《轻型门式刚架结构》ppt课件

1、 轻型门式刚架构造轻型门式刚架构造steel structure of light-weight gabled frames第一节第一节 门式刚架构造的组成和特点门式刚架构造的组成和特点 1.单层门式刚架构造由哪些构件组成？2.门式刚架构造有哪些优点？3.门式刚架构造综合经济效益好表达在哪些方面？4.门式刚架构造有哪些特点？5.轻型门式刚架构造的适用范围？第一节第一节 门式刚架构造的组成和特点门式刚架构造的组成和特点 一、门式刚架构造的组成 门式刚架构造是指以轻型焊接H型钢、轧制H型钢或冷弯薄壁型钢等构成的实腹式门式刚架作为主要承重骨架，以冷弯薄壁型钢(槽形、卷边槽形、z形等)檩条、墙梁和压型

2、金属板作为维护构造，采用聚苯乙烯泡沫塑料、硬质聚氨酪泡沫塑料、岩棉、矿棉、玻璃棉等作为保温隔热资料并适当设置支撑的一种轻型房屋构造体系。 体系主要由以下部分组成：门式刚架，支撑体系，檩条、墙梁，屋面板和墙面板，吊车梁系统等。一、门式刚架构造的组成一、门式刚架构造的组成哈尔滨龙丹乳业工程一、门式刚架构造的组成一、门式刚架构造的组成一、门式刚架构造的组成双跨厂房一、门式刚架构造的组成一、门式刚架构造的组成一、门式刚架构造的组成二、门式刚架构造的特点与钢筋混凝土构造、普通钢构造相比，轻型门式刚架构造具有许多优越性。1自重轻承重构造的用钢量普通为1030kg/m2，自重约仅为钢筋混凝土构造的1/201

3、/30，普通钢构造的1/21/3。由此大大减小地震作用，降低了根底工程的费用。 2工业化程度高，施工周期短。主要构件和配件易于实现规范化、工业化，加工制造均在工厂进展，工地只需螺栓衔接，工程质量易于保证，安装不需求大型机械设备，简便快速。第一节第一节 门式刚架构造的组成和特点门式刚架构造的组成和特点 3柱网布置灵敏围护体系采用金属压型钢板，所以柱网布置不受模数限制，柱距可根据运用要求和用钢量经济的原那么来确定。4综合经济效益好所用资料都是节约能源、土地和资源的耐久性建筑资料。大部分资料可回收利用、再生或降解，不会呵斥很多渣滓。施工现场湿作业少，尘埃少，对周围环境污染少。符合环保和可继续开展的要

4、求；工程建立周期短，资金报答快，投资效益高；构造截面小，添加了房屋运用面积。除上述优点外，门式刚架还具有如下一些构造特点。二、门式刚架构造的特点n门式刚架体系的整体性依托檩条、墙梁及隅撑来保证，从而减少了屋盖支撑的数量。n支撑多用张紧的圆钢做成，很轻便。n梁、柱多采用变截面，截面与弯矩成正比；腹板宽厚比较大(腹板厚度较薄)，在设计时利用其屈曲后强度，以节省资料。当然，由于变截面门式刚架到达极限承载力时，能够会在多个截面处构成塑性铰而使刚架瞬间构成机动体系，因此塑性设计不再适用。二、门式刚架构造的特点n组成构件的板件较薄，对制造、涂装、运输、安装的要求高。在门式刚架构造中，焊接构件中板的最小厚度

5、为3mm；冷弯簿壁型钢构件中板的最小厚度为l.5m，压型钢板的最小厚度为0.4mm。构件在外力撞击下容易发生部分变形。同时，锈蚀对构件截面减弱带来的后果更为严重。n 构件的抗弯刚度、抗扭刚度比较小，构造的整体刚度也比较柔。因此，在运输和安装过程中要采取必要的措施，防止构件发生弯曲和改动变形。n构造构件可全部在工厂制造，构件单元可根据运输条件划分，单元之间在现场用螺栓衔接。二、门式刚架构造的特点三、门式刚架构造的运用n在工业兴隆国家，轻型门式刚架房屋钢构造历经数十年的开展，目前已非常广泛的运用于各种房屋构造中。随着钢材产量、钢构造制造安装技术的提高，近年来在我国得到迅速的开展。n广泛地用于厂房、

6、仓库、买卖市场、大型超市、展览馆、体育馆、活动房屋及加层等建筑中。nCECS102:2002n轻型门式刚架构造适用于起分量不大于200kN的A1A5任务级别桥式吊车或30kN悬挂式起重机的单层房屋钢构造。第一节第一节 门式刚架构造的组成和特点门式刚架构造的组成和特点1.何谓摇摆柱？2.门式刚架柱何时可采用变截面？3.门式刚架柱脚有哪两种方式？适用何种情况？4.门式刚架的梁、柱轴线如何定义？5.门式刚架的跨度如何定义？通常尺寸为多少？6.门式刚架的高度如何定义？通常尺寸为多少？7.门式刚架的屋面坡度通常为多少？8.山墙处门式刚架构造有哪两种处置方法。9.门式刚架房屋的温度区段长度为多少？10.伸

7、缩缝处构造如何处置？11.柱间支撑如何设置？12.屋面支撑如何设置？第二节 轻型门式刚架的构造方式和布置 一、构造方式v轻型门式刚架可分为单跨、双跨、多跨刚架以及带挑檐的和带毗屋的刚架等方式；第二节第二节 轻型门式刚架的构造方式和布置轻型门式刚架的构造方式和布置 按屋面坡脊数可分为单坡单脊、双坡单脊和多坡多脊。一、构造方式v门式刚架的跨数是由其跨度和房屋宽度决议，普通柱高较大时，采用大跨度，用钢量添加较快，宜采用双跨或多跨刚架。v对多跨刚架，宜采用单坡单脊或双坡单脊屋面，可防止多坡多脊刚架内天沟易产生渗漏及堆雪的弊端。v根据跨度、高度及荷载不同，门式刚架的梁、柱可采用变截面或等截面的实腹焊接工

8、字形截面或轧制H形截面。设有桥式吊车时，柱宜采用等截面方式。变截面方式通常改动腹板的高度，做成楔形，必要时也可改动腹板厚度。构造构件在运输单元内普通不改动翼缘截面，必要时可改动翼缘厚度，邻接的运输单元可采用不同的翼缘截面，两单元相邻截面高度宜相等。铰接柱脚的刚架柱宜采用渐变截面的楔形柱。刚接柱脚的刚架宜采用等截面柱或阶形柱。设有桥式吊车时，柱宜采用等截面方式。 一、构造方式v多跨刚架中间柱与刚架斜梁的衔接可采用铰接，衔接构造简单，制造、安装方便，两端铰接的中间柱称为摇摆柱。摇摆柱不参与抵抗侧向力，截面也比较小，全部的抗侧力由边柱和梁构成的刚架承当。当房屋无桥式吊车，且房屋不是很高、风荷载也不是

9、很大时，中间柱宜采用摇摆柱，由于边柱的高度相对比较小，资料可以比较充分地发扬作用。但在设有桥式吊车的房屋中，中间柱两端宜采用刚接，以添加刚架的侧向刚度。一、构造方式v柱脚可采用刚接或铰接方式，前者可节约钢材，但根底费用有所提高，加工、安装也较为复杂。门式刚架的柱脚通常按铰接设计。当设有5t以上桥式吊车时，为提高厂房的抗侧移刚度，柱脚宜采用刚接方式，多跨房屋的中柱与斜梁也宜采用刚接衔接。v维护构造宜采用压型钢板和冷弯薄壁型钢檩条组成，外墙也可采用砌体或底部砌体、上部轻质资料的方式。一、构造方式v门式刚架可由多个梁、柱单元构件组成，柱普通为单独的单元构件，斜梁可根据运输条件划分为假设干个单元。单元

10、构件本身采用焊接，单元之间可经过端板以高强度螺栓衔接。v门式刚架轻型房屋屋面坡度宜取1/81/20，在雨水较多的地域宜取其中的较大值。单层门式刚架轻型房屋可采用隔热卷材做屋盖隔热和保温层，也可以采用带隔热层的板材作屋面。一、构造方式二、建筑尺寸v门式刚架的跨度，应取横向刚架柱轴线间的间隔。宜为936m。当边柱宽度不相等时，其外侧应对齐。对无吊车或吊车吨位较小时，经济跨度在18m 21m，而吊车吨位较大时，经济跨度在24m 30m。 v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，应根据运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。宜为4.59.0m，必要时可适当

11、加大，当有桥式吊车时不宜大于12m。第二节第二节 轻型门式刚架的构造方式和布置轻型门式刚架的构造方式和布置 v柱的轴线可取经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；斜梁的轴线可取经过变截面梁段最小端中心与斜梁上外表平行的轴线。二、建筑尺寸房屋宽度房屋最大高度房屋檐口高度地坪刚架高度刚架跨度建筑定位轴线斜梁轴线柱轴线v房屋的檐口高度应取地坪至房屋外侧檩条上缘的高度，最大高度应取地坪至屋盖顶部檩条上缘的高度，宽度应取房屋侧墙墙梁外皮之间的间隔，长度应取两端山墙墙梁外皮之间的间隔。v门式刚架的间距，即柱网轴线在纵向的间隔宜为69m。v挑檐长度可根据运用要求确定，宜为0.51.

12、2m，其上翼缘坡度宜与横梁坡度一样。二、建筑尺寸三、构造平面布置v门式刚架轻型房屋钢构造的纵向温度区段长度不宜大于300m，横向温度区段长度不宜大于150m。当有计算根据时，温度区段长度可适当加大。v当需求设置伸缩缝时，可在搭接檩条的螺栓衔接处采用长圆孔，并使该处屋面板在构造上允许胀缩，吊车梁与柱的衔接宜采用长圆孔。或设置双柱。v在多跨刚架部分抽掉中柱或边柱处，可布置托梁或托架。v山墙处可设置由斜梁、抗风柱和墙架组成的山墙墙架，或直接采用门式刚架。第二节第二节 轻型门式刚架的构造方式和布置轻型门式刚架的构造方式和布置 四、檩条和墙梁布置v屋面檩条普通应等间距布置。但在屋脊处，应沿屋脊两侧各布置

13、一道檩条，使得屋面板的外伸宽度不要太长普通不大于200mm；在天沟附近应布置一道檩条，以便与天沟固定。v确定檩条间距时，应综合思索天窗、通风屋脊、采光带、屋面资料、檩条规格等要素按计算确定。第二节第二节 轻型门式刚架的构造方式和布置轻型门式刚架的构造方式和布置 四、檩条和墙梁布置v门式刚架轻型房屋钢构造的侧墙，在采用压型钢板作围护面时，墙梁宜布置在刚架柱的外侧，其间距由墙板板型及规格确定，且不应大于计算要求的值。v外墙除可以采用轻型钢板墙外，在抗震设防烈度不高于6度时，还可采用砌体；当为7度、8度时，还可采用非嵌砌砌体；9度时还可采用与柱柔性衔接的轻质墙板。四、檩条和墙梁布置五、支撑布置v在每

14、个温度区段或者分期建立的区段中，应分别设置能独立构成空间稳定构造的支撑体系。在设置柱间支撑的开间应同时设置屋盖横向支撑以组成几何不变体系。v柱间支撑应在每一柱列布置，间距应根据房屋纵向柱距、受力情况及安装条件确定。当无吊车时取3045m；当有吊车时宜设在温度区段的中部，或当温度区段较长时宜设在三分点处，且间距不大于60m。v当房屋高度相对于柱间距较大时，柱间支撑宜分层设置。当建筑物宽度大于60m时，在内柱列宜适当添加柱间支撑。第二节第二节 轻型门式刚架的构造方式和布置轻型门式刚架的构造方式和布置 v当房屋中不允许设置交叉柱间支撑时，可设置其它方式的柱间支撑；当不允许设置任何柱间支撑时，应设计为

15、纵向刚架。 v设置柱间支撑的开间应同时设置屋盖横向支撑以组成几何不变体系。屋盖支撑宜设在温度区段端部的第一个或第二个开间。当设在第二个开间时，在第一开间的相应位置宜设置刚性系杆。在刚架转机处如柱顶和屋脊应沿房屋全长设置刚性系杆。v在设有带驾驶室且起分量大于15t桥式吊车的跨间，应在屋盖边缘设置纵向支撑。五、支撑布置五、支撑布置v门式刚架轻型房屋钢构造的支撑，宜采用带张紧安装的十字交叉圆钢组成，圆钢与构件的夹角宜接近45o，在30o60o范围。当设有不小于5t的桥式吊车时，柱间支撑宜采用型钢方式。由支撑斜杆等组成的程度桁架，其直腹杆宜按刚性系杆思索，v在温度区段端部吊车梁以下不宜设置柱间刚性支撑

16、。v刚性系杆可由檩条兼作，此时应满足对压弯构件的刚度和承载力的要求。当不满足时，可在刚架斜梁间加设钢管、H型钢或其它截面的杆件。柱间支撑 檩条 屋盖支撑 门式刚架 墙梁 单层轻型房屋构造布置 五、支撑布置n例例3-1 南京某公司拟建一长度南京某公司拟建一长度72m、跨度、跨度18m的厂房，的厂房，采用门式刚架构造，柱距采用门式刚架构造，柱距6m，刚架高度，刚架高度5.7m，屋面坡度，屋面坡度1:10，屋面及墙面采用夹心彩钢板，檩条间距，屋面及墙面采用夹心彩钢板，檩条间距15m。试布。试布置厂房构造的屋盖横向支撑和柱间支撑。置厂房构造的屋盖横向支撑和柱间支撑。45004500450045006

17、0 0 06 0 0 06 0 0 06 0 0 06 0 0 06 0 0 06 0 0 06 0 0 06 0 0 06 0 0 06 0 0 06 0 0 0G X GG X GG X GG X GG X GS CS CS CS CS CS CS CS CS CS CS CS CGJ1GJ2GJ3GJ3GJ3GJ2GJ2GJ3GJ3GJ3GJ3GJ2GJ1X GG X GX GX GX G5700600060006000600060006000600060006000600060006000ZCZCZCGXGGXG第二节第二节 轻型门式刚架的构造方式和布置轻型门式刚架的构造方式和布置 第

18、三节 作用效应计算1.轻型门式刚架风荷载体型系数取值与普通构造有何不同？2.轻型门式刚架屋面的活荷载为多少？3.轻型门式刚架风载体型系数取值时端区如何确定？4.门式刚架采用何种分析方法确定构造内力？第三节 作用效应计算一、荷载计算 应按CECS：102的规定采用，包括以下荷载工况： 1. 永久荷载(1)构造的自重包括屋面、檩条、支撑、刚架、墙架等，按现行国家规范GB50009采用；(2)悬挂在构造上的非构造构件的重力荷载包括吊顶、管线、天窗、门窗等，按实践情况思索。2. 可变荷载 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规范值按程度投影面积计算应取0.5kN/m2 ；对受荷程

19、度投影面积超越60m2的刚架构件，屋面均布活荷载规范值可取不小于0.3 kN/m2 。 设计屋面板和檩条时应思索施工和检修集中荷载人和小工具的重力按规定取用，规范值为1.0kN，并在最不利位置进展验算；一、荷载计算 屋面雪荷载和积灰荷载，按规定采用； 风荷载，垂直于建筑物外表的风荷载，可按以下公式计算：一、荷载计算0wwzsk式中：wk风荷载规范值kNm2； w0根本风压，按的规定值乘以1.05采用； z风荷载高度变化系数，按的规定采用；当高度小于10m时，应按10m高度处的数值采用； s风荷载体型系数，思索内、外风压最大值的组合，且含阵风系数。一、荷载计算对于门式刚架轻型房屋，当其屋面坡度不

20、大于10o、屋面平均高度不大于18m、房屋高宽比不大于1、檐口高度不大于房屋的最小程度尺寸时，风荷载体型系数s，应按计算，分别思索刚架上的风荷载体型系数，檩条和墙梁的风荷载体型系数，屋面板和墙板的风荷载体型系数，山墙墙架构件的风荷载体型系数及屋面挑檐的风荷载体型系数等。未作规定的建筑类型和体型，风荷载体型系数阵风系数可按现行国家规范GB50009的规定采用。 一、荷载计算建筑类型分 区端 区中 间 区1E2E3E4E5E6E123456封锁式0.501.400.800.700.900.300.251.000.650.550.650.15部分封锁式0.101.801.201.101.000.20

21、0.151.401.050.950.750.05注： 表中正号(压力)表示风力由外朝向外表，负号(吸力)表示风力自外表向外分开，下同； 屋面以上的周边伸出部分，对1区和5区可取+1.3，对4区和6区可取1.3，这些系数包括了迎风面和背风面的影响； 当端部柱距不小于端区宽度时，端区风荷载超越中间区的部分，宜直接由端刚架接受； 单坡房屋的风荷载体型系数，可按双坡房屋的两个半边处置。刚架上的风荷载体型系数双坡刚架一、荷载计算单坡刚架H屋顶至地面的平均高度，可近似取檐口高度；z计算维护构造构件时的房屋边缘带宽度，取建筑最小程度尺寸的10%或0.4H中之最小值，但不得小于建筑最小程度尺寸的4%或1m；计

22、算刚架时的房屋端区宽度取z横向和2z纵向。 屋面与程度面的夹角；B建筑宽度；一、荷载计算 吊车荷载，应按 GB500092001计算； 地震作用，应按GB500112001计算。计算刚架地震作用时，普通可采用底部剪力法，对无吊车且高度不大的刚架可采用单质点简图如图a，此时，可假定柱上半部及以上的各种竖向荷载质量均集中于质点m1；一、荷载计算1 m1 m2 m2 (a)单质点简图 (b)三质点简图 刚架质点的质量集中 m1 m1 m2 m2 当有吊车荷载时，可采用3质点简图如图b，此时m1质点集中屋盖质量及上阶柱上半区段内的竖向荷载，m2质点集中吊车桥架、吊车梁及上阶柱下区段与下阶柱上半段包括墙

23、体的相应竖向荷载。一、荷载计算二、荷载效应组合荷载效应组合应符合以下原那么： 屋面均布活荷载不与雪荷载同时思索，应取两者中的较大值； 积灰荷载应与雪荷载或屋面均布活荷载中的较大值同时思索； 施工或检修集中荷载不与屋面资料或檩条自重以外的其它荷载同时思索； 多台吊车的组合应符合现行国家规范的规定； 风荷载不与地震作用同时思索。第三节 作用效应计算三、内力计算n变截面门式刚架应采用弹性分析方法确定各种工况下的内力，仅构件全部为等截面时才允许采用塑性分析方法按现行国家规范的规定进展设计。但后一种情况在实践工程中已很少采用。n进展内力分析时，通常取单榀刚架按平面构造分析内力，普通不思索应力蒙皮效应，而

24、把它当作平安贮藏。计算内力时可采用有限元法直接刚度法。第三节 作用效应计算n计算时可将变截面刚架梁、柱构件划分为假设干段，每段可视为等截面，普通可按单元两端惯性矩的比值不小于0.8来确定单元长度，单元的截面参数可取该单元的平均值；也可采用楔形单元。 n当需求手算校核时，可采用普通构造力学的方法如力法、位移法、弯矩分配法等或利用静力计算的公式、图表进展。n刚架构造内力和位移的计算普通采用一阶弹性实际。n二阶弹性实际。构造的平衡建立在构造变形后形状和节点新的坐标位置上。三、内力计算n一阶弹性实际具有线性的可叠加特性，即：荷载效应的组合结果与荷载组合后的效应分析结果是一致的。二阶弹性实际不具有线性的

25、叠加性质 n目前国内外曾经开发了多套门式刚架构造设计商业软件，如STAAD、STS、3D3S等，这些软件可完成构造的计算设计任务，并可绘制部分施工图以供参考。三、内力计算n刚架的最不利内力组合应按梁、柱控制截面分别进展，普通可选柱底、柱顶、柱牛腿处及梁端、梁跨中等截面进展组合并进展截面验算。n计算刚架控制截面的内力组合主要有：n Nmax、对应的M及V；n Mmin即负弯矩最大、对应的N及V；n Mmax即正弯矩最大 、相应N及V ； nVmax、对应的M及N，锚栓能够受拉。n 相应的M、N、V应尽能够大，但对柱脚锚栓、抗剪衔接件的计算尚应思索Mmax相应N尽能够小、Vmax相应N能够小的组合

26、。 三、内力计算四、侧移计算n门式刚架构造的侧移应采用弹性分析方法确定，计算时荷载取规范值，不思索荷载分项系数。侧移可以用有限元法计算，在初选构件截面估算侧移刚度时，可用给出的柱顶侧移简化公式计算，以免因刚度缺乏而需求重新调整构件截面。n在风荷载规范值作用下的刚架柱顶位移不应超越以下限值：n(1)不设吊车：采用轻型钢板墙时为h/60，采用砌体墙时为h/100，h为柱高；n(2)设有桥式吊车：吊车有驾驶室时为h/400，吊车由地面操作时为h/180 ，h为柱高。第三节 作用效应计算n的侧移计算简化公式。n1单跨刚架n (1)当单跨变截面刚架横梁上绿坡度不大于l:5时，在柱顶程度力作用下的侧移，可

27、按以下公式估算：n柱脚铰接刚架n柱脚刚接刚架n对于楔形构件n对于双楔形横梁四、侧移计算2/ )1 (b2b1b0bIIII2/ )(c1c0cIIIbct/hILI当坡度大于1:10时，L应取横梁沿坡折线的总长度2s 四、侧移计算H刚架柱顶等效程度力；当估算刚架在沿柱高度均布程度风荷载作用下的侧移时柱脚铰接刚架：H0.67W，柱脚刚接刚架；H0.45 W ，W(w1十w4)h四、侧移计算当估算刚架在吊车程度荷载Pc作用下的侧移时，柱脚铰接刚架：H1.15Pc柱脚刚接刚架：HPc为吊车程度荷载Pc作用高度与柱高度之比。四、侧移计算2两跨刚架 (1) 中间柱为摇摆柱的两跨刚架，柱顶侧移可前式计算，

28、但式中L应以2s，s为单坡面长度。四、侧移计算(2)当中间柱与横梁刚性衔接时，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，惯性矩各为1/2)，按以下公式计算整个刚架在柱程度荷载作用下的侧移：)2(12t3eiiiihEIKiKHuiiiiiIhlIbet4reIIIlirrIIIIllKi柱脚铰按时各单跨刚架侧向刚度之和hi所计算跨两柱的平均高度，Ii与所计算柱相衔接的单跨刚架梁的长度；Iei两柱惯性矩不一样时的等效惯性矩；Il、 Ir分别为左、右两柱的惯性矩。四、侧移计算例例3-2 试进展中间门式刚架的荷载、内力计算和位试进展中间门式刚架的荷载、内力计算和位移验算，地面粗糙度移

29、验算，地面粗糙度B类。其它条件同例类。其它条件同例3-1。解：本刚架采用铰接柱脚，柱为变截面焊接解：本刚架采用铰接柱脚，柱为变截面焊接H型钢，型钢，假定小头截面为假定小头截面为H220200610，大头截面为，大头截面为H500200610；梁为等截面焊接；梁为等截面焊接H型钢，采用型钢，采用H500180610 。1荷载取值：根据门刚规程荷载取值：根据门刚规程CECS102:2002，由于，由于门式刚架受荷投影面积门式刚架受荷投影面积618=108 m260 m2，屋，屋面竖向均布活荷载规范值取面竖向均布活荷载规范值取0.3kN/m2，根据，根据，南京市，南京市50年根本风压年根本风压W0=0.40kN/m2，根本雪压，根本雪压S0=0.65kN/m2；夹心彩；夹心彩钢板钢板0.15 kN/m2，檩条或墙梁及支撑取，檩条或墙梁及支撑取0.1 kN/m2。 第三节 作用效应计算门式刚架的风荷载体型系数按表3-1封锁式中间区取值，如图3-16。2荷载计算1横梁上作用荷载恒载规范值：g=0.15+0.16 =1.5 kN/m当刚架梁、柱自重不是由有限元程序自动计算时，恒载规范值中应计入梁、柱自重。活载规范值：q=0.656=3.9 kN/m根本雪压大于均布活荷载例例3-2风-1.0+0.25-0.65-0.552风荷载垂直于构件外表风压高度变化系数z=1.0迎