《建筑钢结构设计》大作业
因V<0.5Vu，取V=0.5Vu，按规范GB70017式4.4.1-1验算，
h12NMf?(Af1?Af2h2)(f?)
h2A 故(219278120?(200?12??200?12?219)(215?)
2198210=216KN2m>M=193.30KN2m，取M=Mf
M?MfV2?1)??0?1，满足要求。 0.5VuMeu?Mf(3)整体稳定验算
构件的最大内力：N=124.92KN，M=221.46KN2m A．刚架柱平面内的整体稳定性验算。 刚架柱高H=6000mm，梁长L=21070mm. 柱的线刚度K1=Ic1/h=28181×104/6000=46968.3mm3
梁线刚度K2=Ib0/(2?S)=28181×104/(2×9045)=15578.2mm3 K2/K1=0.332，查表得柱的计算长度系数?=2.934。 刚架柱的计算长度lx=?h=17604mm。
?x=lx/ix=17604/185.3=95.0<[?]=150，b类截面，查表得?x=0.588
N
'EX0?2EAe0?2?206?103?8210???1681.4KN，?mx=1.0 1.1?21.1?95.02?mxMxN124.92?1031.0?221.46?106 ???N124.92?xAe0W(1??0.588?82101252?103?(1?0.588?))e1x'NEX01681.4
=212.19N/mm2 B．刚架柱平面外的整体稳定验算 考虑屋面压型钢板墙面与墙梁紧密连接，起到应力蒙皮作用，与柱连接的墙梁可作为柱平面外的支承点，但为安全起见，计算长度按两个墙梁距离或隅撑间距考虑，即ly=3000mm。 对于等截面构件?=0，?s=?w=1 ?y=?sl/iy0=3000/44.2=67.9，b类截面，查表得?y=0.764 华中科技大学土木工程与力学学院 16 《建筑钢结构设计》大作业 ?by?43208210?42667.9?122??()?1.138?0.6 67.921252?1034.4?426取?b’=1.07－0.282/?by=0.822 ?t?1.0-NN2?0.75()?0.930 N'EX0N'EX0?tM124.92?1030.930?221.46?106N????214.04N/mm2?f?215N/mm23?yAe0We1?br0.764?82100.822?1252?10(4)按《钢结构设计规范》(GB50017－2003)校核刚架柱腹板容许高厚比 柱顶截面： ?maxmin176.9178.12?103221.46?106?2132 ???9.52?167.39?N/mm4?157.87821028181?10?0??max??min?1.89 ?max故 h0235?53.25?(48?0?0.5??26.2)?98.47，满足要求。 twfy柱底截面： ?0?0,故 h0235?53.25?(16?0?0.5??25)?89.19，满足要求。 twfy4．验算刚架在风荷载作用下的侧移μ Ic=Ib=28181cm4，ζt= Ic l/hIb=21000/6000=3.5 刚架柱顶等效水平力按下式计算： H=0.67W=0.67×13.56=9.09KN 其中W=(ω1+ω4)2h=(0.71+1.55)×6.0=13.56KN Hh39.09?103?60003??(2??t)??(2?3.5)?15.51mm?[?]?h/150?40mm3412EIc12?206?10?28181?10（三）节点验算 1．梁柱连接节点 (1) 螺栓强度验算 梁柱节点采用10.9级M22高强度摩擦型螺栓连接，构件接触面采用喷砂，摩擦面抗滑移系数 华中科技大学土木工程与力学学院 17 《建筑钢结构设计》大作业 每个高强度螺栓的预拉力为190KN，连接处传递内力设计值：N=43.26KN，V=79.58KN，?=0.45， M=221.46KN2m。 每个螺栓的拉力： N1?N2?My1N221.46?0.26543.26????135.0KN?0.8?190?152KN 2222?yin4?(0.265?0.16?0.1)12My2N221.46?0.1643.26????80.10KN?0.8?190?152KN 2222?yin4?(0.265?0.16?0.1)12NMy?33?y2?N?221.46?0.1?43.26?48.71KN?0.8?190in4?(0.2652?0.162?0.12)12?152KN 螺栓群的抗剪力： NbV?0.9nf?p?0.9?1?0.45?190?12?923.4KN?V?79.58KN，满足要求。 最外排一个螺栓的抗剪、抗拉力： NVNb?Nt79.58/8135.0Nb???0.97?1，满足要求。 Vt923.4/8152(2)端板厚度验算 端板厚度取为t=21mm。 按二边支承类端板计算： 6efewNt6?40?46?128.65?103t?[ee?40?(40?46)]?205?20.9mm wb?2f(ef?ew)]f[46?200?2?(3)梁柱节点域的剪应力验算 ?Mdd?221.46?106??426?10?122N/mm2?fv?125N/mm2，满足要求。 bctc426(4)螺栓处腹板强度验算 Nt3=48.71KN<0.4P=0.4×190=76.0KN 0.4P0.e?4?190?103?206.52N/mm2?f?215N/mm2，满足要求。 wtw46?8华中科技大学土木工程与力学学院 18 《建筑钢结构设计》大作业 2．横梁跨中节点 横梁跨中节点采用10.9级M20高强度摩擦型螺栓连接，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为155KN，连接处传递内力设计值：N=37.37KN，V=4.21KN，M=156.32KN2m。 每个螺栓的拉力： N1?N2?My1N156.32?0.26537.37????103.4KN?0.8?155?124KN 222?yin4?(0.265?0.16)8My2N156.32?0.1637.37????60.58KN?0.8?155?124KN 222yn4?(0.265?0.16)8?i螺栓群的抗剪力： bNV?0.9nf?p?0.9?1?0.45?155?8?502.2KN?V?4.21KN，满足要求。 最外排一个螺栓的抗剪、抗拉力： NVNt4.21/8103.4????0.84?1，满足要求。 bNVNtb502.2/8124(2)端板厚度验算 端板厚度取为t=18mm。 按二边支承类端板计算： 华中科技大学土木工程与力学学院 19 《建筑钢结构设计》大作业 6?40?46?95.01?103t???17.8mm [ewb?2ef(ef?ew)]f[46?200?2?40?(40?46)]?205(3)螺栓处腹板强度验算 Nt2=60.58KN<0.4P=0.4×155=62.0KN 6efewNt0.4P0.4?155?103??168.48N/mm2?f?215N/mm2，满足要求。 ewtw46?8图19.刚架梁跨中节点 3． 柱脚设计 刚架柱与基础铰接，采用平板式铰接柱脚。 (1)柱脚内力设计值 Nmax=124.92KN，相应的V=36.91KN； Nmin=16.40KN，相应的V=2.46KN。 (2)由于柱底剪力较小， Ｖmax=36.91KN<0.4Nmax=41.13KN，故一般跨间不需剪力键；但经计算在设置柱间支撑的开间必须设置剪力键。 另Nmin>0，考虑柱间支 图20.刚架柱脚节点 撑竖向上拔力后，锚栓仍不承受拉力，故仅考虑柱在安装过程中的稳定，按构造要求设置锚栓 华中科技大学土木工程与力学学院 20