yd-門式剛架輕型鋼結構-圖文

1、2011.9輕型門式剛架結構1主要內(nèi)容概述（特點、形式、維護材料等）結構布置計算模型與荷載效應剛架內(nèi)力與側移計算剛架主構件設計次構件設計主要節(jié)點設計21.概述 體系構成及適用范圍主要承重骨架：門式剛架-平面縱向支撐體系：屋面水平支撐、柱間支撐檁條和墻梁：增加整體性維護結構 ： 輕型屋面板/輕型墻面板結構體系341.概述 體系構成及適用范圍各類工業(yè)廠房倉儲車間小型體育場館、會議廳超市適用范圍51.概述 門式剛架結構的特點質量輕，用鋼量?。唤Y構布置靈活，不受模數(shù)限制；工業(yè)化程度高，施工周期短；綜合經(jīng)濟效益好。優(yōu)點61.概述 門式鋼架結構的特點結構整體剛度?。?整體工作前應防止構件變形；桿件壁薄，銹

2、蝕及局部變形影響大；制作、運輸及安裝要求高。缺點789101.概述 結構形式跨數(shù)/單坡或雙坡（a）單跨剛架 （b）雙跨剛架 （c）多跨剛架（d）帶挑檐剛架 （e）帶毗屋剛架 （f）單坡剛架11 結構體系剛架主構件形式構件截面：變截面焊接H形鋼截面（腹板）高度：楔形；腹板厚度/翼緣寬度/翼緣厚度；等截面焊接H形鋼或軋制H形鋼塑性設計設有橋式吊車時柱截面1.概述12 結構體系構件劃分及連接構件單元劃分鋼柱一般為單獨單元；斜梁可劃分為多個單元：根據(jù)運輸條件構件單元連接構件單元內(nèi)焊接連接；構件單元間高強螺栓/端板連接；1.概述13 結構體系柱腳約束形式剛架柱鉸接柱腳剛接柱腳設有5t以上橋式吊車時1.概

3、述搖擺柱與橫梁、基礎均鉸接14 結構體系屋面墻面系統(tǒng)檁條/墻梁設置于斜梁、鋼柱外側；雙向受彎構件；冷彎薄壁型鋼，C或Z/C；跨度較大時，可使用輕型桁架；檁條設置應考慮天窗、采光帶、屋面材料等；墻梁設置應考慮門窗、挑檐、雨蓬等；1.概述15 結構體系維護材料屋面和墻面設計彩色鍍鋅或鍍鋁鋅壓型鋼板，t=0.4mm；夾心壓型復合鋼板；開孔洞后應適當加強；1.概述屋面材料考慮坡度因素外墻面考慮抗震設防烈度16 結構體系支撐系統(tǒng)柱間支撐：柔性支撐：20圓鋼/交叉支撐/張緊裝置剛性支撐：角鋼等，設有橋式吊車時3060度/約45度；剛架較高時，分層設置其它形式的支撐或縱向剛架；1.概述17 結構體系支撐系統(tǒng)

4、屋面水平支撐：柔性支撐：20圓鋼/交叉支撐/張緊裝置3060度/約45度剛性系桿：柱頂及剛架轉折處可由檁條/墻梁兼作1.概述18 結構體系門式剛架建筑尺寸1.概述跨度：橫向剛架柱軸線間的距離；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；有吊車時應根據(jù)軌頂標高和吊車凈空要求確定，一般為912m。柱距：宜為6m，通常介于4.59m之間。19 結構體系門式剛架建筑尺寸1.概述檐口高度：地坪至房屋外側檁條上緣的高度；最大高度：地坪至房屋頂部檁條上緣的高度；房屋寬度：房屋側墻墻梁外皮之間的距離；房屋長度：房屋兩端山墻墻梁外皮之間的距離；屋面坡度：

5、宜取1/81/20，在雨水較多地區(qū)可取較大值。 20 結構體系其它構件托架抗風柱吊車梁1.概述21 溫度縫溫度區(qū)段長度 縱向300米，橫向150米2.結構布置溫度縫構造 檁條(吊車梁等)連接螺栓用長圓孔 設置雙柱22 支撐布置每個溫度區(qū)段應設置獨立、穩(wěn)定支撐系統(tǒng)；屋面水平支撐及柱間支撐位于同一柱間；支撐間距3045米； 分期建設區(qū)段。2.結構布置23 支撐布置隅撐 保證剛架橫梁下翼緣、剛架柱內(nèi)翼緣的面外穩(wěn)定，按軸壓構件設計2.結構布置24 隅撐2.結構布置25 隅撐2.結構布置263.計算模型與荷載效應 計算模型受力最大的單榀剛架-平面計算梁柱軸線的定義27 荷載及荷載組合永久荷載：結構自重；

6、屋面；吊掛荷載等 屋面活荷：標準值 0.5kN/m2; (不上人屋面，0.3 kN/m2); 施工或檢修集中荷載：設計屋面板和檁條時，1.0 kN 3.計算模型與荷載效應28 荷載及荷載組合雪荷載設置女兒墻時，應考慮女兒墻內(nèi)側積雪積灰荷載與屋面活荷、雪荷載較大者同時考慮 吊車荷載3.計算模型與荷載效應29 荷載及荷載組合風荷載：標準值基本風壓：1.05；高度系數(shù)，體形系數(shù)；地震作用底部剪力法；阻尼比0.05；一般7度及以下，可不考慮地震作用3.計算模型與荷載效應30 荷載及荷載組合目前兩種風荷載體型系數(shù)共存建筑結構荷載規(guī)范 門式剛架輕型房屋鋼結構技術規(guī)程風荷載體型系數(shù)3.計算模型與荷載效應31

7、 荷載及荷載組合全國民用建筑工程設計技術措施2003(結構)第1816條規(guī)定：跨高比Lh小于等于4的門式剛架應按“規(guī)范”(GB 500092001)計算風荷載標準值及體型系數(shù)，跨高比大于4時宜按“規(guī)程”(CECS 102：2002)取用。關于風荷載體型系數(shù)3.計算模型與荷載效應32 荷載及荷載組合非地震組合： 1.2x永久荷載 + 0.9x1.4x（積灰荷載+max雪荷載，屋面活荷）+ 0.9x1.4x（吊車荷載+風荷載） 1.0 x永久荷載 + 1.4x風荷載地震組合： 1.2x重力荷載代表值 + 1.3x水平地震作用3.計算模型與荷載效應334.剛架內(nèi)力與側移計算 門式剛架內(nèi)力分析分析方法

8、變截面門式剛架可能幾個截面同時出現(xiàn)塑性鉸彈性分析方法等截面門式剛架彈性或塑性分析方法34 門式剛架內(nèi)力分析分析模型按平面結構進行內(nèi)力分析主剛架平面模型按空間結構進行內(nèi)力分析主剛架+支撐系統(tǒng)+屋、墻面體系（蒙皮效應）空間整體模型4.剛架內(nèi)力與側移計算35 門式剛架內(nèi)力分析地震作用 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點簡圖；當有吊車荷載時，可采用2質點簡圖。4.剛架內(nèi)力與側移計算（a）單質點 （b）兩質點36 門式剛架內(nèi)力分析控制截面/控制內(nèi)力柱頂/柱底/梁端/梁跨中/牛腿控制內(nèi)力組合：Nmax+M+VMmax+N+VNmin+M+V（錨栓抗拔）4.剛架內(nèi)力與側移計算37 門式

9、剛架側移分析側移按彈性分析方法計算精確計算方法有限元法/矩陣位移法/直接剛度法近似計算方法-初選截面時增大側向剛度、減小側移的措施增大梁柱截面/剛接柱腳/梁柱剛接4.剛架內(nèi)力與側移計算385.門式剛架構件設計 設計方法、設計過程彈性設計方法設計過程計算模型-梁、柱計算長度作用效應計算內(nèi)力組合截面初選截面驗算395.門式剛架構件設計 剛架梁、柱計算長度橫梁平面內(nèi)計算長度坡度1:5,軸力很小坡度1:5，考慮N影響，則梁面內(nèi)計算長度系數(shù)柱面內(nèi)計算長度系數(shù)柱軸向長度、梁換算長度405.門式剛架構件設計平面外按壓彎構件計算穩(wěn)定計算長度L：受壓翼緣最大側向支撐點間距隅撐 LL0時，可不計算斜梁穩(wěn)定性 剛架

10、梁、柱計算長度所撐梁受壓翼緣寬度415.門式剛架構件設計 剛架梁、柱計算長度柱平面內(nèi)計算長度橫梁水平，橫梁折線型+等截面柱，則 柱腳鉸接 柱腳剛接柱、梁線剛度比425.門式剛架構件設計 剛架梁、柱計算長度柱平面內(nèi)計算長度截面高度呈線性變化的柱楔形柱可按以下三種方法確定查表法，一階分析法，二階分析法借助程序435.門式剛架構件設計剛架梁、柱計算長度-楔形柱445.門式剛架構件設計 截面初選實腹式門式剛架 梁截面高度：(1/30-1/45)l 柱截面高度：(1/12-1/28)H或與梁截面等高格構式門式鋼架 梁截面高度： (1/15-1/25)l 柱截面高度與梁截面高度相協(xié)調(diào)455.門式剛架構件設

11、計 截面驗算剛架橫梁（水平或折線）有效截面計算強度驗算整體穩(wěn)定驗算局部穩(wěn)定驗算剛度驗算 剛架橫梁截面驗算465.門式剛架構件設計腹板屈曲后，按有效寬度計算截面特性腹板受拉區(qū)全部有效腹板受壓區(qū)有效寬度 有效寬度系數(shù)； 有效截面計算或475.門式剛架構件設計有效高度的分布485.門式剛架構件設計有效寬度系數(shù) 有效截面計算495.門式剛架構件設計反應腹板受壓時穩(wěn)定性的參數(shù) 有效截面計算505.門式剛架構件設計板件在正應力下屈曲系數(shù)其中 有效截面計算515.門式剛架構件設計有效寬度的分布 有效截面計算全部受壓部分受壓525.門式剛架構件設計抗剪強度&板件失穩(wěn)腹板抗剪承載力hw - 腹板平均高度；hw

12、35mm ） 高強螺栓-端板節(jié)點設計高強螺栓72736.門式剛架節(jié)點設計 高強螺栓-端板節(jié)點設計高強螺栓抗剪承載力設計值承壓承載力設計值抗拉承載力設計值單個螺栓（承壓型高強螺栓）：746.門式剛架節(jié)點設計高強螺栓群設計：M/V/N（螺栓群受力）計算方法：端板塑性分析/端板彈塑性分析/端板剛性分析上下翼緣兩側各布置兩對螺栓時，每個螺栓所受拉力可簡化計算為： 高強螺栓-端板節(jié)點設計高強螺栓上下翼緣中距756.門式剛架節(jié)點設計 高強螺栓-端板節(jié)點設計高強螺栓同時受剪、受拉的螺栓應滿足相關公式為避免螺栓孔壁承壓破壞，螺栓所受剪力還應滿足766.門式剛架節(jié)點設計端板大小梁柱截面高強螺栓布置端板厚度 按端

13、板塑性分析方法確定厚度不宜小于16mm 高強螺栓-端板節(jié)點設計端板設計776.門式剛架節(jié)點設計端板塑性分析方法以螺栓拉力作用下端板屈服為極限狀態(tài)；根據(jù)平衡原理進行計算；端板的屈服線分布由端板支承條件及螺栓布置確定；端板厚度應根據(jù)各區(qū)域支承條件計算 高強螺栓-端板節(jié)點設計端板設計786.門式剛架節(jié)點設計端板屈服線796.門式剛架節(jié)點設計端板厚度計算公式懸臂類端板 高強螺栓-端板節(jié)點設計端板設計無加勁肋類端板806.門式剛架節(jié)點設計端板厚度計算公式兩邊支承類端板，端板外伸時 高強螺栓-端板節(jié)點設計端板設計兩邊支承類端板，端板平齊時816.門式剛架節(jié)點設計端板厚度計算公式三邊支承類端板， 高強螺栓-

14、端板節(jié)點設計端板設計826.門式剛架節(jié)點設計 高強螺栓-端板節(jié)點設計梁柱剛接節(jié)點域腹板抗剪驗算端板設計不滿足要求時，應加厚腹板或設置斜加勁肋hbhc83846.門式剛架節(jié)點設計鉸接柱腳無吊車，楔形邊柱搖擺柱，等截面柱剛接柱腳有吊車，等截面柱 柱腳節(jié)點85鉸接柱腳8687剛接柱腳88896.門式剛架節(jié)點設計柱腳底板大?。ˋ*B）：混凝土抗壓；厚度（t）：底板受彎；肋板連接焊縫 柱腳節(jié)點906.門式剛架節(jié)點設計錨栓設計材料：Q235/Q345;直徑不小于24mm，雙螺帽；錨固長度：設置彎鉤/錨板；應考慮柱間支撐傳至柱腳的拉力；單個錨栓的抗拉承載力： 柱腳節(jié)點916.門式剛架節(jié)點設計抗剪鍵設計錨栓不

15、抗剪;剪力由摩擦力和抗剪鍵承擔; 柱腳節(jié)點92936.門式剛架節(jié)點設計 搖擺柱與斜梁連接節(jié)點947.其它構件及節(jié)點設計 檁條 墻梁 柱間支撐 屋面水平支撐 抗風柱隅撐957.其它構件及節(jié)點設計檁條間距根據(jù)屋面板跨度確定，1.5m左右檁條截面形式一般采用實腹式構件，C形和Z形冷彎薄壁型鋼；跨度大于9m時，可采用格構式構件； 檁條及節(jié)點設計96977.其它構件及節(jié)點設計拉條/撐桿設置跨度4m，宜在跨中設置一道拉條/撐桿； 跨度6m，應在三分點各設置一道拉條/撐桿； 每道拉條/撐桿應通過斜拉條與剛性檁條連接；拉條由圓鋼制作，直徑=10mm；撐桿采用鋼管/鋼，按壓桿剛度選擇截面；拉條/撐桿盡量設在距檁

16、條受壓翼緣1/3腹板高度范圍內(nèi)； 檁條及節(jié)點設計98991001017.其它構件及節(jié)點設計檁條設計檁條為雙向受彎構件檁條可以設計為簡支梁或連續(xù)梁檁條設計應考慮的荷載及荷載組合：1.2*永久+1.4*max（屋面活荷，雪荷）1.2*永久+1.4*施工檢修集中荷載1.0*永久+1.4*風荷載（吸力） 檁條及節(jié)點設計1027.其它構件及節(jié)點設計檁條設計檁條內(nèi)力計算Mx,Vx:簡支梁（對接）/連續(xù)梁（搭接）My,Vy:拉條為側向支撐點，按簡支梁/連續(xù)梁不考慮荷載不均勻分布 檁條及節(jié)點設計1037.其它構件及節(jié)點設計檁條設計檁條截面驗算屋面板能阻止檁條的失穩(wěn)和扭轉時，僅需進行強度驗算 檁條及節(jié)點設計截面

17、特性均按有效凈截面計算按冷彎薄壁型鋼結構技術規(guī)范（GB50018-2002）計算1047.其它構件及節(jié)點設計檁條設計檁條截面驗算屋面板不能阻止檁條的失穩(wěn)和扭轉時，應進行整體穩(wěn)定性驗算 檁條及節(jié)點設計截面特性均按有效凈截面計算1057.其它構件及節(jié)點設計檁條設計檁條截面驗算整體穩(wěn)定系數(shù)按GB50018的規(guī)定計算 檁條及節(jié)點設計1067.其它構件及節(jié)點設計檁條設計檁條截面驗算 風吸力使檁條下翼緣受壓時，因根據(jù)屋面能否阻止上翼緣失穩(wěn)按規(guī)程附錄E驗算檁條穩(wěn)定性。 檁條及節(jié)點設計1077.其它構件及節(jié)點設計檁條設計檁條變形驗算：驗算垂直于屋面方向的撓度 檁條及節(jié)點設計檁條允許撓度: l/150; l/2

18、40; l/360僅支撐壓型鋼板；有吊頂；吊頂+抹灰1087.其它構件及節(jié)點設計檁條節(jié)點構造：對接節(jié)點 檁條及節(jié)點設計（也可用角鋼，見教材）1097.其它構件及節(jié)點設計檁條節(jié)點構造：搭接節(jié)點 檁條及節(jié)點設計1107.其它構件及節(jié)點設計墻梁間距根據(jù)墻面板跨度確定，1.5m左右墻梁截面形式一般采用C形冷彎薄壁型鋼墻梁布置應考慮門窗設置的要求可以設置拉條減小墻梁豎向撓度 墻梁及節(jié)點設計1117.其它構件及節(jié)點設計墻梁設計墻梁為雙向受彎構件水平風荷載+豎向永久荷載墻面板一般直接落地與基礎或防撞墻相連，此時豎向荷載僅為墻梁自重。墻梁設計及節(jié)點構造參見檁條相關內(nèi)容 墻梁及節(jié)點設計1127.其它構件及節(jié)點設

19、計柔性柱間支撐20圓鋼/交叉支撐/張緊裝置剛性柱間支撐型鋼，設有橋式吊車時采用角度3060度/約45度；剛架較高時，可分層設置或采用其它形式的支撐或縱向剛架； 柱間支撐設計1131141151167.其它構件及節(jié)點設計柱間支撐的內(nèi)力計算縱向荷載：風/吊車/地震計算模型：支承于柱腳基礎的懸臂桁架縱向荷載由多道柱間支撐共同分擔柱間支撐的截面驗算交叉支撐按拉桿設計非交叉支撐按壓桿設計 柱間支撐設計1177.其它構件及節(jié)點設計屋面水平支撐一般為柔性支撐：20圓鋼/交叉支撐/張緊裝置；角度3060度/約45度 屋面水平支撐設計1187.其它構件及節(jié)點設計屋面水平支撐的內(nèi)力計算縱向荷載：風/地震計算模型：

20、支承于柱頂?shù)乃借旒芸v向荷載由多道屋面水平支撐共同分擔屋面水平支撐的截面驗算交叉支撐按拉桿設計 屋面水平支撐設計1197.其它構件及節(jié)點設計抗風柱一般采用等截面H形鋼構件抗風柱承受的荷載：豎向永久荷載：自重+山墻的墻板重（山墻落地則無）水平荷載：山墻風荷載抗風柱柱腳：鉸接柱腳抗風柱與剛架連接：一般為柔性連接只傳遞水平力，不傳遞豎向力 抗風柱設計120橫梁1217.其它構件及節(jié)點設計抗風柱內(nèi)力計算：兩端簡支；抗風柱截面設計：壓彎構件/受彎構件 抗風柱設計1227.其它構件及節(jié)點設計隅撐的作用：為斜梁的受壓下翼緣提供側向支承隅撐通常采用單角鋼截面構件隅撐的間距 隅撐設計1237.其它構件及節(jié)點設計

21、隅撐內(nèi)力： 隅撐設計*成對布置時，每根隅撐為計算值的一半隅撐截面驗算：按軸心受壓構件設計單角鋼單面連接穩(wěn)定性驗算梁負彎矩隅撐與檁條軸線的夾角梁截面高度1241251261278.制作與安裝1288.制作與安裝1298.制作與安裝1308.制作與安裝1318.制作與安裝1328.制作與安裝1338.制作與安裝1348.制作與安裝1358.制作與安裝1369.事故分析 前言 2005年12月,煙臺、威海等地連日多雪,據(jù)調(diào)查,由于雪荷載作用而發(fā)生屋蓋大變形、個別構件破壞、結構局部倒塌的輕鋼工程達到100余棟,發(fā)生整體倒塌的也有20余棟,而其他類型的建筑則沒有一例發(fā)生損壞或倒塌。1379.事故分析 實

22、例 某廠房為30 m跨雙跨輕鋼門式剛架廠房,柱距9 m,總建筑面積約5400 m2。 2005年12月21日, 該廠房發(fā)生突然整體倒塌， 發(fā)生倒塌時屋面雪厚約800 mm (折算降水量, 相當于約0.4kN /m2 的屋面均布活荷載)。1389.事故分析 實例整體倒塌、C型鋼檁條、門式剛架梁、剛架柱等典型破壞情況見圖11399.事故分析 破壞特征幾乎所有的檁條都發(fā)生了側向失穩(wěn)破壞,見圖1；由于平面外屈曲,部分檁條的截面形狀發(fā)生顯著改變,見圖2； 據(jù)廠方介紹,在該廠房倒塌的前兩天,已發(fā)現(xiàn)部分檁條有較大的彎曲變形,并有明顯的側向變形現(xiàn)象；破壞調(diào)查中,還發(fā)現(xiàn)部分檁條與主剛架梁的連接螺栓破壞或檁條螺栓孔端部撕裂破壞。1409.事故分析 破壞特征剛架梁平面外失穩(wěn)。 在廠房整體倒塌前大部分門式剛架梁都發(fā)生了平面外的失穩(wěn)破壞,見圖3。1419.事故分析 破壞特征由于較大側向變形導致節(jié)點的變形和剛架柱較大的側向變形,見圖4。1429.事故分析 破壞特征剛架柱破壞。大部分中間剛架柱發(fā)生較大的側向和扭曲變形；邊跨的剛架柱向中間對稱倒塌,沒有發(fā)生側移失穩(wěn),中間的廠房柱有較大變形和破壞,但沒有完全倒塌,見圖5；調(diào)查中沒有發(fā)現(xiàn)在較大的扭曲變形情況下,梁柱節(jié)點的高強螺栓連接發(fā)生破壞。1439.事故分析 破壞分析根據(jù)破壞情況分析,