门式刚架梁柱分析设计实例.doc

门式刚架梁柱分析设计实例： 图1所示单跨门式刚架，柱为楔形柱，梁为等截面梁，截面尺寸及刚架几何尺寸如图所示，材料为Q235B.F。已知楔形柱大头截面的内力： M1=198.3KN.m，N1=64.5kN，V1=27.3kN；柱小头截面内力：N0=85.8kN，V0=31.6kN。试验算该刚架柱的整体稳定是否满足设计要求。 图1 刚架几何尺寸及梁柱截面尺寸 （a）刚架几何尺寸；（b）梁、柱大头截面尺寸；（c）柱小头截面尺寸 [解]：（1）计算截面几何特性： 刚架梁及楔形柱大头、小头截面的毛截面几何特性计算结果见表1-1 刚架梁、柱毛截面几何特性 表1-1 构件名称 截面 A (mm2) Ix (×104mm4) Iy (×104mm4) Wx (×103mm3) i x mm i y mm 刚架梁 2-2 6800 40375 1068 1311 243.1 39.6 刚架柱 1-1 6800 40375 1068 1311 243.1 39.6 0-0 4880 7733 1067 52.25 125.9 46.8 （2）楔形柱腹板的有效宽度计算 大头截面： 腹板边缘的最大应力 腹板边缘正应力比值 腹板在正应力作用下的凸曲系数 =21 与板件受弯、受压有关的系数 ≤0.8 大头截面腹板全部有效。 ②小头截面： 腹板压应力 ( 0. 8, (=1,故小头截面腹板全截面有效。 ⑶楔形柱的计算长度 柱的线刚度 梁的线刚度 K2/K1=17065/54797=0.31 查表得柱的计算长度系数=1.22 柱平面内的计算长度h=1.22×7368=8986mm 柱平面外的计算长度根据柱间支撑的布置情况取其几何高度的一半 ⑷楔形柱的强度计算 柱腹板上不设加劲肋，k( =5.34,偏于安全地按最大宽度计算 腹板屈曲后抗剪强度设计值 柱腹板抗剪承载力设计值 V1=27.3kN ( 0.5Vd =269.4kN.m M=198.3kN.m ( 柱大头截面强度无问题，小头截面积虽小，但弯矩为零，强度也无问题。 ⑸楔形柱平面内稳定计算 查GB 50017规范附表得 等效弯矩系数 ( f=215N/mm2 ⑹楔形柱平面外稳定计算 需要对柱上、下段分别计算。假定分段处的内力为大头和小头截面的平均值，即M=99.15kN.m，N=75.15kN,腹板高度也是大小头的平均值440mm,可以算得分段处截面几何特性：A=5840mm2,Iy=1067(104mm4,42.7mm和Wx=891(103mm3。下面计算上段的平面外稳定性，此段的小头在分段处 查GB 50017规范得 柱的楔率( =d1/d 0-1=616/456-1=0.35,不大于0.268h/d0及6.0 梁整体稳定系数 ( 0.6 修正后 等效弯矩系数 因上柱段两端弯曲应力相差不多，取(t=1.0 =19.9+159.2=179.1N/mm2( f=215N/mm2 下段柱也满足要求，这里从略。