門式剛架結(jié)構(gòu)課程

1、廣州黃埔建筑設(shè)計院有限公司主講人：鄧石根主講人介紹主講人介紹鄧石根國家注冊結(jié)構(gòu)師廣州黃埔建筑設(shè)計院有限公司江西分院 副院長1234結(jié)構(gòu)形式和布置結(jié)構(gòu)形式和布置檁條設(shè)計檁條設(shè)計結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)構(gòu)設(shè)計設(shè)計實例設(shè)計實例目錄目錄學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)目標(biāo)目標(biāo)了解輕型門式剛架的特點、應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展前景，熟悉門式剛架的結(jié)構(gòu)體系、維護(hù)結(jié)構(gòu)及設(shè)計方法。難點難點理解輕型鋼結(jié)構(gòu)和普通鋼結(jié)構(gòu)的區(qū)別！01結(jié)構(gòu)形式和布置結(jié)構(gòu)形式和布置The user can demonstrate on a projector or computer, or print the presentation and make it into a film t

2、o be used in a wider field一、門式剛架特點及適用范圍（一）結(jié)構(gòu)特點（1）剛架梁、柱采用輕型H型鋼（等截面或變截面）組成；（2）剛架梁與柱剛接，柱腳與基礎(chǔ)宜采用鉸接；當(dāng)設(shè)有橋式吊車、檐口標(biāo)高較高或?qū)偠纫筝^高時，柱腳和基礎(chǔ)可采用剛接；（3）構(gòu)件單元可根據(jù)運輸條件劃分，單元之間在現(xiàn)場用螺栓連接，安裝方便快捷，土建工作量小。（4）在非地震區(qū)可采用張緊的圓鋼作為支撐；（5）用C形、Z形薄壁型鋼做檁條、墻梁，以彩鋼板或夾芯板做屋面、墻面。山墻角柱山墻抗風(fēng)柱山墻檁條門洞立柱通長剛性系桿剛性系桿墻面直拉條墻面斜拉條窗邊立柱屋脊斜拉條通長剛性系桿柱間支撐屋面水平支撐剛架梁剛架柱屋面

3、檁條屋檐斜拉條屋面直拉條門式剛架結(jié)構(gòu)示意廠房內(nèi)部廠房外立面（二）適用范圍 跨度936m、柱距6m9m、柱高4.512m、設(shè)有吊車起重量較小的單層工業(yè)房屋或公共建筑（潮濕、車站候車室、碼頭建筑等）。目前國內(nèi)單跨剛架的跨度已達(dá)到72m。（三）優(yōu)點 和屋架結(jié)構(gòu)相比，整個構(gòu)件的橫截面尺寸較小，可以有效地利用建筑空間，降低房屋的高度，減小建筑體積，在建筑造型上也較簡潔美觀。 (一) 結(jié)構(gòu)形式與布置1 結(jié)構(gòu)形式：分為單跨、雙跨、多跨剛架以及帶挑檐的和帶毗屋的剛架等形式。二、結(jié)構(gòu)形式與布置（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）單坡剛架跨度：橫向剛架柱軸線間的

4、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(yīng)根據(jù)軌頂標(biāo)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。檐口高度：地坪至房屋外側(cè)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(cè)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：宜取1/81/20，在雨水較多地區(qū)可取較大值。 2門式剛架的尺寸（1）溫度區(qū)段布置（2）伸縮縫設(shè)置 可通過設(shè)置雙柱，或搭接檁條及吊車梁的螺拴連接處采用長圓孔進(jìn)行調(diào)節(jié)。3結(jié)構(gòu)布置溫度區(qū)段長度結(jié)構(gòu)情況縱向溫度區(qū)段橫向溫度區(qū)段柱頂為

5、剛接柱頂為鉸接采暖和非采暖地區(qū)房屋220120150熱車間和采暖地區(qū)非采暖房屋180120125露天結(jié)構(gòu)1204實腹屋面梁和托梁（1）實腹屋面梁實腹屋面梁結(jié)構(gòu)體系是在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)上用鋼梁、檁條、屋面支撐和屋面板搭建而成。屋面鋼梁采用人字鋼梁，按簡支梁設(shè)計，可根據(jù)受力情況分段采用變截面，鋼梁對混凝土柱有推力。實腹梁鋼屋架形式（2）托梁當(dāng)因建筑或工藝要求門式剛架柱被抽除時，應(yīng)沿縱向柱列布置托梁以支承已抽位置上的中間榀剛架上的斜梁。托梁一般采用焊接工字形截面，當(dāng)屋面荷載偏心產(chǎn)生較大扭矩時，可采用箱型截面。托梁的形式和尺寸1柱間支撐（1）無吊車時柱間支撐的間距宜取3045m；當(dāng)有吊車時宜設(shè)設(shè)在溫度區(qū)

6、段中部，或當(dāng)溫度區(qū)段較長時宜設(shè)在三分點處，且間距不宜大于60m；（2）當(dāng)建筑物寬度大于60m時，內(nèi)柱列宜適當(dāng)增加柱間支撐；（3）支撐與構(gòu)件的夾角應(yīng)在3060范圍內(nèi)，宜接近45；（4）柱間支撐可采用帶張緊裝置的十字交叉圓鋼支撐，當(dāng)橋式吊車起重量大于5時，宜采用型鋼支撐；（5）柱間支撐的內(nèi)力，應(yīng)根據(jù)該柱列所受縱向荷載（如風(fēng)、吊車制動力）按支承于柱腳基礎(chǔ)上的豎向懸臂桁架計算；三、支撐體系布置柱間支撐布置 （6）對于交叉支撐可不計壓桿的受力。當(dāng)同一柱列設(shè)有多道柱間支撐時，縱向力在支撐間可按均勻分布考慮；（7）在每一伸縮縫區(qū)段，沿每一縱向柱列均應(yīng)設(shè)置柱間垂直支撐。2屋面水平支撐（1）屋蓋橫向支撐宜設(shè)在溫

7、度區(qū)間端部的第一個或第二個開間；（2）在剛架轉(zhuǎn)折處（柱頂和屋脊）應(yīng)沿房屋全長設(shè)置剛性系桿；（a） （b）屋面水平支撐布置（3）柱間支撐和屋面支撐必須布置在同一開間內(nèi)，形成抵抗縱向荷載的支撐桁架；（4）屋面交叉支撐和柔性系桿可按拉桿設(shè)計，非交叉支撐中的受壓桿件及剛性系桿應(yīng)按壓桿設(shè)計；（5）剛性系桿可由檁條兼作，此時檁條應(yīng)滿足對壓彎構(gòu)件的剛度和承載力要求；（6）屋蓋橫向水平支撐可僅設(shè)在靠近上翼緣處；（7）交叉支撐可采用圓鋼，按拉桿設(shè)計；（8）屋面橫向水平支撐內(nèi)力，應(yīng)根據(jù)縱向風(fēng)荷載按支承于柱頂?shù)乃借旒苡嬎?，對于交叉支撐可不計壓桿的受力。為保證剛架梁下翼緣和柱內(nèi)翼緣的平面外穩(wěn)定性，可在梁與檁條或柱與

8、墻梁之間增設(shè)隅撐。隅撐應(yīng)按軸心受壓構(gòu)件設(shè)計。3 隅撐布置隅撐構(gòu)造02檁條設(shè)計檁條設(shè)計The user can demonstrate on a projector or computer, or print the presentation and make it into a film to be used in a wider field檁條檁托屋架上弦檁托檁條檁條檁托檁托檁條屋架上弦（a） （b） （c） （d） （e） （f）實腹式檁條（一）截面形式 檁條一般設(shè)計成單跨簡支構(gòu)件，有實腹式和桁架式兩大類，實腹式檁條也可以設(shè)計成連續(xù)構(gòu)件。一、檁條布置和連接桁架式檁條（1）檁條承受彎曲和扭轉(zhuǎn)

9、的共同作用；（2）C形和Z形檁條，宜將上翼緣肢尖（或卷邊）朝向屋脊方向；（3）屋脊檁條應(yīng)采用雙檁條方案，并應(yīng)在高度1/3處用圓鋼或鋼管相互拉結(jié)；（4）檁條跨度由主剛架柱距決定；（5）檁條間距應(yīng)綜合考慮天窗、通風(fēng)屋脊、采光帶、天溝、屋面材料、檁條規(guī)格等因素，一般應(yīng)等間距布置，但在屋脊和檐口處，為便于屋脊蓋板和天溝收邊，檁條布置應(yīng)做局部調(diào)整。（二）布置和連接（三）連接（1）檁條可設(shè)計為單跨簡支構(gòu)件或連續(xù)構(gòu)件；（2）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)。檁條剛架梁角

10、鋼檁托剛架梁剛架梁檁條剛架梁檁條鋼板檁托檁條角鋼檁托（a）鋼板檁托 （b）角鋼檁托 檁條連接構(gòu)造 拉條（圖（a）（c）和撐桿（圖（d）是提高檁條側(cè)向穩(wěn)定性的重要構(gòu)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。拉條和撐桿的截面應(yīng)按計算確定，拉條一般采用直徑816mm的圓鋼，撐桿可采用鋼管、方管或角鋼做成，也可采用鋼管內(nèi)設(shè)拉條的做法，其長細(xì)比按壓桿要求不能大于200。（四）拉條與撐桿檁條間距圓鋼檁條間距圓鋼檁條間距檁條1/3h1/3hh圓管圓鋼拉條（a）直拉條 （b）斜拉條（c）剪刀拉條 （d）撐桿拉條和撐桿的布置原則：（1）當(dāng)檁條跨度l4m時，可

11、按計算要求確定是否需要設(shè)置拉條；（2）當(dāng)屋面坡度i1/10或檁條跨度l4m時，應(yīng)在檁條跨中受壓翼緣設(shè)置一道拉條；當(dāng)跨度大于6m時，宜在檁條三分點處各設(shè)一道拉條（圖3-13）；（3）當(dāng)屋蓋有天窗時，應(yīng)在天窗兩側(cè)檁條之間設(shè)置斜拉條和直撐桿；撐桿處應(yīng)同時設(shè)置斜拉條，將檁條沿屋面坡度方向的分力傳到鋼梁或鋼柱上。（4）拉條一般設(shè)置在離檁條上翼緣1/3高度處，當(dāng)檁條在風(fēng)吸力作用下，受力反號且平面外穩(wěn)定不滿足要求時，宜在檁條的上下翼緣1/3腹板高度處設(shè)剪刀式拉條。（一）荷載1.永久荷載屋面材料重量（包括防水、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(fēng)荷載、施工及檢

12、修荷載。對輕型屋面，檁條設(shè)計的風(fēng)荷載要考慮向上的吸力和向下的風(fēng)壓力兩種情況。采用雙檁條兼做剛性系桿時，應(yīng)考慮檁條作為縱向支撐體系的一部分而產(chǎn)生的軸向附加內(nèi)力；對設(shè)有隅撐的檁條，尚應(yīng)考慮作為剛架梁受壓翼緣側(cè)向支承產(chǎn)生的附加軸力和彎矩。二、檁條計算3.荷載組合原則（1）屋面均布活荷載不與雪荷載同時考慮，應(yīng)取兩者中較大值；（2）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；（3）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；（4）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。 （二）計算（a）C型截面 （b）Z型截面檁條計算示意圖0cosppy0sinppx01.內(nèi)力分

13、析垂直于主軸x和y的分荷載按下式計算：式中p 檁條豎向荷載設(shè)計值；0 p與主軸y的夾角：對C形、槽形和工字型截面 0=，為屋面坡角； 對Z形截面 ， 為主軸x與平行于屋面軸x1的夾角。2.強(qiáng)度計算fWMWMenyyenxxMx、My 剛度最大主平面（由py引起）的彎矩和剛度 最小主平面（由px引起）的彎矩；Wenx、Weny 對主軸x、y的有效凈截面模量；x、y 截面塑性發(fā)展系數(shù)；f 鋼材的強(qiáng)度設(shè)計值。（1）當(dāng)屋面能阻止檁條側(cè)向失穩(wěn)和扭轉(zhuǎn)時，可不計算檁條的整體穩(wěn)定性。（2）當(dāng)屋面不能阻止檁條側(cè)向失穩(wěn)和扭轉(zhuǎn)時，可按下式計算檁條的穩(wěn)定性fWMWMeyyexbxx3.穩(wěn)定計算Wex、Wey 對主軸x

14、、y的毛截面模量；bx 受彎構(gòu)件繞強(qiáng)軸的整體穩(wěn)定性； f 鋼材的強(qiáng)度設(shè)計值。 vEIlpwxky38454兩端簡支檁條的撓度驗算公式為Ix截面對主軸x-x的毛截面慣性矩；v 容許撓度，對無積灰的瓦楞鐵、石棉瓦等屋面為 1/150；對壓型鋼板、積灰的瓦楞鐵、石棉瓦等屋 面為1/200；其他屋面為1/200；Pky 沿y軸荷載的標(biāo)準(zhǔn)值。4.變形計算03剛架設(shè)計剛架設(shè)計The user can demonstrate on a projector or computer, or print the presentation and make it into a film to be used in

15、a wider field一、荷載及荷載組合（一）荷載1永久荷載 結(jié)構(gòu)自重，一般為0.250.35kN/m2，屋面懸掛荷重按實際取值。2可變荷載 包括屋面均布活荷載、雪荷載、積灰荷載、風(fēng)荷載、懸掛或橋式吊車荷載。3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(zhì)點簡圖；當(dāng)有吊車荷載時，可采用2質(zhì)點簡圖。（a）單質(zhì)點 （b）兩質(zhì)點豎向荷載的傳力過程示意圖 水平荷載的傳力過程示意圖 恒載（柱距6m）活載（柱距6m）左風(fēng)（柱距6m，基本風(fēng)壓0.55）右風(fēng)（柱距6m，基本風(fēng)壓0.55）1不考慮地震作用時荷載組合 永久荷載1.2+0.9（豎向可變荷載1.4+風(fēng)荷載1.4+吊車豎向可變荷載

16、1.4+吊車水平可變荷載1.4）； 永久荷載1.0+0.9（風(fēng)荷載1.4+鄰跨吊車水平可變荷載1.4）； 永久荷載1.0+風(fēng)荷載（吸力）1.4； 永久荷載1.2+豎向可變荷載1.4。 上述1、4項組合用于計算最大彎矩及最大軸力的內(nèi)力組合以進(jìn)行剛架截面強(qiáng)度的計算；2、3項組合主要用于計算軸力最小而相應(yīng)彎矩最大內(nèi)力組合進(jìn)行柱腳及錨栓的計算。（二）荷載組合2考慮地震作用時荷載組合 計算剛架地震作用及自振特性時，永久荷載+豎向可變 荷載0.5+懸掛吊車或橋式吊車自重。 計算剛架考慮地震作用組合的內(nèi)力時，（永久荷載+豎 向可變荷載0.5+懸掛吊車或橋式吊車豎向輪壓） 1.2+地震作用1.3。實際經(jīng)驗表明

17、，當(dāng)?shù)卣鹪O(shè)防烈度為7度而相應(yīng)風(fēng)荷載大于0.35kN/m2（標(biāo)準(zhǔn)值）或為8度（、類場地上）而風(fēng)荷載大于0.45kN/m2時，地震作用組合一般不起控制作用，可只進(jìn)行基本的內(nèi)力計算。二、構(gòu)件截面設(shè)計門式剛架計算簡圖變截面門式剛架應(yīng)采用彈性分析方法，按平面結(jié)構(gòu)確定各種內(nèi)力，僅當(dāng)構(gòu)件全部為等截面時才允許采用塑性分析方法。計算控制性截面的內(nèi)力組合時一般應(yīng)計算以下四種組合： Nmax情況下Mmax及相應(yīng)V； Nmax情況下Mmin(即負(fù)彎矩最大)及相應(yīng)V； Nmin情況下Mmax及相應(yīng)V； Nmin情況下Mmin及相應(yīng)V。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

18、在柱底、柱頂、柱牛腿連接處及梁端、梁跨中等截面。（一）剛架的內(nèi)力計算梁、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：yftb235151ywwfth235250 剛架柱和梁的設(shè)計腹板屈曲后強(qiáng)度利用：腹板屈曲后強(qiáng)度利用： 在進(jìn)行剛架梁、柱截面設(shè)計時，為了節(jié)省鋼材，允許腹在進(jìn)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(qiáng)度。板發(fā)生局部構(gòu)件的屈曲，并利用其屈曲后強(qiáng)度。 腹板的有效寬度：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(qiáng)度時，應(yīng)按有效寬度

19、計算其截面幾何特性。屈曲后強(qiáng)度時，應(yīng)按有效寬度計算其截面幾何特性。 有效寬度取值：有效寬度取值：當(dāng)腹板全部受壓時：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：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：wehhcehhhe：腹板受壓區(qū)有效寬度；：腹板受壓區(qū)有效寬度；：有效寬度系數(shù)；：有效寬度系數(shù)；hc: 腹板受壓區(qū)高度。腹板受壓區(qū)高度。q剛架梁、柱構(gòu)件的強(qiáng)度計算剛架梁、柱構(gòu)件的強(qiáng)度計算剛架內(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，剛架彎矩圖如下剛架彎矩圖剛架彎矩圖剛架荷載計算簡圖剛架荷載計算簡圖q在水平風(fēng)荷載作用下，剛架彎矩

20、圖如下：在水平風(fēng)荷載作用下，剛架彎矩圖如下：荷載計算簡圖荷載計算簡圖 剛架彎矩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(dá)到鋼材屈服點作輕型鋼結(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。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考慮各種荷載組合內(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(jìn)行驗算。設(shè)計，對初選截面梁柱按壓彎構(gòu)件進(jìn)行驗算。正應(yīng)力驗算：正應(yīng)力驗算：剪應(yīng)力驗算：剪應(yīng)力驗算： 式中：式中： 構(gòu)件有效凈截面面積；構(gòu)件有效凈截面面積

21、； 對主軸對主軸x和和y的有效凈截面抵抗矩；的有效凈截面抵抗矩； 對主軸對主軸x和和y的彎矩的彎矩。efnAefnxWefnyWxMyM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：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和和彎矩彎矩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) 時時 當(dāng)當(dāng) 時時 當(dāng)截面為雙軸對稱時當(dāng)截面為雙軸對稱時215 . 01dfefVVMMMMddVVV5 . 0dVV5 . 0eMM fthAMwffddVVV5 . 0dVV5 . 0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、彎矩彎矩M和和軸力軸力N

22、 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) 時時 當(dāng)當(dāng) 時時 當(dāng)截面為雙軸對稱時當(dāng)截面為雙軸對稱時 NeMM eeeNeANWMM215 . 01dNfNeNfVVMMMMANfthAMwfNf梁腹板加勁肋的配置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)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。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。但但規(guī)程規(guī)程規(guī)定規(guī)定,當(dāng)利用腹板屈曲后抗剪強(qiáng)度時，橫向加勁肋間距當(dāng)利用腹板屈曲后抗剪強(qiáng)度時，橫向加勁

23、肋間距a宜取宜取hw2hw。 當(dāng)梁腹板在剪應(yīng)力作用下發(fā)生屈曲后，將以拉力帶的方式承受繼續(xù)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)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。轉(zhuǎn)折產(chǎn)生的壓力外，還要承受拉力場產(chǎn)生的壓力。 加勁肋穩(wěn)定性驗算按規(guī)范規(guī)定進(jìn)行，計算長度加勁肋穩(wěn)定性驗算按規(guī)范規(guī)定進(jìn)行，計算長度 取腹板高度取腹板高度hw，截面取加勁肋全部和其兩側(cè)

24、各，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，按兩端鉸寬度范圍內(nèi)的腹板面積，按兩端鉸 接軸心受壓構(gòu)件進(jìn)行計算。接軸心受壓構(gòu)件進(jìn)行計算。ywft23515邊柱和梁以受彎為主，中柱以受壓為主。梁柱截面采用焊接工字形截面并利用腹板的屈曲后強(qiáng)度，截面繞弱軸抗彎性能較差，構(gòu)件的平面外穩(wěn)定為結(jié)構(gòu)設(shè)計的控制性因素。變截面柱（1）平面內(nèi)穩(wěn)定計算fWNNMANexExmxex1001001)1 . 1/(2020eExEAN（2）平面外穩(wěn)定計算fWMANebtey1100變截面柱在剛架的整體穩(wěn)定計算變截面柱在剛架的整體穩(wěn)定計算:0ExNN0為小頭的軸向壓力設(shè)計值M1為大頭的彎矩設(shè)計值；Ae0為小頭的有效

25、截面面積；We1為大頭的有效面積最大受壓纖維截面模量；xy桿件軸心受壓穩(wěn)定系數(shù)，楔形柱軸心受壓穩(wěn)定系數(shù)， 計算長細(xì)比時取小頭的回轉(zhuǎn)半徑；y為軸心受壓構(gòu)件彎矩作用平面外的穩(wěn)定系數(shù)，以小頭 為準(zhǔn)；by為均勻彎曲楔形受彎構(gòu)件的整體穩(wěn)定系數(shù)；mx、 t為等效彎矩系數(shù)； 計算時回轉(zhuǎn)半徑i0以小頭為準(zhǔn)。對雙軸對稱、均勻彎曲的工字形楔形截面桿件)235()4 . 4()(43202000200020yywsxybyfhtWhA00ysyilfsAlh0023. 01000385. 01ywil式中A0、h0、Wx0、t0 分別為構(gòu)件小頭的截面面積、截面高度、截面模量、受壓翼緣截面厚度；Af 受壓翼緣截面面積

26、；iy0 受壓翼緣與受壓區(qū)腹板高度組成的截面繞軸的回轉(zhuǎn)半徑；l 楔形構(gòu)件計算區(qū)段的平面外計算長度，取支撐點間的距離。對于變截面柱，變化截面高度的目的是為了適應(yīng)彎矩的變化，合對于變截面柱，變化截面高度的目的是為了適應(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)力纖維同時達(dá)到限值。理的截面變化方式應(yīng)使兩端截面的最大應(yīng)力纖維同時達(dá)到限值。但是實際上往往是大頭截面用足，其應(yīng)力大于小頭截面，故公式但是實際上往往是大頭截面用足，其應(yīng)力大于小頭截面，故公式左端第二項的彎矩左端第二項的彎矩M1，和有效截面模量，和有效截面模量We1應(yīng)以大頭為準(zhǔn)。應(yīng)以大頭為準(zhǔn)。公式第一項源自等截面的穩(wěn)定計算。根據(jù)分析，小頭

27、穩(wěn)定承載力公式第一項源自等截面的穩(wěn)定計算。根據(jù)分析，小頭穩(wěn)定承載力的小于大頭，且剛架柱的最大軸力就作用在小頭截面上，故第一的小于大頭，且剛架柱的最大軸力就作用在小頭截面上，故第一項按小頭運算比按大頭運算安全。項按小頭運算比按大頭運算安全。 局部穩(wěn)定1.板件最大寬厚比和利用屈曲后強(qiáng)度：工字形截面（采用三塊板焊成）受彎構(gòu)件中腹板以受剪為主，翼緣以抗彎為主；增大腹板的高度，可使翼緣的抗彎能力發(fā)揮更為充分；增大腹板厚度，可利用板件屈曲后的強(qiáng)度。)(23515構(gòu)技術(shù)規(guī)程門式剛架輕型房屋鋼結(jié)yftb)(23513鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范yftb2.工字形截面構(gòu)件受壓翼緣自由外伸寬度b與其厚度t之比，應(yīng)符合下式要求3

28、.工字形截面梁、柱構(gòu)件腹板的計算高度hw與其厚度tw之比，不應(yīng)大于 。yf235250)2(123tcEIHhuttcEIHhu2623*123bcthILI/ 當(dāng)單跨變截面剛架橫梁上緣坡度不大于1：5時，在柱頂水平力作用下的側(cè)移u，可按下列公式估算：柱腳鉸接剛架柱腳剛接剛架h、L 剛架柱高度和剛架跨度，當(dāng)坡度大于1：10時，L 應(yīng)取橫梁沿破折線的總長度L=2s；Ic、Ib 柱和橫梁的平均慣性矩；H 剛架柱頂?shù)刃搅Α慰鐒偧軅?cè)移計算2/ )(10cccIII2/ )1 (210bbbbIIII變截面柱和橫梁的平均慣性矩，可按下式計算：對于楔形柱對于雙楔形橫梁剛架柱頂?shù)刃搅砂聪铝泄接?/p>

29、算：當(dāng)估算剛架在沿柱高度均布的水平風(fēng)荷載作用下的側(cè)移時WH67. 0柱腳鉸接剛架 WH45. 0hwwW*)(41柱腳剛接剛架 其中 cPH15. 1cPH當(dāng)估算剛架在吊車水平荷載Pc作用下的側(cè)移時，柱腳鉸接剛架 柱腳剛接剛架 式中W 均布風(fēng)荷載的總值； 吊車水平荷載Pc作用高度與柱高度之比；Pc 吊車水平荷載；w1、w2 風(fēng)荷載的均值。兩跨剛架：中間柱為搖擺柱的兩跨剛架，柱頂側(cè)移計算同單跨剛架，但L的應(yīng)以2s代替，s為單坡面長度。中間柱與橫梁剛接時：可將多跨剛架視為多個單跨剛架的組合體（每個中柱分為兩半，慣性矩各為I/2），按下列公式計算整個剛架在柱頂水平荷載作用下的側(cè)移：iKH)2(123

30、tiieiihEIKbiiieitiIhlI/rlrlrleiIIIIIII4式中 Ki 柱腳鉸接時各跨剛架的側(cè)向剛度之和； hi 所計算跨兩柱的平均高度； li 與所計算柱相連接的單跨剛架梁的長度； Iei 兩柱慣性矩不同時的等效慣性矩；Il 、 Ir 左、右兩柱的慣性矩。當(dāng)剛架側(cè)移不滿足要求，需要采用下列措施之一進(jìn)行調(diào)整：l 放大柱或梁的截面尺寸；l 改鉸接柱腳為剛接柱腳；l 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。yf23516斜梁和隅撐的設(shè)計斜梁和隅撐的設(shè)計斜梁的設(shè)計斜梁的設(shè)計 當(dāng)斜梁坡度不超過當(dāng)斜梁坡度不超過1：5時，因軸力很小可按壓彎構(gòu)件計算其強(qiáng)度和剛時，因軸力很小可按

31、壓彎構(gòu)件計算其強(qiáng)度和剛架平面外的穩(wěn)定，不計算平面內(nèi)的穩(wěn)定。架平面外的穩(wěn)定，不計算平面內(nèi)的穩(wěn)定。實腹式剛架斜梁的平面外計算長度，取側(cè)向支承點的間距。當(dāng)斜梁兩實腹式剛架斜梁的平面外計算長度，取側(cè)向支承點的間距。當(dāng)斜梁兩翼緣側(cè)向支承點間的距離不等時，應(yīng)取最大受壓翼緣側(cè)向支承點間的翼緣側(cè)向支承點間的距離不等時，應(yīng)取最大受壓翼緣側(cè)向支承點間的距離。斜梁不需要計算整體穩(wěn)定性的側(cè)向支承點間最大長度，可取斜距離。斜梁不需要計算整體穩(wěn)定性的側(cè)向支承點間最大長度，可取斜梁下翼緣寬度的梁下翼緣寬度的 倍。倍。當(dāng)斜梁上翼緣承受集中荷載處不設(shè)橫向加勁肋時，除應(yīng)按規(guī)范規(guī)定當(dāng)斜梁上翼緣承受集中荷載處不設(shè)橫向加勁肋時，除應(yīng)按

32、規(guī)范規(guī)定驗算腹板上邊緣正應(yīng)力、剪應(yīng)力和局部壓應(yīng)力共同作用時的折算應(yīng)驗算腹板上邊緣正應(yīng)力、剪應(yīng)力和局部壓應(yīng)力共同作用時的折算應(yīng)力外，尚應(yīng)滿足下列公式的要求：力外，尚應(yīng)滿足下列公式的要求： 隅撐設(shè)計隅撐設(shè)計 當(dāng)實腹式剛架斜梁的下翼緣受壓時，必須在受壓翼緣兩側(cè)布置隅撐當(dāng)實腹式剛架斜梁的下翼緣受壓時，必須在受壓翼緣兩側(cè)布置隅撐(山山墻處剛架僅布置在一側(cè)墻處剛架僅布置在一側(cè))作、為斜梁的側(cè)向支承，隅撐的另一端連接作、為斜梁的側(cè)向支承，隅撐的另一端連接在檁條上。在檁條上。 cos60hMNyf23516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。隅撐應(yīng)根據(jù)規(guī)范規(guī)定按軸

33、心受壓構(gòu)件的支撐來設(shè)計。隅撐截面選用隅撐應(yīng)根據(jù)規(guī)范規(guī)定按軸心受壓構(gòu)件的支撐來設(shè)計。隅撐截面選用單根等邊角鋼，軸向壓力按下式計算：單根等邊角鋼，軸向壓力按下式計算：當(dāng)隅撐成對布置時，每根隅撐的計算軸壓力可取上式計算值的一半。當(dāng)隅撐成對布置時，每根隅撐的計算軸壓力可取上式計算值的一半。需要注意的是，單面連接的單角鋼壓桿在計算其穩(wěn)定性時，不用換需要注意的是，單面連接的單角鋼壓桿在計算其穩(wěn)定性時，不用換算長細(xì)比，而是對算長細(xì)比，而是對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)。剛架橫梁剛度和柱頂水平位移驗算剛架橫梁剛度和柱頂水平位移驗算橫梁容許撓度：橫梁容許撓度：柱頂水平容許位移：柱頂水平容許位移：

34、 式中式中 、 分別為剛架橫梁的跨度和柱的高度。分別為剛架橫梁的跨度和柱的高度。500HlH180l 斜梁與柱的連接及斜梁拼接斜梁與柱的連接及斜梁拼接 一般采用高強(qiáng)螺栓端板連接，按剛接節(jié)點設(shè)計，其形式：一般采用高強(qiáng)螺栓端板連接，按剛接節(jié)點設(shè)計，其形式： 剛架節(jié)點設(shè)計剛架節(jié)點設(shè)計端板豎放端板豎放端板斜放端板斜放端板平放端板平放h1Me（a）端板豎放）端板豎放（b）端板斜放）端板斜放（c）端板平放）端板平放（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驗算最不利螺栓的拉力：驗算最不利螺栓的拉力： 橫梁與柱在連接處傳遞的彎矩；橫梁與柱在連接處傳遞的彎矩； 最

35、遠(yuǎn)一排螺栓至承壓點的距離；最遠(yuǎn)一排螺栓至承壓點的距離； 螺栓列數(shù)；螺栓列數(shù)； 任意一排螺栓至承壓點的距離；任意一排螺栓至承壓點的距離； 一個螺栓所能承受的抗拉容許承載力。一個螺栓所能承受的抗拉容許承載力。高強(qiáng)螺栓計算高強(qiáng)螺栓計算MmaxyniybtN14hMNt 分析研究表明，外伸式連接轉(zhuǎn)動剛度可以滿足剛性節(jié)點的要求。外分析研究表明，外伸式連接轉(zhuǎn)動剛度可以滿足剛性節(jié)點的要求。外伸式連接在節(jié)點負(fù)彎矩作用下，可假定轉(zhuǎn)動中心位于下翼緣中心線上。伸式連接在節(jié)點負(fù)彎矩作用下，可假定轉(zhuǎn)動中心位于下翼緣中心線上。上翼緣兩側(cè)對稱設(shè)置上翼緣兩側(cè)對稱設(shè)置4個螺栓時，每個螺栓承受下面公式表達(dá)的拉力，個螺栓時，每個螺

36、栓承受下面公式表達(dá)的拉力，并依此確定螺栓直徑：并依此確定螺栓直徑： 當(dāng)受拉翼緣兩側(cè)各設(shè)一排螺栓不能滿足承載力要求時，可以在翼緣內(nèi)當(dāng)受拉翼緣兩側(cè)各設(shè)一排螺栓不能滿足承載力要求時，可以在翼緣內(nèi)側(cè)增設(shè)螺栓。側(cè)增設(shè)螺栓。 fe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)滿足扣緊螺栓所用工具的凈空應(yīng)滿足扣緊螺栓所用工具的凈空要求，通常不小于要求，通常不小于35mm，螺栓端距不應(yīng)小于，螺栓端距不應(yīng)小于2倍螺栓孔徑，兩排螺栓之間的倍螺栓孔徑，兩排螺栓之間的最小距離為最小距離為3倍螺栓直徑，最大距離不應(yīng)超過倍螺栓直徑，最大距離不應(yīng)超過400mm。wefeaNetwtw5 . 03bfN

37、ettf6端板的厚度端板的厚度t可根據(jù)支承條件按下列公式計算，但不應(yīng)小于可根據(jù)支承條件按下列公式計算，但不應(yīng)小于16mm，和，和梁端板相連的柱翼緣部分應(yīng)與端板等厚度。梁端板相連的柱翼緣部分應(yīng)與端板等厚度。 (a)伸臂類端板伸臂類端板 (b)無加勁肋類端板無加勁肋類端板febbeNeetfswtwf2426(c)兩邊支承類端板兩邊支承類端板當(dāng)端板外伸時當(dāng)端板外伸時當(dāng)端板平齊時當(dāng)端板平齊時(d)三邊支承類端板三邊支承類端板vccbftddM在門式剛架斜梁與柱相交的節(jié)點域，應(yīng)按下列公式驗算剪應(yīng)力：在門式剛架斜梁與柱相交的節(jié)點域，應(yīng)按下列公式驗算剪應(yīng)力：fteNwwt2ftePww4 . 0剛架構(gòu)件的

38、翼緣與端板的連接應(yīng)采用全熔透對接焊縫，腹板與端板的剛架構(gòu)件的翼緣與端板的連接應(yīng)采用全熔透對接焊縫，腹板與端板的連接應(yīng)采用角焊縫。在端板設(shè)置螺栓處，應(yīng)按下列公式驗算構(gòu)件腹板連接應(yīng)采用角焊縫。在端板設(shè)置螺栓處，應(yīng)按下列公式驗算構(gòu)件腹板的強(qiáng)度：的強(qiáng)度：當(dāng)當(dāng) 時，時，當(dāng)當(dāng) 時，時，PNt4 . 02PNt4 . 02 節(jié)點構(gòu)造設(shè)計節(jié)點構(gòu)造設(shè)計 節(jié)點有加腋與不加腋兩種基本形式。在加腋形式中又有梯形加腋與節(jié)點有加腋與不加腋兩種基本形式。在加腋形式中又有梯形加腋與曲線加腋之分，一般采用梯形加腋并在加腋部分的兩端設(shè)置加勁肋曲線加腋之分，一般采用梯形加腋并在加腋部分的兩端設(shè)置加勁肋及側(cè)向支撐，以保證該加腋部分的

39、穩(wěn)定性，防止側(cè)向壓屈。加腋連及側(cè)向支撐，以保證該加腋部分的穩(wěn)定性，防止側(cè)向壓屈。加腋連接可使截面的變化符合彎矩圖形的要求，并大大提高了剛架的承載接可使截面的變化符合彎矩圖形的要求，并大大提高了剛架的承載能力。下圖為加腋節(jié)點圖。能力。下圖為加腋節(jié)點圖。橫梁屋脊拼裝節(jié)點圖橫梁屋脊拼裝節(jié)點圖柱腳設(shè)計柱腳設(shè)計根據(jù)受力要求，柱腳分剛接柱腳和鉸接柱腳兩類，當(dāng)?shù)踯嚻鹬亓扛鶕?jù)受力要求，柱腳分剛接柱腳和鉸接柱腳兩類，當(dāng)?shù)踯嚻鹬亓?噸時應(yīng)考慮設(shè)置剛性柱腳。噸時應(yīng)考慮設(shè)置剛性柱腳。本工程實例：吊車噸位本工程實例：吊車噸位20噸，柱腳形式為剛接柱腳，主要用來傳噸，柱腳形式為剛接柱腳，主要用來傳遞吊車荷載、風(fēng)荷載和結(jié)構(gòu)

40、自重。遞吊車荷載、風(fēng)荷載和結(jié)構(gòu)自重。柱腳形式柱腳形式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)有橋式當(dāng)有橋式吊車或剛吊車或剛架側(cè)向剛架側(cè)向剛度過弱時度過弱時平板式平板式鉸接柱腳鉸接柱腳剛接柱腳剛接柱腳柱腳的計算柱腳的計算一、底板的計算一、底板的計算1、底板的平面尺寸、底板的平面尺寸底板面積：底板面積：式中式中 柱軸心壓力設(shè)計值；柱軸心壓力設(shè)計值； 基礎(chǔ)混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計值；基礎(chǔ)混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計值； 錨栓孔面積。錨栓孔面積。Nccf0A按構(gòu)造要求確定底板寬度：按構(gòu)造要求確定底板寬度：式中式中 柱截面寬度或高度；柱截面寬度或高度； 靴梁厚度；靴梁厚度； 底板懸臂長度。底板懸臂長度。再根據(jù)底板面積確定底板長度。再根據(jù)底板面積確定底板長度。0