门式钢架抗风柱计算书.doc

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
Ix(cm^4)=13819 ix(cm)=15.77
Wx(cm^3)=708.7
Iy(cm^4)=1036 iy(cm)=4.32
Wy(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：Mx= 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：
Wnx=694.526cm^3
Wny=102.508cm^3
An=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：Mx= 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=tf=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/Wx)*{[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=(fy/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

φx=0.906
βmx=1
Nex=3.14×3.14×2.06e+005×55.6/38/38/1.1/10=7.1e+003kN
γx=1.05
σ1=σ2=3.14e+003/0.906/55.6×10+(1*14.6)/709/1.05/(1-3.14/7.1e+003×0.8)×10^3=20.2N/mm^2
σ3=σ4=3.14e+003/0.906/55.6×10-(1*14.6)/709/1.05/(1-3.14/7.1e+003×0.8)×10^3=(-18.9)N/mm^2

验算y轴整稳：
计算y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=(fy/E)^0.5*(λ/π)=(235/2.06e+005)^0.5×(139/3.14)=1.49
λn=1.49>0.215
φ=1/(2λn^2){(α2+α3λn+λn^2)-[(α2+α3λn+λn^2)^2-4λn^2]^0.5}
=1/(2×1.49^2)×{(0.965+0.3×1.49+1.49^2)
-[(0.965+0.3×1.49+1.49^2)^2-4×1.49^2]^0.5}
=0.349
λy=6e+003/43.2=139
βtx=1
η=1.0
γy=1.2
φb=0.622
βmy=1
Ney=3.14×3.14×2.06e+005×55.6/139/139/1.1/10=532kN
σ1=σ2=3.14e+003/0.349/55.6×10+(1*14.6)/709/0.622)×10^3=34.7N/mm^2
σ3=σ4=3.14e+003/0.349/55.6×10-(1*14.6)/709/0.622)×10^3=(-32.4)N/mm^2
34.7≤215，合格！

七. 翼缘宽厚比验算
最不利工况为：1.2D+1.4W1
最不利截面位于高度750m处
轴力：N= 2.75kN
绕x轴弯矩：Mx= 6.37kN·m
剪力：= (-7.28)kN
截面塑性发展系数
γ2=1.2
γ3=1.05
翼缘宽厚比：b0/Tf1=83/8=10.4

翼缘宽厚比限值：[b0/t]=13.000×(235/fy)^0.5=13

10.4≤13，合格！

八. 腹板高厚比验算
最不利工况为：1.2D+1.4W1
最不利截面位于高度750m处
轴力：N= 2.75kN
绕x轴弯矩：Mx= 6.37kN·m
剪力：= (-7.28)kN
截面塑性发展系数
γ2=1.2
γ3=1.05
腹板计算高度：h0=348 mm
腹板高厚比：h0/Tw=348/6=58
腹板高厚比限值：[h0/t]=80

58≤80，合格！

九. 2轴挠度验算
最不利工况为：D+W1+0.7L
最不利截面位于高度3000m处
挠度为：1.38mm
1.38≤15，合格！

十. 2轴长细比验算
2轴长细比为：6e+003/43.2=139
139≤150，合格！

十一. 3轴长细比验算
3轴长细比为：6e+003/158=38
38≤150，合格！

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