钢结构设计教学课件作者许均陶第4章门式刚架.ppt

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1、钢结构设计作者：许均陶责任编辑：王波出版日期：2009年9月IDPN：308-2009-142课件章数：5第4章门式刚架4.1刚架特点及适用范围4.1.1刚架特点门式刚架结构有以下特点：(1)采用轻型屋面，可减小梁柱截面及基础尺寸。(2)在大跨建筑中增设中间柱做成一个屋脊的多跨大双坡屋面，以避免内天沟排水。中间柱可采用钢管制作的上下铰接摇摆柱，占空间小。(3)刚架侧向刚度可藉檩条和墙梁的隅撑保证，以减少纵向刚性构件和减小翼缘宽度。(4)跨度较大的刚架可采用改变腹板高度、厚度及翼缘宽度的变截面。(5)刚架的腹板允许其部分失稳，利用其屈曲后的强度，即按有效宽度设计，可

2、减小腹板厚度，不设或少设横向加劲肋。(6)竖向荷载通常是设计的控制荷载，地震作用一般不起控制作用。但当风荷载较大或房屋较高时，风荷载的作用不应忽视。(7)为使非地震区支撑做得轻便，可采用张紧的圆钢。(8)结构构件可全部在工厂制作，工业化程度高。4.1.2适用范围门式刚架通常用于跨度为9～36m、柱距为6m、柱高为4.5～12m，设有吊车起重量较小的单层工业房屋或公共建筑(超市、娱乐体育设施、车站候车室、码头建筑)。设置桥式吊车时，宜为起重量不大于20t的中、轻级工作制(A1～A5)的吊车；设置悬挂吊车时，其起重量不宜大于3t。4.2结构形式及有关要求4.2.1结构形式

3、按构件体系分，有实腹式与格构式；按截面形式分，有等截面和变截面；按结构选材分，有普通型钢、薄壁型钢、钢管或钢板焊成的。实腹式刚架的截面一般为工字形；格构式刚架的截面为矩形或三角形。4.2.2建筑尺寸门式刚架轻型房屋钢结构的尺寸应符合下列规定：(1)门式刚架的跨度，应取横向刚架柱轴线间的距离。(2)门式刚架的高度应根据使用要求的室内净高确定，取地坪至柱轴线与横梁轴线交点的高度。(3)门式刚架的间距，即柱网轴线在纵向的距离宜为6m，亦可采用7.5m或9m，最大可采用12m，门式刚架跨度较小时也可采用4.5m。(4)门式刚架的高、宽、长。(5)门式刚架轻型房屋屋面坡度宜取

4、1／8～1／20，在雨水较多地区可取其中较大值。挑檐的上翼缘坡度宜与横梁坡度相同。(6)柱的轴线可取通过柱下端(截面小端)截面中心的竖向轴线；工业建筑边柱的定位轴线宜取柱外皮；横梁的轴线可取通过变截面梁段最小端的中心与横梁上表面平行的轴线。4.2.3结构平面布置(1)门式刚架轻型房屋钢结构的温度区段长度(伸缩缝间距),应符合下列规定:纵向温度区段≤300m横向温度区段≤150m(2)当需要设置伸缩缝时,可采用两种做法:一种是在搭接檩条的螺栓连接处采用长圆孔,另一种是使该处屋面板在构造上允许胀缩或设置双柱。(3)吊车梁与柱的连接处宜采用长圆孔。(4)刚架的横向定位

5、轴线应加插入距。(5)在多跨刚架局部抽掉中间柱或边柱处,可布置托架梁。(6)屋面檩条的布置,应考虑天窗、通风屋脊、采光带、屋面材料、檩条供货规格等因素的影响。屋面压型钢板厚度和檩条间距应按计算确定。(7)山墙可设置由斜梁、抗风柱、墙梁及其支撑组成的山墙墙架，或采用门式刚架。4.3内力和侧移计算4.3.1变截面刚架1.内力2.侧移(1)单跨刚架(2)两跨刚架(3)多跨刚架4.3.2等截面刚架对等截面门式刚架，采用弹性分析方法确定内力时，可参考上述公式进行：对于不直接承受动力荷载的等截面门式刚架,允许采用塑性设计中考虑构件沿长度方向的截面间的内力重分配。4.4构件

6、截面设计4.4.1变截面构件1.板件最大宽厚比2.变截面柱在刚架平面内的稳定计算3.变截面柱在刚架平面外的稳定计算4.变截面柱柱端受剪承载力验算5.横梁和隅撑设计(1)横梁设计(2)隅撑设计4.4.2等截面构件等截面刚架按弹性设计时，可按上述变截面刚架的规定进行设计。构件截面可采用三块板焊成的工字形截面、高频焊接轻型H型钢及热轧H型钢。等截面刚架按塑性设计时，其构件按GB50017—2003规范中相关的规定进行设计。4.5节点设计4.5.1横梁和柱连接及横梁拼接门式刚架横梁与柱的连接，可采用端板竖放、端板平放和端板斜放三种形式。当采用外天沟时，可将柱顶板做成倾

7、斜的。横梁拼接时宜使端板与构件外缘垂直。端板及其连接节点应符合下列规定：(1)端板连接应按所受最大内力设计。当内力较小时，应按能够承受不小于较小被连接截面承载力的一半设计。(2)主刚架构件的连接宜采用高强度螺栓，可采用承压型或摩擦型连接。(3)端板连接螺栓应成对对称布置。(4)螺栓中心至翼缘板表面的距离，应满足拧紧螺栓时的施工要求，不宜小于35mm。(5)在门式刚架中，受压翼缘的螺栓不宜少于两排。(6)与横梁端板连接的柱翼缘部分应与端板等厚度。(7)同时受拉和受剪的螺栓，应验算螺栓在拉剪共同作用下的强度。(8)端板的厚度可