钢结构 门式刚架结构设计

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1、门式刚架结构设计济南大学土木建筑学院柱距1.1概述1.1.1单层门式刚架的组成主承重骨架檩条、墙梁屋面、墙面支撑1.1.2单层门式刚架结构的特点质量轻一般10-30kg/m2，基础费用低。地震反应小，注意风吸力工业化程度高，施工周期短主要构件工厂制作，现场高强螺栓安装综合经济效益高柱网布置比较灵活门式刚架整体性可以依靠檩条、墙梁和隅撑来保证，支撑数量可减少，且多用张紧的圆钢※梁柱多用变截面，省材梁、柱腹板利用屈曲后强度塑性设计不再适用（多个塑性铰）摇摆柱柱脚约束应力蒙皮效应※板件较薄焊接板件≥3mm冷弯构件≥1.5mm压型钢板≥0.4mm图1.

2、2变截面门式刚架1.1.3我国工程应用情况始于20世纪60年代，屋面用瓦材。20世纪70年代在工程上极少应用；20世纪80年代在经济特区引进国外门式刚架轻钢房屋，压型钢板始见用于屋面和墙面；20世纪90年代初外国轻钢企业进入中国大陆，带动了内资轻钢企业的发展。中期以来，采用门式刚架轻型房屋钢结构的工程数量越来越多，工程规模越来越大，充分展示了这种结构的优越性。国家标准的制订情况《冷弯薄壁型钢结构技术规范》1966年版本未颁布；TJ18-75GBJ18-87GB50018-2002《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102:98CECS10

3、2:20021.2结构形式和结构布置1.2.1门式刚架的结构形式按跨度：单跨、双跨、多跨刚架以及带挑檐的和带毗屋的形式按屋面坡脊数：单脊单坡、单脊双坡和多脊多坡图1.3门式刚架形式示例（一）图1.3门式刚架形式示例（二）常做成一个大双坡屋面，避免渗漏和堆雪单脊双坡多跨刚架无桥式吊车：中柱多为摇摆柱有桥式吊车：中柱宜两端刚接截面形式无桥式吊车：梁、柱可采用变截面或等截面的实腹焊接工字形截面或轧制H形截面有桥式吊车：柱宜采用等截面形式柱脚形式无桥式吊车：多按铰接支承设计，通常为平板支座有桥式吊车：刚接摇摆柱变截面门式刚架坡度1/20~1/8运输单元

4、柱子单独一个，梁可为多个。单元内焊接，单元间可通过端板用高强螺栓连接吊车悬挂吊车：起重量不大于3吨桥式吊车：不大于20吨，轻、中级工作制1.2.2结构布置﹡刚架的建筑尺寸和布置跨度：9~36m；高度：4.5~9m（室内净空）；柱轴线：下端中心线或柱外皮梁轴线：最小截面中线，与上表面平行柱距：6m，7.5m或9m挑檐：0.5~1m温度区段：纵向≤300m，横向≤150m。设置伸缩缝的方法：双柱；檩条和屋面板构造有吊车时设置双柱，加插入距图1.4有吊车时的插入距﹡檩条布置一般等间距布置，间距由计算确定；屋脊附近双檩（距屋脊≤200mm）；天沟附近布

5、置一根以固定天沟；考虑天窗、采光带等的具体情况。﹡墙梁布置考虑门窗、挑檐、雨棚等的具体情况；压型钢板墙面宜布置在柱外；间距由计算确定。﹡支撑和刚性系杆布置布置原则：温度区段柱间支撑与屋面横向支撑同时设置位置、间距(30～45;60)高度大时分层设，宽度大时内柱设刚架转折处支撑交叉点支撑形式：十字交叉圆钢支撑，夹角30°-60°型钢支撑1.3刚架设计除《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》(CECS102)有专门规定外，按《建筑结构荷载规范》(GB50009)采用永久荷载结构自重：按《建筑结构荷载规范》GB50009采用悬挂荷载：按实际情况可变荷载屋

6、面活荷载：对压型钢板屋面，按水平投影计，取0.5kN/m2，常取0.3kN/m2施工检修集中荷载（人和小工具的重力）：1kN，按最不利位置1.3.1荷载及荷载组合屋面雪荷载和积灰荷载：按GB50009采用，考虑荷载增大系数和不均匀系数。吊车荷载：竖向和水平荷载，按GB50009采用。地震作用：按《建筑抗震设计规范》GB50011采用。风荷载：按《规程》，垂直于建筑物表面的风荷载：wk——风荷载标准值（kN/m2）；w0——基本风压，按《建筑结构荷载规范》的规定采用；z——风荷载高度变化系数，按《建筑结构荷载规范》的规定采用；当高度小于10m时

7、，应按10m高度处的数值采用；s——风荷载体型系数，考虑内、外风压最大值的组合，含阵风系数。其中风载体型系数按美国MBMA手册的规定采用。图1.5刚架的风载体型系数分区荷载效应组合:应符合以下原则⑴屋面均布活荷载不与雪荷载同时考虑，应取两者中的较大值；⑵积灰荷载应与雪荷载或屋面均布活荷载中的较大值同时考虑；⑶施工或检修集中荷载不与屋面材料或檩条自重以外的其它荷载同时考虑；⑷多台吊车的组合应符合GB50009的规定；⑸风荷载不与地震作用同时考虑。在进行刚架内力分析时，需要考虑的荷载效应组合有：⑴1.2×永久荷载＋0.9×1.4×[积灰荷载＋ma

8、x｛屋面均布活荷载、雪荷载｝＋（风荷载＋吊车竖向荷载＋吊车水平荷载）］；⑵1.0×永久荷载＋1.4×风荷载或1.0×永久荷载＋1.4×0.9×(风荷载