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w0=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××6=3.01 kN/㎡

2）屋面可变荷载作用

标准值为 0.65××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 =0.4×（+0.25）×6=+0.6 kN/㎡

=0.4×（-0.55）×6=-1.32 kN/㎡

屋面负风压标准值为 =0.4×(-1.00) ×6=-2.4 kN/㎡

=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=×=×=0.7534 Ψ===0.125

对于横梁23有

V===0.4 t=（）3=（）3=0.114 =1

对于柱12有

V=1 t=（）3=0.036

查表可以得到

=3.888 =1.804 =1.617 =0.307

=+ +2=8.926

A= +Ψ²+2Ψ(+)+=10.217

B=(1+Ψ)+ =3.6465

C=+(1+Ψ)+ =6.115

=0.459 =0.349 =0.309

=+(1+Ψ)=0.852

N=B+C+=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 ==10.08<15=15=12.038 (满足要求)

2）柱翼缘 ==8.64<15=15=12.038 (满足要求)

3）梁腹板

对1—1截面 ==97<250=206.33 (满足要求)

对2—2、3--3截面 ==47<250=206.33 (满足要求)

4）柱腹板

对柱底5--5截面 ==34<250=206.33 (满足要求)

对柱顶4—4截面 ==102.75<250=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

=+==39.074N/mm2

由α=（σ1-σ2）/σ1=0 查得ζ=5 N/mm2 则

==8.64<[]=100=100=35.772 (满足要求)

腹板 柱腹板为两边支承非均匀受压板件，其有效宽度按规范计算。

柱顶4—4截面腹板最大、最小应力为

== N/mm2

腹板受压区高度为 hc=×822=470.764㎜

σ1=39.598 N/mm22

故取fy=γRσ1=1.1×39.598=43.558 N/mm2

β=-0.746

kσ==17.954

λp===0.372<0.8

故取ρ=1.0，即腹板全截面有效

对柱底5—5截面

σ1===10.027 N/mm2< f=310 N/mm2

故取fy=γRσ1=1.1×10.027=11.03 N/mm2

β=1.0 则

kσ==4

λp===0.131<0.8

故取ρ=1.0，即腹板全截面有效

2）梁有效截面特性

翼缘 粱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

对1—1截面

=+==43.477N/mm2

==10.08<[]=100=100=33.912 (满足要求)

对2--2截面

=+==27.911N/mm2

==10.08<[]=100=100=42.325 (满足要求)

同理3—3截面满足要求。

腹板 柱腹板为两边支承非均匀受压板件，其有效宽度按规范计算。

对1—1截面 腹板最大、最小应力为

== N/mm2

腹板受压区高度为 hc=×776=410.239㎜

σ1=44.236 N/mm22

故取fy=γRσ1=1.1×44.236=48.66 N/mm2

β=-0.892

kσ==21.324

λp===0.34<0.8

故取ρ=1.0，即腹板全截面有效

对3--3截面

腹板最大、最小应力为

== N/mm2

腹板受压区高度为 hc=×376=194.094㎜

σ1=78.098 N/mm22

故取fy=γRσ1=1.1×478.098=85.908 N/mm2

β=-0.937

kσ==222.4

λp===0.214<0.8

故取ρ=1.0，即腹板全截面有效

（3）刚架梁的验算

1）抗剪承载力验算

梁截面的最大应力为Vmax=65.692kN，考虑只有支座加劲肋，取kτ=5.34，则

=1.375>0.8且<1.4

=[1-0.64(λw-0.8)]=[1-0.64（1.375-0.8）] ×180=113.76kN/ mm2

Vd=hwtw=776×8×113.76=706.222 kN

Vmax< Vd (满足要求)

2）弯剪压共同作用下的强度验算

对1—1截面

M=134.034kN.m N=29.28kN V=65.692kN

Me==3107.5=963.325 kN.m

由V<0.5 Vd，可得

kN.m> M=134.034kN.m

对2--2截面

M=34.249kN.m N=26.549kN V=24.945kN

Me==1306.63=405 kN.m

由V<0.5 Vd，可得

kN.m> M=34.249kN.m

对3--3截面

M=105.15kN.m N=22.091kN V=2.223kN

Me==1306.63=405 kN.m

由V<0.5 Vd，可得

kN.m> M=105.15kN.m

3)平面外的整体稳定验算

斜梁不需计算整体稳定性的侧向支承点间最大长度，可取斜梁受压翼缘宽度的16倍，

隅撑的间距为3000mm，满足上述要求，刚架斜梁不需要计算整体稳定性。

（4）刚架柱的验算

1）抗剪承载力验算

柱截面的最大应力为Vmax=22.339kN，考虑只有支座加劲肋，取kτ=5.34，则

=0.482<0.8

==180kN/ mm2

Vd=hwtw=272×8×180=391.68 kN

Vmax< Vd (满足要求)

2）弯剪压共同作用下的强度验算

由V<0.5 Vd，可得

kN.m> M=134.034kN.m

3)平面内整体稳定验算

柱的计算长度，

E=206， ，， ， h=（6000-200）mm=5800mm s=7.537m ψ=0.5 故/=0.098 K1=/h=274.734，K2=/（2ψs）=34.672 K1/ K2=7.924

则 查表可得 =0.752

=0.752×6000=4512mm

λ===34.443 查表得Ψxγ=0.92 取βmx=1.0

轻型门式刚架（手算）计算说明书分解