钢结构门式刚架轻型房屋结构设计与安装PPT学习教案

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1、会计学1钢结构门式刚架轻型房屋结构设计与安钢结构门式刚架轻型房屋结构设计与安装装第1页/共38页第2页/共38页第3页/共38页第8.2节 门式刚架轻型房屋结构 设计的基本规定1 1. . 设计原则设计原则2 2. . 门式刚架轻型房屋结构设计的基本规定门式刚架轻型房屋结构设计的基本规定3 3. . 门式刚架轻型房屋结构的应用门式刚架轻型房屋结构的应用本节目录基本要求了解了解门式刚架轻型房屋结构设计的设计原则和规定门式刚架轻型房屋结构设计的设计原则和规定第4页/共38页8.2.1 设计原则 门式刚架轻型房屋结构的承重构件，应按承载能力极限状门式刚架轻型房屋结构的承重构件，应按承载能力极限状态和

2、正常使用极限状态进行设计。态和正常使用极限状态进行设计。 当按承载能力极限状态进行承重构件设计时，其荷载效应当按承载能力极限状态进行承重构件设计时，其荷载效应应按现行国家标准建筑结构荷载规范应按现行国家标准建筑结构荷载规范GB 50009-2001所规所规定的基本值进行计算，并应满足下列要求：定的基本值进行计算，并应满足下列要求： 式中式中 -结构重要程度系数，对一般的门式刚架刚结构构结构重要程度系数，对一般的门式刚架刚结构构 件安全等级取二级；当设计使用年限为件安全等级取二级；当设计使用年限为50年时，结年时，结 构重要系数取值不小于构重要系数取值不小于1.0；当设计使用年限为；当设计使用年

3、限为25 年时，取值不小于年时，取值不小于0.95。 S -不考虑地震作用时，荷载效应组合的设计值。不考虑地震作用时，荷载效应组合的设计值。 R -结构构件承载力的设计值。结构构件承载力的设计值。）（1 .80RS 0 第5页/共38页在抗震设防地区，门式刚架轻型房屋结构应按现行国家标准在抗震设防地区，门式刚架轻型房屋结构应按现行国家标准建筑抗震设计规范建筑抗震设计规范GB50011-2001进行抗震验算，并应进行抗震验算，并应满足下列要求：满足下列要求： 式中式中 -考虑多遇地震作用时，荷载和地震作用效应组合考虑多遇地震作用时，荷载和地震作用效应组合 的设计值的设计值。 -承载力抗震调整系数

4、承载力抗震调整系数 当由抗震控制结构设计时，尚应采取抗震构造措施当由抗震控制结构设计时，尚应采取抗震构造措施 当按正常使用极限状态进行结构构件设计时，其荷载效应当按正常使用极限状态进行结构构件设计时，其荷载效应应按现行国家标准建筑结构荷载规范应按现行国家标准建筑结构荷载规范GB50009-2001所所规定的标准组合进行计算，并应满足下列要求：规定的标准组合进行计算，并应满足下列要求： 式中式中 v -结构或结构构件的位移或挠度；结构或结构构件的位移或挠度； v-CECS 102规程规定的位移或挠度的允许值规程规定的位移或挠度的允许值。)2.8(REERS ESRE vv 第6页/共38页8.2

5、.2 8.2.2 荷载、作用及荷载效应组合荷载、作用及荷载效应组合 作用在门式刚架轻型房屋钢结构上的荷载主要有永久荷载和可变作用在门式刚架轻型房屋钢结构上的荷载主要有永久荷载和可变荷载两大类，除荷载两大类，除CECS 102规程有专门的规定外，一律按现行国家标准规程有专门的规定外，一律按现行国家标准建筑结构荷载规范建筑结构荷载规范GB50009-2001的规定取用。的规定取用。 8.2.2.1 永久荷载永久荷载 永久荷载主要包括结构自重，各种吊挂在结构上的非结构构件的自永久荷载主要包括结构自重，各种吊挂在结构上的非结构构件的自重等，其值按实际情况取用。重等，其值按实际情况取用。 8.2.2.2

6、 可变荷载可变荷载 （1）屋面活荷载）屋面活荷载 当采用压型钢板轻型屋面时，屋面竖向均布活荷载的标准值（按当采用压型钢板轻型屋面时，屋面竖向均布活荷载的标准值（按水平投影面积计算）应取水平投影面积计算）应取0.5kN/ ;对荷载水平投影面积超过对荷载水平投影面积超过60 的刚架的刚架构件，屋面竖向均布载荷的标准值可取不小于构件，屋面竖向均布载荷的标准值可取不小于0.3kN/。 （2）施工或检修集中载荷）施工或检修集中载荷 设计屋面板、檩条时应考虑施工或检修集中载荷（人和小工具设计屋面板、檩条时应考虑施工或检修集中载荷（人和小工具的自重），其标准值取的自重），其标准值取1.0kN，但应在最不利位

7、置进行验算。当施工荷，但应在最不利位置进行验算。当施工荷载有可能超过上述荷载时，应按实际情况取用载有可能超过上述荷载时，应按实际情况取用。 第7页/共38页第8页/共38页第9页/共38页第8.3节 结构形式和结构布置结构形式和结构布置1 1. . 结构形式结构形式2 2. . 结构布置结构布置本节目录基本要求了解结构形式和结构布置了解结构形式和结构布置第10页/共38页第11页/共38页第8.4节 刚架设计刚架设计1 1. . 刚架的内力和侧移计算刚架的内力和侧移计算2 2. . 刚架柱、梁设计刚架柱、梁设计本节目录基本要求1.1.了解刚架的内力和侧移计算了解刚架的内力和侧移计算2 2. .

8、 了解刚架柱、梁设计了解刚架柱、梁设计第12页/共38页第13页/共38页8.4.2 刚架柱、梁设计 8.4.2.1 柱、梁截面尺寸的预估柱、梁截面尺寸的预估 实腹式刚架梁的界面高度实腹式刚架梁的界面高度h与跨度与跨度l之比，之比，h/l宜采用宜采用1/251/15；界面宽度界面宽度b与高度与高度h之比，之比，b/h宜采用宜采用1/51/2； 实腹式刚架柱的界面高度应根据柱高和吊车情况，并参考刚架梁实腹式刚架柱的界面高度应根据柱高和吊车情况，并参考刚架梁的界面高度选用。的界面高度选用。 8.4.2.2 柱、梁构件形式的选择柱、梁构件形式的选择 8.4.2.3 刚架柱、梁的计算长度刚架柱、梁的计

9、算长度 （1）刚架柱的计算长度）刚架柱的计算长度 刚架柱在刚架平面内的计算长度按下式计算：刚架柱在刚架平面内的计算长度按下式计算： 式中式中 h-刚架柱的高度；刚架柱的高度； -刚架柱的计算长度系数，对等截面柱，其数值可查表。刚架柱的计算长度系数，对等截面柱，其数值可查表。huhr0ru第14页/共38页对变截面柱，的数值可由下列三种方法之一确定：对变截面柱，的数值可由下列三种方法之一确定：查表法查表法一阶分析法一阶分析法二阶分析法二阶分析法（2）刚架梁的计算长度）刚架梁的计算长度 刚架梁在刚架平面内的计算长度可近似取竖向支撑点间距离。刚架梁在刚架平面内的计算长度可近似取竖向支撑点间距离。 刚

10、架梁在刚架平面外的计算长度，取侧向支撑点间距离。当梁两刚架梁在刚架平面外的计算长度，取侧向支撑点间距离。当梁两边缘侧向支撑点间距离不等时，应取最大受压边缘侧向支撑点间距边缘侧向支撑点间距离不等时，应取最大受压边缘侧向支撑点间距离。离。8.4.2.4 变截面刚架柱、梁的弹性设计变截面刚架柱、梁的弹性设计刚架柱、梁板件宽厚比限值刚架柱、梁板件宽厚比限值刚架柱、梁腹板屈曲后强度利用刚架柱、梁腹板屈曲后强度利用刚架构件的强度计算刚架构件的强度计算刚架梁腹板加劲肋设置刚架梁腹板加劲肋设置刚架柱的整体稳定计算刚架柱的整体稳定计算刚架梁的计算刚架梁的计算隅撑的计算隅撑的计算第15页/共38页第8.5节 刚架

11、节点设计1 1. .梁梁- -柱节点（梁柱节点（梁- -梁节点）设计梁节点）设计2 2. .牛腿节点设计牛腿节点设计3.3.柱脚设计柱脚设计本节目录基本要求了解梁了解梁- -柱节点（梁柱节点（梁- -梁节点）、牛腿节点和柱脚设计特点梁节点）、牛腿节点和柱脚设计特点第16页/共38页第17页/共38页第18页/共38页8.5.2.2 牛腿计算牛腿计算由图可知，作用在牛腿根部的剪力由图可知，作用在牛腿根部的剪力V和弯矩和弯矩M可按下式确定：可按下式确定：式中式中 -吊车梁及轨道作用在牛腿上的力；吊车梁及轨道作用在牛腿上的力； -吊车最大轮压作用在牛腿上的力。吊车最大轮压作用在牛腿上的力。 牛腿根部

12、截面尺寸可根据剪力牛腿根部截面尺寸可根据剪力V和弯矩和弯矩M确定，一般可认为弯矩确定，一般可认为弯矩M由根部的上下翼缘承担，剪力由腹板承担。牛腿可采用等截面，亦由根部的上下翼缘承担，剪力由腹板承担。牛腿可采用等截面，亦可采用变截面。当采用变截面牛腿时，端部截面高度不宜小于根部高可采用变截面。当采用变截面牛腿时，端部截面高度不宜小于根部高度的一半。度的一半。 8.5.2.3 牛腿与柱的连接焊缝计算牛腿与柱的连接焊缝计算 牛腿翼缘板与柱牛腿翼缘板与柱 的连接焊缝应采用焊缝的对接焊缝，腹板与柱的的连接焊缝应采用焊缝的对接焊缝，腹板与柱的连接焊缝可采用角对接组合焊缝或角焊缝的焊角尺寸由剪力连接焊缝可采

13、用角对接组合焊缝或角焊缝的焊角尺寸由剪力V确定。确定。eDVMDPVmax4.12.1DPmaxD第19页/共38页8.5.3 柱脚设计 门式刚架轻型房屋结构的柱脚通常采用平板式柱脚，一般为铰门式刚架轻型房屋结构的柱脚通常采用平板式柱脚，一般为铰接，当有必要时，也可以采用刚接。接，当有必要时，也可以采用刚接。 平板式柱脚的设计主要包括底板计算、靴梁计算、隔板（或肋平板式柱脚的设计主要包括底板计算、靴梁计算、隔板（或肋板）计算、焊缝计算和锚栓计算等内容，具体步骤可参考平台结构部板）计算、焊缝计算和锚栓计算等内容，具体步骤可参考平台结构部分的柱脚设计。分的柱脚设计。 柱脚和基础的连接采用地脚锚栓，

14、锚栓应采用柱脚和基础的连接采用地脚锚栓，锚栓应采用Q235钢或钢或Q345钢钢制作。制作。 计算有柱间支撑的柱脚锚栓在风载荷作用下的上拔力时，应计入计算有柱间支撑的柱脚锚栓在风载荷作用下的上拔力时，应计入柱间支撑产生的最大竖向分力，且不考虑活荷载（或雪荷载）、积灰柱间支撑产生的最大竖向分力，且不考虑活荷载（或雪荷载）、积灰荷载和附加荷载的影响，恒荷载分项系数应取荷载和附加荷载的影响，恒荷载分项系数应取1.0。 柱脚锚栓不宜用于承受柱脚底部的水平剪力，此水平剪力可由柱脚锚栓不宜用于承受柱脚底部的水平剪力，此水平剪力可由底板与混凝土基础间的摩擦力或设置抗剪键承受。计算柱脚锚栓的受底板与混凝土基础间

15、的摩擦力或设置抗剪键承受。计算柱脚锚栓的受拉承载力时，应采用螺纹处的有效截面面积。拉承载力时，应采用螺纹处的有效截面面积。第20页/共38页第8.6节 檩条设计1.1.檩条的种类及截面形式檩条的种类及截面形式2.2.檩条的荷载及内力计算檩条的荷载及内力计算3.3.檩条截面尺寸初估及验算檩条截面尺寸初估及验算4.4.构造要求构造要求本节目录基本要求1.1.了解檩条的种类及截面形式了解檩条的种类及截面形式2.2.了解了解檩条的荷载及内力计算檩条的荷载及内力计算、截面尺寸初估及验算截面尺寸初估及验算第21页/共38页第22页/共38页（3）荷载组合）荷载组合 进行檩条内力计算时，主要考虑以下三种荷载

16、组合：进行檩条内力计算时，主要考虑以下三种荷载组合： 1.2永久荷载永久荷载+1.4 max（屋面活荷载，屋面雪荷载）；（屋面活荷载，屋面雪荷载）； 1.2 永久荷载永久荷载+1.4 施工检修集中荷载；施工检修集中荷载； 1.0 永久荷载永久荷载+1.4 风吸力。风吸力。8.6.2.2 檩条的内力计算檩条的内力计算 放置在刚架梁上的檩条在垂直于地面的均布载荷作用下，沿截放置在刚架梁上的檩条在垂直于地面的均布载荷作用下，沿截面两个形心主轴方向都有弯矩作用，属双向受弯构件。面两个形心主轴方向都有弯矩作用，属双向受弯构件。（1）简支单跨檩条）简支单跨檩条 沿截面形心主轴方向的分载荷按下式计算沿截面形

17、心主轴方向的分载荷按下式计算 式中式中 q-檩条竖向均布载荷设计值；檩条竖向均布载荷设计值； -竖向均布载荷与主轴竖向均布载荷与主轴y 的夹角。的夹角。00cossin qqqqyx0 第23页/共38页檩条的弯矩檩条的弯矩 对对X轴的弯矩轴的弯矩 L为檩条跨度为檩条跨度 对对Y轴的弯矩轴的弯矩 未设置未设置（2）连续多跨檩条）连续多跨檩条 其内力计算可参见各种建筑结构静力计算手册。其内力计算可参见各种建筑结构静力计算手册。 8.6.3 8.6.3 檩条截面尺寸初估及验算檩条截面尺寸初估及验算 8.6.3.1 檩条截面尺寸初步设计檩条截面尺寸初步设计 实腹式檩条的截面高度和跨度的比值一般实腹式

18、檩条的截面高度和跨度的比值一般1/501/35，截面宽度根据由截面高度，截面宽度根据由截面高度h所选定的冷弯薄壁型钢的规格确定。所选定的冷弯薄壁型钢的规格确定。8.6.3.2 檩条截面验算檩条截面验算（1）强度计算）强度计算 当屋面能阻止檩条侧向位移和扭转时，可仅按下式计算檩条在风荷载效应参与组合时的强度，而整体可不做计算：当屋面能阻止檩条侧向位移和扭转时，可仅按下式计算檩条在风荷载效应参与组合时的强度，而整体可不做计算：式中式中 -对截面对截面x轴和轴和y轴的弯矩；轴的弯矩； -对主轴对主轴x和主轴和主轴y的有效净截面模量。的有效净截面模量。一般剪应力对檩条设计不起控制作用，可以不验算。一般

19、剪应力对檩条设计不起控制作用，可以不验算。281lqMyxfWMWMenyyenxxyxMM 、enyenxWW第24页/共38页对于兼作纵向传力系杆的檩条，应按下式验算强度：对于兼作纵向传力系杆的檩条，应按下式验算强度：式中式中 N-檩条作为系杆承受的轴力。檩条作为系杆承受的轴力。（2）整体稳定计算）整体稳定计算 当屋面不能阻止檩条侧向位移和扭转时，应按当屋面不能阻止檩条侧向位移和扭转时，应按8.68式计算檩条的整体稳定。式计算檩条的整体稳定。（3）刚度计算）刚度计算 为保证屋面在使用过程中不产生过大变形，实腹式檩条应验算其垂直屋面方向的挠度。为保证屋面在使用过程中不产生过大变形，实腹式檩条

20、应验算其垂直屋面方向的挠度。 对卷边槽型截面两端简支檩条，其垂直屋面方向的挠度按下式验算：对卷边槽型截面两端简支檩条，其垂直屋面方向的挠度按下式验算：式中式中 -沿沿y轴作用的荷载分量标准值；轴作用的荷载分量标准值； -檩条的允许挠度，按表檩条的允许挠度，按表8.2确定。确定。 对对Z形截面两端简支檩条，其垂直屋面方向的挠度按形截面两端简支檩条，其垂直屋面方向的挠度按8.70式验算式验算。fWMWMANenyyenxxen vEIlqxky43845kyq v第25页/共38页第26页/共38页第8.7节 墙梁设计1.1.墙梁的截面形式墙梁的截面形式2.2.墙梁的荷载及内力计算墙梁的荷载及内力

21、计算3.3.墙梁计算墙梁计算4.4.墙梁构造要求墙梁构造要求本节目录基本要求了解墙梁的截面形式、荷载及内力计算了解墙梁的截面形式、荷载及内力计算第27页/共38页第28页/共38页（1）简支单跨墙梁的内力计算）简支单跨墙梁的内力计算 分为竖向荷载和水平风荷载产生的内力计算分为竖向荷载和水平风荷载产生的内力计算（2）连续墙梁的内力计算）连续墙梁的内力计算 对连续多跨墙梁，其内力计算可参见各种建筑结构静力计算手册。对连续多跨墙梁，其内力计算可参见各种建筑结构静力计算手册。8.7.3 8.7.3 墙梁计算墙梁计算 8.7.3.1 强度计算强度计算 8.7.3.2 整体稳定计算整体稳定计算 外侧设有压

22、型钢板的墙梁的墙梁在风吸力作用下的整体稳定，可按外侧设有压型钢板的墙梁的墙梁在风吸力作用下的整体稳定，可按CECS1022002规程附录规程附录E的规定计算。的规定计算。 8.7.3.3 刚度计算刚度计算 墙梁的水平方向挠度应按下式计算：墙梁的水平方向挠度应按下式计算： 式中式中 -墙梁所承受的竖向均布荷载标准值；墙梁所承受的竖向均布荷载标准值； 为保证墙面在使用过程中不产生过大变形，挠度计算值不应超过容许值为保证墙面在使用过程中不产生过大变形，挠度计算值不应超过容许值xkyEIlqv43845kyq第29页/共38页第30页/共38页第8.8节 支撑构件设计支撑构件设计1.1.支撑的种类及作

23、用支撑的种类及作用2.2.支撑的布置支撑的布置3.3.支撑构件的设计支撑构件的设计本节目录基本要求了解支撑的种类、作用、布置及设计特点了解支撑的种类、作用、布置及设计特点第31页/共38页第32页/共38页第8.9节 屋面板和墙板设计1.1.屋面板和墙板的种类屋面板和墙板的种类2.2.压型钢板的设计压型钢板的设计3.3.压型钢板的构造压型钢板的构造本节目录基本要求1.1.了解屋面板和墙板的种类、设计特点了解屋面板和墙板的种类、设计特点2.2.了解压型钢板的构造了解压型钢板的构造第33页/共38页第34页/共38页第35页/共38页第8.10节 门式刚架结构的安装要点1.1.门式刚架安装前的准备工作门式刚架安装前的准备工作2.2.门式刚架的安装要点门式刚架的安装要点本节目录基本要求了解门式刚架安装前的准备工作和安装要点了解门式刚架安装前的准备工作和安装要点第36页/共38页第37页/共38页