轻型门式刚架结构 - 图文(5)

2019-02-15 21:44

隅撑间距不应大于所撑梁受压翼缘宽度 的 倍。 隅撑应根据GB 50017规范的规定按轴心受压构件的支撑来设计。隅撑截面常选用单根等边角钢,轴向压力按公式(1—43)计算。

式中 M ——梁负弯矩; h ——梁截面高度;

θ——隅撑与檩条轴线的夹角。

当隅撑成对布置时,每根隅撑的计算轴压力可取公式(1—43)计算值的一半。

需要注意的是,单面连接的单角钢压杆在计算其稳定性时,不用换算长细比,而是对f值乘以相应的折减系数。 1.3.3.8 节点设计

门式刚架结构中的节点有:梁与柱连接节点、梁和梁拼接节点及柱脚。当有桥式吊车时,刚架柱上还有牛腿。

(1)斜梁与柱的连接及斜梁拼接

门式刚架斜梁与柱的刚接连接,一般采用高强度螺栓-端板连接。具体构造有端板竖放(图1-14a)、端板斜放(图1-14b)和端板子放(图1-14c)三种形式。斜梁拼接时也可用高强度螺栓-端板连接,宜使端板与构件外边缘垂直(图 1-14d)。斜梁拼接应按所受最大内力设计。当内力较小时,应按能承受不小于较小被连接截面承载力一半设计。

图1-14所示节点也称为端板连接节点,都必须按照刚接节点进行设计,即在保证必要的强度的同时,提供足够的转动刚度。

为了满足强度需要,宜采用高强度螺栓,并应对螺栓施加预拉力。预拉力可以增强节点转动刚度。螺栓连接可以是摩擦型或承压型的。摩擦型连接按剪力大小决定端板与柱翼缘接触面的处理方法。当剪力较小时,摩擦面可不做专门处理。

端板螺栓应成对地对称布置。在受拉翼缘和受压翼缘的内外两侧各设一排,并宜使每个翼缘的四个螺栓的中心与翼缘的中心重合。为此,将端板伸出截面高度范围以外形成外伸式连接(图1-14a),以免螺栓群的力臂不够大。但若把端板斜放,因斜截面高度大,受压一

侧端板可不外伸(图1_14b)。分析研究表明,图1—14(a)的外伸式连接转动刚度可以满足刚性节点的要求。外伸式连接在节点负弯矩作用下,可假定转动中心位于下翼缘中心线上。如图1—14(a)所示上翼缘两侧对称设置4个螺栓时,每个螺栓承受下面公式表达的拉力,并依此确定螺栓直径:

式中 h1——梁上下翼缘中至中距离

力偶M/h1,的压力由端板与柱翼缘间承压面传递,端板从下翼缘中心伸出的宽度应不

小于

式中,b为端板宽度。为了减小力偶作用下的局部变形,有必要在梁上下翼缘中线处设柱加劲肋。有加劲肋的节点,转动刚度比不设加劲肋者大。

当受拉翼缘两侧各设一排螺栓不能满足承载力要求时,可以在翼缘内侧增设螺栓,如图1-15(a)所示。按照绕下翼缘中心A(图1-14a)的转动保持在弹性范围内的原则,此第三排螺栓的拉力可以按 计算,h3为 A点至第三排螺栓的距离,两个螺栓可承弯矩M = b

2Nth3。

节点上剪力可以认为由上边二排抗拉螺栓以外的螺栓承受,第三排螺栓拉力未用足,可以和下面二排(或二排以上)螺栓共同抗剪。

螺栓排列应符合构造要求,图1-15的ew、ef应满足扣紧螺栓所用工具的净空要求,通常不小于35mm,螺栓端距不应小于2倍螺栓孔径,两排螺栓之间的最小距离为3倍螺栓直径,最大距离不应超过400mm。

端板的厚度t可根据支承条件(图1-15)

按下列公式计算,但不应小于 16mm,和梁端板相连的柱翼缘部分应与端板等厚度。 (a)伸臂类端板

(b)无加劲肋类端板

(c)两边支承类端板 当端板外伸时

当端板平齐时

(d)三边支承类端板

式中和图中 Nt——一个高强度螺栓受拉承载力设计值;

ew、ef——分别为螺栓中心至腹板和翼缘板表面的距离; b、bs——分别为端板和加劲肋板的宽度; a ——螺栓的间距;

f ——端板钢材的抗拉强度设计值。

在门式刚架斜梁与柱相交的节点域,应按下列公式验算剪应力:

式中 dc、tc ——分别为节点域柱腹板的宽度和厚度; db ——斜梁端部高度或节点域高度; M ——节点承受的弯矩,对多跨刚架中间柱处,应取两侧斜梁端弯矩的代数和或

柱端弯矩

fv ——节点域柱腹板的抗剪强度设计值。

当不满足公式(1-45)的要求时,应加厚腹板或设置斜加劲肋。

刚架构件的翼缘与端板的连接应采用全熔透对接焊缝,腹板与端板的连接应采用角焊缝。在端板设置螺栓处,应按下列公式验算构件腹板的强度:

当Nt2≤0.4P时,

当Nt2>0.4P时,

式中 Nt2——翼缘内第二排一个螺栓的轴向拉力设计值; P——高强度螺栓的预拉力;

ew——螺栓中心至腹板表面的距离;

tw——腹板厚度;

f ——腹板钢材的抗拉强度设计值。

当不满足公式(1-47)的要求时,可设置腹板加劲肋或局部加厚腹板。 (2)柱脚

门式刚架的柱脚,一般采用平板式铰接柱脚(图1_16a、b),当有桥式吊车或刚架侧向刚度过弱时,则应采用刚接柱脚(图1—16c、d)。

柱脚锚栓应采用Q235或Q345钢材制作。锚栓的锚固长度应符合现行国家标准《建筑地基基础设计规范》 (GB 50007—2002)的规定,锚栓端部按规定设置弯钩或锚板。

计算风荷载作用下柱脚锚栓的上拔力时,应计人柱间支撑的最大竖向分力,此时,不考虑活荷载(或雪荷载)、积灰荷载和附加荷载的影响,同时永久荷载的分项系数1.0。锚栓直径不宜小于24mm,且应采用双螺帽以防松动。

柱脚锚栓不宜用于承受柱脚底部的水平剪力。此水平剪力可由底板与混凝土基础之间的摩擦力(摩擦系数可取0.4)或设置抗剪键承受。

(3)牛腿

当有桥式吊车时,需在刚架柱上设置牛腿,牛腿与柱焊接连接,其构造见图1—17。牛腿根部所受剪力V、弯矩M根据下式确定。 V =1.2PD+1.4Dmax (1—48)

M =Ve (1—49) 式中 PD----吊车梁及轨道在牛腿上产生的反力;

Dmax——吊车最大轮压在牛腿上产生的最大反力。

牛腿截面一般采用焊接工字形截面,根部截面尺寸根据V和M确定,做成变截面牛腿时,端部截面高度h不宜小于H/2。在吊车 梁下对应位置应设置支承加劲肋。吊车梁与牛腿的连接宜设置长圆

孔。高强度螺栓的直径可根据需要选用,通常采用M16~M24螺栓。牛腿上翼缘及下翼缘与柱的连接焊缝均采用焊透的对接焊缝。牛腿腹板与柱的连接采用角焊缝,焊脚尺寸由剪力V确定。

(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


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