一. 设计资料
采用规范：514701522
《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程CECS 102:2002》
《冷弯薄壁型钢结构技术规范GB 50018-2002》檩条间距为1.05m；
檩条的跨度为2.25m；
檩条截面采用：Z-120*50*2*20-Q235；
以下为截面的基本参数：
A(cm2)=5.087
I x(cm4)=141.374 i x(cm)=5.272
W x1(cm3)=27.196 W x2(cm3)=19.295
I y(cm4)=14.646 i y(cm)=1.697
W y1(cm3)=5.694 W y2(cm3)=8.466
I t(cm4)=0.06613 I w(cm6)=830.818
没有布置拉条；
屋面的坡度角为2.862度；
屋面板能阻止檩条上翼缘的侧向失稳；
不能构造保证檩条下翼缘在风吸力下的稳定性；
简图如下所示：
二. 荷载组合及荷载标准值
考虑恒载工况(D)、活载工况(L)、风载工况(W)；
1.2D+1.4L
1.2D+1.4L+0.84W
1.2D+0.98L+1.4W
1.35D+0.98L
D+1.4W
稳定验算时考虑以下荷载工况组合：
D+1.4W
挠度验算时考虑以下荷载工况组合：
D+L
D+W
恒载：面板自重: 0.2kN/m2
自动考虑檩条自重；
锁架活载：屋面活载: 0.5kN/m2
雪荷载: 0.45kN/m
风载：基本风压: 0.35kN/m2
边缘体型系数-1.3，中间体型系数-1.3，风压高度变化系数1.25
风振系数为1；风压综合调整系数1.05；
边缘风载标准值：-1.3×1.25×1×1.05×0.35=-0.5972kN/m2；
中间风载标准值：-1.3×1.25×1×1.05×0.35=-0.5972kN/m2；
延时冲洗阀
三. 验算结果一览
整体验算结果输出
验算项验算工况结果限值是否通过
受弯强度 1.2D+1.4L+0.84W 84.4717 219.443 通过
整稳D+1.4W 24.3496 219.443 通过
挠度D+L 0.998372 15 通过2轴长细比- 132.602 200 通过
3轴长细比- 42.6798 200 通过
按跨验算结果输出
跨序号强度整稳挠度
第1跨84.47(219.44) 24.34(219.44) 0.99(15)
四. 受弯强度验算
最不利工况为：1.2D+1.4L+0.84W
最不利截面位于，离开首端1125mm
绕x轴弯矩：M3= 0.3022kN·m
绕y轴弯矩：M2= -0.4081kN·m
计算当前受力下有效截面：
σ1=0.3022/27.196×1000-(-0.4081)/5.694×1000=82.782N/mm2（上翼缘支承边）
σ2=0.3022/19.295×1000+(-0.4081)/8.466×1000=-32.538N/mm2（上翼缘卷边边）
σ3=-(0.3022)/27.196×1000+(-0.4081)/5.694×1000=-82.782N/mm2（下翼缘支承边）
σ4=-(0.3022)/19.295×1000-(-0.4081)/8.466×1000=32.538N/mm2（下翼缘卷边边）
支承边应力：σ1=82.782N/mm2
非支承边应力：σ2=-32.538N/mm2
较大的应力：σmax=82.782N/mm2
较小的应力：σmin=-32.538N/mm2
较大的应力出现在支承边
压应力分布不均匀系数：ψ=σmin/σmax=-32.538/82.782=-0.3931
部分加劲板件，较大应力出现在支承边，ψ≥-1时，
k=5.89-11.59ψ+6.68ψ2=5.89-11.59×-0.3931+6.68×-0.39312=11.478
计算下翼缘板件受压稳定系数k
支承边应力：σ1=-82.782N/mm2
非支承边应力：σ2=32.538N/mm2
较大的应力：σmax=32.538N/mm2
较小的应力：σmin=-82.782N/mm2
较大的应力出现在非支承边
压应力分布不均匀系数：ψ=σmin/σmax=-82.782/32.538=-2.544
在计算k时，当ψ<-1时，取ψ值为-1。
部分加劲板件，较大应力出现在非支承边，ψ≥-1时，
k=1.15-0.22ψ+0.045ψ2=1.15-0.22×-1+0.045×-12=1.415
ca3660计算腹板板件受压稳定系数k
第一点应力：σ1=-82.782N/mm2
第二点应力：σ2=82.782N/mm2
较大的应力：σmax=82.782N/mm2
较小的应力：σmin=-82.782N/mm2
压应力分布不均匀系数：ψ=σmin/σmax=-82.782/82.782=-1
加劲板件，0≥ψ≥-1时，k=7.8-6.29ψ+9.78ψ2=7.8-6.29×-1+9.78×-12=23.87 计算σ1
构件受弯
上翼缘σ1=82.782N/mm2
下翼缘σ1=32.538N/mm2
腹板σ1=82.782N/mm2
计算上翼缘板件有效宽度
ξ=120/50×(11.478/23.87)0.5=1.664
ξ>1.1，故k1=0.11+0.93/(1.664-0.05)2=0.4669
ψ=-0.3931<0，故
α=1.15
B c=50/[1-(-0.3931)]=35.892
ρ=(205×0.4669×11.478/82.782)0.5=3.643
B/t=50/2=25
αρ=1.15×3.643=4.189
B/t≦18αρ，有效宽度B e=35.892
全板件有效
计算下翼缘板件有效宽度
ξ=120/50×(1.415/23.87)0.5=0.5843
ξ≦1.1，故k1=1/(0.5843)0.5=1.308
ψ=-2.544<0，故
α=1.15
B c=50/[1-(-2.544)]=14.108
ρ=(205×1.308×1.415/32.538)0.5=3.415
B/t=50/2=25
αρ=1.15×3.415=3.927
B/t≦18αρ，有效宽度B e=14.108
全板件有效
计算腹板板件有效宽度
ξ=50/120×(23.87/11.478)0.5=0.6009
ξ≦1.1，故k1=1/(0.6009)0.5=1.29
ψ=-1<0，故
α=1.15
B c=120/[1-(-1)]=60
ρ=(205×1.29×23.87/82.782)0.5=8.732
B/t=120/2=60
αρ=1.15×8.732=10.042
B/t≦18αρ，有效宽度B e=60
全板件有效
扣除失效板件，计算可知
W ex1=27.196cm3
W ex2=19.295cm3
W ey1=5.694cm3
W ey2=8.466cm3
A e=5.087cm2
考虑净截面折减：
W enx1=26.652cm3
W enx2=18.909cm3
W eny1=5.58cm3
W eny2=8.297cm3
A en=4.985cm2
σ1=0.3022/26.652×103-(-0.4081)/5.58×103=84.472N/mm2
σ2=0.3022/18.909×103+(-0.4081)/8.297×103=-33.202N/mm2
σ3=-(0.3022)/26.652×103+(-0.4081)/5.58×103=-84.472N/mm2
σ4=-(0.3022)/18.909×103-(-0.4081)/8.297×103=33.202N/mm2
84.472≤219.443，合格！
五. 整稳验算
最不利工况为：D+1.4W
区段内最大内力为：
绕x轴弯矩：M3= -0.3524kN·m
绕y轴弯矩：M2= -0.1349kN·m
1 抗扭刚度C t计算
C100=1700 Nm/m/rad
C t11=1700×(50/100)×(50/100)=425Nm/m/rad
C t12=130×3=390Nm/m/rad
取C t1=C t11=425Nm/m/rad
C t2=4×206000×200000/1.05/1000/1000=156952.388Nm/m/rad
C t=1/(1/425+1/156952.388)=423.852Nm/m/rad
2 考虑自由翼缘约束影响的修正系数η计算
K=1/(4×(1-0.3×0.3)×120×120×(120+25)/206000/2/2/2+120×120/423.852)=0.02592
angle=3.1415/2-0.4595=1.111rad
I a=2/12×(2×120/3)×((2×120/3)×(2×120/3)×cos(1.111)×cos(1.111)+2×2×sin(1.111)×sin(1 .111))=16826.533mm4
I fly=(146458.535-16826.533)/2=64816.001mm4
R=0.02592×2250×2250×2250×2250/3.142/3.142/3.142/3.142/206000/64816.001=0.5107 η=(1-0.0125×0.5107)/(1+0.198×0.5107)=0.9024
3 对主轴y－y的弯矩计算
q=0.6282KN/m
k=|50×50×120×2/4/1164488.458/10000-25/120|=0.07952
M y'=0.6282×0.07952×2.25×2.25×0.9024/24×1000000=9509.391N·mm
4 W fly计算
d1=14.646/5.694*10=25.722mm
d2=14.646/8.466*10=17.299mm
W fly1=64816.001/25.722=2519.822mm3
W fly2=64816.001/17.299=3746.818mm3
i fly=(64816.001/2/(120/6+20+50))0.5=18.976mm
5 χ计算
R0=0.02592*2250*2250*2250*2250/3.142/3.142/3.142/3.142/206000/64816.001=0.5107 l fly=0.7*2250*(1+13.1*0.51071.6)-0.125)=1273.595mm
λ1=3.142×(206000/235)0.5=93.014
λfly=1273.595/18.976=67.116
λn=67.116/93.014=0.7216
Ф=0.5×(1+0.21×(0.7216-0.2)+0.7216×0.7216)=0.8151
χ=1/(0.8151+(0.8151×0.8151-0.7216×0.7216)0.5)=0.8374
6 应力计算
计算当前受力下有效截面：
毛截面应力计算
σ1=-0.3524/27.196×1000-(0.009509)/5.694×1000=-14.628N/mm2（上翼缘支承边）
σ2=-0.3524/19.295×1000+(0.009509)/8.466×1000=-17.141N/mm2（上翼缘卷边边）
σ3=-(-0.3524)/27.196×1000+(0.009509)/5.694×1000=14.628N/mm2（下翼缘支承边）
σ4=-(-0.3524)/19.295×1000-(0.009509)/8.466×1000=17.141N/mm2（下翼缘卷边边）
计算上翼缘板件受压稳定系数k
支承边应力：σ1=-14.628N/mm2
非支承边应力：σ2=-17.141N/mm2
全部受拉，不计算板件受压稳定系数
计算下翼缘板件受压稳定系数k
支承边应力：σ1=14.628N/mm2
非支承边应力：σ2=17.141N/mm2
较大的应力：σmax=17.141N/mm2
较小的应力：σmin=14.628N/mm2
较大的应力出现在非支承边
压应力分布不均匀系数：ψ=σmin/σmax=14.628/17.141=0.8534
部分加劲板件，较大应力出现在非支承边，ψ≥-1时，
k=1.15-0.22ψ+0.045ψ2=1.15-0.22×0.8534+0.045×0.85342=0.995
计算腹板板件受压稳定系数k
第一点应力：σ1=14.628N/mm2
第二点应力：σ2=-14.628N/mm2
较大的应力：σmax=14.628N/mm2
较小的应力：σmin=-14.628N/mm2
压应力分布不均匀系数：ψ=σmin/σmax=-14.628/14.628=-1
加劲板件，0≥ψ≥-1时，k=7.8-6.29ψ+9.78ψ2=7.8-6.29×-1+9.78×-12=23.87 计算σ1
构件受弯
上翼缘σ1=-14.628N/mm2
下翼缘σ1=17.141N/mm2
腹板σ1=14.628N/mm2
计算上翼缘板件有效宽度
全部受拉，全部板件有效。
计算下翼缘板件有效宽度
ξ=120/50×(0.995/23.87)0.5=0.49
ξ≦1.1，故k1=1/(0.49)0.5=1.429
啉ψ=0.8534>0，故
α=1.15-0.15×0.8534=1.022
B c=50
ρ=(205×1.429×0.995/17.141)0.5=4.123
B/t=50/2=25
αρ=1.022×4.123=4.214
B/t≦18αρ，有效宽度B e=50
全板件有效
计算腹板板件有效宽度
ξ=50/120×(23.87/0.995)0.5=2.041
ξ>1.1，故k1=0.11+0.93/(2.041-0.05)2=0.3447
ψ=-1<0，故
α=1.15
懒人床
B c=120/[1-(-1)]=60
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