(30)--第二章第五讲钢结构设计.ppt

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1、1l 2.6.1 轻型门式刚架的结构形式轻型门式刚架的结构形式l 2.6.2 门式刚架建筑及结构布置门式刚架建筑及结构布置 l 2.6.3 内力与侧移计算内力与侧移计算 l 2.6.4 构件截面设计构件截面设计 l 2.6.5 节点设计节点设计 2 2.6 6 刚架设计刚架设计第第2章章 轻型门式刚架结构设计轻型门式刚架结构设计2 根据跨度、结构外形、构件形式、截面形式、结根据跨度、结构外形、构件形式、截面形式、结构选材等几个方面来划分。构选材等几个方面来划分。2.6.1 2.6.1 2.6.1 2.6.1 轻型门式刚架的结构形式轻型门式刚架的结构形式轻型门式刚架的结构形式轻型门式刚架的结构形

2、式 单跨单跨l按跨度按跨度 双跨双跨 多跨多跨 单脊单坡单脊单坡l按结构外形按结构外形 单脊双坡单脊双坡 多脊多坡多脊多坡2 2.6 6 刚架设计刚架设计第第2章章 轻型门式刚架结构设计轻型门式刚架结构设计3i=1/201/8带挑檐带邻跨带邻跨 2.6.1 2.6.1 2.6.1 2.6.1 轻型门式刚架的结构形式轻型门式刚架的结构形式轻型门式刚架的结构形式轻型门式刚架的结构形式2 2.6 6 刚架设计刚架设计第第2章章 轻型门式刚架结构设计轻型门式刚架结构设计4l l双脊多坡屋面易渗漏和堆雪，应优先选用单脊双坡屋面；双脊多坡屋面易渗漏和堆雪，应优先选用单脊双坡屋面；双脊多坡屋面易渗漏和堆雪，

3、应优先选用单脊双坡屋面；双脊多坡屋面易渗漏和堆雪，应优先选用单脊双坡屋面；l l单脊双坡多跨刚架，用于无桥式吊车房屋，且房屋不是单脊双坡多跨刚架，用于无桥式吊车房屋，且房屋不是单脊双坡多跨刚架，用于无桥式吊车房屋，且房屋不是单脊双坡多跨刚架，用于无桥式吊车房屋，且房屋不是特别高，风荷载不很大时，中柱宜用摇摆柱（不参与抵特别高，风荷载不很大时，中柱宜用摇摆柱（不参与抵特别高，风荷载不很大时，中柱宜用摇摆柱（不参与抵特别高，风荷载不很大时，中柱宜用摇摆柱（不参与抵抗侧向力），当用于设有桥式吊车的房屋时，中柱宜为两抗侧向力），当用于设有桥式吊车的房屋时，中柱宜为两抗侧向力），当用于设有桥式吊车的房屋

4、时，中柱宜为两抗侧向力），当用于设有桥式吊车的房屋时，中柱宜为两端刚接，以增加刚架的侧向刚度。端刚接，以增加刚架的侧向刚度。端刚接，以增加刚架的侧向刚度。端刚接，以增加刚架的侧向刚度。2.6.1 2.6.1 2.6.1 2.6.1 轻型门式刚架的结构形式轻型门式刚架的结构形式轻型门式刚架的结构形式轻型门式刚架的结构形式2 2.6 6 刚架设计刚架设计第第2章章 轻型门式刚架结构设计轻型门式刚架结构设计5摇摆柱梁柱节点摇摆柱梁柱节点铰接连接铰接连接梁柱节点梁柱节点刚性连接刚性连接 2.6.1 2.6.1 2.6.1 2.6.1 轻型门式刚架的结构形式轻型门式刚架的结构形式轻型门式刚架的结构形式轻

5、型门式刚架的结构形式2 2.6 6 刚架设计刚架设计第第2章章 轻型门式刚架结构设计轻型门式刚架结构设计6 实腹式实腹式按构件形式按构件形式 格构式格构式 图图2-52 2-52 门式刚架的形式图门式刚架的形式图(a)(a)(b)(b)实腹式刚架的横截面一般为焊接实腹式刚架的横截面一般为焊接H H形截面或热轧形截面或热轧H H形截面。形截面。H H形截面形式简单，受力性能好，实际工程中应用较多。形截面形式简单，受力性能好，实际工程中应用较多。格构式刚架的截面一般为矩形或三角形格构式刚架的截面一般为矩形或三角形。2.6.1 2.6.1 2.6.1 2.6.1 轻型门式刚架的结构形式轻型门式刚架的

6、结构形式轻型门式刚架的结构形式轻型门式刚架的结构形式2 2.6 6 刚架设计刚架设计第第2章章 轻型门式刚架结构设计轻型门式刚架结构设计7 等截面等截面l按截面形式按截面形式 变截面变截面 无桥式吊车：梁柱可采用变截面（改变腹板高度）或无桥式吊车：梁柱可采用变截面（改变腹板高度）或无桥式吊车：梁柱可采用变截面（改变腹板高度）或无桥式吊车：梁柱可采用变截面（改变腹板高度）或等截面的实腹焊接工字型截面或轧制等截面的实腹焊接工字型截面或轧制等截面的实腹焊接工字型截面或轧制等截面的实腹焊接工字型截面或轧制H H H H截面截面截面截面有桥式吊车：柱宜采用等截面有桥式吊车：柱宜采用等截面有桥式吊车：柱宜

7、采用等截面有桥式吊车：柱宜采用等截面 2.6.1 2.6.1 2.6.1 2.6.1 轻型门式刚架的结构形式轻型门式刚架的结构形式轻型门式刚架的结构形式轻型门式刚架的结构形式2 2.6 6 刚架设计刚架设计第第2章章 轻型门式刚架结构设计轻型门式刚架结构设计8l l 变截面刚架与等截面刚架的对比变截面刚架与等截面刚架的对比变截面刚架与等截面刚架的对比变截面刚架与等截面刚架的对比:柱和梁采用变截面形式时，截面形状与内力图形附合较柱和梁采用变截面形式时，截面形状与内力图形附合较柱和梁采用变截面形式时，截面形状与内力图形附合较柱和梁采用变截面形式时，截面形状与内力图形附合较好，受力合理、节省材料。好

8、，受力合理、节省材料。好，受力合理、节省材料。好，受力合理、节省材料。变截面刚架在构造连接及加工制造方面不如等截面方便。变截面刚架在构造连接及加工制造方面不如等截面方便。变截面刚架在构造连接及加工制造方面不如等截面方便。变截面刚架在构造连接及加工制造方面不如等截面方便。故当刚架跨度较大或房屋较高时，才设计成变截面。故当刚架跨度较大或房屋较高时，才设计成变截面。故当刚架跨度较大或房屋较高时，才设计成变截面。故当刚架跨度较大或房屋较高时，才设计成变截面。变截面构件通常改变腹板的高度，必要时也可改变腹板变截面构件通常改变腹板的高度，必要时也可改变腹板变截面构件通常改变腹板的高度，必要时也可改变腹板变

9、截面构件通常改变腹板的高度，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翼缘截面，当厚度。结构构件在安装单元内一般不改变翼缘截面，当厚度。结构构件在安装单元内一般不改变翼缘截面，当厚度。结构构件在安装单元内一般不改变翼缘截面，当必要时，可改变翼缘厚度。必要时，可改变翼缘厚度。必要时，可改变翼缘厚度。必要时，可改变翼缘厚度。2.6.1 2.6.1 2.6.1 2.6.1 轻型门式刚架的结构形式轻型门式刚架的结构形式轻型门式刚架的结构形式轻型门式刚架的结构形式2 2.6 6 刚架设计刚架设计第第2章章 轻型门式刚架结构设计轻型门式刚架结构设计9l 等截面门式刚架的截面高度：等截面门式刚架

10、的截面高度：梁截面高度：梁截面高度：柱截面高度：柱截面高度：2.6.1 2.6.1 2.6.1 2.6.1 轻型门式刚架的结构形式轻型门式刚架的结构形式轻型门式刚架的结构形式轻型门式刚架的结构形式2 2.6 6 刚架设计刚架设计第第2章章 轻型门式刚架结构设计轻型门式刚架结构设计10l变截面门式刚架的截面高度：变截面门式刚架的截面高度：梁端截面高度：梁端截面高度：梁中段截面高度：梁中段截面高度：柱脚截面高度：柱脚截面高度：2.6.1 2.6.1 2.6.1 2.6.1 轻型门式刚架的结构形式轻型门式刚架的结构形式轻型门式刚架的结构形式轻型门式刚架的结构形式2 2.6 6 刚架设计刚架设计第第2

11、章章 轻型门式刚架结构设计轻型门式刚架结构设计11l 建筑尺寸建筑尺寸l 结构平面布置结构平面布置l 墙架布置墙架布置l 支撑和刚性系杆的布置支撑和刚性系杆的布置 2.6.2 2.6.2 2.6.2 2.6.2 门式刚架建筑及结构布置门式刚架建筑及结构布置门式刚架建筑及结构布置门式刚架建筑及结构布置2 2.6 6 刚架设计刚架设计第第2章章 轻型门式刚架结构设计轻型门式刚架结构设计12跨度：横向刚架柱轴线间距离，宜取跨度：横向刚架柱轴线间距离，宜取跨度：横向刚架柱轴线间距离，宜取跨度：横向刚架柱轴线间距离，宜取9 9 9 936m36m36m36m。当边柱截面高度不相同时，沿纵向柱外侧应对齐。

12、当边柱截面高度不相同时，沿纵向柱外侧应对齐。当边柱截面高度不相同时，沿纵向柱外侧应对齐。当边柱截面高度不相同时，沿纵向柱外侧应对齐。高度：地坪柱轴线与斜梁轴线交点的高度。高度：地坪柱轴线与斜梁轴线交点的高度。高度：地坪柱轴线与斜梁轴线交点的高度。高度：地坪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，有吊车的厂房高度应根据使用要求的室内净高确定，有吊车的厂房高度应根据使用要求的室内净高确定，有吊车的厂房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；宜取应根据轨顶标高和吊车净空要求确定；宜取应根据轨顶标高和吊车净空要求确定；宜取应根据轨顶标高和

13、吊车净空要求确定；宜取4.54.54.54.512m12m12m12m。柱轴线：（变截面）小端中心线或柱外皮。柱轴线：（变截面）小端中心线或柱外皮。柱轴线：（变截面）小端中心线或柱外皮。柱轴线：（变截面）小端中心线或柱外皮。梁轴线：最小截面中线，与上表面平行。梁轴线：最小截面中线，与上表面平行。梁轴线：最小截面中线，与上表面平行。梁轴线：最小截面中线，与上表面平行。柱距：柱网轴线沿房屋纵向的距离。一般宜取柱距：柱网轴线沿房屋纵向的距离。一般宜取柱距：柱网轴线沿房屋纵向的距离。一般宜取柱距：柱网轴线沿房屋纵向的距离。一般宜取6m6m6m6m、7.5m7.5m7.5m7.5m、或或或或9m9m9m

14、9m等。等。等。等。2.6.2 2.6.2 2.6.2 2.6.2 门式刚架建筑及结构布置门式刚架建筑及结构布置门式刚架建筑及结构布置门式刚架建筑及结构布置2 2.6 6 刚架设计刚架设计第第2章章 轻型门式刚架结构设计轻型门式刚架结构设计l l（1 1 1 1）建筑尺寸）建筑尺寸）建筑尺寸）建筑尺寸13l（2 2）结构平面布置）结构平面布置 1)1)温度分区温度分区 ：纵向温度区段：纵向温度区段 300 m 300 m；横向温度区段横向温度区段 150 m 150 m；当建筑尺寸大于以上要求，需要设置伸缩缝时，当建筑尺寸大于以上要求，需要设置伸缩缝时，可采用以下两种做法：可采用以下两种做法：

15、2.6.2 2.6.2 2.6.2 2.6.2 门式刚架建筑及结构布置门式刚架建筑及结构布置门式刚架建筑及结构布置门式刚架建筑及结构布置2 2.6 6 刚架设计刚架设计第第2章章 轻型门式刚架结构设计轻型门式刚架结构设计14 设置设置双柱双柱；插入距300m300m300m300m150150m m伸伸缩缩缝缝宽宽度度图图2-54 2-54 温度区段结构平面布置图温度区段结构平面布置图双柱双柱 2.6.2 2.6.2 2.6.2 2.6.2 门式刚架建筑及结构布置门式刚架建筑及结构布置门式刚架建筑及结构布置门式刚架建筑及结构布置2 2.6 6 刚架设计刚架设计第第2章章 轻型门式刚架结构设计轻

16、型门式刚架结构设计15 2.6.2 2.6.2 2.6.2 2.6.2 门式刚架建筑及结构布置门式刚架建筑及结构布置门式刚架建筑及结构布置门式刚架建筑及结构布置2 2.6 6 刚架设计刚架设计第第2章章 轻型门式刚架结构设计轻型门式刚架结构设计l l（2 2）结构平面布置）结构平面布置）结构平面布置）结构平面布置16 在搭接墙梁（檩条）的螺栓处采用长圆孔，在搭接墙梁（檩条）的螺栓处采用长圆孔，并使该处屋面板在构造上允许涨缩。并使该处屋面板在构造上允许涨缩。吊车梁与柱的连接处也沿纵向设置长圆孔。吊车梁与柱的连接处也沿纵向设置长圆孔。长圆孔长圆孔屋面檩条屋面檩条屋面梁屋面梁图图2-55 2-55

17、檩条长圆孔构造图檩条长圆孔构造图椭圆孔檩条 2.6.2 2.6.2 2.6.2 2.6.2 门式刚架建筑及结构布置门式刚架建筑及结构布置门式刚架建筑及结构布置门式刚架建筑及结构布置2 2.6 6 刚架设计刚架设计第第2章章 轻型门式刚架结构设计轻型门式刚架结构设计l（2）结构平面布置）结构平面布置172)2)2)2)考虑用钢量，确定合理的柱距：考虑用钢量，确定合理的柱距：考虑用钢量，确定合理的柱距：考虑用钢量，确定合理的柱距：门式刚架的用钢量一般来说是随着柱距的增大而减门式刚架的用钢量一般来说是随着柱距的增大而减门式刚架的用钢量一般来说是随着柱距的增大而减门式刚架的用钢量一般来说是随着柱距的增

18、大而减小，但吊车梁、檩条、墙梁的用钢量则随着门式刚架柱小，但吊车梁、檩条、墙梁的用钢量则随着门式刚架柱小，但吊车梁、檩条、墙梁的用钢量则随着门式刚架柱小，但吊车梁、檩条、墙梁的用钢量则随着门式刚架柱距的增大而增加。距的增大而增加。距的增大而增加。距的增大而增加。对于无桥式吊车的单层门式刚架轻型房屋，其柱距以对于无桥式吊车的单层门式刚架轻型房屋，其柱距以对于无桥式吊车的单层门式刚架轻型房屋，其柱距以对于无桥式吊车的单层门式刚架轻型房屋，其柱距以6 6 6 69m9m9m9m为宜；为宜；为宜；为宜；当没有悬挂荷载或悬挂荷载不作用在檩条上，或采用高频当没有悬挂荷载或悬挂荷载不作用在檩条上，或采用高频

19、当没有悬挂荷载或悬挂荷载不作用在檩条上，或采用高频当没有悬挂荷载或悬挂荷载不作用在檩条上，或采用高频焊接轻型焊接轻型焊接轻型焊接轻型H H H H型钢檩条，或采用格构式檩条时，门式刚架的最型钢檩条，或采用格构式檩条时，门式刚架的最型钢檩条，或采用格构式檩条时，门式刚架的最型钢檩条，或采用格构式檩条时，门式刚架的最大柱距可以达到大柱距可以达到大柱距可以达到大柱距可以达到12m12m12m12m，此时应设置墙架柱；，此时应设置墙架柱；，此时应设置墙架柱；，此时应设置墙架柱；对于有对于有对于有对于有10t10t10t10t以上的吊车或设有较大悬挂荷载的单层门式刚以上的吊车或设有较大悬挂荷载的单层门式

20、刚以上的吊车或设有较大悬挂荷载的单层门式刚以上的吊车或设有较大悬挂荷载的单层门式刚架轻型房屋，门式刚架的柱距以架轻型房屋，门式刚架的柱距以架轻型房屋，门式刚架的柱距以架轻型房屋，门式刚架的柱距以6m6m6m6m为宜。为宜。为宜。为宜。2.6.2 2.6.2 2.6.2 2.6.2 门式刚架建筑及结构布置门式刚架建筑及结构布置门式刚架建筑及结构布置门式刚架建筑及结构布置2 2.6 6 刚架设计刚架设计国家级精品课程国家级精品课程钢结构设计钢结构设计第第2章章 轻型门式刚架结构设计轻型门式刚架结构设计183)3)3)3)托梁或托架的布置：托梁或托架的布置：托梁或托架的布置：托梁或托架的布置：多跨刚

21、架因工艺要求局部需要抽柱时，可布置托梁或多跨刚架因工艺要求局部需要抽柱时，可布置托梁或多跨刚架因工艺要求局部需要抽柱时，可布置托梁或多跨刚架因工艺要求局部需要抽柱时，可布置托梁或托架。托架。托架。托架。应在其两侧（或一侧）布置纵向水平支撑，并向两端各延应在其两侧（或一侧）布置纵向水平支撑，并向两端各延应在其两侧（或一侧）布置纵向水平支撑，并向两端各延应在其两侧（或一侧）布置纵向水平支撑，并向两端各延伸一个开间，以加强整体刚度，并保证托梁（托架）的整伸一个开间，以加强整体刚度，并保证托梁（托架）的整伸一个开间，以加强整体刚度，并保证托梁（托架）的整伸一个开间，以加强整体刚度，并保证托梁（托架）的

22、整体稳定性。体稳定性。体稳定性。体稳定性。托梁（托架）托梁（托架）托梁（托架）托梁（托架）檐口系杆檐口系杆托梁（托架）托梁（托架）托梁（托架）托梁（托架）图图2-56 2-56 托梁（托架）平面布置图托梁（托架）平面布置图 2.6.2 2.6.2 2.6.2 2.6.2 门式刚架建筑及结构布置门式刚架建筑及结构布置门式刚架建筑及结构布置门式刚架建筑及结构布置2 2.6 6 刚架设计刚架设计国家级精品课程国家级精品课程钢结构设计钢结构设计第第2章章 轻型门式刚架结构设计轻型门式刚架结构设计193)3)3)3)山墙墙架的组成：山墙墙架由斜梁、抗风柱、山墙墙架的组成：山墙墙架由斜梁、抗风柱、山墙墙架

23、的组成：山墙墙架由斜梁、抗风柱、山墙墙架的组成：山墙墙架由斜梁、抗风柱、墙梁及其支撑组成。墙梁及其支撑组成。墙梁及其支撑组成。墙梁及其支撑组成。4)4)4)4)檩条布置：应综合考虑天窗、通风屋脊、采檩条布置：应综合考虑天窗、通风屋脊、采檩条布置：应综合考虑天窗、通风屋脊、采檩条布置：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。光带、屋面材料、檩条规格等因素按计算确定。光带、屋面材料、檩条规格等因素按计算确定。光带、屋面材料、檩条规格等因素按计算确定。尽量等间距布置。檩条应槽口朝向屋脊设置尽量等间距布置。檩条应槽口朝向屋脊设置尽量等间距布置。檩条应槽口朝向屋脊设置尽量等

24、间距布置。檩条应槽口朝向屋脊设置。2.6.2 2.6.2 2.6.2 2.6.2 门式刚架建筑及结构布置门式刚架建筑及结构布置门式刚架建筑及结构布置门式刚架建筑及结构布置2 2.6 6 刚架设计刚架设计国家级精品课程国家级精品课程钢结构设计钢结构设计第第2章章 轻型门式刚架结构设计轻型门式刚架结构设计l l （2 2 2 2）结构平面布置）结构平面布置）结构平面布置）结构平面布置20l（3 3）墙架布置：墙梁间距应考虑设置门窗、挑檐、遮雨）墙架布置：墙梁间距应考虑设置门窗、挑檐、遮雨篷等构件和围护材料的要求。篷等构件和围护材料的要求。墙梁应槽口向下设置。墙梁应槽口向下设置。墙梁应槽口向下设置。

25、墙梁应槽口向下设置。当采用压型钢板作为外墙板时，墙梁宜布置在刚架柱的外当采用压型钢板作为外墙板时，墙梁宜布置在刚架柱的外当采用压型钢板作为外墙板时，墙梁宜布置在刚架柱的外当采用压型钢板作为外墙板时，墙梁宜布置在刚架柱的外侧侧侧侧檩条檩条檩条檩条拉条拉条拉条拉条墙梁墙梁墙梁墙梁 2.6.2 2.6.2 2.6.2 2.6.2 门式刚架建筑及结构布置门式刚架建筑及结构布置门式刚架建筑及结构布置门式刚架建筑及结构布置2 2.6 6 刚架设计刚架设计国家级精品课程国家级精品课程钢结构设计钢结构设计第第2章章 轻型门式刚架结构设计轻型门式刚架结构设计21墙梁布置实例墙梁布置实例 2.6.2 2.6.2

26、2.6.2 2.6.2 门式刚架建筑及结构布置门式刚架建筑及结构布置门式刚架建筑及结构布置门式刚架建筑及结构布置2 2.6 6 刚架设计刚架设计国家级精品课程国家级精品课程钢结构设计钢结构设计第第2章章 轻型门式刚架结构设计轻型门式刚架结构设计22l l（4 4 4 4）支撑和刚性系杆的布置：）支撑和刚性系杆的布置：）支撑和刚性系杆的布置：）支撑和刚性系杆的布置：在每个温度区段或分期建设的区段中，应分别设置能独立在每个温度区段或分期建设的区段中，应分别设置能独立在每个温度区段或分期建设的区段中，应分别设置能独立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。构成空

27、间稳定结构的支撑体系。构成空间稳定结构的支撑体系。构成空间稳定结构的支撑体系。在设置柱间支撑的开间，应同时设置屋盖横向支撑，以构在设置柱间支撑的开间，应同时设置屋盖横向支撑，以构在设置柱间支撑的开间，应同时设置屋盖横向支撑，以构在设置柱间支撑的开间，应同时设置屋盖横向支撑，以构成几何不变体系。成几何不变体系。成几何不变体系。成几何不变体系。第一温度区段第二温度区段第三温度区段柱间支撑 2.6.2 2.6.2 2.6.2 2.6.2 门式刚架建筑及结构布置门式刚架建筑及结构布置门式刚架建筑及结构布置门式刚架建筑及结构布置2 2.6 6 刚架设计刚架设计国家级精品课程国家级精品课程钢结构设计钢结构

28、设计第第2章章 轻型门式刚架结构设计轻型门式刚架结构设计23l l（4 4）支撑和刚性系杆的布置：）支撑和刚性系杆的布置：）支撑和刚性系杆的布置：）支撑和刚性系杆的布置：柱间支撑的间距应根据房屋纵向受力情况及安装条件确定，柱间支撑的间距应根据房屋纵向受力情况及安装条件确定，柱间支撑的间距应根据房屋纵向受力情况及安装条件确定，柱间支撑的间距应根据房屋纵向受力情况及安装条件确定，一般取一般取一般取一般取30 30 30 30 45m45m45m45m，有吊车时不宜大于，有吊车时不宜大于，有吊车时不宜大于，有吊车时不宜大于60m60m60m60m；当房屋高度较大时，柱间支撑应分层设置；当房屋高度较大

29、时，柱间支撑应分层设置；当房屋高度较大时，柱间支撑应分层设置；当房屋高度较大时，柱间支撑应分层设置；当房屋宽度大于当房屋宽度大于当房屋宽度大于当房屋宽度大于60m60m60m60m时，内柱列宜适当设置支撑。时，内柱列宜适当设置支撑。时，内柱列宜适当设置支撑。时，内柱列宜适当设置支撑。上层柱间支撑上层柱间支撑下层柱间支撑下层柱间支撑 2.6.2 2.6.2 2.6.2 2.6.2 门式刚架建筑及结构布置门式刚架建筑及结构布置门式刚架建筑及结构布置门式刚架建筑及结构布置2 2.6 6 刚架设计刚架设计国家级精品课程国家级精品课程钢结构设计钢结构设计第第2章章 轻型门式刚架结构设计轻型门式刚架结构设

30、计24 2.6.2 2.6.2 2.6.2 2.6.2 门式刚架建筑及结构布置门式刚架建筑及结构布置门式刚架建筑及结构布置门式刚架建筑及结构布置2 2.6 6 刚架设计刚架设计国家级精品课程国家级精品课程钢结构设计钢结构设计第第2章章 轻型门式刚架结构设计轻型门式刚架结构设计l l（4 4）支撑和刚性系杆的布置：）支撑和刚性系杆的布置：）支撑和刚性系杆的布置：）支撑和刚性系杆的布置：25内力分析：弹性分析方法内力分析：弹性分析方法内力分析：弹性分析方法内力分析：弹性分析方法结构简化为平面刚架（不考虑蒙皮效应）。结构简化为平面刚架（不考虑蒙皮效应）。结构简化为平面刚架（不考虑蒙皮效应）。结构简化

31、为平面刚架（不考虑蒙皮效应）。蒙皮效应是指在建筑物的表面覆盖材料（屋面板和墙板）利用本身的刚度和蒙皮效应是指在建筑物的表面覆盖材料（屋面板和墙板）利用本身的刚度和强度对建筑物整体刚度的加强作用。蒙皮效应的结构概念来自于飞机和轮船行业。强度对建筑物整体刚度的加强作用。蒙皮效应的结构概念来自于飞机和轮船行业。它是在纵横肋上蒙上金属薄板而形成的带肋薄壳结构，蒙皮与肋共同工作，蒙皮它是在纵横肋上蒙上金属薄板而形成的带肋薄壳结构，蒙皮与肋共同工作，蒙皮自身在其平面内具有很大的拉、压和剪切强度，且由于有肋的作用，蒙皮不会失自身在其平面内具有很大的拉、压和剪切强度，且由于有肋的作用，蒙皮不会失稳。蒙皮结构具

32、有较大承载力及刚度，而自重却很轻。稳。蒙皮结构具有较大承载力及刚度，而自重却很轻。2.6.3.1 2.6.3.1 2.6.3.1 2.6.3.1 内力计算内力计算内力计算内力计算蒙皮效应蒙皮效应:2.6.3 2.6.3 2.6.3 2.6.3 内力内力内力内力与与与与侧移计算侧移计算侧移计算侧移计算2 2.6 6 刚架设计刚架设计国家级精品课程国家级精品课程钢结构设计钢结构设计第第2章章 轻型门式刚架结构设计轻型门式刚架结构设计26变截面门式刚架的内力计算方法变截面门式刚架的内力计算方法 有限元法（直接刚度法）；有限元法（直接刚度法）；有限元法（直接刚度法）；有限元法（直接刚度法）；上机上机上

33、机上机 力法、位移法、弯矩分配法等；力法、位移法、弯矩分配法等；力法、位移法、弯矩分配法等；力法、位移法、弯矩分配法等；手算手算手算手算 当门式刚架的构件全部为等截面时，允许采用塑性分当门式刚架的构件全部为等截面时，允许采用塑性分当门式刚架的构件全部为等截面时，允许采用塑性分当门式刚架的构件全部为等截面时，允许采用塑性分析方法，并按析方法，并按析方法，并按析方法，并按钢结构设计规范钢结构设计规范钢结构设计规范钢结构设计规范（GB 50017-GB 50017-GB 50017-GB 50017-2003200320032003）的规定进行设计。）的规定进行设计。）的规定进行设计。）的规定进行设

34、计。2.6.3.1 2.6.3.1 2.6.3.1 2.6.3.1 内力计算内力计算内力计算内力计算 2.6.3 2.6.3 2.6.3 2.6.3 内力内力内力内力与与与与侧移计算侧移计算侧移计算侧移计算2 2.6 6 刚架设计刚架设计国家级精品课程国家级精品课程钢结构设计钢结构设计第第2章章 轻型门式刚架结构设计轻型门式刚架结构设计27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，控制截面的位置一般在柱底、柱顶、柱牛腿连接处

35、及组合，控制截面的位置一般在柱底、柱顶、柱牛腿连接处及组合，控制截面的位置一般在柱底、柱顶、柱牛腿连接处及组合，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。梁端、梁跨中等截面。梁端、梁跨中等截面。梁端、梁跨中等截面。l l 控制截面的最不利内力组合：控制截面的最不利内力组合：控制截面的最不利内力组合：控制截面的最不利内力组合：最不利截面最不利截面最不利截面最不利截面2.6.3.1 2.6.3.1 2.6.3.1 2.6.3.1 内力计算内力计算内力计算内力计算 2.6.3 2.6.3 2.6.3 2.6.3 内力内力内力内力与与与与侧移计算侧移计算侧移计算侧移计算2 2.

36、6 6 刚架设计刚架设计国家级精品课程国家级精品课程钢结构设计钢结构设计第第2章章 轻型门式刚架结构设计轻型门式刚架结构设计28l l控制截面的内力组合：控制截面的内力组合：控制截面的内力组合：控制截面的内力组合：最大轴压力最大轴压力最大轴压力最大轴压力 N N N Nmaxmaxmaxmax，以及相应的，以及相应的，以及相应的，以及相应的M M M M、V V V V；最大弯矩最大弯矩最大弯矩最大弯矩 M M M Mmaxmaxmaxmax，以及相应的以及相应的以及相应的以及相应的V V V V、N N N N。最大弯矩最大弯矩最大弯矩最大弯矩 M M M Mmaxmaxmaxmax，以及相

37、应的以及相应的以及相应的以及相应的V V V V、N N N N。最小轴压力最小轴压力最小轴压力最小轴压力 N N N Nminminminmin，以及相应的以及相应的以及相应的以及相应的M M M M、V;V;V;V;(出现在永久荷载和风荷载共同作用下，用于锚栓抗出现在永久荷载和风荷载共同作用下，用于锚栓抗出现在永久荷载和风荷载共同作用下，用于锚栓抗出现在永久荷载和风荷载共同作用下，用于锚栓抗拉计算拉计算拉计算拉计算,当柱脚铰接时当柱脚铰接时当柱脚铰接时当柱脚铰接时M=0M=0M=0M=0。)2.6.3.1 2.6.3.1 2.6.3.1 2.6.3.1 内力计算内力计算内力计算内力计算 2

38、.6.3 2.6.3 2.6.3 2.6.3 内力内力内力内力与与与与侧移计算侧移计算侧移计算侧移计算2 2.6 6 刚架设计刚架设计国家级精品课程国家级精品课程钢结构设计钢结构设计第第2章章 轻型门式刚架结构设计轻型门式刚架结构设计29（1 1 1 1）单跨变截面门式刚架）单跨变截面门式刚架）单跨变截面门式刚架）单跨变截面门式刚架（2 2 2 2）两跨变截面门式刚架）两跨变截面门式刚架）两跨变截面门式刚架）两跨变截面门式刚架（3 3 3 3）多跨变截面门式刚架）多跨变截面门式刚架）多跨变截面门式刚架）多跨变截面门式刚架2.6.3.2 2.6.3.2 2.6.3.2 2.6.3.2 侧移计算侧

39、移计算侧移计算侧移计算 2.6.3 2.6.3 2.6.3 2.6.3 内力内力内力内力与与与与侧移计算侧移计算侧移计算侧移计算2 2.6 6 刚架设计刚架设计国家级精品课程国家级精品课程钢结构设计钢结构设计第第2章章 轻型门式刚架结构设计轻型门式刚架结构设计等截面门式刚架：采用结构力学方法等截面门式刚架：采用结构力学方法等截面门式刚架：采用结构力学方法等截面门式刚架：采用结构力学方法变截面门式刚架变截面门式刚架变截面门式刚架变截面门式刚架30式中式中式中式中 t t 刚架柱与横梁的线刚度比值：刚架柱与横梁的线刚度比值：刚架柱与横梁的线刚度比值：刚架柱与横梁的线刚度比值：h h、L L 分别为

40、刚架柱的高度和刚架横梁的跨度；当坡度分别为刚架柱的高度和刚架横梁的跨度；当坡度分别为刚架柱的高度和刚架横梁的跨度；当坡度分别为刚架柱的高度和刚架横梁的跨度；当坡度 大于大于大于大于1 11010时，时，时，时，L L应取横梁沿坡折线的总长度，应取横梁沿坡折线的总长度，应取横梁沿坡折线的总长度，应取横梁沿坡折线的总长度，I I c c，I I b b 刚架柱和横梁的平均惯性矩；刚架柱和横梁的平均惯性矩；刚架柱和横梁的平均惯性矩；刚架柱和横梁的平均惯性矩；HH 刚架柱顶的等效水平力。刚架柱顶的等效水平力。刚架柱顶的等效水平力。刚架柱顶的等效水平力。l l单跨变截面门式刚架单跨变截面门式刚架单跨变截

41、面门式刚架单跨变截面门式刚架（a a a a）铰接柱脚）铰接柱脚）铰接柱脚）铰接柱脚（b b b b）刚接柱脚）刚接柱脚）刚接柱脚）刚接柱脚图图2-58 2-58 变截面刚架的几何尺寸变截面刚架的几何尺寸L=2sL=2s2.6.3.2 2.6.3.2 2.6.3.2 2.6.3.2 侧移计算侧移计算侧移计算侧移计算 2.6.3 2.6.3 2.6.3 2.6.3 内力内力内力内力与与与与侧移计算侧移计算侧移计算侧移计算2 2.6 6 刚架设计刚架设计国家级精品课程国家级精品课程钢结构设计钢结构设计第第2章章 轻型门式刚架结构设计轻型门式刚架结构设计31楔形柱楔形柱楔形柱楔形柱 （2-422-4

42、2）双楔形横梁双楔形横梁双楔形横梁双楔形横梁 （2-432-43）式中式中式中式中:I Ic0c0，I Ic1c1 刚架柱柱底（小头）和柱顶（大头）刚架柱柱底（小头）和柱顶（大头）刚架柱柱底（小头）和柱顶（大头）刚架柱柱底（小头）和柱顶（大头）的惯性矩；的惯性矩；的惯性矩；的惯性矩；I Ib0b0，I Ib1b1，I Ib2b2 楔形横梁最小截面、檐口和跨中楔形横梁最小截面、檐口和跨中楔形横梁最小截面、檐口和跨中楔形横梁最小截面、檐口和跨中 截面的惯性矩；截面的惯性矩；截面的惯性矩；截面的惯性矩；楔形横梁长度的比值。楔形横梁长度的比值。楔形横梁长度的比值。楔形横梁长度的比值。1 1 1 1）变

43、截面柱和横梁的截面特性）变截面柱和横梁的截面特性）变截面柱和横梁的截面特性）变截面柱和横梁的截面特性 I I c c，I I b b l l单跨变截面门式刚架单跨变截面门式刚架单跨变截面门式刚架单跨变截面门式刚架2.6.3.2 2.6.3.2 2.6.3.2 2.6.3.2 侧移计算侧移计算侧移计算侧移计算 2.6.3 2.6.3 2.6.3 2.6.3 内力内力内力内力与与与与侧移计算侧移计算侧移计算侧移计算2 2.6 6 刚架设计刚架设计国家级精品课程国家级精品课程钢结构设计钢结构设计第第2章章 轻型门式刚架结构设计轻型门式刚架结构设计32 水平均布风荷载作用时，当计算刚架沿柱高度均匀分布

44、水平均布风荷载作用时，当计算刚架沿柱高度均匀分布水平均布风荷载作用时，当计算刚架沿柱高度均匀分布水平均布风荷载作用时，当计算刚架沿柱高度均匀分布的水平风荷载作用下的侧移时，柱顶等效水平力的水平风荷载作用下的侧移时，柱顶等效水平力的水平风荷载作用下的侧移时，柱顶等效水平力的水平风荷载作用下的侧移时，柱顶等效水平力H H计算：计算：计算：计算：柱脚铰接：柱脚铰接：柱脚铰接：柱脚铰接：H=0.67WH=0.67W 柱脚刚接：柱脚刚接：柱脚刚接：柱脚刚接：H=0.45WH=0.45W 式中式中式中式中 W=W=（1 1+4 4）h h 均布风荷载的合力；均布风荷载的合力；均布风荷载的合力；均布风荷载的

45、合力；1 1,4 4 刚架两侧承受的沿柱高均布的水平荷载。刚架两侧承受的沿柱高均布的水平荷载。刚架两侧承受的沿柱高均布的水平荷载。刚架两侧承受的沿柱高均布的水平荷载。2 2 2 2）变截面门式刚架柱顶等效水平力）变截面门式刚架柱顶等效水平力）变截面门式刚架柱顶等效水平力）变截面门式刚架柱顶等效水平力H H H H图图2-59 2-59 刚架在均布风荷载作用下柱顶的等效水平力刚架在均布风荷载作用下柱顶的等效水平力(2-44a)(2-44b)l l单跨变截面门式刚架单跨变截面门式刚架单跨变截面门式刚架单跨变截面门式刚架2.6.3.2 2.6.3.2 2.6.3.2 2.6.3.2 侧移计算侧移计算

46、侧移计算侧移计算 2.6.3 2.6.3 2.6.3 2.6.3 内力内力内力内力与与与与侧移计算侧移计算侧移计算侧移计算2 2.6 6 刚架设计刚架设计国家级精品课程国家级精品课程钢结构设计钢结构设计33 吊车水平荷载吊车水平荷载Pc作用时，当计算刚架在吊车水平荷载作用时，当计算刚架在吊车水平荷载Pc作用下的侧移时，柱顶等效水平力作用下的侧移时，柱顶等效水平力H计计 柱脚铰接：柱脚铰接：H=1.15 Pc 柱脚刚接：柱脚刚接：H=Pc 式中式中:吊车水平荷载吊车水平荷载P作用位置的高度与柱总高度的比值作用位置的高度与柱总高度的比值图图2-60 2-60 刚架在吊车水平荷载作用下柱顶的等效水平

47、力刚架在吊车水平荷载作用下柱顶的等效水平力l l单跨变截面门式刚架单跨变截面门式刚架单跨变截面门式刚架单跨变截面门式刚架2.6.3.2 2.6.3.2 2.6.3.2 2.6.3.2 侧移计算侧移计算侧移计算侧移计算 2.6.3 2.6.3 2.6.3 2.6.3 内力内力内力内力与与与与侧移计算侧移计算侧移计算侧移计算2 2.6 6 刚架设计刚架设计国家级精品课程国家级精品课程钢结构设计钢结构设计第第2章章 轻型门式刚架结构设计轻型门式刚架结构设计34对中间柱为摇摆柱的两跨变截面门式刚架（图对中间柱为摇摆柱的两跨变截面门式刚架（图2-61），柱顶侧移可采用公式（），柱顶侧移可采用公式（2-4

48、0）计算。）计算。但在计算刚架柱与横梁的线刚度比值但在计算刚架柱与横梁的线刚度比值t时，横梁长时，横梁长度度L应取双坡斜梁全长应取双坡斜梁全长2s，s为单坡斜梁长度。为单坡斜梁长度。（a a）铰接柱脚）铰接柱脚（b b）刚接柱脚）刚接柱脚图图2-612-61 有摇摆柱的两跨刚架有摇摆柱的两跨刚架(2-40a)(2-40b)2.6.3.2 2.6.3.2 2.6.3.2 2.6.3.2 侧移计算侧移计算侧移计算侧移计算 2.6.3 2.6.3 2.6.3 2.6.3 内力内力内力内力与与与与侧移计算侧移计算侧移计算侧移计算2 2.6 6 刚架设计刚架设计国家级精品课程国家级精品课程钢结构设计钢结

49、构设计l l两跨变截面门式刚架两跨变截面门式刚架两跨变截面门式刚架两跨变截面门式刚架35中间柱与横梁刚性连接中间柱与横梁刚性连接中间柱为摇摆柱中间柱为摇摆柱（a a）中柱为摇摆柱）中柱为摇摆柱柱顶侧移仍可采用公式（柱顶侧移仍可采用公式（2-40）来计算。但在计算刚架）来计算。但在计算刚架柱与横梁的线刚度比值柱与横梁的线刚度比值t时，横梁长度时，横梁长度L应取斜梁全长应取斜梁全长。（b b）中柱与梁刚接）中柱与梁刚接可将多跨刚架视为多个单跨刚架的组合体，即每个中间柱可将多跨刚架视为多个单跨刚架的组合体，即每个中间柱可一分为二，惯性矩两边各取一半（可一分为二，惯性矩两边各取一半（Ic/2），整个刚

50、架在），整个刚架在柱顶水平荷载柱顶水平荷载H作用下的侧移可按下式进行计算作用下的侧移可按下式进行计算 2.6.3.2 2.6.3.2 2.6.3.2 2.6.3.2 侧移计算侧移计算侧移计算侧移计算 2.6.3 2.6.3 2.6.3 2.6.3 内力内力内力内力与与与与侧移计算侧移计算侧移计算侧移计算2 2.6 6 刚架设计刚架设计国家级精品课程国家级精品课程钢结构设计钢结构设计l l多跨变截面门式刚架多跨变截面门式刚架多跨变截面门式刚架多跨变截面门式刚架362.6.3.2 2.6.3.2 2.6.3.2 2.6.3.2 侧移计算侧移计算侧移计算侧移计算 2.6.3 2.6.3 2.6.3