鋼結(jié)構(gòu)之剛架設(shè)計三

1.3.1荷載及荷載組合1.3.2剛架的內(nèi)力和側(cè)移計算1.3.3剛架柱和梁的設(shè)計

1.3剛架設(shè)計永久荷載：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、支撐、吊頂、墻面構(gòu)件和剛架自重等。

可變荷載：屋面活荷載、屋面雪荷載和積灰荷載吊車荷載、地震作用、風(fēng)荷載。荷載及荷載組合荷載組合原則：屋面均布活荷載不與雪荷載同時考慮，應(yīng)取兩者中的較大值；積灰荷載應(yīng)與雪荷載或屋面均布活荷載中的較大值同時考慮；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考慮；多臺吊車的組合應(yīng)符合《荷載規(guī)范》的規(guī)定；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。在進行剛架內(nèi)力分析時，荷載效應(yīng)組合主要有：組合（1）：

1.2×永久荷載+0.9×1.4×[積灰荷載+max{屋面均布活荷載、雪荷載}]+0.9×1.4×(風(fēng)荷載+吊車豎向及水平荷載)組合（2）：

1.0×永久荷載+1.4×風(fēng)荷載

組合(1)－用于截面強度和構(gòu)件穩(wěn)定性計算，組合(2)－用于錨栓抗拉計算。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、梁跨中等截面?？刂平孛娴膬?nèi)力組合主要有：最大軸壓力Nmax和同時出現(xiàn)的M及V的較大值。最大彎矩Mmax和同時出現(xiàn)的V及N的較大值。最大彎矩Mmax和同時出現(xiàn)的V及N的較大值。最小軸壓力Nmin和相應(yīng)的M及V，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M=0。1.3.2剛架內(nèi)力和側(cè)移計算側(cè)移計算原則：

變截面門式剛架柱頂側(cè)移應(yīng)采用彈性分析方法確定。計算時荷載取標(biāo)準(zhǔn)值，不考慮荷載分項系數(shù)。如果最后驗算時剛架的側(cè)移不滿足要求，即需要采用下列措施之一進行調(diào)整：放大柱或梁的截面尺寸；改鉸接柱腳為剛接柱腳；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。梁、柱板件的寬厚比限值：

工字形截面構(gòu)件受壓翼緣板的寬厚比：工字形截面梁、柱構(gòu)件腹板的寬厚比：

1.3.3剛架柱和梁的設(shè)計腹板屈曲后強度利用：

在進行剛架梁、柱截面設(shè)計時，為了節(jié)省鋼材，允許腹板發(fā)生局部構(gòu)件的屈曲，并利用其屈曲后強度。腹板的有效寬度：

當(dāng)工字形截面梁、柱構(gòu)件的腹板受彎及受壓板幅利用屈曲后強度時，應(yīng)按有效寬度計算其截面幾何特性。有效寬度取值：當(dāng)腹板全部受壓時：當(dāng)腹板部分受拉時，受拉區(qū)全部有效，受壓區(qū)有效寬度為：he：腹板受壓區(qū)有效寬度；ρ：有效寬度系數(shù)；hc:腹板受壓區(qū)高度。剛架梁、柱構(gòu)件的強度計算剛架內(nèi)力分析在橫向均布荷載作用下，剛架彎矩圖如下剛架彎矩圖剛架荷載計算簡圖在水平風(fēng)荷載作用下，剛架彎矩圖如下：荷載計算簡圖

剛架彎矩圖輕型鋼結(jié)構(gòu)是以構(gòu)件邊緣最大壓應(yīng)力達到鋼材屈服點作為臨界狀態(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?？紤]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，對初選截面梁柱按壓彎構(gòu)件進行驗算。正應(yīng)力驗算：剪應(yīng)力驗算：

式中：—構(gòu)件有效凈截面面積；、—對主軸x和y的有效凈截面抵抗矩；、—對主軸x和y的彎矩。彎矩作用平面內(nèi)：彎矩作用平面外：工字形截面受彎構(gòu)件在剪力V和彎矩M共同作用下的強度應(yīng)符合下列要求：

當(dāng)時當(dāng)時當(dāng)截面為雙軸對稱時工字形截面受彎構(gòu)件在剪力V、彎矩M和軸力N共同作用下的強度應(yīng)符合下列要求：

當(dāng)時當(dāng)時當(dāng)截面為雙軸對稱時

梁腹板加勁肋的配置:

梁腹板應(yīng)在中柱連接處、較大固定集中荷載作用處和翼緣轉(zhuǎn)折處設(shè)置橫向加勁肋。其他部位是否設(shè)置中間加勁肋，根據(jù)計算需要確定。但《規(guī)程》規(guī)定,當(dāng)利用腹板屈曲后抗剪強度時，橫向加勁肋間距a宜取hw～2hw。

當(dāng)梁腹板在剪應(yīng)力作用下發(fā)生屈曲后，將以拉力帶的方式承受繼續(xù)增加的剪力，亦即起類似桁架斜腹桿的作用，而橫向加勁肋則相當(dāng)于受壓的桁架豎桿。因此，中間橫向加勁肋除承受集中荷載和翼緣轉(zhuǎn)折產(chǎn)生的壓力外，還要承受拉力場產(chǎn)生的壓力。拉力場

加勁肋穩(wěn)定性驗算按規(guī)范規(guī)定進行，計算長度取腹板高度hw，截面取加勁肋全部和其兩側(cè)各寬度范圍內(nèi)的腹板面積，按兩端鉸接軸心受壓構(gòu)件進行計算。變截面柱在剛架平面內(nèi)的整體穩(wěn)定計算:

變截面柱在剛架平面內(nèi)的整體穩(wěn)定按下列公式計算：對于變專截面柱槳，變化首截面高傻度的目的是為了舉適應(yīng)稈彎矩蜻的變怒化，踏合理牢的截蓋面變減化方巾式應(yīng)訪使兩喊端截惡面的投最大躁應(yīng)力均纖維后同時堪達到稈限值。但叫是實傳際上宵往往計是大翻頭截度面用杜足，摔其應(yīng)概力大造于小憂頭截私面，焦故公多式左貪端第啄二項碰的彎駱矩M1，和有衡效截舊面模灣量We濫1應(yīng)以胳大頭拴為準(zhǔn)丙。公式第芽一項源辰自等截脾面的穩(wěn)端定計算蹄。根據(jù)株分析，米小頭穩(wěn)掌定承載忍力的小找于大頭焦，且剛鈴架柱的肆最大軸緒力就作行用在小埋頭截面拘上，故孟第一項緊按小頭火運算比均按大頭煌運算安替全。變截湊面柱死在剛懷架平心面內(nèi)質(zhì)的計哪算長原度截面高核度呈線溝形變化餓的柱，恩在剛架恰平面內(nèi)問的計算各長度應(yīng)癥取為抽，式斥中為柱的固幾何高慎度，為計算嗽長度系續(xù)數(shù)?？捎傻巯铝械饺N綁方法窯確定泊：查表法排（適合搜于手算存）一階分殖析法（撲普遍適盞用于各寫種情況損，并且曠適合上他機計算)二階分腹析法（終要求有陸二階分曲析的計室算程序飯）查表法柱腳鉸風(fēng)接單跨嶺剛架楔教形柱的逮可由表1-2查得曉。柱的線僅剛度K1和梁廚的線亡剛度K2分別午按下抱列公贊式計各算：表中自和式激中、—分別為公柱小頭蔬和大頭充的截面剪慣性矩嘆；—梁最小炊截面的刃慣性矩注；—半跨斜刺梁長度從；—斜梁惱換算范長度繩系數(shù)馳，見域圖1-杏9。當(dāng)梁拌為等截意面時=1。在圖1咳-9中碰，λ1和λ分別側(cè)為第氏一、仰二楔立形段嘆的斜杜率。圖19社楔形梁由在剛架引平面內(nèi)芹的換算思長度系叮數(shù)柱腳鉸諒接楔形圓柱的計寶算長度件系數(shù)穩(wěn)，相表1—他2K2／Kl0.10.2O.3O.50.751.02.0≥10.00.0l0.428O.368O.3490.3310.3200.3180.3150.3100.020.6000.5020.4700.4400.4280.420O.411O.4040.03O.7290.599O.5580.5200.50l0.4920.4830.473O.050.931O.756O.6940.6440.6180.6060.5890.5800.071.075O.8730.8010.7420.7110.697O.672O.6500.101.2521.0270.9350.857O.8170.801O.7900.7390.151.5181.2351.1091.021O.965O.938O.8950.8720.201.7451.3951.2541.1401.0801.0451.0000.969多跨剛按架的中序間柱為寇搖擺柱知時，邊灶柱的計跡算長度練應(yīng)取為式中——放警大系數(shù)解；——塵計算趣長度偶系數(shù)抵，由裝表1具．2家查得累，但爽公式罵(1樹．2考6)淘中的召取與專邊柱罵相連羅的一恰跨橫落梁的蕉坡面麗長度廳，如李圖1善-1非0所飽示；——聚搖擺墨柱承核受的毫荷載混；——丘邊柱訴承受嘩的荷睬載；——摟搖擺召柱高鞭度；——剛旅架邊柱襖高度。引進攔放大苗系數(shù)矛的原耐因是連：當(dāng)框架翠趨于側(cè)北移或有順初始側(cè)墳傾時，許不僅框遵架柱上盈的荷載梅Pfi鬼對框架剖起傾覆論作用，束搖擺柱虜上的荷仗載Pl機i也同亮樣起傾仍覆作用盆。這就饅是說，困圖1-往10框挺架邊柱拆除承受茫自身荷縱載的不胸穩(wěn)定效軌應(yīng)外，真還要加駕上中間棄搖擺柱煉荷載效誓應(yīng)。因運此需要緣瑞根據(jù)比乞值Σ(害Pli滲／hl正i)／潤Σ(P遷fi／獸hfi滾)對邊溫柱計算端長度做幸出調(diào)整屆。圖1績-1鏡0陵計葉算邊匠柱時削的斜兼梁長超度搖擺柱嘉的計算霞長度系死數(shù)取1.0。對于費屋面姑坡度立大于1：5的情況基，在確灘定剛架逐柱的計生算長度厘時應(yīng)考茅慮橫梁發(fā)軸向力足對柱剛派度的不諷利影響創(chuàng)。此時屆應(yīng)按剛彎架的整竹體彈性單穩(wěn)定分睡析通過討電算來督確定變室截面剛摔架柱的辱計算長仔度?？蚣苡行貍?cè)移失謙穩(wěn)的臨膠界狀態(tài)砌和它的務(wù)側(cè)移剛襯度有直扇接關(guān)系犯?？蚣芤系暮蓯炤d使此祝剛度逐海漸退化法，荷載悲加到一冤定程度差時剛度漂完全消裁失，框掘架隨即巡壽不能保拾持穩(wěn)定織。因此勁框架柱襖的臨界快荷載或遮計算長榨度可以賽由側(cè)移床剛度得只出。當(dāng)剛架憶利用一迅階分析蠶計算程烏序得出剖柱頂水翼平荷載唯作用下螞的側(cè)移老剛度K：H／u時，伸柱計矮算長疑度系銅數(shù)可詞由下筆列公涂式計候算：一階分昌析法對柱練腳為聲鉸接的和剛習(xí)接的抬單跨諷對稱緞剛架(圖1-載11避a)當(dāng)柱腳產(chǎn)鉸接時當(dāng)柱腳肚剛接時中間為坊非搖擺步柱的多碰跨剛架(圖1--恭11b效)當(dāng)柱卷腳鉸勉接時當(dāng)柱腳寒剛接時圖1豆-1商1曾一押階分甘析時烤的柱勻頂位列移當(dāng)采用麻計入豎解向荷載案一側(cè)移晶效應(yīng)(即P-其u效應(yīng))的二階借分析程期序計算晃內(nèi)力時柜，如果倉是等截眾面柱，棍取μ=1，即計算到長度等讀于幾何房誠長度。蘋對于楔枕形柱，本其計算淋長度系兆數(shù)可由岸下列公耽式計算斤：二階分聯(lián)析法式中:桃—構(gòu)件妖的楔率編；、—素分別為亞柱小頭季和大頭舉的截面憐高度(秋圖1.輪12)罵。圖1-持12水變截商面構(gòu)件察的楔率變截面鍛柱在剛繞架平面喊外的整智體穩(wěn)定肝計算應(yīng)分段調(diào)按公式最計算：公式貧不同葬于規(guī)折范中圾壓彎奪構(gòu)件輸在彎韻矩作孩用平惕面外黑的穩(wěn)仍定計根算公湯式之惠處有劃兩點落：截面幾醫(yī)何特性渴按有效普截面計鳳算；考慮楔濾形柱的弊受力特攏點，軸翁力取小戚頭截面版，彎矩否取大頭許截面。斜梁和視隅撐的擁設(shè)計斜梁李的設(shè)膽計當(dāng)斜腹梁坡她度不原超過1：5時，耗因軸嶼力很墾小可鵲按壓延彎構(gòu)螺件計延算其功強度易和剛槽架平休面外凝的穩(wěn)誕定，嫩不計黎算平岡面內(nèi)撞的穩(wěn)廣定。實腹享式剛銷架斜型梁的駛平面誦外計器算長灰度，墾取側(cè)潤向支護承點惜的間讓距。好當(dāng)斜耐梁兩賢翼緣晝側(cè)向脖支承瘡點間爸的距答離不鉛等時抱，應(yīng)收取最尋大受塌壓翼濕緣側(cè)哪向支害承點訓(xùn)間的憑距離榜。斜遷梁不啄需要師計算望整體鳳穩(wěn)定畝性的忽側(cè)向壯支承要點間逆最大猴長度榮，可彈取斜垃梁下股翼緣慎寬度競的倍。當(dāng)斜梁甜上翼緣咽承受集頃中荷載箏處不設(shè)劫橫向加河勁肋時室，除應(yīng)吩按規(guī)范玩規(guī)定驗奇算腹板慰上邊緣客正應(yīng)力銜、剪應(yīng)價力和局振部壓應(yīng)認力共同叔作用時假的折算瞧應(yīng)力外私，尚應(yīng)廣滿足下窗列公式筍的要求肺：隅撐霉設(shè)計當(dāng)實澆腹式喂剛架掠斜梁拐的下概翼緣漲受壓聚時，輩必須物在受西壓翼請緣兩嚇側(cè)布掘置隅津撐(山墻賞處剛胡架僅駛布置誤在一槽側(cè))作、為紋斜梁的鞠側(cè)向支潤承，隅旱撐的另粉一端連奸接在檁名條上。隅撐株間距各不應(yīng)為大于盆所撐猜梁受妥壓翼寶緣寬找度的倍。隅撐應(yīng)營根據(jù)規(guī)爆范規(guī)定方按軸心余受壓構(gòu)逝件的支敘撐來設(shè)嘗計。隅樸撐截面銀選用單池根等邊噴角鋼，陪軸向壓霜力按下濕式計算惹：當(dāng)隅撐醒成對布瓜置時，纏每根隅為撐的計量算軸壓謠力可取狗上式計毯算值的子一半。需要編注意浩的是盡，單耽面連踩接的冰單角趟鋼壓湯桿在惠計算伏其穩(wěn)芳定性浸時，擁不用燃換算儀長細殲比，巴而是仗對f值乘以悼相應(yīng)的槍折減系物數(shù)。剛架蓮橫梁圾剛度脹和柱鏡頂水外平位液移驗怨算橫梁旅容許漆撓度夜：柱頂城水平墾容許壘位移返：式中慨、博分別融為剛下架橫斧梁的囑跨度腸和柱楊的高灣度。剛架版節(jié)點插設(shè)計剛架會橫梁嚇與柱戚拼裝毛節(jié)點剛架橫令梁屋脊嚴(yán)拼裝節(jié)諒點柱腳傻設(shè)計牛腿選設(shè)計斜梁與淋柱的連喜接及斜浩梁拼接一般采饑用高強販螺栓－榜端板連赴接，按樓剛接節(jié)廣點設(shè)計哲，其形蹲式：端板院豎放端板斜挨放端板庫平放h1Me（a很）端拜板豎災(zāi)放（b柴）端備板斜怎放（c藏）端碑板平機放（d）霉斜梁拼濫接剛架斜凡梁與柱濱的連接蠢及斜梁受間的拼籠接高強宋螺栓榜計算驗算最塔不利螺驚栓的拉恒力：—橫玩梁與機柱在著連接凍處傳炎遞的疑彎矩以；—最遠家一排螺濁栓至承考壓點的兆距離；—螺給栓列梨數(shù)；—任意破一排螺剛栓至承占壓點的錦距離；—一蔬個螺僵栓所敲能承莖受的醋抗拉凡容許余承載魂力。分析云研究聰表明老，外怨伸式歉連接可轉(zhuǎn)動母剛度而可以浴滿足絲式剛性萌節(jié)點量的要棗求。閑外伸送式連顆接在智節(jié)點民負彎也矩作關(guān)用下筒，可承假定娘轉(zhuǎn)動渣中心聲位于僅下翼誰緣中掛心線久上。閥上翼窩緣兩警側(cè)對由稱設(shè)午置4伏個螺示栓時續(xù)，每蠅個螺反栓承樣受下瘡面公菊式表簡達的川拉力里，并門依此手確定釣螺栓衫直徑孔：當(dāng)受拉兄翼緣兩伍側(cè)各設(shè)禍一排螺典栓不能績滿足承墊載力要驚求時，山可以在漫翼緣內(nèi)佳側(cè)增設(shè)排螺栓。螺栓跑排列毒應(yīng)符賽合構(gòu)陜造要羨求，鬼下圖熱的，堵應(yīng)族滿足靜扣緊但螺栓隙所用叼工具者的凈腦空要肝求，掌通常唉不小讓于35m徹m，螺栓端社距不應(yīng)警小于2倍螺接栓孔麥徑，籮兩排毛螺栓撇之間描的最適小距天離為3倍螺日栓直座徑，懷最大館距離息不應(yīng)鹽超過40嫌0m潑m。端板史的厚箱度t可根脈據(jù)支偽承條標(biāo)件按卡下列惱公式松計算壺，但盛不應(yīng)喝小于16現(xiàn)mm，和梁端蹤蝶板相連避的柱翼茶緣部分員應(yīng)與端翠板等厚蓄度。(a滾)伸臂類方端板(b繳)無加勁冒肋類端桌板(c鎮(zhèn))兩滔邊支葬承類扇端板當(dāng)端板供外伸時當(dāng)端板梅平齊時(d測)三悠邊支看承類奪端板在門式評剛架斜盤梁與柱遣相交的饅節(jié)點域響，應(yīng)按錦下列公火式驗算任剪應(yīng)力覽：剛架巷構(gòu)件母的翼晝緣與摧端板潛的連打接應(yīng)國采用少全熔演透對適接焊淋縫，付腹板槳與端仁板的女連接尺應(yīng)采劣用角堡焊縫章。在凝端板捕設(shè)置榜螺栓毒處，芬應(yīng)按距下列焦公式煌驗算銷構(gòu)件辰腹板晉的強以度：當(dāng)時，當(dāng)時，節(jié)點構(gòu)熱造設(shè)計節(jié)點有酸加腋與鑰不加腋昂兩種基考本形式注。在加虧腋形式赴中又有摧梯形加幸腋與曲巾線加腋礙之分，便一般采羅用梯形加碼腋并在加稱腋部分作的兩端償設(shè)置加勁萍肋及側(cè)向沖支撐，以保伶證該加流腋部分狐的穩(wěn)定茂性，防棒止側(cè)向臂壓屈。醉加腋連遙接可使決截面的俘變化符楚合彎矩中圖形的假要求，污并大大戲提高了確剛架的皆承載能籍力。下虜圖為加辱腋節(jié)點描圖。橫梁屋脊拼裝節(jié)點圖柱腳設(shè)嘉計根據(jù)具受力游要求速，柱妥腳分廊剛接搜柱腳味和鉸孔接柱肺腳兩陶類，放當(dāng)?shù)跄寇嚻鹌е亓俊?噸時納應(yīng)考監(jiān)慮設(shè)踐置剛線性柱笨腳。本工程刃實例：透吊車噸慨位20噸，柱腳形憑式為剛當(dāng)接柱腳斬，主要深用來傳冒遞吊車金荷載、斯風(fēng)荷載低和結(jié)構(gòu)云自重。柱腳形汪式平板式抓鉸接柱渾腳剛接柱兩腳一般情戀況當(dāng)有橋品式吊車寄或剛架美側(cè)向剛著度過弱梳時平板式鉸接柱辛腳剛接攝柱腳柱腳的簡計算一、躲底板立的計柿算1、館底板粗的平吧面尺故寸底板乘面積陜：式中—柱軸炮心壓力驢設(shè)計值良；—基繼礎(chǔ)混頃凝土鹽軸心沒抗壓茫強度遲設(shè)計匪值；—錨怠栓孔青面積抹。按構(gòu)造家要求確獻定底板慨寬度：式中—柱辱截面研寬度脾或高尚度；—靴鋸梁厚攀度；—底板截懸臂長袍度。再根據(jù)暫底板面匹積確定饒底板長滴度。2、底航板的厚份度底板物的厚絲式度決犯定于蓄板的偷抗彎經(jīng)強度帳。式中：為底板策承受的峰最大彎展矩值。柱腳錨翁栓應(yīng)采擋用Q2騾35或Q34忠5鋼材衫制作薯。錨埋栓的礦錨固圈長度貼應(yīng)符順合現(xiàn)穩(wěn)行國軋家標(biāo)魄準(zhǔn)《建筑挪地基裙基礎(chǔ)翻設(shè)計孝規(guī)范》(針GB揮5沸00疾07僻--共20復(fù)02受)的規(guī)們定，籠錨栓仔端部望按規(guī)嘆定設(shè)蛙置彎蹤蝶鉤或掉錨板弄。計算風(fēng)職荷載作獵用下柱階腳錨栓眉的上拔定力時，蠟應(yīng)計入識柱間支夕撐的最皺大豎向姑分力，嶺此時，腫不考慮廚活荷載(或雪段荷載)、積限灰荷混載和酷附加勇荷載囑的影頑響，騰同時糾永久粥荷載倍的分隆項系她數(shù)1.漿0。錨持栓直剛徑不僵宜小急于24m頁m，且應(yīng)采跪用雙螺懶帽以防孕松動。柱腳勒錨栓凡不宜敬用于杜承受吸柱腳購底部貓的水爐平剪桂力。咳此水泛平剪誰力可村由底冠板與詢混凝悟土基酷礎(chǔ)之答間的