轻型门式刚架(手算)计算说明书

1.设计资料

南京的某厂房采用单跨双坡门式刚架。长度90m，柱距6m，跨度15m。门式刚架檐高6m，屋面坡度为1:10。刚架为变截面梁、柱，柱脚铰接。钢材选用Q345钢，焊条采用E43型。基础混凝土C25。

屋面材料：夹芯板0.25kN/㎡。

墙面材料：夹芯板0.25kN/㎡。

天沟：钢板天沟。

自然条件：基本雪压0.65 kN/㎡基本风压0.4 kN/㎡不考虑地震作用，屋面无积灰，厂房无吊车。

恒载0.25 kN/㎡活载0.5 kN/㎡

经过验算可以选择檩条为C160×60×20×3.0 水平间距1.5m

2.梁柱界面选择及截面特性

截面简图截面特性

1-1剖面

2-2（3-3）剖面

4-4剖面

5-5剖面

3.荷载计算

（1）荷载取值计算

屋面自重（标准值，沿坡向）：

夹芯板0.25kN/㎡檩条及支撑0.15kN/㎡刚架横梁0.10kN/㎡总计0.50kN/㎡屋面雪荷载（标准值）0.65kN/㎡

屋面均布活荷载（标准值） 0.50kN/㎡ 柱及墙梁自重（标准值） 0.55kN/㎡

风载 基本风压w 0=0.4 kN/㎡，地面粗糙度为B 类，按封闭建筑选取中间区单元，刚架风载体型系数如下：

（2）分项荷载作用计算 1）屋面永久荷载作用

标准值为 0.5×α

cos 1

×6=3.01 kN/㎡ 2）屋面可变荷载作用

标准值为 0.65×α

cos 1

×6=3.92 kN/㎡ 3）柱及墙梁自重 标准值为

0.55×6=3.3 kN/㎡

4）风载

墙面风荷载变化系数按柱顶标高计算取为1.0，则 W=1.0×0.4=0.4 kN/㎡ 墙面风雅标准值为 q w AB =0.4×（+0.25）×6=+0.6 kN/㎡

q w DE =0.4×（-0.55）×6=-1.32 kN/㎡ 屋面负风压标准值为

q

w BC

=0.4×(-1.00) ×6=-2.4 kN/㎡

q w

CD

=0.4×(-0.65) ×6=-1.56 kN/㎡

4.刚架内力计算及组合

（1）刚架内力计算

《按建筑结构静力计算手册》中的变截面刚架进行计算

已知斜梁长度a=7.537m，矢高f=0.75m,柱高h=6.0m，跨度l=15m

Ø=

I

I

23

12×

h

a=

6.

26132

3.

15667×

6

537

.7=0.7534 Ψ=

h

f=

0.6

75

.0=0.125

对于横梁23有

V=

l

l h

=

5.7

3=0.4 t=（

d

d

max

min）3=（

776

376）

3=0.114

l

m=1

对于柱12有

V=1 t=（

822

272）

3=0.036

查表可以得到

α23=3.888 α32=1.804 β

23

=1.617 α21=0.307

θ23=α23+ α32+2β

23

=8.926

A= θ23+Ψ²α32+2Ψ(α32+β23)+

Φ

α21

=10.217

B=α32(1+Ψ)+ β23=3.6465

C=α23+β23(1+Ψ)+

Φ

α21

=6.115

R w23

23

=0.459 R w32=0.349 R w21=0.309

K w w2323=R w23

23

+R w32(1+Ψ)=0.852

N=B+C+

Φ

w

21

2R

=10.582 故计算出内力图如下

屋面恒载作用下

屋面活载作用下

风荷载作用下

（2）刚加内力组合

刚架梁内力组合表

钢架柱内力组合表

(3)最不利荷载组合作用下刚架M、N、V图如下

5.刚架梁柱截面验算 （1）构件宽厚比验算

1）梁翼缘 t

b

=

122)

8-250(=10.08<15f

y

235=15345235=12.038 (满足要求)

2）柱翼缘 t

b

=

142)

8-250(=8.64<15f

y

235=15345235=12.038 (满足要求)

3）梁腹板 对1—1截面

t

h

w

w

=

8776

=97<250f

y

235=206.33 (满足要求) 对2—2、3--3截面 t h w

w

=

8376

=47<250f

y

235=206.33 (满足要求) 4）柱腹板

对柱底5--5截面

t

h w

w

=

8272

=34<250f

y

235=206.33 (满足要求) 对柱顶4—4截面

t

h w

w

=

8822

=102.75<250f

y

235=206.33 (满足要求) （2）有效截面特性

1）柱有效截面特性

翼缘 柱受压翼缘为一边支承、一边自由的均匀受压板件，当其自由外伸宽厚比不超过规范所规定的允许宽厚比时，柱受压翼缘全截面有效。因此

σ1=A N +W M nx x

x γ

=3749300

05.1034.1341357625.6810106

3××+×=39.074N/mm 2 由α=（σ1-σ2）/σ1=0 查得ζ=5 N/mm 2 则

t

b =142)

8-250(=8.64<[t

b ]=100σ

ξ

1

=100

074

.395

=35.772 (满足要求)