刚架轻型房屋钢结构设计

2023年4月20日发(作者：机顶盒怎么调出电视台)

刚架轻型房屋钢结构设计

门式刚架为一种传统的结构体系，该类结构的上部主构架包括刚架斜梁、刚

架柱、支撑、檩条、系杆、山墙骨架等。门式刚架轻型房屋钢结构具有受力简单、

传力路径明确、构件制作快捷、便于工厂化加工、施工周期短等特点，因此广泛

应用于工业、商业及文化娱乐公共设施等工业与民用建筑中。门式刚架轻型房屋

钢结构起源于美国，经历了近百年的发展，目前已成为设计、制作与施工标准相

对完善的一种结构体系。

从人类发展历史看,建筑形式与结构体系的产生与发展总与一定时期的生产

和生活水平密切相关,门式刚架轻型房屋钢结构的产生也有着特定的历史背

景。

轻型钢结构在国外发展较早,最初是随着汽车工业的发展,主要用于建造私

人车库等简易房屋。第二次世界大战期间,由于战争的需要,轻型房屋钢结构主要

用于建造一些拆装方便的营房和库房。

门式刚架轻型房屋钢结构最早起源于美国,并且发展最快、应用最广。后来

在欧洲、日本和澳大利亚等国也得到了广泛发展和应用。因其构件制作快捷、便

于工厂化加工、施工周期短等特点,此种结构形式一经推出就深受建筑业喜爱。

上世纪20世纪中期,建筑钢材产量大增,钢材的冶炼水平也有了很大突破,

色彩丰富、耐久性强的彩色压型钢板随之出现, H型钢和冷弯薄壁型钢相继问世,

这些都极大地推动了门式刚架轻型房屋钢结构的发展。加之加工设备的不断改善,

设计形式的多样化,使门式刚架轻型房屋钢结构体系逐渐应用于大型工业厂房、

商业建筑及公共交通设施等。实现了结构分析、设计、出图的程序化,构件加工

的工厂化,安装施工和经营管理的一体化流程。

目前,大部分国外轻钢结构公司都具有自己的门式刚架轻型房屋钢结构系列,

由于门式刚架构件的刚度良好,其平面内、外的刚度差别较小,为制作、运输、安

装提供了较有利的条件。结构构件可全部在工厂制作,工业化程度高,运输便捷,

安装方便快速,土建施工量小,综合经济效益高。在美国、日本等一些钢结构技术

比较发达的国家,门式刚架轻型房屋钢结构体系已经作为一种及既经济又快捷的

建筑结构体系,以商品的形式对外出售。

我国门式刚架轻型房屋钢结构的研究和应用起步较晚,建国初期在一些旧工

厂改建时曾应用过类似门式刚架体系的结构。上世纪50年代我国大规模建设时

期,为了节约钢材,则大量地采用钢筋混凝土构件。80年代后,随着外资的引进,

门式刚架结构因其结构简洁、刚度良好、受力合理、使用空间大及施工方便等特

点,得到迅速发展。主要表现在两个方面: 外国厂家的进入,新技术新产品的引

I

进。

(1)1979年上海引进日本S60压型钢板成型机并用于厂房仓库的屋面,1980

年上海宝钢引进日本W550、V115N压型钢板成型机,并在一期工程屋面墙面围护

结构应用近60万平方米,是80年代初首次用量最大的工程。

(2)1983年开始深圳经济开发区蛇口工业区大量引进英国、美国、澳洲和日

本等国门式刚架轻型钢结构厂房仓库。随后沿海经济开发区也陆续引进国外轻钢

厂房仓库。

(3)1994年美国公司投资创建上海美建钢结构有限公司,1996年嘉定工厂建

成投产。

(4)1994年美国美联钢结构有限公司(U.S.A.公司)和美国宏宇建筑有限公司

在中国建成工程数十项。

(5)1994年ASTRON建筑体系进入中国,先后在北京、苏州等地建成十几项大

工程。

而后还有很多外资、台资企业进入我国。

门式刚架轻型钢结构房屋在我国的发展

(1)1980年上海宝钢建设指挥部成立压型钢板压型铝板试验研究专题组,对

一期工程引进的日本彩色涂层压型钢板及成型设备进行消化吸收,试验利用国内

铝合金板替代彩色涂层钢板做成压型板用于屋面墙面围护结构,经过调查及大量

的试验研究,在宝钢一期工程屋面墙面推广应用铝合金压型钢板60多万平方米，

(2)1984年冶金部建筑研究总院科研人员在学习上宝钢及深圳蛇口工业区压

型钢板及门式刚架轻型钢结构国外先进技术的基础上,结合我国具体情况研究开

发门式刚架轻型钢结构厂房仓库,首先用于商业部急需建设的国家棉花储备仓库,

三年间在冀鲁豫三省四十多个地区,建设轻钢棉花仓库300多栋,建筑面积达20

多万平方米。

(3) 冶金部建筑研究总院是国内最早进行轻型钢结构房屋研究开发的单位,

院内有一批科研人员对轻型焊接H型钢、冷弯薄壁型钢、压型钢板的力学性能、

加工工艺及其加工设备、另配件连接件及密封材料进行研究开发,并结合工程进

行轻型钢结构建筑的设计和推广应用,主持或参加国家规程规范和标准的编

制。

(4)随着我国经济的快速增长,门式刚架轻型钢结构房屋行业也得到飞速发

展,尤其在东南沿海地区,新建工厂仓库的需求增长促使轻型钢结构房屋加工安

装的厂家如雨后春笋般的发展起来,从开始的小规模发展到现在的现代化大企业,

杭萧钢构、浙江精工、恒达钢构、上海通用、吴泰钢构、宝钢彩板、北方空间钢

构、北京福田钢构、北京多维钢构、四川恒升等企业都是专业门式刚架轻型钢结

II

构厂家,每年的销售额都在几亿、十几亿元以上。

(5)压型钢板夹芯板加工厂家遍布全国各地,有的厂家已经具有独自的屋面

墙面围护系统,有的厂家引进国外先进设备,技术水平不断提高。目前国内的压型

板板型几十种,其生产线大部分都是国内制造的。引进夹芯板生产线的厂家比较

多,据不完全统计有二十多条生产线,主要从意大利、德国、韩国、澳洲等国引进。

目前国内厂家也能制作夹芯板生产线。

(6)门式刚架轻型钢结构房屋的大量应用,带动了相关配套行业的发展和兴旺,

设计软件的开发,焊接型钢、冷弯薄壁型钢及压型钢板等加工设备的制造,采光

瓦、零配件连接件和密封材料的生产厂家和代理也很多,技术水平都在逐步提

高。

回顾我国二十多年来钢结构建筑发展历史,可以说以门式刚架为主的轻型钢

结构房屋是一项发展最快、应用最广的建筑新技术新产品。

III

门式刚架轻型房屋钢结构设计

本设计参考所提供的《钢结构设计与计算》、《钢结构设计》、《建筑结构

荷载规范》进行了跨度20m、厂房总长90m的门式刚架轻型房屋钢结构设计，其

中包括了结构平面及支撑布置、永久荷载计算、可变荷载计算、风载计算、屋面

恒载、屋面活载、柱身恒载、内力计算及组合、刚架梁、柱截面验算、位移验算、

节点设计。

关键词：门式刚架、钢结构、荷载

IV

1 计算依据与基础资料

1.1 工程概况

工程名称：门式刚架轻型房屋钢结构设计

工程地点：兰州市城关区

建筑面积：2880m

2

地上层数：1层

室内外高差：300mm

10％

10％

24000

8

5

0

0

2

4

0

0

图1 门式刚架示意图

1.2 设计依据

1.2.1 主体结构设计使用年限

主体结构设计使用年限：50年

1.2.2 自然条件

基本风压：0.30kN/m

2

基本雪压：0.15kN/m

2

地面粗糙度：兰州（B类）

场地类别：Ⅱ类

厂房所用吊车为5吨梁式起重吊车，起吊高度为7m，地面操纵。

1

吊车参数如下：软钩，A5工作制，总重12吨，最大轮压5.2吨，最小轮压

3.3吨，小车重8.5吨，轨道选用铁路重轨38（轨高134，底宽114，重量387.3N/m），

轮距及外轮廓节尺寸分别如图2和图3所示。

650 3500 650

图2 轮距

轨顶设计标高

>100

1

4

8

5

120

8

7

5

图3 外轮廓节尺寸

1.3 设计资料

1）某机械厂房，为单跨双坡门式刚架，屋面坡度为1:10，刚架为变截面梁、柱，

柱脚为铰接，柱距6m，厂房总长90m，跨度24m。

2）材料采用Q345-B钢材，焊条采用E50型。

3）屋面和墙面采用75mm厚EPS荚芯板，底面和外面两层彩板均采用0.6mm厚镀

彩板，镀锌层厚为275g/；檩条采用高强镀锌冷弯薄壁卷边Z形钢檩条，屈

m

2

服强度450N/，镀锌层厚为160g/。

f

y



mmm

22

2 结构平面及支撑布置

初选梁、柱截面及截面特性见表

2

表1 梁、柱截面及截面特性

1-1

剖面

2—250×12

—876×8

刚

架

横

梁

部位 截面简图 截面特性

截面积 A=130.08

cm

2

惯性矩 =163000

I

x

cm

4

=3125

I

y

cm

4

抵抗矩 =3624.364

W

x

cm

3

=250

W

y

cm

3

回转半径 =35.41cm

i

x

=4.90cm

i

y

2-2

3-3

剖面

2—250×12

—426×8

截面积 A=94.08

cm

2

惯性矩 =33900

I

x

cm

4

=3125

I

y

cm

4

抵抗矩 =1508.023

W

x

cm

3

=250

W

y

cm

3

回转半径 =18.99cm

i

x

=5.76cm

i

y

3

4-4

剖面

截面积 A=114.08

cm

2

惯性矩 =91600

I

x

cm

4

=3125

I

y

cm

4

抵抗矩 =2617.028

W

x

cm

3

=250

W

y

cm

3

回转半径 i=28.34cm

x

2—250×12

—676×8

截面简图 截面特性 部位

=5.234cm

i

y

截面积 A=139.76

cm

2

惯性矩 =182000

I

x

cm

4

=3645.8

I

y

cm

4

抵抗矩 =4035.066

W

x

cm

3

=291.667

W

y

cm

3

5-5

剖面

刚

架

柱

回转半径 =36.04cm

i

x

2—250×14

—872×8

6-6

剖面

=5.11cm

i

y

截面积 A=99.76

cm

2

惯性矩 =29500

I

x

cm

4

=3645.83

I

y

cm

4

抵抗矩 =1475.311

W

x

cm

3

=291.667

W

y

cm

3

2—250×14

—372×8

4

半径 =17.20cm =6.05cm

i

x

i

y

3 荷载计算

3.1荷载取值计算

3.1.1永久荷载：

屋面自重（标准值，沿坡向）

压型钢板 0.18kN/

m

2

檩条及其支撑 0.15kN/

m

2

刚架横梁 0.15kN/

m

2

Σ=0.48kN/

m

2

墙面及柱自重 0.48kN/

m

2

3.1.2可变荷载：

屋面雪荷载（标准值） 0.50kN/

m

2

屋面均布活载（标准值） 0.30kN/

m

2

取0.50kN/

m

2

因刚架受荷水平投影面积大于60，故屋面竖向均布活荷载标准值取

m

2

0.3kN/。

m

2

3.1.3风载：

基本风压=0.30kN/,地面粗糙度为B类，按封闭式建筑选取中间区单



0

m

2

元，刚架风载体型系数见图4。

图4 刚架风载体型系数

5

3.2各部分作用荷载

3.2.1屋面恒载：

标准值 0.48×6×=2.8930kN/m

1

cosα

图5 刚架上恒载作用图（单位：kN/m)

3.2.2屋面均布活载：

标准值 0.5×6×=3.0151kN/m

1

cosα

6

图6 刚架上活载作用图（单位：kN/m)

3.2.3柱身荷载：

标准值 0.48×6=2.88kN/m

3.2.4风载：

屋面风载高度变化系数按屋顶标高计算取为1.05，=1.05×0.30=0.31kN/

m

2

w

屋面负风压标准值 =0.31×（-0.6）×6=-1.11kN/m

q

BC

w

=0.31×（-0.5）×6=-0.93kN/m

q

CD

墙面风载高度变化系数按柱顶标高计算取为1.0，=1.0×0.30=0.30kN/

m

2

w

墙面风压标准值 =0.30×0.8×6=+1.44kN/m

q

AB

w

=0.30×（-0.5）×6=-0.9kN/m

q

DE

7

图7 刚架上风载作用图（单位：kN/m)

4 内力计算及组合

1）刚架在各种荷载作用下的弯矩M图、剪力V图、轴力N图

2）刚架内力组合

图8 屋面恒载作用下刚架M、N、Q图

N图（单位：kN)

8

Q图（单位：kN)

M图（单位：kN·m)

9

图9 屋面活载作用下刚架M、N、Q图

N图（单位：kN)

Q图（单位：kN)

10

M图（单位：kN·m)

图10 左风荷载作用下刚架M、N、Q图

N图（单位：kN)

11

Q图（单位：kN)

M图（单位：kN·m）

12

刚架梁内力组合表

左跨梁：

梁截面 内力/(kN 恒载① 活载② 左风③ 右风④

或kN·m)

M -103.61 -107.98 104.53 42.73 -275.50 截面 -32.13 -275.50

V 33.60 35.02 -18.20 8.12 89.33 -5.79 89.33

N 12.91 13.46 -3.57 7.91 34.34 -2.55 34.34

截面 M -22.51 -23.54 19.83 5.25 -59.97 -45.29 -59.97

2-2 ①+③ ①+② ①+②

V 25.30 26.25 -16.00 2.9 67.11 -2.90 67.11

N 12.05 12.56 -3.49 7.16 32.04 -2.48 32.04

截面 M 68.70 70.23 -17.42 44.31 180.76 -42.47 180.76

3-3 ①+③ ①+② ①+②

V 8.40 8.70 -8.61 -3.78 22.26 2.41 22.26

N 10.2 10.76 -3.33 5.538 27.30 -2.39 27.30

截面 M 93.28 97.22 -32.82 47.33 248.04 -34.29 248.04

4-4 ①+③ ①+② ①+②

V -0.95 -0.97 -5.42 -6.64 -2.50 4.82 -2.50

N 9.46 9.86 -3.21 4.97 25.16 -2.31 25.16

M|V|

maxmax

相应的V、N 相应的M、N

组合项目 组合值 组合项目 组合值 组合项目 组合值

M

min

相应的V、N

①+③ ①+② 1-1 ①+②

13

刚架柱内力组合表

左柱：

柱截面 内力/(kN 恒载① 活载② 左风③ 右风④

或kN·m)

M -103.61 -275.50 42.73 -275.50 -107.98 104.53 -32.13

N 34.72 92.32 8.86 92.32 36.18 -18.47 -6.01

V -9.51 -25.29 -7.07 -25.29 -9.91 1.74 -1.96

M 0 0 — — 0 0 0

N 34.72 92.32 — — 36.18 -18.47 -6.01

V -9.51 -25.29 — — -9.91 17.44 7.85

M|V|

maxmax

相应的V、N 相应的M、N

组合项目 组合值 组合项目 组合值 组合项目 组合值

①+② — — 截面

M

min

相应的V、N

①+③ ①+② 截面 ①+②

1-1

2-2

14

5 刚架梁、柱截面验算

5.1构件宽厚比验算

①梁翼缘

b

（250-8）/2

235

235

==10.083<15=15×=12.379

t

f

y

12

345

满足要求

②柱翼缘

b

(2508)/2

235

==8.643<15

t

f

y

14

满足要求。

③梁腹板

1-1截面

235235h

w

876

==109.5<250(250=206.33)

8

ff

yy

t

w

满足要求。

2-2、3-3截面

==53.25<250

满足要求。

4-4截面

==84.5<250

④柱腹板

柱底6-6截面

==46.5<250

满足要求。

柱顶5-5截面

==109<250

满足要求。

235h

w

872

8

f

y

t

w

235h

w

372

8

f

y

t

w

235h

w

676

8

f

y

t

w

235h

w

426

8

f

t

w

y

5.2有效截面特性

①柱有效截面特性

15

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。

翼缘最大应力

92.3210275.5010

36

N

M

x

222

=+=N/+N/=71.64N/



max

mmmmmm

139761.054035066

A



xnx

W

由α=（-）/=0,查表得=5N/



maxmax



min

mm

2



bb

/2（250-8）

b

5

==8.643< =100=100×=26.42

[][]



max

tt

14

t

71.64

满足要求。

腹板：

柱腹板为两边支承非均匀受压构件。

柱顶5-5截面腹板最大、最小应力之比

275.501043692.3210

63



maxx

N

My

22

mmmm

==N/N/



4

1397618200010



minx

A

I

=6.6166.00N/=N/



mmmm

22

腹板受压区高度

=×872mm=479.67mm

h

c

72.61

-59.39

72.61

72.6159.39

由 =72.61N/<(=315N/)



max

mmmm

22

ff

故取 ==1.1×72.61N/=79.87N/

f

y



R



max

mmmm

22

=/==-0.82





min



max

==19.632

k



-59.39

72.61

16

220.5

[(1β）0.112（1-β）](1β）

f

y

235

h/t

==0.51



p

ww

28.1k



<0.8



p

取=1.0，柱顶腹板全截面有效。



柱底6-6截面

由 ===9.254N/<



max

N

92320

mm

2

f

A

n

9976

故取 ==1.1×9.254N/=10.18N/

f

y



R



max

mmmm

22

16

由=/，得=1.0，则





min



max

==4

k



16

220.5

[(1β）0.112（1-β）](1β）

f

y

235

h/t

==0.23



p

ww

28.1k



取=1.0，柱底腹板全截面有效。



②梁有效截面特性

翼缘：

梁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，梁受压翼缘全截面有效。

1-1截面

34.3410275.510

36

M

x

N

222

mmmmmm

=N/+N/=75.03N/ =+



max

3

130081.053624.36410

AW

nxNx





bb

/2（250-8）

b

5

==10.083<(=100=100×=25.81）

[][]



max

tt

12

t

75.03

满足要求。

3-3截面

27.3010180.7610

36

M

x

N

222

=N/+N/=117.06N/ =+

mmmmmm



max

3

94081.051508.02310

AW

nxNx





bb

/2（250-8）

5

b

==10.083<(=100=100×=20.67)

[][]



max

tt

12

t

117.06

满足要求。

4-4截面

25.1610248.0410

36

M

x

N

222

=N/+N/=90.47N/ =+

mmmmmm



max

3

114081.052617.02810

AW

nxNx





bb

/2（250-8）

b

5

==10.083<(=100=100×=23.51)

[][]



max

tt

12

t

90.47

满足要求。

腹板：梁腹板为两边支承非均匀受压构件。

1-1截面

腹板最大、最小应力之比

17

275.510876/234.3410

63



maxx

N

My

76.67

222

mmmmmm

==N/N/=N/





4

1300816300010



minx

A

I

-71.39

腹板受压区高度

=mm=453.62mm

h

c

76.67876

76.6771.39

由 =76.67N/<



max

mm

2

f

故取 ==1.1×76.67N/=84.337N/

f

y



R



max

mmmm

22

β=/=-71.39/76.67=-0.931



min



max

==22.256

k



16

220.5

[(1β）0.112（1-β）](1β）

===0.52<0.8



p

h/t

ww

28.1k



f

y

235

876/8

28.122.256

84.337

235

取=1,3-3截面梁腹板全截面有效。



3-3截面

腹板最大、最小应力之比

63



maxx

N

My

27.3010180.7610426/2

22

mmmm

==N/+N/



4

94083390010



minx

A

I

=N/

腹板有效高度

116.47

mm

2

-110.67

=

hh

cc

=mm=218.44mm

h

c

116.47426

116.47110.67

由 =116.47N/<



max

mm

2

f

故取 ==1.1×116.47N/=128.12N/

f

y



R



max

mmmm

22

由 =/=-110.67/116.47=-0.950





min



max

==22.71

k



16

220.5

[(1β）0.112（1-β）](1β）

===0.294<0.8



p

h/t

ww

28.1k



f

y

235

426/8

28.122.71

18

128.12

235

取=1,3-3截面梁腹板全截面有效。



4-4截面

腹板最大、最小应力之比

248.0410676/225.1610

63



maxx

N

My

22

==N/N/



mmmm

4

114089160010



minx

A

I

=N/

腹板有效宽度

93.74

mm

2

-89.32

=

hh

cc

=mm=448.58mm

h

c

93.74876

93.7489.32

由 =93.74N/<



max

mm

2

f

故取 ==1.1×93.74N/=103.114N/

f

y



R



max

mmmm

22

=/=-89.32/93.74=-0.950





min



max

==22.71

k



h/t

===0.417<0.8



p

ww

28.1k



f

y

235

16

220.5

[(1β）0.112（1-β）](1β）

676/8

28.122.71

103.114

235

取=1,4-4截面梁腹板全截面有效。



5.3刚架梁的验算

①抗剪承载力验算

梁截面的最大剪力

=89.33kN

V

max

考虑仅有支座加劲肋，取=5.34

k



===1.55>1.4



w

876/8

h/t

ww

37k235/f



y

375.34235/345

=（1-0.275）=(1-0.275×1.55）×185N/=106.14N/

f

v

'



wv

f

mmmm

22

==876×8×106.14N=743.829kN

Vht

dww

f

v

'

19

<

VV

maxd

满足要求。

②弯剪压共同作用下的强度验算

1-1截面

M=275.50kN·m,N=34.34kN,V=89.33kN

==3608026.604×315N·mm=1136.53kN·m

MW

ee

f

由于V<0.5

V

d

=-N/=(1136.53×-34.34××3608026.604/12910)N·mm

M

e

N

MWA

eee

1010

63

=1129.38kN·m>M(M=275.50)

3-3截面

M=180.76kN·m,N=27.30kN,V=22.26kN

==1508.023××315N·mm=475.027kN·m

MW

ee

f

10

3

=-N/=(475.027×-27.30××1508023/9408)N·mm

M

e

N

MWA

eee

1010

63

=470.66kN·m>M(M=180.76kN·m)

4-4截面

M=248.04kN·m,N=25.16kN,V=-2.50kN

==2617.028××315N·mm=824.364kN·m

MW

ee

f

10

3

=-N/=(824.364×-25.16××2617028/11408)N·mm

M

e

N

MWA

eee

1010

63

=818.60kN·m>M(M=248.04kN·m)

5.4刚架柱的验算

①抗剪承载力验算

柱截面的最大剪力

=25.29kN

V

max

考虑仅有支座加劲肋，取=5.34

k



===0.659<0.8



w

372/8

h/t

ww

37k235/f



y

375.34235/345

==185N/

f

v

'

f

v

mm

2

==372×8×185N=550.56kN

Vht

dww

f

v

'

20

<

VV

maxd

满足要求。

②弯剪压共同作用下的强度验算

V=25.29kN<0.5=0.5×550.56kN=275.28kN

V

d

M

e

N

=-N/=(4035.066××315-92.32××4035.066×

MWA

eee

1010

33

10

3

/13976)N·mm

=1245.62×kN·m>M(M=275.50kN·m)

10

6

满足要求。

③平面内整体稳定验算

1612.8



==94.29，查表得=0.468，取=1.0。



xy



mx

17.20

23

2

206109976πEAπ

e0

-3

10

=×N=2073.95kN =

N

E

2

2

1.194.29

1.1



βM

N

0

mx1

+

N



xye0

A

(1)W

0



eye1

N

E

92.3210

3

1.0275.5010

6

=[+]N/

mm

2

0.4689976

(10.468）4035.06610

92.32

3

2073.95

=89.52N/<

mm

2

f

满足要求。

④平面外整体稳定验算

楔率 =（d/d)-1.0=(90/40)-1.0=1.25<6.0



12

=2×25×1.4=70

A

f

cmcm

22

==6.754cm

i

y0

=1+0.023=1+0.023×1.25×=1.461



s



=1+0.00385=1+0.00385×1.25×=1.039



w



3645.83

79.92

lh/A

0f

45040/70

l/i

y0

450/6.754

=/=1.461×450/6.754=97.34



y0y0



s

l

i

21

=·（）=×



b



4320



2

y0

Ah

00

W

x0



s

42



y00

t

235

4320

9976400

()()



w0

4.4h

f

y

97.34

2

1475.31110

3

××（）=1.784>0.6

()(）

1.46197.3414

42

235

1.0394.4400

345

97.34

2

235

取=1.07-·=1.07-×=0.754



b



44000

44000

235

345



2

y0

f

y

=450/6.05



y

查表得=0.516



y

234

206102950010π

πEI

2

x0

-3

10

==×kN=7789kN

N

Ex0

2

2

8775

h

（92.32/7789)=0.987 =1-N/+0.75=1-92.32/7789+0.75×

2



t

N

Ex0

(N/N)

Ex0

2

NM

0t1

+=（+）



ye0be1

AW







92.32100.987275.5010

36

0.51699760.7544035.06610

3

=107.31N/<

mm

2

f

满足要求。

6 位移验算

6.1 柱顶水平位移验算

梁、柱平均惯性矩

=（+)/2=(182000+29500)/2

III

cc0c1

cm

4

=++=(×+×

II

bb0



IIII

b1b0b0b2

6.74.1

16300033900





22

17.817.8

2

3390091600

）=64842

cmcm

44

2

H=0.67W=0.67×(+)h=0.67×8.775×（0.735+1.617）



14



/1.4kN=9.877kN

=L/h==6.617



tcb

II

柱顶水平位移

Hh

3

9.877108775

33

hh

u=(2+)=(2+6.617)mm=22.0mm<(=



t

54

12EI

c

122.061010575010

6060

22

10575035.6

8.77564842

8775

=146.25mm)

60

满足要求。

6.2 梁跨中最大挠度验算

梁跨中最大挠度为

l35600

==296.67>183.82mm

120120

满足要求。

7 节点设计

7.1 梁柱节点设计

梁柱节点形式见图11。

图11 梁柱节点

①连接螺栓计算

采用10.9级，M24摩擦型高强螺栓，构件接触面经喷砂后涂无机富锌漆。

预拉力P=225kN，抗滑移系数查表得=0.4。



M= 275.50kN·m，N=92.32 kN，V= 25.29kN

23

顶排螺栓的拉力

N

max

（MN）y'

e1

（275.5010-92.3210386）888

63

N

2

22222

y'

2（80398692772888）



i

=52.5kN<0.8P(0.8P=0.8×225kN=180kN)

772

第二排螺栓 =52.2×kN=45.38kN

N

2

888

692

第三排螺栓 =52.5×kN=40.91kN

N

3

888

398

第四排螺栓 =52.5×kN=23.53kN

N

4

888

80

第五排螺栓 =52.5×=4.73kN

N

5

888

第六排螺栓 =52.5×0=0

N

6

所有螺栓的受剪承载力设计值

N0.9nP1.25N

vfi







={0.9×1.0×0.4×[(225-1.25×52.5）+(225-1.25×45.38）

+(225-1.25×40.91）+(225-1.25×23.53）+(225-1.25×4.73）+(225-1.25×0）]

×2}kN=821.66kN

实际剪力

V=25.29kN

=k821.66N

N

v

VN

v

满足要求。

②端板计算

第一排螺栓位置端板厚度

=14.42mm

t

6eN

ft

bf

65252.510

3

250315

第二排螺栓位置端板厚度

6526145.3810

3

t

=10.08mm

[eb2e(ee)]f

wffw

[61250252（5261）]315

第三排螺栓位置端板厚度

3eN

wt

36140.9110

3

t

=15.34mm

(0.5ae)f

w

（0.58061）315

24

6eeN

fwt

取端板厚度 t=16mm

③节点域剪应力验算

1.2M

1.2275.5010

6





N/=52.66N/<

mmmm

22

f

v

ddt

bcc

9008728

满足要求。

④端板螺栓处腹板强度验算

N136.4kN0.4P

t2

(0.4P=0.4×225kN=90kN)

N

t2

136.410

3



N/=279.508N/

mmmm

22



f

et

ww

618

满足要求。

7.2梁梁节点设计

①2-2剖面梁梁节点形式见图12。

图12 2-2剖面梁梁节点

预拉力P=100kN,抗滑移系数查表得=0.4。



M=59.97kN·m ，N=32.04kN,V=67.11kN

顶排螺栓拉力

25

530（59.9710-32.0410265）

（MN）y'

e1

63

=28.35kN<0.8P

N

max

222

2

2（92438530）



y'

i

438

=23.43kN 第二排螺栓 =28.35×

530

92

第三排螺栓 =28.35×=4.92kN

N

3

530

N

2

第四排螺栓 =28.35×0=0

N

4

所有螺栓的受剪承载力设计值

={0.9×1.0×0.4×[(100-1.25×28.35）+N0.9n（P-1.25N）

vfi





（100-1.25×23.43）+（100-1.25×4.92)+(100-1.25×0）]×2}=236.97kN>V

(V=67.11kN)

满足要求。

端板设计

第一排螺栓位置端板厚度

6eN

ft

mm=9.3mm

t

bf

6eeN

fwt

64028.3510

3

250315

第二排螺栓位置端板厚度

6406123.4310

3

t=mm=7.47mm



[eb2e(ee)]f

wffw

[61250240（4061）]315

取端板厚度为t=12mm。

②3-3剖面梁梁节点见图13。

26

图13 3-3剖面梁梁节点

采用10.9级，M24摩擦型高强螺栓，构件接触面经喷砂后涂无机富锌漆。

预拉力P=225kN，抗滑移系数查表得。



0.4

M=180.76kN·m，N=27.30kN，V=22.26kN

顶排螺栓的拉力

180.7610-27.3010277）554（

63

（M-N）y'

e1

N=93.66kN

N

max

222

2

2（116438554）



y'

i

0.8P=0.8×225kN=180kN

N0.8P

max

438

=77.4kN 第二排螺栓 93.66×

530

116

第三排螺栓 93.66×=20.50kN

N

3

530

N

2

第四排螺栓 93.66×0=0

N

4

所有螺栓的受剪承载力设计值

N0.9n（P1.25N）

vfi





={0.9×1.0×0.4×[(225-1.25×

93.66)+(225-1.25×77.4)+(225-1.25×20.50)+(225-1.25×0)]×

27

2}kN=475.60kN>V(V=22.26kN)

满足要求。

端板设计

第一排的螺栓位置端板厚度

t

6eN

ft

bf

65293.6610

3

mm=19.26mm

250315

第二排的螺栓位置端板厚度

6526177.410

3

t=mm=13.16



[eb2e(ee)]f

wffw

[61250252（5261）]315

取端板厚度为t=20mm

6eeN

fwt

7.3铰接柱脚节点设计

柱脚节点见图14。

图14 柱脚节点

柱底板，地脚锚栓选用M20，基础材料采用C20混凝土=10N/，柱底

f

c

mm

2

轴力N=92.32kN，剪力V=25.29kN。

柱脚底板面积 A=440×290=127600

mmmm

22

柱脚底板应力验算

N





AA

0

92.3210

3

N/=0.73N/<(=10N/)

mmmmmm

222

ff

cccc

2

30π

127600-2

4

28

满足要求。按一边支承板（悬臂板）计算弯矩

1

1

8

2

Mqc

1

2

×0.73×N·mm=7256.6N·mm

（145-）

2

2

2

柱脚底板厚度





6M

max

f

67256.6

=14.23mm

215

取底板厚度



15mm

柱脚抗剪承载力验算

抗剪承载力 (V=25.29kN)

V0.492.32N36.93kNV

fb

抗剪承载力满足要求。

29