课程设计门式钢架轻型钢结构-副本

浙 江 科 技 学 院

钢 结 构 课 程 设 计

题 学

目 院

门式刚架轻型钢结构设计 建筑工程学院

专业班级 专业班级 学 号

学生姓名 指导教师 完成日期

2011 年 7 月 5 日

1

目录

1. 2. 3. 4. 5. 6 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 设计资料 ..................................................................................................................................... 3 钢架的布置及类型...................................................................................................................... 5 屋面构件与支撑设置.................................................................................................................. 6 荷载计算 ..................................................................................................................................... 6 内力和侧移计算.......................................................................................................................... 7 内力组合 ................................................................................................................................... 16 钢架柱截面设计........................................................................................................................ 17 钢架梁截面设计........................................................................................................................ 18 梁翼缘和腹板宽厚比验算 ........................................................................................................ 18 刚架柱的验算 ........................................................................................................................... 19 刚架柱在弯，剪，压共同作用下的强度验算 .................................................................... 20 刚架柱的稳定性验算 ........................................................................................................... 20 节点设计 ............................................................................................................................... 21 螺栓强度验算 ....................................................................................................................... 22 刚架横梁屋脊处节点连接 ................................................................................................... 23 柱脚设计 ............................................................................................................................... 25 参考书目 ............................................................................................................................... 26

2

《门式刚架轻型钢结构设计》计算书 门式刚架轻型钢结构设计》

1. 设计资料

“钢结构课程设计”任务书 钢结构课程设计 任务书

----题目：某轻型门式刚架结构设计

一、设计目的

本课程设计是在完成

了《钢结构基本原理》和《建筑钢结构设计》两门主课 相关内容的学习后，通过一轻钢门式刚架结构的设计实践，较全面地掌握钢结构 设计的全过程：结构选型、结构布置、荷载计算、内力分析、构件设计、节点设 计、绘制钢结构施工图。通过课程设计，加深对钢结构设计过程的认识，提高对 所学知识的综合运用能力。

二、设计资料

1.车间或仓库的柱网及檐高： b) 7.5m c) 9m a.长度：90m 柱距分别为：a) 6m b.跨度：a) 15m b) 18m c) 21m d) 24m e) 27m c.檐高：a) 6m b) 8m 2.屋面坡度： 1:10 3.屋面材料：彩板夹芯板 4.墙面材料：彩板夹芯板 5.天沟： 彩板天沟 6.荷载标准值 1)活载： 0.5kN/m2 2)风载： 基本风压 0.45 kN/m2 地面粗糙度：B 类，风载体型系数（可按右图取） 3)雪载： 0.4kN/m2 7.材质： Q235B 恒载：彩钢板 檩条 灯饰 隅撑等 0.3 墙体彩钢板 0.25

三、学生的选题规则

按学号末两位进行选题。学号末两位设为 xy

3

x=0,3,6,9 的，设计柱距为 6m； x=1,4,7 的，设计柱距为 7.5m； x=2，5，8 的，设计柱距为 9m； y=1，2，3，4，5 则跨度分别设计为 15m，18m，21m，24m，27m,檐高 6m； y=6，7，8，9，0 则跨度分别设计为 15m，18m，21m，24m，27m,檐高 8m。 69 柱距 6m 跨度 24m 檐高 8m h550*250*10/12 L1

四、基本内容和要求 一）基本内容

1．柱网及屋面结构布置（包括支撑体系布置） 2．门式刚架选型 3．确定门式刚架梁、柱截面形式，并初估截面尺寸 4．梁、柱线刚度计算及梁、柱计算长度确定 5．荷载计算 6．用结构力学方法计算各工况下的内力 7．荷载组合和内力组合 8．构件及连接节点(梁柱连接节点、屋面梁拼接节点、柱脚)设计 9．绘制施工图

二）基本要求

1.结构设计计算书 2.设计图纸 a. 结构平面布置图（包括支撑、檩条等布置）——A4 b. 门式刚架结构详图（包括结构设计说明）——A3 或 A2 3.计算书要求计算正确，条理清楚，书写端正；施工图纸绘制应选择适当的图幅 和比例，线型和符号应规范准确。 4.按时（一周内上交）独立完成设计任务要求的全部工作。

参考资料： 参考资料 [1] 陈绍蕃 钢结构（上）钢结构基础

4

钢结构（下）房屋建筑钢结构设计

中国建筑工业出版社

[2]门式刚架轻型房屋钢结构技术规程 CECS102：2002 [3] 钢结构设计规范 GB50017-2003 [4] 有关“门式刚架轻型钢结构房屋”的设计手册及其他资料

钢结构课程建设组

2011．06

无吊车门式刚架跨度 24m，柱距 6m，共 16 榀。檐高 8 m，屋面坡度 1/10，彩板天沟， 墙面材料为彩板夹芯板，钢材采用 Q345 钢。 恒载：为 0.3 kN/m2；活载：0.5 kN/m2 ；墙体自重 0.25 kN/m2；雪载：0.4 kN/m2； 风载：基本风压 W0=0.45 kN/m2，地面粗糙度 B 类

。

2.

钢架的布置及类型

按 CECS102:2002 规范,门式钢架轻型钢结构广房的纵向温度区(伸缩缝间距)应不达于 300m, 横向温度区段应不大于 150m.该工程可不设伸缩缝. 柱网及平面布置如图。 （补充）

5

3.

屋面构件与支撑设置

3.1 屋面板 根据保温隔热的要求及建筑外形设计要求,考虑施工方便选用 JXB42-333-1000 型岩棉夹芯彩 色钢制夹芯板, 芯板面板厚为 0.50mm，板厚为 80mm.。3.2 檩条根据屋面板对檩条的要求, 檩条间距采用 1.5m.按荷载采用冷弯薄壁 C 型钢 C180x70x20x3 ,跨中设拉条一道。 3.2 屋面支撑与柱间支撑 为了保证厂房的强度 ，空间结构的稳定性，门式钢架结构左右跨横梁顶面设置横向水平支 撑，在柱间设置柱间支撑。 3.3 屋面横向支撑 根据 CECS102:2002 的要求： 屋盖的横向支撑和柱间的支撑一般设置在温度区段端部或第一 或第二开间区。 （柱网布置图和檩条布置图，另） 4. 荷载计算

4.1 荷载取值计算（标准值） ： （1） 恒载： 屋面板 Σ = 0.3kN / m 雪载： 0.2 kN / m

2 2

墙体彩钢板自重： kN / m （2） 0.25 活载： kN / m 0.5

2

2

（3）风荷载：

基本风压

wo = 0.45kN / m 2

地面粗糙类别 B 类，按 CECS102：2002 的规定，基本风压

乘以 1.05 的系数。即

wo = 1.05 × 0.45 = 0.4725kN / m 2

以柱顶为标准风压高度变化系数： 4.2 各部分作用荷载： （1）屋面恒载： 标准值： 0.3 × 6 = 1.8kN / m 设计值： 1.2 ×1.8 = 2.16kN / m 柱身恒载：0.25×6=1.2 kN 设计值：1.2×1.2=1.44 kN (2) 屋面活荷载： 标准值： 0.5 × 6 = 3kN / m 设计值： 1.4 × 3 = 4.2kN / m

µ z = 1.0, β z = 1.0

6

（3）风荷载： 仅以左风为例，右风相反。 屋面风压设计值：

q l = 1.4 × ( −1.0 ) × 0.45 × 1.05 × 6 = −3.969kN / m q r = 1.4 × ( −0.65 ) × 0.45 × 1.05 × 6 = −2.57985kN / m

柱顶集中风载设计值：

pbw = 1.4 × 0.25 × 0.45 × 1.05 × 4 × 6 = 3.969kN

pDw = 1.4 × ( −0.55) × 0.45 ×1.05 × 4 × 6 = −8.7318kN

5.

内力和侧移计算

5.1 内力计算 内力计算采用弹性分析法。用梁，柱平均刚度将梁，柱简化为等截面刚梁，然后采用结构力 学求解器进行求解。

屋面恒载作用 结构力学求解器计算： 结点,1,0,0 结点,2,0,8 结点,3,12,9.2 结点,4,24,8 结点,5,24,0 单元,1,2,1,1,0,1,1,1 单元,2,3,1,1,1,1,1,1 单元,3,4,1,1,1,1,1,1 单元,4,5,1,1,1,1,1,0 结点支承,5,4,0,0,0 结点支承,1,4,0,0,0 单元材料性质,1,1,-1,10.1,1,0,-1 单元材料性质,2,3,-1,7.9,1,0,-1 单元材料性质,4,4,-1,10.1,1,0,-1 单元荷载,2,3,2.16,0,1,90 单元荷载,3,3,2.16,0,1,90 单元荷载,4,3,1.8,0,1,180,2 单元荷载,1,3,1.8,0,1,0,2 内力计算 杆端内力值 ( 乘子 = 1)

杆端1 杆端2 7

---------------------------------------单元码 1 2 3 4 轴力 -40.3200149 -13.1265869 -13.1266174 -25.9199793 剪力 -10.6000934 2

4.7366337 1.31268077 10.6000378 弯矩

-----------------------------------------轴力 -25.9200149 -13.1265869 -13.1266174 -40.3199793 剪力 -10.6000934 -1.31264387 -24.7365968 10.6000378 弯矩 -84.8007473 56.4441634 -84.8003023 -0.00000000

0.00000000 -84.8007473 56.4441634 -84.8003023

2.16

2 1.80 m =1 EI =10.1 EA =[1**********] (1) 8.00

m =1 EI=7.9 EA =[1**********] 3 (2) 12.06

2.16 m =1 EI =7.9 EA =[1**********] (3) 12.06 4 1.80 m =1 EI =10.1 EA =[1**********] (4) 8.00

1

5

8

-84.80 -84.80 2 (2) 3 56.44 56.44 56.46 56.46 (3)

-84.80 4 -84.80

(1)

(4)

1

5

2 -25.92

(2) -13.13

3

(3) -13.13

-25.92 4

(1)

(4)

1

-40.32

-40.32 5

9

24.74

(2) 2

1.31 -1.31 3

(3) 4

(1) -10.60

(4) -24.74 10.60

1

5

屋面活载 结点,1,0,0 结点,2,0,8 结点,3,12,9.2 结点,4,24,8 结点,5,24,0 单元,1,2,1,1,0,1,1,1 单元,2,3,1,1,1,1,1,1 单元,3,4,1,1,1,1,1,1 单元,4,5,1,1,1,1,1,0 结点支承,5,4,0,0,0 结点支承,1,4,0,0,0 单元材料性质,1,1,-1,10.1,1,0,-1 单元材料性质,2,3,-1,7.9,1,0,-1 单元材料性质,4,4,-1,10.1,1,0,-1 单元荷载,2,3,4.2,0,1,90 单元荷载,3,3,4.2,0,1,90 内力计算 杆端内力值 ( 乘子 = 1)

杆端1 ---------------------------------------单元码 轴力 剪力 弯矩 轴力 杆端2 -----------------------------------------剪力 弯矩

10

1 2 3 4

-50.4000290 -25.5239868 -25.5239257 -50.3999599

-20.6112927 48.0990100 2.55243483 20.6111846

0.00000000 -164.890342 109.752540 -164.889476

-50.4000290 -25.5239868 -25.5239257 -50.3999599

-20.6112927 -2.55236308 -48.0989383 20.6111846

-164.890342 109.752540 -164.889476 0.00000000

4.20

2 m =1 EI=10.1 EA =[1**********] (1) 8.00

m =1 EI=7.9 EA =[1**********] 3 (2) 12.06

4.20 m =1 EI=7.9 EA =[1**********] (3) 12.06 4 m =1 EI=10.1 EA =[1**********] (4) 8.00

1

5

11

-164.89 (2) 3 109.75 109.75 109.78 109.78 (3)

-164.89

-164.89 2

4

-164.89

(1)

(4)

1

5

48.10 (2) 2 2.55 -2.55 3 (3) 4 -48.10 (4) 20.61

(1) -20.61

1

5

12

2

(2) -25.52

3

(3) -25.52

4

(1) -50.40

-50.40 ( 4 )

1

5

风载作用 结点,1,0,0 结点,2,0,8 结点,3,12,9.2 结点,4,24,8 结点,5,24,0 单元,1,2,1,1,0,1,1,1 单元,2,3,1,1,1,1,1,1 单元,3,4,1,1,1,1,1,1 单元,4,5,1,1,1,1,1,0 结点支承,5,4,0,0,0 结点支承,1,4,0,0,0 单元材料性质,1,1,-1,10.1,1,0,-1 单元材料性质,2,3,-1,7.9,1,0,-1 单元材料性质,4,4,-1,10.1,1,0,-1 结点荷载,2,1,3.969,0 结点荷载,4,-1,8.7318,180 单元荷载,2,-3,3.989,0,1,90 单元荷载,3,-3,2.57985,0,1,90

13

内力计算 杆端内力值 ( 乘子 = 1)

杆端1 ---------------------------------------单元码 1 2 3 4 轴力 47.2680866 22.1228027 22.2424316 31.5580945 剪力 21.4752028 -45.2915908 -1.62132268 -10.4657074 弯矩 0.00000000 171.801622 -84.3281232 83.7256592 轴力 47.2680866 22.1228027 22.2424316 31.5580945 杆端2 -----------------------------------------剪力 21.4752028 2.81515377 29.4912832 -10.4657074 弯矩 171.801622 -84.3281232 83.7256592 0.00000000

3.99

3.97

2 m =1 EI=10.1 EA =[1**********] (1) 8.00

m =1 EI=7.9 EA =[1**********] 3 (2) 12.06

2.58 m =1 EI=7.9 EA =[1**********] (3) 12.06 4

8.73

m =1 EI=10.1 EA =[1**********] (4) 8.00

1

5

14

-84.82 2 171.80 (1) 171.80 (2)

-84.33 -84.33 -84.41 3

(3)

83.73

4 83.73 (4)

1

5

22.12) (2 2

3

22.24) (3 4

47.27

(1)

(4) 31.56

1

5

15

(2) 2 -45.29 21.48 ( 1 )

2.82 -1.62 3

29.49 (3) 4

-10.474 ) (

1

5

6

内力组合 选取控制截面。 由于刚架布置， 恒载和活载作用下对称。 故选择取控制截面为 a-a， b-b， c-c，d-d。 d 如图所示： 内力组合：内力组合考虑以下三种 (1)永久荷载+活荷载 (2)永久荷载+风荷载 （3）永久荷载+0.85（活荷载+风荷载）

a a c b c b d

控制截面组合内力见表： 刚架组合内力： 表.刚架组合内力： 刚架组合内力

截面 a-a

内力 N V M N

恒荷载 -40.32 -10.6 0 -25.92

活荷载 -50.4 -20.61 0 -50.4

风荷载 47.27 21.48 0 47.27

b-b

恒荷载+活 荷载 -90.72 -31.21 0 -76.32

恒荷载+风 荷载 6.95 10.88 0 21.35

恒荷载+0.85（风荷 载+活荷载） -42.9805 -9.8605 0 -28.5805

16

c-c

d-d

V M N V M N V M

-10.6 -20.61 21.485 -84.8 -164.89 171.8 -13.13 -25.52 22.12 48.1 -45.29 24.74 -84.8 -164.89 171.8 -13.13 -25.52 22.12 -1.31 -2.55 2.815 56.44 109.75 -84.328

-31.21 -249.69 -38.65 72.84 -249.69 -38.65 -3.86 166.19

10.885 87 8.99 -20.55 87 8.99 1.505 -27.888

-9.85625 -78.9265 -16.02 27.1285 -78.9265 -16.02 -1.08475 78.0487

注：表中 N、V 的单位为 kN，M 的单位为 kN·m。

6.

钢架柱截面设计

选用 Q345 H600*300*12*14 右图为所选的截面 高度 H=600(mm) 翼缘宽 Bu=300(mm) 腹板厚 Tw=12(mm) 翼缘厚 Tu=14(mm) 截面积 A=15264.0(mm2) 单 重 g=119.822(kg/m) x 轴惯性矩 Ix=90841.8048X1e4(mm4) x 轴抵抗矩 Wx=3028.0602X1e3(mm3) x 轴回转半径 ix=243.9544(mm) x 轴半截面面积矩 Sx=1721.3760X1e3(mm3) y 轴惯性矩 Iy=6308.2368X1e4(mm4) y 轴抵抗矩 Wy=420.5491X1e3(mm3) y 轴回转半径 iy=64.2865(mm) y 轴半截面面积矩 Sy=325.2960X1e3(mm3) 扭转惯性矩 It=97150.0416X1e4(mm4) 柱翼缘和腹板宽厚比验算 翼缘部分：

b1 = c

( 300 − 12 )

14

2 = 10.29

，满足要求；

腹板部分：

hw 600 − 2 × 14 345 = = 47.67

满足要求;

17

7.

钢架梁截面设计

选用 Q345 H500*250*10*12 右图为所选的截面 高度 H=500(mm) 翼缘宽 Bu=250(mm) 腹板厚 Tw=10(mm) 翼缘厚 Tu=12(mm) 截面积 A=10760.0(mm2) 单 重 g=84.466(kg/m) x 轴惯性矩 Ix=44716.3147X1e4(mm4) x 轴抵抗矩 Wx=1788.6526X1e3(mm3) x 轴回转半径 ix=203.8576(mm) x 轴半截面面积矩 Sx=1015.2200X1e3(mm3) y 轴惯性矩 Iy=3128.9667X1e4(mm4) y 轴抵抗矩 Wy=250.3173X1e3(mm3) y 轴回转半径 iy=53.9255(mm) y 轴半截面面积矩 Sy=193.4500X1e3(mm3) 扭转惯性矩 It=47845.2813X1e4(mm4)

8.

梁翼缘和腹板宽厚比验算 翼缘部分：

b1 = c

( 250 − 10 )

12

2 = 10

，满足要求；

腹板部分：

hw 500 − 2 × 12 345 =

= 47.6

刚梁横梁和柱的计算长度 （1）横梁在刚梁平面内的计算长度

满足要求;

18

由于刚架坡度 1：10＜1：5，因此，刚架横梁在平面内稳定性能够得到保证，不需要验算 平面内的稳定性。 （2）横梁在刚梁平面内的计算长度 考虑屋面压型钢板与檩条紧密的连接，有一定的蒙皮效应，在平面能起到支撑作用，但为 了安全计算长度按两个檩条之间考虑即

l0 y = 2 × 1500 = 3000mm

加劲肋设置 （1）柱加劲肋：

t0 =

腹板均匀剪力

vmax 9.85625 × 103 = = 1.436 N / mm 2 = 0.004 f y hwtw 572 × 12

hw 572 = = 47.67 tw 12

则柱腹板可不设加劲肋，仅在柱端设置加劲肋。 （2）梁加劲肋：

t0 =

c-c 截面：

vmax 27.1285 ×103 = = 5.70 N / mm 2 = 0.017 f y hwtw 476 × 10

hw 476 = = 47.6 tw 10

故，梁腹板可不设加劲肋，仅在梁端设置加劲肋 9. 刚架柱的验算

9.1 刚架柱的抗剪验算 由于柱顶和柱脚剪力相等 V= 31.21KN，但柱脚截面较小，故仅对柱脚截面进行抗剪验算： 按仅有支座加劲肋考虑

hw =0 a

hw 572 tw 12 = 0.503 V

，满足要求。

19

10. 刚架柱在弯，剪，压共同作用下的强度验算 刚架柱在弯， 对于柱脚 a-a 截面和柱顶 b-b 截面，分别验算其承受的内力分别为：a-a 截面 M=0 ，V = 31.21kN ， N= 90.72kN；b-b 截面 M = 249.69kN， V= 31.21kN，N=76.32kN （1）a-a 截面在弯、剪、压共同作用下的强度验算

V = 31.21

M = 0

故：

2 M −Mf  V  − 1 + = 0

（2）b-b 截面：

hw 572 tw 235 12 × 235 / 310 = 0.438

Vu = hwt w f v = 572 × 12 × 310 × 10−3 = 2127.84kN V = 31.21

  h12 N M f =  Af × + Af 2 h2   f −  h2 A      1432 76.32 ×103  −6 =  300*14 × + 300 × 14 × 143  ×  310 −  × 10 = 366.366kN .m 143 15264     M = 249.69kN .m

故：

2 M −Mf  V  − 1 + = 0

11. 刚架柱的稳定性验算 （1）刚架柱平面内的稳定性 等截面

ix = 24.4cm, i y = 6.4cm,

λx = l x / ix = 800 / 24.4 = 32.786 ， λ y =78.125， λx =32.786 λy = l y / i y = 500 / 6.4 = 78.125

20

b 类截面，查表 17-2

ϕ y = 0.594

ϕ x = 0.899

N / (ϕ A) = 42.9805*1000 / (0.594*15264) = 295

刚架平面内的欧拉临界力：

N Ex 0 =

等弯系数

π 2 EAe 0 π 2 × 2.06 ×105 ×15264 = × 10−3 = 26246kN 2 2 1.1λ 1.1× 32.786 β mx = 1.0

N0 β mx M 1 42.9805 × 103 1.0 × 78.9265 × 106 + = + 0.899 × 15264  42.9505 ϕ x Ae 0    N0 × 0.899  × 4.205491×

105 1 − 则： 1 − ' ϕ x  We1 26246    N Ex 0  = 219.27 N / mm2

满足要求 (2) 柱平面外的整体稳定性 等效弯矩系数 βt ：由于一端弯矩为零故：

 N  N β t = 1 − ' + 0.75  '  ≈ 1 N Exo  N Exo 

2

ϕ 'b = 1.07 −

0.5942 = 1.067 44000

则，刚架柱在平面外的稳定性：

N0 βM 42.9805 × 103 1× 78.9265 × 106 + 't 1 = + ϕ y Ae 0 ϕbWe1 0.594 ×15264 1.067 × 30.28 ×105 = 291.69 N / mm 2

，满足要求 刚架整体稳定性满足要求

12. 节点设计 11.1 梁柱的节点： 刚架横梁与刚架柱连接采用端板竖放的连接方式。螺栓采用 10.9 级 M16 高强度摩擦型螺栓 进行连接 11.2 节点构造及螺栓布置

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（1）节点的构造见图

图.梁柱节点构造和端板 螺栓的布置 端板螺栓应成对对称布置， 在受拉和受压翼缘都应布置 。 并且宜使用螺栓群中心与翼缘 中心重合或接近，因此采用将端板伸出截面高度如图所示：

13. 螺栓强度验算 螺栓采用 10.9 级 M16 高强度摩擦型， 查得每个螺栓预应力 P=100KN， 构件接触面采用喷砂 处理，摩擦面抗滑采用 µ = 0.45. 连接处传递内力直接用 c-c 截面内力即： M =249.69kN·m N = 38.6523.38 kN， （1）螺栓抗剪验算： 每个螺栓抗滑承载力设计值为： V = 72.84 kN

N vb1 = 0.9n f µ p = 0.9 × 1× 0.45 × 100 = 40.5kN

螺栓群的抗剪承载力设计值：

N vb = 10 × N vb1 = 10 × 40.5 = 405kN > V = 72.84kN

，满足要求。

（2）每个 螺栓承受的拉力 ）

N t1 =

My1 N 249.69 × 0.6 38.65 − = − = 71.77 kN 2 2 2 2 ∑ yi n 4 × ( 0.2 + 0.4 + 0.55 ) 14

22

Nt 2 =

My2 N 249.69 × 0.2 38.65 − = − = 22.08kN 2 2 2 2 ∑ yi n 4 × ( 0.2 + 0.4 + 0.55 ) 14

N t b = 0.8 P = 0.8 × 100 = 80kN > N

b t 1 2 满足要求。最外排螺栓在拉、剪共同作用下的验算：

Nv N 1 4 0 .5 7 1 .7 7 + tb = + = 0 .9 9 7

端板的平面—180×580 端板的厚度：按两边支撑类端板计算

t ≥

 e w b + 2 e f ( e f + e w ) f  

6 e f ew N t

=

6 × 4 5 × 4 6 × 7 1 .7 7 × 1 0 3 = 1 8 .7 m m    4 6 × 1 8 0 + 2 × 4 5 ( 4 5 + 4 6 ) × 3 1 0

选取端板厚度 20mm，满足要求。端板设螺处腹板的强度：

Nt 2 = 22.08kN

0 .4 P 0 .4 × 1 0 0 × 1 0 3 = = 1 0 5 .2 6 N / m m 2

， 满 足 要 求 。 梁 柱 节 点 域 验 算

τ=

ξM

db dc tc

=

1.0 × 249.69 ×106 = 99.876 N / mm2

综上，梁柱节点采用端板竖放的方式连接，端板为180 − × 螺栓选用 10 颗 10.9 级 M16 摩擦型高强螺栓。 ，

14. 刚架横梁屋脊处节点连接 同梁柱连接一样采用端板竖放，螺栓连接的方式，螺栓仍选用 10.9 级 M16 摩擦型高强螺 栓，节点的构造、端板及螺栓的布置见图所示。

23

N=38.65KN V=3.86KN 螺栓群的抗剪承载力

M=166.19KN·M

N vb = 14 × 0.9 × 1 × 0.45 × 100 = 567 kN > V = 3.86kN

各螺栓承受的拉力

，满足要求

N t1 =

M y1

∑y

2 i

−

N 33.65 × 0.6 38.65 = − = 7.28kN 2 2 2 n 4 × ( 0.2 + 0.4 + 0.55 ) 14

24

Nt 2 =

M y2

∑y

2 i

−

N 33.65 × 0.2 38.65 = − = 0.5875kN 2 2 2 n 4 × ( 0.2 + 0.4 + 0.55 ) 14

最外排螺栓在拉、剪共同作用下的验算：

N v N t1 3.86 7.28 + = + = 0.098

端板的厚度：按三边支撑类考虑

t≥

  tw b + 2t f ( t f + t w )  f

6t f t w N t

=

6 × 50 × 48 × 40 × 103 = 10mm  48 × 180 + 2 × 50 ( 50 + 48 )  * 310  

选取端板厚度 20mm，满足要求。

15. 柱脚设计 根据计算假定，柱脚设计或铰接。本工程柱脚采用一对锚栓的平板式柱脚。基础混 凝土等级为 C20， f c = 9.6 N / mm 。

2

柱脚设计 柱脚底板计算： （1） 地板的厚度。按构造

B = b0 + x = 240 + 2 × [ 20

取 B = 340mm 满足要求 （2） 底板长度 L

50] = 280

340mm

N ≤ fc βc BL ， β c 偏安全地取为 1.0 N 38.65 × 103 L≥ = = 11.84mm β fc 340 × 9.6

按构造仍取

L = h0 + x = 600 + 2 × 50 = 700mm

则 柱脚底板如图 ：

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（3）底板厚度：

N 38.65 × 103 σ= = = 0.16 N mm 2 BL 340 × 700 底板反力：

底板厚度应大于栓孔的直径，取柱脚地板为 26mm 由于柱脚全截面受压，故取 2 M24 的锚栓 布置如图 柱脚抗剪连接。

Vmax = 3.86kN

但对 N min 组合有：V = 5.6kN 〉0.4 N = 0.4 x 7.3 = 2.92 kN 故应设置抗剪连接件,满足要求 。 综上：柱脚采用一对锚栓的平板式柱脚 ，底板为-340x700x 26。锚栓为 2 M24。

16. 参考书目 1. 门式刚架轻型房屋钢结构技术规程（CECS102：2002） 2. 钢结构设计规范 GB50017-2003. 3. 混凝土设计规范 GB50010-2002. 4. 梁启智.钢结构.华南理工大学出版社. 5. 黄呈伟.钢结构设计.科学出版社.

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