门式钢架抗风柱计算书

抗风柱计算书

一. 设计资料

抗风柱采用H-390*198*6*8截面，材料为Q235；

抗风柱高度为6m，抗风柱间距为4m；

绕3轴计算长度为6m；绕2轴计算长度为6m；

柱上端连接类型为铰接；柱下端连接类型为铰接；

风载、墙板作用起始高度为0m；

净截面折减系数为0.98；

抗风柱挠度限值为：L/400；

3轴刚度限值为150；2轴刚度限值为150；

抗风柱2轴方向承受风载；

采用《钢结构设计规范 GB 50017-2003》进行验算；

以下为截面的基本参数：

A(cm^2)=55.57

I x(cm^4)=13819 i x(cm)=15.77

W x(cm^3)=708.7

I y(cm^4)=1036 i y(cm)=4.32

W y(cm^3)=104.6

二. 荷载组合及荷载标准值

考虑恒载工况(D)、活载工况(L)、风压力工况(W1)、风吸力工况(W2)；

强度稳定验算时考虑以下荷载工况组合：

1.2D+1.4L

1.2D+1.4W1

1.2D+1.4W2

1.2D+1.4L+0.84W1

1.2D+0.98L+1.4W1

1.2D+1.4L+0.84W2

1.2D+0.98L+1.4W2

1.35D+0.98L

挠度验算时考虑以下荷载工况组合：

D+L

D+L+0.6W1

D+W1+0.7L

D+L+0.6W2

D+W2+0.7L

恒载：抗风柱自重： 0.436225kN/m

风载：基本风压： 0.55kN/m^2

风压力的体型系数1，风吸力体型系数(-1)，柱顶风压高度变化系数1

阵风系数为1；风压综合调整系数1.05；

柱顶风压力标准值：1×1×1×1.05×0.55=0.5775kN/m^2；

柱顶风吸力标准值：(-1)×1×1×1.05×0.55=(-0.5775)kN/m^2；

三. 验算结果一览

压弯强度 1.2D+0.98L+1.4W1 20.2445

215 通过 y轴受剪强度 1.2D+0.98L+1.4W2

4.92395 125 通过整稳

1.2D+1.4W1 34.6541 215 通过

翼缘宽厚比 1.2D+1.4W1 10.375 13 通过腹板高厚比 1.2D+1.4W1 58

80 通过 2轴挠度 D+W1+0.7L

1.38491 15 通过 2轴长细比

- 138.889 150 通过 3轴长

细比 - 38.0469 150

通过

四. 压弯强度验算

最不利工况为：1.2D+0.98L+1.4W1

最不利截面位于高度3000m处

轴力：N= 1.5708kN

绕x轴弯矩：M x= 14.553kN·m

计算γ：

截面塑性发展系数

γ2=1.2

γ3=1.05

验算强度：

考虑净截面折减：

W nx=694.526cm^3

W ny=102.508cm^3

A n=54.4586cm^2

σ1=1.5708/54.4586×10+(14.553)/694.526/1.05×10^3=20.2445N/mm^2

σ2=1.5708/54.4586×10+(14.553)/694.526/1.05×10^3=20.2445N/mm^2

σ3=1.5708/54.4586×10-(14.553)/694.526/1.05×10^3=(-19.6676)N/mm^2

σ4=1.5708/54.4586×10-(14.553)/694.526/1.05×10^3=(-19.6676)N/mm^2

20.2445≤215，合格！

五. y轴受剪强度验算

最不利工况为：1.2D+0.98L+1.4W2

最不利截面位于高度6000m处

剪力：V= (-9.702)kN

τ=(-9.702)×420.804/0.6/13819×10=(-4.92395)N/mm^2

4.92395≤125，合格！

六. 整稳验算

最不利工况为：1.2D+1.4W1

区段内最大内力为：

轴力：N= 3.14121kN

绕x轴弯矩：M x= 14.553kN·m

计算φb：

双轴对称截面：ηb=0

等截面工字形简支梁βb计算：

受压翼缘无支撑长度：l1=6000mm

受压翼缘宽度：b1=198mm

受压翼缘厚度：t1=t f=8mm

ξ=(l1*t1)/(b1*h)=(6000×8)/(198×390)=0.621601

跨中无侧向支承，均布荷载作用在上翼缘

ξ<=2.0，βb=0.69+0.13×0.621601=0.770808

φb=βb*(4320/λy^2)*(A*h/W x)*{[1+(λy*t1)^2/(4.4*h)^2]^0.5+ηb}*(235/fy) =0.770808×(4320/138.889^2)×(5557×390/708667)×

{[1+(138.889×8)^2/(4.4×390)^2]^0.5+0}×(235/235)

=0.62891

φb>0.6：

φb^'=1.07-0.282/φb=1.07-0.282/0.62891=0.621605

取φb=φb^'=0.621605

计算γ：

截面塑性发展系数

γ2=1.2

γ3=1.05

验算x轴整稳：

计算x轴方向的轴压稳定系数：

轴压稳定系数：

b类截面

α1=0.65

α2=0.965

α3=0.3

正则化长细比：λn=(f y/E)^0.5*(λ/π)=(235/2.06e+005)^0.5×(38/3.14)=0.409

λn=0.409>0.215

φ=1/(2λn^2){(α2+α3λn+λn^2)-[(α2+α3λn+λn^2)^2-4λn^2]^0.5}

=1/(2×0.409^2)×{(0.965+0.3×0.409+0.409^2)

-[(0.965+0.3×0.409+0.409^2)^2-4×0.409^2]^0.5}

=0.906