门式刚架设计指导

1、第三章 门式刚架轻钢结构设计§3.1设计一般规定一、结构形式1.门式刚架分为单跨、双跨、多跨（刚架以及带挑檐的和带毗屋的刚架形式。多跨刚架中间柱与刚架斜梁的连接，可采用铰接（俗称摇摆柱）。多跨刚架宜采用双坡或单坡屋盖，必要时也可采用由多个双坡单跨相连的多跨刚架形式。2.在门式刚架轻型房屋钢结构中，屋盖应采用压型钢板屋面板和冷弯薄壁型钢檩条，主刚架可采用变截面实腹刚架，外墙宜采用压型钢板墙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的出平面稳定性，由与檩条或墙梁相连接的隅撑来保证。主刚架间的交叉支撑可用张紧的圆钢。3.根据跨度、高度和荷载的不同，门式刚架的梁、柱可采用变截面或等

2、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。4. 门式刚架轻型房屋的屋面坡度宜取1/81/20，在雨水较多的地区可取其中较大值。5.外墙除采用以压型钢板作维护面的轻质墙体外，上可采用砌体外墙或底部为砌体、上部为轻质材料的墙。二、.建筑尺寸1.门式刚架的跨度，应取横向刚架柱轴线间的距离，宜为936m，以3m为模数，必要时也可采用非模数跨度。边柱的截面高度不相等时其外侧应对齐。2.门式刚架的高度，应根据使用要求的室内净高确定，应取地坪至柱轴线与斜梁轴线交点之间的高度。无吊车房屋门式钢架高度宜取4.59m；有吊车的厂房应根据轨顶标高和吊车净空要求确定，一般宜为912m。

3、3.门式刚架的间距，即柱网轴线在纵向的距离宜为6m，也可采用7.5m或9m，最大可用12m。门式刚架跨度较小时可用4.5m。4.门式刚架的高、宽、长门式刚架轻型房屋的檐口高度，应取地坪至房屋外侧檩条上缘的高度。门式刚架轻型房屋的最大高度，应取地坪至屋盖顶部檩条上缘的高度。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离。挑檐长度可根据使用要求确定，宜为0.51.2m，其上翼缘坡度宜与斜梁坡度相同。门式刚架轻型房屋的长度，应取房屋两端山墙墙梁外皮之间的距离。5.柱的轴线可取通过柱下端（截面小端）截面中心的竖向轴线；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

4、梁上表面平行的轴线。三、结构布置1.平面布置温度区段长度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。当需要设置温度缝（伸缩缝）时。可采用两种作法：习惯上采用双柱较多。在檩条端部的螺栓连接处在纵向采用长圆孔，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也沿纵向采用长圆孔。在多跨刚架局部抽掉中柱或边柱处，可布置托梁或托架。屋面檩条的形式和布置，应考虑天窗、通风口、采光带、屋面材料和檩条供货等因素的影响；屋面压型钢板的板型与檩条间距和屋面荷载有关。山墙处可设置由斜梁、

5、抗风柱和墙梁及支撑组成的山墙墙架或采用门式刚架。 2.墙架布置门式刚架轻型房屋钢结构侧墙墙梁的布置，应考虑设置门窗、挑檐等构件和维护材料的要求。门式刚架轻型房屋钢结构的侧墙，当采用压型钢板作维护面时，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。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；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；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。3.支撑布置(1)在每个温度区段(纵向温度区段长度不大于300m)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

6、间支撑的开间，应同时设置屋盖横向水平支撑，以组成几何不变的支撑体系。(3)端部支撑宜设在温度区间端部的第二个开间，在第一开间的相应位置宜设置刚性水平系杆。(4)柱间支撑的间距应根据安装条件确定，无吊车时宜取30m45m，当有吊车时宜设在温度区段的中部，且间距不应大于60m，否则需加设。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。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30°60°范围内。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。§3.2荷载荷载应按建筑

7、结构荷载规范GB50009-2001，钢结构设计规范GB50017-2003，门式刚架轻型房屋钢结构技术规程CECS 1022002，钢结构设计手册采用。一、屋面荷载 1.作用在屋面结构上的荷载有：永久荷载 包括屋面、屋架和天窗架等结构重量，以及作用于屋架节点上的设备，管道自重等。可变荷载 包括屋面均布活荷载、雪荷载、积灰荷载、吊车荷载、风荷载等。偶然荷载 其他意外事故产生的荷载。2.屋面均布活荷载不上人屋面屋面均布活荷载标准值（按水平投影面积计算）一般为0.5KN/m2，（不与雪荷载同时考虑），而在门式刚架轻型房屋钢结构技术规程CECS 1022002中补充定义了对支承轻型屋面的构件或结构（

8、檩条、屋架、框架等），受荷水平投影面积超过60m2时，屋面竖向均布活荷载标准值应取不小于0.3 KN/m2。上人屋面按使用要求确定，但不得小于2.0KN/m2。3.施工或检修荷载设计屋面板和檩条时应考虑施工或检修集中荷载，其标准值取1.0 KN。当施工荷载有可能超过上述荷载时，应按实际情况采用，或加腋梁、支撑等临时设施承受。4.雪荷载、积灰荷载雪荷载和积灰荷载的标准值按建筑结构荷载规范GB50009-2001的规定采用外，并对屋面和檩条应考虑在屋面天沟、阴角、天窗挡风板内以及高低跨相接处的荷载增大系数。二、吊车荷载1.吊车竖向荷载吊车竖向荷载应根据最不利的情况来确定，即当吊车主起吊的重量达到最

9、大，而且小车位于桥架一端的极限位置时，在靠近小车的一端轮压为，而另一端的轮压为，此二者同时产生。作用于柱上的吊车竖向荷载标准值，应按下式计算：式中-吊车的最大轮压或最小轮压-对柱子的反力影响线（图3-1）图3-1 吊车竖向荷载与反力影响线计算吊车的竖向荷载时，不考虑动力系数。计算吊车竖向荷载时，应按实际使用的吊车台数来确定。但每跨同一层紧靠工作的吊车数量，一般不多于两台，多跨框架的吊车数量，一般不多于四台；对设有双层或多层的框架，要考虑上层吊车满载而下层吊车不存在，或下层吊车满载而上层吊车为空载并且处于最不利的位置(空载的轮压值可近似地取最小轮压值)。多台吊车的竖向荷载标准值应乘以下列折减系数

10、：轻、中级工作制吊车：当两台吊车组合时， 0.9，当四台吊车组合时， 0.8，重级工作制吊车：当两台吊车组合时， 0.95；当四台吊车组合时， 0.85。吊车竖向荷载是由吊车梁底部支承面上传入柱内， 由于吊车轨道中心线与下段柱截面重心线间有偏心距，故需要计算加于变截面处的弯矩。2.吊车横向荷载每个吊车轮的横向水平荷载应按下式计算；式中 吊车起重量（t）；小车重量（t）； 吊车的全部轮数； 系数，按下列情况采用：对软钩吊车： 当Q10t时， 当Q=1650t时， 当Q75t时， 对硬钩吊车： 吊车横向水平荷载同时作用于跨间的两边轨道上，并应考虑正反两个方向都有可能发生。计算两边柱上所作用的横向水

11、平荷载标准值，与求竖向荷载标准值时的位置相同。汁算吊车横向水平荷载时，不论单跨或多跨厂房的框架最多考虑两台。考虑两台同时制动的吊车横向水平荷载标准值，应乘以下列折减系数： 轻、中级工作制吊车 0.9； 重级工作制吊车 0.95。三、风荷载垂直于建筑物表面上的风荷载标准值按下述公式计算：式中： 基本风压；高度z处的风振系数；风荷载体型系数； 风压高度变化系数。四、地震作用按现行国家标准建筑抗震设计规范GB50011-2001的规定采用。如需计算刚架地震作用一般采用底部剪力法。§3.3内力分析刚架的横向计算一般取单榀刚架按平面计算方法进行，采用弹性设计方法。多跨刚架在各种荷载作用下的内力

12、计算可采用计算机（结构力学的电算程序或其他专用程序）计算或手算方法，但手算方法计算量较大，一般可用Matlab或C语言编制计算程序，再用结构力学电算校核。§3.4荷载效应组合一、荷载效应组合原则屋面均布活荷载与雪荷载不同时考虑，设计时取两者较大值；积灰荷载与屋面活荷载或雪荷载两者中较大者同时考虑；施工或检修集中荷载只与屋面材料及檩条自重荷载同时考虑；风荷载不与地震作用同时考虑。二、内力组合1.内力组合原则任何情况下均应考虑永久荷载，除永久荷载以外的其它荷载，应根据最不利组合的原则取。当参与组合的可变荷载有两个或两个以上，且其中包括风荷载时，除永久荷载以外，所有可变荷载应乘以组合折减系

13、数0.9。当参与组合的可变荷载仅为风荷载时，永久荷载和风荷载均不乘组合折减系数。当参与组合的可变荷载无风荷载时，永久荷载和其它可变荷载均不乘组合折减系数。2.计算控制截面的内力组合时一般应计算以下四种组合：与相应的、组合；与相应的、组合；情况下+及相应；情况下-（最大负弯矩）及相应；进行上述计算时均应考虑风荷载、吊车水平荷载、地震作用正向或反向作用及最大、最小吊车轮压可分别作用在左柱或右柱的最不利组合。最不利内力组合应按梁、柱控制截面分别进行，一般可选柱底、柱顶、柱阶形变截面处及梁端、梁跨中等截面进行组合和截面的验算。§3.5截面验算一、刚架横梁的截面验算实腹式横梁在平面内和平面外均

14、应按压弯构件计算强度和稳定，平面外计算长度取侧向支承点间的距离。当实腹式横梁的下翼缘受压时，必须在受压翼缘的两侧布置隅撑。1.强度验算： 2.平面内稳定验算： 3.平面外稳定验算： 4.局部稳定： 翼缘： 腹板： 当时， 当时，5.刚度： 式中 对x轴的弯矩； 对x轴的净截面抵抗矩；对x轴较大受压翼缘的毛净截面抵抗矩； 截面塑性发展系数； 、对x轴和y轴的轴心受压构件稳定系数；等效弯矩系数；钢材抗弯强度设计值；调整系数； 二、刚架柱的截面验算。门式刚架柱是典型的压弯构件，应按压弯构件进行验算。主要验算其强度、平面内稳定、平面外稳定、局部稳定（对实腹构件）和刚度（长细比）。1.强度验算： 2.平

15、面内稳定验算： 3.平面外稳定验算： 4.局部稳定： 翼缘： 腹板： 当时， 当时，5.刚度： §3.6焊接工字形吊车梁的构造与计算 一、概述1.型钢吊车梁(或加强型钢吊车梁)用型钢(有时用钢板、槽钢或角钢加强上翼缘)制成，制作简单、运输及安装方便，一般适用于跨度6m，吊车起重量Q10吨的轻、中级工作制的吊车梁。2.吊车梁一般设计成简支结构，因为简支结构具有传力明确、构造简单、施工方便等优点被广泛采用，而连续结构虽较简支结构节约钢材，但因计算、构造、施工等远较简支结构复杂，且支座沉陷敏感，对地基要求较高，通常又多采用三跨或五跨相连接，故国内使用并不普遍。3.由于焊接和高强度螺栓连接的

16、发展，目前极大部分的吊车梁或吊车桁架均采用焊接结构，而铆接结构仅用于焊接结构有困难的大跨度特重级吊车梁或吊车桁架。4. 工字形吊车粱一般设计成等高度、等截面的形式，根据需要也可设计成变高度(支座处梁高缩小)、变截面的形式。5. 一般的门式刚架轻型房屋系统中的吊车梁系统一般为起重量不大于20t，中、轻级工作制桥式吊车或3t悬挂式起重机，吊车梁的跨度一般为6m9m，这两类吊车梁一般可采用截面由工字型钢或焊接组合工字型钢组成的简支吊车梁系统。这种结构吊车产生的横向荷载都比较小，一般采用加强受压翼缘（加宽或加厚）的方式提高吊车梁的整体稳定性，不再单独设置制动结构。二、荷载1.吊车梁或吊车桁架主要承受吊

17、车的竖向荷载和水平荷载，由工艺设计人员提供吊车起重量及吊车级别。吊车梁或吊车桁架承受的荷载为：（1）吊车的竖向荷载标准值为吊车的最大轮压。（2）吊车的横向水平荷载标准值，可按横行小车重量与额定最大起重量的百分数采用如§3.2。 (3)吊车的纵向水平荷载标准值，应按作用在一边轨道上所有刹车轮的最大轮压之和的10采用，即： 式中 作用在一侧轨道上，两台起重量最大的吊车所有刹车轮(一般为每台吊车刹车轮的一半)最大轮压之和； n吊车一侧的轮数； 吊车起重量； 小车重量，当无资料时，软钩吊车可近似按下述情况确定： 当时，；当时，。(4)作用在吊车梁或吊车桁架走道板上的活荷载，一般可取2.0kN

18、m，当有积灰荷载时，按实际积灰厚度考虑，一般为0.31.0kNm2。(5)计算吊车梁由于竖向荷载产生的弯矩和剪力时，应考虑轨道和它的固定件、吊车制动结构、支撑系统，以及吊车梁的自重等，并近似地简化为将求得的弯矩和剪力值乘以表3-1中的系数。表3-1 系数值 吊车梁或吊车桁架系数吊车梁吊车桁架梁跨度（m）6121518值1.031.051.061.071.062.荷载取值：计算吊车梁或吊车桁架的强度、稳定性以及连接的强度时，应采用荷载设计值(荷载标准值乘以荷载分项系数1.4)，计算疲劳和正常使用状态的变形时，应采用荷载标准值。3. 动力系数取值：对于直接承受动力荷载的结构(如吊车梁)计算强度和稳

19、定性时，吊车竖向荷载值应乘以动力系数：对悬挂吊车(包括电动葫芦)以及轻，中级工作制的软钩吊车，动力系数取1.05，对重级工作制的软钩吊车、硬钩吊车以及其它特种吊车，动力系数可取1.1，计算疲劳和变形时，动力荷载不乘动力系数。4. 吊车台数的取用：计算吊车梁及其制动结构的疲劳及挠度时，吊车荷载应按作用在跨间内起重量最大的一台吊车确定。计算制动结构的强度时：对位于边列柱的吊车梁或吊车桁架，其制动结构应按同跨两台最大吊车所产生的最大横向水平荷载进行计算；对位于中列柱的吊车梁或吊车桁架，其制动结构应按同跨两台最大吊车或相邻跨间各一台最大吊车所产生的最大横向水平荷载，取其两者中的较大者进行计算。三、焊接

20、工字形吊车梁的截面选择1、梁的高度：在确定吊车梁的高度时，应考虑经济要求、刚度要求、建筑净空要求和腹板钢板规格。建筑净空要求：决定梁的最大高度由建筑设计或工艺根据梁下面房屋必需具备的净空所提出，结构设计时必须满足此要求，即。刚度要求：决定梁的最小高度根据正常使用极限状态的要求，梁在荷载标准值作用下的挠度不得超过设计规范规定的容许值。由此得到吊车梁的最小高度为：经济要求：决定梁的经济高度式中 W梁的毛截面抵抗矩(mm)，可取W=(1.11.2)M一竖向荷载作用下的最大弯矩。从上面三个要求并考虑钢板宽度规格，可选定吊车梁腹板的合理高度（宜取为50mm或100mm的倍数），从而大致确定吊车梁的高度。

21、具体设计时，取腹板高度，估出的梁高满足。2、腹板厚度：梁的腹板厚度一般按经验公式、支座处的抗剪要求和局部挤压条件来选定。经验公式： 或式中 腹板高度（mm）；腹板厚度（mm）；抗剪要求：可近似地按下式计算：t式中 支座处最大剪力；钢板的抗剪强度设计值；局部挤压应力：即3、翼缘尺寸：腹板高度和厚度确定后，可用下式求得翼缘所需的面积，从而决定其宽度和厚度：翼缘宜用一层钢板，其厚度应不小于8mm，不大于40mm；翼缘宽度一般为(1/31/5)。当上翼缘轨道用压板连接时，翼缘宽度应大于300mm，且为10mm的整数倍。考虑到翼缘的局部稳定，翼缘宽度应不大于30 (Q235钢)或24 (16锰钢)。此外

22、，在选定翼缘宽度时应注意满足便于与柱或制动结构相连接的构造尺寸。为了保证受压翼缘不会局部失稳，受压翼缘自由外伸宽度与其厚度之比，应符合下式要求：四、焊接工字形吊车梁的计算1内力计算计算吊车梁的内力时，由于吊车荷载为动力荷载，首先应确定求各内力所需吊车荷载最不利位置，再按此求梁的最大弯矩及其相应的剪力、支座最大剪力。常用简支吊车梁，当吊车荷载作用时，其最不利的荷载位置、最大弯矩和剪力可按下列情况确定：(1) 二个轮子作用于梁上时(图3-2所示)：图3-2 吊车梁计算简图（二轮）图不清晰（a）弯矩；（b）剪力最大弯矩点(C点)的位置为：最大弯矩为：最大弯矩处的相应剪力为：(2) 三个轮子作用于梁上

23、时(图3-3所示)：图3-3吊车梁计算简图（三轮）图不清晰（a）弯矩；（b）剪力最大弯矩点(C点)的位置为：最大弯矩为：最大弯矩处的相应剪力为：(3)四个轮子作用于梁上时(图3-4所示)：图3-4吊车梁计算简图（四轮）图不清晰（a）弯矩；（b）剪力最大弯矩点(C点)的位置为：最大弯矩为： 最大弯矩处的相应剪力为： 当时，最大弯矩及相应的剪力V均与上述公式相同，但公式中的应用代入。(4)六个轮子作用于梁上时(图3-5所示)：图3-5吊车梁计算简图（六轮）图不清晰（a）弯矩；（b）剪力最大弯矩点(C点)的位置为：最大弯矩为： 最大弯矩处的相应剪力为： 当及时，最大弯矩点(C点)的位置为：最大弯矩及

24、相应的剪力V均与上述公式相同，但公式中的应用代入。(5)最大剪力应在梁端支座处。因此，吊车竖向荷载应尽可能靠近该支座布置(如图3-3b至图3-6b)，并按下式计算支座最大剪力：式中 作用于梁上的吊车竖向荷载数。2强度计算吊车梁截面强度验算应对其中的正应力、剪应力、腹板局部压应力及折算应力等各项进行计算。其计算公式如表3-2所示。表3-2正应力剪应力腹板局部压应力折算应力上翼缘下翼缘无制动结构：制动梁：制动桁架：平板式支座：突缘支座：（、均为梁上同一点在同一轮位下的应力）注： 对xx轴的最大弯矩； 梁支座处最大剪力；荷载分项系数； 截面上的最大轮压(考虑动力系数)；、梁截面对x轴的上部和下部纤维

25、的净截面抵抗矩； 一上翼缘截面对y轴的净截面抵抗矩； 吊车梁上翼缘作为制动桁架的弦杆，在吊车水平荷载作用下所产生的内力； 吊车梁上翼缘的净截面面积； 系数，当与异号时，取=1.2；当与同号或=0时，取=1.1； 钢材的抗弯强度设计值； 钢材的抗剪强度设计值。3整体稳定计算吊车梁的整体稳定性应按下式计算。式中： 、绕强轴和弱轴作用的最大弯矩； 、按受压纤维确定的对强轴和对弱轴的毛截面抵抗矩；梁的整体稳定性系数。对无制动结构的H型钢或工字形截面简支吊车梁，当受压翼缘的自由长度与其宽度之比不超过表3-3所规定的数值时：可不计算吊车梁的整体稳定性。表3-3 H型钢或工字形截面简支吊车梁不需计算整体稳定

26、性的最大值钢号跨中无侧向支承点的梁跨中受压翼缘有侧向支承点的梁，不论荷载作用于何处荷载作用在上翼缘荷载作用在下翼缘Q235 13.020.016.0Q34510.516.513.0Q39010.015.512.5Q4209.515.012.0注：(1)指梁受压翼缘的自由长度：对跨中无侧向支承点的梁，为其跨度；对跨中有侧向支承点的梁，为受压翼缘侧向支承点问的距离(梁的支座处视为有侧向支承)。4刚度计算验算吊车梁的竖向刚度时，可近似按下列公式计算等截面简支梁： 翼缘截面变化的简支梁： 等截面连续梁： 式中 容许相对挠度；由全部竖向荷载（标准值，不考虑动力系数）产生的最大弯矩；、与同时产生的两端支座

27、负弯矩（代入公式时取绝对值）； 、跨中、支座处毛截面惯性矩；5局部稳定计算为保证焊接工字形吊车梁腹板的局部稳定性，应按钢结构设计规范GB50017-2003规定在腹板上配置加劲肋；§3.7檩条的构造与计算一、檩条的形式、特点及适用范围 檩条一般用于轻型屋面，檩条的用钢量在房屋结构中所占的比重较大，因此减少檩条的用钢量是节约钢材的主要途径之一。根据经验，节约檩条用钢量的有效措施是增大檩条间距、选用合适的檩条形式及减小屋面材料的重量等。实腹式冷弯薄壁型钢檩条的使用比较普遍，可选用现成的冷弯薄壁Z形型钢或C形槽钢制成，这种檩条主要用于跨度不大、屋面荷载较轻的情况。它构造简单，制作、安装方便

28、，耗钢量较格构式檩条大，但比普通热轧型钢檩条小。卷边Z型钢檩条适用于屋面坡度的情况，这时屋面荷载作用线接近于其截面的弯心(扭心)，并可通过叠合形成连续构件。它的主平面x轴的刚度大，挠度小，用钢量省，制造和安装方便，在现场可叠层堆放，占地少，是目前较合理和普遍采用的一种檩条形式。卷边C形槽钢檩条适用于屋面坡度的情况，其截面在使用中互换性大，用钢量省。二、檩条设计计算1檩条荷载(1)永久荷载(恒荷载)：作用在檩条上的永久荷载，主要包括屋面承重构件(如压型钢板、石棉瓦、预应力单槽瓦等)，以及防水层、保温、隔热材料等的重量和檩条自重、拉条和撑杆的重量等一些长期作用在檩条上的荷载。根据建筑结构荷载规范(

29、GB500092001)给出的常用材料和构件的自重，屋面构造一旦确定，即可根据选定的材料和构件确定作用于檩条的永久荷载的标准值。永久荷载的荷载分项系数为1.2，但当永久荷载效应对檩条有利时，分项系数取1.0。(2)可变荷载(活荷载)：作用在檩条上的可变荷载包括：屋面均布活荷载、施工荷载、雪荷载、积灰荷载，对某些轻型屋面尚需考虑风荷载的影响。屋面均布活荷载标准值(按投影面积计算)取0.5KN/m2，对于檩距小于1m的檩条，尚应验算1.0KN（标准值）施工或检修集中荷载作用于跨中时构件的强度。对于实腹式檩条，可将检修集中荷载按换算为等效均布荷载，为檩条水平投影间距（m），为檩条跨度（m）。其它可变

30、荷载均可按建筑结构荷载规范(GB500092001)查得，可变荷载的荷载分项系数为1.4。(3)荷载折算：上述荷载除施工集中荷载外，均以单位面荷载的形式给出，计算檩条荷载时须将其折算为单位长度的线荷载，檩条所受线荷载等于均布面荷载乘以檩距。(4)荷载组合：根据建筑结构荷载规范(GB500092001)的规定，冷弯薄壁型钢檩条须考虑下列荷载组合：永久荷载+(屋面均布荷载或雪荷载中的较大值)+积灰荷载；当屋面均布活荷载或雪荷载中的较大值小于0.5 KN/m2时，尚需考虑永久荷载+施工检修集中荷载换算值；永久荷载+风吸力荷载（当需考虑风吸力对轻型屋面的影响时）。2内力分析在屋面荷载作用下，檩条产生双

31、向弯曲，将均布荷载g分解为两个荷载分量和分别计算。 (1)沿主轴和y的分荷载(见图3-6)按下列公式计算： 式中，檩条竖向荷载的设计值；与主轴y的夹角；对槽形和工字形截面，为屋面坡角；对Z形截面，为主轴与平行于屋面轴的夹角。图3-6 实腹式檩条截面主轴和荷载(2)檩条的弯矩：在刚度最大主平面（对X轴）由引起的弯矩。一般按单跨简支梁计算：跨中最大弯矩：按多跨连续梁计算时：不考虑活荷载的不利组合，跨中和支座弯矩均近似取。式中为檩条的跨度。在刚度最小主平面（对y轴）由引起的弯矩考虑拉条作为侧向支撑点按简支梁或多跨连续梁计算。檩间无拉条时，跨中弯矩：一根拉条位于时：跨中负弯矩：两根拉条位于时：处负弯矩

32、： 跨中正弯矩：3截面设计(1)初选截面：截面高度：通常取檩条跨度的1/351/50；截面宽度：根据选定的高度由相应的型钢规格(冷弯薄壁型钢结构技术规范GB500182002)确定。(2)确定有效截面的截面特性：由卷边C形薄壁型钢和卷边Z形薄壁型钢制成的檩条为一双向受弯构件，但在计算有效截面的截面特性时，可近似地假设由引起的应力变化忽略不计，将檩条上翼缘视作均匀(或非均匀)受压的一边支承、一边卷边板件，将下翼缘视作一均匀(或非均匀)受拉板件，将腹板视作一非均匀受拉的二边支承板件，其有效截面按有效宽厚比法计算。上翼缘(受压翼缘)：均匀受压的一边支承、一边卷边板件，其有效截面宽厚比应根据其应力，和

33、板件的实际宽厚比按门式刚架轻钢结构设计与施工附表D7采用。非均匀受压的一边支承、一边卷边板件，其宽厚比应满足如下要求： 式中，系数，按表3-4采用； 板件边缘的最大压应力（），取构件毛截面按强度计算。当时，板件截面全部有效。表3-4 值支承条件00.20.40.60.81.01.21.41.61.82.0一边卷边一边支承在支承边173453709611840166189200一边支承一边卷边在卷边边14161718203038454647一边支承一边自由在支承边5781115233647505254一边支承一边自由在自由边566788910111213下翼缘(受拉翼缘)：均匀受拉板件截面全部有

34、效。腹板：腹板上下边缘的应力为，故，腹板的有效宽厚比可根据其实际宽厚比由门式刚架轻钢结构设计与施工附表D6确定。求得截面上各组成板件的有效宽度后，即可在截面上扣除各板件的无效部分。求得有效部分截面的各项截面特性，如、等。(3)强度计算：当檩条上翼缘密铺刚性屋面板(如压型钢板、预应力槽瓦、钢丝网水泥波瓦、石棉瓦等)并牢固连接，屋面板能阻止檩条发生侧向失稳和扭转变形时，可不计算檩条的整体稳定性，檩条可仅按下式验算强度： 冷弯薄壁型钢： 热轧型钢： 式中 、分别为对x轴、y轴的有效净截面抵抗矩； 、刚度最大主平面（对X轴）由引起的弯矩和刚度最小主平面（对y轴）由 引起的弯矩：当无拉条或设一根拉条时，

35、采用檩条跨中的弯矩；当设两根拉条时：若，采用檩条跨中的弯矩；若，采用跨处的弯矩； 、分别为对x轴、y轴的净截面抵抗矩； 、截面塑性发展系数； 钢材的强度设计值。如屋面板不能阻止檩条发生侧向失稳和扭转变形(如未与檩条拴紧的石棉瓦、塑料瓦屋面等)时，檩条还应按下式验算整体稳定性：冷弯薄壁型钢： 热轧型钢： 式中 、分别为对x轴、y轴的有效截面抵抗矩； 、分别为对x轴、y轴的毛截面抵抗矩；受弯构件绕强轴的整体稳定系数（按简支梁计算）；受弯构件绕强轴的整体稳定系数（按通用公式同墙梁）；(4)刚度验算：单跨简支实腹式檩条应验算垂直于屋面坡度的挠度不超过容许值：C形薄壁型钢檩条： Z形薄壁型钢檩条： 式中

36、，荷载分量、分别为两种薄壁型钢垂直于屋面坡度方向上的线荷载分量标准值；、别为两种薄壁型钢沿屋面坡度方向上的惯性矩；为挠度容许值，对无积灰的瓦楞铁和石棉瓦等轻型屋面，；对有积灰的瓦楞铁和石棉瓦屋面、压型钢板、发泡水泥复合板、钢丝网水泥瓦和其它水泥制品瓦材屋面，为檩条的跨度。§3.8墙梁的构造与计算一、墙梁的形式与布置在当前的工业与民用建筑中，为了减轻结构自重，满足使用要求和缩短施工周期，加快建设进度，轻型墙体如压型钢板、EPS夹心墙面板、塑料瓦楞板等应用越来越广泛。支承轻型墙体的墙梁多采用冷弯薄壁槽钢、卷边槽钢、卷边Z型钢等。墙梁通常支承于建筑物的承重柱或墙架柱上，墙体荷载通过墙梁传给

37、柱。墙梁跨度可为一个柱距的简支梁或二个柱距的连续梁，从墙梁的受力性能、材料的充分利用来看，后者更合理。但考虑到节点构造、材料供应、运输和安装等方面的因素，现有墙梁大都设计成跨度为一个柱跨的单跨简支梁。轻型墙体的墙梁多采用轻型槽钢或卷边槽钢。通常墙梁的最大刚度平面在水平方向，以承担水平风荷载。槽口的朝向应视具体情况而定：槽口向上，便于连接，但容易积灰积水，钢材易锈蚀；槽口向下，不易积灰积水，但连接不便。墙梁的间距取决于墙板的材料强度、尺寸、所受荷载的大小等，如压型钢板较长、强度较高时，墙梁间距可达3m以上；而瓦楞铁、石棉瓦及塑料板或因规格尺寸所限制，或因材料强度所限，墙梁的间距一般不超过2.5m

38、。采用石棉瓦作墙板时，墙梁间距通长取a=（100200）mm(为石棉瓦长度)，当石棉瓦强度不满足要求，墙梁间距可取前者一半(a/2)。为了减小墙梁在竖向荷载作用下的计算跨度，提高墙梁稳定性，常在墙梁上设置拉条。当墙梁的跨度=46m时，可在跨中设置一道拉条，当>6m时，可在跨间三分点处设置二道拉条。拉条作为墙梁的竖向支承，利用斜拉条将拉力传给柱。当斜拉条所悬挂的墙梁数超过5个时；宜在中间加设一道斜拉条，这样可将拉力分段传给柱。为了减少墙板自重对墙梁的偏心影响，当墙梁单侧挂墙板时，拉条应连接在墙梁挂墙板的一侧1/3处；当墙梁两侧均挂有墙板时，拉条宜连接在墙梁重心点处。图3-7 墙梁拉条设置二

39、、墙梁设计计算1计算荷载作用在墙梁上的荷载主要有竖向自重荷载和水平方向风荷载。竖向自重荷载有墙体材料自重和墙梁自重，墙板自重及水平向的风荷载可根据建筑结构荷载规范(GB50009-2001)查取，墙梁自重根据实际截面确定，选取截面时可近似地取0.05kNm。同样，根据建筑结构荷载规范的规定，当按承载能力极限状态验算墙梁的强度、稳定时，应以荷载设计值为依据；当按正常使用极限状态验算墙梁的刚度时，则应以荷载标准值为依据。墙梁的荷载组合有两种：竖向荷载十水平风载(迎风压力)；竖向荷载+水平风载(背风吸力)。求得了竖向荷载(墙板、墙梁自重等)和风荷载后，将这些单位面积荷载乘以墙梁间距化为作用在墙梁上的

40、线荷载。2内力分析墙梁系同时承受竖向荷载及水平风荷载作用的双向受弯构件如图2-6所示，当荷载未通过墙梁截面弯心时，如墙板放在墙梁外侧且不落地时，计算尚应考虑双弯矩的影响。在墙梁截面上，由外荷载产生的内力有：水平风荷载产生的弯矩、剪力；竖向荷载产生的弯矩、剪力（计算公式见表3-5）；两侧挂墙板的墙梁和一侧挂墙板、另一侧设有可阻止其扭转变形的拉杆的墙梁，可不考虑弯扭双力矩的影响（即可取=0），墙梁的设计公式与檩条相同。图3-8 墙梁荷载示意图表3-5 檩条（墙梁）的内力计算（简支梁）拉条设置情况由产生的内力由产生的内力无拉条跨中有一道拉条拉条处负弯矩：拉条与支座间正弯：三分点处各有一道拉条拉条处负

41、弯矩：跨中正弯矩：3截面设计(1)确定有效截面特性：首先根据墙梁跨度、荷载和拉条设置情况，先初选墙梁截面，然后由墙梁内力及选择墙梁毛截面特性，求得墙梁截面各组成板件端点处的应力：式中、-绕主轴x、y的弯矩和双弯扭力矩；、截面对主轴x、y的毛截面抵抗矩和毛截面扇性抵抗矩。根据求得的各组成板件端点应力及板件支承情况等确定有效截面尺寸，进而求出墙梁有效截面的截面特性。(2)强度计算：正应力计算： 式中、分别为截面对主轴x、y的有效净截面抵抗矩。其他符号含义同前。各内力引起的截面正应力符号规定如下：由弯矩、引起的截面各点正应力的符号可依其使该点之纤维受拉或受压而定，以受压为正；由双弯矩引起正应力符号，

42、可根据扭矩的正负规定，由此 (逆时针的)所产生的截面各角点正应力的符号可按图3-9确定。图3-9 由引起正应力符号剪应力计算： 式中， 钢材的抗剪强度；、墙梁在x、y方向的剪力最大值；、墙梁沿主轴x、y方向的计算高度，取型钢板件连接处两圆弧起点之间的距离；墙梁截面的厚度。(3)整体稳定性计算：当墙梁两侧挂有墙板，或单侧挂有墙板承担迎风水平荷载，由于受压竖向板件与墙板有牢固连接，一般认为能保证墙梁的整体稳定性，不需计算；对于单侧挂有墙板的墙梁作用着背风风荷载时，由于墙梁的主要受压竖向板件未与墙板牢固连接，在构造上不能保证墙梁的整体稳定性，尚需按下式计算其整体稳定性：式中为单向弯矩作用下墙梁的整体

43、稳定系数，按下式计算，其他各项符号的意义均同前。式中 梁在弯矩作用平面外的长细比；截面高度；毛截面面积；梁的侧向计算长度，；梁的侧向计算长度系数，按冷弯薄壁型钢结构技术规范GB500182002附录A采用；梁的跨度； 、系数，按按冷弯薄壁型钢结构技术规范GB500182002附录A采用； 横向荷载作用点到截面弯心的距离，对于偏心压杆或当横向荷载作用在弯心时=0；当荷载不作用在弯心且荷载方向指向弯心（或作用点位于弯心上侧）时为负，而离开弯心（或位于弯心下侧）时为正； (4)刚度计算：在水平风荷载作用下，墙梁为一简支梁，其最大挠度按下式计算：在竖向荷载作用下，拉条作为墙梁的竖向支承，墙梁为一连续梁

44、，其最大挠度按下式计算：要求墙梁在竖向和水平方向的最大挠度均不大于墙梁的容许挠度，即：式中 为墙梁的容许挠度按下列规定采用：压型钢板、瓦楞铁墙面（水平方向）；窗洞顶部的墙梁（水平方向和竖向）： (为墙梁跨度)。且其竖向挠度不得大于l0mm，不然会影响窗扇的关启。(5)拉条计算：墙梁计算时，拉条作为墙梁的竖向支承点，因此拉条所受拉力即为墙梁承受竖向荷载时拉条支撑处的支座反力，由此可知拉条反力：当墙梁跨中设一道拉条时：当墙梁1/3点处设两道拉条时：拉条所需面积：-拉条净面积，如拉条有螺纹，则取螺纹处的有效截面积。拉条直径不小于8mm；-拉条设计强度。拉条通常由圆钢制作，根据钢结构设计规范（GB50

45、017-2003）的规定，圆钢强度应乘以0.95的折减系数。§3.9刚架支撑的设计和构造一刚架支撑的作用(1)与承重刚架组成刚强纵向构架以保证主刚架在安装和使用中的整体稳定性和纵向刚度。(2)为刚架平面外提供可靠的支撑或减少刚架平面外的计算长度。(3)承受房屋端部山墙的风荷载、吊车纵向水平荷载及其它纵向力(如温度应力等)。(4)在地震区尚应承受房屋的纵向水平地震作用。二刚架支撑体系的组成(1)横向水平支撑：实腹式刚架应在横梁上翼缘平面设置上弦横向水平支撑。横向水平支撑宜采用X型，其构件可采用张紧的圆钢，也可采用角钢等刚度较大的截面形式。(2)柱间支撑：在房屋的纵向框架平面内应设置必要

46、的柱间支撑。柱间支撑也宜采用X型，其交叉斜杆与水平面的夹角不宜大于55；在不设吊车、仅设悬挂吊车或仅设起重量不大于5吨的非重级工作制吊车时，柱间支撑可采用张紧的圆钢；其它情况下，柱间支撑宜采用单片型钢支撑或双片型钢支撑，其中间交叉节点板及两端节点板都应牢固焊接。当有吊车梁或房屋高度较大时，应分层设置柱间支撑。(3)水平系杆：在刚架构件转折处，即梁柱连接处和屋脊处的受压翼缘，应设置通长水平系杆。满足长细比要求的檩条也可同时兼作水平系杆。(4)隅撑：当横梁和柱的内侧翼缘需要设置侧向支撑点时，可利用连接于外侧翼缘的檩条或墙梁设置隅撑。隅撑宜采用单角钢制作，其可连接在内翼缘附近的腹板上，也可连接在内翼

47、缘上，通常采用单个螺栓连接，隅撑与刚架构件的腹板的夹角不宜小于45。三支撑构件的设计计算1支撑设计计算载荷(1)纵向风荷载由房屋两端山墙和天窗架端壁传来的集中风荷载，当房屋有伸缩缝时，则为房屋一端山墙和天窗架端壁传来的集中风荷载，并应根据山墙结构包括抗风柱和抗风桁架的布置，按现行建筑结构荷载规范(GB500092001)的规定，分别计算作用在屋架下弦端支座处的风荷载，作用在吊车梁顶面处的风荷载。(2)吊车纵向水平荷载由吊车在轨道上纵向行驶所产生的刹车力，一般按不多于两台吊车计算，该荷载的设计值可由下式决定：式中在同一柱列上由两台起重量最大的吊车所有刹车轮（一般每台吊车的刹车轮数可取吊车一侧轮数

48、的一半）的最大轮压之和。由于轻型钢结构的屋面荷载较轻，支撑的纵向抗震能力较强，历次地震在一些震害调查中未发现有纵向震害，故支撑按建筑抗震设计规范的规定设置，一般可不再进行抗震强度验算。2支撑构件内力计算(1)计算各支撑杆件的内力时，假设各连接节点均为铰接，并忽略各杆件的偏心影响，即各杆件均可按轴心受拉或轴心受压构件计算。(2)刚架斜梁上横向水平支撑的内力，应根据纵向风荷载按支承于柱顶的水平桁架计算；对于交叉支撑可不计压杆的受力，如图3-10所示。图3-10 横向水平支撑计算简图 图3-11 柱间支撑计算简图(3)柱间支撑的内力，应根据该柱列所受纵向风荷载(如有吊车，还应计入吊车纵向制动力)按支

49、承于柱脚基础上的竖向悬臂桁架计算；对于交叉支撑可不计压杆的受力，如图3-11所示。当同一柱列设有多道纵向柱间支撑时，纵向力在各支撑间可按均匀分布考虑。(4)隅撑应按轴心受压构件设计，其轴压力可按下式计算：式中隅撑与檩条轴线的夹角； 隅撑的斜杆数； 实腹梁受压翼缘的截面积； 实腹梁钢材的强度设计值； 实腹梁钢材的屈服点。3支撑构件截面验算。(1)支撑构件的长细比验算。支撑的截面尺寸一般由杆件的长细比的构造要求确定，即首先应满足其容许长细比的要求：按钢结构设计规范(GB500172003)之规定，支撑压杆的=200；拉杆的=400。计算支撑杆件的时，应符合下列规定：张紧圆钢拉杆的长细比不受限制。十

50、字交叉支撑的斜杆仅作受拉杆件验算时，其平面外的计算长度取节点中心间的距离(交叉点不作为节点考虑)；而其平面内的计算长度取节点中心至交叉点间的距离。计算单角钢受拉杆件的长细比时，应采用角钢最小回转半径；但在计算单角钢交叉拉杆在支撑平面外的长细比时，应采用与角钢肢边平行轴的回转半径。双片支撑的单肢杆件在平面外的计算长度，可取横向联系杆之间的距离。(2)支撑构件的强度和稳定性验算。按轴心受拉或受压验算各支撑构件的强度和稳定性：轴心受拉受压构件强度验算：轴心受压构件稳定性验算：上两式中轴心拉力或压力； 构件的毛截面面积； 构件的净截面面积； 材料设计强度； 轴心受压构件的稳定系数，按钢结构设计规范(G

51、B500172003)的规定计算。§3.10压型钢板的设计与计算一、压型钢板的类型及适用条件压型钢板是以冷轧薄钢板为基板，经镀锌或镀锌后覆以彩色涂层再经辊弯成型的波纹板材，具有成型灵活、施工速度快、外观美观、重量轻、易于工业化、商品化生产等特点，广泛用作建筑屋面及墙面围护材料。压型钢板按表面处理情况可分为以下三种：1.镀锌压型钢板：其基板为热镀锌板，镀锌层重应不小于275g/m2(双面)，产品标准应符合国际连续热镀锌薄钢板和钢带的要求。2.涂层压型钢板：在热镀锌基板上增加彩色涂层的薄板压型而成，其产品标准应符合GBT1275491彩色涂层钢板及钢带的要求。3.锌铝复合涂层压型钢板：为新一代无紧固件的扣压式压型钢板，其使用寿命更长，但要求基板为专用的、强度等级更高的冷轧薄钢板。 压型钢板根据其波型截面可分为：高波板：波高大于70mm，适用于作屋面板；中波板：波高3070mm，适用于作楼面板及中小跨度的屋面板；低波板：波高小于30mm，适用于作墙面板。选用压型钢板时，应根据荷载及使用情况选用已有的定型产品。压型钢板的屋面坡度可在1/61/20间采用，当屋面排水面积较大