面处理方法，摩擦面抗滑移系数，每个高强螺栓的预拉力为，连接处内力设计值：螺栓承受的最大拉力：螺栓抗拉满足要求。每个螺栓承受的剪力：螺栓抗剪满足要求。最外排螺栓验算：满足要求。2) 端板厚度验算端板厚度，按两边支承端板外伸计算（根据技术规程条规定，最不利端板的不为出现在角部）满足要求。3) 外伸加劲肋抗拉验算外伸加劲肋验算和腹板抗拉验算类似。第1排螺栓的拉力设计值为：各排螺栓到腹板边缘的距离：腹板抗拉应力为：，安全。4) 螺栓处腹板强度验算翼缘内第二排第一个螺栓的轴向拉力设计值：刚架梁腹板强度满足要求。（3） 摇
22、摆柱连接节点验算摇摆柱仅受轴力，节点设计验算螺栓的抗拉和抗剪时，螺栓的拉力和剪力均为零，满足要求。（4） 柱脚连接节点验算1) 基本信息端部设计类型：铰接柱脚；截面名称：工字形楔形单元 H250650*200*6*10；底板尺寸：330mm*260 mm，厚度20 mm；2) 锚栓信息直径d0(mm): 24锚栓排列: 1 行 2 列行间距: 54.00mm列间距: 106.00mm底板抗拉强度设计值(N/mm2):295.00锚栓抗拉强度设计值(N/mm2):140.00砼轴心抗压强度设计值(N/mm2):5.003) 按第1组等强设计荷载计算. 作用于柱脚处的轴力,剪力,弯矩轴力：剪力：剪
23、力：弯矩：弯矩：. 底板下混凝土最大受压应力计算柱脚底板的尺寸：长度L=330mm, 宽度B=260 mm，受拉侧底板边缘到受拉锚栓中心的距离，按轴心受压计算：底板下混凝土压应力混凝土局部受压的计算底面积混凝土局部受压面积混凝土局部受压时的轴心抗压强度设计值提高系数为混凝土局部受压时的轴心抗压强度设计值为底板下混凝土最大压应力满足。. 锚栓的强度校核受拉侧锚栓所受的最大拉应力，满足。. 水平剪力的校核锚栓所受的总拉力由底板和底板下混凝土摩擦所产生的水平抗剪承载力柱脚所受的水平剪力，满足. 底板厚度的验算底板厚度为，底板的强度设计值为，受压侧底板的计算，计算底板区格最大弯矩：受压侧受力最大的底板
24、区格为腹板中部的三边支承区格：计算区格内底板下混凝土的最大应力：三边支承区格：三边支承板自由边长，垂直于自由边的长度。则，查建筑钢结构设计表2-6得系数。故三边支承区格单位宽度上最大弯矩为：悬臂板区格：悬臂长度，悬臂板区格单位宽度最大弯矩为：故。取各区格板弯矩中的最大值来计算板的厚度t：在风吸力作用下，柱脚可能承受拉力，此时柱脚与基础之间没有摩擦力来抵抗剪力，故需设置抗剪键。. 柱与底板连接焊缝计算沿柱周边采用完全焊透的坡口对接焊缝连接，不必进行焊缝强度验算。十、对比摇摆柱与非摇摆柱情况从，3d3s的基本分析中可以看出，在相同荷载条件下，由于中柱在非摇摆柱的情况下，承受一定的弯矩作用，因此中柱
25、在非摇摆柱情况时的界面要相对更大，同时要考虑中柱的弯曲失稳情况。而相对于摇摆柱的情况，非摇摆柱的情况相当于减小了梁上的弯矩，因此梁截面可以做得相对小一些。非摇摆柱：构件截面验算：单元号截面名称长度(mm)面积(mm2)绕*轴惯性矩(*104mm4)绕y轴惯性矩(*104mm4)绕*轴计算长度系数绕y轴计算长度系数柱 1H300650*200*8*8770054728272835049964106810691.2910.390柱 5H300400*250*8*109500724080401198022675260526061.4361.000梁 2H350600*200*6*85427520467041122237998106710683.3330.553梁 3H350*150*6*87236440488824512.5000.415梁 4H350650*250*6*125427795697561887673330312631263.3330.553
