资源描述
无锡太湖学院刚架柱的验算抗剪验算柱截面的最大剪力为：考虑仅有支座加劲肋：ho/a=0 弯、剪、压共同作用下的验算取柱下端截面进行验算N=220.01KN， V=48.54KN， M=161.95KN.m因为V=40.02KN0.5Vu=282KN，取V=0.5Vu=282KN故满足要求整体稳定性验算构件的最大内力：N=200.01KN， M=161.95KN.m 刚架柱平面内的整体稳定性验算刚架柱高H=8700，梁长L=12060， 查钢结构表5-2得 =1.81刚架柱的计算长度为属类截面，查表 刚架柱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，檩条可作为横梁平面外的支撑点，但为了安全起见计算长度按两个檩条间距考虑，即l3000。对于等截面构件0类截面，查表 刚架侧移计算查钢结构上册表6-5，钢架柱顶位移限值u=l/400沿柱高度均布水平荷载作用下柱顶等效水平力：H=0.45W=0.45（W1+W4）h=0.45（0.118+0.260）69.25=9.44KN吊车水平荷载PC作用下的侧移时，柱顶等效水平力H可取则H总=H1+H2=9.44+8.0=17.44KN则柱顶水平力作用下的侧移u为：63满足要求。(一) 8. 节点设计及计算1. 8.1 梁柱节点螺栓强度验算8.1.1 梁柱节点采用10.9级M20高强度螺栓摩擦连接，构件接触面采用喷砂，摩擦面抗滑移系数=0.45，每个高强度螺栓的预拉力P=155KN，连接处传递内力设计值N=-38.55KN，M=90.07KN.m，V=40.02KN，设计时以板不被拉开为承载能力极限。单个螺栓受剪，受拉承载力设计值为：每个螺栓的拉力：螺栓群的抗剪力为：最外排一个螺栓的抗剪，抗拉力为： 满足要求8.1.2 端部厚度验算端部厚度取为t=22，ef=40按伸臂类端板计算，满足要求。8.1.3 梁柱节点域的剪应力验算=0.75 满足要求7.1.4 螺栓处腹板强度验算 2. 8.2 横梁跨中节点8.2.1 梁柱节点采用10.9级M20高强度螺栓摩擦连接，构件接触面采用喷砂，摩擦面抗滑移系数=0.45，每个高强度螺栓的预拉力P=155KN，连接处传递内力设计值N=-10.11KN，M=56.86KN.m，V=0KN。单个螺栓受剪，受拉承载力设计值为：受力最大的螺栓的抗剪力，抗拉力：，满足要求8.2.2 端部板厚度验算端部厚度取为t=20，ef=36按伸臂类端板计算，满足要求。8.2.3螺栓处腹板强度验算3. 8.3 柱脚节点设计柱脚处的内力设计值：M=161.95KN.m N=220.01KN（压） V=48.54KN基础抗压强度为C25，锚栓钢号为Q235，焊条为E43型系列焊条，手工焊，连接焊缝均为角焊缝，考虑局部承压强度的提高，混凝土的抗压强度设计值fc=11.9N/mm2,地板上锚栓的孔径d=60，垂直柱翼缘两侧焊接两根12.6的短槽钢作为靴梁，并与底板用角焊缝连接，柱脚节点如上图所示：8.3.1 确定底板尺寸先定底板的宽度B，每个槽钢宽70，每侧底板悬出25，即：B=2（70+25）+200=390由确定底板长度L得L=-450.97或502.26取L=600。则底板应力为：=7.86N/mm2min2609 mm2满足要求。基础反力R=N+T=200.01+365.20=585.21KN受压区的最大压应力8.3.3 柱脚底板厚度在底板的三边支撑部分因为基础所受压力最大，边界条件较不利，因此这部分承受的弯矩最大。取q=6.002N/mm2，b1=100，a1=200，b1/ a1=100/200=0.5。查钢结构表7-13得=0.058钢板的强度设计值取f=205N/mm2钢板厚度：取t=22404. 8.4 牛腿设计牛腿作用力及几何尺寸如图所示， 钢号为Q235型，采用E43系列焊条，手工焊。8.4.1 牛腿根部截面验算作用于牛腿根部的弯矩M和剪力VM=253.670.35=88.78KN.m V=253.67KN牛腿根部的净截面为：形心轴以上面积对形心轴的面积矩为：S=22019+1819=922cm3净截面惯性矩为：净截面抵抗矩为：下翼缘外边缘的正应力为：截面形心处的剪应力为：截面腹板下端抵抗矩为：下翼缘对形心轴的面积矩为：S=22019=760cm3 腹板下端的正应力为：腹板下端的剪应力为：腹板下端的折算应力为： 8.4.2 牛腿与柱的连接焊缝计算设焊缝为周边围焊，转角处连续施焊，且假定剪力仅有牛腿腹板焊缝承受，取hf=8mm。腹板上竖向焊缝有效截面面积为：全部焊缝对x轴的惯性矩为： 焊缝最外边缘的截面模量为：翼缘和腹板连接处的截面模量为：在弯矩作用下角焊缝的最大应力为：满足要求。牛腿翼缘和腹板交接处有弯矩引起的应力和剪力引起的应力共同作用：，满足要求。8.4.3 牛腿加劲肋焊缝计算计算简图如下，角焊缝焊角尺寸hf=8,单侧吊车梁传来的最大支座反力设计值。R=1.11.465（1+0.41）+8.83/2=145.56KN作用在焊缝处的剪力V=145.56KN焊缝处的剪应力f满足要求。(二) 9. 基础设计5. 9.1 刚架柱基础设计9.1.1 设计资料柱底板尺寸为600390，作用在标高为-0.200m处基础顶面的荷载设计值为Nk=200.01KN，Mk=161.95KN.m，水平力Qk=48.54KN，基础混凝土标号为C25，按刚性基础设计，底板配10150构造筋。地质情况，经勘测知地基承载力fak=150Kpa，无不良地基，土壤冻结深度-1.50m，最高地下水位-9m，故取基础的设计埋置深度为1.5m。基础荷载：基础梁截面尺寸为300450，则基础梁自重：0.30.45925=20.25KN墙板及窗重：0.5（3.61.8+3.60.9）+0.36（1.2+3.90+0.9）=15.66KN1.2m墙自重：19（0.249）1.5=41.04KN9.1.2 地基承载力设计值fa由土力学与基础工程课本表7.10查得b=0.3，d=1.59.1.3 确定基础尺寸因存在偏心，基础底面积考虑增大30%，即为2.021.3=2.63，柱脚底板尺寸为3906002，长短边之比600/390=1.53，所以，长边l=1.53b，由A=bl=b1.53b=2.02，b=1.15m，l=1.531.15=1.76m。则取b=1.2m，l=1.8m，则A=1.21.8=2.162.63,且b=1.2m3m，故fa不需进行宽度修正。9.1.4 验算持力层的承载力基础和回填土重：偏心距： 即，产生拉应力，不满足，故重新扩大基础底面积。则取b=3.2m，l=2m，A=3.22=6.4基础和回填土重：偏心距： 所以，基础底面尺寸为3.2m2.0m，采用三步退台的台阶形独立刚性基础如图：满足刚性角要求，故不进行冲切验算。6. 9.3 抗风柱下基础设计抗风柱传到基础顶面的轴向力虽小，但是弯矩较大，故抗风柱下基础的尺寸和形式取为同刚架柱下的基础尺寸和形式，可满足要求。第四部分 PKPM验算、校核以及优化 相关数据已输入用于验算校核，机算部分的优化结果直接应用于手算部分，作为数据来源的部分依据和参考。工程名: 刚架 * PK11.EXE * 日期: 6/ 4/2012 时间:20:13:07 设计主要依据: 1、建筑结构荷载规范(GB 50009-2001); 2、建筑抗震设计规范(GB 50011-2001); 3、钢结构设计规范(GBJ 17-88); 4、门式刚架轻型房屋钢结构技术规程(CECS 102:98); 5、上海市标准轻型钢结构设计规程(DBJ08-68-97); 6、混凝土结构设计规范(GB 50010-2002)。 结果输出 - 总信息 - 节点总数: 7 柱数: 4 梁数: 2 结构形式: 门式刚架,按门式刚架轻型房屋钢结构技术规程计算 结构重要性系数: 1.00 支座约束数: 2 标准截面总数: 2 活荷载计算信息: 考虑活荷载不利布置 风荷载计算信息: 计算风荷载 钢材: Q235 梁柱自重计算信息: 柱梁自重都计算 梁柱自重计算增大系数: 1.20 基础计算信息: 不计算基础 混凝土梁支座负弯矩调幅系数: 1.00 梁刚度增大系数: 1.00 钢结构静截面面积与毛截面面积比: 0.85 温度计算参数： 0 窄行输出全部内容 - 节点坐标 -节点号 X Y 节点号 X Y 节点号 X Y (1) 0.00 6.50 (2) 8.70 6.50 (3) 0.00 6.50 (4) 8.70 6.50 (5) 7.50 8.70 (6) 0.00 0.00 (7) 8.70 0.00 - 柱关联号 - 柱号 节点 节点 柱号 节点 节点 柱号 节点 节点 (1) 6 1 (2) 7 2 (3) 1 3 (4) 2 4 - 梁关联号 -梁号 节点 节点 梁号 节点 节点 梁号 节点 节点(1) 3 5 (2) 5 4 - 支座约束信息 - (1) 6111 (2) 7111 - 柱上下节点偏心 -节点号 柱偏心值 点号 柱偏心值 节点号 柱偏心值 节点号 柱偏心值 (1) 0.00 (2) 0.00 (3) 0.00 (4) 0.00 (5) 0.00 (6) 0.00 (7) 0.00 - 标准截面信息 -1、标准截面类型 (1) 39, 400X200 , 国标 H 型钢 (2) 39, 400X200 , 国标 H 型钢 2、标准截面特性 截面号 Xc Yc Ix Iy A 1 0.10000 0.20000 0.23700E-03 0.17400E-04 0.84120E-02 2 0.10000 0.20000 0.23700E-03 0.17400E-04 0.84120E-02 截面号 ix iy W1x W2x W1y W2y 1 0.16800E+00 0.45400E-01 0.11900E-02 0.11900E-02 0.17400E-03 0.17400E-03 2 0.16800E+00 0.45400E-01 0.11900E-02 0.11900E-02 0.17400E-03 0.17400E-03 - 柱布置截面号,铰接信息,截面布置角度 - 柱号 标准截 铰接 截面布 柱号 标准截 铰接 截面布 面 号 信息 置角度 面 号 信息 置角度 (1) 1 0 0 (2) 1 0 0 (3) 1 0 0 (4) 1 0 0 - 梁布置截面号,铰接信息,截面布置角度 - 梁号 标准截 铰接 截面布 梁号 标准截 铰接 截面布 面 号 信息 置角度 面 号 信息 置角度 (1) 2 0 0 (2) 2 0 0 恒荷载计算. 节 点 荷 载: 节点号 弯矩 垂直力 水平力 0 柱 荷 载: 柱号 荷载类型 荷载值 荷载参数1 荷载参数2 0 梁 荷 载: NE LI KL P X P1 X1 1 1 1 3.60 0.00 1 1 1 3.60 0.00 - 恒荷载标准值作用计算结果 - - 柱内力 - 柱号 M N V M N V 1 -19.31 32.42 -6.30 -16.61 -27.94 6.30 2 19.31 32.42 6.30 16.61 -27.94 -6.30 3 16.61 27.94 -6.30 -35.52 -25.57 6.30 4 -16.61 27.94 6.30 35.52 -25.57 -6.30 - 梁内力 - 梁号 M N V M N V 1 35.52 8.82 24.82 34.99 -6.27 0.63 2 -34.99 6.27 0.63 -35.52 -8.82 24.82 - 恒荷载作用下的节点位移(mm) - 节点号. X向位移 Y向位移 1 -2.44 0.10 2 2.44 0.10 3 -0.80 0.15 4 0.80 0.15 5 0.00 8.41 活荷载计算. 节 点 荷 载: 节点号 弯矩 垂直力 水平力 0 柱 荷 载: 柱号 荷载类型 荷载值 荷载参数1 荷载参数2 0 梁 荷 载: NE LI KL P X P1 X1 1 1 1 2.94 0.00 1 1 1 2.94 0.00 - 活荷载标准值作用下的节点位移(mm) - 节点号. X向位移 Y向位移 1 -1.64 0.06 2 0.00 0.06 3 -1.13 0.09 4 -0.60 0.09 5 -0.86 5.62 风荷载计算. - 左风荷载标准值作用 - 节 点 荷 载: 节点号 水平力 垂直力 0 柱 荷 载: 柱号 荷载类型 荷载值 荷载参数1 荷载参数2 1 1 1.89 0.00 2 1 -2.65 0.00 3 1 1.89 0.00 4 1 -2.65 0.00 0 梁 荷 载: NE LI KL P X P1 X1 1 1 1 -5.32 0.00 1 1 1 -3.04 0.00 - 节点侧向（水平向）位移(mm) - 节点号 x 节点号 x 节点号 x 节点号 x (1) 0.922 (2) -6.390 (3) -3.412 (4) -5.301 (5) -4.357 (6) 0.000 (7) 0.000 - 柱内力 - 柱号 M N V M N V 1 24.21 -26.43 13.98 24.75 26.43 -3.20 2 -53.65 -21.77 -21.90 -28.16 21.77 6.80 3 -24.75 -26.43 3.20 25.86 26.43 2.47 4 28.16 -21.77 -6.80 -36.63 21.77 -1.15 - 梁内力 - 梁号 M N V M N V 1 -25.86 -0.18 -26.54 -38.99 0.18 -4.29 2 38.99 -1.02 4.17 36.63 1.02 -21.78 - 右风荷载标准值作用 - 节 点 荷 载: 节点号 水平力 垂直力 0 柱 荷 载: 柱号 荷载类型 荷载值 荷载参数1 荷载参数2 1 1 -2.65 0.00 2 1 1.89 0.00 3 1 -2.65 0.00 4 1 1.89 0.00 0 梁 荷 载: NE LI KL P X P1 X1 1 1 1 -3.04 0.00 1 1 1 -5.32 0.00 - 节点侧向（水平向）位移(mm) - 节点号 x 节点号 x 节点号 x 节点号 x (1) 0.179 (2) -1.649 (3) -0.176 (4) -1.265 (5) -0.721 (6) 0.000 (7) 0.000 - 柱内力 - 柱号 M N V M N V 1 -8.96 -20.42 -8.78 1.99 20.42 -6.33 2 -3.46 -27.78 3.48 -7.41 27.78 7.29 3 -1.99 -20.42 6.33 32.90 20.42 -14.28 4 7.41 -27.78 -7.29 -37.79 27.78 12.96 - 梁内力 - 梁号 M N V M N V 1 -32.90 -16.24 -18.90 -25.94 16.24 1.29 2 25.94 -15.66 -4.48 37.79 15.66 -26.35 吊车荷载计算. - 吊车 1 - 吊车连接节点数: 2 吊车连接节点号: 1, 2, 最大轮压在左侧产生的各节点竖向荷载(Dmax在跨左): 163.720, 121.650, 最大轮压在右侧产生的各节点竖向荷载(Dmax在跨右): 121.650, 163.720, 空车最大轮压在左侧产生的各节点竖向荷载(Wmax在跨左):0.000, 0.000, 空车最大轮压在右侧产生的各节点竖向荷载(Wmax在跨右):0.000, 0.000, 吊车竖向荷载与节点竖向偏心距(m): 0.500, -0.500, 吊车水平刹车力在各节点产生的最大水平力(Tmax): 2.970, 2.970, 吊车的横向水平荷载与各节点的垂直距离(m): 0.600, 0.600, 考虑空间工作和扭转影响的效应调整系数: 1.000 吊车桥架引起的地震剪力与弯矩增大系数: 1.000 吊车桥架重量:158.000 - Dmax 标准值作用位于跨左 - - 柱内力 - 柱号 M N V M N V 1 -16.91 173.37 -11.75 -50.04 -173.37 11.75 2 31.89 117.21 11.75 35.06 -117.21 -11.75 3 -46.15 -1.52 -11.75 10.91 1.52 11.75 4 28.57 1.52 11.75 6.67 -1.52 -11.75 - 梁内力 - 梁号 M N V M N V 1 -10.91 11.54 -2.68 -4.69 -11.54 2.68 2 4.69 11.84 -0.34 -6.67 -11.84 0.34 - Dmax 标准值作用位于跨右 - - 柱内力 - 柱号 M N V M N V 1 -31.89 117.21 -11.75 -35.06 -117.21 11.75 2 16.91 173.37 11.75 50.04 -173.37 -11.75 3 -28.57 1.52 -11.75 -6.67 -1.52 11.75 4 46.15 -1.52 11.75 -10.91 1.52 -11.75 - 梁内力 - 梁号 M N V M N V 1 6.67 11.84 0.34 -4.69 -11.84 -0.34 2 4.69 11.54 2.68 10.91 -11.54 -2.68 - 左来刹车标准值作用 (Tmax 作用向右) - - 节点侧向（水平向）位移(mm) - 节点号 x 节点号 x 节点号 x 节点号 x (1) 2.591 (2) 2.591 (3) 3.802 (4) 3.802 (5) 3.803 (6) 0.000 (7) 0.000 - 柱内力 - 柱号 M N V M N V 1 13.62 -0.99 3.07 3.88 0.99 -3.07 2 13.62 0.99 3.07 3.88 -0.99 -3.07 3 -3.88 -0.99 3.07 5.72 0.99 0.00 4 -3.88 0.99 3.07 5.72 -0.99 0.00 - 梁内力 - 梁号 M N V M N V 1 -5.72 -0.10 -0.98 0.00 0.10 0.98 2 0.00 0.10 -0.98 -5.72 -0.10 0.98 - 右来刹车标准值作用 (Tmax 作用向左) - - 节点侧向（水平向）位移(mm) - 节点号 x 节点号 x 节点号 x 节点号 x (1) -2.591 (2) -2.591 (3) -3.802 (4) -3.802 (5) -3.803 (6) 0.000 (7) 0.000 - 柱内力 - 柱号 M N V M N V 1 -13.62 0.99 -3.07 -3.88 -0.99 3.07 2 -13.62 -0.99 -3.07 -3.88 0.99 3.07 3 3.88 0.99 -3.07 -5.72 -0.99 0.00 4 3.88 -0.99 -3.07 -5.72 0.99 0.00 - 梁内力 - 梁号 M N V M N V 1 5.72 0.10 0.98 0.00 -0.10 -0.98 2 0.00 -0.10 0.98 5.72 0.10 -0.98 - 荷载效应组合及强度、稳定、配筋计算 - 钢 柱 1 截面类型= 39; 布置角度= 0; 计算长度：Lx= 12.74, Ly= 5.70; 长细比：x= 75.8,y=125.6 构件长度= 5.70; 计算长度系数: Ux= 2.24 Uy= 1.00 截面参数:400X200 国标 H 型钢 柱 下 端 柱 上 端 工况号 M N V M N V 1 10.72 1.91 12.00 14.72 3.48 3.08 2 14.58 -4.58 13.26 18.04 9.06 1.82 3 -35.71 10.32 -19.85 -17.15 -4.94 -1.30 4 -31.85 3.84 -18.59 -13.83 0.65 -2.56 5 -23.17 38.91 -7.56 -19.93 -33.52 7.56 6 -19.31 32.42 -6.30 -16.61 -27.94 6.30 7 -26.07 43.77 -8.51 -22.43 -37.71 8.51 8 -41.28 62.90 -13.47 -35.52 -57.51 13.47 9 -37.42 56.42 -12.21 -32.20 -51.93 12.21 10 -38.75 60.57 -12.65 -33.34 -54.51 12.65 11 -41.28 62.90 -13.47 -35.52 -57.51 13.47 12 -37.42 56.42 -12.21 -32.20 -51.93 12.21 13 -38.75 60.57 -12.65 -33.34 -54.51 12.65 14 -23.17 38.91 -7.56 -19.93 -33.52 7.56 15 -19.31 32.42 -6.30 -16.61 -27.94 6.30 16 -26.07 43.77 -8.51 -22.43 -37.71 8.51 17 -2.83 16.71 4.18 0.86 -11.32 4.87 18 1.03 10.22 5.44 4.18 -5.74 3.61 19 -30.70 21.76 -14.93 -18.26 -16.37 2.25 20 -26.83 15.27 -13.67 -14.94 -10.78 0.98 21 -20.95 40.70 -1.73 -14.73 -35.31 10.78 22 -17.09 34.22 -0.47 -11.40 -29.73 9.52 23 -48.81 45.75 -20.85 -33.85 -40.36 8.16 24 -44.95 39.26 -19.58 -30.53 -34.78 6.90 25 -20.95 40.70 -1.73 -14.73 -35.31 10.78 26 -17.09 34.22 -0.47 -11.40 -29.73 9.52 27 -48.81 45.75 -20.85 -33.85 -40.36 8.16 28 -44.95 39.26 -19.58 -30.53 -34.78 6.90 29 -2.83 16.71 4.18 0.86 -11.32 4.87 30 1.03 10.22 5.44 4.18 -5.74 3.61 31 -30.70 21.76 -14.93 -18.26 -16.37 2.25 32 -26.83 15.27 -13.67 -14.94 -10.78 0.98 33 10.72 1.91 12.00 14.72 3.48 3.08 34 14.58 -4.58 13.26 18.04 9.06 1.82 35 -35.71 10.32 -19.85 -17.15 -4.94 -1.30 36 -31.85 3.84 -18.59 -13.83 0.65 -2.56 37 -1.96 18.70 7.87 3.81 -13.32 7.22 38 1.90 12.22 9.13 7.13 -7.73 5.96 39 -48.39 27.12 -23.99 -28.06 -21.73 2.84 40 -44.53 20.63 -22.73 -24.74 -16.14 1.58 41 -1.96 18.70 7.87 3.81 -13.32 7.22 42 1.90 12.22 9.13 7.13 -7.73 5.96 43 -48.39 27.12 -23.99 -28.06 -21.73 2.84 44 -44.53 20.63 -22.73 -24.74 -16.14 1.58 45 10.72 1.91 12.00 14.72 3.48 3.08 46 14.58 -4.58 13.26 18.04 9.06 1.82 47 -35.71 10.32 -19.85 -17.15 -4.94 -1.30 48 -31.85 3.84 -18.59 -13.83 0.65 -2.56 49 67.63 30.74 12.43 3.21 -25.35 -12.43 50 71.49 24.26 13.69 6.53 -19.77 -13.69 51 -121.73 57.36 -30.08 -49.75 -51.97 30.08 52 -116.57 49.16 -28.40 -45.32 -44.67 28.40 53 -121.73 57.36 -30.08 -49.75 -51.97 30.08 54 -116.57 49.16 -28.40 -45.32 -44.67 28.40
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