yd-门式刚架轻型钢结构-图文

1、2011.9轻型门式刚架结构1主要内容概述（特点、形式、维护材料等）结构布置计算模型与荷载效应刚架内力与侧移计算刚架主构件设计次构件设计主要节点设计21.概述 体系构成及适用范围主要承重骨架：门式刚架-平面纵向支撑体系：屋面水平支撑、柱间支撑檩条和墙梁：增加整体性维护结构 ： 轻型屋面板/轻型墙面板结构体系341.概述 体系构成及适用范围各类工业厂房仓储车间小型体育场馆、会议厅超市适用范围51.概述 门式刚架结构的特点质量轻，用钢量省；结构布置灵活，不受模数限制；工业化程度高，施工周期短；综合经济效益好。优点61.概述 门式钢架结构的特点结构整体刚度小： 整体工作前应防止构件变形；杆件壁薄，锈

2、蚀及局部变形影响大；制作、运输及安装要求高。缺点789101.概述 结构形式跨数/单坡或双坡（a）单跨刚架 （b）双跨刚架 （c）多跨刚架（d）带挑檐刚架 （e）带毗屋刚架 （f）单坡刚架11 结构体系刚架主构件形式构件截面：变截面焊接H形钢截面（腹板）高度：楔形；腹板厚度/翼缘宽度/翼缘厚度；等截面焊接H形钢或轧制H形钢塑性设计设有桥式吊车时柱截面1.概述12 结构体系构件划分及连接构件单元划分钢柱一般为单独单元；斜梁可划分为多个单元：根据运输条件构件单元连接构件单元内焊接连接；构件单元间高强螺栓/端板连接；1.概述13 结构体系柱脚约束形式刚架柱铰接柱脚刚接柱脚设有5t以上桥式吊车时1.概

3、述摇摆柱与横梁、基础均铰接14 结构体系屋面墙面系统檩条/墙梁设置于斜梁、钢柱外侧；双向受弯构件；冷弯薄壁型钢，C或Z/C；跨度较大时，可使用轻型桁架；檩条设置应考虑天窗、采光带、屋面材料等；墙梁设置应考虑门窗、挑檐、雨蓬等；1.概述15 结构体系维护材料屋面和墙面设计彩色镀锌或镀铝锌压型钢板，t=0.4mm；夹心压型复合钢板；开孔洞后应适当加强；1.概述屋面材料考虑坡度因素外墙面考虑抗震设防烈度16 结构体系支撑系统柱间支撑：柔性支撑：20圆钢/交叉支撑/张紧装置刚性支撑：角钢等，设有桥式吊车时3060度/约45度；刚架较高时，分层设置其它形式的支撑或纵向刚架；1.概述17 结构体系支撑系统

4、屋面水平支撑：柔性支撑：20圆钢/交叉支撑/张紧装置3060度/约45度刚性系杆：柱顶及刚架转折处可由檩条/墙梁兼作1.概述18 结构体系门式刚架建筑尺寸1.概述跨度：横向刚架柱轴线间的距离；高度：地坪至柱轴线与横梁轴线交点的高度，根据使用要 求的室内净高确定。无吊车时，高度一般为4.59m；有吊车时应根据轨顶标高和吊车净空要求确定，一般为912m。柱距：宜为6m，通常介于4.59m之间。19 结构体系门式刚架建筑尺寸1.概述檐口高度：地坪至房屋外侧檩条上缘的高度；最大高度：地坪至房屋顶部檩条上缘的高度；房屋宽度：房屋侧墙墙梁外皮之间的距离；房屋长度：房屋两端山墙墙梁外皮之间的距离；屋面坡度：

5、宜取1/81/20，在雨水较多地区可取较大值。 20 结构体系其它构件托架抗风柱吊车梁1.概述21 温度缝温度区段长度 纵向300米，横向150米2.结构布置温度缝构造 檩条(吊车梁等)连接螺栓用长圆孔 设置双柱22 支撑布置每个温度区段应设置独立、稳定支撑系统；屋面水平支撑及柱间支撑位于同一柱间；支撑间距3045米； 分期建设区段。2.结构布置23 支撑布置隅撑 保证刚架横梁下翼缘、刚架柱内翼缘的面外稳定，按轴压构件设计2.结构布置24 隅撑2.结构布置25 隅撑2.结构布置263.计算模型与荷载效应 计算模型受力最大的单榀刚架-平面计算梁柱轴线的定义27 荷载及荷载组合永久荷载：结构自重；

6、屋面；吊挂荷载等 屋面活荷：标准值 0.5kN/m2; (不上人屋面，0.3 kN/m2); 施工或检修集中荷载：设计屋面板和檩条时，1.0 kN 3.计算模型与荷载效应28 荷载及荷载组合雪荷载设置女儿墙时，应考虑女儿墙内侧积雪积灰荷载与屋面活荷、雪荷载较大者同时考虑 吊车荷载3.计算模型与荷载效应29 荷载及荷载组合风荷载：标准值基本风压：1.05；高度系数，体形系数；地震作用底部剪力法；阻尼比0.05；一般7度及以下，可不考虑地震作用3.计算模型与荷载效应30 荷载及荷载组合目前两种风荷载体型系数共存建筑结构荷载规范 门式刚架轻型房屋钢结构技术规程风荷载体型系数3.计算模型与荷载效应31

7、 荷载及荷载组合全国民用建筑工程设计技术措施2003(结构)第1816条规定：跨高比Lh小于等于4的门式刚架应按“规范”(GB 500092001)计算风荷载标准值及体型系数，跨高比大于4时宜按“规程”(CECS 102：2002)取用。关于风荷载体型系数3.计算模型与荷载效应32 荷载及荷载组合非地震组合： 1.2x永久荷载 + 0.9x1.4x（积灰荷载+max雪荷载，屋面活荷）+ 0.9x1.4x（吊车荷载+风荷载） 1.0 x永久荷载 + 1.4x风荷载地震组合： 1.2x重力荷载代表值 + 1.3x水平地震作用3.计算模型与荷载效应334.刚架内力与侧移计算 门式刚架内力分析分析方法

8、变截面门式刚架可能几个截面同时出现塑性铰弹性分析方法等截面门式刚架弹性或塑性分析方法34 门式刚架内力分析分析模型按平面结构进行内力分析主刚架平面模型按空间结构进行内力分析主刚架+支撑系统+屋、墙面体系（蒙皮效应）空间整体模型4.刚架内力与侧移计算35 门式刚架内力分析地震作用 一般采用基底剪力法，对无吊车且高度不大的刚架可采用单质点简图；当有吊车荷载时，可采用2质点简图。4.刚架内力与侧移计算（a）单质点 （b）两质点36 门式刚架内力分析控制截面/控制内力柱顶/柱底/梁端/梁跨中/牛腿控制内力组合：Nmax+M+VMmax+N+VNmin+M+V（锚栓抗拔）4.刚架内力与侧移计算37 门式

9、刚架侧移分析侧移按弹性分析方法计算精确计算方法有限元法/矩阵位移法/直接刚度法近似计算方法-初选截面时增大侧向刚度、减小侧移的措施增大梁柱截面/刚接柱脚/梁柱刚接4.刚架内力与侧移计算385.门式刚架构件设计 设计方法、设计过程弹性设计方法设计过程计算模型-梁、柱计算长度作用效应计算内力组合截面初选截面验算395.门式刚架构件设计 刚架梁、柱计算长度横梁平面内计算长度坡度1:5,轴力很小坡度1:5，考虑N影响，则梁面内计算长度系数柱面内计算长度系数柱轴向长度、梁换算长度405.门式刚架构件设计平面外按压弯构件计算稳定计算长度L：受压翼缘最大侧向支撑点间距隅撑 LL0时，可不计算斜梁稳定性 刚架

10、梁、柱计算长度所撑梁受压翼缘宽度415.门式刚架构件设计 刚架梁、柱计算长度柱平面内计算长度横梁水平，横梁折线型+等截面柱，则 柱脚铰接 柱脚刚接柱、梁线刚度比425.门式刚架构件设计 刚架梁、柱计算长度柱平面内计算长度截面高度呈线性变化的柱楔形柱可按以下三种方法确定查表法，一阶分析法，二阶分析法借助程序435.门式刚架构件设计刚架梁、柱计算长度-楔形柱445.门式刚架构件设计 截面初选实腹式门式刚架 梁截面高度：(1/30-1/45)l 柱截面高度：(1/12-1/28)H或与梁截面等高格构式门式钢架 梁截面高度： (1/15-1/25)l 柱截面高度与梁截面高度相协调455.门式刚架构件设

11、计 截面验算刚架横梁（水平或折线）有效截面计算强度验算整体稳定验算局部稳定验算刚度验算 刚架横梁截面验算465.门式刚架构件设计腹板屈曲后，按有效宽度计算截面特性腹板受拉区全部有效腹板受压区有效宽度 有效宽度系数； 有效截面计算或475.门式刚架构件设计有效高度的分布485.门式刚架构件设计有效宽度系数 有效截面计算495.门式刚架构件设计反应腹板受压时稳定性的参数 有效截面计算505.门式刚架构件设计板件在正应力下屈曲系数其中 有效截面计算515.门式刚架构件设计有效宽度的分布 有效截面计算全部受压部分受压525.门式刚架构件设计抗剪强度&板件失稳腹板抗剪承载力hw - 腹板平均高度；hw

12、35mm ） 高强螺栓-端板节点设计高强螺栓72736.门式刚架节点设计 高强螺栓-端板节点设计高强螺栓抗剪承载力设计值承压承载力设计值抗拉承载力设计值单个螺栓（承压型高强螺栓）：746.门式刚架节点设计高强螺栓群设计：M/V/N（螺栓群受力）计算方法：端板塑性分析/端板弹塑性分析/端板刚性分析上下翼缘两侧各布置两对螺栓时，每个螺栓所受拉力可简化计算为： 高强螺栓-端板节点设计高强螺栓上下翼缘中距756.门式刚架节点设计 高强螺栓-端板节点设计高强螺栓同时受剪、受拉的螺栓应满足相关公式为避免螺栓孔壁承压破坏，螺栓所受剪力还应满足766.门式刚架节点设计端板大小梁柱截面高强螺栓布置端板厚度 按端

13、板塑性分析方法确定厚度不宜小于16mm 高强螺栓-端板节点设计端板设计776.门式刚架节点设计端板塑性分析方法以螺栓拉力作用下端板屈服为极限状态；根据平衡原理进行计算；端板的屈服线分布由端板支承条件及螺栓布置确定；端板厚度应根据各区域支承条件计算 高强螺栓-端板节点设计端板设计786.门式刚架节点设计端板屈服线796.门式刚架节点设计端板厚度计算公式悬臂类端板 高强螺栓-端板节点设计端板设计无加劲肋类端板806.门式刚架节点设计端板厚度计算公式两边支承类端板，端板外伸时 高强螺栓-端板节点设计端板设计两边支承类端板，端板平齐时816.门式刚架节点设计端板厚度计算公式三边支承类端板， 高强螺栓-

14、端板节点设计端板设计826.门式刚架节点设计 高强螺栓-端板节点设计梁柱刚接节点域腹板抗剪验算端板设计不满足要求时，应加厚腹板或设置斜加劲肋hbhc83846.门式刚架节点设计铰接柱脚无吊车，楔形边柱摇摆柱，等截面柱刚接柱脚有吊车，等截面柱 柱脚节点85铰接柱脚8687刚接柱脚88896.门式刚架节点设计柱脚底板大小（A*B）：混凝土抗压；厚度（t）：底板受弯；肋板连接焊缝 柱脚节点906.门式刚架节点设计锚栓设计材料：Q235/Q345;直径不小于24mm，双螺帽；锚固长度：设置弯钩/锚板；应考虑柱间支撑传至柱脚的拉力；单个锚栓的抗拉承载力： 柱脚节点916.门式刚架节点设计抗剪键设计锚栓不

15、抗剪;剪力由摩擦力和抗剪键承担; 柱脚节点92936.门式刚架节点设计 摇摆柱与斜梁连接节点947.其它构件及节点设计 檩条 墙梁 柱间支撑 屋面水平支撑 抗风柱隅撑957.其它构件及节点设计檩条间距根据屋面板跨度确定，1.5m左右檩条截面形式一般采用实腹式构件，C形和Z形冷弯薄壁型钢；跨度大于9m时，可采用格构式构件； 檩条及节点设计96977.其它构件及节点设计拉条/撑杆设置跨度4m，宜在跨中设置一道拉条/撑杆； 跨度6m，应在三分点各设置一道拉条/撑杆； 每道拉条/撑杆应通过斜拉条与刚性檩条连接；拉条由圆钢制作，直径=10mm；撑杆采用钢管/钢，按压杆刚度选择截面；拉条/撑杆尽量设在距檩

16、条受压翼缘1/3腹板高度范围内； 檩条及节点设计98991001017.其它构件及节点设计檩条设计檩条为双向受弯构件檩条可以设计为简支梁或连续梁檩条设计应考虑的荷载及荷载组合：1.2*永久+1.4*max（屋面活荷，雪荷）1.2*永久+1.4*施工检修集中荷载1.0*永久+1.4*风荷载（吸力） 檩条及节点设计1027.其它构件及节点设计檩条设计檩条内力计算Mx,Vx:简支梁（对接）/连续梁（搭接）My,Vy:拉条为侧向支撑点，按简支梁/连续梁不考虑荷载不均匀分布 檩条及节点设计1037.其它构件及节点设计檩条设计檩条截面验算屋面板能阻止檩条的失稳和扭转时，仅需进行强度验算 檩条及节点设计截面

17、特性均按有效净截面计算按冷弯薄壁型钢结构技术规范（GB50018-2002）计算1047.其它构件及节点设计檩条设计檩条截面验算屋面板不能阻止檩条的失稳和扭转时，应进行整体稳定性验算 檩条及节点设计截面特性均按有效净截面计算1057.其它构件及节点设计檩条设计檩条截面验算整体稳定系数按GB50018的规定计算 檩条及节点设计1067.其它构件及节点设计檩条设计檩条截面验算 风吸力使檩条下翼缘受压时，因根据屋面能否阻止上翼缘失稳按规程附录E验算檩条稳定性。 檩条及节点设计1077.其它构件及节点设计檩条设计檩条变形验算：验算垂直于屋面方向的挠度 檩条及节点设计檩条允许挠度: l/150; l/2

18、40; l/360仅支撑压型钢板；有吊顶；吊顶+抹灰1087.其它构件及节点设计檩条节点构造：对接节点 檩条及节点设计（也可用角钢，见教材）1097.其它构件及节点设计檩条节点构造：搭接节点 檩条及节点设计1107.其它构件及节点设计墙梁间距根据墙面板跨度确定，1.5m左右墙梁截面形式一般采用C形冷弯薄壁型钢墙梁布置应考虑门窗设置的要求可以设置拉条减小墙梁竖向挠度 墙梁及节点设计1117.其它构件及节点设计墙梁设计墙梁为双向受弯构件水平风荷载+竖向永久荷载墙面板一般直接落地与基础或防撞墙相连，此时竖向荷载仅为墙梁自重。墙梁设计及节点构造参见檩条相关内容 墙梁及节点设计1127.其它构件及节点设

19、计柔性柱间支撑20圆钢/交叉支撑/张紧装置刚性柱间支撑型钢，设有桥式吊车时采用角度3060度/约45度；刚架较高时，可分层设置或采用其它形式的支撑或纵向刚架； 柱间支撑设计1131141151167.其它构件及节点设计柱间支撑的内力计算纵向荷载：风/吊车/地震计算模型：支承于柱脚基础的悬臂桁架纵向荷载由多道柱间支撑共同分担柱间支撑的截面验算交叉支撑按拉杆设计非交叉支撑按压杆设计 柱间支撑设计1177.其它构件及节点设计屋面水平支撑一般为柔性支撑：20圆钢/交叉支撑/张紧装置；角度3060度/约45度 屋面水平支撑设计1187.其它构件及节点设计屋面水平支撑的内力计算纵向荷载：风/地震计算模型：

20、支承于柱顶的水平桁架纵向荷载由多道屋面水平支撑共同分担屋面水平支撑的截面验算交叉支撑按拉杆设计 屋面水平支撑设计1197.其它构件及节点设计抗风柱一般采用等截面H形钢构件抗风柱承受的荷载：竖向永久荷载：自重+山墙的墙板重（山墙落地则无）水平荷载：山墙风荷载抗风柱柱脚：铰接柱脚抗风柱与刚架连接：一般为柔性连接只传递水平力，不传递竖向力 抗风柱设计120横梁1217.其它构件及节点设计抗风柱内力计算：两端简支；抗风柱截面设计：压弯构件/受弯构件 抗风柱设计1227.其它构件及节点设计隅撑的作用：为斜梁的受压下翼缘提供侧向支承隅撑通常采用单角钢截面构件隅撑的间距 隅撑设计1237.其它构件及节点设计

21、隅撑内力： 隅撑设计*成对布置时，每根隅撑为计算值的一半隅撑截面验算：按轴心受压构件设计单角钢单面连接稳定性验算梁负弯矩隅撑与檩条轴线的夹角梁截面高度1241251261278.制作与安装1288.制作与安装1298.制作与安装1308.制作与安装1318.制作与安装1328.制作与安装1338.制作与安装1348.制作与安装1358.制作与安装1369.事故分析 前言 2005年12月,烟台、威海等地连日多雪,据调查,由于雪荷载作用而发生屋盖大变形、个别构件破坏、结构局部倒塌的轻钢工程达到100余栋,发生整体倒塌的也有20余栋,而其他类型的建筑则没有一例发生损坏或倒塌。1379.事故分析 实

22、例 某厂房为30 m跨双跨轻钢门式刚架厂房,柱距9 m,总建筑面积约5400 m2。 2005年12月21日, 该厂房发生突然整体倒塌， 发生倒塌时屋面雪厚约800 mm (折算降水量, 相当于约0.4kN /m2 的屋面均布活荷载)。1389.事故分析 实例整体倒塌、C型钢檩条、门式刚架梁、刚架柱等典型破坏情况见图11399.事故分析 破坏特征几乎所有的檩条都发生了侧向失稳破坏,见图1；由于平面外屈曲,部分檩条的截面形状发生显著改变,见图2； 据厂方介绍,在该厂房倒塌的前两天,已发现部分檩条有较大的弯曲变形,并有明显的侧向变形现象；破坏调查中,还发现部分檩条与主刚架梁的连接螺栓破坏或檩条螺栓孔端部撕裂破坏。1409.事故分析 破坏特征刚架梁平面外失稳。 在厂房整体倒塌前大部分门式刚架梁都发生了平面外的失稳破坏,见图3。1419.事故分析 破坏特征由于较大侧向变形导致节点的变形和刚架柱较大的侧向变形,见图4。1429.事故分析 破坏特征刚架柱破坏。大部分中间刚架柱发生较大的侧向和扭曲变形；边跨的刚架柱向中间对称倒塌,没有发生侧移失稳,中间的厂房柱有较大变形和破坏,但没有完全倒塌,见图5；调查中没有发现在较大的扭曲变形情况下,梁柱节点的高强螺栓连接发生破坏。1439.事故分析 破坏分析根据破坏情况分析,