钢结构设计(陈绍蕃、戴国欣版)PPT课件

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钢结构设计DesignofSteelStructures刘伟Tel：13843192323办公室：土木学院结构教研室钢结构基本原理1

12参考资料1：《钢结构》，陈绍蕃主编，中国建筑工业出版社，2003。2：《钢结构》，戴国欣主编，武汉理工大学出版社，2007。3：《建筑钢结构设计》，王肇民主编，同济大学出版社，2001。4：《钢结构设计》，王新堂主编，同济大学出版社，2005。5：《钢结构设计》，黄呈伟主编，科学出版社，2005。6：《高层钢结构设计》，郑廷银主编，机械工业出版社，2005。7：《高层建筑钢结构设计》，陈富生主编，中国建筑工业出版社，2001。8：《钢结构设计规范理解与应用》,崔佳等编,中国建筑工业出版社,2003。9：《钢结构设计规范》GB50017—2003。10：《冷弯薄壁型钢结构技术规程》GB50018—2002。11:《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102：200212：《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ99—98————————钢结构设计钢结构基本原理

23主要内容平台钢结构设计单层厂房钢结构设计轻型门式刚架结构设计多、高层房屋钢结构设计钢结构设计————————钢结构基本原理

34钢结构设计的一般步骤确定结构方案，进行结构布置；确定计算单元和计算简图；荷载计算及组合；内力分析及组合；构件设计；节点设计；绘制施工图。————————钢结构设计钢结构基本原理

45第一章平台钢结构设计2.1平台钢结构的布置2.2平台铺板设计2.3平台梁、平台柱设计2.4柱间支撑设计2.5钢楼梯设计——————————钢结构设计第一章平台钢结构设计钢结构基本原理

56第一章平台钢结构设计1.1平台钢结构的布置1.1平台钢结构的布置一：平台钢结构的组成平台钢结构主要由梁、柱、铺板（楼板）柱间支撑、楼梯和栏杆的组成。平台钢结构一般用于工业生产，常见的有走道平台、检修平台、操作平台等。立体车库和民用建筑中的楼层也是平台结构。二：平台钢结构布置a.柱网的布置：满足使用功能和生产工艺要求。b.主、次梁的布置：简式梁格普通式梁格复式梁格c.支撑布置：当主梁与柱铰接时，必须布置纵向和横向柱间支撑，以承受水平荷载和保持整体稳定。..钢结构基本原理

67第一章平台钢结构设计1.2平台铺板设计1.2平台铺板设计一：平台铺板的构造平台的分类：按工艺分：固定式，可拆卸式。按构造分：轻型钢铺板,钢筋混凝土预制板钢筋混凝土现浇板，组合楼板二：平台铺板设计轻型钢铺板可分为有肋铺板和无肋铺板。当铺板加劲肋肋间距大于两倍铺板跨距或仅按构造设置加劲肋时，可按无肋铺板设计。Ⅰ.无肋铺板设计按单向简支受弯板设计。取单位板宽计算其弯矩、正应力和挠度。Ⅱ.有肋铺板设计按周边简支双向受弯板设计。板的最大弯矩和挠度可查表计算。有肋铺板的加劲肋按简支梁计算。计算时应考虑有铺板30t宽度参与共同工作。..钢结构基本原理

78第一章平台钢结构设计1.3平台梁、平台柱设计1.3平台梁、平台柱设计一：平台梁设计1:型钢梁设计在平台结构中，次梁一般采用型钢梁。截面形式：工字钢或槽钢设计步骤：a.确定荷载、跨度、截面形式及钢号b.计算W，查型钢表初选截面c.截面验算验算梁的强度、稳定和刚度2：组合梁设计在平台结构中，主梁一般采用焊接组合梁。截面形式：工字型设计步骤：a.确定荷载、跨度、截面形式及钢号，计算Wb.确定截面高度h(h0)建筑要求h≤hmax刚度要求h≥hmin=(n/6000)L经济要求h=he=2Wx2/5(7Wx-30)..3钢结构基本原理

89第一章平台钢结构设计1.3平台梁、平台柱设计c.确定腹板厚度抗剪要求tw≥αVmax/h0fv经验公式tw=h0/11（h0/3.5)d.确定截面宽度经验公式b=(1/3～1/5)h或(1/2.5～1/6)he.确定翼缘板厚度受力要求Af=Wx/h0-h0tw/6t=Af/b局部稳定要求b1/t≤15235/fyf.截面验算验算梁的强度、稳定和刚度3：梁的构造a.梁的变截面变截面方法：改变梁高，改变翼缘面积（宽度或度）变截面位置：距梁端部（1/5～1/6）L处..钢结构基本原理

910第一章平台钢结构设计1.3平台梁、平台柱设计(1/5～1/6)l改变梁高:改变梁宽:钢结构基本原理

1011第一章平台钢结构设计1.3平台梁、平台柱设计b.焊接组合梁翼缘焊缝的计算当采用焊透的“K”型焊缝是，可以认为焊缝与主体金属等强而不必进行计算。当采用时角焊缝时，必须进行焊缝计算。计算公式为hf≥c.梁的拼接依施工条件分：工厂拼接：由于钢材的规格或尺寸而产生的拼接工地拼接：由于运输或安装条件而产生的拼接拼接方法：工厂拼接多采用全焊接工地拼接可采用全焊接、全栓接或栓焊混合连接ψF11.4ffwβflz+VS1Ix[[]]22钢结构基本原理

1112第一章平台钢结构设计1.3平台梁、平台柱设计型钢梁的拼接:钢结构基本原理

1213第一章平台钢结构设计1.3平台梁、平台柱设计焊接组合梁的拼接:钢结构基本原理

1314第一章平台钢结构设计1.3平台梁、平台柱设计钢结构基本原理

1415第一章平台钢结构设计1.3平台梁、平台柱设计d.主次梁的连接根据受力情况分刚接，铰接根据相对位置分叠接，侧接e.梁的支座支座种类平板支座，弧形支座辊轴支座，铰轴支座球形支座，桩台支座突缘支座，橡胶支座钢结构基本原理

1516第一章平台钢结构设计1.3平台梁、平台柱设计二：平台柱设计1.截面形式及选择实腹柱型钢截面，组合截面格构柱单肢：型钢截面或组合截面（两肢，三肢或四肢）缀材：角钢或钢板2.实腹柱设计步骤a.确定钢号、荷载、计算长度及截面形式b.假定长细比λ，查表确定稳定系数，计算回转半径根据设计经验，一般在50～90范围之内。对于荷载小于1500KN，可假定λ=80～100；荷载为3000KN～3500KN时,可假定λ=60～70。c.确定截面面积A和截面轮廓尺寸h和b根据局部稳定要求确定板件厚度td.截面验算验算强度、稳定和刚度.钢结构基本原理

1617第一章平台钢结构设计1.3平台梁、平台柱设计3.格构柱设计步骤a.确定钢号、荷载、计算长度及截面形式b.根据对实轴的稳定性确定单肢尺寸c.根据虚实轴的等稳定性确定单肢间距d.截面验算验算强度、稳定和刚度e.缀材设计4.柱的构造a.柱头—梁与柱的连接连接方式叠接，侧接刚接，铰接b.柱脚—柱与基础的连接连接方式：铰接，刚接平板式柱脚的计算：底板的计算,靴梁的计算隔板及肋板的计算焊缝的计算c.柱的拼接等截面拼接，变截面拼接.钢结构基本原理

17181.4柱间支撑设计平台柱多为轴心受压柱，柱脚为铰接，梁与柱的连接也多用铰接，因而柱间必须设置柱间支撑。柱间支撑位置：柱列中间，纵向和横向都需布置。柱间支撑形式：交叉体系柱间支撑材料：常用角钢或槽钢柱间支撑计算：按拉杆设计1.5楼梯设计为供人员上下通行，在平台结构中常设有楼梯。楼梯形式：楼梯倾斜角一般为45o～60o爬梯垂直地面楼梯构造：常用两个槽钢或钢板加上踏步做成，踏步间距为200～250mm,楼梯宽度根据需要一般为600～1000mm。楼梯还应设置用钢管或圆钢做成的扶手第二章平台钢结构设计2.4柱间支撑设计钢结构基本原理

1819第二章单层厂房钢结构设计2.1：结构形式和结构布置2.2：计算原理2.3：钢屋架设计2.4：吊车梁设计——————————钢结构设计第二章单层厂房钢结构设计钢结构基本原理

19202.1结构形式和结构布置一.单层厂房结构的组成屋盖体系，框架（排架）体系，支撑体系，墙架体系，吊车梁体系。二.单层厂房结构的形式按外形分：锯齿形，矩形。按跨度分：单跨，多跨，高低跨。按围护体系分：传统形式单层厂房结构，轻钢形式单层厂房结构。按设置天窗情况分：无天窗单层厂房结构，有天窗单层厂房结构。按设置吊车情况分：无吊车单层厂房结构，有吊车单层厂房结构。——————————第二章单层厂房钢结构设计2.1结构形式和结构布置钢结构基本原理

2021三.结构体系a.钢屋架—大型屋面板体系b.钢屋架—檩条—轻型屋面板结构体系c.钢屋架—檩条—轻型屋面板结构体系四.柱网布置的要求a.满足生产工艺的要求b.满足结构的要求c.满足经济合理的要求d.满足柱距的要求五.温度伸缩缝的设置当厂房平面尺寸很大时，温度的影响会使构件内产生很大大的温度应力，并导致墙体和屋面的破坏。因此，要设置横向和纵向温度伸缩缝。——————————第二章单层厂房钢结构设计2.1结构形式和结构布置钢结构基本原理

2122温度伸缩缝的布置决定于厂房的横向和纵向尺寸，可用温度伸缩缝将厂房分成伸缩时互不影响的温度区段，当温度区段长度不超过规范规定的数值时，可不计算温度应力。温度伸缩缝的通常做法是设置双柱。也可采用单柱伸缩缝在纵向构件支座处设置滑动支座的做法。六.横向框架及其截面选择厂房的主要承重结构通常采用横向框架体系。横向框架体系中的横梁通常采用钢屋架，柱通常采用等截面柱、均匀变截面柱、阶形柱或分离式柱。横向框架体系的柱一般与基础刚接，与钢屋架可做成铰接或刚接。a.计算单元和计算简图通常将单层厂房框架结构简化为单个的平面框架结构来计算。框架计算单元的划分应根据柱网的布置来确定，使纵向每列柱至少有一根柱参加框架工作，同时应将受力最不利的柱划入计算单元中。——————————第二章单层厂房钢结构设计2.1结构形式和结构布置钢结构基本原理

2223计算简图的计算跨度：两上柱轴线之间的距离。L0=Lk+2SS=B+D+b1/2计算简图的计算高度：H=h1+h2+h3柱顶刚接时，取为柱脚底面至屋架下弦轴线的距离（横梁假定为无限刚性），或柱脚底面至横梁端部形心的距离（横梁假定为有限刚性）。柱顶铰接时，取为柱脚底面至屋架主要支撑点间的距离。对阶形柱，应以肩梁上表面作为分界线将计算高度H划分为上部柱高度H1和下部柱高度H2。——————————第二章单层厂房钢结构设计2.1结构形式和结构布置钢结构基本原理

2324b.框架柱的截面形式框架柱按结构形式可分为等截面柱、均匀变截面柱、阶形柱和分离式柱。等截面柱和阶形柱又可分为实腹式及格构式两种。柱各段截面的高度和宽度可参考P52表2-3c.柱的计算长度柱的计算长度按弹性理论确定其计算长度。柱在框架平面内的计算长度：对等截面柱：l0=μH计算长度系数μ按单层有侧移框架通过计算K1和K2查表获得对阶形柱：计算长度分段确定l01=μ1H1l02=μ2H2μ1=μ2/η1——————————第二章单层厂房钢结构设计2.1结构形式和结构布置钢结构基本原理

2425计算长度系数μ2、μ1通过计算K1和η1查表获得。单层厂房阶形柱计算长度的折减系数按规范确定。柱在框架平面外的计算长度：取侧向支撑点之间的距离。七.柱间支撑作用于厂房山墙上的风荷载、吊车的纵向水平荷载、纵向地震力等均要求厂房具有足够的纵向刚度。这在结构上是通过合理的柱间支撑和屋盖支撑的设置来实现的。1.柱间支撑的作用：a.组成坚强的纵向构架，保证厂房的纵向刚度；b.承受厂房端部山墙的风荷载、吊车纵向水平荷载及温度应力等，在地震区尚应承受纵向地震力，比传至基础。c.可做为框架柱在框架平面外的支点，减小柱在框架平面外的计算长度。——————————第二章单层厂房钢结构设计2.1结构形式和结构布置钢结构基本原理

25262.柱间支撑的布置原则:柱间支撑有两部分组成：在吊车梁以上的部分称为上层柱间支撑，在吊车梁以下的部分称为下层柱间支撑。下层柱间支撑一般宜布置在厂房温度区段的中部，两道下层柱间支撑的间距不应超过72m。当在短而高的厂房中或采用压型钢板等在厂房纵向有一定变形能力的维护材料时，下层柱间支撑亦可布置在厂房的两端。上层柱间支撑应布置在厂房温度区段的两端及有下层柱间支撑的柱间。每列柱都必须设置柱间支撑，每列柱顶均要布置刚性系杆。3.柱间支撑的形式:人字形，K形，Y形，八字形，V形，单斜杆形，门形，L形，刚架形，双层十字形。——————————第四章单层厂房钢结构设计4.4柱间支撑体系钢结构基本原理

26274.柱间支撑在柱侧面的位置：上层柱间支撑一般设置为单片布置在柱的轴线上；如果上柱设有人孔或截面高度过大（≥800mm),亦应采用双片.下层柱间支撑一般设置为单片分别与吊车肢和屋盖肢相连，双片支撑之间以缀条相连。5.柱间支撑的连接：支撑与柱的连接一般采用焊缝连接或高强度螺栓连接。当采用焊缝连接时，焊脚尺寸不应小于6mm，焊缝长度不宜小于80mm，同时为了安装方便，要在连接处设置安装螺栓，直径一般不小于M16。6.柱间支撑的计算：上层柱间支撑主要承受屋架上、下弦横向支撑传来的纵向风力，有时还承担作用于厂房纵向的其他水平荷载。下层柱间支撑主要承受山墙传来的纵向风载荷吊车的纵向水平荷载。——————————第四章单层厂房钢结构设计4.4柱间支撑体系钢结构基本原理

2728上层柱间支撑计算时，支撑腹杆按拉杆计算。下层柱间支撑计算时，支撑腹杆常按拉杆计算，当吊车较大时，应按压杆设计.7.柱间支撑的构造：柱间支撑采用角钢时，其截面不宜小于L75X6；采用槽钢时，不宜小［12。双片支撑之间的缀条常采用单角钢，以控制其长细比不超过200，且不小于L50X5为宜。2.2计算原理一.荷载计算荷载种类：永久荷载，可变荷载，偶然荷载。永久荷载包括屋面恒载、檩条、屋架、其他构件自重和维护结构自重等。——————————第二章单层厂房钢结构设计2.2计算原理钢结构基本原理

2829可变荷载包括屋面活荷载、雪荷载、积灰荷载、风荷载、吊车荷载和地震荷载等。上述荷载的确定可参见《建筑结构荷载规范》GB50009进行计算。施工荷载一般通过在施工中采取临时性措施予以考虑。第二章单层厂房钢结构设计——————————2.2计算原理二.内力计算可按结构力学的方法计算刚架内力。为了简化计算，可以引用当量惯性矩将格构柱和屋架换算为实腹构件进行内力分析。考虑小位移线性结构的叠加原理，内力分析一般只需分别分析:a、永久荷载b、活荷载c、左（或右）风荷载d、吊车左（或右）刹车力e、吊车左（或右）重力f、左（或右）地震荷载钢结构基本原理

2930——————————第二章单层厂房钢结构设计2.2计算原理内力分析通常情况下用计算机进行。三.内力组合内力单独分析时均以荷载标准值进行。分析完毕后，就可进行内力组合。按承载能力极限状态计算时一般应考虑荷载效应的基本组合，必要时尚应考虑荷载的偶然组合。受弯构件一般作以下四种内力组合：Ⅰ、+Mmax及相应的VⅡ、-Mmax及相应的VⅢ、+Vmax及相应的MⅣ、-Vmax及相应的M压弯构件一般作以下四种内力组合：Ⅰ、+Mmax及相应的N、VⅡ、-Mmax及相应的N、VⅢ、+Vmax及相应的M、NⅣ、-Vmax及相应的M、N钢结构基本原理

3031一、屋盖结构布置1：屋盖结构的组成在工业与民用房屋建筑中，钢屋盖主要由屋面板、檩条、屋架、托架、天窗架和支撑等构件组成。2：屋盖体系分类根据屋面材料和屋面布置情况，屋盖可分为无檩屋盖和有檩屋盖两种。无檩屋盖体系的优缺点：优点是屋盖横向刚度大，整体性好，构造简单，施工方便。缺点是屋盖自重大，不利于抗震。有檩屋盖体系的优缺点：优点是构件重量轻，用料省。缺点是屋盖构件数量较多，构造较复杂，整体刚度较差。3：屋盖结构布置根据使用及工艺要求、经济要求等因素确定第二章单层厂房钢结构设计——————————2.3钢屋架设计2.3钢屋架设计钢结构基本原理

3132二、屋盖支撑体系1：屋盖支撑的作用保证屋盖结构的整体稳定；增强屋盖的刚度；增强屋盖的侧向稳定；承担并传递屋盖的水平荷载；便于屋盖的安装与施工。2：屋盖支撑的种类及布置（1）、上弦横向水平支撑在有檩屋盖体系或无檩屋盖体系中，一般都应设置屋架上弦横向水平支撑。上弦横向水平支撑应布置在房屋两端或温度缝两端的第一柱间获第二柱间，横向间距不宜超过60m，当长度超过60m时，在中间尚应设置一道或几道支撑。（2）、下弦横向水平支撑当屋架跨度≥18m时；或屋架跨度＜18m，但屋架下弦设有悬挂吊车时；或厂房内设有吨位较大的桥式吊车或其它第二章单层厂房钢结构设计2.3钢屋架设计钢结构基本原理

3233振动设备时；或抗风柱支承于屋架下弦时，都应设置下弦横向水平支撑。下弦横向水平支撑应与上弦横向水平支撑布置在同一柱间。（3）、纵向水平支撑当房屋内设有重级工作制吊车或有起重吨位较大的轻、中级工作制吊车时；或有壁行吊车时；或房屋内设有锻锤等大型振动设备时；或屋架下弦设有纵向或横向吊轨时；或屋架设有托架或中间屋架时；房屋较高，跨度较大，空间刚度要求较高时，都应设置纵向水平支撑。纵向水平支撑布置在屋架端节间平面内（梯形屋架布置在下弦端节间，三角形屋架可布置在下弦或上弦端节间）。（4）、垂直支撑所有房屋中均应设置垂直支撑。垂直支撑应布置在设有上弦横向水平支撑的柱间。对于梯形屋架，当跨度≤30m时，应在屋架跨中和两端的第二章单层厂房钢结构设计2.3钢屋架设计钢结构基本原理

3334竖杆平面内各布置一道垂直支撑；当跨度>30m时，在无天窗时应在屋架跨度1/3处和两端的竖杆平面内各布置一道垂直支撑。有天窗时，垂直支撑应布置在天窗架侧腿的两侧。对于三角形屋架，当跨度≤24m时，应在跨中竖杆平面内设置一道垂直支撑，当跨度>24m时,无天窗时，应在屋架跨度1/3处各布置一道垂直支撑。有天窗时，垂直支撑应布置在天窗架侧腿的两侧。（5）、系杆没有参与组成空间稳定体的屋架，其上下弦的侧向支承点有系杆来充当。系杆的布置原则是：在垂直支撑的平面内一般设置上下弦系杆，屋脊节点及主要支承点处设置刚性系杆，天窗家侧腿处及下弦跨中或跨中附近设置柔性系杆。当屋架横向支撑设在端部第二柱间时，则第一柱间所有系杆均应为刚性系杆。3：屋盖支撑的形式、计算和构造形式：平行弦桁架。腹杆布置一般采用十字交叉形式，也可采用单斜杆式。第二章单层厂房钢结构设计2.3钢屋架设计钢结构基本原理

3435构造：杆件截面可采用双角钢的T型截面或十字型截面，也可采用单角钢的L型截面。支撑与屋架的连接一般采用粗制螺栓连接，螺栓直径一般为M20，支撑杆件每端至少两个螺栓。在有重级工作制吊车或有较大振动设备的厂房，除设置粗制螺栓外，还应加安装焊缝，焊缝长度≥80mm，焊脚尺寸≥6mm。当采用圆钢支撑时，应将圆钢张紧计算：屋盖支撑受力较小，一般不进行内力计算，杆件截面常按容许长细比来选择截面。当支撑桁架受力较大，应按桁架体系计算内力，并据以选择截面。计算支撑杆件内力时，可假定在水荷载作用下，交叉斜杆中的压杆退出工作，仅由拉杆受力。这样，就将原来的超静定体系简化为静定体系。第二章单层厂房钢结构设计2.3钢屋架设计钢结构基本原理

3536三、檩条设计1：实腹式檩条设计优点：构造简单，制造及安装方便。截面形式：热轧型钢（角钢、工字钢、槽钢、钢管等）、冷弯薄壁型钢（Z型钢、C型钢等）和组合截面。截面设计：常先试选截面，然后验算。试选截面时，檩条的截面高度根据跨度、檩距和荷载大小等因素确定，一般取檩条跨度的1/35～1/50。截面验算时，檩条多垂直屋架坡度放置，在竖向荷载作用下，檩条为双向弯曲构件。按简支梁计算其内力。2：格构式檩条设计分类：平面桁架式檩条：上弦用小角钢或槽钢，下弦用小角钢或圆钢，腹杆用圆钢组成。第二章单层厂房钢结构设计2.3钢屋架设计钢结构基本原理

3637T型桁架式檩条：上弦杆和腹杆不在同一平面，檩条横截面为T型。空间桁架式檩条：由三个平面桁架组成的空间结构，檩条横截面为三角形。截面设计：1.平面桁架式檩条：按静定的铰接平面桁架计算2.T型桁架式檩条：近似地将上弦两个杆件集中到腹杆平面后按平面桁架桁架计算内力。3.空间桁架式檩条：将空间桁架分解为高度分别等于h1和h2的两榀平面桁架进行计算。两榀桁架承担的荷载可根据总荷载按刚度进行分配。3：檩条构造檩托：实腹式檩条一般通过檩托与屋架上弦连接。檩托用短角钢或钢板做成并焊接在屋架上弦。檩条和檩托用普通螺栓连接，数量不应少于两个。第二章单层厂房钢结构设计2.3钢屋架设计钢结构基本原理

3738格构式檩条的尺寸：檩条的高度一般为跨度的1/12～1/20节间长度可根据计算确定，一般取40～80cm，T型桁架式檩条和空间桁架檩条截面宽度一般取1/1.5～1/2.0。檩条的拉条：为了给檩条提供侧向支承，减小檩条沿屋面坡度方向的跨度，减小檩条在施工和使用阶段的侧向变形和扭转，在实腹式檩条和平面桁架式檩条之间需设置拉条和撑杆。檩条跨度为4～6m时，在跨中布置一道；跨度大于6m时，在跨中1/3初布置两道。同时需要在屋脊或檐口处设置斜拉条和刚性撑杆。拉条通常用圆钢做成，圆钢直径不宜小于10mm拉条可设在距檩条上翼缘1/3腹板高度范围内。当在风吸力作用下檩条的下翼缘受压时，拉条宜设置在下翼缘附近。刚性撑杆可采用钢管～方钢或角钢做成，通常按压杆的刚度要求来选择截面。第二章单层厂房钢结构设计2.3钢屋架设计钢结构基本原理

3839四、普通钢屋架设计1：屋架外形及选择屋架外形：三角形、梯形和平行弦。屋架外形选择：满足使用要求受力合理制造简单及运输安装方便综合经济技术效果好2：腹杆形式腹杆形式：人字式、分克式豪式（单斜式）再分式交叉式和K式等。3：屋架主要尺寸的确定屋架的主要尺寸：跨度、高度和节间长度。跨度应按使用和工艺的要求确定，同时要考虑结构布置得合理性。第二章单层厂房钢结构设计2.3钢屋架设计钢结构基本原理

3940高度应按经济、刚度、建筑等要求以及运输界限、屋面坡度等因素确定。三角形屋架H=（1/6～1/4）L，梯形屋架H=(10/～1/6)L，H0=（1/16～1/10）L。4：杆件的计算长度与长细比(1).桁架弦杆和单系腹杆按下表确定：弯曲方向弦杆腹杆在桁架平面内在桁架平面内在斜平面ll0.8ll1ll--l0.9l支座竖杆和支座斜杆其他腹杆(2).变内力杆件计算公式为：l0=l1(0.75+0.25N2/N1)≥0.5l1第二章单层厂房钢结构设计2.3钢屋架设计钢结构基本原理

4041（3）、交叉腹杆交叉腹杆的计算长度的确定情况较复杂，具体使用时可查阅《钢结构设计规范》GB50017—2003。（4）、容许长细比受拉和受压构件的长细比不宜超过规范规定的容许长细比5：荷载及内力荷载：永久荷载，可变荷载（注意半跨可变荷载情况）内力：按节点荷载作用下的铰接平面桁架，用图解法或解析发进行分析．6：杆件截面形式普通钢屋架的杆件一般采用等肢或不等肢角钢组成的T形截面或十字形截面。受力较小的腹杆亦可采用单角钢组成的L形截面。随着钢结构的发展，屋架杆件（特别是屋架的弦杆）已有用T型钢取代双角钢的趋势。除上述截面外，圆管截面、矩形管截面和H型钢截面也可用于普通钢屋架的杆件。第二章单层厂房钢结构设计2.3钢屋架设计钢结构基本原理

41427：杆件截面选择桁架中的杆件，按前述原则先确定截面形式，然后根据轴线受拉、轴线受压和压弯等不同受力情况，按轴心受力构件或压弯构件计算确定。计算内容包括强度验算、刚度验算和稳定验算。截面选择的一般构造要求：a.在一榀屋架中，所用角钢的规格不应超过5～6种。普通钢屋架中所用的角钢，最小规格应是L45X4或L56X36X4。跨度不超过18m的小角钢屋架则不受此限。b.双角钢截面杆件在节点处以节点板相连，T型钢截面截面杆件是否要用节点板相连应根据具体情况确定。c.节点板受力复杂，一般根据经验先确定其厚度，然后按规范的规定验算其强度和稳定性。屋架的中间节点板受力小，板厚可比支座处节点板的厚度减小2mm。在一榀屋架中，除支座处节点板厚度可以大2mm外，全屋架节点板取相同厚度。d.由双角钢组成的T型或+字型截面的杆件，为了保证两第二章单层厂房钢结构设计2.3钢屋架设计钢结构基本原理

4243个角钢共同工作，每隔一定距离在两个角钢之间加设填板。填板宽50～80mm，长比角钢肢宽大20～30mm。填板间距，对压杆取lz≤40i,拉杆取lz≤80i。8：节点设计（1）、节点设计的一般要求：a.杆件的重心线应尽量与屋架的几何轴线合。在节点处应交于一点。b.角钢的切断面一般应与其轴线垂直，需要斜切以便使节点紧凑时只能切肢尖。c.如弦杆截面需沿长度变化，截面改变点应在节点上。d.为方便施焊，且避免焊缝过分集中，节点板上各杆件之间焊缝的净距受静载时宜≥10～20mm，受动载时宜≥50mm。e.节点板的形状应尽量简单而规则，节点板尺寸根据所连杆件及所需连接焊缝长度确定，同时应尽量使连接焊缝中心受力。第二章单层厂房钢结构设计2.3钢屋架设计钢结构基本原理

4344（2）、节点板设计：节点板的受力较复杂，可根据经验初选厚度后再做相应验算。a.节点板的强度计算：N/∑(ηiAi)≤f或N/bet≤fb.节点板的稳定计算：桁架节点板在斜腹杆压力作用下的稳定性可用下列犯方法进行计算：Ⅰ.对有竖腹杆连接的节点板，当c/t≤15235/fy时，可不计算稳定，否则应进行稳定计算。但在任何情况下，c/t不得大于22235/fy。Ⅱ.对无竖腹杆的节点板，当c/t≤10235/fy时，节点板的稳定承载力可取为0.8betf;当c/t>10235/fy时，应进行稳定计算。但在任何情况下，c/t不得大于17235/fy。第二章单层厂房钢结构设计2.3钢屋架设计钢结构基本原理

4445（3）、节点设计：一般节点的设计有集中荷载作用节点的设计拼接节点的设计支座节点的设计（4）、桁架施工图施工图是钢结构制造厂加工制造的主要依据。施工图的绘制特点和要求是：a.通常在图纸左上角绘以桁架简图作为索引图，图中一半标注几何尺寸，另一半标注杆件的计算内力。b.施工图的主要图面用以绘制屋架的正面图，上、下弦的平面图，必要的侧面图和剖面图以及某些安装节点或特殊零件的大样图,施工图还应有材料表和设计说明。c.在施工图中，要注明各零件的型号和尺寸，包括其加工尺寸、零件的定位、尺寸空洞的位置，以及对加工厂和工地施工的所有要求。第二章单层厂房钢结构设计2.3钢屋架设计钢结构基本原理

4546d.在施工图中，各零件要进行详细编号，零件编号要按主次上下左右一定顺序逐一进行。完全相同的零件用同一编号。e.施工图中的材料表包括各零件的截面、长度、数量、自重设计说明应包括所用材料的钢号、焊条型号、焊接方法和质量要求、图中未注明的焊缝和螺栓孔的尺寸以及油漆、运输和加工要求等图中未表现的内容。f.当梯形屋架跨度L＞24m，三角形屋架跨度L＞15m时，制造时应考虑起拱，拱度为L/500。起拱值可注在索引图中，亦可注在设计说明中。五、轻型钢屋架设计轻型钢屋架分为用圆钢、小角钢做成的屋架及用冷弯薄壁型钢做成的屋架两种。这里只讨论前者。用圆钢、小角钢做成的屋架适用于在跨度≤18m且起重量不大于5t的轻、中级工作制桥式吊车的房屋中。1：轻型钢屋架形式第二章单层厂房钢结构设计2.3钢屋架设计钢结构基本原理

4647轻型钢屋架形式的形式：三角形屋架三角拱屋架梭形屋架三角形屋架分为分克式和单斜杆式，特点与普通钢屋架类似。三角拱屋架由两根斜梁和一根水平拉杆组成，斜梁的截面可分为平面行桁架和空间桁架两种，拉杆可采用圆钢或角钢。梭形屋架的上弦杆为角钢，其余为圆钢组成的空间桁架2：轻型钢屋架构造a.在轻型钢屋架中，应尽可能使杆件重心线在节点处交汇于一点。b.轻型钢屋架个杆件之间既可以直接连接，也可以通过节点板连接。节点板厚度一般为6～8mm，支座底板厚度为12～14mm。c.三角形轻型钢屋架当采用双角钢时，节点构造与普通钢屋第二章单层厂房钢结构设计2.3钢屋架设计钢结构基本原理

4748架基本相同。当屋架下弦杆和腹杆采用单角钢时，也可采用顶接的节点构造。d.三角拱屋架的斜梁几何轴线既可以和斜梁组合截面的轴心线重合，也可以和斜梁上弦截面的形心线重合。e.梭形屋架的界面形式分为正三角形和倒三角形两种。3：轻型钢屋架计算轻型钢屋架的内力分析时假定各节点为铰接，各杆件的内力按结构力学中的图解法或数解法计算求得。对于三角拱屋架的空间桁架式斜梁和梭形屋架，可近似按假想平面桁架进行内力分析。假想平面桁架位于通过下弦形心的竖平面上，其高度等于空间桁架的高度。六、钢管屋架设计1：钢管屋架形式钢管屋架可用圆钢管、方钢管和矩形钢管做成，其形式与普通钢屋架或轻型钢屋架基本相同。第二章单层厂房钢结构设计2.3钢屋架设计钢结构基本原理

48492：钢管屋架一般规定a.圆钢管的外径与其壁厚之比不应超过100（235/fy）；方钢管或矩形钢管的最大外缘尺寸与其壁厚之比不应超过40235/fyb.热加工管材和冷成型管材不应采用屈服强度fy超过235N/mm2以及屈强比fy/fu＞0.8的钢材，且钢管壁厚不宜大于25mm。c.符合《钢结构设计规范》50017-2003的10.1.4的要求情况下，分析桁架杆件内力时可将节点视为铰接。3：钢管屋架构造a.主管的外部尺寸不应小于支管的外部尺寸，主管的壁后不应小于支管的壁厚，在支管与主管连接处不得将支管插入主管内。b.主管与支管或两支管轴线之间的夹角不宜小于30o。c.支管与主管的连接节点处，除搭接型节点外，应尽可能避免偏心。第二章单层厂房钢结构设计2.3钢屋架设计钢结构基本原理

4950d.支管与主管的连接焊缝，应沿全周连续焊接并平滑过渡e.支管端部宜使用自动切管机切割，支管壁厚小于6mm时可不切坡口。f.在有间隙的K型或N型节点中，支管间隙a应不小于两支管壁厚之和。g.在搭接的K形或N形节点中，其搭接率Ov=q/pX100%应满足25%≤Ov≤100%，且应确保在搭接部分的支管之间的连接焊缝能可靠地传递内力。h.在搭接节点中，当支管厚度不同时，薄壁管营搭在厚壁管上；当支管强度等级不同时，低强度管应搭在高强度管上。i.支管与主管之间的连接可沿全周用角焊缝或部分采用角焊缝、部分采用对接焊缝。支管管壁与主管管壁之间的夹角大于或等于120o的区域宜用对接焊缝或带坡口的角焊缝。角焊缝的焊角尺寸hf不宜大于支管壁厚的2倍。j.圆钢管和矩形钢管屋架的节点构件一般不需节点板而直第二章单层厂房钢结构设计2.3钢屋架设计钢结构基本原理

5051接连接。圆钢管屋架节点也可采用节点板连接。4：杆件和节点承载力计算a.杆件承载力直接焊接钢管结构中的支管和主管的轴心内力设计值不应超过杆件承载力设计值。支管的轴心内力设计值亦不应超过节点承载力设计值。b.节点承载力节点类型有X型、T型、Y型、K型、XX型、TT型、KK型等。各类型节点承载力的确定可参考《钢结构设计规范》50017-2003中的10.3节。第二章单层厂房钢结构设计2.3钢屋架设计钢结构基本原理

51522.4吊车梁设计一、吊车梁的类型按支承情况分：简支梁，连续梁按结构体系分：实腹式，下撑式，桁架式。二、吊车梁的荷载作用在吊车梁上的荷载有：吊车竖向荷载，吊车横向水平荷载，吊车纵向水平荷载，制动梁或制动桁架的平台板上的荷载以及可能传递的屋面或墙架荷载。a.吊车竖向荷载吊车的竖向标准荷载为吊车的最大轮压标准值Pkmax，其值可在吊车规格中直接查得。作用在吊车梁上的最大轮压设计值为Pmax=1.4α1Pkmax计算吊车梁的竖向荷载时，对作用于吊车梁上的走道荷载、积灰荷载、轨道、制动结构、支撑和梁的自重等，——————————第二章单层厂房钢结构设计2.4吊车梁设计钢结构基本原理

5253可近似地简化为将轮压乘以荷载增大系数η，其值见规范规定。b.吊车横向水平荷载吊车横向水平荷载依《建筑结构荷载规范》GB50009的规定取小车重量g与额定起重量Q的之和乘以下列规定的百分数：软钩吊车：Q≤100KN时，取ξ=12%Q=150～500KN时，取ξ=10%Q≥750KN时，取ξ=8%硬钩吊车：取20%按上述百分数算得的横向水平荷载应等分于两边轨道，并由轨道上的各轮平均传至轨顶，方向与轨道垂直，并考虑正反两个方向的刹车情况。作用在每个轮上的横向水平荷载设计值为T=1.4ξ（g+Q）/n——————————第二章单层厂房钢结构设计2.4吊车梁设计钢结构基本原理

5354计算重级工作制吊车梁（或吊车桁架）及其制动结构的强度稳定性以及连接的强度时，吊车运行时摆动引起的水平力比刹车更为不利，应考虑由吊车摆动引起的横向水平力。作用于每个轮压处的横向水平力标准值按下式计算：Hk=αPkmax系数α取值为：一般软钩吊车α=0.1抓斗或磁盘吊车α=0.15硬钩吊车α=0.2c.吊车纵向水平荷载吊车纵向水平荷载由吊车纵向制动产生，其设计值按下式计算：T1=1.4βPkmax系数β=0.1——————————第二章单层厂房钢结构设计2.4吊车梁设计钢结构基本原理

5455d.制动梁获制动桁架的平台板上的竖向荷载吊车梁走道板上的活荷载一般可取2KN/m2,或按工艺条件确定。走道板上的积灰荷载可近似地取：平炉车间为0.5KN/m2，转炉车间和出铁场为1KN/m2。e.规范规定：计算横向框架时，多台吊车的竖向荷载和水平荷载的标准值应乘以荷载折减系数，具体数值见《建筑结构荷载规范》50009的5.2.2条。三、吊车梁的截面组成根据吊车梁所受荷载作用，对于吊车额定起重量Q≤30t，跨度l≤6m，工作级别为A1～A5的吊车梁，可采用加强上翼缘的办法，做成单轴对称的工字形截面。当吊车额定起重量和吊车梁跨度再大时，常在吊车梁的上翼缘平面内设置制动梁或制动桁架．制动梁：内翼缘（吊车梁上翼缘）+腹板+外翼缘（槽钢）制动桁架：内弦杆（吊车梁上翼缘）+腹杆+外弦杆（角钢）——————————第二章单层厂房钢结构设计2.4吊车梁设计钢结构基本原理

5556四、吊车梁的连接上翼缘与柱的连接：应能够可靠地与柱传递水平力，又不改变吊车梁的简支条件。常用的连接构造：高强螺栓连接和板铰连接。上翼缘与制动结构的连接：对轻中级工作制吊车梁，可采取工地焊接方式，一般可用6～8mm焊脚尺寸的焊缝沿全长搭接接焊，仰焊部分可为间断焊缝对重级工作制吊车梁，连接应首选高强度螺栓连接。螺栓间距按传递的剪力确定。下翼缘与牛腿的连接（吊车梁制座）：平板支座突缘支座中间连续支座吊车梁之间的连接：平板支座时采用连接板加防松螺栓的连接方式。——————————第二章单层厂房钢结构设计2.4吊车梁设计钢结构基本原理

5657突缘支座时采用填板加防松螺栓的连接方式。五、吊车梁的内力计算吊车荷载为移动荷载，应首先按结构力学中影响线的方法确定各内力所需的吊车荷载的最不利位置，然后计算吊车梁的最大内力及支座的最大反力。计算吊车梁的强度和稳定时，按两台吊车荷载考虑；计算吊车梁的疲劳和变形时，按作用在跨内起重量最大的一台吊车考虑。六、吊车梁的截面选择可按仅承受吊车竖向荷载设计，但把钢材的强度设计值乘以系数0.9。具体步骤参见平台梁设计。七、吊车梁的截面验算a.强度验算加强上翼缘的吊车梁：上翼缘：σ1=Mx/Wnx1+My/Wny≤f下翼缘：σ2=Mx/Wnx2≤f——————————第二章单层厂房钢结构设计2.4吊车梁设计钢结构基本原理

5758有制动梁的吊车梁：上翼缘：σ1=Mx/Wnx1+My/Wny1≤f有制动桁架的吊车梁：上翼缘：σ1=Mx/Wnx1+My/Wny+N/An≤fb.整体稳定验算连有制动结构的吊车梁，侧向弯曲刚度很大，整体稳定得到保证，不用验算。加强上翼缘的吊车梁，验算公式为Mx/ψbWx+My/Wy≤fc.刚度验算验算吊车梁的刚度时，应按效应最大的一台吊车的荷载标准值计算。吊车在竖向的挠度计算公式为：υ=Mkxl2/10EIx≤[υ]对重级工作制吊车梁除计算竖向挠度外，还应验算水平方——————————第二章单层厂房钢结构设计2.4吊车梁设计钢结构基本原理

5859向的挠度，验算公式为u=Mkyl2/10EIy1≤l/2200d.腹板的局部稳定验算吊车梁腹板的局部稳定通过设置腹板加劲肋的措施来保证加劲肋的设置原则及腹板局部稳定的验算可参见规范。e.疲劳验算吊车梁在动态荷载的反复作用下，可能产生疲劳破坏。一般对A6～A8级吊车需进行疲劳验算。验算的部位一般包括应力集中比较严重的受拉区的主体金属和连接焊缝。验算时按效应最大的一台吊车的荷载标准值计算，验算公式为：αf△σ≤[△σ]2X106——————————第二章单层厂房钢结构设计2.4吊车梁设计钢结构基本原理

59602.5墙架、抗风柱设计一、墙架设计墙架组成：横梁、墙架柱、抗风桁架和支撑等墙架形式：整体式，分离式。墙架结构布置：墙架柱的布置一般根据厂房的跨度及柱距确定，使墙架柱的柱距为6m左右。横梁和抗风桁架的布置可根据墙体材料的尺寸和强度确定。为减小横梁在竖向荷载作用下的挠度，可在横梁间设置拉条。支撑一般布置在山墙墙架平面中，通常竖向布置。这种支撑可做为屋架上下弦纵向支撑的加强支承，对提高厂房的横向刚度具有很大作用。——————————第二章单层厂房钢结构设计2.5墙架、抗风柱设计钢结构基本原理

6061二、抗风柱设计抗风柱布置：可参考墙架柱的布置进行。抗风柱的连接方法：支承式：抗风柱与基础刚接，与框架板铰连接悬吊式：抗风柱与框架悬吊连接，与基础板铰连接或长螺栓孔连接。抗风柱上端宜尽量使其支承于屋架横向支撑节点上。抗风柱的截面形式和计算：抗风柱的截面可参考框架柱的截面形式确定。抗风柱的计算可根据其受力情按压弯构件或拉弯构件进行。——————————第二章单层厂房钢结构设计2.5墙架、抗风柱设计钢结构基本原理

6162第三章轻型门式刚架结构设计3.1：概述3.2：结构形式和结构布置3.3：刚架设计3.4：压型钢板设计3.5:檩条设计3.6：墙梁、支撑设计第三章轻型门式刚架结构设计——————————钢结构基本原理

62633.1概述一、轻型门式刚架结构的组成组成：承重部分门式刚架，檩条，墙梁，抗风柱等维护部风压型金属板二、轻型门式刚架结构的特点特点：重量轻工业化程度高，施工周期短综合经济效益高柱网布置灵活三、轻型门式刚架结构的应用应用：广泛地应用于各种房屋中3.2结构形式和结构布置一、结构形式按跨度分单跨，双跨，多跨。按屋脊数分单脊单坡，单脊双坡，多脊多坡。——————————第三章轻型门式刚架结构设计3.1概述钢结构基本原理

6364二、结构布置刚架布置：跨度根据使用要求和工艺要求确定。柱距应综合考虑刚架跨度、荷载条件及使用要求的因素确定。布置刚架时应考虑温度区段的要求。檩条和墙梁的布置：屋面檩条的布置应综合考虑天窗、通风屋脊、采光带、屋面材料、檩条规格等因素按计算确定。屋面檩条一般应等间距布置。在屋脊脊处，应沿屋脊两侧各布置一道檩条在天沟附近应布置一道檩条。墙梁的布置应考虑门窗、挑檐、雨篷等构件和维护材料、墙梁规格等因素按计算确定。当采用压型钢板作维护材料时，墙梁宜布置在刚架柱的外侧。——————————第三章轻型门式刚架结构设计3.2结构形式和结构布置钢结构基本原理

6465支撑和刚性系杆的布置：a.在每个温度区段中，应分别设置能独立构成空间稳定结构的支撑体系。b.在设置柱间支撑的开间，宜同时设置屋盖横向撑。c.屋盖横向支撑宜设在温度区段端部的第一或第二个开间。当端部支撑设在第二个开间时，在第一个开间的相应位置应设置刚性系杆。d.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；当有吊车时宜设置在温度区段中部，或当温度区段较长时宜设在三分点处，且间距不宜大于60m。e.当建筑物宽度大于60m时，在内柱列宜适当增加柱间支撑。f.当房屋高度相对于柱间距较大时，柱间支撑宜分层设置。——————————第三章轻型门式刚架结构设计3.2结构形式和结构布置钢结构基本原理

6566g.在刚架转折处应沿房屋全长设置刚性系杆。h.由支撑斜杆等组成的水平桁架，其直腹杆宜按刚性系杆考虑。i.在设有带驾驶室且起重量大于15t桥式吊车的跨间，应在屋盖边缘设置纵向支撑桁架。当桥式吊车起重量较大时，尚应采取措施增加吊车梁的侧向刚度。3.3刚架设计一、荷载及荷载组合永久荷载：包括结构构件的自重和悬挂在结构上的非结构构件的自重。可变荷载：a.屋面活荷载b.屋面雪荷载c.屋面积灰荷载d.吊车荷载e.风荷载f.地震作用——————————第三章轻型门式刚架结构设计3.3刚架设计钢结构基本原理

6667荷载组合：按《建筑结构荷载规范》GB50009—2001确定。二、刚架的内力和侧移计算1、变截面门式刚架内力计算：采用弹性分析方法确定内力，计算方法为杆系单元的有限元法。2、等截面门式刚架内力计算：采用弹性分析方法或塑性分析方法确定内力，计算方法为杆系单元的有限元法或结构力学中的力法、位移法、弯矩分配法等，或利用静力计算的公式、图表进行。3、内力组合：根据不同荷载组合下的内力分析结果，找出控制截面的内力组合。——————————第三章轻型门式刚架结构设计3.3刚架设计钢结构基本原理

6768控制截面的位置一般在柱底、柱顶、柱牛腿连接处及梁端、梁跨中等截面。控制截面的内力组合主要有：Nmax及相应的M、VMmax及相应的N、VNmin及相应的M、V4、变截面门式刚架侧移计算：采用弹性分析方法确定。计算时荷载取标准值。计算方法可采用《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102：2002推荐的计算公式。5、等截面门式刚架侧移计算：采用弹性分析方法确定。计算时荷载取标准值。计算方法可采用结构力学方法。——————————第三章轻型门式刚架结构设计3.3刚架设计钢结构基本原理

6869三、刚架柱、梁的设计1、梁、柱板件的宽厚比限值和腹板屈曲后强度利用（1）、梁、柱板件的宽厚比限值工字形截面翼缘板b1/t≤15235/fy腹板h0/tw≤250235/fy（2）、腹板的有效宽度当工字形截面梁、柱构件的腹板受弯及受压板幅利用屈曲后强度时，应按有效宽度计算其截面几何特性。有效宽度为：当腹板全部受压时he=ρhw当腹板部分受拉时，受拉区全部有效，受压区有效宽度为he=ρhc式中ρ为有效宽度系数，计算公式见规范6.1.1。(3)、腹板屈曲后强度利用工字形截面构件腹板的受剪板幅，当腹板的高度变化不超过60mm/m时，其抗剪承载能力设计值可按下列公——————————第三章轻型门式刚架结构设计3.3刚架设计钢结构基本原理

6970式计算：Vd=hwtwf'v式中f'v为腹板屈曲后抗剪强度设计值，计算公式见规范6.1.1。2、刚架梁、柱构件的强度计算Ⅰ、工字形截面受弯构件在剪力V和弯矩M共同作用下的的强度计算：当V≤0.5Vd时M≤Me当0.5Vd

70713、梁腹板加劲肋的配置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。其他部位是否设置中间加劲肋，根据计算确定。当利用腹板屈曲后抗剪强度时，横向加劲肋间距a宜取hw～2hw。当梁腹板在剪应力作用下发生屈曲时，将以拉力带的方式继续增加的剪力，亦即起类似桁架斜腹杆的作用，而横向加劲肋则相当于受压的桁架竖杆。因此，中间横向加劲肋除承受集中荷载和翼缘转折产生的压力外，还要承受拉力场产生的压力：Ns=V–0.9hwtwτcr当0.8<λw≤1.25时τcr=[1-0.8(λw–0.8)]fv当λw>1.25时τcr=fv/λ2w加劲肋按两端铰接轴心受压构件进行计算。——————————第三章轻型门式刚架结构设计3.3刚架设计钢结构基本原理

71724、变截面柱在刚架平面内的稳定计算Ⅰ、变截面柱在刚架平面内的计算长度h0=μγh式中μγ为计算长度系数，可由三种方法之一确定：查表法。用于柱脚铰接的刚架。表见规范P27表6.1.3。一阶分析法。公式见规范。二阶分析法。公式见规范。Ⅱ、变截面柱在刚架平面内的稳定计算公式N0/ψxγAe0+βmxM1/[1-(N0/N'Ex0)ψxγ]We1≤f5、变截面柱在刚架平面外的稳定计算Ⅰ、变截面柱在刚架平面外的计算长度计算长度取纵向支撑点间的距离。Ⅱ、变截面柱在刚架平面外的稳定计算公式——————————第三章轻型门式刚架结构设计3.3刚架设计钢结构基本原理

7273N0/ψyAe0+βtM1/ψbγWe1≤f6、刚架斜梁和隅撑的设计Ⅰ、实腹式刚架斜梁在平面内可按压弯构件计算强度，在平面外按压弯构件计算稳定。Ⅱ、实腹式刚架斜梁宰平面内的计算长度取竖向支承点间的距离实腹式刚架斜梁宰平面外的计算长度取侧向支承点间的距离Ⅲ、当实腹式刚架斜梁的下翼缘受压时，必须在受压翼缘侧面布置隅撑作为斜梁的侧向支承，隅撑得另一端连接在檩条上。Ⅳ、隅撑应按轴心受压构件设计。轴心力N可按下式计算：N=（Af/60cosθ）235/fyⅤ、斜梁不需要计算整体稳定的侧向支承点间最大长度，可取斜梁受压翼缘宽度的16235/fy7、节点设计Ⅰ、门式刚架结构中的节点：梁与柱连接节点，梁与梁拼接节点柱脚节点，牛腿节点。Ⅱ、梁与柱连接节点和梁与梁拼接节点设计——————————第三章轻型门式刚架结构设计3.3刚架设计钢结构基本原理

7374a.节点构造：一般采用高强度螺栓-端板连接。端板放置方式有：端板竖放、端板斜放、端板平放。b.节点内力：应按所受最大内力设计。当内力较小时，应按能承受不小于较小被连接截面承载力的一半设计。c.高强度螺栓的布置和计算:布置：端板螺栓应成对地对称布置。在受拉翼缘和受压翼缘的内外两侧各设一排，并宜使每个翼缘的四个螺栓的中心与翼缘的中心重合。当受拉翼缘两侧各设一排螺栓不能满足承载力要求时，可以在翼缘内侧增设螺栓。螺栓的排列应符合构造要求螺栓中心至翼缘板边缘和腹板边缘的距离不宜小于35mm，螺栓端距不应小于2倍螺栓孔径，两排螺栓之间的最小距离为3倍螺栓孔径，最大距离不应超过400mm。——————————第三章轻型门式刚架结构设计3.3刚架设计钢结构基本原理

7475计算：基本假设：在节点弯矩作用下，转动中心位于下翼缘中心线上。弯矩引起的力偶M/h1中的拉力由受拉翼缘的螺栓承受，压力由端板与柱翼缘板间的承压面传递。剪力由受拉翼缘边两排抗拉螺栓以外的螺栓承受，第三排螺栓拉力未用足时，可以和受拉翼缘边两排（或两排以上）螺栓共同抗剪。抗拉螺栓计算：上边两排螺栓的拉力：Nt=M/4h1第三排螺栓的拉力：Nt3=(h3/h1)Nt第三排螺栓承担的弯矩：M3=2（h32/h1)Nt端板与柱翼缘板间承压计算：e=(M/h1)/2bf抗剪螺栓计算：V/4≤0.9nfμP——————————第三章轻型门式刚架结构设计3.3刚架设计钢结构基本原理

7576d.端板设计端板的厚度可根据支承条件按《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102：2002中的7.2.9条计算，但不应小于16mm。和梁端板相连的柱翼缘部分应与端板等厚度e.节点域计算斜梁与柱相交的节点域的剪应力计算公式为：τ=M/dbdctc≤fvf.刚架构件的翼缘与端板的连接应采用全熔透对接焊缝，腹板与端板的连接应采用角对接组合焊缝或与腹板等强的角焊缝。g.在端板设置螺栓处，应按下列公式验算构件腹板的强度当Nt2≤0.4P时0.4P/ewtw≤f当Nt2>0.4P时Nt2/ewtw≤fⅢ、柱脚节点门式刚架的柱脚，一般采用平板式铰接柱脚。当有桥式吊车或刚架侧向刚度过弱时，则应采用刚接柱脚。——————————第三章轻型门式刚架结构设计3.3刚架设计钢结构基本原理

7677柱脚构造：柱+底板+靴梁+隔板+肋板+锚栓材料：Q235或Q345计算：参见平台柱脚的计算构造要求：锚栓的锚固长度应符合《建筑地基基础设计规范》GB50007的规定，锚栓端部应按规定设置弯钩或锚板。锚栓直径不宜小于24mm，且应采用双螺帽以防松动。柱脚锚栓不宜承受柱脚底部的水平力。此水平力可由底板与混凝土基础之间的摩擦力或设置抗剪键承受。计算有柱间支撑的柱脚锚栓在风荷载作用下的上拔力时，应计入柱间支撑产生的最大竖向分力，且不考虑活荷载（或雪荷载）、积灰荷载和附加荷载的影响，恒荷载分项系数应取1.0。Ⅳ、牛腿节点当有桥式吊车时，需在刚架柱上设置牛腿。——————————第三章轻型门式刚架结构设计3.3刚架设计钢结构基本原理

7778牛腿一般采用焊接工字形截面，牛腿与柱焊接连接。牛腿根部所受剪力V、弯矩M根据下式确定：V=1.2PD+1.4PmaxM=Ve牛腿根部截面尺寸根据V和M确定，端部截面高度不宜小于根部截面高度的一半。——————————ee1HhP牛腿构造第三章轻型门式刚架结构设计3.3刚架设计钢结构基本原理

78793.4压型钢板设计一、压型钢板的材料基板材料：Q215、Q235。原板分类：镀锌钢板、彩色镀锌钢板、彩色镀铝锌钢板。二、压型钢板的截面形式截面形式较多。板型表示方法：YX波高-波距-有效覆盖宽度。三、压型钢板的截面几何特征截面特性用单槽口的特性来表示。四、压型钢板的荷载和荷载组合荷载：永久荷载可变荷载荷载组合：a.1.2永久荷载+1.4max{屋面活荷载，雪荷载}b.1.2永久荷载+1.4施工检修荷载——————————第三章轻型门式刚架结构设计3.4压型钢板设计钢结构基本原理

7980c.1.0永久荷载+1.4风吸力荷载五、压型钢板的强度和挠度计算a.内力计算内力分析时，把檩条视为压型钢板的支座，考虑不同荷载组合，按多跨连续梁进行。b.强度和挠度计算可取单槽口的有效截面，按受弯构件计算。具体计算公式见《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018-2002。c.压型钢板的构造规定见《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018-20027.2条。3.5檩条设计一、截面形式实腹式：热轧型钢、冷弯薄壁型钢格构式：下撑式、平面桁架式、空间桁架式——————————第三章轻型门式刚架结构设计3.4压型钢板设计钢结构基本原理

8081二、檩条的荷载和荷载组合荷载：永久荷载可变荷载荷载组合：a.1.2永久荷载+1.4max{屋面活荷载，雪荷载}b.1.2永久荷载+1.4施工检修荷载c.1.0永久荷载+1.4风吸力荷载三、檩条的内力分析按双向受弯构件进行。四、檩条的截面选择a.强度计算Mx/Wenx+My/Weny≤fb.稳定计算Mx/φbxWex+My/Wey≤fc.变形计算实腹式檩条应验算垂直于屋面方向的挠度。五、檩条的构造拉条和撑杆的布置檩托构造——————————第三章轻型门式刚架结构设计3.5檩条设计钢结构基本原理

81823.6墙梁、支撑构件设计一、墙梁设计a.截面形式热轧型钢、冷弯薄壁型钢。b.荷载和荷载组合荷载：永久荷载可变荷载荷载组合：1.2竖向永久荷载+1.4水平风荷载c.内力计算按简支双向受弯构件进行。d.墙梁的计算强度：σ=Mx/Wenx+My/Weny≤fτx=3Vxmax/4b0t≤fτy=3Vymax/2h0t≤f稳定：Mx/φbxWex+My/Wey+B/Wω≤f挠度：按简支梁考虑。e.墙梁构造拉条的设置——————————第三章轻型门式刚架结构设计3.6墙梁、支撑构件设计钢结构基本原理

8283二、支撑构件设计门式刚架结构中的交叉支撑和柔性系杆可按拉杆设计，非交叉支撑中的压杆机刚性系杆按压杆设计。刚架斜梁上横向水平支撑的内力，应根据纵向风荷载按支承于柱顶的水平桁架计算，比计入支撑对斜梁起减小计算长度作用而应承受的力。对于交叉支撑可不计压杆的受力。刚架柱间支撑的内力，应根据该柱列所受纵向风荷载（有吊车时还应计入吊车纵向制动力）按支承于柱脚基础上的竖向悬臂桁架计算，比计入支撑对柱起减小计算长度作用而应承受的力。对于交叉支撑可不计压杆的受力。当同一柱列设有多道纵向柱间支撑时，纵向力在支撑间可按均匀分布考虑。支撑构件受拉或受压时，应按《钢结构设计规范》GB50017或《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018关于轴心受拉或轴心受压构件的规定计算。——————————第三章轻型门式刚架结构设计3.6墙梁、支撑构件设计钢结构基本原理

8384支撑构件中，拉杆可采用圆钢制作，用特制的连接件与梁、柱腹板相连，并以花篮螺丝张紧。压杆宜采用双角钢组成的T型截面或十字型截面，按压杆设计的刚性系杆也可采用圆管截面。——————————第三章轻型门式刚架结构设计3.6墙梁、支撑构件设计钢结构基本原理

8485第四章多、高层钢框架结构设计4.1、多、高层钢框架结构体系4.2、多、高层钢框架结构柱的计算长度4.3、压型钢板组合楼盖结构设计（包括组合梁及组合楼板设计）4.4、多、高层钢框架结构分析4.5、多、高层钢框架结构构件设计4.6、多、高层钢框架结构节点设计4.7、多、高层钢框架结构柱脚设计4.8、多、高层钢框架结构抗侧力结构设计——————————钢结构设计钢结构基本原理

85864.1、多、高层钢框架结构体系多层和高层房屋建筑之间并没有严格的极限。根据房屋建筑的荷载特点及其力学行为，尤其是对地震荷载的反应，大致可以12层（高度约40m）为界。1、框架钢结构体系：框架钢结构多数由横梁和立柱刚接而成。框架梁、柱截面：型钢截面、组合截面、格构式截面。2、框架钢结构形式：按跨数、层数分：单层单跨、单层多跨、多层多跨。按受力特征分：三铰框架、两铰框架、无铰框架。按构件的形式分：实腹式框架、格构式框架。按结构几何外形分：矩形框架、拱形框架、折线形框架悬臂框架、特殊形框架。按结构抗侧力体系分：纯框架、中心支撑框架、偏心支撑框架、框筒。按是否施加预应力分：普通框架、预应力框架。——————————第四章多高层钢框架结构设计4.1多、高层钢框架结构体系钢结构基本原理

86873、框架钢结构体系的应用：多用于大跨度公共建筑、工业厂房和一些对建筑空间、建筑体型、建筑功能有特殊要求的建筑物和构筑物中。并在高层和超高层建筑中有了越来越广泛的应用。4、结构布置提要：结构平面布置：宜规则、对称。并应具有良好的整体性。减小风压：首选由光滑曲线构成的凸平面形式。减小扭转：尽可能地采用中心对称或轴对称的平面式；抗侧力刚度中心应和水平合力线尽量接近。减小风振：避免以狭长形作平面形式。防震缝的设置：一般不宜设置防震缝。结构竖向布置：建筑的立面和竖向剖面宜规则，结构的侧向刚度宜均匀变化，竖向抗侧力构件的截面尺寸和材料强度宜自下而上逐渐减小，避免抗侧力结构的侧向刚度和承载力突变。结构各层的抗侧力刚度中心与水平合力中心——————————第四章多高层钢框架结构设计5.1多、高层钢框架结构体系钢结构基本原理

8788宜接近重合，各层的刚度中心应接近在同一竖直线上。高层建筑地下室的设置：高层建筑宜设地下室。有抗震设防时，高层结构部分的基础埋深宜一致，不宜采用局部地下室。基础埋深当采用天然地基时不宜小于H/15，当采用桩基时不宜小于H/20。当有可靠根据时，基础埋深可适当减小。地下室通常采用钢筋混凝土剪力墙或框剪结构型式。在地下室与上层钢结构之间可设置钢骨（型钢）混凝土的过渡层，以平缓过渡抗推刚度。过渡层一般为1～2层，可部分位于地下。——————————第四章多高层钢框架结构设计5.1多、高层钢框架结构体系钢结构基本原理

8889第四章多、高层钢框架结构设计4.2、多、高层钢框架结构柱的计算长度1、在框架平面内的计算长度按下式计算：l0=μH计算长度系数μ根据相交于柱上端、下端的横梁线刚度之和与柱线刚度之和的比值K1、K2按附表确定。2、在框架平面外的计算长度等截面框架柱在框架平面外的计算长度取侧向支承点间的距离。注：无侧移框架是指框架中设有支撑、剪力墙、电梯井等支撑结构，且支撑结构的侧移刚度满足：Sb≥3（1.2ΣNbi-ΣN0i）有侧移框架是指无支撑的纯框架。4.3、压型钢板组合楼盖结构设计（包括组合梁及组合楼板设计）1、多、高层钢框架的楼盖种类4.2框架柱的计算长度钢结构基本原理

8990第四章多、高层钢框架结构设计多、高层钢框架的楼盖按楼板形式分：现浇钢筋混凝土楼板预制钢筋混凝土楼板压型钢板-混凝土板组合楼板2、压型钢板-混凝土板组合楼盖设计⑴.组合楼盖的构造压型钢板的布置：一般以板肋平行于主梁的方式布置于次梁上；如果不设次梁，则以板肋垂直于主梁的方式布置于主梁上。混凝土板和压型钢板的联结：应符合下列形式之一：依靠压型钢板的纵向波槽；依靠压型钢板上的压痕、开的小洞或冲成的不闭合孔眼；依靠压型钢板上焊接的横向钢筋。依靠端部锚固件（要求在任何情况下均应设置）5.3压型钢板组合楼盖设计钢结构基本原理

9091第四章多、高层钢框架结构设计混凝土板和钢梁的联结：依靠焊接在钢梁翼缘上的连接件（抗剪件）。连接件可以采用柱头螺钉、槽钢或弯起钢筋。⑵、组合楼板的设计a.施工阶段施工阶段压型钢板作为浇注混凝土的模板，应按弹性设计方法验算压型钢板的强度和刚度。按强边（顺肋）方向的单向弯曲板计算，弱边方向不计算。验算时应考虑以下荷载：永久荷载，包括压型钢板、钢筋和混凝土的自重；可变荷载，包括施工荷载和附加荷载。b.使用阶段使用阶段压型钢板与混凝土板结合为整体形成组合板，应验算组合板在全部荷载作用下的强度和刚度。Ⅰ、力学模型变形验算：单向弯曲简支梁5.3压型钢板组合楼盖设计钢结构基本原理

9192第四章多、高层钢框架结构设计强度验算：当压型钢板上的混凝土厚度为50～100mm时，组合板强边（顺肋）方向的正弯矩按承受全部荷载的简支单向板计算；强边方向负弯矩按固端板计算；不考虑弱边（垂直肋）方向的正负弯矩。当压型钢板上的混凝土厚度大于100mm时，当0.5<λe<2.0时，应按双向板计算；当λe≤0.5或λe≥2.0时，应按单向板计算。式中，λe=μlx/lyμ=（Ix/Iy）1/4Ⅱ、强度验算①、正截面抗弯承载力验算当Apf≤fcmhcb时，M≤0.8fcmxbypx=Apf/fcmb≤0.55h0当Apf>fcmhcb时，M≤0.8(fcmhcbyp1+Ap2fyp2)Ap2=0.5(Ap-fcmhcb/f)②、抗冲剪承载力计算组合板在集中荷载作用下的冲切力应满足：V1≤0.6ftucrhc5.3压型钢板组合楼盖设计钢结构基本原理

9293第四章多、高层钢框架结构设计③、斜截面抗剪承载力计算组合板一个波距内斜截面最大剪力设计值应满足：Vin≤0.07ftbh0Ⅲ、刚度及裂缝宽度验算组合板的挠度可用换算截面刚度按结构力学公式计算，组合板应分别按荷载短期效应组合和荷载长期效应组合计算挠度，其挠度值不应超过计算跨度的1/360。组合板负弯矩区的最大裂缝宽度，可按现行国家标准《混凝土结构设计规范》的规定计算。Ⅳ、自振频率验算组合板的自振频率f可按下式验算，但不得小于15Hz。f=1/(0.178ω)式中ω为永久荷载产生的挠度，以cm为单位。⑶、组合梁的设计Ⅰ、基本假定①、变形符合平截面假定②、钢梁和混凝土之间的连接是可靠的。5.3压型钢板组合楼盖设计钢结构基本原理

9394第四章多、高层钢框架结构设计③、在混凝土翼板的有效宽度内，纵向钢筋和钢梁受拉及受压应力均匀分布并达到强度设计值。④、塑性中和轴受拉侧的混凝土因为开裂而退出工作，受压区混凝土截面均匀受压，并达到弯曲抗压强度设计值。⑤、剪力全部由钢梁承受。同时，不考虑剪力对组合梁抗弯承载能力的影响。Ⅱ、凝土翼板的截面尺寸计算厚度：取压型钢板顶面以上混凝土厚度。有效宽度：bce=l0/3bce=b0+12hcbce=b0+bc1+bc2Ⅲ、组合梁设计①、施工阶段钢梁承受混凝土和钢梁的自重以及施工荷载，应计算钢梁的强度、刚度和稳定性。5.3压型钢板组合楼盖设计钢结构基本原理

9495第四章多、高层钢框架结构设计②、使用阶段正弯矩作用下的抗弯强度计算：当Af≤bcehcfc时M≤bcexfcyx=Af/bcefc当Af>bcehcfc时M≤bcehcfcy+Acfy1Ac=0.5(A-bcehcfc/f)负弯矩作用下的抗弯强度计算：M′=Mp+Asfs（y3+y4/2)Mp=(S1+S2)f抗剪强度计算：V≤hwtwfvⅣ、连接件的设计沿组合梁跨长，以支座点、弯矩极值点和零点为界限，将梁划分为若干剪跨区，每个剪跨区内应配置的连接件总数为：n=V/NCV5.3压型钢板组合楼盖设计钢结构基本原理

9596第四章多、高层钢框架结构设计式中V是剪跨区内混凝土与钢梁叠合面上的纵向剪力，Ncv是一个连接件的抗剪承载力设计值。V的计算：正弯矩区剪跨段V=Af（塑性中和轴位于混凝土翼板内）V=bcehcfcm（塑性中和轴位于钢梁截面内）负弯矩去剪跨段V=AsfsyNcv的计算：圆柱头栓钉Ncv=0.43AsEcfc≤0.7Asγf槽钢Ncv=0.26（t+0.5tw)lcEcfc弯起钢筋Ncv=Astfst3、组合梁和组合板的构造要求参见《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ99P63第四节。5.3压型钢板组合楼盖设计钢结构基本原理

96974.4、多、高层钢框架结构分析1、结构荷载竖向荷载：主要是永久荷载和活荷载。应按《建筑结构荷载规范》GB50009的规定确定。多层建筑应考虑活荷载的不利布置，高层建筑可不考虑活荷载的不利布置。水平荷载：风荷载：按《建筑结构荷载规范》GB50009的规定确定需注意：相邻高层建筑之间的相互干扰影响高层建筑顶部小体型突出部分的鞭梢效应。地震作用：水平地震作用：底部剪力法振型分解反应谱法时程分析法——————————第四章多高层钢框架结构设计4.4多、高层钢框架结构分析钢结构基本原理

9798竖向地震作用：9度设防时的高层建筑，8度或9度设防的大跨度和长悬臂构件，应计入竖向地震作用，具体计算参见《建筑抗震设计规范》GB50011P35的5.3条。2、结构分析计算模型：平面结构计算模型平面结构空间协同工作计算模型空间结构计算模型静力分析方法：精确计算法：矩阵位移法近似计算法：在竖向荷载作用下，框架内力可采用分层法、弯矩二次分配法等。在水平荷载作用下，框架内力可采用反弯点法、D值法等。——————————第四章多高层钢框架结构设计4.4多、高层钢框架结构分析钢结构基本原理

98994.5、多、高层钢框架结构构件设计1、梁、柱设计梁、柱截面形式：热轧型钢截面冷弯薄壁型钢截面组合截面梁、柱截面选择：可参考平台结构设计部分。梁、柱承载力验算：非抗震设计时，应满足γ0S≤R抗震设计时，应满足S≤R/γRE2、支撑设计支撑种类：水平支撑：横向水平支撑，纵向水平支撑。竖向支撑：中心支撑，偏心支撑竖向支撑截面：宜采用双轴对称截面。当采用单轴对称截面时，应采取防止绕对称轴屈曲的构造措施。——————————第四章多高层钢框架结构设计4.5多、高层钢框架结构构件设计钢结构基本原理

99100中心支撑设计：参见《高规》P39第四节。偏心支撑设计：参见《高规》P42第五节。4.6、多、高层钢框架结构节点设计1、节点设计的原则节点受力应传力简捷、明确，使计算分析与节点的实际受力情况相一致；保证节点连接有足够的强度，使结构不致因连接薄弱而引起破坏；节点连接应具有良好的延性；构件的拼接一般应按等强原则设计；尽量简化节点构造，以便于加工机安装时容易就位和调整。2、节点连接方法全焊接、全栓接、栓焊混合连接。3、梁-柱连接节点设计多、高层钢框架中梁与柱的连接一般采用刚性连接，其构——————————第四章多高层钢框架结构设计4.6多、高层钢框架结构节点设计钢结构基本原理

100101造形式有柱贯通式和梁贯通式两种，一般采用柱贯通式。梁与柱的铰接连接和半刚性连接，在实际中多用于一些比较次要的连接上。主要验算内容：梁与柱的连接在弯矩和剪力作用下的承载力；在梁上下翼缘标高处柱腹板或翼缘板的抗压承载力；节点板域的抗剪承载力。⑴、梁与柱连接抗弯与抗剪承载力验算：简化设计法：节点的弯矩由梁翼缘承受，剪力由梁腹板承受。当梁翼缘的抗弯承载力大于梁整个截面承载力的70%时（即bftf(h-tf)fy>0.7Wpfy)可采用简化计算法。全截面设计法：梁腹板除承担剪力外，还与梁翼缘一起承担弯矩。——————————第四章多高层钢框架结构设计4.6多、高层钢框架结构节点设计钢结构基本原理

101102⑵、柱腹板或翼缘板的抗压承载力验算：梁上下翼缘对柱作用有两个集中力。在此集中力作用下可能引起两类破坏：梁受压翼缘的压力使柱腹板发生屈曲破坏；梁受拉翼缘使柱翼缘于腹板处的焊缝拉开，导致柱翼缘产生过大的局部变形。Ⅰ、第一类破坏验算：Afbfyb≤twc(tfb+5ke)fyctwc≥（hc/30）fyc/235Ⅱ、第二类破坏验算：tfc≥0.4(fyb/fyc)Afb当上述两式有一项不能满足时，则需在梁的翼缘处设置柱的水平加劲肋。为防止加劲肋屈曲，要求其宽厚比满足：bs/ts≤9235/fy。同时，非抗震设计时，水平加劲肋的厚度不应小于梁翼缘厚度的一半；抗震设计时，加劲肋应与梁翼缘等厚。加劲肋的总宽度一般不应小于梁翼缘宽度。——————————第四章多高层钢框架结构设计4.6多、高层钢框架结构节点设计钢结构基本原理

102103⑶、梁柱节点板域抗剪承载力验算：抗剪强度计算：（Mb1+Mb2）/Vp≤（4/3）fv节点域稳定计算:twc≥(hb+hc)/90⑷、梁-柱连接节点的抗震设计梁-柱连接节点最大承载力计算：Mu≥1.2MpVu≥1.3（2Mp/ln)Vu≥0.58hwtwfy强柱弱梁计算：ΣWpc(fyc-N/Ac)≥ηΣWpbfyb节点域屈服承载力计算：ψ（Mpb1+Mpb2)/Vp≤(4/3)fv4、柱-柱连接节点设计柱的拼接节点一般为刚性节点。柱拼接接头一般设置在距——————————第四章多高层钢框架结构设计4.6多、高层钢框架结构节点设计钢结构基本原理

103104楼板顶面以上1.1～1.3m的位置，同时应避开水平荷载下的大弯矩区。考虑运输方便及吊装条件等因素，柱的安装单元一般采用三层一根，长度10～12m左右。柱的拼接分为工厂拼接和工地拼接，可采取焊接或高强度螺栓连接。柱的拼接节点可按等强度设计法和简化设计法进行连接的强度校核（弹性设计）。柱的拼接节点的极限承载力应符合下列要求：Vu≥0.58hwtwfy无轴力时Mu≥1.2Mp有轴力时Mu≥1.2Mpc拼接采用螺栓连接时，尚应符合下列要求：翼缘nNbcu≥1.2Affy且nNbvu≥1.2Affy腹板Nbcu≥（Vu/n）2+(NbM)2且Nbvu≥（Vu/n）2+(NbM)2——————————第四章多高层钢框架结构设计4.6多、高层钢框架结构节点设计钢结构基本原理

1041055、梁-梁连接节点设计梁-梁拼接节点分为工厂拼接和工地拼接。梁的工厂拼接一般采用全焊接连接；工地拼接可采用全焊接连接、全螺栓连接和栓焊混合连接。常采用以下连接方式：翼缘板采用全熔透焊缝连接，腹板采用高强度螺栓摩擦型连接；翼缘板和腹板均采用高强度螺栓摩擦型连接。梁的拼接节点的弹性设计和极限承载力的验算同柱的拼接节节点。6、主梁-次梁连接节点设计钢框架的主、次梁连接一般采用侧接，主、次梁的上翼缘平齐或基本平齐。主、次梁连接一般采用铰接连接。主次梁连接的构造：三种连接方式：采用连接角钢；采用加劲肋；采用加劲肋和连接板。主、次梁连接的节点设计可按弹性设计进行。——————————第四章多高层钢框架结构设计4.6多、高层钢框架结构节点设计钢结构基本原理

1051065、主梁的侧向隅撑和角撑按抗震设计时，在罕遇地震作用下，主梁与柱刚性连接节点处可能产生塑性铰。因此，当梁的下翼缘平面外长细比大于120时，在罕遇地震下，梁下翼缘可能发生侧向屈曲。为防止梁下翼缘的侧向屈曲，可在主梁下翼缘平面内距柱轴线1/8～1/10梁跨处设置隅撑或在次梁端部与主梁加劲肋之间设置角撑。隅撑或角撑可近似按轴心受压构件计算。其轴心压力为Ns=（Abff/85cosα）fy/2354.7、多、高层钢框架结构柱脚设计柱脚可分为刚接连接和铰接连接两种类型。当多、高层建筑无地下室时，柱脚一般应采用刚接；多、高层建筑有地下室时，柱脚可采用铰接，当有两层以上的地下室时，柱脚宜采用铰接。刚接柱脚型式：埋入式、外包式、外露式。——————————第四章多高层钢框架结构设计4.7多、高层钢框架结构柱脚设计钢结构基本原理

1061071、埋入式刚接柱脚设计埋入式刚接柱脚先将钢柱按要求固定在钢筋混凝土基础或基础梁中，然后浇筑混凝土，将柱脚直接埋入钢筋混凝土基础基础梁中，形成刚性固定基础。埋入式柱脚的埋深，对轻型工字钢柱，不得小于钢柱截面高度的二倍；对于大截面H型钢柱和箱型柱，不得小于钢柱截面高度的三倍。埋入式柱脚在钢柱埋入部分的顶部，应设置水平加劲肋或隔板。加劲肋或隔板的宽厚比应符合《钢结构设计规范》GB50017关于塑性设计的规定。埋入式柱脚的形式：钢柱+底板+锚栓+栓钉+水平加劲肋+主筋+箍筋埋入式柱脚的设计假定：a.柱的轴心压力由柱脚底板直接传给钢筋混凝土基础或基础梁。——————————第四章多高层钢框架结构设计4.7多、高层钢框架结构柱脚设计钢结构基本原理

107108b.柱的弯矩M的传递有两种方式：⑴、全部弯矩由焊在柱翼缘上的栓钉传给钢筋混凝土基础或基础梁。⑵、全部弯矩由柱翼缘传给混凝土，由混凝土的承压力来传递。c.柱脚水平剪力由埋入的钢柱翼缘与基础或基础梁的混凝土承压力来传递。埋入式柱脚的构造：钢柱翼缘的保护层厚度、柱筋和箍筋计算及要求等可参见《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ99的规定。2、外包式刚接柱脚设计外包式刚接柱脚是将钢柱柱脚用钢筋混凝土包起来而形成的柱脚。外包式柱脚的混凝土外包高度与埋入式柱脚的埋入深度要求相同。——————————第四章多高层钢框架结构设计4.7多、高层钢框架结构柱脚设计钢结构基本原理

108109外包式柱脚的形式：钢柱+底板+锚栓+栓钉+主筋+箍筋外包式柱脚的设计假定：a.柱的轴心压力由柱脚底板直接传给钢筋混凝土基础或基础梁。b.柱的弯矩由栓钉传给包脚部分的钢筋混凝土，再传给钢筋混凝土基础或基础梁。c.水平剪力可由底板和混凝土基础之间的摩擦力抵消一部分，其余由包脚混凝土和水平箍筋共同承受。外包式柱脚的构造：参见埋入式柱脚的构造。3、外露式刚接柱脚设计外露式柱脚的形式：钢柱+底板+靴梁+隔板+肋板+锚栓底板计算：平面尺寸由基础混凝土抗压强度确定，同时满足柱截面尺寸、加劲肋和锚栓布置的要求。底板伸出柱截面的距离每侧不宜超过底板厚度的18235/fy——————————第四章多高层钢框架结构设计4.7多、高层钢框架结构柱脚设计钢结构基本原理

109110底板厚度由其抗弯强度确定，底板厚度不应小于柱较厚板件的厚度，且不宜小于30mm。靴梁计算：按双悬臂梁计算。隔板计算：按简支梁计算。肋板计算：按悬臂梁计算。锚栓计算：数量和直径根据受拉侧锚栓的总拉力确定，锚栓的数目在每侧不应少于2个，直径在30～76mm范围内选用。焊缝计算：柱与靴梁、靴梁与底板、隔板与靴梁、肋板与靴梁、隔板与底板、肋板与底板之间的焊缝根据实际受力计算。柱底水平剪力的传递：由底板与基础混凝土之间的摩擦力来平衡（摩擦系数0.4）。当摩擦力不足时，可采用下列方法之一：一是底板下部焊接抗剪键；二是柱外包混凝土。——————————第四章多高层钢框架结构设计4.7多、高层钢框架结构柱脚设计钢结构基本原理

1101114.8、多、高层钢框架结构抗侧力结构设计1、多、高层钢框架结构抗侧力结构类型支撑体系：中心支撑，偏心支撑。剪力墙体系：钢筋混凝土剪力墙，钢板剪力墙，内包钢板支撑剪力墙，带竖缝混凝土剪力墙。筒体体系：钢筋混凝土核心筒。2、中心支撑的设计中心支撑的形式：十字形、单斜杆形、人字形（V型）、K形等。内力计算：多、高层建筑杆件数量巨大，对支撑杆件的内力分析一般采用大型结构分析程序。截面形式：宜选用双轴对称截面。当选用单轴对称截面时，需采取防止绕对称轴屈曲的构造措施。截面设计：按两端铰接轴心受力构件设计。非抗震设防时，中心支撑斜杆的受压承载力按一——————————第四章多高层钢框架结构设计4.8多、高层钢框架结构抗侧力结构设计钢结构基本原理

111112般的轴心受压构件验算其强度、刚度和稳定。抗震设防时，中心支撑斜杆的受压承载力按下式验算：N/（ψAbr)≤Ψf/γRE式中Ψ为受循环荷载时的强度降低系数Ψ=1/（1+0.35λn）λn=（λ/π）fy/E构造要求：参见郭编P213。3、偏心支撑的设计偏心支撑的形式：门架形、单斜杆形、人字形、V字形等。偏心支撑的设计内容：耗能梁段的设计支撑斜杆的设计耗能梁段的设计：参见“高规”P42第五节支撑斜杆的设计：按轴心受压构件设计。——————————第四章多高层钢框架结构设计4.8多、高层钢框架结构抗侧力结构设计钢结构基本原理