門式剛架計算原理和設(shè)計實例之五

1、第五章 輔助結(jié)構(gòu)系統(tǒng)輕型鋼結(jié)構(gòu)的輔助結(jié)構(gòu)系統(tǒng)包括挑檐、雨篷、吊車梁、牛腿、樓梯、欄桿、檢修平臺和女兒墻等，它們構(gòu)成了輕型鋼結(jié)構(gòu)完整的建筑和結(jié)構(gòu)功能。第一節(jié) 雨篷和挑檐一、雨篷鋼結(jié)構(gòu)雨篷同鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)雨篷一樣，按排水方式可分為有組織排水和自由落水兩種。鋼結(jié)構(gòu)雨篷的主要受力構(gòu)件為雨篷梁，其常用的截面形式有軋制普通工字鋼、槽鋼、H型鋼、焊接工字形截面等，當雨篷的造型為復雜的曲線時亦可選用矩形管或箱形截面等。在輕型門式剛架結(jié)構(gòu)中，雨篷寬度通常取柱距，即每柱上挑出一根雨篷梁，雨篷梁間通過C型鋼連接形成平面。挑出長度通常為1.5m或更大，視建筑要求而定。雨篷梁可做成等截面或變截面，截面高度應按承載能力計

2、算確定。通常情況下雨篷梁挑出的長度較小，按構(gòu)造做法，其截面做成與其相連的C型鋼截面同高：當柱距為6m時，連接雨篷梁的C型鋼為16，雨篷梁亦取16槽鋼；當柱距為9m時，連接雨篷梁的C型鋼為24，雨篷梁取25槽鋼；有組織排水的雨篷可將天溝設(shè)置在雨篷的根部或?qū)⑻鞙蠎覓煸谟昱竦亩瞬?，雨篷四周設(shè)置凸沿，以便能有組織的將雨水排入天溝內(nèi)。圖5-15-3為幾種常見雨篷的做法。 （a）(b)圖5-1 自由落水雨篷(a)(b)(c)圖5-2 有組織排水雨篷 （a）A-A （b）B-B（c）C-C圖5-3 雨篷節(jié)點詳圖二、 挑檐在輕型門式剛架廠房結(jié)構(gòu)中，通常將天溝（彩鋼或不銹鋼）放置在挑檐上，形成外天溝。挑檐挑出構(gòu)

3、件的間距取柱距，即挑出構(gòu)件作為主剛架的一部分，挑出構(gòu)件之間由C型鋼檁條連接，。圖5-4所示為典型的挑檐構(gòu)造。圖5-4 典型的挑檐構(gòu)造 挑檐柱承受C型鋼墻梁傳遞輕質(zhì)墻體的豎向荷載和風荷載，挑檐梁主要承受考慮天溝積水滿布荷載或積雪荷載。挑檐各構(gòu)件（挑檐柱、挑檐梁）截面通常采用軋制工字鋼或高頻H型鋼，截面大小由承載力計算確定。挑檐計算簡圖如圖5-5所示，將挑檐柱和挑檐梁示作一個整體，端部與剛架柱固接，即作為懸臂構(gòu)件計算。通常情況下輕鋼廠房結(jié)構(gòu)的挑檐所承受的荷載較小，截面多選擇200高的高頻焊接H型鋼。（a） （b）圖5-5挑檐結(jié)構(gòu)計算簡圖第二節(jié) 吊車梁和牛腿一、 吊車梁概述直接支承吊車輪壓的受彎構(gòu)件

4、有吊車梁和吊車桁架，一般設(shè)計成簡支結(jié)構(gòu)。吊車梁有型鋼梁、組合工字形梁及箱形截面梁等（見圖5-6）；吊車桁架常用截面形式為上行式直接支承吊車桁架和上行式間接支承吊車桁架（見圖5-7）。（a） （b） （c） （d） （e） （f） （g）（a）、（b） 型鋼梁 （c）、（d）、（e）焊接工字形梁 （f）、（g）焊接箱形梁圖5-6 實腹吊車梁的截面形式（a）上行式直接支撐吊車桁架 （ b）上行式間接支撐吊車桁架圖5-7 吊車桁架結(jié)構(gòu)簡圖吊車梁系統(tǒng)一般由吊車梁（吊車桁架）、制動結(jié)構(gòu)、輔助桁架及支撐（水平支撐和垂直支撐）等組成（見圖5-8）。（a）邊列吊車梁 （b）中列吊車梁（1）軌道 （2）吊車梁

5、（3）制動結(jié)構(gòu) （4）輔助桁架 （5）垂直支撐 （6）下翼緣水平支撐圖5-8 吊車梁系統(tǒng)構(gòu)件的組成吊車梁（或吊車桁架）的設(shè)計，應首先考慮吊車工作制的影響，一般將吊車工作制分為輕、中、重和特重四級，在進行吊車梁設(shè)計時，應根據(jù)工藝提供的資料確定其相應的級別。吊車梁（或吊車桁架）均應滿足強度、穩(wěn)定和容許撓度的要求；對重級工作制吊車梁和重、中級工作制吊車桁架尚應進行疲勞驗算。當進行強度和穩(wěn)定計算時，一般按兩臺最大吊車的最不利組合考慮。進行疲勞驗算時，則按一臺最大吊車考慮（不計動力系數(shù)）。本節(jié)主要介紹額定起重量Q20t的吊車梁（或吊車桁架）。二、 常用的幾種吊車梁簡介1、型鋼吊車梁用熱軋型鋼制成，制作簡

6、單、運輸及安裝方便，一般用于跨度6m，吊車起重量Q10t的輕、中級工作制的吊車梁。2、焊接工字形吊車梁截面一般由三塊板焊接而成。當?shù)踯嚵旱目缍扰c吊車起重量不大，并為輕、中級工作制時，可采用上翼緣加寬的不對稱截面，此時一般可不設(shè)制動結(jié)構(gòu)。當?shù)踯嚵旱目缍扰c吊車起重量較大或吊車為重級工作制時，可采用對稱或不對稱工字形截面，但需設(shè)置制動結(jié)構(gòu)。不對稱工字形截面能充分利用材料強度使截面更趨合理。工字形吊車梁一般設(shè)計成等高度等截面的形式，根據(jù)需要也可設(shè)計成變高度（支座處梁高縮?。┳兘孛娴男问?。3、吊車桁架有桁架式、撐桿式、托架吊車桁架合一式等。一般設(shè)計成上承式簡支桁架，由勁性上弦、腹桿和下弦組成。常用的幾何

7、形式為帶中間豎桿的三角形腹桿體系平行弦桁架，其支座設(shè)于上弦平面內(nèi)。上弦為勁性連續(xù)梁，適用吊車軌道直接鋪設(shè)在上弦上，吊車桁架跨度L18m且吊車為輕、中級工作制的情況。吊車桁架桿件截面宜優(yōu)先選用軋制型鋼或其它組合截面，并盡可能選用具有較大剛度的截面。對受壓桿件，應采用在桁架平面內(nèi)、外兩個方向長細比接近的截面。桁架的勁性上弦宜選用具有較大垂直剛度的工字形截面；桁架下弦截面采用軋制H型鋼截面；桁架腹桿的軸線可交匯于上弦桿的下邊緣線上，在上弦節(jié)點處，上弦桿的腹板均應設(shè)置橫向加勁肋。4、箱形吊車梁由上下翼緣板與兩側(cè)各一塊腹板組成。箱型吊車梁具有較大的整體抗彎和抗扭剛度，梁的截面高度相對較小和具有較高的安全

8、度的優(yōu)點，但用鋼量可能較多且制作和安裝的難度較大。一般可用作扭矩較大的中列柱、大跨度及較大起重量的吊車梁或環(huán)形吊車梁等。箱形吊車梁可分為窄箱形梁和寬箱形梁。前者為兩塊腹板共同承受一條吊車軌道的荷重，后者為兩塊腹板各自分別承受一條吊車軌道的荷重（中列吊車梁），或兩塊腹板各自分別承受一條吊車軌道及屋蓋（或墻架支柱）傳來的荷重（邊列吊車梁）。5、壁行吊車梁是承受一種可移動的懸掛吊車的梁，一般可分為分離式壁行吊車梁和整體式壁行吊車梁（即箱形梁）兩種。由承受水平荷載的上梁及同時承受水平和豎向荷載的下梁組成分離型式的壁行吊車梁較為經(jīng)濟，但需嚴格控制上、下梁的相對變形。為了增加剛度亦可將上、下梁組合成箱形梁

9、，但是這樣不太經(jīng)濟。6、懸掛式吊車梁包括懸掛單梁和軌道梁，由軋制工字鋼制成，懸掛于屋蓋及樓蓋承重結(jié)構(gòu)下或特設(shè)的支柱、支架下。單軌吊車梁可分為直線梁和弧線梁，直線梁可根據(jù)材料、安裝及支承等條件設(shè)計為簡支、雙跨或三跨連續(xù)梁，弧線梁在弧線段及弧線與直線交接處均應設(shè)計為連續(xù)構(gòu)造。單軌吊車梁所選用的工字鋼型號、行駛范圍、弧線梁的曲率半徑、吊車起重量、吊車臺數(shù)均應現(xiàn)由工藝設(shè)計人員提供。單軌吊車梁上的吊車荷載一般只考慮一臺吊車的作用，可簡化為一個集中荷載作用在梁上計算。在輕型鋼結(jié)構(gòu)體系中，最常見的吊車支承結(jié)構(gòu)形式為焊接工字形簡支吊車梁，以下介紹該形式的計算和構(gòu)造要求。三、 吊車梁計算假定吊車支承結(jié)構(gòu)形式為焊

10、接工字形簡支吊車梁。1、荷載計算：（1）吊車荷載1）橫向水平荷載標準值 （5-1）2）縱向水平荷載標準值 （5-2）3）豎向水平荷載標準值吊車豎向荷載標準值按工藝資料所提吊車的最大輪壓采用，當缺少輪壓資料時，也可按吊車橋架及小車重量、吊鉤極限位置等計算最大輪壓。（2）其它荷載作用于吊車梁或吊車桁架走道板上活荷載一般取2.0kN/m²，有積灰荷載時一般取0.31.0kN/m²。式（5-1）和（5-2）中，取決于不同額定起重量Q（單位t）。對于軟鉤吊車的額定起重量，Q10t時；Q1550t時；Q75t時。對于硬鉤吊車的額定起重量，。為小車重量（單位t），由吊車資料確定；當無明確

11、的吊車資料時，軟鉤吊車的小車重量可近似地確定為：當Q50t時，=0.4Q；當Q50t時，=0.3Q。為作用于一側(cè)軌道上所有制動輪最大輪壓標準值之和，當缺少制動輪數(shù)資料時，一般橋式吊車可取此側(cè)大車車輪總數(shù)的一半。為吊車一側(cè)輪數(shù)。當?shù)踯嚵哼€承受屋蓋、墻架以及側(cè)墻分荷載或其他荷載時，應按實際計算，并考慮應力疊加。2、作用力計算：計算吊車梁的內(nèi)力時，應按結(jié)構(gòu)力學中影響線的方法確定各內(nèi)力所需吊車荷載的最不利位置，在按此求出吊車梁的最大彎矩及其相應的剪力、支座最大剪力、橫向水平荷載作用下在水平方向所產(chǎn)生的最大彎矩，當為制動桁架時需計算橫向水平荷載在吊車梁上翼緣所產(chǎn)生的局部彎矩。簡支梁在行動輪壓和橫向水平力

12、的作用下，產(chǎn)生的豎向彎矩、水平彎矩和剪力，應按可能排列于梁上的輪數(shù)、輪序及最不利位置進行計算。當制動結(jié)構(gòu)為桁架時，尚應計算橫向水平力對翼緣產(chǎn)生的彎矩。（1）最大豎向彎矩及支座反力當梁上有2個或2個以上輪壓作用時，輪子的排列應使所有梁上輪壓的合力作用線與最近一個輪子間的距離被梁中心線平分，則此輪所在位置既為梁最大彎矩截面位置。最大剪力可按梁反力影響線來求得。當梁上作用有2個、3個、4個輪時，梁最大內(nèi)力、可按下表計算。計算前應先于梁上排列輪數(shù)及輪序，判斷并選擇最不利輪位后，在按下表5153計算。表5-1 作用于梁上兩個輪時簡支吊車梁最大豎向彎矩、剪力計算公式簡 圖算 式最大彎矩最大剪力表5-2 作

13、用于梁上三個輪時簡支吊車梁最大豎向彎矩、剪力計算公式簡 圖算 式最大彎矩合力作用線在梁中左側(cè) ， ，合力作用線在梁中右側(cè) ， ，最大剪力表5-3 作用于梁上四個輪時簡支吊車梁最大豎向彎矩、剪力計算公式簡 圖算 式最大彎矩合力作用線在梁中左側(cè)，合力作用線在梁中右側(cè)，若大于很多，合力線進入兩個輪之間時，及分別改為按下式計算：，最大剪力（2） 最大水平彎矩及支座反力當制動結(jié)構(gòu)為制動板時，在橫向力作用下，其最大水平彎矩和支座反力可按在豎向輪壓下梁最大彎矩和反力的相同輪位進行計算，應注意此時橫向力須考慮橫向水平力增大系數(shù)。當為制動桁架時，其計算簡圖如圖59所示，由在吊車梁上翼緣（或制動桁架外弦）產(chǎn)生的附

14、加軸力N按下式計算：圖5-9 制動桁架計算簡圖這里，為制動桁架弦桿重心線間距離。制動桁架腹桿內(nèi)力計算可按車輪橫向力作用下桁架桿件影響線來求得，對中列制動桁架還應考慮相鄰跨吊車水平力同時作用的不利組合。制動桁架在吊車橫向水平力作用下，吊車梁上翼緣（即制動桁架弦桿）同時還產(chǎn)生節(jié)間彎矩，可按以下方式近似計算。輕、中級工作制吊車的制動桁架：重級工作制吊車的制動桁架：這里，為桁架節(jié)間距離。3、吊車梁及制動結(jié)構(gòu)的強度和穩(wěn)定（1）吊車豎向荷載設(shè)計值 （5-3）上式中，為最大輪壓標準值。為動力系數(shù)，對懸掛吊車（包括電動葫蘆）以及輕、中級工作制的軟鉤吊車，取1.05；對中級工作制的軟鉤吊車、硬鉤吊車以及其它特種

15、吊車，取1.1。為附加荷載增大系數(shù)。（2）吊車橫向水平荷載設(shè)計值對于輕、中級吊車： （5-4）對于重、特重級吊車： （5-5）這里，為橫向荷載增大系數(shù)。（3）彎曲正應力1）上翼緣正應力I.無制動結(jié)構(gòu)時 （5-6）II.有制動梁時 （5-7）III.有制動桁架時 （5-8）2)下翼緣正應力 （5-9）這里，為吊車豎向荷載對x軸產(chǎn)生的最大豎向彎矩；為對上翼緣或下翼緣與制動梁組合截面y軸的水平彎矩；當為制動桁架時，上翼緣在桁架節(jié)間內(nèi)的水平局部彎矩；可近似按下式計算： （5-10）上式中，T為作用于一個吊車輪上的橫向水平荷載或搖擺力；為制動桁架節(jié)間長度。為上翼緣及制動桁架組成的水平桁架中由作用在上翼緣

16、（弦桿）產(chǎn)生的軸心力；為梁上部參與制動結(jié)構(gòu)的有效凈面積；為對吊車梁截面強軸（x軸）凈截面抵抗矩；為吊車梁上翼緣截面（包括加強板、角鋼或槽鋼）對y軸的凈截面抵抗矩；為梁上翼緣與制動梁組合成水平受彎構(gòu)件對其豎向軸（y1軸）的凈截面抵抗矩；（4）剪應力1）一般截面 （5-11）這里，為梁計算截面承受的剪力；為計算剪應力處以上毛截面對中和軸的面積矩；為計算截面對軸的毛截面慣性矩；為腹板厚度；為分別為鋼材抗彎、抗剪強度設(shè)計值；為系數(shù)；2）突緣支座截面 （5-12）這里，為腹板高度。（5）吊車梁腹板計算高度上邊緣受集中荷載局部壓應力 1）重級吊車梁 （5-13）2）其它吊車梁 （5-14） （5-15）

17、（5-16）這里，為軌頂至腹板上邊緣的距離；為荷載分項系數(shù)，取1.4；為腹板的高度；為腹板的厚度；為動力系數(shù)。（6）吊車梁腹板計算高度邊緣折算應力1）簡支梁 （5-17）2）連續(xù)梁 （5-18）（7）端支承加勁肋截面強度 1）受壓短柱 （5-19）這里，為支座反力；為由長細比決定的軸心受壓構(gòu)件穩(wěn)定系數(shù)；為將支座加勁肋視為軸心受壓構(gòu)件時的計算面積，包括支座加勁肋和加勁肋兩側(cè)或一側(cè)范圍內(nèi)的腹板面積；2）端面承壓 （5-20）這里，為端面承壓面積（支座加勁肋與下翼緣或柱間梁頂面接觸處的凈面積）。4、吊車梁腹板及橫向加勁肋強度補充驗算（1） 扭矩T及附加彎曲應力 （5-21） （5-22）這里，e為軌

18、道偏心可取15mm；為軌道高度。 (5-23) （5-24）這里，為軌道抗扭慣性矩；b、t分別為上翼緣寬度和厚度。（2）考慮扭矩T時梁腹板上端邊緣處強度補充驗算 （5-25） （5-26） （5-27） （5-28） （5-29） （5-30）（2） 成對布置的腹板加勁肋的強度 （5-31）5、特重級吊車梁的疲勞計算（1）吊車荷載設(shè)計值： （5-32） （5-33）（2）受拉翼緣與腹板連接處焊縫及附近主體金屬疲勞應力幅1）橫向加勁肋下端點附近主體金屬疲勞應力幅 （5-34） （5-35）2）下翼緣與腹板連接處角焊縫疲勞應力幅 （5-36） （5-37）6、吊車梁的豎向撓度計算吊車荷載設(shè)計值為：

19、 （5-38）（1）簡支梁等截面梁： （5-39）漸變式變截面梁： （5-40）（2）連續(xù)梁 （5-41）這里，為附加荷載增大系數(shù)；為計算截面對軸的毛截面慣性矩（跨中）；為計算截面對軸的毛截面慣性矩（支座）；代表由全部豎向荷載（標準值，不考慮動力系數(shù)）產(chǎn)生的最大彎矩。7、吊車梁的水平撓度計算吊車荷載設(shè)計值： （5-42）對于制動板情況： （5-43）對于制動桁架情況： （5-44）8、焊接吊車梁的連接計算梁腹板與上翼緣板的連接焊縫： （5-45）梁腹板與下翼緣板的連接焊縫： （5-46）支座加勁肋與梁腹板的連接焊縫：平板支座 （5-47）突緣支座 （5-48）這里，為計算截面的最大剪力設(shè)計值（

20、考慮動力系數(shù)）；為翼緣截面對梁中和軸的毛截面慣性矩；為梁的毛截面慣性矩；為系數(shù)，對中級工作制的吊車梁取1.35；其它梁取1.0；為作用在吊車梁上的最大輪壓設(shè)計值（考慮動力系數(shù)）；為腹板承壓長度，（為軌頂直腹板上邊緣的距離）。四、 吊車梁的構(gòu)造輕鋼結(jié)構(gòu)中吊車的起重量通常較小，一般做法為等截面或變截面的焊接H型鋼簡支梁。焊接工字形吊車梁的橫向加勁肋與上翼緣相接處應切角。當切成斜角時，其寬約為bs/3(但不大于40mm)，高約為bs/2(但不大于60mm)。bs為加勁肋寬度。橫向加勁肋的上端應與上翼緣刨平頂緊后焊接，加勁肋的下端宜在距離受拉翼緣50100mm處斷開，不應另加零件與受拉翼緣焊接（見圖5

21、-10a）；當同時采用橫向加勁肋和縱向加勁肋時，其相交處應留有缺口（圖5-10（a）剖面圖2-2），以免形成焊接過熱區(qū)。重級工作制吊車梁，對此間隙應由疲勞驗算決定，橫向加勁肋下端點焊縫宜采用連續(xù)回焊后滅弧的施焊方法。（見圖5-10b）(a) 輕、中級工作制吊車梁(b) 重級工作制吊車梁圖5-10 焊接工字形吊車梁構(gòu)造吊車梁制作時，翼緣板和腹板的工廠拼接應采用加引弧板的對接焊縫，對接完畢后應將引弧板割去并打磨平整。吊車梁制作應符合要求：（1） 上下翼緣板的對接焊縫一般要求采用自動焊的直縫對接，并要求焊透。當夏翼緣對接焊縫位于跨中的13范圍內(nèi)時，宜采用45o55o斜縫對接；（2） 翼緣或腹板的工廠

22、拼接接頭不應設(shè)在同一截面上，應盡量錯開200mm，接頭位置宜設(shè)在距支座約為1314梁跨度范圍內(nèi)；對與腹板縱橫梁方向的對接焊縫，可采用T形交叉也可采用十字形交叉，對T形交叉，其交叉點的距離不得小于200mm；當拼接焊縫與加勁肋相交時，加勁肋與腹板連接角焊縫應中斷，其端部與拼接焊縫的距離約為50mm。（3） 對接焊縫所選用的引弧板，必須與母材的材質(zhì)、厚度相同，剖口形式也需與母材相同。吊車梁與制動結(jié)構(gòu)的連接，重級工作制吊車梁應采用高強度螺栓連接，輕、中級工作制吊車梁可采用工地焊接。吊車梁的受拉翼緣上不得焊接懸掛設(shè)備零件，吊車梁的受拉翼緣與水平支撐的連接應采用螺栓連接不得焊接。五、 牛腿構(gòu)造柱上設(shè)置牛

23、腿以支承吊車梁、平臺梁或墻梁。一般有實腹式柱上支承吊車梁的牛腿和格構(gòu)式柱上支承吊車梁的牛腿。實腹式柱上支承吊車梁的牛腿，柱在牛腿上、下蓋板的相應位置上，應按要求設(shè)置橫向加勁肋。上蓋板與柱的連接可采用角焊縫或開坡口的T形對接焊縫，下蓋板與柱的連接可.采用開坡口的T形對接焊縫，腹板與柱的連接可采用角焊縫。（見圖5-11）（a）邊列柱牛腿 （b）中列柱牛腿圖5-11 實腹柱牛腿構(gòu)造格構(gòu)式柱上支承吊車梁的牛腿：第一種可由兩個槽鋼（或角鋼對焊成的槽形鋼）與一蓋板組成，兩槽鋼（或角鋼對焊成的槽形鋼）焊與柱分肢的兩側(cè)，并在其上翼緣間設(shè)置橫隔板或橫隔架（見圖5-12）。第二種可由內(nèi)焊于柱分肢之間的焊接工字鋼組

24、成（見圖5-13）。圖5-12 格構(gòu)柱上支撐吊車梁的牛腿之一圖5-13 格構(gòu)柱上支撐吊車梁的牛腿之二六、 牛腿計算1、牛腿與柱連接處截面強度計算（1）抗彎強度 （5-49）（3） 抗剪強度 （5-50）（4） 腹板計算高度邊緣處的正應力 （5-51）（5） 腹板計算高度邊緣處的折算應力 （5-52）2、牛腿與柱連接處焊縫強度計算實腹式柱上牛腿及第二種格構(gòu)式柱上牛腿： （5-53）第一種格構(gòu)式柱上牛腿： （5-54）七、 吊車梁及牛腿計算示例 1、6m焊接工字形吊車梁計算已知條件：某單層工業(yè)廠房，跨度24m，柱距6m，設(shè)有一臺3噸單梁吊車，輕級工作制。吊車跨度S=22.5m；起重機重量：50.2

25、KN；輪距：；最大輪壓：； 最小輪壓：。1、吊車梁內(nèi)力計算（采用簡支吊車梁）圖5-14 計算簡圖（1）最大彎矩(2)最大剪力 2、吊車梁截面選擇（1）根據(jù)容許撓度確定吊車梁截面選用H300×200×6×8。(2)按剪力確定吊車梁腹板 采用Q235鋼。(3)按經(jīng)驗公式確定吊車梁腹板綜上所述三種情況,初選吊車梁截面為:H300×200×6×8。3、吊車梁穩(wěn)定性驗算（1）整體穩(wěn)定驗算:1）彎矩計算軌道及吊車梁自重產(chǎn)生的彎矩（軌道采用24kg/m輕軌）：圖5-15 吊車梁截面最大輪壓產(chǎn)生的彎矩設(shè)計值:2）水平彎矩 3）整體穩(wěn)定系數(shù)A=4900

26、mm2整體穩(wěn)定滿足滿足要求。（2） 部穩(wěn)定驗算按構(gòu)造配置橫向加加勁肋,按最大間距配置，在腹板兩側(cè)成對配置。加勁板尺寸為：外伸，取；厚度，取。4、吊車梁的強度驗算（1）上翼緣的正應力計算 滿足要求。（2）下翼緣的正應力計算（3）吊車梁支座處截面的剪應力設(shè)計值1）吊車梁及軌道自重產(chǎn)生的剪力設(shè)計值 2）最大輪壓產(chǎn)生的剪力設(shè)計值： 面積矩S：截面慣性矩I:滿足要求。(4)局部承壓強度驗算 經(jīng)驗算:吊車梁截面選用。2、吊車梁牛腿計算已知條件廠房跨度S24m；柱間距Bay6m；吊車荷載 Q10t；輪距 K4.1m；鞍座長B5.7m；最大輪壓P120kN；吊車梁重 G0.6t；牛腿反力N239.46kN；偏

27、心距e300 mm；外伸長度d200mm；牛腿型號：BH450-300×250×6×10；材料：Q345；截面高h：450 mm；截面寬b：250mm；翼板厚tf：10 mm；腹板厚 tw：6mm；力作用點處截面：BH360×250×6×10。圖5-16 牛腿計算簡圖 （1） 拉應力計算 牛腿根部彎矩； 牛腿根部截面慣性矩 ； 牛腿根部截面抗彎模量 ； 最大拉應力； , 滿足要求。（2）剪應力計算 力作用點處腹板中點剪應力最大。 截面慣性矩； 腹板中點以上截面面積矩； 最大剪應力 ； , 滿足要求。（3）折算應力計算 驗算牛腿根部腹板

28、與翼板相交點折算應力。 該點以上截面面積矩 ；該點剪應力 該點拉應力； 該點折算應力 f = , 滿足要求。（4）焊縫計算角焊縫抗拉，抗剪強度設(shè)計值 。翼板周邊角焊縫長；腹板周邊角焊縫長；翼板角焊縫高度；腹板角焊縫高度 。第三節(jié) 樓梯和欄桿樓梯和欄桿是建筑物的一個重要組成部分，本節(jié)主要講述輕鋼結(jié)構(gòu)中的樓梯和欄桿的結(jié)構(gòu)計算及構(gòu)造要點。一、樓梯在輕鋼結(jié)構(gòu)中較為常用的樓梯形式有：直梯和斜梯。直梯通常是在不經(jīng)常上下或因場地限制不能設(shè)置斜梯時采用，多為檢修樓梯；經(jīng)常通行的鋼梯宜采用斜梯，它是工業(yè)建筑廠房及其構(gòu)筑物經(jīng)常采用的鋼梯形式。1. 直梯輕型鋼結(jié)構(gòu)廠房的室外檢修樓梯通常采用直鋼梯，其寬度一般為600

29、700mm。直梯的豎向荷載按1.5kN的集中力考慮。直梯的立桿及其它受力構(gòu)件一般采用角鋼，踏步通常采用d=16mm的圓鋼。圖5-17為輕鋼廠房中常見的檢修爬梯。(a)(b) A-A剖(c) B-B剖圖5-17 檢修爬梯2. 斜梯（1）概述樓梯一般由樓梯梁、踏板、平臺梁和平臺板等幾個部分組成。樓梯梁的截面通常選用槽鋼、工字鋼或鋼板等；平臺梁截面一般是槽鋼或工字鋼；踏步板的做法很多，較為常用的材料有花紋鋼板、玻璃、木材以及混凝土和鋼板組成的組合踏步板；平臺板多是組合樓板、混凝土樓板、花紋鋼板等。鋼樓梯的做法較多，但其受力特點基本相同，因此其計算特點也基本相同。其計算特點是：梯梁按斜放的簡支梁計算，

30、設(shè)計荷載按均布荷載進行考慮，計算跨度取平臺梁間的斜長凈距；平臺梁按兩端固接梁計算，設(shè)計荷載為梯梁傳來集中力和休息平臺上的設(shè)計荷載，計算跨度取柱軸線間距離；踏步板計算可按兩端固接或兩端鉸接計算：如果踏步板的材料為鋼板，則按兩端固接進行計算，如果踏步板的材料為玻璃、木材等，則應按兩端簡支進行計算，計算荷載取設(shè)計荷載，計算跨度取梯梁軸線間距離；平臺板的計算詳見第四節(jié)的檢修平臺板的計算。樓梯荷載應根據(jù)建筑類別，按建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（GB5009-2001）確定樓梯的活荷載標準值。需要注意的是樓梯的活荷載往往比所在樓面的活荷載大。生產(chǎn)車間樓梯的活荷載可按實際情況確定，但不宜小于3.5kN（按水平投影面計算

31、）。荷載的傳力路徑為（圖5-18）：均布荷載踏板均布荷載梯梁集中荷載平臺梁框架梁柱集中荷載均布荷載平臺板梯段荷載圖5-18樓梯荷載傳力路徑設(shè)樓梯單位水平長度上的豎向均布荷載p=g+q（與水平面垂直），則沿梯梁單位斜長上的豎向均布荷載，此處為梯梁與水平線間的夾角，將分解為： （5-55） （5-56）圖5-19 樓梯荷載傳力路徑此處、分別為在垂直于梯梁方向及沿梯梁方向的分力。根據(jù)計算所得、，對梯梁按壓彎構(gòu)件進行設(shè)計即可。平臺梁按一般壓彎構(gòu)件進行設(shè)計即可。踏步板與樓梯梁之間可采用焊縫連接或螺栓連接，如圖5-20（a）所示，（踏步板為鋼板的情況）；梯梁與平臺梁之間一般采用螺栓連接，如圖5-20（b）

32、所示，連接螺栓的大小可根據(jù)梯梁傳到平臺梁的豎向分力進行設(shè)計；梯梁與地面連接見5-20（c）。(a) 踏板與梯梁的連接（c） 梯梁與地面的連接(b) 梯梁與平臺梁的連接圖5-20 典型的樓梯連接圖 （2）設(shè)計實例某輕鋼工業(yè)廠房檢修平臺的鋼樓梯（如圖5-21）踏步板采用5mm花紋鋼板，鋼梯斜梁采用槽鋼，兩梯梁軸線間距離為1500mm,試確定槽鋼的型號。（恒荷載標準值取0.4kN/m2,活荷載標準值取3.0KN/m2）。P=g+q圖5-21 樓梯斜梁計算簡圖選用10號槽鋼，材質(zhì)Q235。1）荷載計算作用于樓梯斜梁的恒荷載標準值：作用于樓梯斜梁的活荷載標準值：則作用于樓梯斜梁的荷載設(shè)計值：2）內(nèi)力計算

33、樓梯斜梁跨中最大彎矩：；斜梁剪力：；3）截面驗算10號槽鋼，材質(zhì)Q235，Wx=39.7cm3,Ix=198.3 cm4；。二、欄桿1、概述在輕鋼結(jié)構(gòu)廠房中，平臺的周邊、斜梯的側(cè)邊以及因工藝要求不得通行地區(qū)的邊界均應設(shè)置防護欄桿。工業(yè)平臺和人行通道的欄桿應符合GB4053-3-83的要求。平臺和斜梯的欄桿可自行設(shè)計，亦可按國家標準圖集87J432選用。欄桿由立桿、頂部扶手、中部縱條以及踢腳板等組成。工業(yè)建筑中欄桿的形式相對較為簡單，其主要構(gòu)件（立桿和頂部扶手）可選用剛度較好的角鋼（50X4）或圓鋼管(3845×2)。欄桿立柱的間距不大于1m，并應采用不低于Q235鋼的材料制成。中部縱

34、條可選用不小于30×4的扁鋼或16的圓鋼固定在立桿內(nèi)側(cè)中點處，中部縱條與上下桿件之間的間距不應大于380mm。為保證安全，平臺欄桿均須設(shè)置擋板（踢腳板），擋板一般采用-100×4扁鋼。室外欄桿的擋板與平臺面之間宜留10mm的間隙，室內(nèi)欄桿不宜留間隙。欄桿可分段整體制作，欄桿各部件之間宜采用焊縫連接。立桿與平臺邊梁的連接可采用工地焊接或螺栓連接。欄桿設(shè)計時應按規(guī)定考慮欄桿頂部水平荷載0.5kN/m（對住宅、宜園、幼兒園等）或1.0kN/m（對于學校、車站、展覽館等）。欄桿高度一般為1000，對高空及安全要求較高的區(qū)域，宜用1200；工業(yè)平臺欄桿的高度不應小于1050mm；對于

35、不經(jīng)常通行的走道平臺和設(shè)備防護欄，其高度宜降低至900。平臺欄桿應與相連接的鋼體欄桿在截面和高度上協(xié)調(diào)一致。(a)室內(nèi)欄桿及剖面（b）室外欄桿及剖面圖5-22 典型樓梯欄桿圖2、設(shè)計實例某工業(yè)平臺欄桿（如圖5-23），欄桿高度l1050mm；立桿間距750mm，采用50X4角鋼；驗算立桿的強度及立桿與平臺梁連接的焊縫強度。（欄桿頂部水平荷載q=0.5KN/m）圖5-23 欄桿計算簡圖如圖，每個立桿頂部受水平推力： 則立桿所受最大彎矩：試選用50×4角鋼（Q235） 立桿與平臺梁（或其它梁）的連接采用雙面角焊縫承擔欄桿頂部水平力產(chǎn)生的彎矩。??；則焊縫的有效厚度,焊縫的計算長度。第四節(jié)

36、檢修平臺和女兒墻一、檢修平臺1、輕鋼檢修平臺概述平臺結(jié)構(gòu)通常由梁、柱、柱間支撐以及梯子和欄桿等輔助結(jié)構(gòu)組成。根據(jù)使用要求可分為室內(nèi)和室外平臺；承受動力荷載和承受靜力荷載的平臺；生產(chǎn)輔助用的通行、檢修平臺和中、重型設(shè)備操作平臺等。輕型鋼結(jié)構(gòu)的檢修平臺一般只承受靜力荷載，且承受的荷載一般也較小，根據(jù)承受荷載的不同，可將其分為兩類：通行平臺和操作平臺。平臺荷載一般由工藝設(shè)計人員提供。對設(shè)有一般動力設(shè)備（如小型電動機、通風機、減速機、輸送機等振動不大的設(shè)備）以及某些機動車（如加料機、揭蓋機、機車車輛等）的平臺結(jié)構(gòu)，可將設(shè)備重（包括物料重）乘以動力系數(shù)按靜態(tài)荷載進行計算。通行平臺的可變荷載標準值為2.0

37、kN/m2，用于人行走道平臺、單軌吊車檢修平臺；操作平臺的可變荷載標準值為4.08.0kN/m2，或由工藝設(shè)計人員提供，用于一般工藝或設(shè)備檢修平臺，有小型設(shè)備或少量堆料的操作平臺等。對只承受靜力荷載且荷載較小的平臺視具體情況可將平臺梁支撐于牛腿或三角架上、設(shè)備上或吊架上；對需抗震設(shè)防的地區(qū)，有較大動力荷載或荷載較大的平臺宜支撐于獨立柱上，與廠房結(jié)構(gòu)完全分離。2、平臺梁平臺梁一般選用等截面的實腹構(gòu)件（焊接H型鋼或熱軋型鋼等），當跨度和荷載較大，并需要較大的抗扭剛度時亦可選用箱型截面梁；當跨度大而荷載較小時可采用桁架梁。梁的截面高度由容許撓度、梁的經(jīng)濟高度和建筑凈空要求等條件確定。次梁間距a根據(jù)鋪

38、板的強度和剛度來確定，一般為6001000mm之間。3、平臺柱與柱間支撐平臺柱的截面形式應根據(jù)荷載的大小、柱子的高度及其受力情況并考慮材料供應等綜合因素來確定。平臺柱一般選用等截面的實腹柱（焊接H型鋼或熱軋型鋼等）；當柱的內(nèi)力很小時，亦可選用雙角鋼十字形組合截面；當柱子較長時亦可選用格構(gòu)柱。平臺柱的柱腳通常設(shè)計為鉸接柱腳，用地腳螺栓直接固定在基礎(chǔ)上，按軸心受壓構(gòu)件設(shè)計。為確保獨立平臺結(jié)構(gòu)的側(cè)向穩(wěn)定，一般需在柱列中部設(shè)置柱間支撐。較為常用的支撐形式為交叉式（如圖5-24a、b）；當凈空有限制時亦可設(shè)計成門形支撐或連續(xù)的隅撐（如圖5-24c、d），隅撐設(shè)置高度（即隅撐與柱的交點至柱定的距離）不宜大

39、于柱高的13,有時也采用橫梁與柱剛接的框架形式（如圖5-24e）圖5-24 平臺柱的支撐4、平臺鋪板平臺鋪板按工藝生產(chǎn)要求分為固定式和可拆卸式；按構(gòu)造可分為板式（花紋鋼板、平鋼板、平鋼板加工沖泡或電焊花紋、鋼筋混凝土組合樓板等）、篦條式（由圓鋼或扁鋼焊成或工廠制成的鋼格板）及鋼網(wǎng)格板（工廠制造的鋼網(wǎng)板、壓焊鋼格柵板，YB4001-91）等。對通行平臺和操作平臺的平臺板宜采用花紋鋼板；對室外平臺以及有減少積灰和便于觀察設(shè)備要求的平臺，可采用篦條式鋪板或鋼網(wǎng)格板。當室外平臺采用平鋼板時，應在板面上設(shè)泄水孔。平臺鋪板的跨度L（凈跨）不宜大于（120150）t（t為板件的厚度）；板的最大撓度不宜大于L

40、/150。平臺鋪板可按單跨（或四邊）簡支板計算；三跨或三跨以上的連續(xù)平臺鋪板，當按單向板計算時，可按簡支的連續(xù)板考慮；當平臺鋪板在支座處連接牢固，且有可靠保證在板中拉力作用下支座不能產(chǎn)生側(cè)移時，鋪板可按單向拉彎構(gòu)件來計算；當利用加勁肋作為板的支座，鋪板按四邊簡支計算時，加勁肋的容許撓度值不應大于L250（L為加勁板的跨長），否則仍應按單向板計算。當加勁板按構(gòu)造設(shè)置時，平臺板均按無肋鋪板考慮。根據(jù)平臺的操作荷載，可按下表54選擇鋼鋪板的厚度（t，t6mm）表5-4 鋼鋪板厚度平臺操作荷載qk(KN/m2)101112213030可選板厚t（mm）6881010121214平臺鋪板下一般應按一定間

41、距設(shè)置加勁肋，加勁肋的作用為：1） 保證鋪板有一定的剛度，間距一般為板厚的100150倍；2） 作為較小集中荷載（梯子、支架等）作用處的加強措施；3） 作為洞口的相關(guān)板件；4） 必要時作為平臺鋪板的邊界支承小梁，起承載作用。加勁肋的常用截面為板條或角鋼，用斷續(xù)焊縫與鋪板相連。當加勁肋為扁鋼時，其截面高通常為其跨度的112115，且高度不小于60mm，厚度不小于5mm。當加勁肋為角鋼時，宜選用不等邊角鋼，并將長肢肢尖與鋼板相焊，長肢與板面垂直來設(shè)置（如下圖5-25），角鋼截面一般不小于L50×4或L56×36×4。圖5-25 平臺鋪板的加勁板輕型鋼結(jié)構(gòu)的平臺設(shè)計主要

42、是梁、柱及平臺板的設(shè)計，其計算主要是通過手算或編制的小型軟件進行，圖5-26所示為典型輕型鋼結(jié)構(gòu)的平臺構(gòu)造圖。在輕型平臺結(jié)構(gòu)中，平臺鋪板與次梁或其他構(gòu)件的連接通常采用斷續(xù)焊縫，其凈距當鋪板計入梁或加勁肋的計算截面時不應大于15t，其他情況不應大于30t（t為較薄焊件的厚度）。(a)（b）(c)圖5-26 典型平臺構(gòu)造圖5、設(shè)計實例某工業(yè)獨立檢修平臺（如圖527）主梁與柱剛接，次梁與主梁鉸接。檢修平臺恒荷載標準值（不包括梁自重）取0.5KN/m2，可變荷載標準值2.0KN/m2，試確定主梁和次梁的截面。圖5-27 (1) 平臺鋪板計算1）荷載計算已知：gk=0.5KN/m2，qk=2.0KN/m2。則單位寬度板上的均布荷載標準值：pk=（0.5+2.0）×1=2.5 KN/m；單位寬度板上的均布的荷載設(shè)計值：p=（1.2×0.5+1.4×2.0）×1=3.4 KN/m。2）內(nèi)力計算 3）強度 4）撓度驗算（2）次梁計算(試選用5號槽鋼)1）荷載計算已知：gk=0.5+0.0544=0.5544KN/m2，qk=2.0KN/m2。一個計算單元的荷載標準值：pk=（0.5544+2.0）×1=2.5544 KN/m；一個計算單元的荷載設(shè)計值：p=（1.2×