石材角钢横梁设计计算
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1、石材角钢横梁设计计算 设计依据 建筑结构可靠度设计统一标准 GB 50068-2001 建筑结构荷载规范 GB 50009-2001(2006年版) 建筑抗震设计规范 GB 50011-2001 混凝土结构设计规范 GB 50010-2002 钢结构设计规范 GB 50017-2003 冷弯薄壁型钢结构技术规范 GB 50018-2002 混凝土结构后锚固技术规程JGJ 145-2004 玻璃幕墙工程技术规范 JGJ 102-2003 金属与石材幕墙工程技术规范 JGJ 133-2001 建筑幕墙 GB/T 21086-2007 玻璃幕墙工程质量检验标准 JGJ/T 139-2001 铝合金建
2、筑型材 基材 GB/T 5237.1-2004 铝合金建筑型材 阳极氧化、着色型材 GB 5237.2-2004 紧固件机械性能 螺栓、螺钉和螺柱 GB 3098.1-2000 紧固件机械性能 螺母 粗牙螺纹 GB 3098.2-2000 紧固件机械性能 自攻螺钉 GB 3098.5-2000 紧固件机械性能 不锈钢螺栓、螺钉和螺柱 GB 3098.6-2000 紧固件机械性能 不锈钢螺母 GB 3098.15-2000 浮法玻璃 GB 11614-1999 建筑用安全玻璃 第2部分： 钢化玻璃 GB 15763.2-2001 幕墙用钢化玻璃与半钢化玻璃 GB 17841-1999 建筑结构静
3、力计算手册 (第二版) 城市名 海拔高度(m) 风压(kN/m2) 雪压(kN/m2) N=10 N=50 N=100 N=10 N=50 N=100榆林市 1057.5 0.25 0.40 0.45 0.20 0.25 0.30=MTMQ= 计算项目: 幕墙荷载计算 基本信息 幕墙高度(Z): 23 m 类 别: c 类地区 基本风压(W0): 0.4 kN/m2 重要系数(): 1 体形系数(s): 1.2 风压高度变化系数按下式计算: zA=1.379(Z/10)0.24 zB=1.000(Z/10)0.32 zC=0.616(Z/10)0.44 zD=0.318(Z/10)0.60 本
4、工程中z=0.616(23/10)0.44 =0.8887 23m高处风压高度变化系数(z): 0.8887 sl:局部风压体型系数: (GB50009-2001) (2006年版) 板块（第1处） 0.9mm0.6mm=0.54m2 该处从属面积为：0.54m2 该处局部风压体型系数sl=1.2 阵风系数gz=k(1+2f) 式中k为地面粗糙度调整系数，对A、B、C、D四种类型，分别取0.92、0.89、0.85、0.80 式中f为高度变化系数 f=0.535(1.8(-0.16)(Z/10)(-) 式中为地面粗糙度指数，对应于A、B、C和D四类地貌，分别取0.12、0.16、0.22和0.
5、30； f=0.535(1.8(0.22-0.16)(23/10)(-0.22) = 0.6112 阵风系数gz=0.85(1+20.6112) =1.889 抗震设防: 6 度 地震组合系数: 0.5 幕墙单位重量(GAK): 0.84 kN/m2 标准荷载 : Wk = UzUs1W0 (GB50009-2001) (2006年版) = 1.889 0.8887 1.2 1 0.4 = 0.8058 kN/m2 (实际取为: 1 kN/m2) qeak = e maxGAk = 5.0 0.04 0.84 = 0.168 kN/m2 qk = Wk + 0.5 qeak = 1 + 0.5
6、 0.168 = 1.084 kN/m2 设计荷载 : W = w Wk = 1.4 1 = 1.4kN/m2 qea = e qeak = 1.3 0.168 = 0.2184kN/m2 q = w Wk + 0.5 e qeak = 1.4 1 + 0.5 1.3 0.168 = 1.5092 kN/m2 =MTMQ= 参考资料:建筑结构荷载规范GB50009-2001 石材分格：900mm600mm一水平荷载：1. 风荷载：等效集中荷载10.60.9=0.54 kN2. 地震荷载：等效集中荷载0.1680.60.9=0.09 kN二竖向荷载：等效集中荷载0.840.60.9=0.45 k
7、N据此对横梁进行有限元计算结果如下：一、设计依据 钢结构设计规范 （GB50017-2003） 建筑结构荷载规范 （GB50009-2001） 建筑抗震设计规范 （GB50011-2001） 建筑地基基础设计规范 （GB50007-2002） 建筑钢结构焊接规程 （JGJ181-2002） 钢结构高强度螺栓连接的设计，施工及验收规程（JGJ82-91）二、计算简图 计算简图 (圆表示支座，数字为节点号) 节点编号图 单元编号图三、几何信息 各节点信息如下表：节点号x坐标(m)y坐标(m)z坐标(m)x向约束y向约束z向约束绕x约束绕y约束绕z约束1-0.0040.0030.000 20.896
8、0.0030.000 30.0960.0030.000 40.7960.0030.000 各单元信息如下表：单元号截面名称长度(m)面积(mm2)绕2轴惯性矩(x104mm4)绕3轴惯性矩(x104mm4)绕2轴计算长度系数绕3轴计算长度系数小节点释放大节点释放1角50x30.1002971139.0009.000-2角50x30.1002971139.0009.000-3角50x30.7002971131.2861.286-四、荷载信息 结构重要性系数： 1.00 (一). (恒、活、风) 节点、单元荷载信息 1.节点荷载 *以下为节点荷载汇总表: 单位：力(kN)；弯距(kN.m)第 0
9、工况节点荷载表节点号PxPyPzMxMyMz30.00.0-0.50.00.00.040.00.0-0.50.00.00.0第 1 工况节点荷载表节点号PxPyPzMxMyMz30.00.50.00.00.00.040.00.50.00.00.00.0第 2 工况节点荷载表节点号PxPyPzMxMyMz30.0-0.10.00.00.00.040.0-0.10.00.00.00.0 (1).工况号: 0 *输入荷载库中的荷载: 序号Px(kN)Py(kN)Pz(kN)Mx(kN.m)My(kN.m)Mz(kN.m)10.00.0-0.50.00.00.0 节点荷载分布图: 节点荷载序号1分布图
10、 (2).工况号: 1 *输入荷载库中的荷载: 序号Px(kN)Py(kN)Pz(kN)Mx(kN.m)My(kN.m)Mz(kN.m)10.00.50.00.00.00.0 节点荷载分布图: 节点荷载序号1分布图 (3).工况号: 2 *输入荷载库中的荷载: 序号Px(kN)Py(kN)Pz(kN)Mx(kN.m)My(kN.m)Mz(kN.m)10.0-0.10.00.00.00.0 节点荷载分布图: 节点荷载序号1分布图 *以下为节点荷载图 单位：力(kN)；弯距(kN.m)第 0 工况节点荷载简图第 1 工况节点荷载简图第 2 工况节点荷载简图 2.单元荷载 *以下为单元荷载汇总表:
11、单位：力(kN)；分布力(kN/m)；弯距(kN.m)；分布弯距(kN.m/m) *以下为单元荷载图: 单位：力(kN)；分布力(kN/m)；弯距(kN.m)；分布弯距(kN.m/m) (二). 其它荷载信息 (1). 地震作用 无地震 (2). 温度作用 (三). 荷载组合 (1) 1.20 恒载 + 1.30 x 0.50 活载工况2 + 1.40 风载工况1五、内力位移计算结果 (一). 内力 1.工况内力 2.组合内力 3.最不利内力最不利内力表 (单位：N、Q(kN)；M(kN.m)；位置(m)单元号名称组合号序号位置轴力N剪力Q2剪力Q3弯距M2弯距M3N最大110.0-0.00.
12、90.10.00.01M3最大110.0-0.00.90.10.00.0N最小110.0-0.00.90.10.0-0.0M3最小110.1-0.00.90.10.0-0.1N最大110.00.00.9-0.10.0-0.02M3最大110.00.00.9-0.10.0-0.0N最小110.00.00.9-0.1-0.0-0.0M3最小110.10.00.9-0.1-0.0-0.1N最大110.0-0.00.0-0.00.0-0.13M3最大110.0-0.00.0-0.00.0-0.1N最小110.0-0.00.0-0.00.0-0.1M3最小110.4-0.00.00.00.0-0.1各效
13、应组合下最大支座反力设计值(单位：kN、kN.m)节点号控制组合号组合序号NxNyNzMxMyMzNx最大110.0-0.70.60.00.00.0Ny最大110.0-0.70.60.00.00.0Nz最大110.0-0.70.60.00.00.0Mx最大110.0-0.70.60.00.00.0My最大110.0-0.70.60.00.00.0Mz最大110.0-0.70.60.00.00.01合力最大110.0-0.70.60.00.00.0Nx最小110.0-0.70.60.00.00.0Ny最小110.0-0.70.60.00.00.0Nz最小110.0-0.70.60.00.00.0
14、Mx最小110.0-0.70.60.00.00.0My最小110.0-0.70.60.00.00.0Mz最小110.0-0.70.60.00.00.0Nx最大110.0-0.70.60.00.00.0Ny最大110.0-0.70.60.00.00.0Nz最大110.0-0.70.60.00.00.0Mx最大110.0-0.70.60.00.00.0My最大110.0-0.70.60.00.00.0Mz最大110.0-0.70.60.00.00.02合力最大110.0-0.70.60.00.00.0Nx最小110.0-0.70.60.00.00.0Ny最小110.0-0.70.60.00.00.
15、0Nz最小110.0-0.70.60.00.00.0Mx最小110.0-0.70.60.00.00.0My最小110.0-0.70.60.00.00.0Mz最小110.0-0.70.60.00.00.0轴力 N 包络图(单位：kN)弯距 M3 包络图(单位：kN.m) 4.内力统计轴力 N 最大的前 10 个单元的内力 (单位：M,KN,KN.M)序号单元号组合号组合序位置轴力N剪力Q2剪力Q3扭矩M弯距M2弯距M312110.0000.00.9-0.10.00.0-0.021110.000-0.00.90.10.00.00.033110.000-0.00.0-0.00.00.0-0.1轴力
16、N 最小的前 10 个单元的内力 (单位：M,KN,KN.M)序号单元号组合号组合序位置轴力N剪力Q2剪力Q3扭矩M弯距M2弯距M313110.000-0.00.0-0.00.00.0-0.121110.017-0.00.90.10.00.0-0.032110.0330.00.9-0.10.0-0.0-0.0弯距 M3 最大的前 10 个单元的内力 (单位：M,KN,KN.M)序号单元号组合号组合序位置轴力N剪力Q2剪力Q3扭矩M弯距M2弯距M311110.000-0.00.90.10.00.00.022110.0000.00.9-0.10.00.0-0.033110.000-0.00.0-0
17、.00.00.0-0.1弯距 M3 最小的前 10 个单元的内力 (单位：M,KN,KN.M)序号单元号组合号组合序位置轴力N剪力Q2剪力Q3扭矩M弯距M2弯距M313110.350-0.00.00.00.00.0-0.122110.1000.00.9-0.10.0-0.0-0.131110.100-0.00.90.10.00.0-0.1 (二). 位移 1.工况位移 2.组合位移“X向位移”最大的前 10 个节点位移表 （单位：mm）序号节点号组合号组合序号X向位移Y向位移Z向位移位移平方和11110.00.00.00.02311-0.00.3-0.30.43411-0.00.3-0.30.
18、44211-0.00.00.00.0“Y向位移”最大的前 10 个节点位移表 （单位：mm）序号节点号组合号组合序号X向位移Y向位移Z向位移位移平方和1411-0.00.3-0.30.42311-0.00.3-0.30.431110.00.00.00.04211-0.00.00.00.0“Z向位移”最大的前 10 个节点位移表 （单位：mm）序号节点号组合号组合序号X向位移Y向位移Z向位移位移平方和11110.00.00.00.02211-0.00.00.00.03311-0.00.3-0.30.44411-0.00.3-0.30.4“合位移”最大的前 10 个节点位移表 （单位：mm）序号节
19、点号组合号组合序号X向位移Y向位移Z向位移位移平方和1411-0.00.3-0.30.42311-0.00.3-0.30.43211-0.00.00.00.041110.00.00.00.0“X向位移”最小的前 10 个节点位移表 （单位：mm）序号节点号组合号组合序号X向位移Y向位移Z向位移位移平方和1211-0.00.00.00.02411-0.00.3-0.30.43311-0.00.3-0.30.441110.00.00.00.0“Y向位移”最小的前 10 个节点位移表 （单位：mm）序号节点号组合号组合序号X向位移Y向位移Z向位移位移平方和11110.00.00.00.02211-0
20、.00.00.00.03311-0.00.3-0.30.44411-0.00.3-0.30.4“Z向位移”最小的前 10 个节点位移表 （单位：mm）序号节点号组合号组合序号X向位移Y向位移Z向位移位移平方和1411-0.00.3-0.30.42311-0.00.3-0.30.431110.00.00.00.04211-0.00.00.00.0六、设计验算结果 本工程有1种材料：Q235钢(A3钢) 设计验算结果表 (强度和整体稳定为(应力/设计强度)单元号强度绕2轴整体稳定绕3轴整体稳定沿2轴抗剪应力比沿3轴抗剪应力比绕2轴长细比绕3轴长细比沿2轴W/l沿3轴W/l结果10.480.500.
21、500.020.0087901/21090满足20.500.500.500.020.0087901/21090满足30.490.500.500.000.0087901/8100满足最严控制表 (强度和整体稳定为(应力/设计强度)强度绕2轴整体稳定绕3轴整体稳定沿2轴抗剪应力比沿3轴抗剪应力比绕2轴长细比绕3轴长细比沿2轴W/l沿3轴W/l所在单元233221130数值0.500.500.500.020.0087901/8100“强度应力比”最大的前 10 个单元的验算结果（所在组合号情况号）序号单元号强度绕2轴整体稳定绕3轴整体稳定绕2轴抗剪应力比绕3轴抗剪应力比绕2轴长细比绕3轴长细比沿2轴
22、W/l沿3轴W/l结果120.50 (1/1)0.500.500.020.0087901/21090满足230.49 (1/1)0.500.500.000.0087901/8100满足310.48 (1/1)0.500.500.020.0087901/21090满足按“强度应力比”统计结果表范围1.051.051.001.000.800.800.600.600.48单元数00003“绕2轴整体稳定应力比”最大的前 10 个单元的验算结果（所在组合号情况号）序号单元号强度绕2轴整体稳定绕3轴整体稳定绕2轴抗剪应力比绕3轴抗剪应力比绕2轴长细比绕3轴长细比沿2轴W/l沿3轴W/l结果130.490
23、.50 (1/1)0.500.000.0087901/8100满足220.500.50 (1/1)0.500.020.0087901/21090满足310.480.50 (1/1)0.500.020.0087901/21090满足按“绕2轴整体稳定应力比”统计结果表范围1.051.051.001.000.800.800.600.600.50单元数00003“绕3轴整体稳定应力比”最大的前 10 个单元的验算结果（所在组合号情况号）序号单元号强度绕2轴整体稳定绕3轴整体稳定绕2轴抗剪应力比绕3轴抗剪应力比绕2轴长细比绕3轴长细比沿2轴W/l沿3轴W/l结果130.490.500.50 (1/1)
24、0.000.0087901/8100满足220.500.500.50 (1/1)0.020.0087901/21090满足310.480.500.50 (1/1)0.020.0087901/21090满足按“绕3轴整体稳定应力比”统计结果表范围1.051.051.001.000.800.800.600.600.50单元数00003“绕2轴长细比”最大的前 10 个单元的验算结果序号单元号强度绕2轴整体稳定绕3轴整体稳定绕2轴抗剪应力比绕3轴抗剪应力比绕2轴长细比绕3轴长细比沿2轴W/l沿3轴W/l结果110.480.500.500.020.0087901/21090满足220.500.500.500.020.0087901/21090满足330.490.500.500.000.0087901/8100满足按“绕2轴长细比”统计结果表范围180180150150120120801801801501501201208080单元数00030附录普通角钢(等肢)截面示意图
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