第三章_輕鋼結(jié)構(gòu)(門式鋼架和拱)

1、 第第3 3章章 輕型門式剛架結(jié)構(gòu)輕型門式剛架結(jié)構(gòu)1.1 1.1 概述概述1.2 1.2 結(jié)構(gòu)形式和布置結(jié)構(gòu)形式和布置 1.3 1.3 剛架設(shè)計剛架設(shè)計1.4 1.4 壓型鋼板設(shè)計壓型鋼板設(shè)計1.5 1.5 檁條設(shè)計檁條設(shè)計1.6 1.6 墻梁設(shè)計墻梁設(shè)計1.7 1.7 支撐及構(gòu)造設(shè)計支撐及構(gòu)造設(shè)計 了解輕型門式剛架的特點、應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展前景，熟悉門式剛架的結(jié)構(gòu)體系、維護(hù)結(jié)構(gòu)及設(shè)計方法。掌握輕型鋼結(jié)構(gòu)和普通鋼結(jié)構(gòu)的區(qū)別,以及變截面計算。 學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo) 學(xué)習(xí)難點學(xué)習(xí)難點學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo) 輕型門式剛架結(jié)構(gòu)與一般普通鋼結(jié)構(gòu)相比具輕型門式剛架結(jié)構(gòu)與一般普通鋼結(jié)構(gòu)相比具有以下技術(shù)特征：有以下技術(shù)特征

2、： 1. 1.結(jié)構(gòu)構(gòu)件的橫截面尺寸較小，可以有效地利用結(jié)構(gòu)構(gòu)件的橫截面尺寸較小，可以有效地利用建筑空間，降低房屋的高度，建筑造型美觀。建筑空間，降低房屋的高度，建筑造型美觀。 2. 2.門式剛架的剛度較好，自重輕，橫梁與柱可以門式剛架的剛度較好，自重輕，橫梁與柱可以組裝，為制作、運輸、安裝提供了有利條件。組裝，為制作、運輸、安裝提供了有利條件。 3. 3.屋面剛架用鋼量僅為普通鋼屋架用鋼量的屋面剛架用鋼量僅為普通鋼屋架用鋼量的1/5-1/5-1/101/10，是一種經(jīng)濟可靠的結(jié)構(gòu)形式。，是一種經(jīng)濟可靠的結(jié)構(gòu)形式。 1.1 1.1 概述概述正在建設(shè)的門式剛架工程實例正在建設(shè)的門式剛架工程實例 工

3、程實例：工程實例： 青島永源體育用品有限公司加工車間，是由韓青島永源體育用品有限公司加工車間，是由韓國投資建設(shè)的國投資建設(shè)的2 2萬平方米輕鋼結(jié)構(gòu)多層工業(yè)廠房。萬平方米輕鋼結(jié)構(gòu)多層工業(yè)廠房。 主體結(jié)構(gòu)采用輕鋼結(jié)構(gòu)框架體系。樓面板采用主體結(jié)構(gòu)采用輕鋼結(jié)構(gòu)框架體系。樓面板采用鋼混凝土組合樓板。鋼混凝土組合樓板。屋面板均采用雙層壓型鋼屋面板均采用雙層壓型鋼板，兩層壓型鋼板之間放置了耐火性能較好的巖板，兩層壓型鋼板之間放置了耐火性能較好的巖棉保溫隔熱層，波浪造型的輕鋼結(jié)構(gòu)屋面梁輕盈、棉保溫隔熱層，波浪造型的輕鋼結(jié)構(gòu)屋面梁輕盈、活潑，克服了工業(yè)建筑造型單一、立面造型呆板活潑，克服了工業(yè)建筑造型單一、立面

4、造型呆板的缺點。的缺點。 正在建設(shè)中的多層輕鋼結(jié)構(gòu)廠房正在建設(shè)中的多層輕鋼結(jié)構(gòu)廠房壓型鋼板外墻板壓型鋼板外墻板n主要承重骨架主要承重骨架門式剛架門式剛架 n檁條、墻梁檁條、墻梁 冷彎薄壁型鋼冷彎薄壁型鋼 n屋面、墻面屋面、墻面 壓型金屬板、彩鋼夾芯板壓型金屬板、彩鋼夾芯板 n屋面及墻面保溫芯材屋面及墻面保溫芯材 聚苯乙烯泡沫塑料、聚苯乙烯泡沫塑料、 聚氨酯泡沫塑料、巖棉等聚氨酯泡沫塑料、巖棉等 n支撐支撐 屋面支撐、柱間支撐屋面支撐、柱間支撐 1.1.1 1.1.1 門式剛架結(jié)構(gòu)的組成門式剛架結(jié)構(gòu)的組成單層輕型鋼結(jié)構(gòu)房屋的組成單層輕型鋼結(jié)構(gòu)房屋的組成山墻角柱山墻抗風(fēng)柱山墻檁條門洞立柱通長剛性系

5、桿剛性系桿墻面直拉條墻面斜拉條窗邊立柱屋脊斜拉條通長剛性系桿柱間支撐屋面水平支撐剛架梁剛架柱屋面檁條屋檐斜拉條屋面直拉條 門式剛架結(jié)構(gòu)示意門式剛架結(jié)構(gòu)示意 1.1.2 1.1.2 門式剛架結(jié)構(gòu)的特點門式剛架結(jié)構(gòu)的特點 n重量輕重量輕n工業(yè)化程度高、施工工業(yè)化程度高、施工周期短周期短n柱網(wǎng)柱網(wǎng)( (無模數(shù)無模數(shù)) )布置靈布置靈活活n綜合經(jīng)濟效益高綜合經(jīng)濟效益高門式剛架整體性能：門式剛架整體性能：1.1.門式剛架屋面體系的整體性可以依靠檁條、門式剛架屋面體系的整體性可以依靠檁條、隅撐來保證，從而減少了屋蓋支撐的數(shù)量，隅撐來保證，從而減少了屋蓋支撐的數(shù)量，同時支撐多用張緊的圓鋼做成，很輕便。同時支

6、撐多用張緊的圓鋼做成，很輕便。2.2.門式剛架的梁、柱多門式剛架的梁、柱多采用變截面桿件，檁采用變截面桿件，檁條采薄型條采薄型, ,可以節(jié)省可以節(jié)省材料。材料。 3.3.組成構(gòu)件的桿件較薄，組成構(gòu)件的桿件較薄，對制作、涂裝、運輸、對制作、涂裝、運輸、安裝的要求高。安裝的要求高。 4.4.構(gòu)件的抗彎剛度、抗構(gòu)件的抗彎剛度、抗扭剛度比較小，結(jié)構(gòu)扭剛度比較小，結(jié)構(gòu)的整體剛度也比較柔。的整體剛度也比較柔。 1.1.3 1.1.3 門式剛架結(jié)構(gòu)的應(yīng)用情況門式剛架結(jié)構(gòu)的應(yīng)用情況 1.1.我國門式剛架設(shè)計規(guī)程：我國門式剛架設(shè)計規(guī)程：門式剛架輕型房屋鋼門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程( (CECS1

7、02:2002)CECS102:2002) 2.2.應(yīng)用范圍：應(yīng)用范圍：輕型廠房、物流中心、大型超市、體輕型廠房、物流中心、大型超市、體育館、展覽廳、活動房屋、加層建筑等。育館、展覽廳、活動房屋、加層建筑等。 3.3.應(yīng)用規(guī)模應(yīng)用規(guī)模：國內(nèi)每年有一千萬平方米的輕鋼結(jié)構(gòu)國內(nèi)每年有一千萬平方米的輕鋼結(jié)構(gòu) 建筑物竣工。建筑物竣工。4.4.輕型門式剛架的適用范圍及截面形式：輕型門式剛架的適用范圍及截面形式：( (1).1).屋面荷載較小，橫向跨度為屋面荷載較小，橫向跨度為9 93636m m，柱高為柱高為4.54.51212m m，柱距柱距6m6m9m9m(2).(2).沒有吊車或設(shè)有中、輕級工作制吊

8、車的廠房。沒有吊車或設(shè)有中、輕級工作制吊車的廠房。(3).(3).當(dāng)廠房橫向跨度當(dāng)廠房橫向跨度不超過不超過1515m m，柱高柱高不超過不超過6 6m m時，時，屋面剛架梁宜采用等截面剛架形式。當(dāng)廠房橫向屋面剛架梁宜采用等截面剛架形式。當(dāng)廠房橫向跨度跨度大于大于1515m m，柱柱高高超過超過6 6m m時，宜采用變截面剛時，宜采用變截面剛架形式。架形式。5.5.變截面剛架與等截面剛架的對比變截面剛架與等截面剛架的對比: :柱和梁采用變截面形式時，截面形狀與內(nèi)力圖柱和梁采用變截面形式時，截面形狀與內(nèi)力圖形附合較好，受力合理、節(jié)省材料。形附合較好，受力合理、節(jié)省材料。變截面剛架在構(gòu)造連接及加工制

9、造方面不如等變截面剛架在構(gòu)造連接及加工制造方面不如等截面方便。截面方便。6.6.柱腳形式柱腳形式: : 門式剛架柱腳分為門式剛架柱腳分為鉸接鉸接和和剛接剛接兩種連接形式。兩種連接形式。 剛接柱腳詳圖剛接柱腳詳圖 鉸接柱腳詳圖鉸接柱腳詳圖 剛接柱腳門式剛架剛接柱腳門式剛架 鉸接柱腳門式剛架鉸接柱腳門式剛架變截面梁變截面梁變截面梁、柱變截面梁、柱加勁板加勁板地腳螺栓地腳螺栓 剛接柱腳工程實例剛接柱腳工程實例變截面變截面剛架梁剛架梁 等截面等截面剛架柱剛架柱一、門式剛架結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)特點結(jié)構(gòu)特點（1）剛架梁、柱采用輕型H型鋼（等截面或變截面）組成；（2）剛架梁與柱剛接，柱腳與基礎(chǔ)宜采用鉸接；當(dāng)設(shè)有橋式吊車

10、、檐口標(biāo)高較高或?qū)偠纫筝^高時，柱腳和基礎(chǔ)可采用剛接；（3）構(gòu)件單元可根據(jù)運輸條件劃分，單元之間在現(xiàn)場用螺栓連接，安裝方便快捷，土建工作量小。（4）在非地震區(qū)可采用張緊的圓鋼作為支撐； 第第二二節(jié)節(jié) 結(jié)構(gòu)形式和布置結(jié)構(gòu)形式和布置 （5）用C形、Z形薄壁型鋼做檁條、墻梁，以彩鋼板或夾芯板做屋面、墻面。n（6）和屋架結(jié)構(gòu)相比，整個構(gòu)件的橫截面尺寸較小，可以有效地利用建筑空間，降低房屋的高度，減小建筑體積，在建筑造型上也較簡潔美觀。 n二 結(jié)構(gòu)形式與布置n1 結(jié)構(gòu)形式：分為單跨、雙跨、多跨剛架以及帶挑檐的和帶毗屋的剛架等形式。（a）單跨剛架 （b）雙跨剛架 （c）多跨剛架（d）帶挑檐剛架 （e）帶

11、毗屋剛架 （f）單坡剛架 第第二二節(jié)節(jié) 結(jié)構(gòu)形式和布置結(jié)構(gòu)形式和布置 n跨度：橫向剛架柱軸線間的距離；n高度：地坪至柱軸線與橫梁軸線交點的高度，根據(jù)使用要求的室內(nèi)凈高確定。無吊車時，高度一般為4.59m；有吊車時應(yīng)根據(jù)軌頂標(biāo)高和吊車凈空要求確定，一般為912m。n柱距：宜為6m，通常介于4.59m之間。n檐口高度：地坪至房屋外側(cè)檁條上緣的高度；n最大高度：地坪至房屋頂部檁條上緣的高度；n房屋寬度：房屋側(cè)墻墻梁外皮之間的距離；n房屋長度：房屋兩端山墻墻梁外皮之間的距離；n屋面坡度：宜取1/81/20，在雨水較多地區(qū)可取較大值。 2門式剛架的尺寸 3結(jié)構(gòu)布置（1）溫度區(qū)段布置(如下表)（2）伸縮縫

12、設(shè)置 可通過設(shè)置雙柱，或搭接檁條,及吊車梁的螺拴連接處采用長圓孔進(jìn)行調(diào)節(jié)。結(jié)構(gòu)情況縱向溫度區(qū)段橫向溫度區(qū)段柱頂為剛接柱頂為鉸接采暖和非采暖地區(qū)房屋220120150熱車間和采暖地區(qū)非采暖房屋180120125露天結(jié)構(gòu)120溫度區(qū)段長度n（1）實腹屋面梁n實腹屋面梁結(jié)構(gòu)體系是在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)上用鋼梁、檁條、屋面支撐和屋面板搭建而成。屋面鋼梁采用人字鋼梁，按簡支梁設(shè)計，可根據(jù)受力情況分段采用變截面，鋼梁對混凝土柱有推力。4實腹屋面梁和托梁實腹梁鋼屋架形式（2）托梁n當(dāng)因建筑或工藝要求門式剛架柱被抽除時，應(yīng)沿縱向柱列布置托梁以支承已抽位置上的中間榀剛架上的斜梁。托梁一般采用焊接工字形截面，當(dāng)屋面荷載

13、偏心產(chǎn)生較大扭矩時，可采用箱型截面。托梁的形式和尺寸三、支撐體系布置1柱間支撐（1）無吊車時柱間支撐的間距宜取3045m；當(dāng)有吊車時宜設(shè)在溫度區(qū)段中部，或當(dāng)溫度區(qū)段較長時宜設(shè)在三分點處，且間距不宜大于60m；（2）當(dāng)建筑物寬度大于60m時，內(nèi)柱列宜適當(dāng)增加柱間支撐；（3）支撐與構(gòu)件的夾角應(yīng)在3060范圍內(nèi)，宜接近45；（4）柱間支撐可采用帶張緊裝置的十字交叉圓鋼支撐(下圖)，當(dāng)橋式吊車起重量大于5時，宜采用型鋼支撐；（5）柱間支撐的內(nèi)力，應(yīng)根據(jù)該柱列所受縱向荷載（如風(fēng)、吊車制動力）按支承于柱腳基礎(chǔ)上的豎向懸臂桁架計算；柱間支撐布置 （6）對于交叉支撐斜撐可不計壓桿的受力。當(dāng)同一柱列設(shè)有多道柱間

14、支撐時，縱向力在支撐間可按考慮；（7）在每一伸縮縫區(qū)段，沿每一縱向柱列均應(yīng)設(shè)置柱間垂直支撐,且與橫向水平支撐同一節(jié)間(下圖)。2屋面水平支撐（1）屋蓋橫向支撐宜設(shè)在溫度區(qū)間端部的第一個或第二個開間；.（2）在剛架轉(zhuǎn)折處（柱頂和屋脊）應(yīng)沿房屋全長設(shè)置剛性系桿； （3）屋面交叉支撐和柔性系桿可按拉桿設(shè)計，非交叉支撐桿件(如橫桿)及剛性系桿應(yīng)按壓桿設(shè)計； （5）剛性系桿可由檁條兼作(屋脊緣口處須加強)，此時檁條應(yīng)滿足對壓彎構(gòu)件的剛度和承載力要求；（6）屋蓋橫向水平支撐可僅設(shè)在靠近上翼緣處（7）交叉支撐可采用圓鋼，按拉桿設(shè)計；（8）屋面橫向水平支撐內(nèi)力，應(yīng)根據(jù)縱向風(fēng)荷載按支承于柱頂?shù)乃借旒苡嬎?，對?/p>

15、交叉支撐可不計壓桿的受力。3 隅撐布置為保證剛架梁下翼緣和柱內(nèi)翼緣的平面外穩(wěn)定性，可在梁與檁條或柱與墻梁之間增設(shè)隅撐。隅撐應(yīng)按軸心受壓構(gòu)件設(shè)計，軸壓力按下式計算235cos60yfAfNA 實腹式橫梁被支承翼緣的截面面積；f 實腹式橫梁鋼材的強度設(shè)計值；fy 實腹式橫梁鋼材的屈服強度； 隅撐與檁條軸線間的夾角。隅撐第二節(jié) 檁條設(shè)計檁條檁托屋架上弦檁托檁條檁條檁托檁托檁條屋架上弦一、檁條布置和連接（a） （b） （c） （d） （e） （f）實腹式檁條（一）截面形式 檁條一般設(shè)計成單跨簡支構(gòu)件，有實腹式和桁架式兩大類，實腹式檁條也可以設(shè)計成連續(xù)構(gòu)件。桁架式檁條（1）檁條承受彎曲和扭轉(zhuǎn)的共同作用；

16、（2）C形和Z形檁條，宜將上翼緣肢尖（或卷邊）朝向屋脊方向；（3）屋脊檁條應(yīng)采用雙檁條方案，并應(yīng)在高度1/3處用圓鋼或鋼管相互拉結(jié)；（4）檁條跨度由主剛架柱距決定；（5）檁條間距應(yīng)綜合考慮天窗、通風(fēng)屋脊、采光帶、天溝、屋面材料、檁條規(guī)格等因素，一般應(yīng)等間距布置，但在屋脊和檐口處，為便于屋脊蓋板和天溝收邊，檁條布置應(yīng)做局部調(diào)整。（二）布置和連接（三）連接（1）檁條可設(shè)計為單跨簡支構(gòu)件或連續(xù)構(gòu)件；（2）簡支檁條和連續(xù)檁條一般通過搭接方式不同實現(xiàn)。連續(xù)C形檁條可通過采用稍大一點足夠長的C形槽鋼套在屋面檁條外后用螺栓鎖緊實現(xiàn)，直卷邊或帶斜卷邊的Z形連續(xù)檁條可采用疊置搭接來實現(xiàn)。檁條剛架梁角鋼檁托剛架梁

17、剛架梁檁條剛架梁檁條鋼板檁托檁條角鋼檁托（a）鋼板檁托 （b）角鋼檁托 檁條連接構(gòu)造 拉條（圖（a）（c）和撐桿（圖（d）是提高檁條側(cè)向穩(wěn)定性的重要構(gòu)造措施，拉條僅傳遞拉力，撐桿主要承受壓力，和拉條共同作用，將檁條沿屋面坡度方向的分力傳給梁或柱。拉條和撐桿的截面應(yīng)按計算確定，拉條一般采用直徑816mm的圓鋼，撐桿可采用鋼管、方管或角鋼做成，其長細(xì)比按壓桿要求不能大于200。（四）拉條與撐桿檁條間距圓鋼檁條間距圓鋼檁條間距檁條1/3h1/3hh圓管圓鋼拉條（a）直拉條 （b）斜拉條（c）剪刀拉條 （d）撐桿拉條和撐桿的布置原則：（1）當(dāng)檁條跨度l4m時，可按計算要求確定是否需要設(shè)置拉條；（2）當(dāng)

18、屋面坡度i1/10或檁條跨度l4m時，應(yīng)在檁條跨中受壓翼緣設(shè)置一道拉條；當(dāng)跨度大于6m時，宜在檁條三分點處各設(shè)一道拉條（圖3-13）；（3）當(dāng)屋蓋有天窗時，應(yīng)在天窗兩側(cè)檁條之間設(shè)置斜拉條和直撐桿；撐桿處應(yīng)同時設(shè)置斜拉條，將檁條沿屋面坡度方向的分力傳到鋼梁或鋼柱上。（4）拉條一般設(shè)置在離檁條上翼緣1/3高度處，當(dāng)檁條在風(fēng)吸力作用下，受力反號且平面外穩(wěn)定不滿足要求時，宜在檁條的上下翼緣1/3腹板高度處設(shè)剪刀式拉條。（一）荷載1.永久荷載屋面材料重量（包括防水、保溫、隔熱層等）、支撐和檁條自重；2.可變荷載屋面均布活荷載、屋面雪荷載、積灰荷載和風(fēng)荷載、施工及檢修荷載。對輕型屋面，檁條設(shè)計的風(fēng)荷載要考

19、慮向上的吸力和向下的風(fēng)壓力兩種情況。采用雙檁條兼做剛性系桿時，應(yīng)考慮檁條作為縱向支撐體系的一部分而產(chǎn)生的軸向內(nèi)力；對設(shè)有隅撐的檁條，尚應(yīng)考慮作為剛架梁受壓翼緣側(cè)向支承產(chǎn)生的附加軸力和彎矩。二、檁條計算3.荷載組合原則（1）屋面均布活荷載不與雪荷載同時考慮，應(yīng)取兩者中較大值；（2）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考慮；（3）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自重（如拉條支撐自重）同時考慮；（4）當(dāng)需要考慮地震作用時，風(fēng)荷載不與地震作用同時考慮。 （二）計算（a）C型截面 （b）Z型截面檁條計算示意圖0cosppy0sinppx1.內(nèi)力分析垂直于主軸x和y的分荷載按

20、下式計算：式中p 檁條豎向荷載設(shè)計值；0 p與主軸y的夾角：對C形、槽形和工字型截面 0=，為屋面坡角； 對Z形截面 0= - ， 為主軸x與平行于屋面軸x1的夾角。2.強度計算fWMWMenyyenxxMx、My 剛度最大主平面（由py引起）的彎矩和剛度 最小主平面（由px引起）的彎矩；Wenx、Weny 對主軸x、y的有效凈截面模量；x、y 截面塑性發(fā)展系數(shù)；f 鋼材的強度設(shè)計值。（1）當(dāng)屋面能阻止檁條側(cè)向失穩(wěn)和扭轉(zhuǎn)時，可不計算檁條的整體穩(wěn)定性。（2）當(dāng)屋面不能阻止檁條側(cè)向失穩(wěn)和扭轉(zhuǎn)時，可按下式計算受彎檁條的穩(wěn)定性（只對冷彎薄壁型鋼）fWMWMeyyexbxx3.穩(wěn)定計算Wex、Wey 對

21、主軸x、y的有效截面模量（有效截面模量只針對冷彎薄壁型鋼，熱軋型鋼用毛截面模量相對簡單） ；bx 受彎構(gòu)件繞強軸的整體穩(wěn)定性； f 鋼材的強度設(shè)計值。n上面的穩(wěn)定算式只針對受彎構(gòu)件，若是壓彎構(gòu)件要考慮壓力和彎曲的耦合效應(yīng)，對冷彎薄壁壓彎構(gòu)件，因處于彎扭狀態(tài)，還要求解彎扭換算長細(xì)比（見下圖公式），比較復(fù)雜，因此應(yīng)盡量避免讓冷彎薄壁構(gòu)件處于壓彎狀態(tài)，避免不了就盡量用閉口或熱軋構(gòu)件承受壓彎荷載。本課程只講解純受彎的冷彎薄壁構(gòu)件穩(wěn)定計算。n純受彎的冷彎薄壁構(gòu)件有效截面模量問題：n由于冷彎薄壁構(gòu)件最大寬厚比限值（如下表所列）比一般梁要大（如Q235工字梁翼緣不出現(xiàn)局部失穩(wěn)的寬厚比限值為13），會出現(xiàn)局部

22、屈曲，且檁條連接使用普通螺栓且數(shù)量少孔隙也較大,這就決定了檁條的約束僅針對面外位移而不能阻止扭轉(zhuǎn),應(yīng)考慮屈曲后有效截面, 從構(gòu)件實際寬度中去除失效寬度，只利用剩下的有效寬度計算截面模量，稱為有效截面模量有效截面模量可由有效截面寬度求出：一般情況下：be1=0.4be; be2=0.6be vEIlpwxky38454兩端簡支檁條的撓度驗算公式為Ix截面對主軸x-x的毛截面慣性矩；v 容許撓度，對無積灰的瓦楞鐵、石棉瓦等屋面為 1/150；對壓型鋼板、積灰的瓦楞鐵、石棉瓦等屋 面為1/200；其他屋面為1/200；Pky 沿y軸荷載的標(biāo)準(zhǔn)值。4.變形計算一、荷載及荷載組合（一）荷載1永久荷載 結(jié)

23、構(gòu)自重，一般為0.250.35kN/m2，屋面懸掛荷重按實際取值。2可變荷載 包括屋面均布活荷載、雪荷載、積灰荷載、風(fēng)荷載、懸掛或橋式吊車荷載。第三節(jié) 剛架設(shè)計3地震作用 一般采用基底剪力法，對無吊車且高度不大的剛架可采用單質(zhì)點簡圖；當(dāng)有吊車荷載時，可采用2質(zhì)點簡圖。（a）單質(zhì)點 （b）兩質(zhì)點豎向荷載的傳力過程示意圖 水平荷載的傳力過程示意圖 恒載（柱距6m）活載（柱距6m）左風(fēng)（柱距6m，基本風(fēng)壓0.55）右風(fēng)（柱距6m，基本風(fēng)壓0.55）1不考慮地震作用時荷載組合 永久荷載1.2+0.9（豎向可變荷載1.4+風(fēng)荷載1.4+吊車豎向可變荷載1.4+吊車水平可變荷載1.4）； 永久荷載1.0+

24、0.9（風(fēng)荷載1.4+鄰跨吊車水平可變荷載1.4）； 永久荷載1.0+風(fēng)荷載（吸力）1.4； 永久荷載1.2+豎向可變荷載1.4。 上述1、4項組合用于計算最大彎矩及最大軸力的內(nèi)力組合以進(jìn)行剛架截面強度的計算；2、3項組合主要用于計算軸力最小而相應(yīng)彎矩最大內(nèi)力組合進(jìn)行柱腳及錨栓的計算。（二）荷載組合2考慮地震作用時荷載組合 計算剛架地震作用及自振特性時，永久荷載+豎向可變 荷載0.5+懸掛吊車或橋式吊車自重。 計算剛架考慮地震作用組合的內(nèi)力時，（永久荷載+豎 向可變荷載0.5+懸掛吊車或橋式吊車豎向輪壓） 1.2+地震作用1.3。實際經(jīng)驗表明，當(dāng)?shù)卣鹪O(shè)防烈度為7度而相應(yīng)風(fēng)荷載大于0.35kN/

25、m2（標(biāo)準(zhǔn)值）或為8度（、類場地上）而風(fēng)荷載大于0.45kN/m2時，地震作用組合一般不起控制作用，可只進(jìn)行基本的內(nèi)力計算。二、構(gòu)件截面設(shè)計門式剛架計算簡圖變截面門式剛架應(yīng)采用彈性分析方法，按平面結(jié)構(gòu)確定各種內(nèi)力，僅當(dāng)構(gòu)件全部為等截面時才允許采用塑性分析方法。計算控制性截面的內(nèi)力組合時一般應(yīng)計算以下四種簡化組合(以M,N為主)： Mmax及相應(yīng)N,V； Mmin(即負(fù)彎矩最大)及相應(yīng)N,V ； Nmax及相應(yīng)M,V(M有正負(fù)最大)； Nmin及相應(yīng)M, V (M有正負(fù)最大) 。內(nèi)力計算原則：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、柱頂、柱牛腿連接處及梁端

26、、梁跨中等截面。（一）剛架的內(nèi)力計算邊柱和梁以受彎為主，中柱以受壓為主。梁柱截面采用焊接工字形截面并利用腹板的屈曲后強度，截面繞弱軸抗彎性能較差，構(gòu)件的平面外穩(wěn)定為結(jié)構(gòu)設(shè)計的控制性因素。1變截面柱(等截面柱略)（1）平面內(nèi)穩(wěn)定計算（二）構(gòu)件的穩(wěn)定設(shè)計(整穩(wěn)局穩(wěn))fWNNMANexExmxex1001001)1 . 1/(2020eExEAN（2）平面外穩(wěn)定計算fWMANebtey1100N0為小頭的軸向壓力設(shè)計值M1為大頭的彎矩設(shè)計值；Ae0為小頭的有效截面面積；We1為大頭的有效面積最大受壓纖維截面模量；xy桿件軸心受壓穩(wěn)定系數(shù)，楔形柱軸心受壓穩(wěn)定系數(shù)， 計算長細(xì)比時取小頭的回轉(zhuǎn)半徑；y為軸

27、心受壓構(gòu)件彎矩作用平面外的穩(wěn)定系數(shù)，以小頭 為準(zhǔn)；by為均勻彎曲楔形受彎構(gòu)件的整體穩(wěn)定系數(shù)；mx、 t為等效彎矩系數(shù)； NE0 歐拉臨界力(計算時回轉(zhuǎn)半徑i0以小頭為準(zhǔn))。對雙軸對稱、均勻彎曲的工字形楔形截面桿件)235()4 . 4()(43202000200020yywsxybyfhtWhA00ysyilfsAlh0023. 01000385. 01ywil式中A0、h0、Wx0、t0 分別為構(gòu)件小頭的截面面積、截面高度、截面模量、受壓翼緣截面厚度；Af 受壓翼緣截面面積；iy0 受壓翼緣與受壓區(qū)腹板1/3高度組成的截面繞y軸的回轉(zhuǎn)半徑；l 楔形構(gòu)件計算區(qū)段的平面外計算長度，取支撐點間的距

28、離。注：楔形構(gòu)件平面內(nèi)計算長度則要復(fù)雜得多，見下述內(nèi)容楔形剛架平面內(nèi)計算長度系數(shù)楔形剛架平面內(nèi)計算長度系數(shù)(2)柱腳剛接時，柱腳剛接時，h3088. 5KhEIc（1）水平橫梁可不考慮軸力的影響，只需按截面受彎構(gòu)件進(jìn)行驗算，一般應(yīng)驗算強度、整體穩(wěn)定、局部穩(wěn)定和撓度。（2）等截面折線型橫梁，坡度不大于1/3時，可不考慮橫梁內(nèi)軸力的影響，僅需按受壓、受彎構(gòu)件進(jìn)行驗算；當(dāng)坡度大于1/3時，應(yīng)按壓彎構(gòu)件進(jìn)行驗算。（3）橫梁不需計算整體穩(wěn)定的側(cè)向支承點間最大長度，可取橫梁上下翼緣寬度的 16 235/fy 倍。 3 當(dāng)橫梁上翼緣承受集中荷載處不設(shè)橫向加勁肋時，除按下式驗算該處的折算應(yīng)力外2等（變）截面橫

29、梁fcc12223c、腹板計算邊緣同一點上同時產(chǎn)生的正應(yīng)力、剪應(yīng)力和局部壓應(yīng)力。 尚應(yīng)滿足下列要求 ywfmwfttftF235152)(5 . 1fWMem(注:上述公式也適用于變截面梁)F 上翼緣所受的集中荷載；tf、tw 橫梁翼緣和腹板的厚度；m 參數(shù)，m 1.0，在橫梁負(fù)彎矩區(qū)取零；M 集中荷載作用處的彎矩；We 有效截面最大受壓纖維的截面模量。4變截面剛架斜梁（1）實腹式剛架橫梁的平面外計算長度，應(yīng)取側(cè)向支承點間的距離；（2）當(dāng)橫梁兩翼緣側(cè)向支承點間的距離不等時，應(yīng)取最大受壓翼緣側(cè)向支承點間的距離。（3）當(dāng)實腹式剛架橫梁的下翼緣受壓時，必須在受壓翼緣的兩側(cè)布置隅撐作為橫梁的側(cè)向支承，

30、隅撐的另一端連接在檁條上。5 變截面剛架梁計算中與等截面梁的不同處（1）實腹式斜梁在平面內(nèi)按壓彎構(gòu)件計算強度穩(wěn)定，在平面外按壓彎構(gòu)件計算穩(wěn)定； (2)還應(yīng)注意Ib的不同及局部穩(wěn)定中屈曲后強度。6 局部穩(wěn)定及屈曲后強度板件最大寬厚比和利用屈曲后強度：工字形截面（采用三塊板焊成）受彎構(gòu)件中腹板以受剪為主，翼緣以抗彎為主；增大腹板的高度，可使翼緣的抗彎能力發(fā)揮更為充分；增大腹板厚度，可利用板件屈曲后的強度。hhc空白空白（三）（三）f)2(123tcEIHhuttcEIHhu2623*123bcthILI/ 當(dāng)單跨變截面剛架橫梁上緣坡度不大于1：5時，在柱頂水平力作用下的側(cè)移u，可按下列公式估算：柱

31、腳鉸接剛架柱腳剛接剛架h、L 剛架柱高度和剛架跨度，當(dāng)坡度大于1：10時，L 應(yīng)取橫梁沿破折線的總長度L=2s；Ic、Ib 柱和橫梁的平均慣性矩；H 剛架柱頂?shù)刃搅Α＃ㄋ模慰鐒偧軅?cè)移計算2/ )(10cccIII2/ )1 (210bbbbIIII變截面柱和橫梁的平均慣性矩，可按下式計算：對于楔形柱對于雙楔形橫梁剛架柱頂?shù)刃搅砂聪铝泄接嬎悖寒?dāng)估算剛架在沿柱高度均布的水平風(fēng)荷載作用下的側(cè)移時WH67. 0柱腳鉸接剛架 WH45. 0hwwW*)(41柱腳剛接剛架 其中 cPH15. 1cPH當(dāng)估算剛架在吊車水平荷載Pc作用下的側(cè)移時，柱腳鉸接剛架 柱腳剛接剛架 式中W 均布風(fēng)荷載

32、的總值； 吊車水平荷載Pc作用高度與柱高度之比；Pc 吊車橫向水平荷載；w1、w4 風(fēng)荷載的均值。兩跨剛架：中間柱為搖擺柱的兩跨剛架，柱頂側(cè)移計算同單跨剛架，但L的應(yīng)以2s代替，s為單坡面長度。中間柱與橫梁剛接時：可將多跨剛架視為多個單跨剛架的組合體（每個中柱分為兩半，慣性矩各為I/2），按下列公式計算整個剛架在柱頂水平荷載作用下的側(cè)移：iKH)2(123tiieiihEIKbiiieitiIhlI/rlrlrleiIIIIIII4式中 Ki 柱腳鉸接時各跨剛架的側(cè)向剛度之和； hi 所計算跨兩柱的平均高度； li 與所計算柱相連接的單跨剛架梁的長度； Iei 兩柱慣性矩不同時的等效慣性矩；I

33、l 、 Ir 左、右兩柱的慣性矩。當(dāng)剛架側(cè)移不滿足要求，需要采用下列措施之一進(jìn)行調(diào)整：l 放大柱或梁的截面尺寸；l 改鉸接柱腳為剛接柱腳；l 把多跨框架中的搖擺柱改為上端和梁剛接的節(jié)點連接形式。1 梁柱連接及梁拼接節(jié)點（1）門式剛架橫梁與柱的連接，可采用端板豎放、平放和斜放三種形式。（2）主剛架構(gòu)件的連接可采用承壓型或摩擦型高強螺栓連接。高強度螺栓直徑通常采用M16M24。（3）斜梁拼接處，應(yīng)采用外伸式連接，并使得翼緣內(nèi)外的螺栓中心與翼緣的中心重合或接近(圖(d)。與斜梁端板連接的柱翼緣部分應(yīng)與端板等厚度(圖(a)。（五）節(jié)點設(shè)計（a） 端板豎放 b） 端板橫放 （c）端板斜放 （d）斜梁拼接

34、梁柱連接節(jié)點端板支承條件 2 端板的厚度應(yīng)根據(jù)支承條件確定，但不應(yīng)小于16mm。（1）伸臂類端板bfNettf6feaNetwtw5 . 03（2）無加勁肋類端板feeebeNeetwffwtwf)(26（3）兩邊支承類端板當(dāng)端板外伸時feeebeNeetwffwtwf)(412當(dāng)端板平齊時febbeNeetfswtwf4)2(62（4）三邊支承類端板Nt一個高強螺栓的受拉承載力設(shè)計值；ew、ef分別為螺栓中心至腹板和翼緣板表面的距離；b、bs分別為端板和加勁肋板的寬度a螺栓的間距；f端板鋼材的抗拉強度設(shè)計值。vccbftddM3節(jié)點域剪應(yīng)力驗算門式剛架斜梁與柱相交的節(jié)點域，應(yīng)驗算剪應(yīng)力。dc

35、、tc分別為節(jié)點域的寬度和厚度；db斜梁端部高度或節(jié)點域高度；M節(jié)點承受的彎矩，對多跨剛架中間柱處，應(yīng)取兩側(cè)斜 梁端彎矩的代數(shù)和或柱端彎矩；fv節(jié)點域鋼材的抗剪強度設(shè)計值。ftePPNwwt4 . 04 . 02時，當(dāng)fteNPNwwtt224 . 0時，當(dāng)4端板螺栓處構(gòu)件腹板強度驗算Nt2翼緣內(nèi)第二排一個螺栓的軸向拉力設(shè)計值；P高強度螺栓的預(yù)拉力；ew螺栓中心至腹板表面的距離；tw腹板厚度；f腹板鋼材的抗拉強度設(shè)計值。5 柱腳（1）多用平板式鉸接柱腳或剛接柱腳；（2）水平剪力由底板與混凝土基礎(chǔ)間的 摩擦力（摩擦系數(shù)取0.4或設(shè)置抗 剪鍵承受；（3）計算帶有柱間支撐的柱腳錨栓在風(fēng) 荷載作用下的

36、上拔力時，應(yīng)計入柱 間支撐產(chǎn)生的最大豎向分力。地腳螺栓加勁板a)錨栓錨栓底板雙螺母及墊板柱b)底板雙螺母及墊板柱鉸接柱腳a)b)錨栓錨栓底板柱加勁板加勁板底板錨栓支承托座柱露出式剛接柱腳一、屋面和墻面板屋面常見作法：一種采用夾芯鋼板作為屋面的保溫防水層；一種采用壓型鋼板防水并承受屋面荷載，鋼板下鋪設(shè)超細(xì)玻璃纖維棉保溫。墻面系統(tǒng)也分為兩種：一種為壓型鋼板內(nèi)加玻璃纖維棉保溫，如對外觀要求較高，可在玻璃棉內(nèi)側(cè)增設(shè)彩鋼平板；一種情況為采用具有保溫功能的夾芯板。按構(gòu)造作法屋面和墻面板可分為三大類即螺釘外露式、暗扣式和鎖縫式。第四節(jié) 圍護(hù)結(jié)構(gòu)屋面構(gòu)造作法（a）壓型鋼板 （b）夾芯板屋面板作法 墻梁一般采用

37、C型和Z型冷彎薄壁型鋼，最大剛度平面在水平方向。（一）縱墻結(jié)構(gòu)布置（1）墻梁的間距取決于墻板的材料強度、尺寸、所受荷載的大小、門窗洞口等（一般不大于2.5m）；（2）墻梁跨度為46m時，宜在跨中設(shè)一道拉條；當(dāng)墻梁跨度大于6m時，宜在跨間三分點處各設(shè)一道拉條。 當(dāng)墻粱單側(cè)掛墻板時，拉條應(yīng)連接在墻梁掛墻板的一側(cè)1/3處；當(dāng)墻梁兩側(cè)均掛有墻板時，拉條宜連接在墻梁重心點處。（3）在最上層墻梁處宜設(shè)斜拉條將拉力傳至承重柱或墻架柱。二、墻面布置和連接撐桿斜拉條墻梁剛架柱剛架柱門框直拉條111-1兼做窗框窗框縱墻結(jié)構(gòu)布置（二）山墻結(jié)構(gòu)布置墻梁焊于屋面檁條下墻面檁條剛架梁門框22剛架柱2-2直拉條撐桿斜拉條剛

38、架柱抗風(fēng)柱山墻結(jié)構(gòu)布置n 在垂直荷載作用下，坡頂門式剛架的運動趨勢是屋脊向下、屋檐向外變形。屋面板將與支撐檁條一起以深梁的形式來抵抗這一變形趨勢。這時，屋面板承受剪力，起深梁的腹板的作用。而邊緣檁條承受軸力起深梁翼緣的作用。顯然，屋面板的抗剪切能力要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其抗彎曲能力。所以，蒙皮效應(yīng)指的是蒙皮板由于其抗剪切剛度對于使板平面內(nèi)產(chǎn)生變形的荷載的抵抗效應(yīng)。對于斜坡門式剛架，抵抗豎向荷載作用的蒙皮效應(yīng)取決于屋面坡度，坡度越大蒙皮效應(yīng)越顯著；而抵抗水平荷載作用的蒙皮效應(yīng)則隨著坡度的減小而增加，構(gòu)成整個結(jié)構(gòu)蒙皮效應(yīng)的是蒙皮單元。蒙皮單元由兩榀剛架之間的蒙皮板、邊緣構(gòu)件和連接件及中間構(gòu)件組成。邊緣構(gòu)件是指兩相鄰的剛架梁和邊檁條（屋脊和屋檐檁條），中間構(gòu)件是指中間部位檁條。n 一般而言，中間構(gòu)件對蒙皮單元的剪切剛度影響不大，但對強度影響較大。在屋面板型選中后，連接件和邊緣構(gòu)件