輕鋼結構門式鋼架和拱

第3章輕型門式剛架結構1.1概述1.2結構形式和布置1.3剛架設計1.4壓型鋼板設計1.5檁條設計1.6墻梁設計1.7支撐及構造設計

輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第1頁!了解輕型門式剛架的特點、應用現狀和發(fā)展前景，熟悉門式剛架的結構體系、維護結構及設計方法。掌握輕型鋼結構和普通鋼結構的區(qū)別,以及變截面計算。學習目標學習難點輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第2頁!輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第3頁!

輕型門式剛架結構與一般普通鋼結構相比具有以下技術特征：1.結構構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，建筑造型美觀。2.門式剛架的剛度較好，自重輕，橫梁與柱可以組裝，為制作、運輸、安裝提供了有利條件。3.屋面剛架用鋼量僅為普通鋼屋架用鋼量的1/5-1/10，是一種經濟可靠的結構形式。

1.1概述輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第4頁!

工程實例：

青島永源體育用品有限公司加工車間，是由韓國投資建設的2萬平方米輕鋼結構多層工業(yè)廠房。主體結構采用輕鋼結構框架體系。樓面板采用鋼－混凝土組合樓板。屋面板均采用雙層壓型鋼板，兩層壓型鋼板之間放置了耐火性能較好的巖棉保溫隔熱層，波浪造型的輕鋼結構屋面梁輕盈、活潑，克服了工業(yè)建筑造型單一、立面造型呆板的缺點。輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第5頁!壓型鋼板外墻板輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第6頁!單層輕型鋼結構房屋的組成輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第7頁!

1.1.2門式剛架結構的特點

重量輕工業(yè)化程度高、施工周期短柱網(無模數)布置靈活綜合經濟效益高輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第8頁!2.門式剛架的梁、柱多采用變截面桿件，檁條采薄型,可以節(jié)省材料。3.組成構件的桿件較薄，對制作、涂裝、運輸、安裝的要求高。4.構件的抗彎剛度、抗扭剛度比較小，結構的整體剛度也比較柔。輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第9頁!輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第10頁!5.變截面剛架與等截面剛架的對比:柱和梁采用變截面形式時，截面形狀與內力圖形附合較好，受力合理、節(jié)省材料。變截面剛架在構造連接及加工制造方面不如等截面方便。6.柱腳形式:門式剛架柱腳分為鉸接和剛接兩種連接形式。輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第11頁!加勁板地腳螺栓剛接柱腳工程實例輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第12頁!一、門式剛架結構特點結構特點（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，柱腳與基礎宜采用鉸接；當設有橋式吊車、檐口標高較高或對剛度要求較高時，柱腳和基礎可采用剛接；（3）構件單元可根據運輸條件劃分，單元之間在現場用螺栓連接，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；

第二節(jié)結構形式和布置

輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第13頁!二結構形式與布置1結構形式：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。（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

第二節(jié)結構形式和布置

輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第14頁!3．結構布置（1）溫度區(qū)段布置(如下表)（2）伸縮縫設置可通過設置雙柱，或搭接檁條,及吊車梁的螺拴連接處采用長圓孔進行調節(jié)。結構情況縱向溫度區(qū)段橫向溫度區(qū)段柱頂為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露天結構120－－溫度區(qū)段長度輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第15頁!（2）托梁當因建筑或工藝要求門式剛架柱被抽除時，應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，當屋面荷載偏心產生較大扭矩時，可采用箱型截面。托梁的形式和尺寸輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第16頁!三、支撐體系布置1．柱間支撐（1）無吊車時柱間支撐的間距宜取30～45m；當有吊車時宜設在溫度區(qū)段中部，或當溫度區(qū)段較長時宜設在三分點處，且間距不宜大于60m；（2）當建筑物寬度大于60m時，內柱列宜適當增加柱間支撐；（3）支撐與構件的夾角應在30°～60°范圍內，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(下圖)，當橋式吊車起重量大于5ｔ時，宜采用型鋼支撐；（5）柱間支撐的內力，應根據該柱列所受縱向荷載（如風、吊車制動力）按支承于柱腳基礎上的豎向懸臂桁架計算；輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第17頁!柱間支撐布置（6）對于交叉支撐斜撐可不計壓桿的受力。當同一柱列設有多道柱間支撐時，縱向力在支撐間可按考慮；（7）在每一伸縮縫區(qū)段，沿每一縱向柱列均應設置柱間垂直支撐,且與橫向水平支撐同一節(jié)間(下圖)。輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第18頁!2．屋面水平支撐（1）屋蓋橫向支撐宜設在溫度區(qū)間端部的個或第二個開間；.（2）在剛架轉折處（柱頂和屋脊）應沿房屋全長設置剛性系桿；（3）屋面交叉支撐和柔性系桿可按拉桿設計，非交叉支撐桿件(如橫桿)及剛性系桿應按壓桿設計；

輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第19頁!3隅撐布置為保證剛架梁下翼緣和柱內翼緣的平面外穩(wěn)定性，可在梁與檁條或柱與墻梁之間增設隅撐。隅撐應按軸心受壓構件設計，軸壓力按下式計算輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第20頁!隅撐輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第21頁!第二節(jié)檁條設計輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第22頁!桁架式檁條輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第23頁!（三）連接（1）檁條可設計為單跨簡支構件或連續(xù)構件；（2）簡支檁條和連續(xù)檁條一般通過搭接方式不同實現。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，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。（a）鋼板檁托（b）角鋼檁托檁條連接構造輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第24頁!（a）直拉條（b）斜拉條（c）剪刀拉條（d）撐桿輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第25頁!（3）當屋蓋有天窗時，應在天窗兩側檁條之間設置斜拉條和直撐桿；撐桿處應同時設置斜拉條，將檁條沿屋面坡度方向的分力傳到鋼梁或鋼柱上。（4）拉條一般設置在離檁條上翼緣1/3高度處，當檁條在風吸力作用下，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腹板高度處設剪刀式拉條。輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第26頁!3.荷載組合原則（1）屋面均布活荷載不與雪荷載同時考慮，應取兩者中較大值；（2）積灰荷載應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自重（如拉條支撐自重）同時考慮；（4）當需要考慮地震作用時，風荷載不與地震作用同時考慮。輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第27頁!1.內力分析垂直于主軸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0=-，

為主軸x與平行于屋面軸x1的夾角。輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第28頁!（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，可按下式計算受彎檁條的穩(wěn)定性（只對冷彎薄壁型鋼）3.穩(wěn)定計算Wex、Wey——對主軸x、y的有效截面模量（有效截面模量只針對冷彎薄壁型鋼，熱軋型鋼用毛截面模量相對簡單）

；bx——受彎構件繞強軸的整體穩(wěn)定性；f——鋼材的強度設計值。輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第29頁!輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第30頁!輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第31頁!有效截面模量可由有效截面寬度求出：一般情況下：be1=0.4be;be2=0.6be輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第32頁!一、荷載及荷載組合（一）荷載1．永久荷載結構自重，一般為0.25～0.35kN/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、風荷載、懸掛或橋式吊車荷載。第三節(jié)剛架設計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點簡圖；當有吊車荷載時，可采用2質點簡圖。（a）單質點（b）兩質點輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第33頁!水平荷載的傳力過程示意圖輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第34頁!活載（柱距6m）輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第35頁!右風（柱距6m，基本風壓0.55）輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第36頁!2．考慮地震作用時荷載組合①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。②計算剛架考慮地震作用組合的內力時，（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。實際經驗表明，當地震設防烈度為7度而相應風荷載大于0.35kN/m2（標準值）或為8度（Ⅰ、Ⅱ類場地上）而風荷載大于0.45kN/m2時，地震作用組合一般不起控制作用，可只進行基本的內力計算。輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第37頁!變截面門式剛架應采用彈性分析方法，按平面結構確定各種內力，僅當構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力組合時一般應計算以下四種簡化組合(以M,N為主)：①Mmax及相應N,V；②Mmin(即負彎矩最大)及相應N,V；③Nmax及相應M,V(M有正負最大)；④Nmin及相應M,

V(M有正負最大)

。內力計算原則：根據不同荷載組合下內力分析結果，找出控制截面的內力組合，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。（一）剛架的內力計算輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第38頁!N0——為小頭的軸向壓力設計值M1——為大頭的彎矩設計值；Ae0——為小頭的有效截面面積；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，楔形柱軸心受壓穩(wěn)定系數，計算長細比時取小頭的回轉半徑；y——為軸心受壓構件彎矩作用平面外的穩(wěn)定系數，以小頭

為準；by——為均勻彎曲楔形受彎構件的整體穩(wěn)定系數；mx、t——為等效彎矩系數；

NE0——歐拉臨界力(計算時回轉半徑i0以小頭為準)。輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第39頁!式中A0、h0、Wx0、t0——

分別為構件小頭的截面面積、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；iy0——

受壓翼緣與受壓區(qū)腹板1/3高度組成的截面繞y軸的回轉半徑；l——

楔形構件計算區(qū)段的平面外計算長度，取支撐點間的距離。注：楔形構件平面內計算長度則要復雜得多，見下述內容輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第40頁!（1）水平橫梁可不考慮軸力的影響，只需按截面受彎構件進行驗算，一般應驗算強度、整體穩(wěn)定、局部穩(wěn)定和撓度。（2）等截面折線型橫梁，坡度不大于1/3時，可不考慮橫梁內軸力的影響，僅需按受壓、受彎構件進行驗算；當坡度大于1/3時，應按壓彎構件進行驗算。（3）橫梁不需計算整體穩(wěn)定的側向支承點間最大長度，可取橫梁上下翼緣寬度的16235/fy

倍。

3當橫梁上翼緣承受集中荷載處不設橫向加勁肋時，除按下式驗算該處的折算應力外2．等（變）截面橫梁——腹板計算邊緣同一點上同時產生的正應力、剪應力和局部壓應力。輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第41頁!4．變截面剛架斜梁（1）實腹式剛架橫梁的平面外計算長度，應取側向支承點間的距離；（2）當橫梁兩翼緣側向支承點間的距離不等時，應取最大受壓翼緣側向支承點間的距離。（3）當實腹式剛架橫梁的下翼緣受壓時，必須在受壓翼緣的兩側布置隅撐作為橫梁的側向支承，隅撐的另一端連接在檁條上。5變截面剛架梁計算中與等截面梁的不同處（1）實腹式斜梁在平面內按壓彎構件計算強度穩(wěn)定，在平面外按壓彎構件計算穩(wěn)定；(2)還應注意Ib的不同及局部穩(wěn)定中屈曲后強度。輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第42頁!輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第43頁!hhc＋空白（三）輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第44頁!當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，當坡度大于1：10時，L

應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—剛架柱頂等效水平力。（四）、單跨剛架側移計算輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第45頁!剛架柱頂等效水平力可按下列公式計算：當估算剛架在沿柱高度均布的水平風荷載作用下的側移時柱腳鉸接剛架輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第46頁!式中W——

均布風荷載的總值；——

吊車水平荷載Pc作用高度與柱高度之比；Pc——

吊車橫向水平荷載；w1、w4——

風荷載的均值。輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第47頁!輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第48頁!當剛架側移不滿足要求，需要采用下列措施之一進行調整：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。輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第49頁!（a）端板豎放b）端板橫放（c）端板斜放（d）斜梁拼接梁柱連接節(jié)點輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第50頁!（4）三邊支承類端板Nt——一個高強螺栓的受拉承載力設計值；ew、ef——分別為螺栓中心至腹板和翼緣板表面的距離；b、bs——分別為端板和加勁肋板的寬度a——螺栓的間距；f——端板鋼材的抗拉強度設計值。輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第51頁!4．端板螺栓處構件腹板強度驗算Nt2——翼緣內第二排一個螺栓的軸向拉力設計值；P——高強度螺栓的預拉力；ew——螺栓中心至腹板表面的距離；tw——腹板厚度；f——腹板鋼材的抗拉強度設計值。輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第52頁!a)錨栓錨栓底板雙螺母及墊板柱b)底板雙螺母及墊板柱鉸接柱腳輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第53頁!一、屋面和墻面板屋面常見作法：一種采用夾芯鋼板作為屋面的保溫防水層；一種采用壓型鋼板防水并承受屋面荷載，鋼板下鋪設超細玻璃纖維棉保溫。墻面系統(tǒng)也分為兩種：一種為壓型鋼板內加玻璃纖維棉保溫，如對外觀要求較高，可在玻璃棉內側增設彩鋼平板；一種情況為采用具有保溫功能的夾芯板。按構造作法屋面和墻面板可分為三大類即螺釘外露式、暗扣式和鎖縫式。第四節(jié)圍護結構輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第54頁!墻梁一般采用C型和Z型冷彎薄壁型鋼，最大剛度平面在水平方向。（一）縱墻結構布置（1）墻梁的間距取決于墻板的材料強度、尺寸、所受荷載的大小、門窗洞口等（一般不大于2.5m）；（2）墻梁跨度為4～6m時，宜在跨中設一道拉條；當墻梁跨度大于6m時，宜在跨間三分點處各設一道拉條。

當墻粱單側掛墻板時，拉條應連接在墻梁掛墻板的一側1/3處；當墻梁兩側均掛有墻板時，拉條宜連接在墻梁重心點處。（3）在最上層墻梁處宜設斜拉條將拉力傳至承重柱或墻架柱。二、墻面布置和連接輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第55頁!（二）山墻結構布置山墻結構布置輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第56頁!輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第57頁!Mx、My——分別為水平荷載和豎向荷載產生的彎矩；Vx、Vy——分別為水平荷載和豎向荷載產生的剪力；Wenx、Weny——分別為繞主軸x和主軸y的有效凈截面模量；b0、h0——分別為墻梁在豎向和水平向的計算高度，取型

鋼板件連接處兩圓弧起點之間的距離；t——墻梁壁厚。（2）外側設有壓型鋼板的墻梁在風吸力作用下的穩(wěn)定性

可按輕鋼規(guī)程附錄E的規(guī)定計算。（3）當外側設有壓型鋼板的實腹式剛架柱的內側翼緣受壓時，可沿內側翼緣設置成對的隅撐，作為柱的側向支承。隅撐的另一端連接在墻梁上。輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第58頁!計算模型及風載體型系數輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第59頁!（四）設計要求1.確定屋面結構布置（包括支撐體系布置）2.計算門式剛架內力和變形（1）確定梁、柱截面形式，并初步估截面尺寸（2）梁、柱線剛度計算及梁、柱計算長度確定（3）荷載計算（4）計算各工況下的內力、柱頂水平位移及橫梁撓度（5）荷載組合和內力組合（不考慮抗震情況）輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第60頁!節(jié)點及單元編號圖二、計算模型輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第61頁!三、荷載工況（a）恒載qD=0.25x6=1.5輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第62頁!（c）左風輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第63頁!四、各工況內力（a）彎矩（b）剪力（c）軸力恒載作用下剛架內力圖輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第64頁!（a）彎矩（b）剪力（c）軸力左風作用下剛架內力圖輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第65頁!六、構件截面驗算輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第66頁!8.44m

輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第67頁!輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第68頁!輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第69頁!s輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第70頁!輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第71頁!輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第72頁!輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第73頁!輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第74頁!輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第75頁!輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第76頁!謝謝！請繼續(xù)請思考教材P83~84習題輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第77頁!學習目標輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第78頁!正在建設的門式剛架工程實例輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第79頁!

正在建設中的多層輕鋼結構廠房輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第80頁!主要承重骨架－門式剛架檁條、墻梁

－冷彎薄壁型鋼

屋面、墻面

－壓型金屬板、彩鋼夾芯板屋面及墻面保溫芯材

－聚苯乙烯泡沫塑料、聚氨酯泡沫塑料、巖棉等支撐

－屋面支撐、柱間支撐

1.1.1門式剛架結構的組成輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第81頁!門式剛架結構示意輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第82頁!門式剛架整體性能：1.門式剛架屋面體系的整體性可以依靠檁條、隅撐來保證，從而減少了屋蓋支撐的數量，同時支撐多用張緊的圓鋼做成，很輕便。輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第83頁!

1.1.3門式剛架結構的應用情況

1.我國門式剛架設計規(guī)程：《門式剛架輕型房屋鋼結構技術規(guī)程》(CECS102:2002)

2.應用范圍：輕型廠房、物流中心、大型超市、體育館、展覽廳、活動房屋、加層建筑等。

3.應用規(guī)模：國內每年有一千萬平方米的輕鋼結構建筑物竣工。輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第84頁!4.輕型門式剛架的適用范圍及截面形式：(1).屋面荷載較小，橫向跨度為9～36m，柱高為4.5～12m，柱距6m～9m(2).沒有吊車或設有中、輕級工作制吊車的廠房。(3).當廠房橫向跨度不超過15m，柱高不超過6m時，屋面剛架梁宜采用等截面剛架形式。當廠房橫向跨度大于15m，柱高超過6m時，宜采用變截面剛架形式。輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第85頁!剛接柱腳詳圖鉸接柱腳詳圖剛接柱腳門式剛架鉸接柱腳門式剛架變截面梁變截面梁、柱輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第86頁!變截面剛架梁

等截面剛架柱輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第87頁!

（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。（6）和屋架結構相比，整個構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。輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第88頁!跨度：橫向剛架柱軸線間的距離；高度：地坪至柱軸線與橫梁軸線交點的高度，根據使用要求的室內凈高確定。無吊車時，高度一般為4.5～9m；有吊車時應根據軌頂標高和吊車凈空要求確定，一般為9～12m。柱距：宜為6m，通常介于4.5～9m之間。檐口高度：地坪至房屋外側檁條上緣的高度；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1/8～1/20，在雨水較多地區(qū)可取較大值。

2．門式剛架的尺寸

輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第89頁!（1）實腹屋面梁實腹屋面梁結構體系是在鋼筋混凝土結構上用鋼梁、檁條、屋面支撐和屋面板搭建而成。屋面鋼梁采用人字鋼梁，按簡支梁設計，可根據受力情況分段采用變截面，鋼梁對混凝土柱有推力。4．實腹屋面梁和托梁實腹梁鋼屋架形式輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第90頁!輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第91頁!輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第92頁!輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第93頁!（5）剛性系桿可由檁條兼作(屋脊緣口處須加強)，此時檁條應滿足對壓彎構件的剛度和承載力要求；（6）屋蓋橫向水平支撐可僅設在靠近上翼緣處（7）交叉支撐可采用圓鋼，按拉桿設計；（8）屋面橫向水平支撐內力，應根據縱向風荷載按支承于柱頂的水平桁架計算，對于交叉支撐可不計壓桿的受力。輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第94頁!A——

實腹式橫梁被支承翼緣的截面面積；f——

實腹式橫梁鋼材的強度設計值；fy——

實腹式橫梁鋼材的屈服強度；

——

隅撐與檁條軸線間的夾角。輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第95頁!輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第96頁!一、檁條布置和連接（a）（b）（c）（d）（e）（f）實腹式檁條（一）截面形式

檁條一般設計成單跨簡支構件，有實腹式和桁架式兩大類，實腹式檁條也可以設計成連續(xù)構件。輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第97頁!（1）檁條承受彎曲和扭轉的共同作用；（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）屋脊檁條應采用雙檁條方案，并應在高度1/3處用圓鋼或鋼管相互拉結；（4）檁條跨度由主剛架柱距決定；（5）檁條間距應綜合考慮天窗、通風屋脊、采光帶、天溝、屋面材料、檁條規(guī)格等因素，一般應等間距布置，但在屋脊和檐口處，為便于屋脊蓋板和天溝收邊，檁條布置應做局部調整。（二）布置和連接輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第98頁!拉條（圖（a）～（c））和撐桿（圖（d））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。拉條和撐桿的截面應按計算確定，拉條一般采用直徑8～16mm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。（四）拉條與撐桿輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第99頁!拉條和撐桿的布置原則：（1）當檁條跨度l≤4m時，可按計算要求確定是否需要設置拉條；（2）當屋面坡度i≥1/10或檁條跨度l＞4m時，應在檁條跨中受壓翼緣設置一道拉條；當跨度大于6m時，宜在檁條三分點處各設一道拉條（圖3-13）；輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第100頁!（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、積灰荷載和風荷載、施工及檢修荷載。對輕型屋面，檁條設計的風荷載要考慮向上的吸力和向下的風壓力兩種情況。采用雙檁條兼做剛性系桿時，應考慮檁條作為縱向支撐體系的一部分而產生的軸向內力；對設有隅撐的檁條，尚應考慮作為剛架梁受壓翼緣側向支承產生的附加軸力和彎矩。二、檁條計算輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第101頁!（二）計算（a）C型截面（b）Z型截面檁條計算示意圖輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第102頁!2.強度計算Mx、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；f——鋼材的強度設計值。輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第103頁!上面的穩(wěn)定算式只針對受彎構件，若是壓彎構件要考慮壓力和彎曲的耦合效應，對冷彎薄壁壓彎構件，因處于彎扭狀態(tài)，還要求解彎扭換算長細比（見下圖公式），比較復雜，因此應盡量避免讓冷彎薄壁構件處于壓彎狀態(tài)，避免不了就盡量用閉口或熱軋構件承受壓彎荷載。本課程只講解純受彎的冷彎薄壁構件穩(wěn)定計算。輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第104頁!純受彎的冷彎薄壁構件有效截面模量問題：由于冷彎薄壁構件最大寬厚比限值（如下表所列）比一般梁要大（如Q235工字梁翼緣不出現局部失穩(wěn)的寬厚比限值為13），會出現局部屈曲，且檁條連接使用普通螺栓且數量少孔隙也較大,這就決定了檁條的約束僅針對面外位移而不能阻止扭轉,應考慮屈曲后有效截面,

從構件實際寬度中去除失效寬度，只利用剩下的有效寬度計算截面模量，稱為有效截面模量輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第105頁!輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第106頁!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軸荷載的標準值。4.變形計算輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第107頁!豎向荷載的傳力過程示意圖輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第108頁!恒載（柱距6m）輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第109頁!左風（柱距6m，基本風壓0.55）輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第110頁!1．不考慮地震作用時荷載組合①永久荷載×1.2+0.9（豎向可變荷載×1.4+風荷載×1.4+吊車豎向可變荷載×1.4+吊車水平可變荷載×1.4）；②永久荷載×1.0+0.9（風荷載×1.4+鄰跨吊車水平可變荷載×1.4）；③永久荷載×1.0+風荷載（吸力）×1.4；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力組合以進行剛架截面強度的計算；2、3項組合主要用于計算軸力最小而相應彎矩最大內力組合進行柱腳及錨栓的計算。（二）荷載組合輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第111頁!二、構件截面設計門式剛架計算簡圖輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第112頁!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度，截面繞弱軸抗彎性能較差，構件的平面外穩(wěn)定為結構設計的控制性因素。1．變截面柱(等截面柱略)（1）平面內穩(wěn)定計算（二）構件的穩(wěn)定設計(整穩(wěn)局穩(wěn))（2）平面外穩(wěn)定計算輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第113頁!對雙軸對稱、均勻彎曲的工字形楔形截面桿件輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第114頁!楔形剛架平面內計算長度系數(2)柱腳剛接時，輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第115頁!尚應滿足下列要求(注:上述公式也適用于變截面梁)F——

上翼緣所受的集中荷載；tf、tw——

橫梁翼緣和腹板的厚度；m——

參數，m≤1.0，在橫梁負彎矩區(qū)取零；M——

集中荷載作用處的彎矩；We——

有效截面最大受壓纖維的截面模量。輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第116頁!6局部穩(wěn)定及屈曲后強度板件最大寬厚比和利用屈曲后強度：工字形截面（采用三塊板焊成）受彎構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度。輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第117頁!h1.087輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第118頁!f輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第119頁!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輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第120頁!柱腳剛接剛架其中當估算剛架在吊車水平荷載Pc作用下的側移時，柱腳鉸接剛架柱腳剛接剛架輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第121頁!兩跨剛架：中間柱為搖擺柱的兩跨剛架，柱頂側移計算同單跨剛架，但L的應以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移：輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第122頁!式中∑Ki——

柱腳鉸接時各跨剛架的側向剛度之和；

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。輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第123頁!1梁柱連接及梁拼接節(jié)點（1）門式剛架橫梁與柱的連接，可采用端板豎放、平放和斜放三種形式。（2）主剛架構件的連接可采用承壓型或摩擦型高強螺栓連接。高強度螺栓直徑通常采用M16～M24。（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(圖(d))。與斜梁端板連接的柱翼緣部分應與端板等厚度(圖(a))。（五）節(jié)點設計輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第124頁!端板支承條件2端板的厚度應根據支承條件確定，但不應小于16mm。（1）伸臂類端板（2）無加勁肋類端板（3）兩邊支承類端板當端板外伸時當端板平齊時輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第125頁!3．節(jié)點域剪應力驗算門式剛架斜梁與柱相交的節(jié)點域，應驗算剪應力。dc、tc——分別為節(jié)點域的寬度和厚度；db——斜梁端部高度或節(jié)點域高度；M——節(jié)點承受的彎矩，對多跨剛架中間柱處，應取兩側斜

梁端彎矩的代數和或柱端彎矩；fv——節(jié)點域鋼材的抗剪強度設計值。輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第126頁!5柱腳（1）多用平板式鉸接柱腳或剛接柱腳；（2）水平剪力由底板與混凝土基礎間的

摩擦力（摩擦系數取0.4或設置抗剪鍵承受；（3）計算帶有柱間支撐的柱腳錨栓在風荷載作用下的上拔力時，應計入柱

間支撐產生的最大豎向分力。地腳螺栓加勁板輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第127頁!a)b)錨栓錨栓底板柱加勁板加勁板底板錨栓支承托座柱露出式剛接柱腳輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第128頁!屋面構造作法（a）壓型鋼板（b）夾芯板屋面板作法輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第129頁!縱墻結構布置輕鋼結構門式鋼架和拱共152頁，您現在瀏覽的是第130頁!

在垂直荷載作用下，坡頂門式剛架的運動趨勢是屋脊向下、屋檐向外變形。屋面板將與支撐檁條一起以深梁的形式來抵抗這一變形趨勢。這時，屋面板承受剪力，起深梁的腹板的作用。而邊緣檁條承受軸力起深梁翼緣的作用。顯然，屋面板的抗剪切能力要遠遠大于其抗彎曲能力。所以，蒙皮效應指的是蒙皮板由于其抗剪切剛度對于使板平面內產生變形的荷載的抵抗效應。對于斜坡門式剛架，抵抗豎向荷載作用的蒙皮