（G03-2建筑结构规范）门式刚架轻型房屋钢结构技术规程---CECS102-2002(2012年版).pdf

CECS 102:2002 中国工程建设协会标准门式刚架轻型房屋钢结构技术规程(2012年版)Technical specification for steel structure of light-weight buildings with gabled frames 中国计划出版社w w w.w e b o o s.co m第 1 页 共 126 页中国工程建设协会标准门式刚架轻型房屋钢结构技术规程Technical specification for steel structure of lightweight buildings with gabled frames CECS 102:2002(2012年版)主编单位:中国建筑金属结构协会建筑钢结构委员会中国建筑标准设计研究所批准单位:中国工程建设标准化协会施行日期:2 0 0 3 年3 月1 日中国计划出版社2003北京w w w.w e b o o s.co m第 2 页 共 126 页中国工程建设标准化协会公告第104号关于发布门式刚架轻型房屋钢结构技术规程局部修订的公告现批准门式刚架轻型房屋钢结构技术规程)CECS102:2002局部修订的条文，自发布之日起施行。局部修订的条文及具体内容，将刊登在近期出版的工程建设标准化刊物上。中国工程建设标准化协会二0一二年四月二十四日w w w.w e b o o s.co m第 3 页 共 126 页前根据中国工程建设标准化协会(2001)建标协字第45号关于印发中国工程建设标准化协会2001年第二批标准制、修订项目计划的通知的要求，对原规程进行了修订。中国工程建设标准化协会标准门式刚架轻型房屋钢结构技术规程)CECS102:98自1998年批准发布以来，显著推动了我国门式刚架轻型房屋钢结构的发展。目前，此种结构作为我国建筑钢结构中应用最广泛的类型之一，已积累了较多的工程经验;同时，在工程实践中也发现了一些需要对原规程进行修改和补充之处。此外，在此期间相关的建筑结构国家标准普遍进行了修订，涉及本规程者也需相应修改。本次修订的主要内容是:1.调整本规程的适用范围(吊车吨位);2.调整结构重要性系数;3.补充结构抗震验算规定;4.调整钢材设计指标;5.调整屋面活荷载标准值;6.补充模条风荷载体型系数的规定;7.调整结构刚度指标;8.补充支撑布置要求;9.完善刚架结构计算规定;10.补充穰条设计规定;11.补充隅撑设计规定;12.修改模条在负风压下的计算规定;13.补充柱脚锚栓抗拔验算规定F14.增加钢板T型连接单面焊的规定;15.完善高强度螺栓连接设计的规定;16.删除结构构件制作的具体规定;17.补充结构工程安装允许偏差等。根据国家计委口986J1649号文关于请中国工程建设标准化委员会负责组织推荐性工程建设标准试点工作的通知的要求，现批准协会标准门式刚架轻型房屋钢结构技术规程)2002年修订版，编号为CECS102:2002，推荐给工程设计、施工、使用单位采用。自本规程施行之日起，原规程CECS102:98废止。1 w w w.w e b o o s.co m第 4 页 共 126 页本规程第3.1.3条，第3.2.1、3.2.2、3.2.3、3.2.4条，第3.3.2条(黑体字部分)，第7.2.9条(黑体字部分)、第7.2.19条，第8.1.4条，第8.2.5条(黑体字部分)，建议列入工程建设标准强制性条文)，其余为推荐性条文。本规程由中国工程建设标准化协会轻型钢结构技术委员会归口管理，由中国建筑标准设计研究所(北京车公庄大街19号，邮编:100044)负责解释。在使用中如发现需要修改或补充之处，请将意见和资料径寄解释单位。主编单位:中国建筑金属结构协会建筑钢结构委员会中国建筑标准设计研究所参编单位:上海美建钢结构有限公司西安建筑科技大学同济大学清华大学浙江杭萧钢构股份有限公司北京华特建筑设计顾问有限责任公司主要起草人:蔡益燕陈绍蕃沈祖炎李少甫丁芸孙余洲亮魏潮文孙晓彦张跃峰申林 2 中国工程建设标准化协会2002年11月20日w w w.w e b o o s.co m第 5 页 共 126 页目次aaRUPOntququququndndqURU-。Lqaauau哼，。4tA咽i咽itiA唱i。Lnruqaq3。算算算算计计u计计力移H件件置HH置uuu内侧u构构计布布算架架架架、设主yu规则uu定求和式寸面置置计刚刚刚刚计件号十原.规要式形尺平布布应面面作面面设构.R柑桐切时何一叫那帷形蛐蹦蛐瞅姆效跚跚设蛐钳瞅瞅则语本构用件总术JJ基JJJAJ结JJJJJ作JJ构JJJAor。fuq毛qun鸣unAAaaEaazaA宫aAF飞气FnvpnuFhu户hut-nLquaaAFhJvpnv 1 w w w.w e b o o s.co m第 6 页 共 126 页6.5 支撑构件设计6.6 屋面板和墙板设计.7 连接和节点设计7.1 焊接7.2 节点设计8 制作和安装8.1 制作8.2 安装9 隔热和涂装9.1 隔热9.2 涂装附录A风荷截计算.附录B斜卷边Z形冷弯开时钢的截面特性川的附录C卷边槽形冷弯开时钢的截面特性(68)附录D模形梁在刚架平面内的换算长度系数(7 1)附录E攘条在风吸力作用下的稳定计算(78)附录F单面角焊缝的技术要求本规程用词说明附:条文说明 2 w w w.w e b o o s.co m第 7 页 共 126 页1总则1.0.1 为了适应门式刚架轻型房屋钢结构的发展，促进其合理的设计、制作和安装，做到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量，制定本规程。1.O.2本规程适用于主要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、无桥式吊车或有起重量不大于20t的A1A5工作级别桥式吊车或3t悬挂式起重机的单层房屋钢结构的设计、制作和安装。门式刚架轻型房屋的外墙亦可采用砌体，此时应符合本规程第4.4.3条的规定。本规程不适用于强侵蚀介质环境中的房屋。1.O.3本规程遵照现行国家标准建筑结构可靠度设计统标准GB 50068规定的原则，根据现行国家标准建筑结构设计术语和符号标准)GB/T50083、建筑结构荷载规范)GB50009、建筑抗震设计规范)GB50011、钢结构设计规范)GB50017、冷弯薄壁型钢结构技术规范)GB50018、钢结构工程施工质量验收规范)GB50205 等的一般规定，立足于我国轻型房屋钢结构设计和施工的具体条件编制而成。1.O.4 门式刚架轻型房屋钢结构的设计、制作、安装和防护要求，本规程未作规定者，均应按现行有关标准执行。1 w w w.w e b o o s.co m第 8 页 共 126 页2 术语、符号2.1术语2.1.1子L口opemng在建筑的外包面(墙面和屋面)上未设置永久性有效封闭装置的部分。2.1.2 敞开式建筑opening building 外墙面至少有80%敞开的建筑。2.1.3 部分封闭式建筑partially enc10sed building 受外部正风压力的墙面上孔口总面积超过该建筑物其余外包面(墙面和屋面)上孔口面积的总和，并超过该墙毛面积的5%，且建筑物其余外包面的开孔率不超过20%的建筑。2.1.4 封闭式建筑enc10sed building 在所封闭的空间中无符合部分封闭式建筑或敞开式建筑定义的那类孔口的建筑。2.1.5 边缘带edge strip 确定围护结构构件和面板上风荷载体型系数时，在外墙和屋面上划分的位于建筑物端部和边缘的区域。凡不属边缘带的均为中间区。如附录A中图AO.2-2和图 AO.2-3所示。2.1.6端区end zone 确定主刚架上风荷载体型系数时，在外墙和屋面上划分的位于建筑物端部和边缘的区域。凡不属端区的均为中间区。如附录A中图AO.2-1所示。2.1.7 有效受风面积effective wind load ar四确定风荷载体型系数时取用的承受风荷载的有效面积。2 w w w.w e b o o s.co m第 9 页 共 126 页2.2.1 作用和作用效应F一一集中荷载;2.2符号H 刚架柱顶等效水平力pM一弯矩;M-一垂直荷载引起的模条下翼缘侧向弯矩;u 工字形截面两翼缘所承担的弯矩;Mj 构件大头的弯矩设计值;MyO一一忽略弹性支座影响的自由翼缘侧向弯矩;N 轴心力pNE一一欧拉临界力;N。一一构件小头的轴向压力设计值;P一一-高强度螺栓的预拉力;P1一一中间柱(I!P摇摆柱)承受的荷载pPl一一边柱承受的荷载;qy一-由截面扭转引起的作用于自由翼缘的假想侧向荷载;R一-支座反力;U一一刚架柱顶的水平侧移pV一一剪力;Vd-一腹板受剪板幅考虑屈曲后强度的抗剪承载力设计值;16-40 205 120 三二16310 180。45钢400 16-35 295 170 注2钢材屈服强度儿z对Q235钢取235N/mm2，对Q345钢取345N/mm2o.8.w w w.w e b o o s.co m第 15 页 共 126 页2 焊锺强度设计值应按襄3.3.2-2采用。表3.3.2-2焊缝强度设计值(N/)对接熄缝角焊缝钢材厚度抗拉焊接方法和牌或直径rr 抗拉、抗压抗剪焊条型号号压、剪皿皿r.、-三级f了R 级焊缝焊缝自动焊、半自动姆和Q235 16 215 215 185 125 160 FA3型焊条的手工焊钢16-40 205 205 175 120 自动燥、半自动姆和Q34S 16 310 310 265 180 z ESO型煤条的手工焊铜16-35 295 295 250 170 注:1自动焊和半自动焊采用的焊丝和焊剂，应保证其熔敷金属的力学性能不低于现行国家标准碳素钢埋弧焊用焊剂GB/T5293和低合金钢埋弧焊用焊剂GB/T12470中相关的规定.2焊缝质量等级应符合现行国家标准钢结构工程施工质量验收规范GB50205的规定。其中厚度小于8nun的对接焊缝，不宜用超声波探伤确定焊缝质量等级。3 对接焊缝抗弯受压区强度设计值取斤，抗弯受拉区强度设计值取ff.4 表中厚度系指计算点钢材的厚度，对轴心受力构件系指截面中较厚板件的厚度。3 螺栓连接强度设计值应按表3.3.2-3采用。表3.3.2-3螺栓连接强度设计值(N/)普通螺栓承压型连接锚栓商强度螺栓C级螺栓A级、B级螺栓钢材牌号或性能够级抗拉抗剪承压抗拉抗剪承压抗控抗控抗剪来压n 1飞负Ii ft n!f Ii ft.n 4.6级170 140 一-一一4.8级普通螺栓5.6级一210 190 一一一一8.8级一400 320 一一一.9.w w w.w e b o o s.co m第 16 页 共 126 页续表3.3.2-3普通螺栓承压型连接锚栓高强度螺栓C级螺栓A 级、B级螺栓钢材牌号或性能等级抗拉抗剪承压抗拉抗剪承压抗拉抗拉抗剪承压ft ft ft ft ft ft Jr ft ft ft。35钢140 锚栓、。45钢180 承压型连接8.8级400 250 高强度螺栓10.9级500 310.Q235钢305 405 470 构件。45钢385 510 590 L一注:1A级螺栓用于d王三24mm和l:;(lOd或1:;(150mm(按较小值)的螺栓;B级螺栓用于d24mm和110d或1150mm(按较小值)的螺栓。d为公称直径.1为螺杆公称长度。2 A、B螺栓孔的精度和孔壁表面粗糙度.C级螺栓孔的允许偏差和孔壁表面粗糙度，均应符合国家标准钢结构工程施工质量验收规范)GB50205的要求。4 每个高强度螺栓的预拉力，应符合现行国家标准钢结构设计规范GB50017的规定。5 冷弯薄壁型钢采用电阻点焊时，每个焊点的抗剪承载力设计值应符合理行国家标准冷弯薄壁型钢结构技术规范GB50018 的规定。6 当采用厚度小于4mm的钢材或冷弯薄壁型钢时，本条第1款和第2款规定的强度设计值应降低5%。当冷弯薄壁型钢构件全截面有效时，可采用现行国家标准冷弯薄壁型钢结构技术规范)GB50018附录C规定的考虑冷弯效应w w w.w e b o o s.co m第 17 页 共 126 页的强度设计值计算构件的强度。经退火、焊接、热镀铸等热处理的构件不予考虑。7 当计算下列结构构件和连接时，本规程表3.3.2-1，表3.3.2-2、表3.3.2-3规定的强度设计值应乘以相应的听藏系鼓:1)单面连接的角铜按轴心受力计算强度和连接时0.85 按轴心受压计算稳定性时等边角铜0.6+0.001缸，但不大于1.0短边相连的不等边角铜长边相连的不等边角铜0.5+0.002日，但不大于1.0。.70注:为长细比，对中阔无选慕的单角钢压杆，应按最IJ、回转半径计算确定.当20肘，取1=2002)无垫板的单面对接焊缝。.853)施工条件较差的高空安装焊缝0.904)两构件采用搭接连接或其间填有量板的连接以及单盖握的不对称连接0.90 5)平面楠架式檀条端部的主要受压腹杆0.85 当以上几种情况同时存在时，相应的析减系数应连乘。8 钢材的物理性能指标应按现行国家标准钢结构设计规范GB 50017的规定采用。3.4变形规定3.4.1 计算钢结构变形时，可不考虑螺栓孔引起的截面削弱。3.4.2 单层门式刚架的柱顶位移设计值，不应大于表3.4.2-1规定的限值。受弯构件的挠度与其跨度的比值，不应大于表3.4.2-2规定的限值。由于柱顶位移和构件挠度产生的屋面坡度改变值，不应大于坡度设计值的1/3.11 w w w.w e b o o s.co m第 18 页 共 126 页表3.4.2-1刚架柱顶位移设计值的限值吊车情况其它情况柱顶位移限值无吊车当采用轻型钢墙板时h/60 当采用砌体墙时h/100 有桥式吊车当吊车有驾驶室时h/400 当吊车由地面操作时h/180 注:表中h为刚架柱高度。表3.4.2-2受弯构件的挠度与跨度比限值构件类别构件挠度限值门式刚架斜梁仅支承压型钢板屋面和冷弯型钢擦条L/180 竖尚有吊顶L/240 向有悬挂起重机L/400 挠糠条度仅支承压型钢板屋面L/150 尚有吊顶L/240 压型钢板屋面板L/150 墙板L/100 水平墙梁挠度仅支承压型钢板墙L/100 支承砌体墙L/180且:S;50mm注:1表中L为构件跨度p2 对悬臂梁，按悬伸长度的2倍计算受弯构件的跨度。3.5构造要求3.5.1 门式刚架轻型房屋钢结构的构造，应符合下列规定:1 用于攘条和墙梁的冷弯薄壁型钢，其壁厚不宜小于1.5rnm。用于焊接主刚架构件腹板的钢板，其厚度不宜小于4mm;当有根据 12 w w w.w e b o o s.co m第 19 页 共 126 页时可不小于3mm。2构件中受压板件的最大宽厚比，不得大于现行国家标准冷弯薄壁型钢结构技术规范)GB50018规定的宽厚比限值;主刚架构件受压板件的最大宽厚比不得大于本规程第6.1.1条第1款的规定。当受压板件的局部稳定临界应力低于钢材屈服点时，应按实际应力验算板件的稳定性，或采用有效宽度计算构件的有效截面，并验算构件的强度和稳定。3.5.2 构件长细比应符合下列规定:1 受压构件的长细比，不宜大于表3.5.2-1规定的限值。表3.5.2-1受压构件的长细比限值构件类别长细比限值主要构件180 其它构件，支撑和隅撑220 2 受拉构件的长细比，不宜大于表3.5.2-2规定的限值。表3.5.2-2受拉构件的长细比限值构件类别承受静态荷载或间接直接承受动态承受动态荷载的结构荷载的结构街架构件350 250 吊车梁或吊车析架以下的柱300 间支撑其它支撑(张紧的圆钢或钢400 饺线支撑除外)注:1 对承受静态荷载的结构，可仅计算受拉构件在竖向平面内的长细比32 对直接或间接承受动态荷载的结构，计算单角钢受拉构件的长细比时，应采用角钢的最小回转半径;在计算单角钢交叉受拉杆件平面外长细比时，应采用与角钢肢边平行轴的回转半径，3 在永久荷载与风荷载组合作用下受压的构件，其长细比不宜大于250.13 w w w.w e b o o s.co m第 20 页 共 126 页4 结构形式和布置4.1结构形式4.1.1 在门式刚架轻型房屋钢结构体系中，屋盖宜采用压型钢板屋面板和冷弯薄壁型钢攘条，主刚架可采用变截面实腹刚架，外墙宜采用压型钢板墙面板和冷弯薄壁型钢墙梁。主刚架斜梁下翼缘和刚架柱内翼缘出平面的稳定性，由与攘条或墙梁相连接的隅撑来保证。主刚架间的交叉支撑可采用张紧的圆钢。4.1.2 门式刚架分为单跨(图4.1.2a)、双跨(图4.1.2b)、多跨(图4.1.2c)刚架以及带挑檐的(图4.1.2d)和带毗屋的(图4.1.2e)刚架等形式。多跨刚架中间柱与斜梁的连接可采用镀接。多跨刚架宜采用双坡或单坡屋盖(图4.1.2f)，必要时也可采用由多个双坡屋盖组成的多跨刚架形式。丁口丁口Tn丁刀口(d)带挑檐刚架(e)带毗屋刚架(f)单坡刚架图4.1.2门式刚架形式示例4.1.3 根据跨度、高度和荷载不同，门式刚架的梁、柱可采用变截面或等截面实腹焊接工字形截面或轧制H形截面。设有桥式吊车时，柱宜采用等截面构件。变截面构件通常改变腹板的高度做成模形P必要时也可改变腹板厚度。结构构件在安装单元内一般不改变 14 w w w.w e b o o s.co m第 21 页 共 126 页翼缘截面，当必要时，可改变翼缘厚度;邻接的安装单元可采用不同的翼缘截面，两单元相邻截面高度宜相等。4.1.4 门式刚架的柱脚多按镜接支承设计，通常为平板支座，设一对或两对地脚螺栓。当用于工业厂房且有5t以上桥式吊车时，宜将柱脚设计成刚接。4.1.5 门式刚架轻型房屋的屋面坡度宜取1/81/20，在雨水较多的地区宜取其中的较大值。4.1.6轻型房屋的外墙，除采用以压型铜板等作围护面的轻质墙体外，尚可采用砌体外墙或底部为砌体、上部为轻质材料的外墙。4.1.7 门式刚架可由多个梁、柱单元构件组成。柱一般为单独的单元构件，斜梁可根据运输条件划分为若干个单元。单元构件本身采用焊接，单元构件之间可通过端板以高强度螺栓连接。4.1.8 门式刚架轻型房屋可采用隔热卷材做屋面隔热和保温层，也可采用带隔热层的板材做屋面。4.2建筑尺寸4.2.1 门式刚架轻型房屋钢结构的尺寸应符合下列规定z1 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，应取地坪至柱轴线与斜梁轴线交点的高度。高度应根据使用要求的室内净高确定，有吊车的厂房应根据轨顶标高和吊车净空要求确定。3 柱的轴线可取通过柱下端(较小端)中心的竖向轴线。工业建筑边柱的定位轴线宜取柱外皮。斜梁的轴线可取通过变截面梁段最小端中心与斜梁上表面平行的轴线。4 门式刚架轻型房屋的檐口高度，应取地坪至房屋外侧穰条上缘的高度。门式刚架轻型房屋的最大高度，应取地坪至屋盖顶部擦条上缘的高度。门式刚架轻型房屋的宽度，应取房屋侧墙墙梁外皮之间的距 15 w w w.w e b o o s.co m第 22 页 共 126 页离。门式刚架轻型房屋的长度，应取两端山墙墙梁外皮之间的距离。4.2.2 门式刚架的跨度宜采用936m。当边柱宽度不等时，其外侧应对齐。门式刚架的平均高度宜采用4.59.Om;当有桥式吊车时不宜大于12m。门式刚架的问距，即柱网轴线间的纵向距离宜采用69m。挑檐长度可根据使用要求确定，宜采用O.51.2m。其上翼缘坡度宜与斜梁坡度相同。4.3 结构平面布置4.3.1 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:纵向温度区段不大于300m;横向温度区段不大于150m。当有计算依据时，温度区段长度可适当加大。当需要设置伸缩缝时，可采用两种做法:在搭接攘条的螺栓连接处采用长圆孔，并使该处屋面板在构造上允许胀缩或设置双柱。吊车梁与柱的连接处宜采用长圆孔。4.3.2 在多跨刚架局部抽掉中间柱或边柱处，可布置托梁或托架。4.3.3 屋面擦条的布置，应考虑天窗、通风屋脊、采光带、屋面材料、攘条供货规格等因素的影响。屋面压型钢板厚度和模条间距应按计算确定。4.3.4 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。4.4墙架布置4.4.1 门式刚架轻型房屋钢结构侧墙墙梁的布置，应考虑设置门 16 w w w.w e b o o s.co m第 23 页 共 126 页窗、挑檐、遮雨篷等构件和围护材料的要求。4.4.2 门式刚架轻型房屋钢结构的侧墙，当采用压型钢板作围护面时，墙梁宜布置在刚架柱的外侧，其间距随墙板板型和规格确定，且不应大于计算要求的值。4.4.3 门式刚架轻型房屋的外墙，当抗震设防烈度不高于6度时，可采用轻型钢墙板或砌体z当抗震设防烈度为7度、8度时，可采用轻型钢墙板或非嵌砌砌体F当抗震设防烈度为9度时，宜采用轻型钢墙板或与柱柔性连接的轻质墙板。4.5支撑布置4.5.1 门式刚架轻型房屋钢结构的支撑设置应符合下列要求z1在每个温度区段或分期建设的区段中，应分别设置能独立构成空间稳定结构的支撑体系。2 在设置柱间支撑的开间，宜同时设置屋盖横向支撑，以组成几何不变体系。4.5.2 支撑和刚性系杆的布置宜符合下列规定z1屋盖横向支撑宜设在温度区间端部的第一个或第二个开间。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。2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。3 当建筑物宽度大于60m时，在内柱列宜适当增加柱间支撑。4 当房屋高度相对于柱间距较大时，柱间支撑宜分层设置。5 在刚架转折处(单跨房屋边柱柱顶和屋脊，以及多跨房屋某些中间柱柱顶和屋脊)应沿房屋全长设置刚性系杆。6 由支撑斜杆等组成的水平椅架，其直腹杆宜按刚性系杆考虑。7在设有带驾驶室且起重量大于15t桥式吊车的跨间，应在屋 17 w w w.w e b o o s.co m第 24 页 共 126 页盖边缘设置纵向支撑椅架。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。4.5.3 刚性系杆可由擦条兼作，此时穰条应满足对压弯杆件的刚度和承载力要求。当不满足时，可在刚架斜梁间设置钢管、H型钢或其它截面的杆件。4.5.4 门式刚架轻型房屋钢结构的支撑，可采用带张紧装置的十字交叉圆钢支撑。圆钢与构件的夹角应在30060。范围内，宜接近450。4.5.5 当设有起重量不小于5t的桥式吊车时，柱间宜采用型钢支撑。在温度区段端部吊车梁以下不宜设置柱间刚性支撑。4.5.6 当不允许设置交叉柱间支撑时，可设置其它形式的支撑;当不允许设置任何支撑时，可设置纵向刚架。.18 w w w.w e b o o s.co m第 25 页 共 126 页5 作用效应计算5.1 变截面刚架内力计算5.1.1 变截面门式刚架应采用弹性分析方法确定各种内力。仅在构件全部为等截面时才允许采用塑性分析方法，并按现行国家标准钢结构设计规范)GB50017的规定进行设计。5.1.2变截面门式刚架宜按平面结构分析内力，般不考虑应力蒙皮效应。当有必要且有条件时，可考虑屋面板的应力蒙皮效应。5.1.3变截面门式刚架的内力可采用有限元法(直接刚度法)计算。计算时宜将构件分为若干段，每段可视为等截面F也可采用模形单元。5.2 变截面刚架侧移计算5.2.1 变截面门式刚架的柱顶侧移应采用弹性分析方法确定。当单跨变截面门式刚架斜梁上缘坡度不大于1:5时，在柱顶水平力作用下的侧移u，可按下列公式估算z柱脚镀接刚架柱脚刚接刚架Hh3 u=一一一(2+)12E1c(5.2.1-1)一Hh332$u 一一-一一:1(5 2.1-2)12Elc6+21 1=IcL/h(5.2.1-3)式中h、L一一分别为刚架柱高度和刚架跨度。当坡度大于1:10 时，L应取横梁沿坡折线的总长度2s(图5.2.1);L、Ib分别为柱和横梁的平均惯性矩，按本规程第5.2.2条 19 w w w.w e b o o s.co m第 26 页 共 126 页的规定计算pH一一刚架柱顶等效水平力，按本规程第5.2.3条的规定采用F&一一刚架柱与刚架梁的线刚度比值。图5.2.1变截面刚架的几何尺寸5.2.2 变截面柱和横梁的平均惯性矩，可按下列公式近似计算:模形构件Ic=(IcO+Ic1)/2(5.2.2-1)双模形横梁Ib=IbO+1bl十(1-)Ib2J/2(5.2.2-2)式中lcO、Ic1一-分别为柱小头和大头的惯性矩zlbO、Ibl、Ib2一-分别为模形横梁最小截面、檐口和跨中截面的惯性矩(图5.2.1);F一一模形横梁长度比值(图5.2.1)。5.2.3 当估算刚架在沿柱高度均布的水平风荷载作用下的侧移时(图5.2.3-1)，柱顶等效水平力H可取z柱脚镜接框架H=O.67W(5.2.3-1)柱脚刚接框架H=O.45W(5.2.3-2)其中W=(叫+w4)h(5.2.3-3)当估算刚架在吊车水平荷载Pc作用下的侧移时(图5.2.3-2),柱顶等效水平力H可取z柱脚镜接框架H=1.15平Pc(5.2.3-4)20 w w w.w e b o o s.co m第 27 页 共 126 页柱脚刚接框架H=守Pc(5.2.3-5)式中W一一均布风荷载的总值;叫、叫一一分别为刚架两侧承受的沿柱高度均布的水平风荷载(kN/m)，按附录A规定的标准值计算;矿一一吊车水平荷载Pc作用高度与柱高度之比(图5.2.3-2)。h、同W(口问+丁1 图5.2.3-1刚架在均布风荷载作用下柱顶的等效水平力H.rr r 图5.2.3-2刚架在吊车水平荷载作用下柱顶的等效水平力5.2.4 中间柱为摇摆柱的两跨或多跨刚架，柱顶侧移可采用公式(5.2.1-1)或(5.2.1-2)计算，但公式(5.2.1-3)中的L应以双坡斜梁全长2s代替，s为单坡长度(图5.2.的。图5.2.4有摇摆柱的两跨刚架5.2.5 当中间柱与横梁刚性连接时，可将多跨刚架视为多个单跨刚架的组合体(每个中间柱分为两半，惯性矩各取I/2)，按下列公式 21 w w w.w e b o o s.co m第 28 页 共 126 页计算整个刚架在柱顶水平荷载作用下的侧移zH(5.2.5-1)u一艺Ki1究ELK，=一一一.，-:,(5.2.5-2)E 时(2+t;)leil ti=一-土(5.2.5-3)1 hJbi l,+1r I 1,1 I.，=斗一一+T-,-rT(5.2.5-4)4 1,+1r 式中:L;K;一-柱脚伎接时各单跨刚架的侧向刚度之和;hi一一所计算跨两柱的平均高度;li一一与所计算柱相连接的单跨刚架梁的长度;1ei两柱惯性矩不相同时的等效惯性矩;11、1r-分别为左、右两柱的惯性矩(图5.2.5);1bi一一与所计算柱相连接的单跨刚架梁的惯性矩;ti一一所计算柱与相连接的单跨刚架梁的线刚度比值。立I IhI:-1 图5.2.5左右两柱的惯性矩 22 w w w.w e b o o s.co m第 29 页 共 126 页6构件设计6.1 变截面刚架构件计算6.1.1 板件最大宽厚比和屈曲后强度利用应符合下列规定:1 工字形截面构件受压翼缘板自由外伸宽度b与其厚度t之比，不应大于15J235/Jy;工字形截面梁、柱构件腹板的计算高度与其厚度tw之比，不应大于250/235刀7。此处，Jy为钢材屈服强度。2 当工字形截面构件腹板受弯及受压板幅利用屈曲后强度时，应按有效宽度计算截面特性。有效宽度应取z当截面全部受压时he=phw(6.1.1-la)当截面部分受拉时，受拉区全部有效，受压区有效宽度应取zhe=phc(6.1.1-lb)式中hc 腹板受压区宽度pF一一有效宽度系数，按本条3款的规定采用。3 有效宽度系数p应按下列公式计算z当pO.8时=1(6.1.1-2a)当O.81.2时p=O.64-0.24(p一1.2)(6.1.1-2c)式中p-与板件受弯、受压有关的参数，按本条4款的规定采用。4 参数p应按下列公式计算=h田/t四n:_,w(6.1.1-3)v 28.1.j2古刀7是16(6.1.1-4)vO+卢)2+0.1120-)2+0十卢)=2/1(6.1.1-5)式中卢一一截面边缘正应力比值(图6.1.1)，1二三P二三-1;23 w w w.w e b o o s.co m第 30 页 共 126 页he-杆件在正应力作用下的凸曲系数。当板边最大应力的0时he1=2he/(5-)he2=he-he1 当截面部分受拉，即卢0时(6.1.1-6a)(6.1.1-6b)he1=0.4he(6.1.1-7a)he2=0.6儿(6.1.1-7b)6 工字形截面构件腹板的受剪板幅，当腹板高度变化不超过60mm/m时可考虑屈曲后强度(拉力场).其抗剪承载力设计值应按下列公式计算zVd=hwtw!v(6.1.1-8)当w0.8时!v=fv(6.1.1-9a)当O.8w1.4时!v=(1-0.64(w一0.8)Jfv(6.1.1-9b)当w注1.4时!，v=(l一O.275w)fv(6.1.1-9c)式中fv一一钢材抗剪强度设计值F2hwo hw一一腹板高度，对模形腹板取板幅平均高度;w-与板件受剪有关的参数，按本条7款的规定采用;!v一一腹板屈曲后抗剪强度设计值。当利用腹板屈曲后抗剪强度时，横向加劲肋间距a宜取hw7 参数w应按下列公式计算z_=_hw/tw-w 37/k:.j2百刀7当a/hwl时是=4+5.34/(a/hw)2 当a/hw注1时儿=5.34+4/(/hw)2(6.1.1-10)(6.1.l-11a)(6.1.1-11a)24 w w w.w e b o o s.co m第 31 页 共 126 页式中扎一一受剪板件的凸曲系数P当不设横向加劲肋时，取儿=5.34。a一一加劲肋间距。图6.1.1有效宽度的分布6.1.2 刚架构件的强度计算和加劲肋设置应符合下列规定:1 工字形截面受弯构件在剪力V和弯矩M共同作用下的强度，应符合下列要求z当V运O.5Vd时M，豆M.(6.1.2-1a)当O.5VdVVd时V MMf十(M.-Mf)l一(一一一_1)2J(6.1.2-1b)O.5Vd 当截面为双轴对称时Mf=Af(hw+t)f(6.1.2-2)式中Mf一一两翼缘所承担的弯矩pM.一一-构件有效截面所承担的弯矩，M.=W.J;W.-构件有效截面最大受压纤维的截面模量;Af 构件翼缘的截面面积;Vd一一腹板抗剪承载力设计值，按公式(6.1.1-8)计算。2 工字形截面压弯构件在剪力V、弯矩M 和轴压力N共同作用下的强度，应符合下列要求z当VO.5Vd时 25 w w w.w e b o o s.co m第 32 页 共 126 页当o.5VdVVd时M=Me-NWe/Ae(6.1.2-3a)(6.1.2-3b)V MM+(-M)1一(一一一一1)2J(6.1.2-3c)O.5Vd 当截面为双轴对称时M=Af(hw+t)(f-N/A)式中Ae一-有效截面面积;M一一-兼承压力N时两翼缘所能承受的弯矩。(6.1.2-4)3 梁腹板应在与中柱连接处、较大集中荷载作用处和翼缘转折处设置横向加劲肋。梁腹板利用屈后强度时，其中间加劲肋除承受集中荷载和翼缘转折产生的压力外，还应承受拉力场产生的压力。该压力应按下列公式计算zNs=V一O.9hwtw rc,(6.1.2-5)当O.81.25时rcr=f.!(6.1.2-6b)式中Ns 拉力场产生的压力;rc，一一和j用拉力场时腹板的屈曲剪应力;w-参数，按本规程第6.1.1条7款的规定采用。当验算加劲肋稳定性时，其截面应包括每侧15twJ2古刀7宽度范围内的腹板面积，计算长度取儿。6.1.3 变截面柱在刚架平面内的稳定计算，应符合下列规定z1 变截面柱在刚架平面内的稳定应按下列公式计算:26 N。xMlf(6.1.3-1)伊町AeOI l-(No/NExO忡xyJWe1N ExO=72 EAeO/1.1).2(6.1.3-2)w w w.w e b o o s.co m第 33 页 共 126 页式中N。一一小头的轴向压力设计值;M1一一大头的弯矩设计值;Ae一一小头的有效截面面积5We1-一一大头有效截面最大受压纤维的截面模量;轩杆件轴心受压稳定系数，模形柱按本条2款规定的计算长度系数由现行国家标准钢结构设计规范)GB50017查得，计算长细比时取小头的回转半径F卢卢x一一等效弯矩系数，按本条3款计算;NFEM-参数，计算A时回转半径lO以小头为准，计算长度系数按本条2款的规定采用。注2当柱的最大弯矩不出现在大头时.M1和WeI分别取最大弯矩和该弯矩所在截面的有效截面模量。2 截面高度呈线性变化的柱，在刚架平面内的计算长度应取为ho=P.lh，式中h为柱高，向为计算长度系数。严可由下列三种方法之一确定:(1)查表法。用于柱脚镜接的刚架。1)柱脚镀接单跨刚架模形柱的抖，可由表6.1.3查得。表6.1.3柱脚镀接模形柱的计算长度系数p.，K,fK1 O.1 0.2 0.3 0.5 O.75 1.0 2.0 二三10.00.01 0.428 0.368 0.349 0.331 0.320 0.318 0.315 0.310 0.02 0.600 0.502 0.470 0.440 0.428 0.420 0.411 0.4041 0.03 O.729 0.599 0.558 0.520 0.501 0.492 0.483 0.473 1,0.05。.931O.756 0.694 0.644 0.618 0.606 0.589 0.580 Id 0.07 1.075 0.873 0.801 0.742 0.711 0.697 0.672 0.650 0.10 1.252 1.027 0.935 0.857 0.817 0.801 O.790 O.739 O.15 1.518 1.235 1.109 1.021 0.965 0.938 0.895 0.872 0.20 1.745 1.395 1.254 1.140 1.080 1.045 1.000 0.969 一柱的线刚度K1和梁的线刚度Kz，应分别按下列公式计算z 27 w w w.w e b o o s.co m第 34 页 共 126 页表中和式中Kj=Icl/h K2=Ibo/(2)lcO、IC1一一分别为柱小头和大头的截面惯性矩;lbo-一梁最小截面惯性矩p5一一半跨斜梁长度;(6.1.3-3)(6.1.3-4)I-一斜梁换算长度系数，由本规程附录D图D.O.2(a)(e)的曲线查得。当梁为等截面时，c=1 0 2)多跨刚架的中间柱为摇摆柱时(图6.1.3-1)，边柱计算长度应取:ho=加h(6.1.3-5)2j(PjjhjJ r;=-v 1+(P:;i)(6.1.3-6)式中-计算长度系数，由表6.1.3查得，但公式(6.1.3-4)中的5取与边柱相连的一跨横梁的坡面长度人，如图6.1.3-1所示;矿一一放大系数;Pli 摇摆柱承受的荷载pPfi一一边柱承受的荷载;hlz-摇摆柱高度;hfi-刚架边柱高度。摇摆柱的计算长度系数取1.0。R 且图6.1.3-1计算边柱时的斜梁长度 28 P.w w w.w e b o o s.co m第 35 页 共 126 页本款中，系数适用于屋面坡度不大于1:5的情况，超过此值时应考虑横梁轴向力对柱刚度的不利影响。3)对于本规程图4.1.2e所示带毗屋的刚架，可近似地将毗屋柱视为摇摆柱，此时主刚架柱的系数可由表6.1.3查得，并应乘以按公式(6.1.3-6)计算的系数和计算?时P1为毗屋柱承受的竖向荷载，P!为主刚架柱承受的荷载。(2)一阶分析法。当刚架利用一阶分析计算程序得出柱顶水平荷载作用下的侧移刚度K=H/u时，柱计算长度系数可由下列公式计算z1)对单跨对称刚架(图6.1.3-2a)，可按下列公式计算z当柱脚锻接时向=4.14，.jElcO/(Kh3)当柱脚刚接时=5.85,.jElcO/(Kh3)式中h一一柱的高度。(6.1.3-7a)(6.1.3-7b)公式(6.1.3-7a)和(6.1.3-7b)也可用于图6.1.3-1所示屋面坡度不大于1:5的、有摇摆