大跨空间钢结构的分类及特点

崔佳重庆大学土木工程学院大跨与空间

钢结构参考书目：1.《空间网架结构》，贵州人民出版社；2.《钢结构设计规范》GB50017-2003；3.《网架结构设计与施工规程》JGJ7-91；4.《大跨度房屋钢结构》，中国建筑工业出版社；5.《网壳结构设计》，中国建筑工业出版社；6.《空间结构设计与施工》，东南大学出版社；7.《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102：2002。概述

大跨与空间钢结构主要用于公共建筑，如大会堂、影剧院、展览馆、音乐厅、体育馆、加盖体育场、航空港等。大跨度结构也用于工业建筑，如飞机制造厂的总装配车间、飞机库、造船厂的船体结构车间等等。这些建筑采用大跨结构是受装配机器（如船舶、飞机）的大型尺寸或工艺过程要求所决定的。展览馆日本大分体育公园综合竞技场伦敦千年穹顶大跨度结构的跨度没有统一的衡量标准，国家标准《钢结构设计规范》、《网架结构设计与施工规程》将60m以上定义为大跨度结构，计算和构造均有特殊规定。我国目前最大跨度做到153m，以钢索和膜材做成的索膜结构最大已做到320m。大跨度结构主要是在自重荷载下工作，主要矛盾是减轻结构自重，故最适宜采用钢结构。在大跨度屋盖中应尽可能使用轻质屋面结构及轻质屋面材料，如彩色涂层压型钢板、压型铝合金板等。主要分为两大类：平面结构体系梁式体系框架式体系拱式体系空间结构体系网架及网壳结构悬索结构膜结构平面承重的大跨度钢结构1梁式结构体系梁式结构体系一般采用简支桁架的形式，桁架的优点是制作与安装都比较简单，其上、下弦及腹杆仅承受拉力或压力，对支座也没有横推力。适用跨度：4060m，更大的跨度由于耗钢量过大而不经济。重点是支撑系统的布置，对保证整个结构体系的整体刚度是非常重要的。

大跨度梁式结构的外形及腹杆体系，决定于跨度、屋面型式及吊天棚结构的形式，常用的有梯形和拱形桁架。按重量最优确定的桁架的高跨比一般为1/6～1/8。

常用形式：（1）角钢（或或T型钢）桁架（2）H型钢重型桁架*（3）钢管桁架架（圆钢管或矩矩形管）*桁架设计的难点点在节点和支座座，跨度大于35～～40m时，梁式结构的的支座之一必须须作成可移动的的，以减小对支支承墙体或支柱柱传递的横向反反力，横向反力力一般由屋架下下弦的弹性变形形产生。*上海证卷大厦连接两幢主楼的的天桥桁架跨度度63m，共支承着从17层至26层共共8个楼层，采采用了H型钢重型桁架。。上海浦东国际机机场上海浦东国际机场候候机楼屋架梁跨跨度83m，跨中高度超过11m，单榀屋架梁重55吨。为了增加屋架结结构的刚度，同同时为保证屋架架梁在风吸力作作用下始终处于于受拉状态，下下弦布置了一根根预应力钢索，，对下弦施加足足够的预应力。。（1）角钢（或或T型钢）桁架一般用节点板连连接，过去采用用的方法是按桁桁架弦杆或腹杆杆的最大内力选选择节点板厚，，当受力较复杂杂时不可靠。国国外有些规范（（如美国AISC规范）规定需进进行计算。88规范后的90年代，重庆庆钢铁设计研究究院会同云南省省建筑设计院作作了一系列双角角钢杆件桁架节节点板的试验，，其中受拉试件件16个，受压压试件8个。a.受拉节点试件的破坏特征征均为沿最危险险的线线段撕裂破破坏，即图b中的三折线撕裂裂，和均均与节点板板边缘线基本垂垂直。*《钢结构设计规规范》建议用撕撕裂面法，沿BACD撕裂线割取自由由体，假定由于板内塑塑性区的发展引引起应力重分布布，破坏时撕裂裂面各线段上的的折算应力均匀分布且平行行于腹杆轴力*，当各撕裂段上上的折算应力均均达到抗拉强度度fu时板件破坏。根根据平衡条件并并忽略M和V，则第i段撕裂面的平均均正应力i和平均剪应力i为:折算应力为即令第i段的拉剪折算系系数则由写成计算式则为为（（b）——第i段撕裂面与拉力力作用线的夹角角。公式（b）符合破坏机理，，其计算结果与与试验值之比平平均为87.5%，略偏安全且离离散性小。公式还适用于下下图两种板件的的撕裂面的计算算。由于桁架节点板板的外形往往不不规则，同时，，一些受动力荷荷载的桁架还需需要计算节点板板的疲劳，用撕撕裂面法推导出出来的公式计算算比较麻烦。故故参照国外多数数国家的经验，，规范建议对桁桁架节点板也可可采用有效宽度度法进行承载力力计算。有效宽度法假定定腹杆轴力Ｎ通过连接件在节节点板内按照应应力扩散角度传传至连接件端部部与N相垂直的一定宽宽度范围内，称称为有效宽度be。假定be范围内的节点板板应力达到fu，并令be·t·fu=Nu(节点板破坏时的的腹杆轴力)，，按此法拟合的的结果，当应力力扩散角=270时精度最高，计计算值与试验值值的比值平均为98.9%；当=300时，比值为106.8%，考虑到国外多多数国家对应力力扩散角均取为为300，为与国际接轨轨且误差较小，，建议取=300。有效宽度法适用用于腹杆与节点点板采用侧焊、、围焊、铆钉、、螺栓等多种连连接情况，（采采用铆钉或螺栓栓连接时，be应取为有效净宽宽度）。b.受压节点在压力作用下，，与受压杆件相相连的节点板区区域除强度破坏坏外，还有可能能丧失稳定。试试验共作了8个受压斜腹杆的的试件，其中有有、无竖腹杆的的试件各4个。。试验结果有以以下特点：①当节点板的的自由边长度lf与厚度t之比时（一般出现在在无竖腹杆的节节点板），*节点板稳定性很很差，此时应沿沿自由边加劲。。加劲后，稳定定承载力有较大大提高。②在斜腹杆压压力作用下，失失稳形式一般为为在AB—BC—CD线附近或前方呈呈三折线屈折破破坏。屈折线的位置和和方向与受拉时时的撕裂线类似似，而且一般在在区的的前方首先失稳稳，其它各区相相继失稳。**③节点板的抗抗压性能取决于于c/t的大小（c为受压斜腹杆连连接肢端面中点点沿腹杆轴线方方向至弦杆的净距），在一般情况况下，c/t愈大稳定承载力力愈低，对有竖竖腹杆的节点板板，当时，可不验算节节点板的稳定。。④对无竖腹杆的的节点板，当时时，节点点板的稳定承载载力约为强度承承载力的80%，故可将受压腹腹杆的内力乘以以增大系数1.25后再按受拉节点点板的强度计算算进行计算，当当时时应按按规范附录F进行稳定计算。。但当时，规范规定的的计算值将大于于试验值，不安安全，故规定c/t不能超过。。对自自由边加劲的无无竖腹杆节点板板，要求与有竖竖腹杆的相同。。桁架节点板厚度度选用表一般的钢结构教教科书和手册均均列有“桁架节节点板厚度选用用表”，但都系系互相参考，缺缺乏科学依据。。这次该研究组组先制作了N-t/b关系表（N为腹杆最大拉力力；t为节点板厚度；；b为连接肢宽度）），反映了侧焊焊缝焊脚尺寸hf1、hf2的影响。同时又又在上述参数组组合的最不利情情况下，重新整整理出偏于安全全的N—t表。相对来说它它比以往的N—t表更符合实际。。为保证节点板受受压时的稳定，，桁架杆件间间间隙不能太大，，例如有竖腹杆杆的节点板（或或自由边有加劲劲的节点板），，不能理解为为c值愈小愈好。规规范规定“弦杆杆与腹杆、腹杆杆与腹杆之间的的间隙，不应小小于20mm”，是由于间隙过小小，焊接残余应应力影响过大。。而对吊车桁架架，为避免疲劳劳破坏又规定此此间隙“不宜小小于50mm”；同时还规定在工工作温度-20C地区的桁架，为为防冷脆，“腹腹杆与弦杆相邻邻焊缝焊趾间净净距不宜小于2.5t”。同样，这些规定定不能理解为杆杆件间间隙愈大大愈好，在某些些情况如出现矛矛盾，应妥善处处理。随着热轧H型钢在我国投产产，剖分T型钢用于桁架弦杆或腹杆杆的情况越来越越多。T型钢桁架的优点点是：无离缝、、防腐易处理、、用钢量省。问题：（1）节点施工工不方便；（2）节点构造造方式不同，节节点内的应力状状态更加复杂，，同时，对节点点受力研究不够够，故规范公式式均不适用；（3）板件的局局部稳定难以满满足88规范的的规定。轴心受压构件和和弯矩使自由边边受拉的压弯构构件，对热轧剖分T型钢的局部稳定定：原88规范规定定的宽厚比限值值：新规范规定的宽宽厚比限值：计算模型为考虑虑翼缘与腹板完完全嵌固，取屈屈曲系数为1.28，不近合合理，需试验验验证。（2）H型钢重型桁架桁架节点铰接是是一种近似，条条件是杆件较细细长，以H型钢作弦杆或腹杆的重型桁架，设计计时应注意节点的次应力，，或按刚接节点点设计，对重要要的节点还应进进行有限元分析析。（3）钢管桁架架（圆管或矩形形管）钢管桁架节点受受力复杂，原88规范只有直直接焊接的平面面桁架式圆管结结构的条文。近近几年同济大学学对圆钢管空间间桁架节点作了了一些试验和分分析；哈建大对对直接焊接的方方管桁架结构（（主管为方管，，支管为方管或或圆管）的节点点作了一些试验验和分析，《钢钢结构设计规范范》修订时，其其成果已部分纳纳入。直接焊接的平面面圆钢管节点a)X型节点；b)T型或Y型节点；c）K型节点直接焊接的空间间圆钢管节点e)TT型节点；f)KK型节点XX型管节点：XX型管节点的数据据量较少，计算算结果与试验结结果吻合情况也也不甚理想，而而这种节点类型型目前在实际应应用中较少用到到，故在规范内内未予列入。直接焊焊接的的矩形形管（（含方方管））平面面管节节点a)T、、Y型节点点；b)X型节点点；c)K、N型节点点，有有间隙隙；d）K、N型节点点，搭搭接。。管结构构的适适用范范围：：（1））不直直接承承受动动力荷荷载。。对于于承受受交变变荷载载的直直接焊焊接钢钢管节节点，，其疲疲劳问问题远远较其其它型型钢杆杆件节节点受受力情情况复复杂。。（2））为防防止钢钢管发发生局局部屈屈曲，，限制制钢管管的径径厚比比或宽宽厚比比；（（或））（3））管结结构采采用的的管材材不应应采用用屈服服强度度fy超过345N/mm2以及屈屈强比比fy/fu>0.8的钢材材，且且钢管管壁厚厚不宜宜大于于25mm。因为目目前国国内外外对钢钢管节节点的的试验验研究究工作作仅限限于此此范围围。管结构构节点点的失失效模模式钢管结结构构构件的的管壁壁一般般很薄薄，而而管径径较大大，在在节点点处直直接焊焊接的的钢管管节点点实际际上是是由几几个圆圆筒壳壳交汇汇在一一起的的一个个空间间薄壳壳结构构。理理论上上采用用有限限元方方法或或弹性性薄壳壳理论论进行行分析析是可可行的的，全全过程程分析析需考考虑局局部材材料进进入塑塑性造造成的的材料料非线线形和和节点点处主主管局局部变变形造造成的的几何何非线线形。。但目目前主主要依依赖试试验。。圆形形和矩矩形的的管节节点有有7种破坏模式：（1）主管壁因冲冲切或剪切而破坏坏；（2）主管壁因受受拉屈服或受压局局部失稳而破坏；；（3）与支管相连连的主管壁因形成成塑性铰线而失效效；（4）支管与主管管间连接焊缝的破破坏；（5）受压支管管管壁的局部屈曲；；（6）受拉支管侧侧主管壁的局部屈屈曲；（7）有间隙的K、N形节点中，主管在在间隙处被剪坏或或丧失轴向承载力力而破坏。以上几种失效模式式，有时会同时发发生。规范针对不不同破坏模式给出出了节点承载力的的计算公式及构造造要求，这些公式式只有少数是理论论推出的，大部分分是经验公式。例如：（1）当由支管与与主管间连接焊缝缝的破坏控制时，，可视支管与主管管的连接焊缝为全全周角焊缝按正面面角焊缝公式进行行计算，但取f＝1。角焊缝的计算厚度度沿支管周长是变变化的，当支管轴轴心受力时，平均均计算厚度可取0.7hf。焊缝的长度实际上上是支管与主管相相交线长度，主、、支管均为圆管的的节点焊缝传力较较为均匀，焊缝的的计算长度取为相相交线长度，该相相交线是一条空间间曲线。规范取为：当di/d≤0.65时：lw＝(3.25di－0.025d)(＋0.466)当di/d>0.65时：lw＝(3.81di－0.389d)(＋0.466)式中d、di─分别为主管和支管管外径；i─支管轴线与主管轴轴线的夹角。（2）当由主管壁壁塑性铰线的失效效模式控制时，对对X形节点，受压支管管在管节点处的承承载力设计值按下下式计算：式中n─参数；n＝1-0.3-0.3()2；当节点两侧或一侧主管受拉拉时，n＝1。t─主管壁厚；─支管轴线与主管管轴线之夹角；f─主管钢材抗拉、抗抗压和抗弯强度设设计值；fy─主管钢材的屈服强强度；─节点两侧主管较较小轴心压应力的的绝对值。2框架结构体体系与梁式结构体系相相比，框架式体系系比较经济，且横横梁高度可以取得得比梁式结构的高高度小，刚度也较较大，常用于工业业建筑。框架柱柱脚可以作作成铰接，也可以以作成刚接。无铰铰框架刚度更好，，用钢量省、便于于安装，但这种框框架对温度作用比比较敏感，对基础础及地基的要求较较高。主要有实腹式和格格构式两大类。（1）实腹式框架架结构体系实腹式框架适用于于跨度不太大（L=18～60m）的框架结构。它的的优点是制作简单单、便于运输，还还能降低房屋高度度。实腹框架常设设计成铰接柱脚。。由于框架支座弯矩矩的卸载作用使实实腹框架的横梁高高度不大，可取跨跨度的1/30～～1/40。在我国得到大力发发展的轻型门式刚刚架结构，是实腹式框架结构体体系的一种，其特特点是屋盖及墙体体均采用压型钢板板，结构主要承受受自身的重量。轻型门式刚架结构构设计门式刚架是一种有有效利用材料的结结构形式。由于构构件尺寸小，房屋屋高度相应降低，，减轻了建筑体积积和重量。构件可可以在工厂批量生产，工地安安装用高强螺栓连连接，简便而迅速速，施工期短。同同时，门武刚架造造型简洁美观，在房屋建筑中可适用于覆盖大面积的单跨、多跨等厂房、仓库和各类类公共建筑。1建筑特点（1）轻型化，屋屋盖及墙体均为压压型钢板，以减轻轻建筑自重；（2）吊车吨位：：A1~A5工作级别的桥式吊吊车20t；悬挂式起重机3t。（3）常用跨度：1830m，高度4.5~9m。规程规规定跨度可作到36m。2结构特点（1）主体结构采用门式式刚架，刚架可以以是单跨、双跨或或多跨，还可带附附跨。把中柱做成摇摆柱柱体现了材料集中中使用的原则。（2）采用变化构件截面面的手段以适应弯弯矩变化是门式刚刚架轻型化的技术术措施之一。柱脚常用铰接，（（当有桥式吊车时用用等截面、柱脚固定）。（3）刚架间距一一般6m左右，亦可采用7.5~9m，间距太大将增加檩檩条的用钢量。温度区段长度：纵向300m；横向150m。当不超过以上数值值时，一般情况下下可不考虑温度应应力和温度变形的的影响。柱间支撑的纵向水水平刚度较单独柱柱大得多（约10～20倍），故故厂房纵向温度变变形的不动点接近近于柱间支撑的中中点（有两道柱间间支撑时，为两支支撑距离的中点））。新规范增加：“当当有计算依据时，，温度区段长度可可适当加大”，是是考虑到影响温度度区段长度限值的的因素较多，在规规范中无法逐一反反映，让设计人员员根据具体情况考考虑增减。当温度区段长度超超过规范规定的数数值时，应进行温温度应力的计算或或设置温度伸缩缝缝。温度伸缩缝的两种种做法：a.在搭接檩条的螺栓栓连接处采用长圆圆孔；b.设置双柱。此外，吊车梁与柱柱的连接宜采用长长圆孔。（4）刚架斜梁的坡度取取决于屋面排水坡坡度，一般i=1/8~1/20。减小构件腹板厚度度，一般腹板壁厚在4~10mm，（4mm是规程规定的下限限），主要利用腹腹板截面的屈曲后后强度。《门式刚架轻型房屋屋钢结构技术规程程》CECS102：2002推荐采用Q235、Q345钢材。（5）檩条采用冷弯弯薄壁型钢，截面面一般为C型钢或Z型钢（坡度较大时时，可以做到主轴轴与地面平行）。。檩条壁厚一般1.5~3.0mm，1.5mm为规范规定的下限限。新修定的国家标准准《冷弯薄壁型钢钢结构技术规范》》GB50018-2002已取消了壁厚6mm上限的规定，板厚厚由设计者自行掌掌握（未试验），，我国目前已能生生产12.5mm厚的冷弯薄壁型钢钢。（6）支撑体系：：必须设屋盖支撑系系统和柱间支撑系系统。屋盖支撑布布置在温度区段的的两端或端部第二二开间（此时第一一开间设刚性系杆杆）。柱间支撑设在与屋屋盖支撑相同的柱柱间，无吊车时，，间距一般30~45m，不大于60m。有吊车时柱间支撑宜宜设在温度度区段中部部。支撑一般为为十字交叉叉，截面采采用张紧的的圆钢或小小角钢。3荷载载计算的特特点（1）新修订的《建建筑结构荷荷载规范》》将不上人人的屋面均均布活荷载载标准值统统一规定为为0.5kN/m2（原规范分0.3、0.5、0.7kN/m2三级）。对不上人的的屋面均布布活荷载，，较早的荷荷载规范取取0.3kN/m2，后发现对重重屋面偏低低，74规规范改为0.5kN/m2。采用概率极极限状态设设计法后发发现对以恒恒载为主的的结构（混混凝土结构构）可靠度度下降，故故又提高到到0.7kN/m2。新修订的荷荷载规范增增加了以恒恒载为主的的不利组合合式，屋面面活荷载中中主要考虑虑的仅是施施工荷载即即偶然因素素的不利影影响，故又又恢复到0.5kN/m2。但注明“对对不同结构构可按有关关设计规范范作0.2kN/m2的增减”。。新修订的的《钢结构构设计规范范》规定““对支承轻轻屋面的构构件或结构构，当仅有有一个可变变荷载且受受荷面积超超过60m2时，取0.3kN/m2”。这与原《门式刚架架轻型房屋屋钢结构技技术规程》》的规定有有所不同，，应注意檩檩条的计算算。（2）《门式刚架架轻型房屋屋钢结构技技术规程》》CECS102：：2002对风荷载作用下下的体型系系数有特殊殊规定。对对刚架、檩檩条、屋面面板、墙梁梁等均有专专门的规定定。特别应应注意房屋屋端区的风荷载体型系系数不同于于中间区。。4檩条条的设计特特点（1）檩条为薄壁壁构件，在在受力状态态其组成板板件可能丧丧失局部稳稳定而产生生屈曲，但但屈曲后仍仍能承载（（利用薄膜膜效应，即即张力场））。设计中中利用其屈屈曲后强度度，一般采采用有效截截面的方法法进行强度度计算。（2）檩条条的整体稳稳定计算分分为两种情情况：a.风压力作用用下，一般般压型钢板板（条件是是有足够的的抗剪件））和受压区区设置的檩檩间拉条能能起侧向约约束作用。。b.在风吸力作作用下，下下翼缘受压压（连续设设置的檩条条在风压力力作用下也也有类似情情况），受受力状态类类似弹性地地基梁，有有研究认为为可按弹性性地基梁的的压杆计算算，受拉翼翼缘对其的的约束作用用视为弹性性地基梁的的作用，截截面扭转和和侧向弯曲曲效应等效效转化为作作用于下翼翼缘的侧向向荷载，以以简化计算算。也可采用构构造要求，，如设置隅隅撑。檩条的构造造处理———加隅撑*5构件件设计的特特点（1）斜梁梁轴力较大大，一般按按压弯构件件设计，须须满足强度度、整体稳稳定、局部部稳定的要要求。工字字形截面的的腹板也可可按考虑屈屈曲后强度度进行设计计，但最大大高厚比不不宜大于250。工字形截面面构件腹板板考虑屈曲曲后强度的的设计特点点：（a）条款不适用用于吊车梁梁，因有关关资料不充充分，多次次反复屈曲曲可能导致致腹板边缘缘出现疲劳劳裂纹。（b）腹板受剪屈屈曲后的强强度计算利利用了张力力场概念，，使极限剪剪力大于屈屈曲剪力。。精确确定定张力场剪剪力值需要要算出张力力场宽度，，比较复杂杂，为简化化计算采用用了相当于于下限的近近似公式。。（c）利用腹板屈屈曲后强度度，即使hw/tw很大，只要要腹板的抗抗剪承载力力不低于构构件的实际际最大剪力力，一般不不再考虑设设置加劲肋肋。（d）利用腹板屈屈曲后强度度后，构件件的抗弯及及抗压承载载力有所降降低，此时时应按有效效宽度计算算截面特性性，受压区区的有效宽宽度取:当截面全部部受压时：：he=hw当截面部分分受拉时：：he=hc有效宽度系系数，与板件局局部稳定的的临界应力力有关，以通用高厚厚比作作为参参数，分为为三个阶段段，完全弹弹性、完全全塑性及弹弹塑性，即即：当时时，，(a)当(b)当(c)(e)腹板屈曲后后的抗剪承承载力Vd，应为屈曲剪剪力与张力力场剪力之之和，用下下列公式计计算：当λw0.8时Vd=hwtwfv(a)当0.8<λw<1.4时：Vd=hwtwfv[1-0.64(λw-0.8)](b)当λw1.4时：Vd=hwtwfv(1-0.275λw)(c)式中λw——用于抗剪剪计算的的腹板通通用高厚厚比。（f）工字形截截面受弯弯构件在在剪力和和弯矩作作用下的的强度，，借用了了欧洲规范范EC3的基本计计算式：：当V0.5Vd时,MMe(a)当0.5Vd<VVd时,(b)Mf—梁两翼缘缘所承担担的弯矩矩，对双双轴对称称截面梁梁Mf=Af(hw·+t)f（Af为一个翼翼缘截面面积）；；Me—构件有效效截面所承担的的弯矩，，Me=Wef。（g）工字形截截面压弯弯构件在在剪力、、弯矩和和轴力共共同作用用下的强强度，采采用以下下基本计算算式：当V0.5Vd时,MMe-NWe/Ae(a)当0.5VdV<Vd时,(b)—兼受压力力时梁两翼缘缘所承担担的弯矩矩，对双双轴对称截面面梁，=Af(hw·+t)(f-N/A)；Ae—构件的有有效截面面面积。（h）考虑腹板板屈曲后后强度的的加劲肋肋设计梁腹板利利用屈曲曲后强度度时，其其中间加加劲肋除除承受集集中荷载载和翼缘缘转折外外，还承承受张力力场产生生的压力力，该压压力按下下式计算算：Ｎs=V-0.9hwtwcr式中，Ｎs为腹板屈屈曲后张力场产产生的压压力；cr为临界剪剪应力。。上式比理论值值偏大，，以考虑张张力场张张力的水平平分力的的不利影响响。（2）当当采用变变截面门门式刚架架时，刚刚架柱为为楔形，，其在刚刚架平面面内的计计算长度度系数、、不能再再套用《《钢结构构设计规规范》，，*规程另有有特殊规规定。变截面柱柱在刚架架平面内内的整体体稳定计计算公式式仍借用用了钢结结构设计计规范的的形式。。轴力取小小头，弯弯矩取大大头。等等效弯矩矩系数按按有侧移移刚架取取1.0。*等截面刚架架柱的计计算长度度*（3）摇摇摆柱失失稳时，，其挠曲曲线类似似于两端端铰接的的欧拉柱柱，因此此计算长长度取1.0。。（4）连连于刚架架的摇摆摆柱，屈屈曲时对对刚架产产生水平平力，使使刚架柱柱的临界界力降低低，故刚刚架柱的的计算长长度应乘乘以增大大系数：：6变变形控制制适当放宽宽框架梁的的挠度及及框架柱柱顶位移的限值值，是门式刚架架轻型化的的一项保保证。如：：刚架柱顶顶位移限限值无吊车、、采用轻轻形墙板板h/60（（h/150）无吊车、、采用砌砌体墙h/100（h/150）有吊车、、吊车有有驾驶室室h/400有吊车、、地面操操作h/180（h/400）框架斜梁梁挠度L/180（L/400）7节节点设计计（1）门门式刚架架结构一一般在梁梁柱节点点及框架架梁的跨跨中划分分运送和和安装单单元。门式刚架架斜梁与与柱的连连接可采采用端板板竖放、、端板横横放和端端板斜放放三种形形式。（2）为为保证节节点的刚刚度，节节点应采采用摩擦擦型或承承压型高高强度螺螺栓连接接，一般般成对布布置。梁与柱的的刚性连连接节点点（3）用用高强度度螺栓连连接的端端板，为为减小杠杠杆力的的影响，，其厚度度不宜太太薄，一一般可取取1.5~2d，或设置加加劲肋。。（4）连接按承承受的最最大内力力设计。。斜梁与与柱相交交的节点点域，应应验算抗抗剪强度度。柱翼缘和和横向加加劲肋为为边界的的节点腹腹板区域域所受的的剪应力力应满足足下式要要求:公式来源源于设置置柱横向向加劲肋肋时钢框框架节点点柱腹板板节点域域的抗剪剪强度计计算。柱节点腹腹板区域域所受的的剪力:或两式等价价，取其其一。节点域周周边的内内力剪应力应应满足下下式要求求：规范规定定的计算算式在上上式的基基础上加加以了调调整和简简化。a.节点域的的周边有有柱翼缘缘和加劲劲肋提供供的约束束，使抗抗剪承载载力大大大提高，，故将节节点域抗抗剪强度度提高到到。。b.节点域中中弯矩的的影响较较大，剪剪力的影影响较小小。略去去剪力项项使算得得的结果果偏于安安全20%30%，但公式式没有包包括柱腹腹板轴压压力设计计值N对抗剪强强度的不不利影响响，一般般N与其屈服服承载力力Ny之比<0.5，则轴压力力对抗剪剪强度不不利影响响系数为为，，与与略去去剪应力力有利影影响相互互抵消而而略偏安安全。因此，公公式即成成为式中的hbhctw=Vp称为节点点域的体体积。当节点域域计算不不满足要要求时，，应加厚厚腹板或或设置斜斜加劲肋肋。（5）门门式刚架架的柱脚脚构造（2）格格构式框框架结构构体系当跨度大大于60m时，实腹腹式框架架不太经经济，此此时可采采用格构构式，最最大可做做到150m。通常设计计成变截截面，框框架横梁梁的高跨跨比在1/12～1/20范范围内选选取。内力及变变形的计计算当跨度不不大时，，格构式式普通框框架可以以取换算算刚度，，折算成成与其等等效的实实腹框架架求解内内力。当当跨度较较大时，，必须考考虑全部部腹杆的的变形进进行计算算。框架横梁梁的挠度度只需计计算由可可变荷载载引起的的，永久久荷载产产生的挠挠度可由由结构的的起拱来来消除。。当跨度度大于50m且刚性柱柱（支座座）不高高时，须须计入框框架的温温度应力力。实腹腹框架的的横梁与与柱一般般设计成成焊接工工字型截截面，其其承载能能力按压压弯构件件计算。。两铰框框架中的的框架柱柱可以作作成沿高高度变截截面的形形式，这这样能充充分利用用截面强强度，减减轻结构构自重。。构造特点点a.框架负弯弯矩处下下翼缘为为防止平平面外失失稳，应应加设斜斜撑。*b.在双铰框框架结构构中，为为减小横横梁中部部的弯矩矩，可采采用图中中使横梁卸卸载的做做法。c.截面受力力较小时时可采用用双角钢钢组合T形截面、、T型钢截面面；受力力较大时时可采用用槽钢或或工字钢钢截面。。d.因格构式式框架受受力较大大，框架架横梁与与柱转角角处比较较合理的构造是是在转角范围围内做成实腹腹式并加加劲劲杆。（3）拱拱式结构构体系拱式结构构外形美美观，体体现了结结构受力力与建筑筑造型的的完美结结合，是是大跨度度钢结构构中一种种重要的的形式。。拱的特点点（1）拱身主要要承受轴轴力，当当跨度较较大（如如超过80~100m）时，较梁梁式结构构和框架架式结构构更经济济。（2）形形式有两两铰拱、、三铰拱拱和无铰铰拱。使使用最多多的是双双铰拱，，优点是是安装和和制造较较简单，，铰处可可自由转转动，温温度应力力也较低低。无铰铰拱跨中中弯矩分分布最有有利，但但需要较较强的基基础，温温度应力力也较大大。双铰拱三三铰拱拱无无铰拱拱（3）拱拱的水平平推力较较大，对对支座的的要求较较高。为为减轻水水平推力力，可设设置水平平拉杆或或采用橡橡胶支座座。在加盖的的体育场场、展览览馆以及及飞机库库里，拱拱的支座座常常是是房屋的的墙体、、看台等等。没有有横墙或或看台的的情况下下则要求求设置拱拱扶壁以以承受拱拱的水平平推力。。（4）拱拱截面分分实腹式式和桁架架式两种种，一般般为等截截面。拱身所受受弯矩较较