门式钢架结构设计详解课件.ppt

建筑结构选型概论 轻型房屋钢结构体系 在传统观念中 一般指由圆钢 小角钢 45 4及 56 36 4以下 组成的小型或小跨度屋架 钢架结构 采用砖墙 混凝土墙板和屋面板 多用于小型厂房 仓库或临时建筑 随着冷弯薄壁型钢和彩色压型钢板等新型围护结构和材料的出现 其概念已发生根本性变革 与传统钢结构相比 其 轻 主要体现在 采用轻质围护结构 大大减轻恒载 整体结构自重轻 采用标准化 自动化生产构件 现场装配 施工进度快 广泛用于大中小跨度 工业与民用建筑 空间布置灵活 建筑造型轻 可回收 符合环保及可持续发展原则 压型彩色钢板 板壁厚0 4 1 5mm 冷弯薄壁型钢 壁厚1 5 5mm 12门式刚架结构 12 1概述轻型门式刚架结构与一般普通钢结构相比具有以下技术特征 结构构件的横截面尺寸较小 可以有效地利用建筑空间 降低房屋的高度 建筑造型美观 门式刚架的刚度较好 自重轻 横梁与柱可以组装 为制作 运输 安装提供了有利条件 屋面刚架用钢量仅为普通钢屋架用钢量的1 5 1 10 20 50kg m2 是一种经济可靠的结构形式 山墙抗风柱 吊车梁 天窗架 轻钢结构工业厂房 正在建设中的多层轻钢结构厂房 屋面板采用压型钢板 波浪造型的轻钢结构 屋面梁轻盈 活泼 克服了工业建筑造型单一 立面造型呆板的缺点 压型钢板外墙板 主要承重骨架 门式刚架檩条 墙梁 冷弯薄壁型钢屋面 墙面 压型金属板 彩钢夹芯板屋面及墙面保温芯材 聚苯乙烯泡沫塑料 聚氨酯泡沫塑料 岩棉等支撑 屋面支撑 柱间支撑 一 门式刚架结构的组成 单层轻型钢结构房屋的组成 二 门式刚架结构的特点 重量轻 20 50kg m2 工业化程度高 施工周期短柱网布置灵活综合经济效益高 门式刚架结构性能 1 门式刚架屋面体系的整体性可以依靠檩条 隅撑来保证 从而减少了屋盖支撑的数量 同时支撑多用张紧的圆钢做成 很轻便 2 门式刚架的梁 柱多采用变截面杆件 可以节省材料 3 组成构件的杆件较薄 对制作 运输 安装的要求高 4 构件的抗弯刚度 抗扭刚度比较小 结构的整体刚度也比较柔 三 门式刚架结构的应用情况 1 我国门式刚架设计标准 门式刚架轻型房屋钢结构技术规程 CECS102 2002 2 应用范围 轻型厂房 物流中心 大型超市 体育馆 展览厅 活动房屋 加层建筑等 3 应用规模 国内每年有一千万平方米的轻钢结构建筑物竣工 中国工程建设标准化协会 1 屋面荷载较小 横向跨度为9 24m 柱高为4 5 9m 2 没有吊车或设有中 轻级工作制吊车的厂房 3 当厂房横向跨度不超过15m 柱高不超过6m时 屋面刚架梁宜采用等截面刚架形式 当厂房横向跨度大于15m 柱高超过6m时 宜采用变截面刚架形式 四 门式刚架的适用范围及截面形式 柱和梁采用变截面形式时 截面形状与内力图形附合较好 受力合理 节省材料 变截面刚架在构造连接及加工制造方面不如等截面方便 门式刚架柱脚分为铰接和刚接两种连接形式 五 变截面刚架与等截面刚架的对比 六 柱脚形式 2020 1 29 21 可编辑 刚接柱脚详图 刚接柱脚门式刚架 变截面梁 2020 1 29 23 可编辑 根据支座的构造 刚架分铰接与固接接两种 铰接时横梁弯矩较大 因此梁的截面应大些 柱一般做成变截面 基础较小 固接时刚架横梁截面较小 柱为不变截面 而基础较大 选择支座是铰接还是固接 这不仅是经济上的考虑 而且土壤条件更是一个重要的因素 当土壤的压缩性为可疑或不可靠时 铰接支座比固接好 因为支座有任何位移时 对固接刚架内力的影响比铰接刚架的影响大得多 铰接刚架柱截面向上逐渐增大 目的是与弯矩的变化相适应 加劲板 地脚螺栓 刚接柱脚工程实例 浇入素混凝土保护地脚锚栓 变截面刚架梁 等截面刚架柱 12 2刚架的受力特点无铰刚架 柱脚与基础固接 三次超静定结构 刚度好 内力分布均匀 柱底有弯矩 对地基与基础要求高 地基的不均匀沉降会产生附加内力 两铰刚架 柱脚与基础铰接 结构内力大于无铰刚架 但基础不承受弯矩 设计 施工简单 但柱脚不均匀沉降会产生附加内力 三铰刚架 柱脚 屋脊处均为铰接 为静定结构 刚度较差 结构内力大 变形及不均匀沉降均不会产生附加内力 适用于小跨度和基础性能较差的工程建筑 无铰刚架是超静定结构 结构刚度较大 但地基有不均匀沉降时 特使结构产生附加内力 三铰刚架是静定结构 地基有不均匀沉降时 对结构不会引起附加内力 但跨度大时 半榀三铰刚架的悬臂吊装内力也不少 而且三铰刚架的刚度也较差 故三铰刚架一般多用于小跨度 12米 和地基较差的情况 12 3门式刚架结构布置一 门式刚架的各种结构形式门式刚架又称山形门式刚架 其结构形式按跨度可分为单跨 双跨和多跨 按屋面坡脊数可分为单坡 双坡 多坡屋面 按截面形式分 有等截面与变截面 结构形式的选取考虑生产工艺 吊车吨位及建筑尺寸等因素 单跨单坡 单跨双坡 多跨 中间摇摆柱 高底跨 双坡双跨 门式刚架的各种结构形式 多跨 梁柱刚结 四坡双跨 摇摆柱 高低跨单坡 门式刚架的横梁与柱为刚接 柱脚与基础宜采用铰接 当水平荷载较大 檐口标高较高或刚度要求较高或有中重级工作制吊车时 柱脚与基础可采用刚接 变截面与等截面相比 前者可适应弯矩变化 节约材料 但在构造连接及加工制造方面 不如等截面方便 故当刚架跨度较大或房屋较高时才设计成变截面 二 门式刚架的结构布置1 刚架的建筑尺寸和布置跨度 一般为9 24m高度 取地坪柱轴线与斜梁轴线交点高度 宜取4 5 9m柱距 应综合考虑刚架跨度 荷载条件及使用要求等因素 宜取6m 7 5m 或9m 最大12m挑檐长度 根据使用要求确定 宜为0 5 1 2m温度分区 纵向温度区段 300m横向温度区段 150m 门式刚架的柱高与跨度的比例 高跨比H L 是选型的主要参数 从结构观点看 由于柱高的减少将使推力增大 因而对三铰门架来说 最好的形式是高度大于跨度 但对两铰门架来说 由于跨中弯矩的存在 跨度稍大于高度就成为合理的了 总的来说 高跨比H L 0 75是比较合理的 2 檩条和墙梁的布置檩条 一般应等间距布置 但在屋脊处应沿屋脊两侧各布置一道 在天沟附近布置一道 屋面檩条布置实例 墙梁 墙梁的布置 应考虑设置门窗 挑檐 遮雨篷等构件和围护材料的要求 门式刚架轻型房屋钢结构的侧墙 在采用压型钢板作围护面层时 墙梁宜布置在刚架的外侧 其间距随墙板板型及规格而定 3 支撑和刚性系杆的布置原则 在每个温度区段或分期建设的区段中 应分别设置能独立构成空间稳定结构的支撑体系 在设置柱间支撑的开间 应同时设置屋盖横向支撑 以构成几何不变体系 屋面端部支撑宜设在温度区段端部的第一或第二个开间 柱间支撑的间距应根据房屋纵向柱距 受力情况和安装条件确定 当无吊车时宜取30 45m 当有吊车宜设在温度区段中部 当温度区段较长时宜设在三分点处 间距常取40m 60m 且不宜大于60m 当建筑物宽度大于60m时 在内柱列宜适当增加柱间支撑 房屋高度较大时 柱间支撑要分层设置 端部柱间支撑考虑温度应力影响宜设置在第二柱间 当房屋内设有不小于5t的吊车时 柱间支撑宜用型钢