门式刚架结构设计

1、郭小农郭小农同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系第第0303章章门式刚架结构设计门式刚架结构设计20132013建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系提纲提纲1.1.门式刚架的门式刚架的结构布置结构布置2.2.门式刚架的门式刚架的荷载荷载3.3.主刚架主刚架设计设计4.4.支撑体系支撑体系设计设计5.5.围护结构围护结构设计设计6.6.节点节点设计设计第第1 1节节门式刚架的结构布置门式刚架的结构布置20132013建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系1.1 适用范围适用范围第第.2条条规定，规定，门式刚架适用于：门式刚架适

2、用于： 主承重结构为单跨或多跨实腹门式刚架；主承重结构为单跨或多跨实腹门式刚架； 具有轻型屋盖和轻型外墙；具有轻型屋盖和轻型外墙； 无桥式吊车；无桥式吊车； 或起重量不大于或起重量不大于20T的的A1A5工作级别桥式吊车；工作级别桥式吊车； 或起重量不大于或起重量不大于3T的悬挂式起重机；的悬挂式起重机； 外墙亦可采用砌体。外墙亦可采用砌体。门式刚架轻型房屋钢结构技术规程门式刚架轻型房屋钢结构技术规程CECS102:200220132013建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系门刚规程门刚规程第第.3条条【思考思考0101】某单层工业厂房，设有某单层工

3、业厂房，设有10T10T的的A8A8工作制工作制桥式吊车，能否适用于桥式吊车，能否适用于门刚规程门刚规程？【思考思考0202】外墙采用砌体和轻型墙板，哪种情况下外墙采用砌体和轻型墙板，哪种情况下的结构受力更有利？的结构受力更有利？门刚规程门刚规程第第.2条条1.1 适用范围适用范围20132013建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系1.2 结构组成结构组成山墙角柱山墙抗风柱山墙檩条门洞立柱通长刚性系杆刚性系杆墙面直拉条墙面斜拉条窗边立柱屋脊斜拉条通长刚性系杆柱间支撑屋面水平支撑刚架梁刚架柱屋面檩条屋檐斜拉条屋面直拉条20132013建筑钢结构设计建筑

4、钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系横向主刚架：横向主刚架：刚架柱、刚架梁刚架柱、刚架梁支撑系统：支撑系统：屋面支撑、屋面系杆、柱间支撑、隅撑屋面支撑、屋面系杆、柱间支撑、隅撑围护系统：围护系统：墙面围护系统：抗风柱、墙梁、拉条墙面围护系统：抗风柱、墙梁、拉条屋面围护系统：檩条、拉条屋面围护系统：檩条、拉条1.2 结构组成结构组成20132013建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系l竖向荷载竖向荷载屋面板屋面板 檩条檩条 框架梁框架梁 刚架刚架柱柱 基础基础l横向水平风荷载横向水平风荷载侧墙墙面板侧墙墙面板 墙梁墙梁 刚架刚架柱柱 基础；基础；l纵向水平风

5、荷载纵向水平风荷载山墙面板山墙面板墙梁墙梁抗风柱抗风柱屋面支撑屋面支撑柱间支撑柱间支撑基础；基础；l吊车横向水平荷载吊车横向水平荷载吊车轨道吊车轨道 吊车梁吊车梁 牛腿牛腿 刚架刚架柱柱 基础基础l吊车纵向水平荷载吊车纵向水平荷载吊车轨道吊车轨道吊车梁吊车梁牛腿牛腿 刚架刚架柱柱柱间支撑柱间支撑基础基础1.3 传力路径传力路径20132013建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系1.4 结构形式结构形式 (a)单跨刚架单跨刚架 （b）双跨刚架（）双跨刚架（c）多跨刚架）多跨刚架 (d)带挑檐架带挑檐架 （e）带毗屋刚架）带毗屋刚架 （f）单坡刚架）单坡刚架 20132

6、013建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系1.5 温度区段温度区段 门刚规范门刚规范第第4.3.1条条纵向温度区段不大于纵向温度区段不大于300m；横向温度区段不大于横向温度区段不大于150m；有计算依据时可适当加大；有计算依据时可适当加大； 普钢规范普钢规范第第8.1.5条条门钢规范取门钢规范取值更宽松值更宽松20132013建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系1.5 温度区段温度区段A A）设置双柱；设置双柱； B B）吊车梁及檩条连接采用长圆孔；吊车梁及檩条连接采用长圆孔；C C）每个温度区段形成独立的支撑体系每个温度区段形成独立的

7、支撑体系温度缝构造温度缝构造20132013建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系1.6 刚架布置刚架布置门钢规范门钢规范第第4.2节：节：(1) 跨度：跨度：一般为一般为936m，常以，常以3m为模数为模数(2) 柱距：柱距：应综合考虑使用要求、刚架跨度、荷载条件等因应综合考虑使用要求、刚架跨度、荷载条件等因素，宜取素，宜取6m、7.5m、9m。超过。超过10m时，用钢量显著增加，时，用钢量显著增加，一般需要设置托架或托梁。一般需要设置托架或托梁。(3) 高度：高度：由使用要求确定，常为由使用要求确定，常为4.59m；注意：当有桥式吊车时，高度不宜大于注意：当有桥式

8、吊车时，高度不宜大于12m。(4) 挑檐长度：挑檐长度：根据使用要求确定，宜为根据使用要求确定，宜为0.51.2m20132013建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系(5) 屋面坡度：屋面坡度：1/201/8(6) 截面形式：截面形式：多采用焊接多采用焊接H型钢，可等截面，也可变截面；型钢，可等截面，也可变截面；(7) 柱脚形式：柱脚形式：可铰接，可刚接；可铰接，可刚接；【思考思考0303】右右图所示刚架，图所示刚架，柱脚是铰接还柱脚是铰接还是刚接？是刚接？1.6 刚架布置刚架布置20132013建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系1.7

9、 屋面支撑布置屋面支撑布置参参门钢规范门钢规范第第4.5节节(1) 屋盖横向支撑屋盖横向支撑宜设置在温度区段的第一个或第二个开间；当端宜设置在温度区段的第一个或第二个开间；当端部支撑设置在第二个开间时，在第一个开间的相应位置应设置部支撑设置在第二个开间时，在第一个开间的相应位置应设置刚性系杆。刚性系杆。20132013建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系参参门钢规范门钢规范第第4.5节节(2) 在刚架转折处（如屋在刚架转折处（如屋脊和柱顶）应沿厂房脊和柱顶）应沿厂房全长设置刚性系杆；全长设置刚性系杆；(3) 在设置柱间支撑的开在设置柱间支撑的开间，宜同时设置屋盖间，

10、宜同时设置屋盖横向支撑，以组成几横向支撑，以组成几何不变体系。何不变体系。1.7 屋面支撑布置屋面支撑布置20132013建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系参参门钢规范门钢规范第第4.5节节(4) 屋面交叉支撑一般按柔性拉杆设计，考虑一根受拉另一根退出屋面交叉支撑一般按柔性拉杆设计，考虑一根受拉另一根退出工作。刚性系杆则应按压杆设计。工作。刚性系杆则应按压杆设计。(5) 屋面檩条可兼作刚性系杆。但此时檩条需按压弯构件进行验算。屋面檩条可兼作刚性系杆。但此时檩条需按压弯构件进行验算。1.7 屋面支撑布置屋面支撑布置20132013建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学

11、建筑工程系同济大学建筑工程系参参门钢规范门钢规范第第4.5节节(6) 在设有在设有带驾驶室带驾驶室且起重量大于且起重量大于15T的桥式吊车的跨间，应沿屋的桥式吊车的跨间，应沿屋盖边缘设置纵向支撑。盖边缘设置纵向支撑。1.7 屋面支撑布置屋面支撑布置20132013建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系【思考思考0404】图示厂房，左侧山墙为开门方便，设置了图示厂房，左侧山墙为开门方便，设置了2 2根抗风柱，根抗风柱，其屋面支撑布置是否合理？其屋面支撑布置是否合理？1.7 屋面支撑布置屋面支撑布置20132013建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑

12、工程系【思考思考0505】图示厂房，屋脊和柱顶布置了通长系杆，但是没有横图示厂房，屋脊和柱顶布置了通长系杆，但是没有横向水平支撑的屋面梁中间并没有布置通长系杆。请思考其原因。向水平支撑的屋面梁中间并没有布置通长系杆。请思考其原因。1.7 屋面支撑布置屋面支撑布置20132013建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系门钢规范门钢规范第第4.5节节(1) 柱间支撑间距应根据房屋的柱距、受力情况和安装条柱间支撑间距应根据房屋的柱距、受力情况和安装条件确定，当无吊车时，宜取件确定，当无吊车时，宜取3045m。(2) 当建筑物宽度大于当建筑物宽度大于60m时，在内柱柱列宜适当增

13、加柱间时，在内柱柱列宜适当增加柱间支撑。支撑。1.8 柱间支撑布置柱间支撑布置20132013建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系【思考思考0606】图示图示2 2跨厂房。中柱布置柱间支撑和不布置柱间支撑的跨厂房。中柱布置柱间支撑和不布置柱间支撑的情况下，屋面支撑的计算简图有何差别？山墙纵向风荷载的传递情况下，屋面支撑的计算简图有何差别？山墙纵向风荷载的传递路径有和差别？路径有和差别？1.8 柱间支撑布置柱间支撑布置20132013建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系1.8 柱间支撑布置柱间支撑布置20132013建筑钢结构设计建筑钢结构

14、设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系门钢规范门钢规范第第4.5节节(3) 当房屋高度较大时，宜当房屋高度较大时，宜分层分层设置设置柱间支撑。斜撑和柱的柱间支撑。斜撑和柱的夹角应在夹角应在3060度之间，宜度之间，宜接近接近45度。度。(4) 柱间支撑可采用带柱间支撑可采用带张紧装置张紧装置的十字交叉圆钢支撑。的十字交叉圆钢支撑。1.8 柱间支撑布置柱间支撑布置20132013建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系(5) 当设有起重量不小于当设有起重量不小于5T的桥式吊车时，柱间宜采用刚性支撑。的桥式吊车时，柱间宜采用刚性支撑。在温度区段端部，吊车梁以下不宜设置刚性

15、柱间支撑。在温度区段端部，吊车梁以下不宜设置刚性柱间支撑。【思考思考0707】以下两种柱间支撑布置方式，哪个更好？以下两种柱间支撑布置方式，哪个更好？1.8 柱间支撑布置柱间支撑布置第第2 2节节门式刚架的荷载门式刚架的荷载20132013建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系2.1 恒荷载恒荷载(1) 结构自重、围护结构自重：按结构自重、围护结构自重：按建筑结构荷载规范建筑结构荷载规范；(2) 悬挂荷载、设备荷载等固定荷载：按实际情况悬挂荷载、设备荷载等固定荷载：按实际情况p常用数据常用数据(1) 压型钢板、夹芯板自重：压型钢板、夹芯板自重：0.100.25 kN/

16、m2(2) 屋面檩条、隅撑、屋面支撑等自重：屋面檩条、隅撑、屋面支撑等自重：0.100.15 kN/m2(3) 屋面恒载通常取值：屋面恒载通常取值： 0.200.30 kN/m220132013建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系2.2 活荷载活荷载门刚规程门刚规程第第3.2.2条条(1) 当采用压型钢板轻型屋面时，屋面竖向均布活荷载标准当采用压型钢板轻型屋面时，屋面竖向均布活荷载标准值（按水平投影面积计算）应般取值（按水平投影面积计算）应般取0.5 kN/m2(2) 注：构件负荷面积超过注：构件负荷面积超过60m2可取可取0.3 kN/m2p常用数据常用数据(1)

17、 屋面活荷载：验算刚架时取屋面活荷载：验算刚架时取0.30 kN/m2(2) 屋面活荷载：验算屋面檩条时取屋面活荷载：验算屋面檩条时取0.50 kN/m220132013建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系2.3 雪荷载雪荷载(1) 按按荷载规范荷载规范采用，考虑增大系数和不均匀系数。采用，考虑增大系数和不均匀系数。(2) 屋面雪荷载不与屋面活荷载同时考虑。屋面雪荷载不与屋面活荷载同时考虑。【思考思考08】某轻型门式刚架厂房位于某轻型门式刚架厂房位于南京南京，计算屋面，计算屋面檩条时活荷载取为檩条时活荷载取为0.50kN/m2，檩条是否安全？，檩条是否安全？2013

18、2013建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系2.3 雪荷载雪荷载20132013建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系2.4 吊车荷载吊车荷载荷载规范荷载规范第第5.1节节（1）竖向荷载；最大轮压）竖向荷载；最大轮压Pmax（2）纵向水平刹车力；）纵向水平刹车力；10%Pmax（3）横向水平刹车力；）横向水平刹车力；起重量起重量10T：12%(G+Q)起重量起重量 10T：10%(G+Q)总横向水平力平均分布到各轮上。总横向水平力平均分布到各轮上。其中其中G为小车重量；为小车重量；Q为额定起重量。为额定起重量。注：手动吊车和电动葫芦可不考虑

19、水平荷载。注：手动吊车和电动葫芦可不考虑水平荷载。20132013建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系2.5 地震作用地震作用门刚规程门刚规程第第3.2.4条条地震作用地震作用按按建筑抗震设计规范建筑抗震设计规范 GB50011采用。采用。门刚规程门刚规程第第3.1.6条条抗震验算时，结构的阻尼比可取抗震验算时，结构的阻尼比可取0.05。p比较比较抗震规范抗震规范第第9.2.5条条单层厂房钢结构：根据围护结构情况，取单层厂房钢结构：根据围护结构情况，取0.0450.0520132013建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系2.6 风荷载风荷

20、载0wwzskwk风荷载标准值（风荷载标准值（kN/m2）；）；w0基本风压，按基本风压，按建筑结构荷载规范建筑结构荷载规范的规定值的规定值乘乘1.05； z风荷载高度变化系数，按风荷载高度变化系数，按建筑结构荷载规范建筑结构荷载规范规定；规定； 当高度小于当高度小于10m时，应按时，应按10m高度处的数值采用高度处的数值采用； s风荷载体型系数。风荷载体型系数。 门钢规程门钢规程第第3.2.3条、附录条、附录A20132013建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系分 区 端 区 中 间 区 建筑 类型 1E 2E 3E 4E 5E 6E 1 2 3 4 5 6 封闭

21、式 0.50 1.40 0.80 0.70 0.90 0.30 0.25 1.00 0.65 0.55 0.65 0.15 部分封闭式 0.10 1.80 1.20 1.10 1.00 0.20 0.15 1.40 1.05 0.95 0.75 0.05 注： 表中正号(压力)表示风力由外朝向表面，负号(吸力)表示风力自表面向外离开，下同； (a) (b) 图 5 刚架的风荷载体型系数分区 (a) 双坡刚架；(b) 单坡刚架 2.6 风荷载风荷载20132013建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系门刚规程门刚规程荷载规范荷载规范p比较比较1：门刚规程门刚规程与与荷载

22、规范荷载规范的体型系数比较的体型系数比较【思考思考0909】当房屋檐口较低、跨度较大时，采用当房屋檐口较低、跨度较大时，采用门钢规范门钢规范与与荷载规范荷载规范的体型系数，哪个更偏于安全？的体型系数，哪个更偏于安全？2.6 风荷载风荷载20132013建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系门刚规程门刚规程荷载规范荷载规范【算例算例01】柱距柱距6m，檐高，檐高6m，跨度，跨度20m，上海。，上海。最大弯矩：最大弯矩：Mmax=111.07 kN*m总剪力总剪力Vx：Vx=15.419 kN总吸力总吸力Nz：Nz=57.172 kN最大弯矩：最大弯矩：Mmax=100.

23、8 kN*m总剪力总剪力Vx：Vx=26.680 kN总吸力总吸力Nz：Nz=38.115 kN2.6 风荷载风荷载20132013建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系【算例算例02】柱距柱距6m，檐高，檐高10m，跨度，跨度15m，上海。，上海。门刚规程门刚规程荷载规范荷载规范Mmax=119.0 kN*mVx=26.810 kNNz=43.330 kNMmax=148.2 kN*mVx=44.782 kNNz=28.886 kN2.6 风荷载风荷载20132013建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系封闭房屋封闭房屋半封闭房屋半封闭房屋

24、p比较比较2：封闭房屋封闭房屋与与半封闭房屋半封闭房屋的体型系数比较的体型系数比较p注意：注意：部分封闭式房屋的屋面风吸力要比封闭式部分封闭式房屋的屋面风吸力要比封闭式大大50%！2.6 风荷载风荷载20132013建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系中间区中间区端区端区p比较比较3：中间区中间区与与端区端区的体型系数比较的体型系数比较p注意：注意：端区风荷载较大，但是受风面积较小，因此通常端榀端区风荷载较大，但是受风面积较小，因此通常端榀刚架截面不需要加大。刚架截面不需要加大。2.6 风荷载风荷载20132013建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大

25、学建筑工程系2.7 荷载组合荷载组合l1.2D+1.4 Ll1.2D+1.4 Wl1.0D+1.4 W（恒载有利时）（恒载有利时）l1.2D+1.4 Cl1.2D+1.40.9 L + 1.4 0.9 Wl1.2D+1.40.9 L +1.40.9 W+1.40.9 C地震组合：地震组合：抗震规范抗震规范第第5.4.1条条非地震组合：非地震组合：荷载规范荷载规范第第3.2.4条条l1.2Gek+ 1.3 Eh第第3 3节节主刚架设计主刚架设计20132013建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系3.1 计算简图计算简图l按按平面刚架平面刚架计算；计算；l约束条件根据柱

26、脚构造决定；约束条件根据柱脚构造决定；l梁柱节点刚接还是铰接根据构造决定；梁柱节点刚接还是铰接根据构造决定；20132013建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系3.2 截面选取截面选取l无桥式吊车：梁、柱可采用变截面或等截面无桥式吊车：梁、柱可采用变截面或等截面l有桥式吊车：柱宜采用等截面形式有桥式吊车：柱宜采用等截面形式l跨度跨度 15m，柱高，柱高 6m时，刚架梁宜采用等截面。时，刚架梁宜采用等截面。l跨度跨度 15m，柱高，柱高 6m时，宜采用变截面。时，宜采用变截面。多采用焊接多采用焊接H型截面：变截面或等截面型截面：变截面或等截面20132013建筑钢结构

27、设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系3.3 截面校核截面校核l腹板的屈曲后强度计算腹板的屈曲后强度计算l强度验算强度验算l平面内整体稳定验算平面内整体稳定验算l平面外整体稳定验算平面外整体稳定验算l局部稳定验算局部稳定验算特点：考虑特点：考虑腹板腹板的的屈曲后强度屈曲后强度验算内容：按验算内容：按压弯构件压弯构件验算以下内容：验算以下内容：20132013建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系3.4 腹板的屈曲后强度腹板的屈曲后强度(A) 构造要求构造要求(1) 腹板应为直线变化，变化率（腹板应为直线变化，变化率（楔率楔率）60mm/m；(2) 板件

28、宽厚比限值：板件宽厚比限值： yftb235151ywwfth23525020132013建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系(B) 受压和受弯受压和受弯腹板的有效宽度腹板的有效宽度：利用屈曲后强度时，应按利用屈曲后强度时，应按有效宽度有效宽度计算其截面几何特性。计算其截面几何特性。l当腹板全部受压时：当腹板全部受压时：wehhcehhl当腹板部分受拉时，当腹板部分受拉时，受拉区全部有受拉区全部有效效，受压区有效宽度为：，受压区有效宽度为：3.4 腹板的屈曲后强度腹板的屈曲后强度20132013建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系(B)

29、受压和受弯受压和受弯腹板的有效宽度腹板的有效宽度：3.4 腹板的屈曲后强度腹板的屈曲后强度20132013建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系(1) 腹板两边缘的压应力分布不均匀系数腹板两边缘的压应力分布不均匀系数 maxmin腹板板件边缘中压应力较大的值，取为正；腹板板件边缘中压应力较大的值，取为正；腹板板件另侧边缘的应力，以压为正，拉为负腹板板件另侧边缘的应力，以压为正，拉为负minmax(2) 受压板件稳定系数受压板件稳定系数11112. 011622k(3) 计算参数计算参数 ywwfkth2351 .28有效宽度的计算步骤：有效宽度的计算步骤：3.4 腹板

30、的屈曲后强度腹板的屈曲后强度20132013建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系有效宽度的计算步骤：有效宽度的计算步骤：(4) 有效宽度系数有效宽度系数 当8 . 0时 1 当2 . 18 . 0时 ) 8 . 0( 9 . 01 当2 . 1时 ) 2 . 1(24. 064. 0 wehhcehh(5) 腹板受压区的有效宽度腹板受压区的有效宽度 (6) 腹板有腹板有效宽度效宽度的分布的分布 当截面全部受压当截面全部受压521eehh12eeehhheehh4 . 01当截面部分受拉当截面部分受拉eehh6 . 023.4 腹板的屈曲后强度腹板的屈曲后强度2013

31、2013建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系(C) 受剪受剪腹板的有效宽度腹板的有效宽度：(1) 计算板件受剪时计算板件受剪时的局部稳定系数的局部稳定系数22)(434. 5 1)(34. 54 1wwwwhakhahakha，当时，当(2) 参数参数ywwwfkth23537(3) 腹板屈曲后腹板屈曲后的抗剪强度的抗剪强度vwvwvwvwvvwffffff)275. 01 ( 4 . 1)8 . 0(64. 01 4 . 18 . 0 8 . 0时，当时，当时，当(4) 腹板的抗剪承载力腹板的抗剪承载力vwwdfthV3.4 腹板的屈曲后强度腹板的屈曲后强度201

32、32013建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系3.5 强度验算强度验算(A) 受弯构件受弯构件当截面为双轴对称时当截面为双轴对称时215 . 01dfefVVMMMMl当当 时时 ：dVV5 . 0eMM ddVVV5 . 0l当当 时：时： fthAMwfffWMeep 理解公式理解公式V=Vd时，时，fMM 【思考思考1010】此处的此处的受弯构件强度验算受弯构件强度验算公式，和公式，和钢结构钢结构设计规范设计规范相比有相比有何不同？何不同？20132013建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系(B) 压弯构件压弯构件l当当 时时 ：d

33、VV5 . 0ddVVV5 . 0l当当 时：时： NeMM eeeNeANWMM215 . 01dNfNeNfVVMMMMANfthAMwfNf当截面为双轴对称时当截面为双轴对称时fWMANWMeeeeNe3.5 强度验算强度验算20132013建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系3.6 整体稳定验算整体稳定验算平面内整体稳定验算平面内整体稳定验算平面外整体稳定验算平面外整体稳定验算详见详见钢结构课程设计钢结构课程设计第第4 4节节支撑体系设计支撑体系设计20132013建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系4.1 屋面支撑屋面支撑计算简

34、图计算简图l水平放置的桁架；承受抗风柱传来的纵向荷载；水平放置的桁架；承受抗风柱传来的纵向荷载；l柱间支撑位置为支点；柱间支撑位置为支点；l受压斜杆退出工作；受压斜杆退出工作；20132013建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系【思考思考1111】图中屋面图中屋面支撑布置有支撑布置有什么问题？什么问题？对结构受对结构受力有什么不力有什么不利影响？利影响？改进措施？改进措施？屋面支撑屋面支撑4.1 屋面支撑屋面支撑20132013建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系屋面支撑计算简图屋面支撑计算简图张紧斜拉杆防止屋面梁平面外受弯张紧斜拉杆防止

35、屋面梁平面外受弯顺利传递抗风柱顶风荷载顺利传递抗风柱顶风荷载4.1 屋面支撑屋面支撑20132013建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系4.2 柱间支撑柱间支撑计算简图计算简图l竖向放置的桁架；竖向放置的桁架；l承受屋面支撑传来的纵承受屋面支撑传来的纵向风荷载；向风荷载；l承受吊车纵向刹车力；承受吊车纵向刹车力；l基础作为支点；基础作为支点；l受压斜杆退出工作；受压斜杆退出工作；20132013建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系【思考思考1212】图中柱间支撑图中柱间支撑布置有什么问布置有什么问题？题？对结构受力有对结构受力有什么不利影

36、响？什么不利影响？有什么改进措有什么改进措施？施？柱间支撑柱间支撑钢柱钢柱系杆系杆4.2 柱间支撑柱间支撑20132013建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系正确布置正确布置错误布置错误布置合理布置支撑防止柱平面外受弯合理布置支撑防止柱平面外受弯顺利传递纵向荷载顺利传递纵向荷载4.2 柱间支撑柱间支撑20132013建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系4.3 隅撑隅撑计算简图计算简图l减小刚架梁平面外计算长度；减小刚架梁平面外计算长度；l荷载：防止钢梁失稳所需的承载力荷载：防止钢梁失稳所需的承载力l按轴压构件设计；按轴压构件设计； 60c

37、os235yfAfN第第5 5节节围护结构设计围护结构设计20132013建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系5.1 抗风柱抗风柱计算简图计算简图l柱脚多为铰接；柱脚多为铰接；l高度较大时，柱脚也可以高度较大时，柱脚也可以刚接；刚接；l承受山墙墙梁传来的纵向承受山墙墙梁传来的纵向风荷载；风荷载；l承受山墙墙板重量；承受山墙墙板重量；l按压弯构件设计；按压弯构件设计；【思考思考1313】抗风柱柱脚铰接抗风柱柱脚铰接和刚接各有什么优缺点？和刚接各有什么优缺点？20132013建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系5.1 抗风柱抗风柱抗风柱顶和屋

38、面梁的连接构造抗风柱顶和屋面梁的连接构造【思考思考1313】不传递竖向力，有什么优点和缺点？不传递竖向力，有什么优点和缺点？20132013建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系【思考思考1414】抗风柱顶节点抗风柱顶节点有什么问题？有什么问题？对抗风柱受力对抗风柱受力有什么影响？有什么影响？对屋面梁受力对屋面梁受力有什么影响？有什么影响？抗风柱抗风柱屋面梁屋面梁Z Z型板型板5.1 抗风柱抗风柱20132013建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系正确构造正确构造错误构造错误构造Z Z形板正确放置保证纵向水平力顺利传递形板正确放置保证纵向水

39、平力顺利传递5.1 抗风柱抗风柱20132013建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系5.2 屋面檩条屋面檩条1 1）常用截面）常用截面冷弯薄壁型钢冷弯薄壁型钢直边直边C C型、卷边型、卷边C C型、型、Z Z型、卷边型、卷边Z Z型、型、H H型型【思考思考1515】对于跨度相同的简支檩条，当屋面坡度较大时，对于跨度相同的简支檩条，当屋面坡度较大时，宜采用宜采用C C型檩条还是型檩条还是Z Z型檩条？型檩条？20132013建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系5.2 屋面檩条屋面檩条2 2）放置方式）放置方式【思考思考1616】图示檩条哪

40、种放置方式更好？图示檩条哪种放置方式更好？20132013建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系5.2 屋面檩条屋面檩条3 3）檩条形式）檩条形式：简支式、连续式简支式、连续式(1) 简支檩条：多采用简支檩条：多采用C型钢，跨度较小时采用；型钢，跨度较小时采用；(2) 连续檩条：多采用卷边连续檩条：多采用卷边Z型钢，跨度较大时采用；搭接型钢，跨度较大时采用；搭接长度需计算确定。长度需计算确定。20132013建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系5.2 屋面檩条屋面檩条(1) 宜等间距布置。确定檩条间距时，应综合考虑屋面材料、宜等间距布置。确

41、定檩条间距时，应综合考虑屋面材料、檩条规格等因素按计算确定。檩条规格等因素按计算确定。(2) 在屋脊处，应沿屋脊两侧各布置一道檩条，使得屋面板在屋脊处，应沿屋脊两侧各布置一道檩条，使得屋面板的外伸宽度不要太长的外伸宽度不要太长(一般一般4m时，宜在檩条跨中位置设置时，宜在檩条跨中位置设置1道拉条或撑杆；道拉条或撑杆；当檩条跨度当檩条跨度6m时，宜在檩条三分点处各设置时，宜在檩条三分点处各设置1道拉条或撑杆；道拉条或撑杆；斜拉条需和檩条连接；斜拉条需和檩条连接；当采用圆钢作拉条时，拉条的直径不宜小于当采用圆钢作拉条时，拉条的直径不宜小于10mm；圆钢拉条可设置在距离檩条上翼缘圆钢拉条可设置在距离

42、檩条上翼缘1/3腹板高度范围内；腹板高度范围内；风吸力作用下檩条下翼缘受压时，宜设置在下翼缘附近；风吸力作用下檩条下翼缘受压时，宜设置在下翼缘附近；门钢规程门钢规程第第6.3.5条条门钢规程门钢规程第第6.3.6条条【思考思考1717】拉条和撑拉条和撑管起什么作用？管起什么作用？20132013建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系5.2 屋面檩条屋面檩条6 6）计算简图）计算简图l根据构造，按简支梁或者根据构造，按简支梁或者连续梁计算；连续梁计算；l承受屋面恒载、活载和屋承受屋面恒载、活载和屋面风吸力；面风吸力；l按双向受弯构件计算；按双向受弯构件计算；具体计算详见

43、具体计算详见钢结构课程设计钢结构课程设计20132013建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系5.3 墙梁墙梁计算简图计算简图l根据构造，按简支梁或者连根据构造，按简支梁或者连续梁计算；续梁计算；l承受屋面恒载和墙面风载；承受屋面恒载和墙面风载；l按双向受弯构件计算；按双向受弯构件计算；20132013建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系5.3 墙梁墙梁【思考思考1818】指出图示墙梁布置的错误。指出图示墙梁布置的错误。第第6 6节节节点设计节点设计20132013建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系6.0 主要

44、节点主要节点主要节点：主要节点：1 1）柱脚节点）柱脚节点2 2）梁柱节点）梁柱节点3 3）梁梁节点）梁梁节点4 4）支撑连接节点）支撑连接节点5 5）檩条连接节点）檩条连接节点20132013建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系6.1 柱脚节点柱脚节点1 1）铰接柱脚）铰接柱脚 平板铰接柱脚；锚栓位于翼缘以内；平板铰接柱脚；锚栓位于翼缘以内； 底板下设置抗剪键；底板下设置抗剪键； 底板开孔为锚栓直径底板开孔为锚栓直径1.21.5倍；垫板开孔比锚栓直径大倍；垫板开孔比锚栓直径大12mm； 多采用细石混凝土找平；多采用细石混凝土找平；20132013建筑钢结构设计建筑

45、钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系6.1 柱脚节点柱脚节点2 2）刚接柱脚）刚接柱脚 锚栓位于翼缘以外；锚栓位于翼缘以外； 带靴梁的刚度大；无靴梁的刚度小；带靴梁的刚度大；无靴梁的刚度小；20132013建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系6.2 梁柱节点梁柱节点1 1）节点形式）节点形式 端板厚度验算；螺栓群承载力验算；端板厚度验算；螺栓群承载力验算； 端板应伸出翼缘，并应设置加劲肋；端板应伸出翼缘，并应设置加劲肋； 端板斜放时，下排螺栓可不伸出翼缘；端板斜放时，下排螺栓可不伸出翼缘；端板平放端板平放端板竖放端板竖放端板斜放端板斜放【思考思考1919】

46、某门式刚某门式刚架，风吸力很大，采架，风吸力很大，采用端板斜放梁柱连接用端板斜放梁柱连接是否合适？是否合适？A.边柱和梁刚接边柱和梁刚接20132013建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系6.2 梁柱节点梁柱节点1 1）节点形式）节点形式 多采用端板高强螺栓连接；多采用端板高强螺栓连接； 注意加劲肋设置注意加劲肋设置端板竖放端板竖放端板平放端板平放B.中柱和梁刚接中柱和梁刚接20132013建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系6.2 梁柱节点梁柱节点1 1）节点形式）节点形式 多采用端板高强螺栓多采用端板高强螺栓连接；连接； 多采用端板平

47、放；多采用端板平放； 螺栓位于柱翼缘内；螺栓位于柱翼缘内；C.中柱和梁铰接中柱和梁铰接【思考思考2020】计算简图？计算简图？20132013建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系【思考思考2121】判断柱顶是铰判断柱顶是铰接还是刚接？接还是刚接？柱顶连接有什柱顶连接有什么问题？对钢么问题？对钢柱有何影响？柱有何影响？有什么改进措有什么改进措施？施？屋面梁屋面梁中柱中柱6.2 梁柱节点梁柱节点20132013建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系正确构造正确构造错误构造错误构造端板刚度保证压力顺利传递端板刚度保证压力顺利传递6.2 梁柱节点梁

48、柱节点20132013建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系6.2 梁柱节点梁柱节点2 2）构造要求）构造要求A) A) 端板与钢梁的连接焊缝端板与钢梁的连接焊缝：等强设计等强设计l翼缘与端板：对接焊缝、角焊缝翼缘与端板：对接焊缝、角焊缝l腹板与端板：角焊缝腹板与端板：角焊缝B) B) 连接件：高强螺栓连接件：高强螺栓 门钢规程门钢规程第第.3条条 主刚架构件的连接应采用高强度螺栓，可采用承压型主刚架构件的连接应采用高强度螺栓，可采用承压型或者摩擦型连接。当端板连接只受轴力和弯矩，或剪力小或者摩擦型连接。当端板连接只受轴力和弯矩，或剪力小于抗滑移承载力

49、时，端板表面可不作专门处理。于抗滑移承载力时，端板表面可不作专门处理。20132013建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系6.2 梁柱节点梁柱节点C) C) 螺栓布置螺栓布置l端板连接的螺栓应端板连接的螺栓应成对成对对称布置。对称布置。l在斜梁拼接处，应将端板伸出截面高度范围以外。在斜梁拼接处，应将端板伸出截面高度范围以外。l在斜梁与刚架柱连接的受拉区，宜采用端板外伸式连在斜梁与刚架柱连接的受拉区，宜采用端板外伸式连接；接；l当采用外伸式连接时，翼缘内外的螺栓群中心与翼缘当采用外伸式连接时，翼缘内外的螺栓群中心与翼缘中心应尽量接近或者重合。中心应尽量接近或者重合。门

50、钢规程门钢规程第第.4条条20132013建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系l螺栓中心至翼缘板表面的距离，应满足拧紧螺栓的螺栓中心至翼缘板表面的距离，应满足拧紧螺栓的施工要求，不宜小于施工要求，不宜小于35mm35mm；l螺栓端距不应小于螺栓端距不应小于2 2倍螺栓孔径。倍螺栓孔径。门钢规程门钢规程第第.5条条门钢规程门钢规程第第.7条条l端板上两对螺栓之间的最大间距不应大于端板上两对螺栓之间的最大间距不应大于400mm400mm。【思考思考2222】为什么要限制螺栓的最大间距？和钢结构设计规范对比为什么要限制螺栓的

51、最大间距？和钢结构设计规范对比门钢规程门钢规程第第.6条条l门式刚架中，受压翼缘的螺栓不宜少于两排；门式刚架中，受压翼缘的螺栓不宜少于两排；l当受拉翼缘两侧各设一排螺栓不能满足承载力要求当受拉翼缘两侧各设一排螺栓不能满足承载力要求时，可在翼缘内侧增设螺栓；时，可在翼缘内侧增设螺栓；6.2 梁柱节点梁柱节点20132013建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系(a) 宽度：应大于梁的翼缘宽度宽度：应大于梁的翼缘宽度1520mm，以便焊接，以便焊接(b) 高度：设置外伸螺栓时，端板外伸长度为高度：设置外伸螺栓时，端板外伸长度为(34)d0；不设置外伸螺栓时

52、，端板突出翼缘外侧不设置外伸螺栓时，端板突出翼缘外侧20mm (c) 厚度：应根据支承条件由抗弯验算确定，且不小于厚度：应根据支承条件由抗弯验算确定，且不小于16mmD D）端板尺寸）端板尺寸6.2 梁柱节点梁柱节点20132013建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系A) A) 计算要点计算要点门钢规程门钢规程第第.2条条l螺栓群承载力设计值应大于梁端弯矩和剪力设计值。螺栓群承载力设计值应大于梁端弯矩和剪力设计值。 l当连接处钢梁内力很小时，连接应至少能承受相当当连接处钢梁内力很小时，连接应至少能承受相当于于构件截面承载力一半构件截面承载力一半的内力

53、作用。的内力作用。B) B) 计算内容计算内容l螺栓群承载力验算；螺栓群承载力验算；l端板厚度验算；端板厚度验算；l节点域抗剪验算；节点域抗剪验算；l端板螺栓附近腹板抗拉强度验算；端板螺栓附近腹板抗拉强度验算；3 3）计算内容）计算内容6.2 梁柱节点梁柱节点20132013建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系4 4）螺栓群验算）螺栓群验算6.2 梁柱节点梁柱节点参照参照钢结构设计规范钢结构设计规范的公式计算：的公式计算： PnNfbv9 . 0PNbt8 . 01bttbvvNNNN20132013建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系5

54、 5）端板厚度验算）端板厚度验算6.2 梁柱节点梁柱节点20132013建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系5 5）端板厚度验算）端板厚度验算6.2 梁柱节点梁柱节点l伸臂区格（端板外伸且无加劲肋的外伸部分）：伸臂区格（端板外伸且无加劲肋的外伸部分）：bfNettf6l两相邻边支承区格（端板外伸时）：两相邻边支承区格（端板外伸时）： l两相邻边支承区格（端板平齐时）：两相邻边支承区格（端板平齐时）： feeebeNeetwffwtwf)(26feeebeNeetwffwtwf)(41220132013建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系feaNetwtw)5 .0(3febbeNeetfswtwf4)2(62p 注意：注意：N Nt t 是一个高强度螺栓的是一个高强度螺栓的受拉承载力设计值受拉承载力设计值，而不是高强度螺栓所受的荷载！而不是高强度螺栓所受的荷载！l三边支承区格：三边支承区格： l无加劲类的区格无加劲类的区格 6.2 梁柱节点梁柱节点20132013建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系