門式剛架內(nèi)力分析及節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

1、v 1.3.1 1.3.1 荷載及荷載組合荷載及荷載組合v 1.3.2 1.3.2 剛架的內(nèi)力和側(cè)移計(jì)算剛架的內(nèi)力和側(cè)移計(jì)算v 1.3.3 1.3.3 剛架柱和梁的設(shè)計(jì)剛架柱和梁的設(shè)計(jì) 1.3 1.3 剛架設(shè)計(jì)剛架設(shè)計(jì)永久荷載永久荷載：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、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)件和剛架自重等吊頂、墻面構(gòu)件和剛架自重等。 可變荷載可變荷載：屋面活荷載屋面活荷載 、屋面雪荷載和積灰荷載、屋面雪荷載和積灰荷載 吊車荷載吊車荷載 、地震作用、地震作用 、風(fēng)荷載、風(fēng)荷載。 1.3.1

2、 1.3.1荷載及荷載組合荷載及荷載組合 風(fēng)荷載體型系數(shù)的特殊規(guī)定風(fēng)荷載體型系數(shù)的特殊規(guī)定門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程CECS102：2002對(duì)風(fēng)荷載作用下的體型系數(shù)有特殊規(guī)定。對(duì)風(fēng)荷載作用下的體型系數(shù)有特殊規(guī)定。對(duì)剛架、檁條、對(duì)剛架、檁條、屋面板、墻梁等均有專門的規(guī)定。屋面板、墻梁等均有專門的規(guī)定。房屋端區(qū)的風(fēng)荷房屋端區(qū)的風(fēng)荷載體型系數(shù)不同載體型系數(shù)不同于中間區(qū)于中間區(qū)比較荷載規(guī)范：風(fēng)荷載體型系數(shù) 荷載組合原則：荷載組合原則：屋面均布活荷載不與雪荷載同時(shí)考慮，應(yīng)取兩者屋面均布活荷載不與雪荷載同時(shí)考慮，應(yīng)取兩者中的較大值；中的較大值； 積灰荷載應(yīng)與雪荷載或屋面均

3、布活荷載中的較大積灰荷載應(yīng)與雪荷載或屋面均布活荷載中的較大值同時(shí)考慮；值同時(shí)考慮； 施工或檢修集中荷載不與屋面材料或檁條自重以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(shí)考慮；外的其他荷載同時(shí)考慮； 多臺(tái)吊車的組合應(yīng)符合多臺(tái)吊車的組合應(yīng)符合荷載規(guī)范荷載規(guī)范的規(guī)定；的規(guī)定； 當(dāng)需要考慮地震作用時(shí)，風(fēng)荷載不與地震作用同當(dāng)需要考慮地震作用時(shí)，風(fēng)荷載不與地震作用同時(shí)考慮。時(shí)考慮。 在進(jìn)行剛架內(nèi)力分析時(shí)，荷載效應(yīng)組合主要有：在進(jìn)行剛架內(nèi)力分析時(shí)，荷載效應(yīng)組合主要有：組合（組合（1 1）：）： 1.21.2永久荷載永久荷載+0.9+0.91.41.4 積灰荷載積灰荷載+max+max屋面屋面

4、均布活荷載、雪荷載均布活荷載、雪荷載+0.9+0.91.41.4( (風(fēng)荷載風(fēng)荷載+ +吊車吊車豎向及水平荷載豎向及水平荷載) )組合（組合（2 2）：）： 1.01.0永久荷載永久荷載+1.4+1.4風(fēng)荷載風(fēng)荷載 組合組合(1)用于截面強(qiáng)度和構(gòu)件穩(wěn)定性計(jì)算，用于截面強(qiáng)度和構(gòu)件穩(wěn)定性計(jì)算， 組合組合(2)用于錨栓抗拉計(jì)算。用于錨栓抗拉計(jì)算。 1.3.2 1.3.2 剛架內(nèi)力和側(cè)移計(jì)算剛架內(nèi)力和側(cè)移計(jì)算內(nèi)力計(jì)算原則內(nèi)力計(jì)算原則按彈性分析方法計(jì)算構(gòu)件內(nèi)力；按彈性分析方法計(jì)算構(gòu)件內(nèi)力；把剛架作為平面結(jié)構(gòu)，一般不考慮蒙皮效應(yīng)；把剛架作為平面結(jié)構(gòu)，一般不考慮蒙皮效應(yīng)；必要條件下，可考慮必要條件下，可考慮

5、屋面板的應(yīng)力蒙皮效應(yīng)屋面板的應(yīng)力蒙皮效應(yīng)，提，提高剛架的整體剛度和承載力高剛架的整體剛度和承載力。蒙皮效應(yīng)是指在建筑物的表面覆蓋材料（屋面板和墻板），利用本身的剛度和強(qiáng)度對(duì)建筑物整體剛度的加強(qiáng)作用。工作原理：圍護(hù)板與檁條以及板與板之間通過不同的緊固件連接起來，形成了以檁條作為其肋的一系列隔板。這種板在平面內(nèi)具有相當(dāng)大的剛度，類似于薄壁深梁中的腹板，檁條類似于薄壁深梁中的加勁肋，板的四周連接墻梁或檁條類似于薄壁深梁中的翼緣，可以用來傳遞板平面內(nèi)的剪力，承受板平面內(nèi)的各種荷載作用。 應(yīng)力蒙皮效應(yīng)應(yīng)力蒙皮效應(yīng)蒙皮效應(yīng)在工程中只將其作為一種結(jié)構(gòu)上的儲(chǔ)備。目前在滿足一定條件的壓型鋼板以及輕型鋼框架組成的

6、輕鋼住宅和門式剛架體系中存在著較大的蒙皮效應(yīng)。1. 最大軸壓力最大軸壓力Nmax和同時(shí)出現(xiàn)的和同時(shí)出現(xiàn)的M及及V的較大值。的較大值。 2. 最大彎矩最大彎矩Mmax和同時(shí)出現(xiàn)的和同時(shí)出現(xiàn)的V及及N的較大值。的較大值。3. 最小軸壓力最小軸壓力Nmin和相應(yīng)的和相應(yīng)的M及及V，出現(xiàn)在永久荷，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(shí)載和風(fēng)荷載共同作用下，當(dāng)柱腳鉸接時(shí)M=0。 根據(jù)不同荷載組合下內(nèi)力分析結(jié)果，找出控制截根據(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面的內(nèi)力組合，控制截面位置一般在柱底、柱頂、柱底、柱頂、柱牛腿連接處柱牛腿連接處及及梁端、梁跨中等梁端、

7、梁跨中等截面。截面?？刂平孛娴膬?nèi)力組合主要有：控制截面的內(nèi)力組合主要有： 變截面門式剛架柱頂側(cè)移應(yīng)采用變截面門式剛架柱頂側(cè)移應(yīng)采用彈性分析方法確彈性分析方法確定定。計(jì)算時(shí)荷載取。計(jì)算時(shí)荷載取標(biāo)準(zhǔn)值標(biāo)準(zhǔn)值。 側(cè)移計(jì)算原則：側(cè)移計(jì)算原則： 如果最后驗(yàn)算時(shí)剛架的如果最后驗(yàn)算時(shí)剛架的側(cè)移不滿足要求，側(cè)移不滿足要求，需需要采用下列措施之一進(jìn)行調(diào)整：要采用下列措施之一進(jìn)行調(diào)整： 放大柱或梁的截面尺寸；放大柱或梁的截面尺寸； 改鉸接柱腳為剛接柱腳；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)把多跨框架中的搖擺柱改為上端和梁剛接的節(jié)點(diǎn)連接形式。點(diǎn)連接形式。 1.3.3 1.3.3 剛架柱和

8、梁的設(shè)計(jì)剛架柱和梁的設(shè)計(jì)一）梁、柱板件寬厚比和腹板屈曲后強(qiáng)度的利用；一）梁、柱板件寬厚比和腹板屈曲后強(qiáng)度的利用；二）剛架梁、柱構(gòu)件的強(qiáng)度計(jì)算；二）剛架梁、柱構(gòu)件的強(qiáng)度計(jì)算；三）梁腹板加勁肋的配置；三）梁腹板加勁肋的配置；四）變截面柱在剛架平面內(nèi)的整體穩(wěn)定計(jì)算；四）變截面柱在剛架平面內(nèi)的整體穩(wěn)定計(jì)算；五）變截面柱在剛架平面內(nèi)的計(jì)算長(zhǎng)度；五）變截面柱在剛架平面內(nèi)的計(jì)算長(zhǎng)度；六）變截面柱在剛架平面外的整體穩(wěn)定計(jì)算；六）變截面柱在剛架平面外的整體穩(wěn)定計(jì)算；七）隅撐和斜梁的設(shè)計(jì)七）隅撐和斜梁的設(shè)計(jì)八）節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)八）節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)梁、柱板件的寬厚比限值：梁、柱板件的寬厚比限值： 工字形截面構(gòu)件受壓翼緣板的外工字形

9、截面構(gòu)件受壓翼緣板的外伸寬厚比：伸寬厚比：工字形截面梁、柱構(gòu)件腹板的寬工字形截面梁、柱構(gòu)件腹板的寬厚比：厚比：yftb235151ywwfth235250 一一 梁、柱板件寬厚比和腹板屈曲后強(qiáng)度的利用梁、柱板件寬厚比和腹板屈曲后強(qiáng)度的利用對(duì)于對(duì)于腹板高厚比腹板高厚比限值，建議按如下取值：限值，建議按如下取值：235wwyhtf160u剛架柱：剛架柱：無橋式吊車時(shí)，取無橋式吊車時(shí)，取235wwyhtf140235wwyhtf180有橋式吊車時(shí)，取有橋式吊車時(shí)，取u剛架斜梁：取剛架斜梁：取腹板屈曲后強(qiáng)度的利用腹板屈曲后強(qiáng)度的利用腹板受彎及受壓板幅腹板受彎及受壓板幅屈曲后強(qiáng)度的利用屈曲后強(qiáng)度的利用有

10、效寬度有效寬度理論計(jì)算理論計(jì)算受剪板幅受剪板幅屈曲后屈曲后強(qiáng)度的利用強(qiáng)度的利用拉力場(chǎng)理拉力場(chǎng)理論計(jì)算論計(jì)算1.腹板腹板受剪受剪板幅屈曲后強(qiáng)度利用板幅屈曲后強(qiáng)度利用拉力場(chǎng)理論拉力場(chǎng)理論基本假定：屈曲后腹板中的剪力，一部分由小撓度理論算出的抗剪力承擔(dān)，一部分由斜張力場(chǎng)作用承擔(dān)；翼緣的彎曲剛度小，假定不承擔(dān)腹板斜張力場(chǎng)產(chǎn)生的垂直分力的作用。張力場(chǎng)帶斜拉桿，翼緣上下弦桿，加勁肋豎桿。腹板屈曲后的實(shí)腹梁猶如一桁架：1 0.640.81 0.275wvvwvwvwvwvffffff0.8時(shí)， 0.81.4時(shí)， 1.4時(shí)， dw wvVh t fywwcrywfkthf23537/ 上式的條件是上式的條件是

11、腹板的高度變化率腹板的高度變化率60mm/m， 當(dāng)當(dāng)60mm/m時(shí)，不宜利用腹板的屈曲后抗剪承時(shí)，不宜利用腹板的屈曲后抗剪承載力。載力。 2wwhh可采?。嚎刹扇。?）調(diào)整截面高度變化，使之滿足要求；）調(diào)整截面高度變化，使之滿足要求；2）加大腹板厚度，滿足不考慮屈曲后強(qiáng)度對(duì)腹板高厚）加大腹板厚度，滿足不考慮屈曲后強(qiáng)度對(duì)腹板高厚比限值的要求；比限值的要求；3）設(shè)置橫向加勁肋。）設(shè)置橫向加勁肋。 當(dāng)利用屈曲后抗剪強(qiáng)度時(shí)，橫向加勁肋的間距宜取當(dāng)利用屈曲后抗剪強(qiáng)度時(shí)，橫向加勁肋的間距宜取2. 腹板腹板受彎及受壓板受彎及受壓板幅的屈曲后強(qiáng)度的利用幅的屈曲后強(qiáng)度的利用有效寬度理論有效寬度理論0wht當(dāng)腹板

12、當(dāng)腹板 不滿足要求時(shí)，在彎矩作用下腹板局不滿足要求時(shí)，在彎矩作用下腹板局部會(huì)發(fā)生彈性屈曲，因薄膜效益，梁還可以繼續(xù)承部會(huì)發(fā)生彈性屈曲，因薄膜效益，梁還可以繼續(xù)承載，但受壓區(qū)的應(yīng)力不再呈直線分布，中和軸下移，載，但受壓區(qū)的應(yīng)力不再呈直線分布，中和軸下移，直到板邊緣應(yīng)力達(dá)到直到板邊緣應(yīng)力達(dá)到 才達(dá)到極限承載力。才達(dá)到極限承載力。yf0wht 利用腹板屈曲后強(qiáng)度后，構(gòu)件的抗彎及抗壓承載力略利用腹板屈曲后強(qiáng)度后，構(gòu)件的抗彎及抗壓承載力略有降低，此時(shí)應(yīng)按有降低，此時(shí)應(yīng)按有效寬度有效寬度計(jì)算截面特性，有效截面上的計(jì)算截面特性，有效截面上的應(yīng)力仍按直線分布。應(yīng)力仍按直線分布。當(dāng)腹板全部受壓時(shí)當(dāng)腹板全部受壓時(shí)

13、:當(dāng)腹板部分受拉時(shí)：當(dāng)腹板部分受拉時(shí)：ewhhechh有效寬度有效寬度有效寬度系數(shù)有效寬度系數(shù) ，與板件局部穩(wěn)定的臨界應(yīng)力，與板件局部穩(wěn)定的臨界應(yīng)力 有有關(guān)，關(guān)， 以通用高厚比以通用高厚比 作為參數(shù)，分為三個(gè)階作為參數(shù)，分為三個(gè)階段，完全彈性、完全塑性及彈塑性，即：段，完全彈性、完全塑性及彈塑性，即：crypf/0.851.00.81.21 0.9(0.8)1.20.640.24(1.2)ppppp 時(shí)， 時(shí), 時(shí)， ywwcrypfkthf2351 .28/cr腹板的有效寬度按下列規(guī)則分布：121212/ 5 =eeeeehhhhh 腹板全部受壓時(shí)： 腹板部分受拉時(shí)：腹板部分受拉時(shí)：120.

14、40.6eeeehhhh 二二 剛架梁、柱構(gòu)件的強(qiáng)度計(jì)算剛架梁、柱構(gòu)件的強(qiáng)度計(jì)算剛架內(nèi)力分析剛架內(nèi)力分析在橫向均布荷載作用下，剛架彎矩圖如下在橫向均布荷載作用下，剛架彎矩圖如下q剛架彎矩圖剛架彎矩圖剛架荷載計(jì)算簡(jiǎn)圖剛架荷載計(jì)算簡(jiǎn)圖在水平風(fēng)荷載作用下，剛架彎矩圖如下：在水平風(fēng)荷載作用下，剛架彎矩圖如下：荷載計(jì)算簡(jiǎn)圖荷載計(jì)算簡(jiǎn)圖剛架彎矩圖剛架彎矩圖q輕型鋼結(jié)構(gòu)是以構(gòu)件邊緣最大壓應(yīng)力達(dá)到鋼材屈輕型鋼結(jié)構(gòu)是以構(gòu)件邊緣最大壓應(yīng)力達(dá)到鋼材屈服點(diǎn)作為服點(diǎn)作為臨界狀態(tài)臨界狀態(tài)，沒有考慮塑性發(fā)展的影響，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(jì)所以門式剛架一般按彈性理論設(shè)計(jì)。考慮各種荷載組合內(nèi)力分析

15、結(jié)果，取出考慮各種荷載組合內(nèi)力分析結(jié)果，取出最大荷載最大荷載值值控制設(shè)計(jì)，對(duì)初選截面梁柱按控制設(shè)計(jì)，對(duì)初選截面梁柱按壓彎構(gòu)件壓彎構(gòu)件進(jìn)行驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)算算。正應(yīng)力驗(yàn)算正應(yīng)力驗(yàn)算：剪應(yīng)力驗(yàn)算剪應(yīng)力驗(yàn)算： 式中：式中： 構(gòu)件有效凈截面面積；構(gòu)件有效凈截面面積； 、 對(duì)主軸對(duì)主軸x x和和y y的有效凈截面抵抗矩；的有效凈截面抵抗矩； 、 對(duì)主軸對(duì)主軸x x和和y y的彎矩。的彎矩。efnAefnxWefnyWxMyM工字形截面受彎構(gòu)件在工字形截面受彎構(gòu)件在剪力剪力V V和和彎矩彎矩M M 共同作用下的強(qiáng)度應(yīng)符合下列要求：共同作用下的強(qiáng)度應(yīng)符合下列要求： 當(dāng)當(dāng) 時(shí)時(shí) 當(dāng)當(dāng) 時(shí)時(shí) 當(dāng)截面為雙軸對(duì)稱時(shí)當(dāng)截面為

16、雙軸對(duì)稱時(shí)215 . 01dfefVVMMMMddVVV5 . 0dVV5 . 0eMM fthAMwff注意注意：考慮屈曲后強(qiáng)度的相關(guān)公式，當(dāng)剪力：考慮屈曲后強(qiáng)度的相關(guān)公式，當(dāng)剪力V大于大于0.5Vd時(shí)，腹板時(shí)，腹板所能承擔(dān)的彎矩應(yīng)乘以一個(gè)折減系數(shù)所能承擔(dān)的彎矩應(yīng)乘以一個(gè)折減系數(shù)2110.5dVV工字形截面受彎構(gòu)件在工字形截面受彎構(gòu)件在剪力剪力V V、彎矩、彎矩M M和軸力和軸力N N 共同作用下的強(qiáng)度應(yīng)符合下列要求：共同作用下的強(qiáng)度應(yīng)符合下列要求： 當(dāng)當(dāng) 時(shí)時(shí) 當(dāng)當(dāng) 時(shí)時(shí) 當(dāng)截面為雙軸對(duì)稱時(shí)當(dāng)截面為雙軸對(duì)稱時(shí) dVV5 . 0ddVVV5 . 0NeMM eeeNeANWMM215 . 0

17、1dNfNeNfVVMMMMANfthAMwfNf 三三 梁腹板加勁肋的配置梁腹板加勁肋的配置 與中柱連接處 較大集中荷載作用處 翼緣轉(zhuǎn)折處 柱腹板與梁連接處以及用連接板與吊車梁上翼緣相連處應(yīng)設(shè)置橫向加勁肋 梁腹板利用屈曲后強(qiáng)度時(shí)，橫向加勁肋的間距宜取hw2hw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

18、外，還要承受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(chǎng)產(chǎn)生的壓力。拉力場(chǎng)產(chǎn)生的壓力。 加勁肋穩(wěn)定性驗(yàn)算按規(guī)范規(guī)定進(jìn)行，計(jì)算長(zhǎng)度取腹板高度加勁肋穩(wěn)定性驗(yàn)算按規(guī)范規(guī)定進(jìn)行，計(jì)算長(zhǎng)度取腹板高度hwhw，截面取加勁肋全部和其兩側(cè)各，截面取加勁肋全部和其兩側(cè)各 寬度范圍內(nèi)的寬度范圍內(nèi)的腹板面積，按腹板面積，按兩端鉸接軸心受壓構(gòu)件兩端鉸接軸心受壓構(gòu)件進(jìn)行計(jì)算。進(jìn)行計(jì)算。ywft23515加勁肋的計(jì)算加勁肋的計(jì)算 腹板平均剪應(yīng)力符合下表的要求時(shí)，不需要設(shè)置橫向加勁肋。 通常剛架斜梁的等截面段和不受水平集中力作用的剛架柱符合這一要求，而不需設(shè)置橫向加勁肋梁腹板不需要設(shè)置橫向加勁肋的條件0wh t

19、yf0wVh t不需要設(shè)置橫向加勁肋的條件不需要設(shè)置橫向加勁肋的條件 四四 變截面柱在剛架平面內(nèi)的整體穩(wěn)定變截面柱在剛架平面內(nèi)的整體穩(wěn)定計(jì)算公式仍借用了鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的計(jì)算公式仍借用了鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的形式。 軸力取小頭，彎矩取大頭。軸力取小頭，彎矩取大頭。 等效彎矩系數(shù)按有側(cè)移剛架取等效彎矩系數(shù)按有側(cè)移剛架取1.0 由于考慮腹板屈曲后強(qiáng)度，故采用有效截面幾何特性。由于考慮腹板屈曲后強(qiáng)度，故采用有效截面幾何特性。 剛架柱為楔形，其在剛架平面內(nèi)的計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)、不能剛架柱為楔形，其在剛架平面內(nèi)的計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)、不能再套用再套用鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范，門剛門剛規(guī)程另有特殊規(guī)定。規(guī)程另有特殊規(guī)定。對(duì)

20、于變截面柱，變化截面高度的目的是對(duì)于變截面柱，變化截面高度的目的是為了適為了適應(yīng)彎矩的變化，合理的截面變化方式應(yīng)使兩端應(yīng)彎矩的變化，合理的截面變化方式應(yīng)使兩端截面的最大應(yīng)力纖維同時(shí)達(dá)到限值截面的最大應(yīng)力纖維同時(shí)達(dá)到限值。但是實(shí)際。但是實(shí)際上往往是上往往是大頭截面用足，其應(yīng)力大于小頭截面大頭截面用足，其應(yīng)力大于小頭截面，故公式左端第二項(xiàng)的彎矩故公式左端第二項(xiàng)的彎矩M1M1，和有效截面模量，和有效截面模量We1We1應(yīng)以大頭為準(zhǔn)。應(yīng)以大頭為準(zhǔn)。公式第一項(xiàng)源自等截面的穩(wěn)定計(jì)算。根據(jù)分析，公式第一項(xiàng)源自等截面的穩(wěn)定計(jì)算。根據(jù)分析，小頭穩(wěn)定承載力的小于大頭，且剛架柱的最大小頭穩(wěn)定承載力的小于大頭，且剛架

21、柱的最大軸力就作用在小頭截面上，故第一項(xiàng)按小頭運(yùn)軸力就作用在小頭截面上，故第一項(xiàng)按小頭運(yùn)算比按大頭運(yùn)算安全。算比按大頭運(yùn)算安全。 楔形柱在剛架平面內(nèi)的計(jì)算長(zhǎng)度取計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù) 有三種確定方法： 五五 變截面柱變截面柱在剛架平面內(nèi)的計(jì)算長(zhǎng)度在剛架平面內(nèi)的計(jì)算長(zhǎng)度0hh查表法（適合于手算）查表法（適合于手算）一階分析法（普遍適用于各種情況，并一階分析法（普遍適用于各種情況，并且適合上機(jī)計(jì)算且適合上機(jī)計(jì)算)二階分析法（要求有二階分析的計(jì)算程二階分析法（要求有二階分析的計(jì)算程序）序）查表法查表法柱腳鉸接單跨剛架楔形柱的柱腳鉸接單跨剛架楔形柱的 可由表可由表1-21-2查得。查得。柱的線剛度柱的線剛度K1

22、K1和梁的線剛度和梁的線剛度K2K2分別按下列公式計(jì)算：分別按下列公式計(jì)算： 表中和式中表中和式中 、 分別為柱小頭和大頭的截面慣性矩；分別為柱小頭和大頭的截面慣性矩； 梁最小截面的慣性矩；梁最小截面的慣性矩； 半跨斜梁長(zhǎng)度；半跨斜梁長(zhǎng)度； 斜梁換算長(zhǎng)度系數(shù)，見圖斜梁換算長(zhǎng)度系數(shù)，見圖1-91-9。當(dāng)梁為等截面。當(dāng)梁為等截面時(shí)時(shí) =1=1。hIKc11sIKb202coI1cI0bIs柱腳鉸接楔形柱的計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)柱腳鉸接楔形柱的計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù) ，表，表1 12 2 K2Kl 0.1 0.2 O.3 O.5 0.75 1.02.010.0 0.0l0.428 O.368 O.349 0.3310.

23、320 0.318 0.315 0.3100.02 0.600 0.502 0.470 0.4400.428 0.420 O.411 O.4040.03O.729 0.599 O.558 0.5200.50l0.4920.4830.473O.050.931O.756 O.694 0.6440.6180.6060.589 0.5800.071.075 O.873 0.801 0.7420.711 0.697 O.672 O.6500.101.252 1.027 0.935 0.857O.817 0.801 O.790 0.7390.151.5181.235 1.1091.021O.965O.93

24、8 O.8950.8720.20 1.7451.395 1.254 1.1401.080 1.045 1.000 0.96910ccII 在圖在圖1-91-9中，中，11和和22分別為第一、分別為第一、二楔形段的斜率。二楔形段的斜率。 圖圖1-91-9楔形梁在剛架平楔形梁在剛架平面內(nèi)的換算長(zhǎng)度系數(shù)面內(nèi)的換算長(zhǎng)度系數(shù)多跨剛架的中間柱為搖擺柱時(shí)，邊柱的計(jì)多跨剛架的中間柱為搖擺柱時(shí)，邊柱的計(jì)算長(zhǎng)度應(yīng)取為算長(zhǎng)度應(yīng)取為 放大系數(shù)放大系數(shù)搖擺柱的計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)取搖擺柱的計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)取1.01.0。對(duì)于屋面坡度大于對(duì)于屋面坡度大于1 1：5 5的情況，在確定剛架柱的計(jì)算的情況，在確定剛架柱的計(jì)算長(zhǎng)度時(shí)應(yīng)考慮橫

25、梁軸向力對(duì)柱剛度的不利影響。此時(shí)長(zhǎng)度時(shí)應(yīng)考慮橫梁軸向力對(duì)柱剛度的不利影響。此時(shí)應(yīng)按剛架的整體彈性穩(wěn)定分析通過電算來確定變截面應(yīng)按剛架的整體彈性穩(wěn)定分析通過電算來確定變截面剛架柱的計(jì)算長(zhǎng)度。剛架柱的計(jì)算長(zhǎng)度。一階分析法一階分析法 框架有側(cè)移失穩(wěn)的臨界狀態(tài)和它的側(cè)移剛度有框架有側(cè)移失穩(wěn)的臨界狀態(tài)和它的側(cè)移剛度有直接關(guān)系?？蚣苌系暮奢d使此剛度逐漸退化，直接關(guān)系?？蚣苌系暮奢d使此剛度逐漸退化，荷載加到一定程度時(shí)剛度完全消失，框架隨即荷載加到一定程度時(shí)剛度完全消失，框架隨即不能保持穩(wěn)定。因此框架柱的臨界荷載或計(jì)算不能保持穩(wěn)定。因此框架柱的臨界荷載或計(jì)算長(zhǎng)度可以由側(cè)移剛度得出。長(zhǎng)度可以由側(cè)移剛度得出。 計(jì)

26、算剛架柱頂水平荷載作用下的側(cè)移剛度計(jì)算剛架柱頂水平荷載作用下的側(cè)移剛度 K=Hu。 一階分析法一階分析法對(duì)柱腳為鉸接和剛接的單跨對(duì)稱剛架對(duì)柱腳為鉸接和剛接的單跨對(duì)稱剛架(圖圖1-11a)當(dāng)柱腳鉸接時(shí)當(dāng)柱腳鉸接時(shí)當(dāng)柱腳剛接時(shí)當(dāng)柱腳剛接時(shí)多跨剛架的中間柱為搖擺柱時(shí)，邊柱的計(jì)算長(zhǎng)度應(yīng)乘以多跨剛架的中間柱為搖擺柱時(shí)，邊柱的計(jì)算長(zhǎng)度應(yīng)乘以放大系數(shù)放大系數(shù)()11.2()lilififiP hPh搖擺柱的計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)取搖擺柱的計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)取1.0。一階分析法一階分析法中間為非搖擺柱的多跨剛架中間為非搖擺柱的多跨剛架( (圖圖1-11b)1-11b)當(dāng)柱腳鉸接時(shí)當(dāng)柱腳鉸接時(shí)當(dāng)柱腳剛接時(shí)當(dāng)柱腳剛接時(shí)二階分析法

27、二階分析法當(dāng)采用計(jì)入豎向荷載一側(cè)移效應(yīng)當(dāng)采用計(jì)入豎向荷載一側(cè)移效應(yīng)(即即P-u效應(yīng)效應(yīng))的的二階分析程序計(jì)算內(nèi)力時(shí)，二階分析程序計(jì)算內(nèi)力時(shí)，如果是等截面柱，如果是等截面柱，取取=1，即計(jì)算長(zhǎng)度等于幾何長(zhǎng)度，即計(jì)算長(zhǎng)度等于幾何長(zhǎng)度。對(duì)于楔形柱，。對(duì)于楔形柱，其計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)可由下列公式計(jì)算：其計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)可由下列公式計(jì)算： 六六 變截面柱變截面柱在剛架平面外的整體穩(wěn)定在剛架平面外的整體穩(wěn)定按公式計(jì)算：按公式計(jì)算：公式不同于規(guī)范中壓彎構(gòu)件在彎矩作用平面外的穩(wěn)定計(jì)公式不同于規(guī)范中壓彎構(gòu)件在彎矩作用平面外的穩(wěn)定計(jì)算公式之處有兩點(diǎn)：算公式之處有兩點(diǎn)：截面幾何特性按有效截面計(jì)算；截面幾何特性按有效截面計(jì)算；

28、 考慮楔形柱的受力特點(diǎn)，軸力取小頭，彎矩取大頭?？紤]楔形柱的受力特點(diǎn)，軸力取小頭，彎矩取大頭。采用楔形受彎構(gòu)件的整體穩(wěn)定系數(shù)采用楔形受彎構(gòu)件的整體穩(wěn)定系數(shù) ； 截面不對(duì)稱時(shí)，引入截面不對(duì)稱時(shí)，引入 大于大于0.6，按規(guī)范采用，按規(guī)范采用bbbb彎矩作用平面內(nèi)彎矩作用平面內(nèi)：彎矩作用平面外彎矩作用平面外：適用于等截面構(gòu)件的整體穩(wěn)定適用于等截面構(gòu)件的整體穩(wěn)定 七七 斜梁和隅撐的設(shè)計(jì)斜梁和隅撐的設(shè)計(jì)斜梁的設(shè)計(jì)斜梁的設(shè)計(jì)u實(shí)腹式剛架斜梁在平面內(nèi)按照壓彎構(gòu)件計(jì)算其強(qiáng)度，在平面外按壓彎構(gòu)件計(jì)算穩(wěn)定性。u 平面外的計(jì)算長(zhǎng)度取側(cè)向支承點(diǎn)間的距離。u 當(dāng)斜梁下翼緣受壓時(shí)，必須在受壓翼緣的兩側(cè)布置隅撐（端部?jī)H布置

29、一側(cè)）作為斜梁的側(cè)向支承，隅撐的另一端連接在檁條上。u斜梁不需計(jì)算整體穩(wěn)定的側(cè)向支承點(diǎn)間最大長(zhǎng)度，可取斜梁受壓翼緣寬度的 倍，否則應(yīng)驗(yàn)算斜梁平面外的穩(wěn)定。16 235yf當(dāng)斜梁上翼緣承受集中荷載處不設(shè)置橫向加勁肋時(shí)，應(yīng)驗(yàn)算腹板上邊緣正應(yīng)力、剪應(yīng)力和局部壓應(yīng)力共同作用時(shí)的折算應(yīng)力；同時(shí)還要驗(yàn)算腹板在集中力作用下的屈皺：隅撐的設(shè)計(jì)隅撐的設(shè)計(jì) 當(dāng)實(shí)腹式剛架斜梁的下翼緣受壓時(shí)，必須在受壓當(dāng)實(shí)腹式剛架斜梁的下翼緣受壓時(shí)，必須在受壓翼緣兩側(cè)布置隅撐翼緣兩側(cè)布置隅撐(山墻處剛架僅布置在一側(cè)山墻處剛架僅布置在一側(cè))作、作、為斜梁的側(cè)向支承，隅撐的另一端連接在檁條上。為斜梁的側(cè)向支承，隅撐的另一端連接在檁條上。

30、隅撐間距不應(yīng)大于所撐梁受壓翼緣寬度的隅撐間距不應(yīng)大于所撐梁受壓翼緣寬度的 倍。倍。因故不能設(shè)置隅撐的，必須采取可靠措施以因故不能設(shè)置隅撐的，必須采取可靠措施以保證剛架的穩(wěn)定。保證剛架的穩(wěn)定。隅撐截面選用單根等邊角鋼，隅撐截面選用單根等邊角鋼，與剛架構(gòu)件腹板的夾角不與剛架構(gòu)件腹板的夾角不宜小于宜小于45。隅撐按軸心受壓構(gòu)件設(shè)計(jì)：隅撐按軸心受壓構(gòu)件設(shè)計(jì)：當(dāng)隅撐成對(duì)布置時(shí)，每根隅撐的計(jì)算軸壓力可取當(dāng)隅撐成對(duì)布置時(shí)，每根隅撐的計(jì)算軸壓力可取N/2N/2。需要注意的是，單面連接的單角鋼壓桿在計(jì)算其穩(wěn)定性需要注意的是，單面連接的單角鋼壓桿在計(jì)算其穩(wěn)定性時(shí)，不用換算長(zhǎng)細(xì)比，而是對(duì)時(shí)，不用換算長(zhǎng)細(xì)比，而是對(duì)f

31、 f值乘以相應(yīng)的折減系數(shù)。值乘以相應(yīng)的折減系數(shù)。cos60hMN yf2351660cos235yNAfAf是斜梁被支撐翼緣的截面面積或或u剛架梁與柱的連接剛架梁與柱的連接u剛架梁的拼接剛架梁的拼接u柱腳柱腳u牛腿牛腿u搖擺柱與斜梁的連接構(gòu)造搖擺柱與斜梁的連接構(gòu)造 八八 剛架節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)剛架節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)h1Me（a a）端板豎放）端板豎放（b b）端板斜放）端板斜放（c c）端板平放）端板平放（d d）斜梁拼接）斜梁拼接剛架斜梁與柱的連接及斜梁間的拼接剛架斜梁與柱的連接及斜梁間的拼接一般采用高強(qiáng)一般采用高強(qiáng)螺栓端板連螺栓端板連接，按剛接節(jié)接，按剛接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)點(diǎn)設(shè)計(jì)端板連接屬于半剛端板連接屬于半剛性連接，

32、在彈性階性連接，在彈性階段視為剛性連接，段視為剛性連接，進(jìn)入彈塑性工作階進(jìn)入彈塑性工作階段，由于連接的變段，由于連接的變形，成為半剛性連形，成為半剛性連接，具有較好的延接，具有較好的延性性。還需符合下列規(guī)定還需符合下列規(guī)定:（1 1）端板連接應(yīng)按端板連接應(yīng)按最大內(nèi)力設(shè)計(jì)最大內(nèi)力設(shè)計(jì)。內(nèi)力小時(shí)，按能。內(nèi)力小時(shí)，按能承受不小于被連接截面承載力的一半設(shè)計(jì)。承受不小于被連接截面承載力的一半設(shè)計(jì)。（2 2）主剛架的連接采用）主剛架的連接采用高強(qiáng)螺栓連接高強(qiáng)螺栓連接，不得采用普，不得采用普通螺栓。通螺栓。M16M16M24M24（3 3）螺栓）螺栓成對(duì)對(duì)稱布置成對(duì)對(duì)稱布置。斜梁拼接和斜梁與鋼柱連。斜梁拼接

33、和斜梁與鋼柱連接的受拉區(qū)，宜采用接的受拉區(qū)，宜采用端板的外伸式連接，宜使翼端板的外伸式連接，宜使翼緣內(nèi)外的螺栓群中心與翼緣的中心重合或接近。緣內(nèi)外的螺栓群中心與翼緣的中心重合或接近。（4 4）與斜梁端板連接的柱翼緣部分應(yīng)與端板等厚，）與斜梁端板連接的柱翼緣部分應(yīng)與端板等厚，不得切割柱腹板。不得切割柱腹板。（5 5）螺栓排列應(yīng)符合一定的構(gòu)造要求。）螺栓排列應(yīng)符合一定的構(gòu)造要求。（6 6）同時(shí)受拉和受剪的螺栓，應(yīng)驗(yàn)算螺栓在拉剪共）同時(shí)受拉和受剪的螺栓，應(yīng)驗(yàn)算螺栓在拉剪共同作用下的強(qiáng)度。同作用下的強(qiáng)度。（7 7）端板的厚度根據(jù)支承條件按公式計(jì)算，不得?。┒税宓暮穸雀鶕?jù)支承條件按公式計(jì)算，不得小于于1

34、6mm16mm 研究表明，外伸式連接轉(zhuǎn)動(dòng)剛度可以滿足剛性節(jié)點(diǎn)的研究表明，外伸式連接轉(zhuǎn)動(dòng)剛度可以滿足剛性節(jié)點(diǎn)的要求。外伸式連接在節(jié)點(diǎn)負(fù)彎矩作用下，可假定轉(zhuǎn)動(dòng)中心要求。外伸式連接在節(jié)點(diǎn)負(fù)彎矩作用下，可假定轉(zhuǎn)動(dòng)中心位于下翼緣中心線上。位于下翼緣中心線上。上翼緣兩側(cè)對(duì)稱設(shè)置上翼緣兩側(cè)對(duì)稱設(shè)置4 4個(gè)螺栓時(shí)個(gè)螺栓時(shí)，每，每個(gè)螺栓承受下面公式表達(dá)的拉力，并依此確定螺栓直徑：個(gè)螺栓承受下面公式表達(dá)的拉力，并依此確定螺栓直徑：h1Me端板外伸端板外伸壓力壓力則由則由端板承壓端板承壓直接傳遞，端板懸伸寬度直接傳遞，端板懸伸寬度e滿足：滿足：bfhMe211受壓翼緣的螺栓不宜少于兩受壓翼緣的螺栓不宜少于兩排；排；

35、當(dāng)受拉翼緣兩側(cè)各設(shè)一排當(dāng)受拉翼緣兩側(cè)各設(shè)一排螺栓尚不能滿足承載力要求時(shí)，螺栓尚不能滿足承載力要求時(shí)，可在翼緣內(nèi)側(cè)增設(shè)螺栓，可在翼緣內(nèi)側(cè)增設(shè)螺栓，其間其間距可取距可取75mm，且不于，且不于3倍螺栓倍螺栓孔徑?？讖?。第三排螺栓拉力第三排螺栓拉力：第三排一個(gè)螺栓承擔(dān)的彎矩第三排一個(gè)螺栓承擔(dān)的彎矩133hhNNtt節(jié)點(diǎn)上剪力節(jié)點(diǎn)上剪力可以認(rèn)為由除上邊二排抗拉可以認(rèn)為由除上邊二排抗拉螺栓以外的螺栓承受，螺栓以外的螺栓承受，第三排螺栓第三排螺栓拉力未用拉力未用足，可以和足，可以和下面二排螺栓下面二排螺栓共同抗剪。共同抗剪。對(duì)同時(shí)對(duì)同時(shí)受拉和受剪受拉和受剪的螺栓的螺栓, 應(yīng)驗(yàn)算螺栓在應(yīng)驗(yàn)算螺栓在拉、剪共同

36、作用拉、剪共同作用下的強(qiáng)度。下的強(qiáng)度。螺栓排列應(yīng)符合構(gòu)造要求，下圖的螺栓排列應(yīng)符合構(gòu)造要求，下圖的 ， 應(yīng)滿應(yīng)滿足扣緊螺栓所用工具的凈空要求，通常不小于足扣緊螺栓所用工具的凈空要求，通常不小于35mm35mm，螺栓端距不應(yīng)小于，螺栓端距不應(yīng)小于2 2倍螺栓孔徑，兩排螺栓倍螺栓孔徑，兩排螺栓之間的最小距離為之間的最小距離為3 3倍螺栓直徑，最大距離不應(yīng)超倍螺栓直徑，最大距離不應(yīng)超過過400mm400mm。fewe端板的厚度端板的厚度t t可根據(jù)可根據(jù)支承條件支承條件按下列公式計(jì)算，但按下列公式計(jì)算，但不應(yīng)小于不應(yīng)小于16mm16mm，和梁端板相連的柱翼緣部分應(yīng)與，和梁端板相連的柱翼緣部分應(yīng)與端板

37、等厚度。端板等厚度。 (a)(a)伸臂類端板伸臂類端板 (b)(b)無加勁肋類端板無加勁肋類端板(c)(c)兩邊支承類端板兩邊支承類端板當(dāng)端板外伸時(shí)當(dāng)端板外伸時(shí)當(dāng)端板平齊時(shí)當(dāng)端板平齊時(shí)(d)三邊支承類端板三邊支承類端板在門式剛架斜梁與柱相交的節(jié)點(diǎn)域，應(yīng)按下列公在門式剛架斜梁與柱相交的節(jié)點(diǎn)域，應(yīng)按下列公式驗(yàn)算剪應(yīng)力：式驗(yàn)算剪應(yīng)力：不滿足時(shí)，增加腹板厚度不滿足時(shí)，增加腹板厚度或加設(shè)斜加勁肋或加設(shè)斜加勁肋剛架構(gòu)件的剛架構(gòu)件的翼緣與端板的連接應(yīng)采用全熔透對(duì)接焊縫翼緣與端板的連接應(yīng)采用全熔透對(duì)接焊縫，腹腹板與端板的連接應(yīng)采用角焊縫板與端板的連接應(yīng)采用角焊縫。在端板設(shè)置螺栓處。在端板設(shè)置螺栓處，腹板腹板邊緣在螺栓拉力作用下，需進(jìn)行平面內(nèi)拉應(yīng)力驗(yàn)算，邊緣在螺栓拉力作用下，需進(jìn)行平面內(nèi)拉應(yīng)力驗(yàn)算，并并按按下列公式驗(yàn)算構(gòu)件腹板的強(qiáng)度：下列公式驗(yàn)算構(gòu)件腹板的強(qiáng)度：2 0.4tNPPNt4 . 02不滿足時(shí)，可設(shè)腹板加勁肋或局部加厚腹板不滿足時(shí)，可設(shè)腹板加勁肋或局部加厚腹板N t2 翼緣內(nèi)翼緣內(nèi)第二排第二排一個(gè)螺栓的軸向拉力設(shè)計(jì)值；一個(gè)螺栓的軸向拉力設(shè)計(jì)值；P 高強(qiáng)度螺栓的預(yù)拉力；高強(qiáng)度螺栓的預(yù)拉力；剛架柱腳剛架柱腳平板式鉸接柱腳平板式鉸接柱腳剛接柱腳剛接柱腳一般情況一般情況當(dāng)有橋式吊車當(dāng)有橋式吊車或剛架側(cè)向剛或剛架側(cè)向剛度過弱時(shí)度過弱時(shí)平板式鉸接柱腳平板