里仁单层钢框架设计答辩ppt

答辩人：16级土木一班3组指导老师：宋坤单层平面钢框架结构分析与设计2018年11月6号燕山大学里仁学院土木工程专业目录CONTENTS123内力分析受弯梁的内力分析压弯柱的分析与设计45柱头的分析与设计受弯柱的内力分析6柱脚的分析与设计内力分析第一部分受弯梁的分析与设计压弯柱的分析与设计受弯柱的分析与设计柱头的分析与设计柱脚的分析与设计内力分析4内力分析分析可得，该结构为一次超静定，用力法求解：𝛥1𝑝=−1𝐸𝐼13×6×270×34×6+270×5×6+1𝐸𝐼×13×5×50×6−1𝐸𝐼12×6×3600×23×6+3600×5×6=−161230𝐸𝐼−1𝐸𝐼126×3600×23×6+3600×5×6=−161230𝐸𝐼𝛿11𝑋1+𝛥1𝑝=0𝛿11=1𝐸𝐼12×6×6×23×6+6×5×6=252𝐸𝐼则：𝑋1=𝛥1𝑝𝛿11=161230252=640𝐾𝑁受弯梁的分析与设计压弯柱的分析与设计受弯柱的分析与设计柱头的分析与设计柱脚的分析与设计内力分析5内力分析根据平衡方程，可得：𝐹𝑦=0，𝐹Cy=200𝐾𝑁𝐹𝑋=0，𝐹CX=20𝐾𝑁𝑀𝐶=0，𝑀𝐶=−20𝐾𝑁受弯梁的内力分析第二部分受弯梁的分析与设计7内力分析压弯柱的分析与设计受弯柱的分析与设计柱头的分析与设计柱脚的分析与设计受弯梁的分析与设计WhX≥Mxγxf=52.5∙1061.05∙215=232558mm3∴选用346×174×6×9的热轧H型钢验算强度：MxγxWnx=52.5∙106=82f=215mm3验算刚度：V=5384∙qkl4EIx=5384∙15∙64∙1012206000∙10456∙104=11.715确定参数:ε=l1t1b1h=6000∙6174∙346=0.6跨中无侧向支承，且均布载荷作用在上翼缘，ε2.0确定系数βb，则：βb=0.69+0.13ε=0.69+0.13∙0.6=0.768受弯梁的分析与设计8内力分析压弯柱的分析与设计受弯柱的分析与设计柱头的分析与设计柱脚的分析与设计受弯梁的分析与设计梁在侧向支承点间对斜面弱轴长细比：λy=loyiy=600038.8=154.6𝛽max=1.0𝑁𝐴𝑛+𝑀𝑥𝑟𝑥𝑊𝑛𝑥=200×1037153+30×1061.05×498×103=85.33𝑁/𝑚𝑚2215𝑁/𝑚𝑚2φb=βb4320λy∙AHWx1+λyt14.4H2+ηb235fy=0.768∙4320154.62∙52.45∙102604.4∙103∙1+154.6∙64.4∙3462+0∙235235=0.576Mxφb∙Wx=52.5∙1060.576∙604.4∙103=150.8f=215N/mm3∴整体稳定符合要求，故不需要进行局部和整体稳定性验算。压弯柱的分析与设计第三部分压弯柱的分析与设计10内力分析受弯梁的分析与设计受弯柱的分析与设计柱头的分析与设计柱脚的分析与设计压弯柱的分析与设计初选截面N=200KN(标准值)M=30KN*M(标准值)故优先受压柱可优选热轧型钢HW200×200×12×12𝜆𝑥=5𝜆𝑦=6查表可得相关系数：𝑊𝑥=498𝑐𝑚3𝐴=7153𝑚𝑚2𝑖𝑥=83.5𝑚𝑚𝑖𝑦=48.8𝑚𝑚压弯柱的分析与设计11内力分析受弯梁的分析与设计受弯柱的分析与设计柱头的分析与设计柱脚的分析与设计压弯柱的分析与设计截面验算局部稳定验算：梁的选取为热轧型钢HW200×200×12×12强度验算：𝑁=200KN满足强度要求平面内稳定验算截面类型为b类，查表得𝜑x=0.807𝑁𝐸𝑋′=𝜋2𝐸𝐴1.1𝜆𝑥2=𝜋2×206000×71531.1×602=3572.48𝐾𝑁𝑁𝜙𝑥𝐴+𝛽𝑚𝑥𝑀𝑥𝛾𝑥𝑊𝑥(1−0.8𝑁𝑁𝑒𝑥′)=165×1030.807×7153+1.0×30×1061.05×498000×1−0.8×2003687=94.62𝑁/𝑚𝑚2215𝑁/𝑚𝑚2满足内稳定要求压弯柱的分析与设计12内力分析受弯梁的分析与设计受弯柱的分析与设计柱头的分析与设计柱脚的分析与设计压弯柱的分析与设计平面外稳定验算：𝜆𝑦=123𝜙𝑦=0.421𝛽tx=1.0𝜂=1.0𝜙𝑏=1.07−𝜆𝑦244000⋅𝑓𝑦235=1.07−123244000=0.73𝑁𝜙𝑦𝐴+𝜂𝛽𝑡𝑥𝑀𝑥𝜙𝑏𝑊1𝑥=200×1030.421×7153+1.0×1.0×30×1060.73×498×103=148.94𝑁/mm2215𝑁/𝑚𝑚2满足外稳定要求，由以上计算可得，此压弯构件是由弯矩作用平面外的稳定控制设计的。𝜑𝑦=0.421𝑀𝑥=30𝐾𝑁·𝑚压弯柱的分析与设计13内力分析受弯梁的分析与设计受弯柱的分析与设计柱头的分析与设计柱脚的分析与设计压弯柱的分析与设计局部稳定验算：𝜎max=𝑁𝐴+𝑀𝑥𝐼𝑥⋅ℎ02=80.93𝑁/𝑐𝑚2𝜎min=𝑁𝐴−𝑀𝑥𝐼𝑥⋅ℎ02=−25.01𝑁/𝑐𝑚2ℎ0𝑡𝑤=17612=14.6716×1.5+0.5×48=366.131.1amaxminmax0腹板：翼缘：𝑏𝑡=102−612=813235𝑓𝑦=13综上所述此截面满足局部稳定要求，故可选热轧型钢HW200×200×12×12受弯柱的分析与设计第四部分受弯柱分析与设计15内力分析受弯梁的分析与设计压弯柱的分析与设计柱头的分析与设计柱脚的分析与设计受弯柱的分析与设计Wnx≥Mxγxf=52.5∙1061.05∙215=232558mm3试选用346×174×6×9的热轧H型钢查284页附录7可得截面参数：A=52.45cm2,iy=3.88cm,Wx=604.4cm3,Ix=10456cm4验算强度：验算刚度：MxγxWnx=52.5×1061.05×604.4×103=82.7N/mm2f=215N/mm2v=5384∙ql4EIx=5384×15×64×1012206000×10456×104=11.7mml400=15mm受弯柱分析与设计16内力分析受弯梁的分析与设计压弯柱的分析与设计柱头的分析与设计柱脚的分析与设计受弯柱的分析与设计验算局部稳定：热轧型钢局部稳定不需验算，满足要求。验算整体稳定：由于初选截面时，整体稳定性系数是参考普通工字型钢假设的，对H型钢应按教材274页附录3进行计算。确定参数:ε=l1t1b1h=6000×6174×346=0.6跨中无侧向支承，且均布载荷作用在上翼缘且ε2.0，则确定系数βb=0.69+0.13ε=0.69+0.13∙0.6=0.768梁在侧向支承点间对斜面弱轴长细比：λy=loyiy=600038.8=154.6对于双轴对称截面，其截面不对称影响系数ηb=0受弯柱分析与设计17内力分析受弯梁的分析与设计压弯柱的分析与设计柱头的分析与设计柱脚的分析与设计受弯柱的分析与设计则可确定型钢简支梁的整体稳定系数：φb=βb4320λy∙AhWx1+λyt14.4h2+ηb235fy=0.768×4320154.62×52.45×102×346604.4×103×1+154.6×64.4×3462+0×235235=0.576Mxφb∙Wx=52.5×1060.576×604.4×103=150.8N/mm2f=215N/mm2综上所述：强度、刚度、局部稳定、整体稳定均满足要求，所以受弯梁选用346×174×6×9的热轧H型钢柱头的分析与设计第五部分柱头的分析与设计19内力分析受弯梁的分析与设计压弯柱的分析与设计受弯柱的分析与设计柱脚的分析与设计柱头的分析与设计顶板的设计设顶板的厚度为20mm，顶板的尺寸为225×225（考虑柱子为HW200×200×8×12），顶板与柱顶通过角焊缝连接。计算焊脚尺寸：hfmin≤hf≤hfmax所以取顶板与梁下翼缘选用普通螺栓连接，选择4个螺栓分布于顶板两侧，距腹板60mm，距端部加劲肋80mm。柱头的分析与设计20内力分析受弯梁的分析与设计压弯柱的分析与设计受弯柱的分析与设计柱脚的分析与设计柱头的分析与设计加劲肋的设计外伸宽：b1=200−122=94mmts≥115b1=115×94=6.3mm所以取ts=8mm选用短加劲肋，2-60×300，厚度ts=8mm，计算焊脚尺寸：取则一条焊缝计算长度：厚又柱头的分析与设计21内力分析受弯梁的分析与设计压弯柱的分析与设计受弯柱的分析与设计柱脚的分析与设计柱头的分析与设计验算强度：满足强度要求所以，最后选取柱头为下图：其中bs=60mm，ts=8mm，hs=300mm，由弯矩、剪力产生应力hf=8mm柱头的分析与设计22内力分析受弯梁的分析与设计压弯柱的分析与设计受弯柱的分析与设计柱脚的分析与设计刚接柱头在框架结构中，梁与柱的连接节点一般用刚接，少数情况用铰接，两端采用刚接可以减小梁跨中的弯矩，但制作、施工较复杂。梁与柱的刚性连接不仅要求连接节点能可靠地传递剪力，而且要求能有效地传递弯矩。在梁上翼缘的连接范围内，柱的翼缘可能在水平拉力的作用下向外弯曲致使连接焊缝受力不均；在梁下翼缘附近，柱腹板又可能因水平压力的作用而局部失稳。因此，一般需在对应于梁的上、下翼缘处设置柱的水平加劲肋或橫隔。柱脚的分析与设计第六部分24柱脚的分析与设计内力分析受弯梁的分析与设计压弯柱的分析与设计受弯柱的分析与设计柱头的分析与设计底板尺寸An=Nf=640×1037.2=88888.9mm2采用宽300mm，长450mm的底板，毛面积A=450×335=150750mm2减去锚栓孔面积（4000mm2），大于所需净面积。基础对底板的压力为P=NA=640×103150750−4000=4.4N/mm2柱脚的分析与设计铰接柱脚的设计与验算25柱脚的分析与设计内力分析受弯梁的分析与设计压弯柱的分析与设计受弯柱的分析与设计柱头的分析与设计底板的区格有三种，区格1为四边支承板ba=200155=1.29查表4.7得α=0.0684M1=αpa2=0.0684×4.4×1552=7230.6N∙mm区格2为三边支承板b1a1=70200=0.35查表4.8得β=0.034M2=βPα12=0.034×4.4×2002=5984N∙mm区格3为悬臂部分M3=pc22=12×4.4×402=7273.8N∙mm这三种区格的弯矩值相近，不必调整底板平面尺寸和隔板位置，最大弯矩为Mmax=7273.8N∙mm底板厚度t≥6Mmacf=6×7273.8215=14.25mm取t=20mm26柱脚的分析与设计内力分析受弯梁的分析与设计压弯柱的分析与设计受弯柱的分析与设计柱头的分析与设计柱脚的分析与设计将隔板视为两端支于靴梁的简支梁，其线载荷为σ1=155×4.4=682N/mm隔板与底板的连接（考虑一条）为正面角焊缝，βf=1.22，取hf=8mm焊缝强度计算：σf=682×2001.22×0.7×8×200=99.82N/mm2ffN=160N/mm2隔板与靴梁的连接（外侧一条焊缝）为侧面角焊缝所受隔板的支座反力R=12×682×200=68200N设hf=8mm，求焊缝长度lw=R0.7hfffw=682000.7×8×160=76.12mm隔板计算27柱脚的分析与设计内力分析受弯梁的分析与设计压弯柱的分析与设计受弯柱的分析与设计柱头的分析与设计取隔板高100mm，设隔板厚度t=10mm20050=4mm验算隔板抗剪弯强度Vmax=R=68200Nτ=1.5Vmaxht=1.568200100×10=102.3N/mm2fv=125N/mmMmax=18×682×2002=34.1×105N·mmσ=MmaxW=6×34.1×10510×1002=204.6N/mm2f=215N/mm228柱脚的