鋼結(jié)構(gòu)理論與設(shè)計(jì)(設(shè)計(jì)部分)：門式剛架的設(shè)計(jì)

1、門式剛架的設(shè)計(jì)門式剛架的設(shè)計(jì) 0 門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)具有受力簡單、傳力路徑明確、構(gòu)門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)具有受力簡單、傳力路徑明確、構(gòu) 件制作快捷、便于工廠化加工、施工周期短等特點(diǎn)，因此廣泛件制作快捷、便于工廠化加工、施工周期短等特點(diǎn)，因此廣泛 應(yīng)用于工業(yè)、商業(yè)及文化娛樂公共設(shè)施等工業(yè)與民用建筑中。應(yīng)用于工業(yè)、商業(yè)及文化娛樂公共設(shè)施等工業(yè)與民用建筑中。 門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)起源于美國，經(jīng)歷了近百年的發(fā)展，門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)起源于美國，經(jīng)歷了近百年的發(fā)展， 目前已成為設(shè)計(jì)、制作與施工標(biāo)準(zhǔn)相對完善的一種結(jié)構(gòu)體系。目前已成為設(shè)計(jì)、制作與施工標(biāo)準(zhǔn)相對完善的一種結(jié)構(gòu)體系。 1.1 概述 一、門

2、式剛架結(jié)構(gòu)的組成 1 1.1 1.1 概述概述 門式剛架為一種傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)體系，該類結(jié)構(gòu)的上部主 構(gòu)架包括剛架斜梁、剛架柱、支撐、檁條、系桿、山墻 骨架等。 2 3 4 (1)(1)、橫向框架、橫向框架 由柱和它所支承的屋架或屋蓋橫梁組成，由柱和它所支承的屋架或屋蓋橫梁組成， 是單層廠房鋼結(jié)構(gòu)的主要承重體系，承受結(jié)構(gòu)的自重、風(fēng)、是單層廠房鋼結(jié)構(gòu)的主要承重體系，承受結(jié)構(gòu)的自重、風(fēng)、 雪荷載和吊車的豎向與橫向荷載，并把這些荷載傳遞到基雪荷載和吊車的豎向與橫向荷載，并把這些荷載傳遞到基 礎(chǔ)。礎(chǔ)。 (2)(2)、屋蓋結(jié)構(gòu)、屋蓋結(jié)構(gòu) 承擔(dān)屋蓋荷載的結(jié)構(gòu)體系，包括橫向框架承擔(dān)屋蓋荷載的結(jié)構(gòu)體系，包括橫向框架

3、 的橫梁、托架、中間屋架、天窗架、檁條等。的橫梁、托架、中間屋架、天窗架、檁條等。 (3)(3)、支撐體系、支撐體系 包括屋蓋部分的支撐和柱間支撐等，它一包括屋蓋部分的支撐和柱間支撐等，它一 方面與柱、吊車梁等組成單層廠房鋼結(jié)構(gòu)的縱向框架，承方面與柱、吊車梁等組成單層廠房鋼結(jié)構(gòu)的縱向框架，承 擔(dān)縱向水平荷載；另一方面又把主要承重體系由個(gè)別的平擔(dān)縱向水平荷載；另一方面又把主要承重體系由個(gè)別的平 面結(jié)構(gòu)連成空間的整體結(jié)構(gòu)，從而保證了單層廠房鋼結(jié)構(gòu)面結(jié)構(gòu)連成空間的整體結(jié)構(gòu)，從而保證了單層廠房鋼結(jié)構(gòu) 所必需的剛度和穩(wěn)定。所必需的剛度和穩(wěn)定。 (4)(4)、吊車梁和制動梁（、吊車梁和制動梁（或制動桁架）

4、主要承受吊車豎向或制動桁架）主要承受吊車豎向 及水平荷載，并將這些荷載傳到橫向框架和縱向框架上。及水平荷載，并將這些荷載傳到橫向框架和縱向框架上。 (5)(5)、墻架、墻架 承受墻體的自重和風(fēng)荷載。承受墻體的自重和風(fēng)荷載。 5 5 l支撐布置的目的是使每個(gè)溫度區(qū)段或分期建設(shè)的區(qū)段支撐布置的目的是使每個(gè)溫度區(qū)段或分期建設(shè)的區(qū)段 建筑能構(gòu)成穩(wěn)定的空間結(jié)構(gòu)骨架。建筑能構(gòu)成穩(wěn)定的空間結(jié)構(gòu)骨架。 l平面門式剛架和支撐體系組成了輕型鋼結(jié)構(gòu)的主要受平面門式剛架和支撐體系組成了輕型鋼結(jié)構(gòu)的主要受 力骨架。力骨架。 l屋面檁條和墻面檁條既是圍護(hù)材料的支承結(jié)構(gòu)，又為屋面檁條和墻面檁條既是圍護(hù)材料的支承結(jié)構(gòu)，又為

5、主結(jié)構(gòu)梁柱提供了部分側(cè)向支撐作用，構(gòu)成了輕型鋼主結(jié)構(gòu)梁柱提供了部分側(cè)向支撐作用，構(gòu)成了輕型鋼 建筑的次結(jié)構(gòu)。屋面板和墻面板起整個(gè)結(jié)構(gòu)的圍護(hù)和建筑的次結(jié)構(gòu)。屋面板和墻面板起整個(gè)結(jié)構(gòu)的圍護(hù)和 封閉作用，由于蒙皮效應(yīng)事實(shí)上也增加了輕型鋼建筑封閉作用，由于蒙皮效應(yīng)事實(shí)上也增加了輕型鋼建筑 的整體剛度。的整體剛度。 6 6 門式剛架廠房施工全過程門式剛架廠房施工全過程 （1 1）基礎(chǔ)開挖）基礎(chǔ)開挖 （2 2）基礎(chǔ)墊層支模）基礎(chǔ)墊層支模 （3 3）墊層砼澆注）墊層砼澆注 （4 4）柱子基礎(chǔ)）柱子基礎(chǔ) （5 5）柱子基礎(chǔ)回填）柱子基礎(chǔ)回填 （6 6）墻下灰土夯實(shí)）墻下灰土夯實(shí) （7 7）墻體砌筑）墻體砌筑

6、（8 8）地面平整）地面平整 （9 9）地面壓實(shí)）地面壓實(shí) （1010）鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)場）鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)場 （1111）鋼柱吊裝）鋼柱吊裝 重點(diǎn)在于控制柱垂直度重點(diǎn)在于控制柱垂直度 （1212）梁柱連接）梁柱連接 控制高強(qiáng)螺控制高強(qiáng)螺 栓扭矩達(dá)到栓扭矩達(dá)到 設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)要求 （1313）剛架拼裝）剛架拼裝 保證各安裝區(qū)間的整體穩(wěn)定性保證各安裝區(qū)間的整體穩(wěn)定性 （1414）檁條安裝）檁條安裝 要注意檁條與拉條的扭曲和變形要注意檁條與拉條的扭曲和變形 （1515）拉條連接）拉條連接 要注意檁條與拉條的扭曲和變形要注意檁條與拉條的扭曲和變形 （1616）隅撐連接）隅撐連接 （1717）屋面板現(xiàn)場生產(chǎn)）屋面板現(xiàn)場

7、生產(chǎn) 控制吊裝工藝，注意板材損傷和搭接長度等控制吊裝工藝，注意板材損傷和搭接長度等 （1818）屋面板安裝）屋面板安裝 注意板材損傷和搭接長度等注意板材損傷和搭接長度等 （1919）PVCPVC膜固定膜固定 注意防水與排水注意防水與排水 （2020）屋面板檐口）屋面板檐口 （21）屋面板屋脊 （2222）屋脊擋水處理）屋脊擋水處理 （2323）墻面板安裝）墻面板安裝 （2424）室內(nèi)地坪打磨）室內(nèi)地坪打磨 二、門式剛架的設(shè)計(jì)特點(diǎn)二、門式剛架的設(shè)計(jì)特點(diǎn) l主要依據(jù) 冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范（GB50018-2002） 門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（CECS102：2002） 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（G

8、B50017-2003） l適用條件: 1) 輕型輕型屋蓋，輕型外墻； 2) 承重結(jié)構(gòu)單跨和多跨實(shí)腹式門式剛架 3) 無吊車，Q20t橋式吊車， Q3t懸掛吊車 l受力特點(diǎn)： 彈性設(shè)計(jì)：構(gòu)件中的板件寬度比較大，利用了板件的屈曲后屈曲后 強(qiáng)度強(qiáng)度。計(jì)算構(gòu)件的截面特征時(shí)，根據(jù)板件的有效寬度有效寬度來計(jì)算。 塑性設(shè)計(jì)：利用特定截面完全塑性發(fā)展的承載力，考慮塑性 鉸的產(chǎn)生，來進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 32 l因變截面構(gòu)件有可能在不同部位同時(shí)形成塑性鉸，故不宜利 用塑性鉸出現(xiàn)之后的內(nèi)力重分布，且構(gòu)件腹板通常很薄，塑 性發(fā)展?jié)摿Σ淮螅宰兘孛骈T架應(yīng)采用彈性分析方法確定 各種內(nèi)力。在構(gòu)件全為等截面時(shí)才允許采用塑性分

9、析方法。 l輕鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)力和位移的計(jì)算采用一階彈性理論，即線性的結(jié) 構(gòu)力學(xué)方法。一階彈性理論的基本假定是結(jié)構(gòu)處于彈性狀態(tài) 、結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的較小位移引起的二階效應(yīng)可以忽略不計(jì)。 l結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)位移會產(chǎn)生桿端內(nèi)力的效應(yīng)，而桿件本身的變形 也會產(chǎn)生桿身內(nèi)力的效應(yīng)。而效應(yīng)反過來又會引起結(jié)構(gòu)位移 的變化。這樣的相互耦聯(lián)和相互影響的效應(yīng)稱為結(jié)構(gòu)的二階 效應(yīng)。 l必須采用二階彈性理論分析其內(nèi)力和位移的結(jié)構(gòu)被稱為非線 性彈性結(jié)構(gòu)。二階彈性理論不具有線性的疊加性質(zhì)。 變截面門式剛架的內(nèi)力計(jì)算方法 33 34 分析模型分析模型 按平面結(jié)構(gòu)進(jìn)行內(nèi)力分析 主剛架 平面模型 按空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行內(nèi)力分析 主剛架+支撐系統(tǒng)+屋、墻面體

10、系 （蒙皮效應(yīng)） 空間整體模型 分析方法分析方法 手算方法： 超靜定結(jié)構(gòu)體系； 結(jié)構(gòu)力學(xué) 力法/位移法； 電算方法： 有限元法/矩陣位移法/直接剛度法 變截面構(gòu)件分段近似為若干等截面單元/楔 形單元 按彈性設(shè)計(jì)按彈性設(shè)計(jì): : 有效寬度法有效寬度法 l所謂有效寬度法指在設(shè)計(jì)中為了合理利用受壓板 件的超屈曲強(qiáng)度所采用的一種簡化計(jì)算方法。 l以均勻受壓的兩邊支承板件，其臨界應(yīng)力可按下 式計(jì)算 37 l當(dāng)板件寬厚比較大時(shí)由于邊緣效應(yīng)及薄膜張力的作 用，板件可承受比上述臨界應(yīng)力大得多的應(yīng)力，寬厚 比越大，這種現(xiàn)象就越明顯，增加的外荷主要由板件 靠近兩縱邊的部分承受，板件中間部分的應(yīng)力則保待 值不變甚或

11、略有減小。 38 按彈性設(shè)計(jì)按彈性設(shè)計(jì): : 有效寬度法有效寬度法 l整個(gè)板件截面上的應(yīng)力將呈馬鞍形分布，直至隨著外 荷的不斷增大，板邊的應(yīng)力達(dá)到鋼材的屈服點(diǎn)時(shí)，板 件才失穩(wěn)喪失承載能力。通常把板件所能承受的大于 其臨界應(yīng)力的強(qiáng)度稱作板件的超屈曲強(qiáng)度超屈曲強(qiáng)度。 39 按彈性設(shè)計(jì)按彈性設(shè)計(jì): : 有效寬度法有效寬度法 l為了方便設(shè)計(jì)計(jì)算方便： bef稱為受壓板件的有效寬度 40 Vmax Mmax 1.1.工作性能工作性能 （1 1）彈性階段）彈性階段 x x nxxe WM fy 彈性階段的最大彎矩彈性階段的最大彎矩: : xeyynx MMf W 按塑性設(shè)計(jì)按塑性設(shè)計(jì): : 以純彎梁抗彎強(qiáng)

12、度為例以純彎梁抗彎強(qiáng)度為例 (2)彈塑性階段彈塑性階段 (3)塑性工作階段塑性工作階段 彈性區(qū)消失，形成塑性鉸彈性區(qū)消失，形成塑性鉸 。 x x fy nxxe WM nxyy WfM pnxyxp WfM a a fyfy 分為分為 和和 兩個(gè)區(qū)域。兩個(gè)區(qū)域。 Ef y max Ef y 式中：式中： S1nx、S2nx分別為中和軸以上、以下截面對中分別為中和軸以上、以下截面對中 和軸和軸X軸的面積矩；軸的面積矩； Wpnx 截面對中和軸的塑性抵抗矩。截面對中和軸的塑性抵抗矩。 12xpynxnxypnx MfSSf W x x fy nxx WM nxyy WfM pnxyxp WfM a

13、 a fyfy 塑性鉸彎矩塑性鉸彎矩 與彈性最大彎矩與彈性最大彎矩 之比之比: : xppnx xnx WM WM 只取決于截面幾何形狀而與材料的性質(zhì)無關(guān)只取決于截面幾何形狀而與材料的性質(zhì)無關(guān) 的形狀系數(shù)。的形狀系數(shù)。P228P228 1 1.07 () w AA對X軸 對Y軸1.5 X X Y Y A1 Aw pnxyxp WfM nxyx WfM 2.2.普通梁抗彎強(qiáng)度計(jì)算普通梁抗彎強(qiáng)度計(jì)算 普通梁設(shè)計(jì)時(shí)只是有限制地利用截面的塑性，如工字 形截面塑性發(fā)展深度取ah/8。 (1)單向彎曲梁 x xnx M f W (2)雙向彎曲梁 y x xnxyny M M f WW x x a a fy

14、 yx , 式中：式中： 截面塑性發(fā)展系數(shù)，對于工字形截面梁截面塑性發(fā)展系數(shù)，對于工字形截面梁: : 2 . 1;05. 1 yx 其他截面見附表其他截面見附表1.141.14。 yy ft b f 235 15 235 13 當(dāng)翼緣外伸寬度當(dāng)翼緣外伸寬度b b與其厚度與其厚度t t之比之比 滿足滿足: : 時(shí)，時(shí)，0 . 1 x 需要計(jì)算疲勞強(qiáng)度的梁需要計(jì)算疲勞強(qiáng)度的梁: :0 . 1 yx X XX X Y Y Y Y b b t t 截面塑性發(fā)展系數(shù)截面塑性發(fā)展系數(shù) 3.3.塑性梁抗彎強(qiáng)度計(jì)算塑性梁抗彎強(qiáng)度計(jì)算 對不直接承受動力荷載的固端梁、連續(xù)梁等超靜定梁和對不直接承受動力荷載的固端梁

15、、連續(xù)梁等超靜定梁和 單層及兩層實(shí)腹式框架結(jié)構(gòu)，可采用塑性設(shè)計(jì)，容許截面單層及兩層實(shí)腹式框架結(jié)構(gòu)，可采用塑性設(shè)計(jì)，容許截面 上的應(yīng)力狀態(tài)進(jìn)入全塑性階段。上的應(yīng)力狀態(tài)進(jìn)入全塑性階段。 x pnx M f W x x fy 235 9 y b tf 翼緣外伸寬度翼緣外伸寬度b b與其厚度與其厚度t t之比需滿足之比需滿足: : X XX X Y Y Y Y b b t t 1 1）質(zhì)量輕：用鋼量為）質(zhì)量輕：用鋼量為101030kg/m30kg/m2 2, ,自重為砼的自重為砼的1/201/201/301/30； 2 2）存在蒙皮效應(yīng)，整體剛度好；）存在蒙皮效應(yīng)，整體剛度好； 3 3）柱網(wǎng)布置靈活：

16、柱距不受模數(shù)限制，可省鋼優(yōu)化柱距）柱網(wǎng)布置靈活：柱距不受模數(shù)限制，可省鋼優(yōu)化柱距 4 4）支撐系統(tǒng)簡潔：整體性可依靠檁條、隅撐保證；）支撐系統(tǒng)簡潔：整體性可依靠檁條、隅撐保證； 5 5）綜合效益高：造價(jià)高于砼（材料價(jià)格），但周期短，）綜合效益高：造價(jià)高于砼（材料價(jià)格），但周期短， 投資效益高；投資效益高； 6 6）工業(yè)化程度高周期短：構(gòu)件工廠制作，無濕作業(yè)；）工業(yè)化程度高周期短：構(gòu)件工廠制作，無濕作業(yè)； 7 7）對制作、涂裝、運(yùn)輸、安裝要求高：壁薄，外力撞）對制作、涂裝、運(yùn)輸、安裝要求高：壁薄，外力撞 擊下易變形，銹蝕后果嚴(yán)重。擊下易變形，銹蝕后果嚴(yán)重。 t tmin min= 3.0mm =

17、 3.0mm（焊接）（焊接） 1.5mm (1.5mm (冷彎）冷彎） 0.4mm (0.4mm (壓型鋼板）壓型鋼板） 49 三、門式剛架的特點(diǎn)三、門式剛架的特點(diǎn) 蒙皮效應(yīng)蒙皮效應(yīng) l指在建筑物的表面覆蓋材料（屋面板和墻板）利用本指在建筑物的表面覆蓋材料（屋面板和墻板）利用本 身的剛度和強(qiáng)度對建筑物整體剛度的加強(qiáng)作用。身的剛度和強(qiáng)度對建筑物整體剛度的加強(qiáng)作用。 l工作原理：圍護(hù)板與檁條以及板與板之間通過不同的工作原理：圍護(hù)板與檁條以及板與板之間通過不同的 緊固件連接起來，形成了以檁條作為其肋的一系列隔緊固件連接起來，形成了以檁條作為其肋的一系列隔 板。這種板在平面內(nèi)具有相當(dāng)大的剛度，類似于板

18、。這種板在平面內(nèi)具有相當(dāng)大的剛度，類似于薄壁薄壁 深梁中的腹板深梁中的腹板，檁條類似于薄壁深梁中的加勁肋，板，檁條類似于薄壁深梁中的加勁肋，板 的四周連接墻梁或檁條類似于薄壁深梁中的翼緣，可的四周連接墻梁或檁條類似于薄壁深梁中的翼緣，可 以用來傳遞板平面內(nèi)的剪力，承受板平面內(nèi)的各種荷以用來傳遞板平面內(nèi)的剪力，承受板平面內(nèi)的各種荷 載作用（圖載作用（圖1-31-3）。）。 50 蒙皮效應(yīng)蒙皮效應(yīng) 51 彩鋼板外墻面 應(yīng)用范圍包括各類輕型廠房，體育場館、車站候車大廳、應(yīng)用范圍包括各類輕型廠房，體育場館、車站候車大廳、 倉庫、物流中心、大型超市、展覽廳、活動房屋、加層建倉庫、物流中心、大型超市、展覽

19、廳、活動房屋、加層建 筑、碼頭建筑、辦公場所以及輔助性建筑等。據(jù)不完全統(tǒng)筑、碼頭建筑、辦公場所以及輔助性建筑等。據(jù)不完全統(tǒng) 計(jì)國內(nèi)每年至少有計(jì)國內(nèi)每年至少有10001000萬平方米的輕鋼結(jié)構(gòu)建筑物竣工。萬平方米的輕鋼結(jié)構(gòu)建筑物竣工。 門式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)是一種非常有發(fā)展前途的建筑結(jié)構(gòu)門式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)是一種非常有發(fā)展前途的建筑結(jié)構(gòu) 形式。形式。 門式剛架結(jié)構(gòu)的應(yīng)用門式剛架結(jié)構(gòu)的應(yīng)用 5555 56 57 3.1 3.1 結(jié)構(gòu)形式和結(jié)構(gòu)布置結(jié)構(gòu)形式和結(jié)構(gòu)布置 結(jié)構(gòu)形式結(jié)構(gòu)形式 l 門式剛架又稱山形門式剛架。其結(jié)構(gòu)門式剛架又稱山形門式剛架。其結(jié)構(gòu) 形式按跨度可分為單跨、雙跨和多跨。按形式按跨度可分為

20、單跨、雙跨和多跨。按 屋面坡脊數(shù)可分為單坡、雙坡、多坡屋面。屋面坡脊數(shù)可分為單坡、雙坡、多坡屋面。 l 結(jié)構(gòu)形式的選取考慮生產(chǎn)工藝、吊車結(jié)構(gòu)形式的選取考慮生產(chǎn)工藝、吊車 噸位及建筑尺寸等因素噸位及建筑尺寸等因素 58 單跨單坡單跨單坡 單跨雙坡單跨雙坡 多跨（中間搖擺柱）多跨（中間搖擺柱） 高低跨高低跨 雙坡雙跨雙坡雙跨 門式剛架的各種結(jié)構(gòu)形式門式剛架的各種結(jié)構(gòu)形式 多跨（梁柱剛結(jié)）多跨（梁柱剛結(jié)） 四坡雙跨四坡雙跨 搖擺柱搖擺柱 59 l 多脊多坡多脊多坡 V.S. V.S. 單脊雙坡單脊雙坡 l 不等高剛架不等高剛架 l 雙坡多跨剛架的中柱布置雙坡多跨剛架的中柱布置 搖擺柱梁柱節(jié)點(diǎn)搖擺柱梁

21、柱節(jié)點(diǎn) 鉸接連接鉸接連接 梁柱節(jié)點(diǎn)梁柱節(jié)點(diǎn) 剛性連接剛性連接 60 l 等截面等截面 V.S. V.S. 變截面變截面 l 剛架柱底鉸接剛架柱底鉸接 V.S. V.S. 剛接剛接 l 屋面坡度宜取屋面坡度宜取1/201/81/201/8 l 單元連接：梁單元連接：梁- -柱、梁柱、梁- -梁、柱腳梁、柱腳 61 變截面剛架梁變截面剛架梁 等截面剛架柱等截面剛架柱 62 剛接柱腳詳圖 鉸接柱腳詳圖 剛接柱腳門式剛架 鉸接柱腳門式剛架 變截面梁 變截面梁、柱 63 加勁板加勁板 地腳螺栓地腳螺栓 剛接柱腳工程實(shí)例剛接柱腳工程實(shí)例 64 結(jié)構(gòu)布置結(jié)構(gòu)布置 1.1.剛架的建筑尺寸和布置剛架的建筑尺寸和

22、布置 跨度：跨度：橫向剛架柱軸線間距離；一般為橫向剛架柱軸線間距離；一般為9-36m9-36m 軸線：軸線：梁、柱軸線；邊柱取外皮梁、柱軸線；邊柱取外皮 高度：高度：剛架高度、檐口高度、最大高度、凈高剛架高度、檐口高度、最大高度、凈高 外形尺寸：外形尺寸：寬度側(cè)墻墻梁外皮；長度山墻墻梁外皮寬度側(cè)墻墻梁外皮；長度山墻墻梁外皮 剛架高度：剛架高度：取地坪柱軸線與斜梁軸線交點(diǎn)高度，宜取取地坪柱軸線與斜梁軸線交點(diǎn)高度，宜取 4.5-9m4.5-9m 柱距柱距：應(yīng)綜合考慮剛架跨度、荷載條件及使用要求等因素，應(yīng)綜合考慮剛架跨度、荷載條件及使用要求等因素， 宜取宜取6m6m、7.5m7.5m、或、或9m9m

23、 挑檐長度挑檐長度：根據(jù)使用要求確定，宜為根據(jù)使用要求確定，宜為0.51.2m0.51.2m 65 2.2.結(jié)構(gòu)平面布置結(jié)構(gòu)平面布置 溫度分區(qū)溫度分區(qū) ：縱向溫度區(qū)段縱向溫度區(qū)段300m 300m ；橫向溫度區(qū)段；橫向溫度區(qū)段150m120m120m或或8 8度、度、9 9度且結(jié)構(gòu)單元度且結(jié)構(gòu)單元90m90m時(shí)時(shí), , 中部中部1/31/3區(qū)段，以免傳力路程太長；區(qū)段，以免傳力路程太長； 在吊車梁以上的部分稱為上層支撐，吊車梁以下部分在吊車梁以上的部分稱為上層支撐，吊車梁以下部分 稱為下層支撐稱為下層支撐 為保證面外穩(wěn)定為保證面外穩(wěn)定, ,可設(shè)置隅撐可設(shè)置隅撐; ; 保證施工過程中的穩(wěn)定性保證

24、施工過程中的穩(wěn)定性. . 1檁條（墻梁）檁條（墻梁） 2隅撐隅撐 3剛架橫梁（鋼柱）剛架橫梁（鋼柱） 2 3 1 79 l當(dāng)溫度區(qū)段小于90m時(shí)，在它的中央設(shè)置一道 下層支撐 80 l如果溫度區(qū)段長度超過90m，則在它的1/3點(diǎn)處 各設(shè)一道支撐，以免傳力路程太長。 81 l在短而高的單層廠房鋼結(jié)構(gòu)中，下層支撐也可 布置在單層廠房鋼結(jié)構(gòu)的兩端。 82 l為了傳遞風(fēng)力，上層支撐需要布置在溫度區(qū)段 端部，由于單層廠房鋼結(jié)構(gòu)柱在吊車梁以上部 分的剛度小，不會產(chǎn)生過大的溫度應(yīng)力，從安 裝條件來看這樣布置也是合適的。 l在有下層支撐處也應(yīng)設(shè)置上層支撐。 l支撐可作為框架柱在框架平面外的支點(diǎn)，減少 柱在框架

25、平面外的計(jì)算長度。 83 v 4.1 4.1 荷載及荷載組合荷載及荷載組合 v 4.2 4.2 機(jī)構(gòu)分析機(jī)構(gòu)分析 四四 剛架的荷載和機(jī)構(gòu)分析剛架的荷載和機(jī)構(gòu)分析 84 1 1）永久荷載）永久荷載(G)(G)：包括結(jié)構(gòu)構(gòu)件的自重和懸掛在結(jié)：包括結(jié)構(gòu)構(gòu)件的自重和懸掛在結(jié) 構(gòu)上的非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的重力荷載，如屋面、檁條、構(gòu)上的非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的重力荷載，如屋面、檁條、 支撐、吊頂、墻面構(gòu)件和剛架自重等。支撐、吊頂、墻面構(gòu)件和剛架自重等。 2 2）可變荷載）可變荷載(D)(D)：屋面活荷載：屋面活荷載 、屋面雪荷載和積、屋面雪荷載和積 灰荷載、檢修集中荷載、吊車荷載灰荷載、檢修集中荷載、吊車荷載 、地震作用、地震

26、作用 、風(fēng)荷載。、風(fēng)荷載。 4.14.1荷載及荷載組合荷載及荷載組合 85 l均布活載的標(biāo)準(zhǔn)值（按投影面積算）取0.5kN/m2； 投影面積大于60平米,取0.3kN/m2 l檢修集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值取1.0kN或?qū)嶋H值 l均布活荷載與雪荷載不同時(shí)考慮，取較大值計(jì)算 l積灰荷載與雪和均布活載中的較大值同時(shí)考慮； l檢修荷載只與結(jié)構(gòu)自重荷載同時(shí)考慮； 86 l風(fēng)載風(fēng)載(W)(W)：現(xiàn)行：現(xiàn)行門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī) 程程(CECS102:2002)(CECS102:2002)對于風(fēng)荷載的取用是以對于風(fēng)荷載的取用是以 GB50009GB50009為基礎(chǔ)的，關(guān)于風(fēng)荷載體形系

27、數(shù)是按照美為基礎(chǔ)的，關(guān)于風(fēng)荷載體形系數(shù)是按照美 國金屬房屋制造商協(xié)會國金屬房屋制造商協(xié)會MBMAMBMA低層房屋體系手冊低層房屋體系手冊 （19961996）中有關(guān)小坡度房屋的規(guī)定取用的；）中有關(guān)小坡度房屋的規(guī)定取用的； l溫度溫度(T)(T)：按實(shí)際環(huán)境溫差考慮；：按實(shí)際環(huán)境溫差考慮； l吊車吊車(C)(C)：按：按GB50009GB50009的規(guī)定取用，但吊車的組合的規(guī)定取用，但吊車的組合 一般不超過兩臺；一般不超過兩臺； l地震作用地震作用(E)(E)：按：按GB50009GB50009的規(guī)定取用，不與風(fēng)荷的規(guī)定取用，不與風(fēng)荷 載作用同時(shí)考慮。載作用同時(shí)考慮。 87 荷載組合原則：荷載組

28、合原則： 屋面均布活荷載不與雪荷載同時(shí)考慮，應(yīng)取兩者屋面均布活荷載不與雪荷載同時(shí)考慮，應(yīng)取兩者 中的較大值；中的較大值； 積灰荷載應(yīng)與雪荷載或屋面均布活荷載中的較大積灰荷載應(yīng)與雪荷載或屋面均布活荷載中的較大 值同時(shí)考慮；值同時(shí)考慮； 施工或檢修集中荷載不與屋面材料或檁條自重以施工或檢修集中荷載不與屋面材料或檁條自重以 外的其他荷載同時(shí)考慮；外的其他荷載同時(shí)考慮； 多臺吊車的組合應(yīng)符合多臺吊車的組合應(yīng)符合荷載規(guī)范荷載規(guī)范的規(guī)定；的規(guī)定； 當(dāng)需要考慮地震作用時(shí)，風(fēng)荷載不與地震作用同當(dāng)需要考慮地震作用時(shí)，風(fēng)荷載不與地震作用同 時(shí)考慮。時(shí)考慮。 88 在進(jìn)行剛架內(nèi)力分析時(shí)，荷載效應(yīng)組合主要有：在進(jìn)行剛

29、架內(nèi)力分析時(shí)，荷載效應(yīng)組合主要有： 組合（組合（1 1）：）： 用于截面強(qiáng)度和構(gòu)件穩(wěn)定性計(jì)算用于截面強(qiáng)度和構(gòu)件穩(wěn)定性計(jì)算 1.21.2永久荷載永久荷載+0.9+0.91.41.4 積灰荷載積灰荷載+max+max屋面均屋面均 布活荷載、雪荷載布活荷載、雪荷載+0.9+0.91.41.4( (風(fēng)荷載風(fēng)荷載+ +吊車豎吊車豎 向及水平荷載向及水平荷載) ) 組合（組合（2 2）：）： 用于柱腳及錨栓抗拉計(jì)算用于柱腳及錨栓抗拉計(jì)算 1.01.0永久荷載永久荷載+0.9+0.91.41.4( (風(fēng)荷載風(fēng)荷載+ +鄰跨吊車水平鄰跨吊車水平 荷載荷載) ) 組合（組合（3 3）：）： 用于柱腳及錨栓抗拉、

30、抗傾覆計(jì)算用于柱腳及錨栓抗拉、抗傾覆計(jì)算 1.01.0永久荷載永久荷載+1.4+1.4風(fēng)荷載風(fēng)荷載 89 在進(jìn)行剛架內(nèi)力分析時(shí)，荷載效應(yīng)組合主要有：在進(jìn)行剛架內(nèi)力分析時(shí)，荷載效應(yīng)組合主要有： 組合（組合（4 4）：）： 用于截面強(qiáng)度和構(gòu)件穩(wěn)定性計(jì)算用于截面強(qiáng)度和構(gòu)件穩(wěn)定性計(jì)算 1.21.2永久荷載永久荷載+1.4+1.4 積灰荷載積灰荷載+max+max屋面均布屋面均布 活荷載、雪荷載活荷載、雪荷載 組合（組合（5 5）：）： 用于地震作用和自振特性計(jì)算用于地震作用和自振特性計(jì)算 1.01.0永久荷載永久荷載+ 0.5+ 0.5 積灰荷載積灰荷載+max+max屋面均布屋面均布 活荷載、雪荷載

31、活荷載、雪荷載+1.0+1.0吊車自重吊車自重 組合（組合（6 6）：）： 用于地震作用參與組合的計(jì)算用于地震作用參與組合的計(jì)算 1.21.2永久荷載永久荷載+1.4+1.4 0.5 0.5積灰荷載積灰荷載+max+max屋屋 面均布活荷載、雪荷載面均布活荷載、雪荷載 + 1.0+ 1.0吊車自重吊車自重+1.3+1.3 地震作用地震作用 90 當(dāng)滿足以下條件之一時(shí)，輕型門架可不考慮地震當(dāng)滿足以下條件之一時(shí)，輕型門架可不考慮地震 作用，只進(jìn)行基本內(nèi)力計(jì)算：作用，只進(jìn)行基本內(nèi)力計(jì)算： 6 6度設(shè)防度設(shè)防 7 7度設(shè)防，且風(fēng)載標(biāo)準(zhǔn)值度設(shè)防，且風(fēng)載標(biāo)準(zhǔn)值0.350.35k kN/mN/m2 2 8

32、8度設(shè)防，且風(fēng)載標(biāo)準(zhǔn)值度設(shè)防，且風(fēng)載標(biāo)準(zhǔn)值0.450.45k kN/mN/m2 2 91 內(nèi)力計(jì)算原則內(nèi)力計(jì)算原則 根據(jù)不同荷載組合下內(nèi)力分析結(jié)果，找出控根據(jù)不同荷載組合下內(nèi)力分析結(jié)果，找出控 制截面的內(nèi)力組合，控制截面位置一般在柱底、制截面的內(nèi)力組合，控制截面位置一般在柱底、 柱頂、柱牛腿連接處及梁端、梁跨中等截面。柱頂、柱牛腿連接處及梁端、梁跨中等截面。 控制截面的內(nèi)力組合主要有：控制截面的內(nèi)力組合主要有： 最大軸力最大軸力NmaxNmax和同時(shí)出現(xiàn)的和同時(shí)出現(xiàn)的M M及及V V的較大值。的較大值。 最大彎矩最大彎矩MmaxMmax和同時(shí)出現(xiàn)的和同時(shí)出現(xiàn)的V V及及N N的較大值。的較大值

33、。 最小軸力最小軸力NminNmin和相應(yīng)的和相應(yīng)的M M及及V V，出現(xiàn)在永久荷載和，出現(xiàn)在永久荷載和 風(fēng)荷載共同作用下，當(dāng)柱腳鉸接時(shí)風(fēng)荷載共同作用下，當(dāng)柱腳鉸接時(shí)M=0M=0。 92 目的：目的：找到結(jié)構(gòu)中形成塑性鉸的位置，求得塑性彎矩找到結(jié)構(gòu)中形成塑性鉸的位置，求得塑性彎矩M MP P。 方法：方法：靜力法、機(jī)構(gòu)法、彎矩平衡法靜力法、機(jī)構(gòu)法、彎矩平衡法 4.2 4.2 機(jī)構(gòu)分析機(jī)構(gòu)分析 93 靜力法靜力法以下限定理為基礎(chǔ)，目的在于尋求一個(gè)既滿足平以下限定理為基礎(chǔ)，目的在于尋求一個(gè)既滿足平 衡條件、又符合全塑性彎矩條件（衡條件、又符合全塑性彎矩條件（MMpMMp）的彎矩圖。相應(yīng)于）的彎矩圖

34、。相應(yīng)于 這個(gè)彎矩圖的荷載，僅為結(jié)構(gòu)塑性破壞荷載的下限。僅當(dāng)彎這個(gè)彎矩圖的荷載，僅為結(jié)構(gòu)塑性破壞荷載的下限。僅當(dāng)彎 矩達(dá)到矩達(dá)到MpMp值（亦即形成塑性鉸）的截面數(shù)目，足以使結(jié)構(gòu)變值（亦即形成塑性鉸）的截面數(shù)目，足以使結(jié)構(gòu)變 成機(jī)構(gòu)時(shí)，這個(gè)荷載才是真正的塑性破壞荷載。靜力法適用成機(jī)構(gòu)時(shí)，這個(gè)荷載才是真正的塑性破壞荷載。靜力法適用 于超靜定次數(shù)較低的梁和剛架。于超靜定次數(shù)較低的梁和剛架。 l 機(jī)構(gòu)法機(jī)構(gòu)法以上限定理為基礎(chǔ)。它的任務(wù)是：從所有可能的破以上限定理為基礎(chǔ)。它的任務(wù)是：從所有可能的破 壞機(jī)構(gòu)中，選出相應(yīng)于最小塑性極限荷載的一個(gè)機(jī)構(gòu)，便壞機(jī)構(gòu)中，選出相應(yīng)于最小塑性極限荷載的一個(gè)機(jī)構(gòu)，便 是

35、真正的破壞機(jī)構(gòu)，這個(gè)最小塑性極限荷載即真正的塑性是真正的破壞機(jī)構(gòu)，這個(gè)最小塑性極限荷載即真正的塑性 破壞荷載。作為校核，這個(gè)相應(yīng)破壞機(jī)構(gòu)的彎矩圖應(yīng)處處破壞荷載。作為校核，這個(gè)相應(yīng)破壞機(jī)構(gòu)的彎矩圖應(yīng)處處 不超過不超過MpMp。 4.2 4.2 機(jī)構(gòu)分析機(jī)構(gòu)分析 94 l 彎矩平衡法彎矩平衡法尋找一個(gè)與外荷載平衡的彎矩分布方案，構(gòu)件尋找一個(gè)與外荷載平衡的彎矩分布方案，構(gòu)件 的截面即按這種彎矩分布確定。事實(shí)上，可以找到許多個(gè)的截面即按這種彎矩分布確定。事實(shí)上，可以找到許多個(gè) 彎矩分布方案，其中每一個(gè)分布方案都可以和外荷載平衡彎矩分布方案，其中每一個(gè)分布方案都可以和外荷載平衡 。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，可以選用

36、導(dǎo)致最小結(jié)構(gòu)重量的方案，因。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，可以選用導(dǎo)致最小結(jié)構(gòu)重量的方案，因 為最小重量和經(jīng)濟(jì)方案是密切相關(guān)的。為最小重量和經(jīng)濟(jì)方案是密切相關(guān)的。 4.2 4.2 機(jī)構(gòu)分析機(jī)構(gòu)分析 95 2.2.寬厚比限值寬厚比限值 初選時(shí)將柱與斜梁均看作受彎構(gòu)件?？捎上率酱_定彈性初選時(shí)將柱與斜梁均看作受彎構(gòu)件。可由下式確定彈性 截面模量：截面模量： pp px MM f WW 235 9 y b tf 翼緣外伸寬度翼緣外伸寬度b b與其厚度與其厚度t t之比需滿足之比需滿足: : X XX X Y Y Y Y b b t t 五五 截面設(shè)計(jì)和構(gòu)件的強(qiáng)度、穩(wěn)定性驗(yàn)算截面設(shè)計(jì)和構(gòu)件的強(qiáng)度、穩(wěn)定性驗(yàn)算 1.1.確

37、定構(gòu)件截面確定構(gòu)件截面 梁計(jì)算長度梁計(jì)算長度 l梁以其側(cè)向支撐間最短距離作為平面外計(jì)算長梁以其側(cè)向支撐間最短距離作為平面外計(jì)算長 度，屋面梁以受壓翼緣的側(cè)向支撐度，屋面梁以受壓翼緣的側(cè)向支撐隅撐作為側(cè)隅撐作為側(cè) 向支撐，向支撐， l規(guī)范同時(shí)規(guī)定隅撐間距一般可取被支撐構(gòu)件受規(guī)范同時(shí)規(guī)定隅撐間距一般可取被支撐構(gòu)件受 壓翼緣寬度的壓翼緣寬度的16*sqrt(235/fy)倍。倍。 l習(xí)慣上是隔一檁布置一對隅撐習(xí)慣上是隔一檁布置一對隅撐,那平面外計(jì)算長那平面外計(jì)算長 度就是兩個(gè)檁距度就是兩個(gè)檁距(3米居多米居多)。 3 3 構(gòu)件的計(jì)算構(gòu)件的計(jì)算 97 柱計(jì)算長度柱計(jì)算長度 l一般為了保證柱子的平面外穩(wěn)

38、定，會設(shè)置柱間一般為了保證柱子的平面外穩(wěn)定，會設(shè)置柱間 支撐、隅撐，它們的節(jié)點(diǎn)（也就是柱子的側(cè)向支支撐、隅撐，它們的節(jié)點(diǎn)（也就是柱子的側(cè)向支 撐點(diǎn)）點(diǎn)的長度作為柱子的平面外計(jì)算長度。撐點(diǎn)）點(diǎn)的長度作為柱子的平面外計(jì)算長度。 l柱頂標(biāo)高很高的情況下，往往在柱腰增加一道柱頂標(biāo)高很高的情況下，往往在柱腰增加一道 通長支撐（比如系桿或者桁架之類的），這樣一通長支撐（比如系桿或者桁架之類的），這樣一 來柱的平面外計(jì)算長度取支撐間距，結(jié)果計(jì)算的來柱的平面外計(jì)算長度取支撐間距，結(jié)果計(jì)算的 用鋼量大大降低。用鋼量大大降低。 98 設(shè)計(jì)方法、設(shè)計(jì)過程設(shè)計(jì)方法、設(shè)計(jì)過程 塑性設(shè)計(jì)方法 設(shè)計(jì)過程 作用效應(yīng)計(jì)算 內(nèi)力

39、組合 初選截面 構(gòu)件設(shè)計(jì) 調(diào)整截面 . .剛架梁、柱構(gòu)件的強(qiáng)度計(jì)算剛架梁、柱構(gòu)件的強(qiáng)度計(jì)算 剛架內(nèi)力分析剛架內(nèi)力分析 在橫向均布荷載作用下，剛架彎矩圖如下在橫向均布荷載作用下，剛架彎矩圖如下 剛架彎矩圖荷載計(jì)算簡圖 q 100 在水平風(fēng)荷載作用下，剛架彎矩圖如下：在水平風(fēng)荷載作用下，剛架彎矩圖如下： 荷載計(jì)算簡圖荷載計(jì)算簡圖 剛架彎矩圖剛架彎矩圖 q 101 輕型鋼結(jié)構(gòu)是以構(gòu)件邊緣最大壓應(yīng)力達(dá)到鋼材屈輕型鋼結(jié)構(gòu)是以構(gòu)件邊緣最大壓應(yīng)力達(dá)到鋼材屈 服點(diǎn)作為臨界狀態(tài)，沒有考慮塑性發(fā)展的影響，服點(diǎn)作為臨界狀態(tài)，沒有考慮塑性發(fā)展的影響， 所以門式剛架一般按彈性理論設(shè)計(jì)。所以門式剛架一般按彈性理論設(shè)計(jì)。

40、考慮各種荷載組合內(nèi)力分析結(jié)果，取出最大荷載考慮各種荷載組合內(nèi)力分析結(jié)果，取出最大荷載 值控制設(shè)計(jì)，對初選截面梁柱按受彎構(gòu)件和壓彎值控制設(shè)計(jì)，對初選截面梁柱按受彎構(gòu)件和壓彎 構(gòu)件進(jìn)行驗(yàn)算。構(gòu)件進(jìn)行驗(yàn)算。 102 l彎曲承載力 - 對強(qiáng)軸的塑性凈截面模量； l腹板抗剪承載力 w wv Vh t f hw - 腹板平均高度； tw - 腹板厚度； 受彎構(gòu)件的強(qiáng)度計(jì)算受彎構(gòu)件的強(qiáng)度計(jì)算 xpnx MWf pnx W 壓彎強(qiáng)度：壓彎強(qiáng)度： 剪切強(qiáng)度：剪切強(qiáng)度： n受壓構(gòu)件長細(xì)比受壓構(gòu)件長細(xì)比 104 壓彎構(gòu)件的強(qiáng)度計(jì)算壓彎構(gòu)件的強(qiáng)度計(jì)算 w wv Vh t f 130 235 y f 平面內(nèi)：平面內(nèi)：

41、平面外：平面外： 105 壓彎構(gòu)件的穩(wěn)定計(jì)算壓彎構(gòu)件的穩(wěn)定計(jì)算 變截面變截面柱在剛架平面內(nèi)的計(jì)算長度柱在剛架平面內(nèi)的計(jì)算長度 截面高度呈線形變化的柱，在剛架平面內(nèi)的計(jì)截面高度呈線形變化的柱，在剛架平面內(nèi)的計(jì) 算長度應(yīng)取為算長度應(yīng)取為 ，式中，式中 為柱的幾何高為柱的幾何高 度，度， 為計(jì)算長度系數(shù)。為計(jì)算長度系數(shù)。 可由下列三種方法確定：可由下列三種方法確定： 查表法（適合于手算）查表法（適合于手算） 一階分析法（普遍適用于各種情況，并且適合上一階分析法（普遍適用于各種情況，并且適合上 機(jī)計(jì)算機(jī)計(jì)算) ) 二階分析法（要求有二階分析的計(jì)算程序）二階分析法（要求有二階分析的計(jì)算程序） hh 0

42、h 106 查表法查表法 框架柱的框架柱的 可由表查得?？捎杀聿榈?。 柱線剛度柱線剛度K1K1和梁線剛度和梁線剛度K2K2分別按下列公式計(jì)算：分別按下列公式計(jì)算： 表中和式中表中和式中 、 分別為柱小頭和大頭的截面慣性矩；分別為柱小頭和大頭的截面慣性矩； 梁最小截面的慣性矩；梁最小截面的慣性矩； 半跨斜梁長度；半跨斜梁長度； 斜梁換算長度系數(shù)，斜梁換算長度系數(shù)，由門規(guī)附錄由門規(guī)附錄D.0.1-2D.0.1-2查取查取 。當(dāng)梁為等截面為。當(dāng)梁為等截面為1 1。 hIK c11 sIK b 2 02 co I 1c I 0b I s 107 在圖中，在圖中，1 1和和2 2分分 別為第一、二楔形段

43、別為第一、二楔形段 的斜率。的斜率。 108 楔形梁在剛架平面 內(nèi)的換算長度系數(shù) 109 柱腳鉸接楔形柱的計(jì)算長度系數(shù)柱腳鉸接楔形柱的計(jì)算長度系數(shù) K2Kl 0.1 0.2 O.3 O.5 0.75 1.02.010.010.0 0.0l0.428 O.368 O.349 0.3310.320 0.318 0.315 0.310 0.02 0.600 0.502 0.470 0.4400.428 0.420 O.411 O.404 0.03O.729 0.599 O.558 0.5200.50l0.4920.4830.473 O.050.931O.756 O.694 0.6440.6180.6

44、060.589 0.580 0.071.075 O.873 0.801 0.7420.711 0.697 O.672 O.650 0.101.252 1.027 0.935 0.857O.817 0.801 O.790 0.739 0.151.5181.235 1.1091.021O.965O.938 O.8950.872 0.20 1.7451.395 1.254 1.1401.080 1.045 1.000 0.969 1 0 c c I I 110 斜梁在剛架平面內(nèi)的計(jì)算長度斜梁在剛架平面內(nèi)的計(jì)算長度 斜梁一般坡角不大，軸力影響很小，面內(nèi)穩(wěn)定不斜梁一般坡角不大，軸力影響很小，面內(nèi)穩(wěn)定不

45、起控制作用，因而通常不需計(jì)算面內(nèi)的計(jì)算長度。起控制作用，因而通常不需計(jì)算面內(nèi)的計(jì)算長度。 規(guī)范規(guī)定對斜梁只需計(jì)算規(guī)范規(guī)定對斜梁只需計(jì)算面內(nèi)的強(qiáng)度面內(nèi)的強(qiáng)度和和面外的穩(wěn)面外的穩(wěn) 定定。 111 相鄰側(cè)向支承點(diǎn)間構(gòu)件的長細(xì)比相鄰側(cè)向支承點(diǎn)間構(gòu)件的長細(xì)比 在在l1區(qū)段內(nèi)，區(qū)段內(nèi)， 對同向曲率取正值，對反向?qū)ν蚯嗜≌担瑢Ψ聪?曲率取負(fù)值。曲率取負(fù)值。 112 塑性鉸截面相鄰區(qū)段的平面外長細(xì)比塑性鉸截面相鄰區(qū)段的平面外長細(xì)比 1 px M Wf 側(cè)移計(jì)算原則側(cè)移計(jì)算原則 門式剛架柱頂側(cè)移應(yīng)采用彈性分析方法確定。計(jì)算時(shí) 荷載取標(biāo)準(zhǔn)值，不考慮荷載分項(xiàng)系數(shù)。 如果最后驗(yàn)算時(shí)剛架的側(cè)移不滿足要求，即需要采

46、用 下列措施之一進(jìn)行調(diào)整： 1、放大柱或梁的截面尺寸； 2、改鉸接柱腳為剛接柱腳； 3、把多跨框架中的搖擺柱改為上端和梁剛接的節(jié)點(diǎn)連 接形式。 n精確計(jì)算方法：有限元法/矩陣位移法/直接剛度法 n近似計(jì)算方法 113 六六 位移計(jì)算位移計(jì)算 114 計(jì)算鋼結(jié)構(gòu)變形時(shí)，可不考慮螺栓孔引起的截面削弱。計(jì)算鋼結(jié)構(gòu)變形時(shí)，可不考慮螺栓孔引起的截面削弱。 輕型鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，一般先按照承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)構(gòu)件截輕型鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，一般先按照承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)構(gòu)件截 面，然后校核是否滿足正常使用極限狀態(tài)。由于輕型鋼結(jié)構(gòu)較柔，面，然后校核是否滿足正常使用極限狀態(tài)。由于輕型鋼結(jié)構(gòu)較柔， 在很多情況下構(gòu)件截面是由

47、位移控制的。在很多情況下構(gòu)件截面是由位移控制的。 當(dāng)屋面坡度當(dāng)屋面坡度1/51/5時(shí)，水平側(cè)移時(shí)，水平側(cè)移u可由下式估算：可由下式估算： 3 2 12 c Hh u EI 115 計(jì)算鋼結(jié)構(gòu)變形時(shí)，可不考慮螺栓孔引起的截面削弱。計(jì)算鋼結(jié)構(gòu)變形時(shí)，可不考慮螺栓孔引起的截面削弱。 輕型鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，一般先按照承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)構(gòu)件截輕型鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，一般先按照承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)構(gòu)件截 面，然后校核是否滿足正常使用極限狀態(tài)。由于輕型鋼結(jié)構(gòu)較柔，面，然后校核是否滿足正常使用極限狀態(tài)。由于輕型鋼結(jié)構(gòu)較柔， 在很多情況下構(gòu)件截面是由位移控制的。在很多情況下構(gòu)件截面是由位移控制的。 116 1.3.5

48、門式剛架節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)門式剛架節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì) 1、斜梁與柱剛接節(jié)點(diǎn) 2、斜梁拼接節(jié)點(diǎn) 3、柱腳節(jié)點(diǎn) 4、斜梁與搖擺柱連接節(jié)點(diǎn) 5、節(jié)點(diǎn)域 6、鋼牛腿節(jié)點(diǎn) l一般采用高強(qiáng)螺栓端板連接，按剛接節(jié)點(diǎn) 設(shè)計(jì)。 l端板豎放/平放/斜放 斜梁與柱剛接節(jié)點(diǎn)斜梁與柱剛接節(jié)點(diǎn) 端板豎放 端板斜放端板平放 h1 M e （a）端板豎放 （b）端板斜放 （c）端板平放 （d）斜梁拼接 剛架斜梁與柱的連接及斜梁間的拼接 119 l高強(qiáng)螺栓-端板節(jié)點(diǎn) 斜梁拼接節(jié)點(diǎn)斜梁拼接節(jié)點(diǎn) l按節(jié)點(diǎn)所受最大內(nèi)力設(shè)計(jì) l滿足構(gòu)造要求 高強(qiáng)螺栓高強(qiáng)螺栓-端板節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)端板節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)原則 l摩擦型/承壓型 lM16；M20；M22；M24；M27;

49、M30 l成對設(shè)置 l翼緣（特別是受拉翼緣）兩側(cè)宜同時(shí)設(shè)置 l端板需外伸 l排列要求+兩對螺栓間距不宜大于400mm； l布置應(yīng)考慮安裝方便（ew, ef 35mm ） 高強(qiáng)螺栓高強(qiáng)螺栓-端板節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)端板節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì) 高強(qiáng)螺栓 螺栓排列應(yīng)符合構(gòu)造要求，下圖的 ， 應(yīng)滿 足扣緊螺栓所用工具的凈空要求，通常不小于 35mm，螺栓端距不應(yīng)小于2倍螺栓孔徑，兩排螺栓 之間的最小距離為3倍螺栓直徑，最大距離不應(yīng)超 過400mm。 f e w e 125 剛架構(gòu)件的翼緣與端板的連接應(yīng)采用全熔透對接剛架構(gòu)件的翼緣與端板的連接應(yīng)采用全熔透對接 焊縫，腹板與端板的連接應(yīng)采用角焊縫。在端板焊縫，腹板與端板的連接應(yīng)采用

50、角焊縫。在端板 設(shè)置螺栓處，應(yīng)按下列公式驗(yàn)算構(gòu)件腹板的強(qiáng)度設(shè)置螺栓處，應(yīng)按下列公式驗(yàn)算構(gòu)件腹板的強(qiáng)度 ： l當(dāng)當(dāng) 時(shí)，時(shí)， l當(dāng)當(dāng) 時(shí)，時(shí)， PNt4 . 0 2 PNt4 . 0 2 126 節(jié)點(diǎn)構(gòu)造設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)構(gòu)造設(shè)計(jì) 節(jié)點(diǎn)有加腋與不加腋兩種基本形式。在加腋節(jié)點(diǎn)有加腋與不加腋兩種基本形式。在加腋 形式中又有梯形加腋與曲線加腋之分，一般采用形式中又有梯形加腋與曲線加腋之分，一般采用 梯形加腋梯形加腋并在加腋部分的兩端設(shè)置并在加腋部分的兩端設(shè)置加勁肋加勁肋及及側(cè)向側(cè)向 支撐支撐，以保證該加腋部分的穩(wěn)定性，防止側(cè)向壓，以保證該加腋部分的穩(wěn)定性，防止側(cè)向壓 屈。加腋連接可使截面的變化符合彎矩圖形的要屈

51、。加腋連接可使截面的變化符合彎矩圖形的要 求，并大大提高了剛架的承載能力。下圖為加腋求，并大大提高了剛架的承載能力。下圖為加腋 節(jié)點(diǎn)圖。節(jié)點(diǎn)圖。 127 橫梁屋脊拼裝節(jié)點(diǎn)圖 128 高強(qiáng)螺栓計(jì)算高強(qiáng)螺栓計(jì)算 驗(yàn)算最不利螺栓的拉力： 橫梁與柱在連接處傳遞的彎矩； 最遠(yuǎn)一排螺栓至承壓點(diǎn)的距離； 螺栓列數(shù)； 任意一排螺栓至承壓點(diǎn)的距離； 一個(gè)螺栓所能承受的抗拉容許承載力。 M max y n i y b t N 129 分析研究表明，外伸式連接轉(zhuǎn)動剛度可以滿足 剛性節(jié)點(diǎn)的要求。外伸式連接在節(jié)點(diǎn)負(fù)彎矩作用下 ，可假定轉(zhuǎn)動中心位于下翼緣中心線上。上翼緣兩 側(cè)對稱設(shè)置4個(gè)螺栓時(shí)，每個(gè)螺栓承受下面公式表 達(dá)

52、的拉力，并依此確定螺栓直徑： 當(dāng)受拉翼緣兩側(cè)各設(shè)一排螺栓不能滿足承載 力要求時(shí)，可以在翼緣內(nèi)側(cè)增設(shè)螺栓。 130 b vv b v f d nN 4 2 b c b c tfdN 抗剪承載力設(shè)計(jì)值 承壓承載力設(shè)計(jì)值 b t eb t f d N 4 2 抗拉承載力設(shè)計(jì)值 單個(gè)螺栓（承壓型高強(qiáng)螺栓）： l高強(qiáng)螺栓群設(shè)計(jì)：M/V/N（不是構(gòu)件內(nèi)力） l計(jì)算方法： 端板塑性分析/端板彈塑性分析/端板剛性分析 l上下翼緣兩側(cè)各布置兩對螺栓時(shí)，每個(gè)螺栓 所受拉力可簡化計(jì)算為： 11 /(4 ) M t NMh 111 1 VMN vtt bb vt NNN NN 1 /1.2 Vb vc NN 同時(shí)受剪

53、、受拉的螺栓應(yīng)滿足相關(guān)公式 為避免螺栓孔壁承壓破壞，螺栓所受剪力 還應(yīng)滿足 l端板大小 l梁柱截面 l高強(qiáng)螺栓布置 l端板厚度 l按端板塑性分析方法確定 l厚度不宜小于16mm 高強(qiáng)螺栓高強(qiáng)螺栓-端板節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)端板節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì) 端板設(shè)計(jì) l端板塑性分析方法 l以螺栓拉力作用下端板屈服為極限狀態(tài)； l根據(jù)平衡原理進(jìn)行計(jì)算； l端板的屈服線分布由端板支承條件及螺栓 布置確定； 端板屈服線 l端板塑性分析方法 l以螺栓拉力作用下端板屈服為極限狀態(tài)； l根據(jù)平衡原理進(jìn)行計(jì)算； l端板的屈服線分布由端板支承條件及螺栓 布置確定； l端板厚度應(yīng)根據(jù)各區(qū)域支承條件計(jì)算 l端板厚度計(jì)算公式 l懸臂類端板 無加勁肋類

54、端板 l端板厚度計(jì)算公式 l兩邊支承類端板，端板外伸時(shí) 兩邊支承類端板，端板平齊時(shí) l端板厚度計(jì)算公式 l三邊支承類端板， l伸臂類端板厚度公式推導(dǎo) 2 pp TaM 2 /4 pppy Mbt f 4 t p y aN t bf 6 t p y aN t bf 高強(qiáng)螺栓高強(qiáng)螺栓-端板節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)端板節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì) l梁柱剛接節(jié)點(diǎn)域腹板抗剪驗(yàn)算 節(jié)點(diǎn)域設(shè)計(jì) v f bc c M d d t 不滿足要求時(shí)，應(yīng)加厚腹板或設(shè)置斜加勁肋 l鉸接柱腳 l無吊車，楔形邊柱 l搖擺柱，等截面柱 l剛接柱腳 l有吊車，等截面柱 柱腳節(jié)點(diǎn)柱腳節(jié)點(diǎn) 鉸接柱腳 剛接柱腳 加勁板 加勁板 地腳螺栓 149 l柱腳底板 l大小（

55、A*B）：混凝土抗壓； l厚度（t）：底板受彎； l肋板 l連接焊縫 l錨栓設(shè)計(jì) l材料：Q235/Q345; l直徑不小于24mm，雙螺帽； l錨固長度：設(shè)置彎鉤/錨板； l應(yīng)考慮柱間支撐傳至柱腳的拉力； l單個(gè)錨栓的抗拉承載力： b t eb t f d N 4 2 l抗剪鍵設(shè)計(jì) l錨栓不抗剪; l剪力由摩擦力和抗剪鍵承擔(dān); 柱腳的計(jì)算柱腳的計(jì)算 一、底板的計(jì)算一、底板的計(jì)算 1 1、底板的平面尺寸、底板的平面尺寸 底板面積：底板面積： 式中式中 柱軸心壓力設(shè)計(jì)值；柱軸心壓力設(shè)計(jì)值； 基礎(chǔ)混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；基礎(chǔ)混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值； 錨栓孔面積。錨栓孔面積。 N cc f 0

56、A 154 按構(gòu)造要求確定底板寬度：按構(gòu)造要求確定底板寬度： 式中式中 柱截面寬度或高度；柱截面寬度或高度； 靴梁厚度；靴梁厚度； 底板懸臂長度。底板懸臂長度。 再根據(jù)底板面積確定底板長度。再根據(jù)底板面積確定底板長度。 0 b b t c 155 2 2、底板的厚度、底板的厚度 底板的厚度決定于板的抗彎強(qiáng)度，且不宜小于底板的厚度決定于板的抗彎強(qiáng)度，且不宜小于20mm20mm。 式中：式中： 為底板承受的最大彎矩值為底板承受的最大彎矩值, ,按不同支承情按不同支承情 況分別予以考慮況分別予以考慮。 max M 156 柱腳錨栓應(yīng)采用柱腳錨栓應(yīng)采用Q235Q235或或Q345Q345鋼材制作。錨栓

57、的錨固鋼材制作。錨栓的錨固 長度應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)長度應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范 (GB 50007-2002)(GB 50007-2002)的規(guī)定，錨栓端部按規(guī)定設(shè)置的規(guī)定，錨栓端部按規(guī)定設(shè)置 彎鉤或錨板。彎鉤或錨板。 計(jì)算風(fēng)荷載作用下柱腳錨栓的上拔力時(shí)，應(yīng)計(jì)入柱計(jì)算風(fēng)荷載作用下柱腳錨栓的上拔力時(shí)，應(yīng)計(jì)入柱 間支撐的最大豎向分力，此時(shí)，不考慮活荷載間支撐的最大豎向分力，此時(shí)，不考慮活荷載( (或或 雪荷載雪荷載) )、積灰荷載和附加荷載的影響，同時(shí)永久、積灰荷載和附加荷載的影響，同時(shí)永久 荷載的分項(xiàng)系數(shù)荷載的分項(xiàng)系數(shù)1.01.0。錨栓直徑不宜小于。錨栓直徑不宜

58、小于24mm24mm，且，且 應(yīng)采用雙螺帽以防松動。應(yīng)采用雙螺帽以防松動。 柱腳錨栓不宜用于承受柱腳底部的水平剪力。此水柱腳錨栓不宜用于承受柱腳底部的水平剪力。此水 平剪力可由底板與混凝土基礎(chǔ)之間的摩擦力平剪力可由底板與混凝土基礎(chǔ)之間的摩擦力( (摩擦摩擦 系數(shù)可取系數(shù)可取0.4)0.4)或設(shè)置抗剪鍵承受?；蛟O(shè)置抗剪鍵承受。 157 靴梁的構(gòu)造與計(jì)算靴梁的構(gòu)造與計(jì)算 (1) (1) 靴梁的高度由靴梁與柱的連接焊縫長度決定。靴梁的高度由靴梁與柱的連接焊縫長度決定。 (2) (2) 靴梁厚度可取與柱翼緣的厚度相同。靴梁厚度可取與柱翼緣的厚度相同。 (3) (3) 靴梁與底板間的水平焊縫計(jì)算按承受全

59、部軸靴梁與底板間的水平焊縫計(jì)算按承受全部軸 壓力壓力N N計(jì)算。計(jì)算。 (4) (4) 靴梁的抗彎和抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算，按雙懸臂簡支梁靴梁的抗彎和抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算，按雙懸臂簡支梁 計(jì)算。計(jì)算。 158 搖擺柱與斜梁的連接構(gòu)造 搖擺柱與斜梁的連接比較簡單，構(gòu)造圖如下?lián)u擺柱與斜梁的連接比較簡單，構(gòu)造圖如下： 159 搖擺柱與斜梁連接節(jié)點(diǎn)搖擺柱與斜梁連接節(jié)點(diǎn) 牛牛 腿腿 當(dāng)有橋式吊車時(shí)，需在剛架柱上設(shè)置牛腿，牛腿當(dāng)有橋式吊車時(shí)，需在剛架柱上設(shè)置牛腿，牛腿 與柱焊接連接，其構(gòu)造見下圖。牛腿根部所受剪與柱焊接連接，其構(gòu)造見下圖。牛腿根部所受剪 力力V V、彎矩、彎矩M M根據(jù)下式確定：根據(jù)下式確定： 161 16

60、2 牛腿截面一般采用焊接工字形截面，根部截面尺牛腿截面一般采用焊接工字形截面，根部截面尺 寸根據(jù)寸根據(jù)V V和和m m確定，做成變截面牛腿時(shí)，端部截面確定，做成變截面牛腿時(shí)，端部截面 高度高度h h不宜小于不宜小于H H2 2。在吊車梁下對應(yīng)位置應(yīng)設(shè)置。在吊車梁下對應(yīng)位置應(yīng)設(shè)置 支承加勁肋。吊車梁與牛腿的連接宜設(shè)置長圓孔支承加勁肋。吊車梁與牛腿的連接宜設(shè)置長圓孔 。高強(qiáng)度螺栓的直徑可根據(jù)需要選用，通常采用。高強(qiáng)度螺栓的直徑可根據(jù)需要選用，通常采用 M16-24M16-24螺栓。牛腿上翼緣及下翼緣與柱的連接焊螺栓。牛腿上翼緣及下翼緣與柱的連接焊 縫均采用焊透的對接焊縫。牛腿腹板與柱的連接縫均采用