兰州理工大学土木工程学院房屋建筑钢结构设计课件第一章 轻型门式刚架结构.ppt

(4)摇摆柱与斜梁的连接构造 摇摆柱与斜梁的连接比较简单，构造图见图1-18 【例题1-1】 图1-19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。试验算该刚架柱的强度及整体稳定是否满足设计要求。 【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1-3。 (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 与板件受弯、受压有关的系数 大头截面腹板全部有效。 小头截面： 全截面有效。 (3)楔形柱的计算长度 查表1-2得柱的计算长度系数μγ=1.22 柱平面内的计算长度l0x=μγh =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 l0x=3684mm (4)楔形柱的强度计算 柱腹板上不设加劲肋，kτ=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 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。 (5)楔形柱平面内稳定计算 查GB 50017规范附表得φxy =0.743 等效弯矩系数βmx =1.0 (6)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，iy =42.7mm和 Wx =891X103mm3。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φy =0.646 柱的楔率γ=d1/d0-1=616/456-1=0.35,不大于0.268h/d0及6.0 梁整体稳定系数 等效弯矩系数 因上柱段两端弯曲应力相差不多，取βt=1.0 下段柱也满足要求，这里从略。 讨论 强度计算属于截面承载力问题。对于底部铰接的柱，上端弯矩最大，这里只验算大头截面。计算时，抗剪承载力考虑了屈曲影响。如果剪力很大， V1接近Vd，则还应考虑是否需要验算其他截面。  1．5 檩 条 设 计 1．5．1 檩条的截面形式 檩条的截面形式可分为实腹式和格构式两种。当檩条跨度(柱距)不超过 9m时，应优先选用实腹式檩条。 实腹式檩条的截面形式如图1-25所示。 当屋面荷载较大或檩条跨度大于9m时，宜选用格构式檩条。 格构式檩条的构造和支座相对复杂， 侧向刚度较低，但用钢量较少。 1．5．2 檩条的荷载和荷载组合 (1)永久荷载 (2)可变荷载 要考虑屋面均布活荷载、雪荷载和积灰荷载外，还需考虑施工检修集中荷载，一般取1.0kN. 檩条的荷载组合 主要考虑两种荷载组合： (1)1.2×永久荷载+1.4×max{屋面均布活荷载，雪荷载}； (2)1.2×永久荷载+1.4×施工检修集中荷载换算值 当需考虑风吸力对檩条的受力影响时，还应进行下式的荷载组合： (3)1.0×永久荷载+1.4×风吸力荷载。 1．5．3 檩条的内力分析 设置在刚架斜梁上的檩条在垂直于地面的均布荷载作用下，沿截面两个形心主轴方向都有弯矩作用，属于双向受弯构件。在进行内力分析时，首先要把均布荷载q分解为沿截面形心主轴方向的荷载 分量qx、qy，如图1—27所示： 式中 a0 ——竖向均布荷载设计值q和形心主轴y轴的夹角。 由图可见，在屋面坡度不大的情况下，卷边Z形钢的qx指向上方(屋脊)，而卷边槽钢和H型钢的qx总是指向下方(屋檐)。 对设有拉条的简支檩条(和墙梁)，由qx、qy分别引起的Mx和My按表1—4计算。  1．5．4 檩条的截面选择 1．5．4．1 强度计算 当屋面能阻止檩条的失稳和扭转时，可按下列强度公式验算截面： 式中 Mx、My——对截面x轴和y轴的弯矩； Wenx、Weny——对两个形心主轴的有效净截面模量。 1.5.4.2 整体稳定计算 当屋面不能阻止檩条的侧向失稳和扭转时(如