钢结构设计复习

1、门式刚架轻型房屋钢结构门式刚架轻型房屋钢结构 概述概述 结构形式和结构布置结构形式和结构布置 刚架设计刚架设计 檩条设计檩条设计 压型钢板设计压型钢板设计门式刚架轻型房屋钢结构技术规范门式刚架轻型房屋钢结构技术规范 GB51022-20151.1 概述概述一、定义一、定义1门式刚架轻型房屋：承重结构采用变截面或等截面实门式刚架轻型房屋：承重结构采用变截面或等截面实腹刚架，维护系统采用轻型钢屋面和轻型外墙的单层腹刚架，维护系统采用轻型钢屋面和轻型外墙的单层房屋。房屋。(1)、横向框架、横向框架(2)、屋盖结构、屋盖结构 (3)、支撑体系、支撑体系(4)、吊车梁和制动梁、吊车梁和制动梁(5)、墙架

2、、墙架2二、门式刚架结构的组成二、门式刚架结构的组成(3)、支撑体系、支撑体系 包括屋盖部分的支撑和柱间支撑等。它一方面与柱、吊车梁等组成单层厂房钢结构的纵向它一方面与柱、吊车梁等组成单层厂房钢结构的纵向框架，承担纵向水平荷载；另一方面又把主要承重体框架，承担纵向水平荷载；另一方面又把主要承重体系由个别的平面结构连成空间的整体结构，从而保证系由个别的平面结构连成空间的整体结构，从而保证了单层厂房钢结构所必需的刚度和稳定。了单层厂房钢结构所必需的刚度和稳定。3二、门式刚架结构的组成二、门式刚架结构的组成l主要依据主要依据冷弯薄壁型钢结构技术规范（GB50018-2002）门式刚架轻型房屋钢结构技

3、术规范（GB51022-2015）4三、门式刚架的特点三、门式刚架的特点l适用条件适用条件 1)轻型轻型轻型屋盖，轻型外墙2)承重结构承重结构单跨和多跨实腹式门式刚架3)无吊车，Q20t桥式吊车，Q3t悬挂吊车5三、门式刚架的特点三、门式刚架的特点l受力特点受力特点构件中板宽厚比较大，利用了板件的屈曲后强度屈曲后强度。截面特征用有效宽度有效宽度计算。6 有效宽度法有效宽度法be为有效宽度为有效宽度1）质量轻质量轻：用钢量为：用钢量为1030kg/m2,自重为砼的自重为砼的1/201/30；2）整体刚度好整体刚度好：存在蒙皮效应：存在蒙皮效应 ；3）柱网布置灵活柱网布置灵活：柱距不受模数限制；：

4、柱距不受模数限制；4）支撑系统简洁支撑系统简洁：整体性可依靠檩条、隅撑保证；：整体性可依靠檩条、隅撑保证；5）综合效益高综合效益高：造价高于砼（材料价格），但周期短，：造价高于砼（材料价格），但周期短，投资效益高。投资效益高。7三、门式刚架的特点三、门式刚架的特点l多脊多坡多脊多坡 V.S. 单脊双坡单脊双坡8用钢量大致相同，多采用单脊双坡（金属压型板用钢量大致相同，多采用单脊双坡（金属压型板屋面为长坡面排水创造了条件，多脊多坡刚架的屋面为长坡面排水创造了条件，多脊多坡刚架的内天沟容易渗漏和堆雪）内天沟容易渗漏和堆雪）四坡双跨四坡双跨双坡双跨双坡双跨1.2 结构形式和结构布置结构形式和结构布置

5、l尽量避免不等高刚架尽量避免不等高刚架9内天沟的渗漏和堆雪问题更严重内天沟的渗漏和堆雪问题更严重高低跨高低跨摇摆柱铰接连接摇摆柱铰接连接10l双坡多跨刚架的中柱布置双坡多跨刚架的中柱布置11l等截面等截面 V.S. 变截面变截面(楔形楔形) 截面尺寸估算截面尺寸估算梁梁 等截面：等截面：1/401/30跨度跨度 变截面：梁端高不宜小于变截面：梁端高不宜小于1/35跨度跨度柱柱 等截面：不小于等截面：不小于1/20柱高柱高 变截面：不宜小于变截面：不宜小于250mm12l刚架柱底铰接刚架柱底铰接 V.S. 刚接刚接l屋面坡度宜取屋面坡度宜取1/201/8多为铰接支承，平板支座，设多为铰接支承，平

6、板支座，设12对地脚螺栓对地脚螺栓刚接刚接工业厂房且有桥式吊车（宜采用等截面工业厂房且有桥式吊车（宜采用等截面柱）柱）雨水较多地区宜取大值。雨水较多地区宜取大值。 在每个温度区段或分期建设的区段中，应分别设置能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。独立构成空间稳定结构的支撑体系。 端部支撑宜设在温度区段端部的第一或端部支撑宜设在温度区段端部的第一或第二开间。第二开间。 在设置柱间支撑的开间，应同时设置屋盖横向支撑，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。以构成几何不变体系。 刚架转折处，应设置通长刚性系杆，以保证面外稳定。刚架转

7、折处，应设置通长刚性系杆，以保证面外稳定。134、屋面支撑和刚性系杆的布置原则：、屋面支撑和刚性系杆的布置原则： 柱间支撑的间距：柱间支撑的间距：3045m；45 最适宜最适宜; 当房屋高度较大时，柱当房屋高度较大时，柱间支撑应分层设置；间支撑应分层设置； 端部柱间支撑宜设置在端部柱间支撑宜设置在第一或第二柱间第一或第二柱间; 应同时布置屋面支撑。应同时布置屋面支撑。145、柱间支撑的布置原则：、柱间支撑的布置原则：无吊车时无吊车时n温度区段90m,中央中央设置一道下层支撑。15上层支撑上层支撑下层支撑下层支撑使厂房结构在温度变化时能较自由地从支撑处向两端伸缩，使厂房结构在温度变化时能较自由地

8、从支撑处向两端伸缩，减小温度变形和应力。减小温度变形和应力。5、柱间支撑的布置原则：、柱间支撑的布置原则：W Wn温度区段长度温度区段长度超过超过90m，1/3点处点处各设一道支撑，各设一道支撑，且且支撑间距支撑间距50m，以免传力路程太长以免传力路程太长。165、柱间支撑的布置原则：、柱间支撑的布置原则：n短而高短而高的单层厂房钢结构，的单层厂房钢结构，下层支撑可布置下层支撑可布置在在两端两端。 不会产生很大的温度应力，不会产生很大的温度应力，大幅提高大幅提高厂房纵向刚度厂房纵向刚度。175、柱间支撑的布置原则：、柱间支撑的布置原则：n为传递风力，上层支撑需要布置在温度区段端部为传递风力，上

9、层支撑需要布置在温度区段端部。（柱在吊车梁以上部分的刚度小，不会产生过大的柱在吊车梁以上部分的刚度小，不会产生过大的温度应力温度应力）。185、柱间支撑的布置原则：、柱间支撑的布置原则：n在有下层支撑处也应设置上层支撑在有下层支撑处也应设置上层支撑。门式刚架轻型房屋钢结构门式刚架轻型房屋钢结构 概述概述 结构形式和结构布置结构形式和结构布置 刚架设计刚架设计 檩条设计檩条设计 压型钢板设计压型钢板设计l均布活荷载均布活荷载的标准值（按投影面积算）取的标准值（按投影面积算）取0.5kN/m2；投影；投影面积大于面积大于60m2,取取0.3kN/m2；l检修集中荷载检修集中荷载标准值取标准值取1.

10、0kN或实际值；或实际值；l风载风载(W)：门式刚架轻型房屋钢结构技术规范门式刚架轻型房屋钢结构技术规范(GB51022-2015) ；l温度温度(T)：按实际环境温差考虑；：按实际环境温差考虑；l吊车吊车(C)：建筑结构荷载设计规范建筑结构荷载设计规范 (GB50009-2012)，吊车的组合一般不超过两台；吊车的组合一般不超过两台；l地震作用地震作用(E)：按：按GB50009-2012的规定取用，不与风荷载的规定取用，不与风荷载作用同时考虑。作用同时考虑。201.3.1 荷载及荷载组合荷载及荷载组合 屋面屋面均布活荷载均布活荷载不与不与雪荷载雪荷载同时考虑，应取两者同时考虑，应取两者中的

11、中的较大值较大值； 积灰荷载积灰荷载应与雪荷载或屋面均布活荷载中的应与雪荷载或屋面均布活荷载中的较大较大值同时考虑值同时考虑； 施工或检修集中荷载施工或检修集中荷载不与屋面材料或檩条不与屋面材料或檩条自重自重以以外的其他荷载同时考虑；外的其他荷载同时考虑； （设计屋面材料设计屋面材料/檩条时檩条时才考虑才考虑） 多台吊车的组合应符合多台吊车的组合应符合GB50009-2012的规定；的规定； 当需要考虑地震作用时，当需要考虑地震作用时，风荷载不与地震作用同风荷载不与地震作用同时考虑时考虑。 21 荷载组合原则荷载组合原则侧移计算原则侧移计算原则 22 变截面门式刚架柱顶侧移应采用变截面门式刚架

12、柱顶侧移应采用弹性弹性分析方法确定。分析方法确定。 计算时计算时荷载取标准值，不考虑荷载分项系数荷载取标准值，不考虑荷载分项系数。 如果最后验算时刚架的如果最后验算时刚架的侧移不满足侧移不满足要求要求1.3.2 刚架内力和侧移计算刚架内力和侧移计算侧移计算原则侧移计算原则 23 如果最后验算时刚架的如果最后验算时刚架的侧移不满足侧移不满足要求，即需要采用要求，即需要采用下列措施之一进行调整：下列措施之一进行调整： 1、放大柱或梁的截面尺寸；、放大柱或梁的截面尺寸； 2、改铰接柱脚为刚接柱脚；、改铰接柱脚为刚接柱脚； 3、把多跨框架中的摇摆柱改为上端和梁刚接的节点连、把多跨框架中的摇摆柱改为上端

13、和梁刚接的节点连接形式。接形式。1.3.2 刚架内力和侧移计算刚架内力和侧移计算计算长度计算长度241.3.3 刚架柱和梁的设计刚架柱和梁的设计l刚架梁、柱以其侧向支撑点间的距离作为平面外计刚架梁、柱以其侧向支撑点间的距离作为平面外计算长度算长度1檩条（墙梁）檩条（墙梁）2斜梁（钢柱）斜梁（钢柱）3隅撑隅撑梁的计算长度梁的计算长度2倍隅撑间距倍隅撑间距隅撑是隅撑是弹性支座弹性支座25l有效宽度取值：有效宽度取值：he：腹板受压区有效宽度；：有效宽度系数；hc:腹板受压区高度;hw:腹板高度。2.腹板的有效宽度：腹板的有效宽度： 当腹板全部受压时： 当腹板部分受拉时，受拉区全部有效，受压区有效宽

14、度为：ewhhechh2.腹板的有效宽度：腹板的有效宽度：262.腹板的有效宽度：腹板的有效宽度：l有效宽度系数有效宽度系数271.250.911.0(0.243)2.腹板的有效宽度：腹板的有效宽度：l反应腹板受压、受弯时稳定性的参数反应腹板受压、受弯时稳定性的参数wwy/28.1235 /htkf281 fR1 1.1其中21/2.腹板的有效宽度：腹板的有效宽度：l板件在正应力下屈曲系数板件在正应力下屈曲系数k2216(1)0.112(1)(1)k29 在进行刚架梁、柱截面设计时，为了节省钢材，在进行刚架梁、柱截面设计时，为了节省钢材，允许腹板发生局部构件的屈曲，并利用其允许腹板发生局部构件

15、的屈曲，并利用其屈曲后屈曲后强度强度。 303.腹板屈曲后强度利用：腹板屈曲后强度利用：n设计过程设计过程l轻型钢结构是以构件边缘最大压应力达到钢材屈轻型钢结构是以构件边缘最大压应力达到钢材屈服点作为临界状态，没有考虑塑性发展的影响，服点作为临界状态，没有考虑塑性发展的影响，所以所以门式刚架一般按弹性理论设计门式刚架一般按弹性理论设计。314.刚架梁、柱构件的强度计算刚架梁、柱构件的强度计算l考虑各种荷载组合内力分析结果，取最大荷载值控考虑各种荷载组合内力分析结果，取最大荷载值控制设计，制设计，对初选截面梁柱按压弯构件进行验算对初选截面梁柱按压弯构件进行验算。梁腹板应在中柱连接处、较大固定集中

16、荷载作用处梁腹板应在中柱连接处、较大固定集中荷载作用处和翼缘转折处设置横向加劲肋。和翼缘转折处设置横向加劲肋。325.梁腹板加劲肋的配置梁腹板加劲肋的配置当利用腹板屈曲后抗剪强度时，当利用腹板屈曲后抗剪强度时，横向加劲肋间距横向加劲肋间距a宜宜取取hw2hw例例 钢材材质为钢材材质为Q345，f=310N/mm2，fv=180N/mm2。已知。已知楔形柱小头截面尺寸楔形柱小头截面尺寸250 x200 x8x10，设计内力：，设计内力：M0=0kN.m，V0=39.6kN，N0=96.6kN ；柱大头截面尺寸；柱大头截面尺寸450 x200 x8x10，内力：，内力： M1=270kN.m，V1

17、 =39.6kN，N1 =80.4kN 。验算刚架柱的强度。验算刚架柱的强度。33yx34dVV5 . 0ddVVV5 . 0解题思路：解题思路： （1）楔形柱腹板的有效宽度计算）楔形柱腹板的有效宽度计算 有效宽度系数有效宽度系数 （2）楔形柱的强度计算）楔形柱的强度计算35解（解（1）楔形柱腹板的有效宽度计算）楔形柱腹板的有效宽度计算有效宽度系数有效宽度系数 p k 1.250.911.0(0.243)wwy/28.1235/htkf2216(1)0.112(1)(1)k21/实际计算顺序：实际计算顺序： k p 有效宽度系数有效宽度系数 3612= N A解（解（1）楔形柱腹板的有效宽度计

18、算）楔形柱腹板的有效宽度计算小头截面小头截面250 x200 x8x10， V0=39.6kN，N0=96.6kN =16.5N/mm22216(1)0.112(1)(1)kwwy/28.1235/htkfww1/28.1235/ 1.1（）htky11.1fp230 /828.14235 1.1 16.5（）0.142421622396.6 10 /5840f =310N/mm2实际计算顺序：实际计算顺序： k p 有效宽度系数有效宽度系数 21/=137解（解（1）楔形柱腹板的有效宽度计算）楔形柱腹板的有效宽度计算小头截面小头截面250 x200 x8x10实际计算顺序：实际计算顺序： k

19、 p 有效宽度系数有效宽度系数 1.250.91(0.243)1.250.91=2.71(0.2430.142)1所以有效宽度系数所以有效宽度系数 ，即，即小头截面腹板全部有效。小头截面腹板全部有效。=138解（解（1）楔形柱腹板的有效宽度计算）楔形柱腹板的有效宽度计算大头截面大头截面450 x200 x8x10， M1=270kN.m，V1 =39.6kN，N1 =80.4kN 2216(1)0.112(1)(1)K222216(10.92)0.112(10.92)1-0.921N AM W=257.1N/mm236480.4 10 / 7440270 10225 24664 10f =31

20、0N/mm22N AM W36480.4 10 / 7440270 10225 24664 10=235.5N/mm221235.5 257.1 0.92 实际计算顺序：实际计算顺序： k p 有效宽度系数有效宽度系数 39解（解（1）楔形柱腹板的有效宽度计算）楔形柱腹板的有效宽度计算430 /828.122235 1.1 257.1（）0.447实际计算顺序：实际计算顺序： k p 有效宽度系数有效宽度系数 大头截面大头截面450 x200 x8x10， M1=270kN.m，V1 =39.6kN，N1 =80.4kN wwy/28.1235/htkfww1/28.1235/ 1.1（）ht

21、ky11.1f1.250.91(0.243)1.250.91=1.6(0.2430.447)1所以有效宽度系数所以有效宽度系数 ，即，即大头截面腹板全部有效。大头截面腹板全部有效。=1 截面高度呈线形变化的柱，在刚架平面内的计截面高度呈线形变化的柱，在刚架平面内的计算长度应取为算长度应取为0HH406.变截面柱在刚架平面内的计算长度变截面柱在刚架平面内的计算长度 0.145100.382()1IIK0.29z1c106（）KIKiIl边柱的计算长度应取为边柱的计算长度应取为 41多跨刚架（中间柱为摇摆柱）多跨刚架（中间柱为摇摆柱）0HHl摇摆柱的计算长度系数取摇摆柱的计算长度系数取1.0。l边

22、柱的计算长度应取为边柱的计算长度应取为 42多跨刚架（中间柱为摇摆柱）多跨刚架（中间柱为摇摆柱）0HHl摇摆柱的计算长度系数取摇摆柱的计算长度系数取1.0。43引进放大系数的原因是引进放大系数的原因是：当框架趋于侧移或有初始当框架趋于侧移或有初始侧倾时，侧倾时，框架边柱除承受自身荷载的不稳定效应外，框架边柱除承受自身荷载的不稳定效应外，还要加上中间摇摆柱荷载效应。还要加上中间摇摆柱荷载效应。jjii/11.1/NhPHl斜梁的设计斜梁的设计44 斜梁和隅撑的设计斜梁和隅撑的设计 实腹式刚架斜梁在平面内可按实腹式刚架斜梁在平面内可按压弯构件压弯构件计算强度，计算强度，在平面外应按在平面外应按压弯

23、构件压弯构件计算稳定。计算稳定。不计算平面内的不计算平面内的稳定稳定。n实腹式刚架斜梁的平面外计算长度，取实腹式刚架斜梁的平面外计算长度，取侧向支承侧向支承点的间距点的间距。当斜梁两翼缘侧向支承点间的距离不。当斜梁两翼缘侧向支承点间的距离不等时，应取等时，应取最大受压翼缘侧向支承点间的距离最大受压翼缘侧向支承点间的距离。 当实腹式刚架斜梁的下翼缘受压时，必须在受压翼当实腹式刚架斜梁的下翼缘受压时，必须在受压翼缘两侧布置隅撑与檩条相连接。缘两侧布置隅撑与檩条相连接。 45l隅撑设计隅撑设计 斜梁和隅撑的设计斜梁和隅撑的设计1檩条（墙梁）檩条（墙梁）2斜梁（钢柱）斜梁（钢柱）3隅撑隅撑 斜梁与柱刚

24、接节点 斜梁拼接节点 节点域设计 柱脚节点 钢牛腿节点1.3.5 门式刚架节点设计门式刚架节点设计46n一般采用高强螺栓一般采用高强螺栓端板连接，按端板连接，按刚接节点设计刚接节点设计。 斜梁与柱刚接节点斜梁与柱刚接节点端板竖放端板斜放端板平放n端板端板竖放竖放/ /平放平放/ /斜放斜放47（a）端板竖放）端板竖放端板外伸端板外伸48与斜梁端板连接的柱与斜梁端板连接的柱的翼缘部分与端板厚的翼缘部分与端板厚度相等度相等方便施工方便施工l梁柱刚接节点域腹板抗剪验算梁柱刚接节点域腹板抗剪验算不满足要求时，应加厚腹板或不满足要求时，应加厚腹板或设置斜加劲肋设置斜加劲肋49 节点域设计节点域设计vbc

25、 cMfd d t dbdcl梁柱刚接节点域腹板抗剪验算梁柱刚接节点域腹板抗剪验算50 节点域设计节点域设计dbdcdbdc斜加劲肋斜加劲肋铰接柱脚（平板支座）铰接柱脚（平板支座）n无吊车，楔形边柱无吊车，楔形边柱n摇摆柱，等截面柱摇摆柱，等截面柱51柱脚节点柱脚节点刚接柱脚刚接柱脚n有吊车，等截面柱有吊车，等截面柱n大小（大小（LxB）：混凝土抗压；）：混凝土抗压；n厚度（厚度（t）：底板受弯；）：底板受弯；l柱脚底板柱脚底板柱脚节点设计柱脚节点设计52底板的计算底板的计算53cccNfLB1、底板的平面尺寸底板的平面尺寸底板面积：底板面积：Nc54角钢，槽钢，工字钢等角钢，槽钢，工字钢等l

26、抗剪键设计抗剪键设计柱脚节点设计柱脚节点设计55 钢牛腿节点钢牛腿节点围焊围焊55VeVehH12hH 檩条的截面形式可分为檩条的截面形式可分为实腹式和桁架式实腹式和桁架式两种。当檩两种。当檩条跨度条跨度(柱距柱距)不超过不超过 9m时，时，应优先选用实腹式檩条应优先选用实腹式檩条。 实腹式檩条的截面形式如图实腹式檩条的截面形式如图1-25所示所示。 561. 4 檩条设计檩条设计1.4.1 檩条的截面形式檩条的截面形式宜采用宜采用c、e571.4.2 檩条的荷载组合檩条的荷载组合主要考虑两种荷载组合：主要考虑两种荷载组合：(1)1.2永久荷载永久荷载+1.4max屋面均布活荷载，雪荷载屋面均

27、布活荷载，雪荷载(2)1.2永久荷载永久荷载+1.4施工检修集中荷载换算值施工检修集中荷载换算值 当需考虑当需考虑风吸力风吸力对檩条的受力影响时，对檩条的受力影响时，(3)1.0永久荷载永久荷载+1.4风吸力荷载风吸力荷载 Y1Y1YYXX0=qxqyqY1Y1YYXXX1X1qxqyq0=-双向受弯构件双向受弯构件581.4.3 檩条的内力分析檩条的内力分析sincosxyqqqq0059 0时，时，qx0单向受弯构件单向受弯构件sincosxyqqqq00Y1Y1YYXX0=qxqyq60时，时，qx0单向受弯构件单向受弯构件sincosxyqqqq00Y1Y1YYXXX1X1qxqyq0

28、=-61对于选择这两种不同的截面类型，与屋面坡对于选择这两种不同的截面类型，与屋面坡度有关。当屋面坡度比较度有关。当屋面坡度比较平缓平缓，较小时，优较小时，优先选用先选用C型钢型钢；当屋面坡度较；当屋面坡度较陡陡，优先选用，优先选用Z型钢型钢。当屋面能阻止檩条的失稳和扭转时，可按下列强度公式验算截面：强度计算621.4.4 檩条的截面选择檩条的截面选择xenxMfWxbxenxenyyMMfWW稳定计算当屋面不能阻止檩条的侧向失稳和扭转时(如采用扣合式屋面板时)，应按下列稳定公式验算截面：(1) 当檩条跨度大于当檩条跨度大于4m时，宜在檩条间跨中位置设置时，宜在檩条

29、间跨中位置设置拉条拉条/撑杆撑杆。在屋脊或檐口处设置。在屋脊或檐口处设置斜拉条和刚性撑杆斜拉条和刚性撑杆。6 构造要求构造要求4ml6m屋脊檐口斜拉条直拉条刚性撑杆拉条作用：防止檩条侧向变形和扭转，提供拉条作用：防止檩条侧向变形和扭转，提供x方向的中方向的中间支点。间支点。此此中间支点的力需要传到刚度较大的构件中间支点的力需要传到刚度较大的构件，因此需在，因此需在屋脊或檐口处设置斜拉条和刚性撑杆。屋脊或檐口处设置斜拉条和刚性撑杆。64屋脊檐口斜拉条刚性撑杆直拉条65因此为兼顾这两种情况，在风荷载大的地区，在屋因此为兼顾这两种情况，在风荷载大的地区，在屋脊和檐口处都设斜拉条和刚性

30、撑杆。脊和檐口处都设斜拉条和刚性撑杆。屋脊檐口斜拉条刚性撑杆(1) 当檩条跨度大于当檩条跨度大于6m时，宜在檩条间三分点处各设时，宜在檩条间三分点处各设一道拉条一道拉条/撑杆撑杆。在屋脊或檐口处设置。在屋脊或檐口处设置斜拉条和刚性撑斜拉条和刚性撑杆杆。6 构造要求构造要求6ml9m屋脊檐口斜拉条直拉条撑杆(1) 当檩条跨度大于当檩条跨度大于9m时，宜在檩条间四分点处各设时，宜在檩条间四分点处各设一道拉条一道拉条/撑杆撑杆。在屋脊或檐口处设置。在屋脊或檐口处设置斜拉条和刚性撑斜拉条和刚性撑杆杆。6 构造要求构造要求9ml12m屋脊檐口斜拉条直拉条撑杆L50mL/2

31、L/2(1) 单坡长度单坡长度50m，宜在中间增加一道双向斜拉条和，宜在中间增加一道双向斜拉条和刚性撑杆组成的桁架结构体系刚性撑杆组成的桁架结构体系。6 构造要求构造要求双向斜拉杆和刚性撑杆体系双向斜拉杆和刚性撑杆体系当墙梁当墙梁双侧挂墙板双侧挂墙板（图（图a），且墙板与墙梁牢固连接），且墙板与墙梁牢固连接时，墙梁受荷不会发生扭转，此时双弯扭力矩时，墙梁受荷不会发生扭转，此时双弯扭力矩B0；当墙梁当墙梁单侧挂墙板单侧挂墙板时（图时（图b），由于竖向荷载和水平），由于竖向荷载和水平风载均不通过墙梁剪切中心风载均不通过墙梁剪切中心A，且单侧挂墙板不能有，且单侧挂墙板不能有效阻止墙梁

32、的扭转，此时墙梁将产生双弯扭力矩效阻止墙梁的扭转，此时墙梁将产生双弯扭力矩B。yxyqyxxqoA(a)双侧挂墙板(b)单侧挂墙板xqyyAoxxqy正应力验算正应力验算 +yxefnxefnyMMBfWWW 剪应力验算剪应力验算max034xxvVfb tmax032yyvVfh t整体稳定验算整体稳定验算对于单侧挂墙板的墙梁在风吸力作用下，尚对于单侧挂墙板的墙梁在风吸力作用下，尚需计算其整体稳定性。需计算其整体稳定性。yxbxefxefyMMBfWWW 由基材、镀层和涂层三部分组成由基材、镀层和涂层三部分组成基材基材：0.4mm1.6mm镀层镀层：热镀锌、热镀锌铝合金、热镀铝等：热镀锌、热

33、镀锌铝合金、热镀铝等涂层涂层：聚酯涂料、有机硅改性聚酯涂料等：聚酯涂料、有机硅改性聚酯涂料等彩色压型钢板的构成：彩色压型钢板的构成：钢板基材镀锌层初涂层精涂层压型钢板的类型及应用：压型钢板的类型及应用： 仅适用于组合楼板 按表面处理方法分 镀锌钢板 彩色镀锌钢板 彩色镀铝锌钢板 适用于屋面和墙面 根据波形截面不同：根据波形截面不同： 墙面板压型钢板低波板（75mm）屋面板波高越高，截面的抗弯刚度越大，承载力越高波高越高，截面的抗弯刚度越大，承载力越高。但高波板、中波板的装饰效果较差。但高波板、中波板的装饰效果较差。YX波高波距有效覆盖宽度波高波距有效覆盖宽度如如YX55-380-760即表示：

34、波高为即表示：波高为55mm、波距为、波距为380mm、板的有、板的有效覆盖宽度为效覆盖宽度为760mm的板型；的板型；压型钢板的厚度需另外注明。压型钢板的厚度需另外注明。压型钢板的表示方法：压型钢板的表示方法： YX55-380-760型型760380计算单元:采用单槽口单槽口作为计算单元1.5.2 压型钢板截面几何特性压型钢板截面几何特性线性元件算法线性元件算法 压型钢板的厚度较薄且各板段厚度相等，因此可压型钢板的厚度较薄且各板段厚度相等，因此可用其板厚的中线来计算截面特性。这种计算法称用其板厚的中线来计算截面特性。这种计算法称为线性元件算法为线性元件算法以此算得的截面特性，乘以板厚以此算

35、得的截面特性，乘以板厚t，便是单槽截面，便是单槽截面的各几何特性值。的各几何特性值。l 允许板件受压屈曲：允许板件受压屈曲：1.5.3 薄壁构件的板件有效宽度薄壁构件的板件有效宽度在其在其强度和稳定性计算强度和稳定性计算公式中截面特性公式中截面特性以有效截面为准以有效截面为准l翼缘宽厚比较大的压型钢板，设置尺寸适当的翼缘宽厚比较大的压型钢板，设置尺寸适当的中间中间纵向加劲肋纵向加劲肋，可以保证翼缘受压时全部有效。，可以保证翼缘受压时全部有效。 l加劲肋尺寸包括两方面要求：加劲肋尺寸包括两方面要求：24271003.66sisybIttf418isIt4es9It24es271001.83ybI

36、ttf边加劲肋：边加劲肋：要求要求1：中间加劲肋应符合以下公式要求：中间加劲肋应符合以下公式要求： 要求要求2：中间加劲肋的间距不能过大，即满足：中间加劲肋的间距不能过大，即满足：边加劲肋：边加劲肋：136 205/sbt118 205/bt1.5.4 压型钢板的荷载组合压型钢板的荷载组合计算内力时，应主要考虑以下两种荷载组合：计算内力时，应主要考虑以下两种荷载组合：1.2永久荷载永久荷载+1.4max屋面均布活荷载，雪荷载屋面均布活荷载，雪荷载1.2永久荷载永久荷载+1.4施工检修集中荷载换算值施工检修集中荷载换算值 当需考虑风吸力对屋面压型钢板的受力影响时，还当需考虑风吸力对屋面压型钢板的

37、受力影响时，还应进行下式的荷载组合：应进行下式的荷载组合：1.0永久荷载永久荷载+1.4风吸力荷载风吸力荷载 当按当按单槽口单槽口截面受弯构截面受弯构件设计屋面板时，需要件设计屋面板时，需要将作用在一个波距上的将作用在一个波距上的集中荷载折算成板宽度集中荷载折算成板宽度方向上的线荷载：方向上的线荷载： pirebFq有试验按试验，无试验取有试验按试验，无试验取0.5考虑相邻槽口的共同工作作用考虑相邻槽口的共同工作作用腹板与翼缘水平面之间的夹角不宜小于腹板与翼缘水平面之间的夹角不宜小于45。1.5.6 压型钢板的构造规定压型钢板的构造规定宜采用宜采用长尺寸板材长尺寸板材，以减少板长度方向的搭接。

38、，以减少板长度方向的搭接。 屋面压型钢板的长向搭接：屋面压型钢板的长向搭接： 应将靠近屋脊方向的板件置于上方，应将靠近屋脊方向的板件置于上方，搭接端必搭接端必须与支撑构件须与支撑构件(如檩条、墙梁等如檩条、墙梁等)有可靠的连接并有可靠的连接并设置设置防水密封胶带防水密封胶带，以利防水。，以利防水。压型钢板的压型钢板的搭接长度搭接长度不宜小于下列限值：不宜小于下列限值： 波高波高 70mm：350mm 波高波高 70mm：墙面：墙面： 压型钢板：压型钢板：120mm屋面屋面：1.5.6 压型钢板的构造规定压型钢板的构造规定坡度坡度 1/10时：时：200mm2.1 结构形式与结构布置结构形式与结

39、构布置2.2 支撑体系支撑体系2.3 横向框架设计横向框架设计2.4 钢屋架设计钢屋架设计第二章第二章 钢屋架厂房钢屋架厂房钢屋架钢屋架大型屋面板结构体系大型屋面板结构体系钢屋架钢屋架檩条檩条轻型屋面板结构体系轻型屋面板结构体系横梁横梁檩条檩条轻型屋面板结构体系轻型屋面板结构体系q 屋盖结构体系：屋盖结构体系：无檩屋盖体系：无檩屋盖体系：有檩屋盖体系：有檩屋盖体系：预应力混凝土大型屋面板：预应力混凝土大型屋面板：1.5mx6m防水卷材防水卷材常用坡度：常用坡度：1:81:12梯形屋架梯形屋架优点优点：横向刚度大，整体性好，构造简单，耐久性好、：横向刚度大，整体性好，构造简单，耐久性好、构件种类

40、少，工期短；构件种类少，工期短；缺点缺点：屋面自重大，用钢量大、不利于抗震。：屋面自重大，用钢量大、不利于抗震。轻型屋面材料轻型屋面材料常用坡度：常用坡度：1:21:3三角形屋架三角形屋架优点优点：构件重量轻，用料省，运输安装方便；：构件重量轻，用料省，运输安装方便；缺点缺点：屋盖构件数量多，构造复杂，整体刚度差。：屋盖构件数量多，构造复杂，整体刚度差。 1.影响柱网布置因素：影响柱网布置因素： 柱网布置与计算单元柱网布置与计算单元 1）生产工艺流程要求）生产工艺流程要求 2）结构上的要求：）结构上的要求：在保证厂房具有必需的刚度和强度的在保证厂房具有必需的刚度和强度的 同时，

41、注意柱距和跨度的类别尽量少，以利施工。同时，注意柱距和跨度的类别尽量少，以利施工。 3）经济要求：）经济要求：总用钢量最少。总用钢量最少。 4）模数要求：）模数要求：柱距柱距L的取值的取值: 一般地，在跨度一般地，在跨度30m、高度高度14m、吊车额定起重量、吊车额定起重量50t时，柱距取时，柱距取12m较为经济较为经济;参参数较小的厂房取数较小的厂房取6m柱距较为合适。如果采用轻型围护结构，柱距较为合适。如果采用轻型围护结构，则取大柱距则取大柱距15m，18m及及24m较适宜。较适宜。图图2-2 柱网布置柱网布置计算单元计算单元（拔柱时设置托梁或托架）q 托架托架( (托梁托梁) )与屋架的

42、连接与屋架的连接叠接：叠接：构造简单，便于施工，但托架（托梁）受扭。构造简单，便于施工，但托架（托梁）受扭。平接：平接：可以有效地减轻托架（托梁）受扭的不利影响，可以有效地减轻托架（托梁）受扭的不利影响，较常用。较常用。（托架）叠接（托架）叠接q 托架托架( (托梁托梁) )与屋架的连接与屋架的连接叠接：叠接：构造简单，便于施工，但托架（托梁）受扭。构造简单，便于施工，但托架（托梁）受扭。平接：平接：可以有效地减轻托架（托梁）受扭的不利影响，可以有效地减轻托架（托梁）受扭的不利影响，较常用。较常用。（托架）平接（托架）平接p 屋盖上弦横向水平支撑屋盖上弦横向水平支撑p 屋盖下弦横向水平支撑屋盖

43、下弦横向水平支撑p 屋盖下弦纵向水平支撑屋盖下弦纵向水平支撑p 竖向支撑竖向支撑p 系杆系杆 屋盖支撑屋盖支撑 屋盖支撑的作用屋盖支撑的作用 不设屋盖支撑时：不设屋盖支撑时：l上弦有可能向同一方向以半上弦有可能向同一方向以半波形式发生平面外失稳；波形式发生平面外失稳；l当侧向无联系时，会引起下当侧向无联系时，会引起下弦较大的水平振动和变位；弦较大的水平振动和变位；l仅靠端部屋架的弦杆来承受仅靠端部屋架的弦杆来承受和传递端墙传来的风荷载是和传递端墙传来的风荷载是不够的。不够的。1.保证屋盖结构的几何稳定性保证屋盖结构的几何稳定性几何可变体系屋架侧倾几何不变体系屋架稳定 屋盖支撑的作用屋盖支撑的作

44、用屋盖支撑作用示意图横向水平支撑横向水平支撑是一个水平放置是一个水平放置( (或接近水平放置或接近水平放置) )的的桁架桁架, ,支座是柱或垂直支撑支座是柱或垂直支撑 。垂直支撑垂直支撑：屋架端部和中央的垂直支撑与屋架竖杆：屋架端部和中央的垂直支撑与屋架竖杆组成竖向桁架。组成竖向桁架。提高屋架平面内（横向）抗弯刚度，使框架协同工提高屋架平面内（横向）抗弯刚度，使框架协同工作，形成空间整体性，减少横向水平荷载作用下的作，形成空间整体性，减少横向水平荷载作用下的变形。变形。2.保证屋盖的刚度和空间整体性保证屋盖的刚度和空间整体性支撑可作为屋架弦杆的侧向支承点，减小弦杆支撑可作为屋架弦杆的侧向支承点

45、，减小弦杆在屋架平面外的计算长度，保证受压上弦杆的在屋架平面外的计算长度，保证受压上弦杆的侧向稳定，并使受拉下弦保持足够的侧向刚度。侧向稳定，并使受拉下弦保持足够的侧向刚度。3.为弦杆提供适当的侧向支承点为弦杆提供适当的侧向支承点 4.承担并传递水平荷载承担并传递水平荷载 5.保证结构安装时的稳定与方便保证结构安装时的稳定与方便 在有檩条或只采用大型屋面板的屋盖中都应设置屋在有檩条或只采用大型屋面板的屋盖中都应设置屋架上弦横向水平支撑，当有天窗架时，天窗架上弦架上弦横向水平支撑，当有天窗架时，天窗架上弦也应设置横向水平支撑。也应设置横向水平支撑。 在能保证大型屋面板与屋架三个焊点质量时，可不在

46、能保证大型屋面板与屋架三个焊点质量时，可不设上弦横向水平支撑，否则，仅考虑大型屋面板起设上弦横向水平支撑，否则，仅考虑大型屋面板起系杆的作用。系杆的作用。设置在房屋的两端，一般设在第一个柱间或设在第设置在房屋的两端，一般设在第一个柱间或设在第二个柱间，间距二个柱间，间距L060m。1.上弦横向水平支撑布置原则上弦横向水平支撑布置原则 屋盖支撑的布置屋盖支撑的布置当跨度L18m；设有悬挂式吊车起重量大于5吨；厂房内设有较大的振动设备。与上弦横向水平支撑布置在同一柱间。厂房内设有托架，或有较大吨位的重级、中级工作制的桥式吊车；或有壁行吊车，或有锻锤等大型振动设备；以及当房屋较高，跨度较大，空间刚度

47、要求高时。2.下弦横向水平支撑布置原则下弦横向水平支撑布置原则 3.纵向水平支撑布置原则纵向水平支撑布置原则 q所有房屋中均应设置垂直支撑。所有房屋中均应设置垂直支撑。 q梯形屋架在跨度梯形屋架在跨度L30m，三角形屋架在跨度，三角形屋架在跨度L18m时，时，仅在跨度中央设置一道仅在跨度中央设置一道 。当跨度大于上述数值时宜。当跨度大于上述数值时宜在跨度在跨度13附近或天窗架侧柱外设置两道附近或天窗架侧柱外设置两道 。q梯形屋架不分跨度大小，其两端还应各设置一道，当梯形屋架不分跨度大小，其两端还应各设置一道，当有托架时则由托架代替有托架时则由托架代替 。q垂直支撑与上、下弦横向水平支撑布置在同

48、一柱间。垂直支撑与上、下弦横向水平支撑布置在同一柱间。4.垂直支撑布置原则垂直支撑布置原则 刚性系杆：刚性系杆：能承受拉力也能承受压力的系杆。能承受拉力也能承受压力的系杆。柔性系杆：柔性系杆：只能承受拉力的系杆。只能承受拉力的系杆。作用：作用：为没有参与组成空间稳定体的屋架提供上下弦的为没有参与组成空间稳定体的屋架提供上下弦的侧向支承点。侧向支承点。布置原则：布置原则：q在垂直支撑的平面内一般设置上下弦系杆；在垂直支撑的平面内一般设置上下弦系杆；q屋脊节点及主要支承节点处需设置刚性系杆，天窗侧屋脊节点及主要支承节点处需设置刚性系杆，天窗侧柱处及下弦跨中或跨中附近设置柔性系杆；柱处及下弦跨中或跨

49、中附近设置柔性系杆；q当屋架横向支撑设在端部第二柱间时，第一柱间所有当屋架横向支撑设在端部第二柱间时，第一柱间所有系杆均应为刚性系杆。系杆均应为刚性系杆。5.系杆系杆240002400096000上弦横向水平支撑上弦横向水平支撑96000上弦横向水平支撑上弦横向水平支撑96000下弦横向水平支撑下弦横向水平支撑96000下弦横向水平支撑下弦横向水平支撑24000q当支撑桁架受力较大，应按桁架体系计算内力，按当支撑桁架受力较大，应按桁架体系计算内力，按图示拉杆（图示拉杆（压杆退出工作压杆退出工作）计算并据以选择截面。）计算并据以选择截面。 屋盖支撑的杆件及支撑的计算原则屋盖支撑的杆件及支撑的计算

50、原则F/2 F F F F F F/2具有交叉斜腹杆的支撑桁架具有交叉斜腹杆的支撑桁架q上层柱间支撑：上层柱间支撑：吊车梁上部的柱间支撑吊车梁上部的柱间支撑q下层柱间支撑：下层柱间支撑：吊车梁下部的柱间支撑吊车梁下部的柱间支撑 2.2.2 柱间支撑柱间支撑柔性系杆柔性系杆刚性系杆刚性系杆垂直支撑垂直支撑下层柱间支撑下层柱间支撑上层柱间支撑上层柱间支撑吊车梁吊车梁 1） 保证厂房的纵向刚度。保证厂房的纵向刚度。 2）承受并传递纵向水平荷载：）承受并传递纵向水平荷载： 作用于山墙上的风荷载、吊车纵向水平荷载、作用于山墙上的风荷载、吊车纵向水平荷载、 纵向地震力等。纵向地震力等。 3）减少柱在平面外

51、的计算长度。）减少柱在平面外的计算长度。 1.柱间支撑的作用：柱间支撑的作用： 2.柱间支撑的布置：柱间支撑的布置： 1）每列柱都要设）每列柱都要设柱间支撑柱间支撑。 2）多跨厂房的中列柱的柱间支撑要与边列柱的柱）多跨厂房的中列柱的柱间支撑要与边列柱的柱 间支撑布置在同一柱间。间支撑布置在同一柱间。 3）下层柱间支撑一般宜布置在温度区段的中部，）下层柱间支撑一般宜布置在温度区段的中部， 以减少纵向温度应力的影响。以减少纵向温度应力的影响。 4）上层柱间支撑除了要在下层柱间支撑布置的柱）上层柱间支撑除了要在下层柱间支撑布置的柱 间设置外间设置外,还应当在每个温度区段的两端设置。还应当在每个温度区

52、段的两端设置。 5）每列柱顶主要支承节点处均要布置）每列柱顶主要支承节点处均要布置刚性系杆刚性系杆。 2.柱间支撑的布置：柱间支撑的布置：温度区段的长度温度区段的长度90m仅在中部布置下层支撑有利于减小温度应力仅在中部布置下层支撑有利于减小温度应力 2.柱间支撑的布置：柱间支撑的布置：温度区段的长度温度区段的长度90m，在三分点处各设置一道下层支在三分点处各设置一道下层支撑，且其间距撑，且其间距60m。n短而高短而高的单层厂房钢结构，的单层厂房钢结构，下层支撑可布置下层支撑可布置在在两端两端。 不会产生很大的温度应力，不会产生很大的温度应力，大幅提高大幅提高厂房纵向刚度厂房纵向刚度。118 2

53、.柱间支撑的布置：柱间支撑的布置：l柱间支撑受力分析柱间支撑受力分析 柱间支撑斜杆按柱间支撑斜杆按拉杆拉杆设计，如图所示，当杆件受压时设计，如图所示，当杆件受压时 退出工作，另一个斜拉杆承载。退出工作，另一个斜拉杆承载。 压杆拉杆拉杆压杆FFFF 2.3 横向框架设计横向框架设计屋架最不利内力组合屋架最不利内力组合施工时先安装屋面，再将屋架与柱固定。施工时先安装屋面，再将屋架与柱固定。在屋盖自重作用下，按简支桁架分析内力在屋盖自重作用下，按简支桁架分析内力其他荷载作用下，按屋架和框架柱刚接分析内力其他荷载作用下，按屋架和框架柱刚接分析内力屋架最不利内力组合屋架最不利内力组合施工时先将屋架与柱固

54、定，再安装屋面。施工时先将屋架与柱固定，再安装屋面。所有荷载作用下均按屋架与柱刚接计算所有荷载作用下均按屋架与柱刚接计算屋架端弯矩对屋架杆件屋架端弯矩对屋架杆件的不利作用：的不利作用：使原有内力（拉杆或压杆）增大使原有内力（拉杆或压杆）增大使原有受拉杆件变成受压使原有受拉杆件变成受压1. 荷载分项系数及荷载组合系数按荷载分项系数及荷载组合系数按建筑结构荷建筑结构荷 载规范载规范选取。选取。2. 按节点荷载作用下的按节点荷载作用下的铰接平面桁架铰接平面桁架分析内力，分析内力，先分别计算先分别计算全跨全跨和和半跨单位节点荷载半跨单位节点荷载作用下的内作用下的内力，根据不同的荷载组合，列表计算。力，

55、根据不同的荷载组合，列表计算。2.3.1 桁架内力计算桁架内力计算 计算内力系数直接承受节间荷载的弦杆为压弯构件（直接承受节间荷载的弦杆为压弯构件（N，M）。）。 M0为将上弦节间视为简支梁所得跨中弯矩。为将上弦节间视为简支梁所得跨中弯矩。简化计算：简化计算： 1. 影响钢屋架杆端约束大小的因素：影响钢屋架杆端约束大小的因素： 1）杆件轴力性质）杆件轴力性质 拉力使杆拉直，约束作用大，压力使杆件弯曲，约拉力使杆拉直，约束作用大，压力使杆件弯曲，约束作用微不足道。束作用微不足道。 2）杆件线刚度大小）杆件线刚度大小 线刚度越大，约束作用越大，反之，约线刚度越大，约束作用越大，反之，约 束作用越小

56、。束作用越小。 3）与所分析杆直接刚性相连的杆件作用大，较远）与所分析杆直接刚性相连的杆件作用大，较远的杆件作用小。的杆件作用小。受压弦杆和单系腹杆的计算长度受压弦杆和单系腹杆的计算长度 2. 杆件计算长度：杆件计算长度： xl0llx0llx8 . 00q 桁架桁架平面内平面内计算长度计算长度 弦杆弦杆 支座斜杆支座斜杆 (节间长度）节间长度） 支座竖杆支座竖杆 中间腹杆中间腹杆 q 桁架桁架平面外平面外计算长度计算长度 lly9 . 00lly0oyl10lly 弦杆弦杆 （侧向支撑点间距离）（侧向支撑点间距离） 腹杆腹杆 （节间长度（节间长度 ） 单角钢腹杆和双角钢十字形腹

57、杆，单角钢腹杆和双角钢十字形腹杆， 平面外平面外计算长度：计算长度：( .).yNlllN201110 750 250 5考虑受力较小的杆件对受力大的杆件的考虑受力较小的杆件对受力大的杆件的“援助援助”作用。作用。 变内力压杆的计算长度变内力压杆的计算长度q 交叉腹杆中交叉点处构造：交叉腹杆中交叉点处构造： 1）两杆不断开。）两杆不断开。 2）一杆不断开，另一杆断开）一杆不断开，另一杆断开 用用节点板拼接。节点板拼接。 交叉腹杆中压杆的计算长度交叉腹杆中压杆的计算长度 q 桁架桁架平面内平面内计算长度：计算长度：两杆互为支承点两杆互为支承点llx5 . 00q桁架

58、桁架平面外平面外计算长度：计算长度： 拉杆可作为压杆的平面外支承点，压杆除非受力拉杆可作为压杆的平面外支承点，压杆除非受力较小且不断开，否则不起侧向支点的作用。较小且不断开，否则不起侧向支点的作用。 GB50017规范中交叉腹杆中压杆的平面外规范中交叉腹杆中压杆的平面外 计算长计算长度计算公式（度计算公式（P90，表，表2-4）：）： 杆件截面选取的原则：杆件截面选取的原则：承载能力高，抗弯强度大，承载能力高，抗弯强度大，便于连接，用料经济，通常便于连接，用料经济，通常选用角钢和选用角钢和T T型钢型钢 等稳设计：等稳设计： 压杆对截面主轴具有相等或接近的稳定性。压杆对截面主轴具有相等或接近的

59、稳定性。 2.3.3杆件截面型式杆件截面型式截面伸展截面伸展壁厚较薄壁厚较薄外表平整外表平整)(yzyx 受压弦杆：受压弦杆：yxxyxxxyyylllili000022yxii不等肢角钢不等肢角钢短肢相并短肢相并受压弦杆：受压弦杆：有节间荷载时增强平面内的抗弯强度等肢角钢等肢角钢相并相并不等肢角钢不等肢角钢长肢相并长肢相并 受拉弦杆：受拉弦杆：xyll00增大屋架平面外刚度增大屋架平面外刚度运输、吊装运输、吊装不等肢角钢不等肢角钢短肢相并短肢相并支座斜腹杆及竖杆：支座斜腹杆及竖杆：yxii00yxll不等肢角钢不等肢角钢长肢相并长肢相并其他腹杆：其他腹杆：1.25yxii000.8xyll等肢角钢相并等肢角钢相并其他腹杆：其他腹杆：连接竖向支撑的竖杆：垂直支撑传力时竖杆不致产生偏心，方便吊装。传力不产生偏心，便于连接 3. 屋架杆件中的