(31)--第二章第六讲钢结构设计.ppt

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1、1l 2.6.4.1 刚架梁、柱构件的强度计算刚架梁、柱构件的强度计算l 2.6.4.2 变截面柱在刚架平面内的计算长度变截面柱在刚架平面内的计算长度 l 2.6.4.3 刚架梁、柱构件的整体稳定计算刚架梁、柱构件的整体稳定计算 l 2.6.4.4 斜梁设计斜梁设计l 2.6.4.5 隅撑设计隅撑设计 2 2 2 2.6.4 6.4 6.4 6.4 构件截面设计构件截面设计构件截面设计构件截面设计 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（1 1）梁、柱板件的宽厚比限值：）梁、柱板件的宽厚比限值：工字形截面构件受压翼缘板、腹板的宽厚比限值：工字形截

2、面构件受压翼缘板、腹板的宽厚比限值：工字形截面构件受压翼缘板、腹板的宽厚比限值：工字形截面构件受压翼缘板、腹板的宽厚比限值：b1twthw2.6.4.1 2.6.4.1 强度计算强度计算2 2 2 2.6.4 6.4 6.4 6.4 构件截面设计构件截面设计构件截面设计构件截面设计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3（2 2）腹板的有效高度）腹板的有效高度he的计算的计算：当工字形截面梁、柱构件的腹板受弯及受压板幅利当工字形截面梁、柱构件的腹板受弯及受压板幅利当工字形截面梁、柱构件的腹板受弯及受压板幅利当工字形截面梁、柱构件的腹板受弯及受压板幅

3、利用屈曲后强度时，应按有效高度计算其截面几何特性。用屈曲后强度时，应按有效高度计算其截面几何特性。用屈曲后强度时，应按有效高度计算其截面几何特性。用屈曲后强度时，应按有效高度计算其截面几何特性。2.6.4.1 2.6.4.1 强度计算强度计算2 2 2 2.6.4 6.4 6.4 6.4 构件截面设计构件截面设计构件截面设计构件截面设计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412h hw wh he2e2h he1e1l l（2 2）腹板的有效高度）腹板的有效高度）腹板的有效高度）腹板的有效高度hehe的计算：的计算：的计算：的计算：（腹板边缘正应

4、力的比值）（腹板边缘正应力的比值）2.6.4.1 2.6.4.1 强度计算强度计算2 2 2 2.6.4 6.4 6.4 6.4 构件截面设计构件截面设计构件截面设计构件截面设计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当腹板全部受压时：当腹板全部受压时：当腹板全部受压时：当腹板全部受压时：5h hc ch he1e1h he2e21受拉区全部有效，受压区有效受拉区全部有效，受压区有效受拉区全部有效，受压区有效受拉区全部有效，受压区有效高度为高度为高度为高度为2.6.4.1 2.6.4.1 强度计算强度计算2 2 2 2.6.4 6.4 6.4 6.4

5、 构件截面设计构件截面设计构件截面设计构件截面设计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当腹板部分受压时：当腹板部分受压时：当腹板部分受压时：当腹板部分受压时：l l（2 2）腹板的有效高度）腹板的有效高度）腹板的有效高度）腹板的有效高度hehe的计算：的计算：的计算：的计算：6-腹板受压区有效高度腹板受压区有效高度腹板受压区有效高度腹板受压区有效高度;-腹板宽度腹板宽度腹板宽度腹板宽度;-腹板受压区宽度腹板受压区宽度腹板受压区宽度腹板受压区宽度;-有效宽度系数有效宽度系数有效宽度系数有效宽度系数;2.6.4.1 2.6.4.1 强度计算强度计算2

6、 2 2 2.6.4 6.4 6.4 6.4 构件截面设计构件截面设计构件截面设计构件截面设计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l l（2 2）腹板的有效高度）腹板的有效高度）腹板的有效高度）腹板的有效高度hehe的计算：的计算：的计算：的计算：7-与板件受弯、受压有关的参数与板件受弯、受压有关的参数与板件受弯、受压有关的参数与板件受弯、受压有关的参数;-板件在正应力作用下的屈曲系数板件在正应力作用下的屈曲系数板件在正应力作用下的屈曲系数板件在正应力作用下的屈曲系数;2.6.4.1 2.6.4.1 强度计算强度计算2 2 2 2.6.4 6.4

7、 6.4 6.4 构件截面设计构件截面设计构件截面设计构件截面设计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l l（2 2）腹板的有效高度）腹板的有效高度）腹板的有效高度）腹板的有效高度hehe的计算：的计算：的计算：的计算：8 工字形截面构件腹板的受剪板幅，当腹板的高度变化工字形截面构件腹板的受剪板幅，当腹板的高度变化工字形截面构件腹板的受剪板幅，当腹板的高度变化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不超过不超过不超过60mm/m60mm/m时，其抗剪承载力设计值时，其抗剪承载力设计值时，其抗剪承载力设计值时，其抗剪承载力设计值V Vd

8、 d 为：为：为：为：2.6.4.1 2.6.4.1 强度计算强度计算2 2 2 2.6.4 6.4 6.4 6.4 构件截面设计构件截面设计构件截面设计构件截面设计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l l（3 3）腹板屈曲后强度利用：）腹板屈曲后强度利用：）腹板屈曲后强度利用：）腹板屈曲后强度利用：9-钢材抗剪强度设计值；钢材抗剪强度设计值；钢材抗剪强度设计值；钢材抗剪强度设计值；-腹板屈曲后抗剪强度设计值；腹板屈曲后抗剪强度设计值；腹板屈曲后抗剪强度设计值；腹板屈曲后抗剪强度设计值；-腹板板幅的平均高度；腹板板幅的平均高度；腹板板幅的平均高

9、度；腹板板幅的平均高度；腹板屈曲后的抗剪强度设计值腹板屈曲后的抗剪强度设计值 f v，按下式计算：，按下式计算：2.6.4.1 2.6.4.1 强度计算强度计算2 2 2 2.6.4 6.4 6.4 6.4 构件截面设计构件截面设计构件截面设计构件截面设计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l l（3 3）腹板屈曲后强度利用：）腹板屈曲后强度利用：）腹板屈曲后强度利用：）腹板屈曲后强度利用：10-腹板横向加劲肋的间距；腹板横向加劲肋的间距；腹板横向加劲肋的间距；腹板横向加劲肋的间距；-腹板在纯剪切荷载作用下的屈曲系数；腹板在纯剪切荷载作用下的屈曲

10、系数；腹板在纯剪切荷载作用下的屈曲系数；腹板在纯剪切荷载作用下的屈曲系数；GB50017:GB50017:2.6.4.1 2.6.4.1 强度计算强度计算2 2 2 2.6.4 6.4 6.4 6.4 构件截面设计构件截面设计构件截面设计构件截面设计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l l（3 3）腹板屈曲后强度利用：）腹板屈曲后强度利用：）腹板屈曲后强度利用：）腹板屈曲后强度利用：11l l（4 4 4 4）强度验算）强度验算）强度验算）强度验算抗弯承载力抗弯承载力抗弯承载力抗弯承载力抗剪承载力抗剪承载力抗剪承载力抗剪承载力弹性设计方法弹性设

11、计方法弹性设计方法弹性设计方法塑性设计方法塑性设计方法塑性设计方法塑性设计方法弹性设计方法弹性设计方法弹性设计方法弹性设计方法塑性设计方法塑性设计方法塑性设计方法塑性设计方法2.6.4.1 2.6.4.1 强度计算强度计算2 2 2 2.6.4 6.4 6.4 6.4 构件截面设计构件截面设计构件截面设计构件截面设计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12（1 1 1 1）抗弯承载力）抗弯承载力）抗弯承载力）抗弯承载力 1 1 1 1）弹性设计方法）弹性设计方法）弹性设计方法）弹性设计方法 工字形截面受弯构件在剪力工字形截面受弯构件在剪力工字形截

12、面受弯构件在剪力工字形截面受弯构件在剪力V V和弯矩和弯矩和弯矩和弯矩MM共同作用下的强共同作用下的强共同作用下的强共同作用下的强度验算（度验算（度验算（度验算（i i1:51:5的梁的梁的梁的梁）：）：）：）：折减系数折减系数当当当当时时时时当当当当时时时时当截面为双轴对称时当截面为双轴对称时:2 2 2 2.6.4 6.4 6.4 6.4 构件截面设计构件截面设计构件截面设计构件截面设计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13-两翼缘所承担的弯矩；两翼缘所承担的弯矩；两翼缘所承担的弯矩；两翼缘所承担的弯矩；-构件有效截面所承担的弯矩；构件有效

13、截面所承担的弯矩；构件有效截面所承担的弯矩；构件有效截面所承担的弯矩；-构件翼缘的截面面积；构件翼缘的截面面积；构件翼缘的截面面积；构件翼缘的截面面积；-腹板抗剪承载力设计值；腹板抗剪承载力设计值；腹板抗剪承载力设计值；腹板抗剪承载力设计值；b1twthw（1 1 1 1）抗弯承载力）抗弯承载力）抗弯承载力）抗弯承载力 1 1 1 1）弹性设计方法）弹性设计方法）弹性设计方法）弹性设计方法 工字形截面受弯构件在剪力工字形截面受弯构件在剪力工字形截面受弯构件在剪力工字形截面受弯构件在剪力V V和弯矩和弯矩和弯矩和弯矩MM共同作用下的共同作用下的共同作用下的共同作用下的强度验算（强度验算（强度验算

14、（强度验算（i i1:51:5的梁的梁的梁的梁）：）：）：）：2 2 2 2.6.4 6.4 6.4 6.4 构件截面设计构件截面设计构件截面设计构件截面设计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14工字形截面受弯构件在剪力工字形截面受弯构件在剪力工字形截面受弯构件在剪力工字形截面受弯构件在剪力V V、弯矩弯矩弯矩弯矩MM和轴力和轴力和轴力和轴力N N共共共共同作用下的强度验算（同作用下的强度验算（同作用下的强度验算（同作用下的强度验算（ii1:51:5的梁、柱的梁、柱的梁、柱的梁、柱）：）：）：）：折减系数当当当当时时时时当当时时-构件有效截面最

15、大受压纤维的截面模量；（1 1 1 1）抗弯承载力）抗弯承载力）抗弯承载力）抗弯承载力 1 1 1 1）弹性设计方法）弹性设计方法）弹性设计方法）弹性设计方法2 2 2 2.6.4 6.4 6.4 6.4 构件截面设计构件截面设计构件截面设计构件截面设计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15-有效截面面积；有效截面面积；有效截面面积；有效截面面积；-兼承压力时两翼缘所能承受的弯矩；兼承压力时两翼缘所能承受的弯矩；兼承压力时两翼缘所能承受的弯矩；兼承压力时两翼缘所能承受的弯矩；当截面为双轴对称时：当截面为双轴对称时：当截面为双轴对称时：当截面为双

16、轴对称时：-兼承压力时构件有效截面所能承受的弯矩；兼承压力时构件有效截面所能承受的弯矩；兼承压力时构件有效截面所能承受的弯矩；兼承压力时构件有效截面所能承受的弯矩；（1 1 1 1）抗弯承载力）抗弯承载力）抗弯承载力）抗弯承载力 1 1 1 1）弹性设计方法）弹性设计方法）弹性设计方法）弹性设计方法2 2 2 2.6.4 6.4 6.4 6.4 构件截面设计构件截面设计构件截面设计构件截面设计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 工字形截面受弯构件在剪力工字形截面受弯构件在剪力工字形截面受弯构件在剪力工字形截面受弯构件在剪力V V、弯矩弯矩弯矩弯

17、矩MM和轴力和轴力和轴力和轴力N N共同作用下的强度验算（共同作用下的强度验算（共同作用下的强度验算（共同作用下的强度验算（ii1:51:5的梁、柱的梁、柱的梁、柱的梁、柱）：）：）：）：16弯矩弯矩Mx作用在一个主平面内（工字形截面的强轴作用在一个主平面内（工字形截面的强轴x轴）轴）的受弯构件，其弯曲强度应按下式计算的受弯构件，其弯曲强度应按下式计算：（2-612-61）式中：式中：式中：式中：W pnx 工字形截面对工字形截面对工字形截面对工字形截面对x x x x轴的塑性净截面模量轴的塑性净截面模量轴的塑性净截面模量轴的塑性净截面模量（1 1 1 1）抗弯承载力）抗弯承载力）抗弯承载力）

18、抗弯承载力 2 2 2 2）塑性设计方法）塑性设计方法）塑性设计方法）塑性设计方法2 2 2 2.6.4 6.4 6.4 6.4 构件截面设计构件截面设计构件截面设计构件截面设计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17弯矩弯矩弯矩弯矩MMx x作用在一个主平面内（工字形截面的强轴作用在一个主平面内（工字形截面的强轴作用在一个主平面内（工字形截面的强轴作用在一个主平面内（工字形截面的强轴x x轴）的压弯构件，其弯曲强度应按下式计算轴）的压弯构件，其弯曲强度应按下式计算轴）的压弯构件，其弯曲强度应按下式计算轴）的压弯构件，其弯曲强度应按下式计算 :式

19、中式中式中式中 An 净截面面积；净截面面积；净截面面积；净截面面积；N 压弯构件的轴压力压弯构件的轴压力压弯构件的轴压力压弯构件的轴压力，N 0.6 An f （2-622-62）（1 1 1 1）抗弯承载力）抗弯承载力）抗弯承载力）抗弯承载力 2 2 2 2）塑性设计方法）塑性设计方法）塑性设计方法）塑性设计方法2 2 2 2.6.4 6.4 6.4 6.4 构件截面设计构件截面设计构件截面设计构件截面设计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18（2 2 2 2）抗剪承载力）抗剪承载力）抗剪承载力）抗剪承载力 1 1 1 1）弹性设计方法）弹

20、性设计方法）弹性设计方法）弹性设计方法 工字形截面构件腹板的抗剪承载力采用弹性设工字形截面构件腹板的抗剪承载力采用弹性设工字形截面构件腹板的抗剪承载力采用弹性设工字形截面构件腹板的抗剪承载力采用弹性设计方法时，应按下式进行计算计方法时，应按下式进行计算计方法时，应按下式进行计算计方法时，应按下式进行计算：（2-63）hw 腹板高度，对楔形腹板取板幅的平均高度；腹板高度，对楔形腹板取板幅的平均高度；tw 腹板厚度；腹板厚度；f v 腹板屈曲后钢材的抗剪强度设计值，按公式腹板屈曲后钢材的抗剪强度设计值，按公式（2-56）计算。）计算。2 2 2 2.6.4 6.4 6.4 6.4 构件截面设计构件

21、截面设计构件截面设计构件截面设计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19 梁腹板加劲肋的配置梁腹板加劲肋的配置梁腹板加劲肋的配置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梁腹板应在中柱连接处、较大固定集中荷载作用梁腹板应在中柱连接处、较大固定集中荷载作用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。处和翼缘转折处设置横向加劲肋。处和翼缘转折处设置横向加劲肋。处和翼缘转折处设置横向加劲肋。规程规程规程规程规定，当利用腹板屈曲后抗剪强度时，规定，当利用腹板屈曲后抗剪强度时，规定，当利用腹板屈曲后抗剪强度时

22、，规定，当利用腹板屈曲后抗剪强度时，横向加劲肋间距横向加劲肋间距横向加劲肋间距横向加劲肋间距 宜取宜取宜取宜取h h h hw w w w 2h2h2h2hw w w w。中柱连接处中柱连接处翼缘转折处翼缘转折处集中荷载作用处集中荷载作用处2 2 2 2.6.4 6.4 6.4 6.4 构件截面设计构件截面设计构件截面设计构件截面设计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 2）抗剪承载力）抗剪承载力）抗剪承载力）抗剪承载力 1 1）弹性设计方法）弹性设计方法）弹性设计方法）弹性设计方法20中间横向加劲肋除承受集中荷载和翼缘转折产生压中间横向加劲

23、肋除承受集中荷载和翼缘转折产生压中间横向加劲肋除承受集中荷载和翼缘转折产生压中间横向加劲肋除承受集中荷载和翼缘转折产生压力外，还要承受拉力场产生的压力力外，还要承受拉力场产生的压力力外，还要承受拉力场产生的压力力外，还要承受拉力场产生的压力。拉力场产生的压力：拉力场产生的压力：拉力场产生的压力：拉力场产生的压力：-利用拉力场时腹板的屈曲剪应力；利用拉力场时腹板的屈曲剪应力；利用拉力场时腹板的屈曲剪应力；利用拉力场时腹板的屈曲剪应力；拉力场（桁架斜腹杆）拉力场（桁架斜腹杆）加劲肋（桁架竖杆）加劲肋（桁架竖杆）vwcrf)8.0(8.01.-=ltw2510.8w251l 时当.梁腹板加劲肋的配置

24、梁腹板加劲肋的配置梁腹板加劲肋的配置梁腹板加劲肋的配置 2 2 2 2.6.4 6.4 6.4 6.4 构件截面设计构件截面设计构件截面设计构件截面设计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 2）抗剪承载力）抗剪承载力）抗剪承载力）抗剪承载力 1 1）弹性设计方法）弹性设计方法）弹性设计方法）弹性设计方法21加劲肋稳定性验算按规范规定进行，计算长度取腹板高加劲肋稳定性验算按规范规定进行，计算长度取腹板高加劲肋稳定性验算按规范规定进行，计算长度取腹板高加劲肋稳定性验算按规范规定进行，计算长度取腹板高度度度度 h hw w ，截面取加劲肋全部和其两

25、侧各，截面取加劲肋全部和其两侧各，截面取加劲肋全部和其两侧各，截面取加劲肋全部和其两侧各 宽度范宽度范宽度范宽度范围内的腹板面积，按两端铰接轴心受压构件进行计算。围内的腹板面积，按两端铰接轴心受压构件进行计算。围内的腹板面积，按两端铰接轴心受压构件进行计算。围内的腹板面积，按两端铰接轴心受压构件进行计算。15tw15twtwhw 梁腹板加劲肋的配置梁腹板加劲肋的配置梁腹板加劲肋的配置梁腹板加劲肋的配置 2 2 2 2.6.4 6.4 6.4 6.4 构件截面设计构件截面设计构件截面设计构件截面设计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 2）抗剪

26、承载力）抗剪承载力）抗剪承载力）抗剪承载力 1 1）弹性设计方法）弹性设计方法）弹性设计方法）弹性设计方法22当斜梁上翼缘承受集中荷载处不设横向加劲肋时，除应按规当斜梁上翼缘承受集中荷载处不设横向加劲肋时，除应按规当斜梁上翼缘承受集中荷载处不设横向加劲肋时，除应按规当斜梁上翼缘承受集中荷载处不设横向加劲肋时，除应按规范规定验算腹板上边缘正应力、剪应力和局部压应力共同作范规定验算腹板上边缘正应力、剪应力和局部压应力共同作范规定验算腹板上边缘正应力、剪应力和局部压应力共同作范规定验算腹板上边缘正应力、剪应力和局部压应力共同作用时的折算应力外，尚应进行腹板压皱验算：用时的折算应力外，尚应进行腹板压皱

27、验算：用时的折算应力外，尚应进行腹板压皱验算：用时的折算应力外，尚应进行腹板压皱验算：MM 集中荷载作用处的弯矩；集中荷载作用处的弯矩；集中荷载作用处的弯矩；集中荷载作用处的弯矩；WWe e 有效截面最大受压纤维的截面模量有效截面最大受压纤维的截面模量有效截面最大受压纤维的截面模量有效截面最大受压纤维的截面模量。弯曲压应力影响系数：弯曲压应力影响系数：弯曲压应力影响系数：弯曲压应力影响系数：twtf 梁腹板加劲肋的配置梁腹板加劲肋的配置梁腹板加劲肋的配置梁腹板加劲肋的配置 2 2 2 2.6.4 6.4 6.4 6.4 构件截面设计构件截面设计构件截面设计构件截面设计2 2.6 6 刚架设计刚

28、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（2 2）抗剪承载力）抗剪承载力）抗剪承载力）抗剪承载力 1 1）弹性设计方法）弹性设计方法）弹性设计方法）弹性设计方法23 工字形截面构件腹板的抗剪承载力采用塑性设计工字形截面构件腹板的抗剪承载力采用塑性设计工字形截面构件腹板的抗剪承载力采用塑性设计工字形截面构件腹板的抗剪承载力采用塑性设计方法时，应按下式进行计算：方法时，应按下式进行计算：方法时，应按下式进行计算：方法时，应按下式进行计算：hw 腹板高度，对楔形腹板取板幅的平均高度；腹板高度，对楔形腹板取板幅的平均高度；腹板高度，对楔

29、形腹板取板幅的平均高度；腹板高度，对楔形腹板取板幅的平均高度；tw 腹板厚度；腹板厚度；腹板厚度；腹板厚度；f v 钢材的抗剪强度设计值。钢材的抗剪强度设计值。钢材的抗剪强度设计值。钢材的抗剪强度设计值。（2-66）2 2 2 2.6.4 6.4 6.4 6.4 构件截面设计构件截面设计构件截面设计构件截面设计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 2）抗剪承载力）抗剪承载力）抗剪承载力）抗剪承载力 2 2）塑塑塑塑性设计方法性设计方法性设计方法性设计方法24为了保证腹板在剪力和轴力作用下不发生剪切压曲，且为了保证腹板在剪力和轴力作用下不发生剪

30、切压曲，且不降低其截面所能承受的最大弯矩值，在刚架柱与横梁连不降低其截面所能承受的最大弯矩值，在刚架柱与横梁连接处的塑性铰附近，应设置斜的或直的成对加劲肋，对腹接处的塑性铰附近，应设置斜的或直的成对加劲肋，对腹板进行加强；板进行加强；对横梁上可能出现塑性铰的集中荷载作用处，可根据其对横梁上可能出现塑性铰的集中荷载作用处，可根据其荷载的大小，对腹板设置加劲肋。荷载的大小，对腹板设置加劲肋。2 2 2 2.6.4 6.4 6.4 6.4 构件截面设计构件截面设计构件截面设计构件截面设计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 2）抗剪承载力）抗剪承载

31、力）抗剪承载力）抗剪承载力 2 2）塑塑塑塑性设计方法性设计方法性设计方法性设计方法25 截面高度呈线形变化的柱，在刚架平面内的计算截面高度呈线形变化的柱，在刚架平面内的计算 长度应取为长度应取为 ，-为柱的几何高度；为柱的几何高度；-为计算长度系数；为计算长度系数；计算长度系数可由下列三种方法确定：计算长度系数可由下列三种方法确定：查表法（适合于手算）；查表法（适合于手算）；一阶分析法（普遍适用于各种情况，并且适合上机计算一阶分析法（普遍适用于各种情况，并且适合上机计算)；二阶分析法（要求有二阶分析的计算程序）；二阶分析法（要求有二阶分析的计算程序）；2.6.4.2变截面柱在刚架平面内的计算

32、长度：变截面柱在刚架平面内的计算长度：2 2 2 2.6.4 6.4 6.4 6.4 构件截面设计构件截面设计构件截面设计构件截面设计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26l l(1)(1)(1)(1)查表法查表法查表法查表法(适用于柱脚铰接的门式刚架适用于柱脚铰接的门式刚架适用于柱脚铰接的门式刚架适用于柱脚铰接的门式刚架)：1 1 1 1）柱脚铰接单跨刚架楔形柱：）柱脚铰接单跨刚架楔形柱：）柱脚铰接单跨刚架楔形柱：）柱脚铰接单跨刚架楔形柱：刚架平面内柱计算长度系数刚架平面内柱计算长度系数刚架平面

33、内柱计算长度系数刚架平面内柱计算长度系数 按表按表按表按表2-82-82-82-8查取查取查取查取梁柱线刚度比：梁柱线刚度比：梁柱线刚度比：梁柱线刚度比：k k2 2/k k1 1柱线刚度：柱线刚度：柱线刚度：柱线刚度：梁线刚度：梁线刚度：梁线刚度：梁线刚度：2.6.4.22.6.4.2变截面柱在刚架平面内的计算长度变截面柱在刚架平面内的计算长度变截面柱在刚架平面内的计算长度变截面柱在刚架平面内的计算长度：2 2 2 2.6.4 6.4 6.4 6.4 构件截面设计构件截面设计构件截面设计构件截面设计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

34、型门式刚架结构设计轻型门式刚架结构设计272 2 2 2）多跨刚架的中间柱为摇摆柱时，摇摆柱的计算长）多跨刚架的中间柱为摇摆柱时，摇摆柱的计算长）多跨刚架的中间柱为摇摆柱时，摇摆柱的计算长）多跨刚架的中间柱为摇摆柱时，摇摆柱的计算长度系数取度系数取度系数取度系数取1.01.01.01.0，边柱的计算长度：，边柱的计算长度：，边柱的计算长度：，边柱的计算长度：-计算长度系数（表计算长度系数（表计算长度系数（表计算长度系数（表2-82-82-82-8）-摇摆柱承受的荷载摇摆柱承受的荷载摇摆柱承受的荷载摇摆柱承受的荷载-边柱承受的荷载边柱承受的荷载边柱承受的荷载边柱承受的荷载Pf1PlPf2Pf1P

35、lPf2(2-70)(2-69)2.6.4.22.6.4.2变截面柱在刚架平面内的计算长度变截面柱在刚架平面内的计算长度变截面柱在刚架平面内的计算长度变截面柱在刚架平面内的计算长度：2 2 2 2.6.4 6.4 6.4 6.4 构件截面设计构件截面设计构件截面设计构件截面设计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(1)(1)(1)(1)查表法查表法查表法查表法(适用于柱脚铰接的门式刚架适用于柱脚铰接的门式刚架适用于柱脚铰接的门式刚架适用于柱脚铰接的门式刚架)：28 引进放大系数的原因：当框架趋

36、于侧移或有初始侧倾时，引进放大系数的原因：当框架趋于侧移或有初始侧倾时，引进放大系数的原因：当框架趋于侧移或有初始侧倾时，引进放大系数的原因：当框架趋于侧移或有初始侧倾时，不仅框架柱上的荷载不仅框架柱上的荷载不仅框架柱上的荷载不仅框架柱上的荷载P Pfi fi对框架起倾覆作用，摇摆柱上的荷载对框架起倾覆作用，摇摆柱上的荷载对框架起倾覆作用，摇摆柱上的荷载对框架起倾覆作用，摇摆柱上的荷载P Pli li也同样起倾覆作用。这就是说，图也同样起倾覆作用。这就是说，图也同样起倾覆作用。这就是说，图也同样起倾覆作用。这就是说，图1-101-10框架边柱除承受自身荷框架边柱除承受自身荷框架边柱除承受自身荷

37、框架边柱除承受自身荷载的不稳定效应外，还要加上中间摇摆柱荷载效应。因此需要载的不稳定效应外，还要加上中间摇摆柱荷载效应。因此需要载的不稳定效应外，还要加上中间摇摆柱荷载效应。因此需要载的不稳定效应外，还要加上中间摇摆柱荷载效应。因此需要根据比值根据比值根据比值根据比值(P Pli lih hli li)(P Pfi fi h hfi fi)对边柱计算长度做出调整。对边柱计算长度做出调整。对边柱计算长度做出调整。对边柱计算长度做出调整。2.6.4.22.6.4.2变截面柱在刚架平面内的计算长度变截面柱在刚架平面内的计算长度变截面柱在刚架平面内的计算长度变截面柱在刚架平面内的计算长度：2 2 2

38、2.6.4 6.4 6.4 6.4 构件截面设计构件截面设计构件截面设计构件截面设计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(1)(1)(1)(1)查表法查表法查表法查表法(适用于柱脚铰接的门式刚架适用于柱脚铰接的门式刚架适用于柱脚铰接的门式刚架适用于柱脚铰接的门式刚架)：29摇摆柱的计算长度系数取摇摆柱的计算长度系数取摇摆柱的计算长度系数取摇摆柱的计算长度系数取1.01.01.01.0。对于屋对于屋对于屋对于屋面坡度大于面坡度大于面坡度大于面坡度大于1 1 1 1：5 5 5 5的情况，在确定刚

39、架柱的计算的情况，在确定刚架柱的计算的情况，在确定刚架柱的计算的情况，在确定刚架柱的计算长度时应考虑横梁轴向力对柱刚度的不利影响。此时长度时应考虑横梁轴向力对柱刚度的不利影响。此时长度时应考虑横梁轴向力对柱刚度的不利影响。此时长度时应考虑横梁轴向力对柱刚度的不利影响。此时应按刚架的整体弹性稳定分析通过电算来确定变截面应按刚架的整体弹性稳定分析通过电算来确定变截面应按刚架的整体弹性稳定分析通过电算来确定变截面应按刚架的整体弹性稳定分析通过电算来确定变截面刚架柱的计算长度。刚架柱的计算长度。刚架柱的计算长度。刚架柱的计算长度。2.6.4.22.6.4.2变截面柱在刚架平面内的计算长度变截面柱在刚架

40、平面内的计算长度变截面柱在刚架平面内的计算长度变截面柱在刚架平面内的计算长度：2 2 2 2.6.4 6.4 6.4 6.4 构件截面设计构件截面设计构件截面设计构件截面设计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(1)(1)(1)(1)查表法查表法查表法查表法(适用于柱脚铰接的门式刚架适用于柱脚铰接的门式刚架适用于柱脚铰接的门式刚架适用于柱脚铰接的门式刚架)：303 3）对于带毗屋的刚架，可近似地将毗屋柱视为摇摆对于带毗屋的刚架，可近似地将毗屋柱视为摇摆对于带毗屋的刚架，可近似地将毗屋柱视为摇摆

41、对于带毗屋的刚架，可近似地将毗屋柱视为摇摆柱，此时刚架柱地计算长度系数柱，此时刚架柱地计算长度系数柱，此时刚架柱地计算长度系数柱，此时刚架柱地计算长度系数 r r可由表可由表可由表可由表2-82-8查得，并查得，并查得，并查得，并应乘以按公式应乘以按公式应乘以按公式应乘以按公式（2-702-70）计算得到的放大系数计算得到的放大系数计算得到的放大系数计算得到的放大系数。带毗屋刚架带毗屋刚架 2.6.4.22.6.4.2变截面柱在刚架平面内的计算长度变截面柱在刚架平面内的计算长度变截面柱在刚架平面内的计算长度变截面柱在刚架平面内的计算长度：2 2 2 2.6.4 6.4 6.4 6.4 构件截面

42、设计构件截面设计构件截面设计构件截面设计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(1)(1)(1)(1)查表法查表法查表法查表法(适用于柱脚铰接的门式刚架适用于柱脚铰接的门式刚架适用于柱脚铰接的门式刚架适用于柱脚铰接的门式刚架)：31l（2 2）一阶分析法）一阶分析法 ：框架侧移刚度退化框架侧移刚度退化框架侧移刚度退化框架侧移刚度退化荷荷荷荷载载框架失稳框架失稳框架失稳框架失稳框架柱的临界荷载框架柱的临界荷载（计算长度）（计算长度）框架侧移刚度框架侧移刚度框架侧移刚度框架侧移刚度 PPP框架的有侧

43、移失稳的临界状态与其侧移刚度的关系：框架的有侧移失稳的临界状态与其侧移刚度的关系：框架的有侧移失稳的临界状态与其侧移刚度的关系：框架的有侧移失稳的临界状态与其侧移刚度的关系：2.6.4.22.6.4.2变截面柱在刚架平面内的计算长度变截面柱在刚架平面内的计算长度变截面柱在刚架平面内的计算长度变截面柱在刚架平面内的计算长度：2 2 2 2.6.4 6.4 6.4 6.4 构件截面设计构件截面设计构件截面设计构件截面设计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321 1 1 1）柱脚铰接和刚接的单跨对称刚架

44、：）柱脚铰接和刚接的单跨对称刚架：）柱脚铰接和刚接的单跨对称刚架：）柱脚铰接和刚接的单跨对称刚架：柱脚铰接：柱脚铰接：柱脚铰接：柱脚铰接：柱脚刚接：柱脚刚接：柱脚刚接：柱脚刚接：Hh柱顶水平荷载作用下的侧移刚度：柱顶水平荷载作用下的侧移刚度：柱顶水平荷载作用下的侧移刚度：柱顶水平荷载作用下的侧移刚度：K=H/H H H H-柱顶水平荷载；柱顶水平荷载；柱顶水平荷载；柱顶水平荷载；-水平侧移；水平侧移；水平侧移；水平侧移；l（2 2）一阶分析法）一阶分析法 ：2.6.4.22.6.4.2变截面柱在刚架平面内的计算长度变截面柱在刚架平面内的计算长度变截面柱在刚架平面内的计算长度变截面柱在刚架平面内

45、的计算长度：2 2 2 2.6.4 6.4 6.4 6.4 构件截面设计构件截面设计构件截面设计构件截面设计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33带摇摆柱的多跨对称刚架的边柱（屋面坡度带摇摆柱的多跨对称刚架的边柱（屋面坡度带摇摆柱的多跨对称刚架的边柱（屋面坡度带摇摆柱的多跨对称刚架的边柱（屋面坡度0.20.20.20.2）:考虑竖向荷载侧移效应（考虑竖向荷载侧移效应（考虑竖向荷载侧移效应（考虑竖向荷载侧移效应（P P 效应）引进的系数效应）引进的系数效应）引进的系数效应）引进的系数,而摇摆而摇摆而

46、摇摆而摇摆柱没有这一效应。柱没有这一效应。柱没有这一效应。柱没有这一效应。P Pf1f1P Pl1l1P Pl2l2P Pf2f2l（2 2）一阶分析法）一阶分析法 ：2.6.4.22.6.4.2变截面柱在刚架平面内的计算长度变截面柱在刚架平面内的计算长度变截面柱在刚架平面内的计算长度变截面柱在刚架平面内的计算长度：2 2 2 2.6.4 6.4 6.4 6.4 构件截面设计构件截面设计构件截面设计构件截面设计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342)2)中间为非摇摆柱的多跨刚架：中间为非摇摆柱的

47、多跨刚架：柱脚铰接：柱脚铰接：柱脚铰接：柱脚铰接：柱脚刚接：柱脚刚接：柱脚刚接：柱脚刚接：以小头为准的欧拉临界荷载以小头为准的欧拉临界荷载P P P Pi i i i-第第第第i i i i根柱的竖向荷载根柱的竖向荷载根柱的竖向荷载根柱的竖向荷载Hh1h2h3l（2 2）一阶分析法）一阶分析法 ：2.6.4.22.6.4.2变截面柱在刚架平面内的计算长度变截面柱在刚架平面内的计算长度变截面柱在刚架平面内的计算长度变截面柱在刚架平面内的计算长度：2 2 2 2.6.4 6.4 6.4 6.4 构件截面设计构件截面设计构件截面设计构件截面设计2 2.6 6 刚架设计刚架设计国家级精品课程国家级精品

48、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35 （1 1 1 1）刚架平面内的整体稳定验刚架平面内的整体稳定验刚架平面内的整体稳定验刚架平面内的整体稳定验算：算：算：算：1 1 1 1）弹性设计）弹性设计）弹性设计）弹性设计小头，N0，A0大头，M1，We12 2 2 2.6.4 6.4 6.4 6.4 构件截面设计构件截面设计构件截面设计构件截面设计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2.6.4.3 2.6.4.3 2.6.4.3 2.6.4.3 整体稳定计算：整

49、体稳定计算：整体稳定计算：整体稳定计算：36N N0 0 -小头的轴线压力设计值；小头的轴线压力设计值；小头的轴线压力设计值；小头的轴线压力设计值；MM1 1-大头的弯矩设计值；大头的弯矩设计值；大头的弯矩设计值；大头的弯矩设计值；A Ae0 e0-小头的有效截面面积；小头的有效截面面积；小头的有效截面面积；小头的有效截面面积；WWe1e1-大头有效截面最大受压纤维的截面模量；大头有效截面最大受压纤维的截面模量；大头有效截面最大受压纤维的截面模量；大头有效截面最大受压纤维的截面模量；xyxy -杆件的轴心受压稳定系数，按楔形柱杆件的轴心受压稳定系数，按楔形柱杆件的轴心受压稳定系数，按楔形柱杆件

50、的轴心受压稳定系数，按楔形柱 确定其计算长度，取小头截面回转半径确定其计算长度，取小头截面回转半径确定其计算长度，取小头截面回转半径确定其计算长度，取小头截面回转半径；（1 1 1 1）刚架平面内的整体稳定验刚架平面内的整体稳定验刚架平面内的整体稳定验刚架平面内的整体稳定验算：算：算：算：1 1 1 1）弹性设计）弹性设计）弹性设计）弹性设计2 2 2 2.6.4 6.4 6.4 6.4 构件截面设计构件截面设计构件截面设计构件截面设计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2.6.4.3 2.6.4.3 2.6.4.3 2.6.4.3 整体稳定计算：整