第2章 門式剛架節(jié)點設計

2.1概述2.2結構與選型2.3剛架設計2.4壓型鋼板設計2.5檁條設計2.6墻梁設計2.7支撐構件設計2.8設計實例第2章輕型門式剛架結構(Light-weightBuildingswithGabledFrames)2021/5/91§2.3.6節(jié)點設計(DesignofJointsofGabledFrames)

2021/5/921、斜梁與柱的連接及斜梁拼接h1Me端板豎放端板斜放端板平放斜梁拼接端板豎放端板斜放端板平放端板與構件邊緣垂直2021/5/932021/5/94端板連接：連接施工簡單方便；使用階段為剛性連接，罕遇地震彈塑性階段剛性連接，利于吸收地震能量。2021/5/95構造要求（1）主剛架構件的連接可采用承壓型或摩擦型高強螺栓連接,M16～M24。（2）端板厚度不小于16mm及0.8倍的螺栓直徑。（3）斜梁拼接處，應采用外伸式連接，并使得翼緣內外的螺栓中心與翼緣的中心重合或接近。與斜梁端板連接的柱翼緣部分應與端板等厚度。三角形短加勁肋長邊:短邊

1.5:1.0。（4）端板連接只承受軸力和彎矩時，或剪力小于其抗滑移承載力時，端板可不做摩擦面處理。2021/5/96A、梁梁拼接節(jié)點rafter-rafterconnectionrafterpurlin端板設計連接螺栓計算梁與端板的連接，端板螺栓處構件腹板強度梁梁連接受力：最大內力；較小截面承載力的一半取兩者的大值計算2021/5/971)端板計算伸臂類端板無肋類端板兩邊支承三邊支承端板兩邊bewew兩邊無肋efefaefef伸臂板寬：滿足焊縫要求，梁翼緣寬+1.5mm

；外伸長度：滿足最小螺栓間距和邊距要求；板厚：按支撐條件確定并滿足構造要求，

16mm,0.8倍螺栓直徑。端板外伸端板平齊2021/5/982)連接螺栓計算主剛架構件的連接可采用承壓型或摩擦型高強螺栓連接(M16~M24)。兩邊bewew兩邊無肋efefaefef伸臂ew，ef應滿足擰緊螺栓所用工具的凈空要求，通常不小于45mm，螺栓端距不應小于2倍螺栓孔徑兩排螺栓之間的最小距離為3倍螺栓直徑，最大距離不應超過400mm，否則應增設一對螺栓。2021/5/993)梁與端板的連接翼緣與端板：翼緣厚度大于12mm時，全熔透的對接焊縫腹板與端板：角對接組合焊縫或與腹板等強的角焊縫rafter-rafterconnectionrafterpurlin當不滿足上式要求時，可設置腹板加勁肋或局部加厚腹板。

在端板設置螺栓處，應按下列公式驗算構件腹板的強度：2021/5/910B、梁柱拼接節(jié)點h1Me端板豎放端板斜放端板平放?螺栓受剪拉作用?安裝稍難?適用于等截面柱?

可減少螺栓剪力?

安裝最方便?

螺栓不對稱?

抗彎力臂加長,

有利于螺栓布置?

螺栓受剪力較小?

安裝精度高，安裝難梁柱節(jié)點類型：端板豎放、端板橫放、端板斜放設計方法同梁梁連接，并增加計算4）節(jié)點域剪應力和5）端板連接剛度2021/5/9114）斜梁與柱相交的節(jié)點域，應按下列公式驗算剪應力：當不滿足（2.43）時，應加厚腹板或設置斜加勁肋。h1Me2021/5/9122021/5/913剛架梁柱轉動剛度節(jié)點域設置斜加勁肋可使梁柱連接剛度明顯提高。h1Me5）端板連接剛度：節(jié)點域腹板厚度兩條斜加勁肋的總截面積斜加勁肋傾角與節(jié)點域剪切變形相對應的剛度連接彎曲剛度端板慣性矩

2021/5/914例題解：①連接螺栓計算采用10.9級M16摩擦型高強度螺栓，接觸面噴砂處理。2021/5/915③節(jié)點域剪應力計算故取t=16mm②端板厚度2021/5/916④構件腹板強度⑤連接剛度驗算2021/5/917A、柱腳的形式和構造平板式鉸接柱腳剛接柱腳2、柱腳2021/5/9182021/5/919柱腳錨栓應采用Q235或Q345鋼材制作，有一定的錨固長度；水平剪力由底板與混凝土基礎之間的摩擦力（摩擦系數(shù)可取0.4），不滿足時可設置抗剪鍵承受；計算風荷載作用下柱腳錨栓的上拔力時，應計入柱間支撐的最大豎向分力，此時，不考慮活荷載(或雪荷載)、積灰荷載和附加荷載的影響，同時永久荷載的分項系數(shù)1.0。2021/5/920柱腳抗剪鍵的設置2021/5/9213、牛腿當有橋式吊車時，需在剛架柱上設置牛腿，牛腿與柱焊接連接。牛腿根部所受剪力V、彎矩M根據(jù)下式確定：2021/5/922§2.4次結構設計(DesignofSecondnarymembers)

一、壓型鋼板壓型鋼板的加工將薄鋼板(彩色薄鋼板）經(jīng)輥壓冷彎成V型、U型、W型等類似形狀，用于建筑屋面、墻面和樓板的建筑材料。2021/5/923壓型鋼板的加工2021/5/924外墻彩鋼板2021/5/925屋面彩鋼板2021/5/926組合樓板里的鍍鋅壓型鋼板2021/5/927彩色鍍鋁鋅鋼板2021/5/928彩色壓型鋼板的構成3.涂層：聚脂涂料、有機硅改性聚脂涂料等。由基材、鍍層和涂層三部分組成1.基材：由板厚度為0.5mm～2.0mm的薄鋼板經(jīng)冷軋或沖壓成型。2.鍍層：熱鍍鋅、熱鍍鋅鋁合金、熱鍍鋁和熱鍍鋅等。2021/5/929壓型鋼板的分類按表面處理方法分

鍍鋅鋼板彩色鍍鋅鋼板

彩色鍍鋁鋅鋼板僅適用于組合樓板

適用于屋面和墻面

《冷彎薄壁型鋼結構技術規(guī)范》GB50018-20022021/5/930按波高分

低波板(<30mm)

中波板(30-75mm)高波板(>75mm)適用于屋面

適用于墻面

截面形式單層壓型鋼板2021/5/9312021/5/932YX波高－波距－有效覆蓋寬度。如YX15-380-760，表示：波高為15mm、波距為380mm、板的有效覆蓋寬度為760mm的板型；壓型鋼板的厚度需另外注明。表示方法：2021/5/933連接構造

搭接要求長向搭接長度：

高波（波高≥70mm）壓型鋼板：≥350mm

低波（波高<70mm）壓型鋼板：屋面坡度≤1/10時：≥250mm

屋面坡度>1/10時：≥200mm

墻面：壓型鋼板：≥120mm屋面：2021/5/934側向搭接：與主導風向一致有搭接、扣合式、咬合式連接三種。2021/5/935搭接式扣和式咬合式2021/5/9362021/5/937

與檁條的連接2021/5/938鉤頭螺栓自攻螺釘2021/5/939

二、檁條1、截面形式截面形式實腹式格構式熱軋型鋼H型鋼冷彎薄壁型鋼下?lián)问狡矫骅旒苁娇崭故娇缍却笥?m2021/5/940實腹式檁條的截面形式熱軋型鋼H型鋼

冷彎薄壁型鋼

這兩種檁條適用于荷載較大的屋面。適用于壓型鋼板的輕型屋面2021/5/941適用于屋面坡度≤1/3適用于屋面坡度>1/32021/5/9422、布置和連接布置應等間距布置。在屋脊處，應沿屋脊兩側各布置一道檁條，使得屋面板的外伸寬度不要太長(一般200mm)；在天溝附近，應布置一道檁條，以便于天溝的固定。

確定檁條間距時，應綜合考慮屋面材料、檁條規(guī)格等因素按計算確定，一般1~3m。2021/5/943檁條2021/5/944屋面檁條布置實例2021/5/945檁條可設計為單跨簡支構件或連續(xù)構件；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)。（a）鋼板檁托（b）角鋼檁托

檁條連接構造連接2021/5/946拉條和撐桿是提高檁條側向穩(wěn)定性的重要構造措施，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。3、拉條與撐桿2021/5/947拉條和撐桿的布置原則：（1）當檁條跨度l≤4m時，可不設置拉條；（2）當檁條跨度4m＜l≤6m時，應在檁條跨中受壓翼緣設置一道拉條；（3）當跨度6m＜l≤9m時，宜在檁條三分點處各設一道拉條；2021/5/948檁條、拉條布置圖2021/5/949（a）直拉條

（b）斜拉條（c）剪刀拉條

（d）撐桿

拉條和撐桿的截面應按計算確定，拉條一般采用直徑10～16mm的圓鋼，撐桿可采用鋼管、方管或角鋼做成，其長細比按壓桿要求不能大于200。2021/5/950

拉條、撐桿與檁條的連接見圖所示，斜拉條可彎折，也可不彎折。前一種方法要求彎折的直線長度不超過15mm，后一種方法則需要通過斜墊板或角鋼與檁條連接。2021/5/9514、荷載1）永久荷載屋面材料重量（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、積灰荷載和風荷載、施工及檢修荷載（檁距小于1米）。

3）荷載組合1.2×永久荷載+1.4×max{屋面均布活荷載，雪荷載}；

1.2×永久荷載+1.4

×施工檢修集中荷載換算值。當需考慮風吸力對屋面壓型鋼板的受力影響時，還應進行下式的荷載組合：

1.0×永久荷載+1.4×風吸力荷載。2021/5/9525、計算1）內力分析

設置在剛架斜梁上的檁條在垂直于地面的均布荷載作用下，沿截面兩個形心主軸方向都有彎矩作用，屬于雙向受彎構件（與一般受彎構件不同）。2021/5/953

q表示垂直向下重力荷載；α為屋面坡度

當屋面坡度i≤1/3時，qx值較小，檁條近似為單向受彎構件。qqyqxXXYYα

C型檁條在荷載作用下計算簡圖如下：2021/5/954當跨中設置一道拉條時檁條的計算簡圖及內力簡支梁的跨中彎矩對X軸:連續(xù)梁的支座及跨間彎矩對Y軸：2021/5/955檁條在最大彎矩、作用下引起截面正應力符號如下圖所示（正號表示拉應力，負號表示壓應力）。2021/5/956截面1.2.3.4點正應力計算公式如下：（最大壓應力）（最大拉應力）2021/5/957

檁條的內力計算表2.7

拉條設置情況由產生的內力由產生的內力

無拉條

跨中有一道拉條拉條處負彎矩拉條與支座間正彎矩

三分點處各有一道拉條拉條處負彎矩拉條與支座間正彎矩

2021/5/9582）強度計算冷彎薄壁型鋼（1）當屋面能阻止檁條側向失穩(wěn)和扭轉時，實腹式檁條可僅作強度計算：腹板平面內彎矩設計值腹板平面內有效凈截面模量腹板平面內剪力設計值2021/5/9593）穩(wěn)定計算（1）當屋面能阻止檁條側向失穩(wěn)和扭轉時，可不計算檁條的整體穩(wěn)定性。（2）當屋面不能阻止檁條側向失穩(wěn)和扭轉時，可按下式計算檁條的穩(wěn)定性Wex、Wey——對主軸x、y的毛截面模量；

by——受彎構件繞強軸的整體穩(wěn)定性；f——鋼材的強度設計值。冷彎薄壁型鋼熱軋型鋼如果考慮風吸力作用呢？2021/5/9604）變形計算實腹式檁條應驗算垂直于屋面方向的撓度。對卷邊槽形截面的兩端簡支檁條：對Z形截面的兩端簡支檁條：2021/5/961

容許撓度[v]按下表取值檁條的容許撓度限值僅支承壓型鋼板屋面有吊頂2021/5/962

剛性撐桿可采用鋼管、方鋼或角鋼做成，通常按壓桿的剛度要求選擇截面:

[λ]≤200撐桿2021/5/963跨中設一道拉條L≤6米跨中設二道拉條L>6米拉條2021/5/964拉條所需要的截面面積計算公式：

—

拉條凈截面面積；

—

鋼材設計強度。2021/5/965三、墻梁1、墻梁布置

墻架系統(tǒng)主要由墻梁、拉條、斜拉條、撐桿、以及墻面板等組成。墻面板磚墻（砌塊）或壓型鋼板-設防烈度<6度；壓型鋼板或非嵌砌砌體-設防烈度為7度、8度；壓型鋼板或與柱柔性連接的輕質墻板-設防烈度9度

2021/5/9662021/5/967地梁與基礎的位置關系2021/5/968地瓜石磚墻地梁2021/5/969

①墻梁：考慮設置門窗、挑檐、遮雨篷等構件和圍護材料的要求，一般取2m左右。

②采用壓型鋼板時，墻梁設置在剛架柱的外側。

墻梁的截面主要是C型和Z型兩種冷彎薄壁型鋼截面形式。2021/5/970拉條的作用主要是承受墻梁豎向荷載，減小墻梁平面內豎向撓度。墻梁主要承受由墻板傳遞的風荷載。

當墻梁跨度大于4-6m時，宜在跨中位置設置一道拉條；當墻梁跨度大于6m時，應在墻梁跨度三分點處各設置一道拉條。在最上層墻梁處宜設斜拉條將拉力傳至承重柱和墻架柱；當墻板的豎向荷載有可靠途徑傳至地面或托梁時，可不設斜拉條。2021/5/971