大学土木工程《建筑钢结构设计》课件（全）

第01章概念设计提纲1.建筑钢结构的发展现状和发展趋势2.钢结构的特点和适用范围3.建筑钢结构的材料选用4.建筑钢结构的荷载5.建筑钢结构的设计方法6.建筑钢结构的结构体系7.建筑钢结构的节点设计第1节发展现状和发展趋势1.1发展历史20世纪50~80年代：应用较少受钢产量限制，仅用于重型厂房和大跨公建

20世纪90年代以来：飞速发展，广泛应用

2010年以后，钢产量世界第一

如：网架结构的飞速发展如：轻型门式刚架结构的飞速发展1.2发展现状

应用范围扩张高层建筑体育场馆机场航站楼会展中心剧院火车站飞机库工业厂房

电视塔

结构体系丰富纯框架带支撑框架框筒网架网壳空间桁架刚架、拱架悬索、张弦梁索膜结构塔桅结构1.2发展现状高层建筑1.2发展现状金贸大厦框筒结构；地上88层；地下3层；结构顶高420m；环球金融中心框筒结构；地上101层；地下3层；结构顶高492m；高层建筑1.2发展现状上海中心框筒结构；劲性混凝土柱；地上118层；地下5层；结构顶高580m；高层建筑1.2发展现状高层建筑央视大厦框筒结构；两座倾斜塔楼；悬挑75m；地上52层；地下3层；结构顶高234m；1.2发展现状高层建筑同济综合楼带支撑框架；钢管混凝土柱；粘滞阻尼支撑；地上21层；地下1层；结构顶高98m；1.2发展现状多层建筑同济土木楼带支撑框架；H型钢柱；粘滞阻尼支撑；地上8层；地下1层；1.2发展现状体育场馆上海八万人体育馆马鞍形；长轴288m；短轴274m；最大悬挑73.5m；空间结构1.2发展现状体育场馆南京奥林匹克体育中心360m跨钢拱+空间梁格体系1.2发展现状体育场馆鸟巢马鞍型；长轴332m；短轴296m；空间桁架结构1.2发展现状体育场馆鸟巢结构骨架24跟桁架柱；22榀桁架梁；1.2发展现状体育场馆水立方长宽177m；高度31m；空间刚架结构1.2发展现状体育场馆水立方结构体系1.2发展现状机场航站楼浦东国际机场张弦梁结构；最大跨度83m1.2发展现状机场航站楼浦东国际机场1.2发展现状机场航站楼浦东国际机场张弦梁吊装1.2发展现状机场航站楼重庆江北机场桁架结构；最大跨度90m1.2发展现状机场航站楼重庆江北机场1.2发展现状机场航站楼成都双流机场曲线型空间钢管桁架1.2发展现状会展中心上海国际会议中心单层网壳结构；大球直径48m；小球直径37m；杆件为矩形管；铸钢节点；1.2发展现状会展中心广州国际会展中心张弦立体桁架结构，跨度127m1.2发展现状会展中心1.2发展现状会展中心世博轴阳光谷单层网壳结构；倒喇叭形；高度约42m；1.2发展现状剧院平面尺寸100m*90m；正交空间桁架结构；上海大剧院1.2发展现状剧院椭球面双层空腹肋环形网壳；长轴212m；短轴142m；国家大剧院1.2发展现状剧院1.2发展现状火车站草帽形空间结构；圆形平面；直径270m；上海南站1.2发展现状火车站新武汉火车站1.2发展现状工业厂房中国船舶馆1.2发展现状电视塔广州电视塔结构高450m；总高度610m；1.2发展现状电视塔广州电视塔结构体系1.3发展趋势第2节特点和适用范围2.1特点1.轻质高强，材性均匀稳定；

2.工业化程度高，施工周期短；

3.密闭性好；

4.塑性好；抗震及抗动力性能好；

5.稳定性问题突出；

6.耐火性较差；

7.易腐蚀；

8.单价高。2.1特点1.轻质高强2.1特点4.塑性变形能力好2.1特点7.耐火性较差2.1特点7.耐火性较差2.1特点7.耐火性较差2.2适用范围A）恒载占比越大，采用钢结构越合理。B）强震地区（地震作用小，延性好）C）劳动力价格高（工业化生产，现场劳动力少）D）软土地基（基础耗资小）E）大跨、超高结构（结构效应函数值大）第3节材料选用3.1结构用钢碳素结构钢：Q235低合金高强度结构钢：Q345、Q390、Q420高层建筑结构用钢：GJZ向钢：Z15、Z25耐候钢：NH钢材代号屈服强度数值(MPa)质量等级(四级)脱氧方法Q235屈服强度2350~16mm:23516~40mm:22540~60mm:21560~100mm:195A无冲击韧性规定冷弯试验需方要求时提供F

(沸腾钢)b

(半镇静钢)Z

(镇静钢)B规定20℃冲击功Ak≥27J提供冷弯试验合格证书C规定0℃冲击功Ak≥27J提供冷弯试验合格证书Z

(镇静钢)D规定-20℃冲击功Ak≥27J提供冷弯试验合格证书TZ

(特殊镇静钢)3.1结构用钢3.1结构用钢钢材代号屈服强度数值(MPa)质量等级(五级)脱氧方法Q345屈服强度3450~16mm:34516~35mm:32535~50mm:29550~100mm:275A级无冲击韧性规定冷弯试验需方要求时提供Z(镇静钢)B级规定20℃冲击功Ak≥34J提供冷弯试验合格证书C级

规定0℃冲击功Ak≥34J提供冷弯试验合格证书TZ(特殊镇静钢)D级

规定-20℃冲击功Ak≥34J提供冷弯试验合格证书E级

规定-40℃冲击功Ak≥27J提供冷弯试验合格证书3.1结构用钢钢材代号屈服强度数值(MPa)质量等级(五级)脱氧方法Q345GJ0~16mm:34516~35mm:34535~50mm:33550~100mm:325B级规定20℃冲击功Ak

≥34J提供冷弯试验合格证书Z

(镇静钢)C级规定0℃冲击功Ak

≥34J提供冷弯试验合格证书D级规定-20℃冲击功Ak≥34J提供冷弯试验合格证书TZ

(特殊镇静钢)E级规定-40℃冲击功Ak≥34J提供冷弯试验合格证书3.1结构用钢【例01】某车间用钢牌号选择某工业厂房生产车间；重型吊车；强腐蚀环境；柱截面为H型；翼缘厚度为50mm；梁柱连接节点如下图；最低温度零下20度；最终设计选用的钢种：Q345GJCNHZ253.1结构用钢结构的重要性荷载特征结构形式应力状态连接方法钢材厚度工作环境钢材选用应考虑的因素3.2强度选择1）变形控制选低强度等级

如跨度大荷载轻的简支梁；2）强度控制选高强度等级如楼面梁，有铺板时，强度可充分发挥；3）长细比控制或应力水平较低选低强度等级如网架的腹杆；4）施工条件差选较低强度等级3.3冲击韧性选择影响因素结构重要性µ1荷载状况µ2连接状况µ3使用温度µ4选择因子数值类别三类静力全螺栓、无焊接不低于0℃1二类一般动力大部分工厂焊、工地螺栓不低于-20℃2一类疲劳动力大部分现场、高空焊不低于-40℃3表1-1选择钢材冲击韧性指标的影响因素及选择因子

µ=µ1×µ2×µ3×µ4选择因子之积µ23～1618～2424～54>54材料等级ABCDE表1-2选择因子之积µ与材料冲击韧性指标的关系表

3.3冲击韧性选择【例02】呼伦贝尔艺术馆重要建筑；钢框架结构；梁柱节点为栓焊连接；承受静力荷载；最低温度零下50度；第4节荷载与荷载组合4.1风荷载主体结构围护结构【注意点1】阵风系数和风振系数【思考】阵风系数和风振系数有何不同？计算墙板和墙梁时，应采用阵风系数还是风振系数？4.1风荷载【注意点2】对风敏感性结构四面开敞及双面开敞的屋面外挑雨棚等要考虑体型系数变号的情况4.1风荷载4.1风荷载4.1风荷载4.2雪荷载【注意点】积雪的不均匀分布双坡屋面四坡屋面4.2雪荷载【例03】不均匀积雪对某门式刚架结构的影响双坡单脊；门式刚架结构；柱脚铰接；柱顶刚接；不均匀积雪的影响？4.2雪荷载【例04】某两连跨网壳的积雪某双跨拱形网壳；两跨间积雪分布系数如何取值？4.2雪荷载4.2雪荷载4.2雪荷载4.2雪荷载4.3覆冰荷载出现在湿度大、风速低、温度低的区域覆冰后构件截面增加，加大挡风面积《高耸结构设计规范》GB50135-20064.4温度作用建筑结构的绝对温度作用工作环境温度与结构合龙温度之最大差值

温度分区与温度应力释放（与约束的关系）结构合龙温度的选择

预应力构件（索）对温度的敏感性建筑结构的相对温度作用同一结构或部件、同一结构同时处于不同的温度场

（室内外、向阳与背阳）4.4温度荷载【例05】柱间支撑布置某门式刚架的纵向柱列，柱间支撑布置方式如下，哪种方式更好？4.4温度荷载【例06】某大尺寸平台结构某平台钢结构，长150m，次梁两端铰接；工作温差较大；计算发现，两边主梁应力比超限，加大截面也不能降低应力比；试分析其原因和解决办法？4.4温度荷载【例07】某空间结构某空间网壳结构，周边支承；工作温差较大；计算发现，底边钢圈梁应力比超限，加大截面也不能降低应力比；试分析其原因和解决办法？4.5地震作用尽可能减小非结构构件的重量提高钢结构的延性变形（材料、节点）能力利用一切附加因素加大阻尼，提高耗能能力第5节设计方法5.1设计方法5.2极限状态表达式1）非抗震设计

承载能力极限状态表达式2）抗震设计小震大震可变荷载控制永久荷载控制5.2极限状态表达式1）非抗震设计

正常使用极限状态表达式2）抗震设计小震标准组合准永久组合【例08】列出高层结构承载能力极限状态的常见荷载组合5.2极限状态表达式1）非抗震设计1.2*恒+1.4*活+1.4*0.6*风1.2*恒+1.4*0.7*活+1.4*风1.35*恒+1.4*0.7*活+1.4*0.6*风2）抗震设计：小震1.2*重力荷载代表值+1.4*0.2*风+1.3*水平地震3）抗震设计：大震第6节结构体系6.1常见结构体系空间桁架刚架、拱架悬索、张弦梁索膜结构塔桅结构门式刚架纯框架带支撑框架框筒网架网壳6.2优化设计方向（1）框架结构框架结构以梁受弯，柱受压弯为主，它的优化主要是选择合适的截面；（2）门式刚架结构可以根据制造分段及内力状况分段，每段均为直线变坡，优化构件的折线外形；（3）空间结构

使单个构件全截面应力趋于均匀，提高强度利用率。6.2优化设计方向【例09】讨论下列各种结构体系的受力性能。6.3辅助结构与主体结构1）两者共同抵御水平荷载；2）辅助结构可减小主体结构的计算长度；3）辅助结构提高主体结构的整体性和刚度；4）辅助结构维持主体结构在施工过程中的稳定；5）两者可相互转换；6）主体结构为辅助结构提供支座。第7节节点设计7.1单元的划分与结合1）计算单元划分要考虑计算精度要求；2）制作单元划分要考虑便于制作分工；3）运输单元划分要考虑提高运输效率；4）安装单元划分要考虑安装顺序、安装设备的能力和安装效率；5）所有单元都要用节点连接；7.1单元的划分与结合【例10】框架柱的现场拼接点方案A方案B拼接节点思考：哪种分段点方案更合理？7.1单元的划分与结合【例11】门式刚架屋面梁分段点某轻型门式刚架结构；跨度24m；屋面梁划分为3段；7.2节点分类1）刚接节点

A）能可靠传递内力；

B）具有连续的刚度；

C）内力重分布能力（塑性铰）。7.2节点分类2）铰接节点

A）对变形不敏感；

B）杆端可转动；7.2节点分类【例12】刚架的沉降两种刚架；坐落于软土地基；两柱脚有不同沉降；哪种结构对沉降更为敏感？7.2节点分类【例13】某拱形连廊的设计两个单体建筑之间设置有拱形连廊。设计时，按两铰拱的计算简图进行分析计算。会出现什么问题？结构是否偏于不安全？7.2节点分类【例14】某风雨操场设计某风雨操场，采用拱形屋面。结构体系如下所示。设计时遇到了下面的问题：由于拱形桁架支撑在柱顶，造成柱顶水平反力非常大。无论怎么加大柱截面也无法满足要求。分析其原因和解决方法。7.2节点分类柱顶设置橡胶支座恒载下的变形图7.2节点分类3）半刚接节点

A）介于刚接和铰接之间；

B）能传递一定弯矩；7.2节点分类【例15】桁架结构的节点简化某桁架结构；构件截面均为H型钢；腹杆和弦杆采用焊接连接；结构分析时节点简化为铰接；思考：结构挠度计算时是否偏安全？构件强度验算是否偏安全？进一步思考：计算中按铰接简化，腹杆端部其实有次弯矩，若考虑次弯矩之后，端部截面承载力不够了，桁架能否继续承载？7.3栓接和焊接焊接和螺栓连接的选择：栓接安装效率高；应尽量避免工地焊和高空焊；无法避免时，应控制好焊接质量以及现场防腐处理第02章平台钢结构设计提纲1.平台钢结构布置2.平台铺板设计3.平台梁设计4.平台柱设计5.柱间支撑设计6.节点设计7.钢楼梯设计第1节平台钢结构布置1.1结构组成平台结构布置图平台板次梁主梁柱支撑楼梯1.2传力路径竖向荷载

板

次梁

主梁

柱

基础水平荷载

板

次梁

主梁

支撑/柱

基础1.3受力特点竖向荷载为主要荷载；但不应疏漏可能的水平荷载作用板有单向和双向之分，钢板常以变形控制；梁分次梁、主梁，可连续或单跨；柱两端常用铰接，为轴压杆。1.4柱布置考虑使用空间要求；考虑标准化及建筑模数要求；考虑综合经济指标的合理【例01】某平台钢结构柱网布置某厂房需搭设12m*12m平台，高度5m；平台下放有设备；工艺要求只能设置4根柱；下图哪个布置更合理？方案A方案B1.4柱布置【例02】某平台钢结构柱放置方向某平台钢结构；主梁纵向放置；次梁横向放置；哪种钢柱摆放方向更合理？方案A方案BB-BA-A1.4柱布置【例03】某平台钢结构柱放置方向某平台钢结构；梁柱铰接，柱脚铰接，柱间设置支撑。请问钢柱采用哪种放置方向更为合理？方案A方案B1.4柱布置方案A1.4柱布置计算长度：Lx=2*Ly回转半径：ix=2*iy长细比：λx=λy1.4柱布置计算长度：Lx=0.5*Ly回转半径：ix=2*iy长细比：λx=0.25*λy方案B1.5梁布置简单梁系：柱距较小或负荷较小的平台结构普通主次梁体系：柱距较大或负荷较大的平台结构复式主次梁体系：柱距很大或负荷很大的平台结构简单梁系主次梁体系复式主次梁体系1.6支撑布置柱两端都铰接时，必须设置柱间支撑；为保证结构稳定性或侧向刚度的需要，设置必要的柱间支撑；支撑布置在柱列中部以减小温度效应保证结构几何不变；承受水平荷载、作用；支撑的作用【例04】某平台钢结构的支撑布置图示平台结构，哪种支撑布置方案更合理？方案A方案B1.6支撑布置【例04续】某平台钢结构的支撑布置2.1结构布置图示平台结构，哪种支撑布置方案更合理？方案A方案B【例05】某平台钢结构的支撑布置图示平台结构，所有钢柱均为两端铰接；梁柱铰接；楼面有两种情况：A）铺设木板；B）铺设混凝土板；试讨论：未设置支撑的柱列，其稳定性靠什么保证？若楼板为木板，且不能增加柱间支撑，有什么办法保证结构安全？1.6支撑布置【例05】某平台钢结构的支撑布置1.6支撑布置支撑的形式交叉支撑、门形支撑、隅撑、梁端加腋等多种形式在平台钢结构中，柔性交叉支撑较为常用1.6支撑布置第2节平台铺板设计2.1形式和构造轻型钢铺板，焊接连接；钢格栅板，钢丝网板；预制混凝土板；压型钢板混凝土组合板，抗剪销连接

轻型钢铺板花纹钢板花纹钢板带肋钢板冲泡钢板2.1形式和构造钢格栅板、钢丝网板2.1形式和构造预制混凝土板2.1形式和构造压型钢板组合楼板混凝土凝固前：板上的荷载全部由压型钢板承担压型钢板仅起模板作用混凝土凝固后：形成组合楼板，共同受力2.1形式和构造2.2铺板的计算b/a≥2时，按单向简支板b/a<2时，按双向简支板计算不满足时，调整板厚或调整加劲肋布置。按经济原则确定具体措施。强度：刚度：2.3加劲肋设计按受弯简支构件计算【思考】为何规定为15t？第3节平台梁设计3.1平台梁规格型钢：工字型、H型、槽型、矩形钢管焊接组合截面：焊接H型钢、箱形、组合截面3.2型钢梁截面选取(1)计算梁上最大弯矩；(2)选定钢材，确定钢材强度；(3)由抗弯强度要求确定所需最小截面模量；由变形要求确定所需最小截面惯性矩；(4)查型钢截面表，选取合适截面。3.3焊接梁截面选取(1)选择截面高度空间条件：建筑净高使用要求最大允许梁高hmax刚度条件：最小梁高hmin经济条件：用钢量最小hs单位:cm或(2)选择腹板厚度(3)翼缘尺寸【实用版】(1)选择截面高度：根据跨度选梁高，尽量高空间条件：建筑净高使用要求最大允许梁高hmax刚度条件：根据跨度选取梁高h；如简支梁可取L/10；(2)选择腹板厚度：由腹板局部稳定控制，尽量薄(3)翼缘尺寸：弯矩控制，尽量薄无加劲肋：设加劲肋：简算【教材例2-2】试选取主梁截面3.3焊接梁截面选取3.4截面验算强度验算正应力、剪应力、局部压应力、折算应力5.焊缝计算2.梁的整体稳定3.梁的局部稳定4.刚度验算验算内容公式见《钢结构基本原理》3.5加劲肋构造(1)横向加劲肋：通常腹板两侧对称布置，也可单侧布置厚度宽度横向加劲肋截面对梁轴（z轴）应满足单侧布置时：【教材例2-2】试选取加劲肋尺寸(1)横向加劲肋切角构造【思考】为什么切角？3.5加劲肋构造(2)纵向加劲肋：对腹板中心（y轴）应满足：3.5加劲肋构造按压杆进行整体稳定验算端部刨平顶紧时应验算局部承压(3)支承加劲肋—端承式3.5加劲肋构造按压杆进行整体稳定验算构造控制：下伸自由高度不大于厚度的2倍(3)支承加劲肋-凸缘式3.5加劲肋构造3.6翼缘腹板连接焊缝(1)无固定集中荷载、或集中荷载由支承加劲肋承受时(2)有集中荷载，且不设置支承加劲肋时连接焊缝承受纵向剪力连接焊缝承受纵向剪力和横向压力第4节平台柱设计4.1常用形式实腹柱格构柱选择回转半径较大的对称截面，提高柱的整体稳定和刚度柱两端铰接时，两个主轴方向的计算长细比尽可能接近，提高经济性便于连接、构造简便，制造省工尽可能选用型材，如H型钢、圆管、方管4.1常用形式【例06】某平台钢结构柱截面选择图示平台钢结构，分别选用什么截面比较合理？请解释原因。4.1常用形式4.2实腹柱截面选择（1）预设钢材的强度等级

（强度控制用Q345，稳定控制用Q235）（2）预设长细比50~90（“力大取小，力小取大”）（3）选择截面类型，初步选定截面规格（4）根据预设长细比，计算所需面积A（5）根据预设长细比，计算回转半径ix和iy（6）确定截面高度h、宽度b（7）根据A、h、b，确定截面尺寸（8）验算柱稳定、强度、刚度、局部稳定实腹柱的截面选择【简化版】（1）计算柱内力N（2）选择截面类型和材料类型（3）根据柱高确定截面尺寸：b=H/30~H/20（4）确定板厚，满足局部稳定情况下板尽量薄（5）计算所需面积A；A=N/0.8f~N/0.6f4.2实腹柱截面选择【例07】某平台钢结构实腹柱截面选择图示平台钢结构，柱距为8m×8m恒载为5.0kN/m2；活载为8.0kN/m2；平台高度8m；柱脚铰接；柱顶铰接试选中柱截面；4.2实腹柱截面选择4.2实腹柱截面选择1）内力计算：p=1.2*5.0+1.4*8.0=17.2kN/m2；N=8*8*17.2=1100.8kN2）确定截面类型和材料：采用H型钢，材质为Q235B；4）计算所需截面面积：A=N/f=1100.8/(215*0.6)=8533mm23）确定截面高度：h=H/25=320mm5）确定腹板和翼缘厚度Tw=320mm/40=8mm;Af=(8533-300*8)/2=3067mm2;Tf=10mm;b=15*10*2=300mm;Af=3000mm2;H320x300x8x103.4格构柱截面选择（1）预设钢材的强度等级

（强度控制用Q345，稳定控制用Q235）（2）预设长细比50~90（“力大取小，力小取大”）（3）选择截面类型，初步选定截面规格（4）计算所需面积A（5）计算回转半径（6）确定截面轮廓尺寸h和b（7）根据A、h和b，选定截面形式和实际尺寸（8）验算柱稳定、强度、刚度、单肢稳定4.4截面验算公式见《钢结构基本原理》强度验算4.刚度计算2.柱的整体稳定3.柱的局部稳定验算内容5.单肢稳定计算6.缀板、缀条计算4.5格构柱构造在较大水平力和运输单元端部应设置横隔；横隔间距不大于柱较大宽度的9倍，且不大于8m；第5节柱间支撑设计5.1支撑设计交叉支撑：通常按拉杆设计；门形支撑：按压杆设计；以后各章会详细叙述第6节节点设计6.0节点设计主要节点： 1）梁的拼接节点 2）主次梁连接节点 3）梁支座节点 4）柱头节点 5）柱脚节点6.1梁拼接节点1）对接焊缝拼接翼缘、腹板焊缝尽可能错开；腹板对接焊缝离加劲肋距离大于10tw焊缝设在内力较小处，焊缝强度不足时可用斜焊缝上、下翼缘对接缝开V型坡口，便于俯焊；预留一段翼缘与腹板间的焊缝到工地焊，减少焊接应力6.1梁拼接节点2）角焊缝拼接翼缘拼接板及周边焊缝承受翼缘弯矩腹板拼接板及其焊缝，承受全部剪力，及腹板上的弯矩腹板拼接板尽量靠近翼缘；6.1梁拼接节点3）全螺栓拼接拼接板应采用夹板，螺栓为双剪受力翼缘拼接板及周边焊缝承受翼缘弯矩腹板拼接板及其焊缝，承受全部剪力，及腹板上的弯矩腹板拼接板尽量靠近翼缘；6.1梁拼接节点4）栓焊混合拼接高强螺栓连接腹板；翼缘采用对接焊缝；翼缘对接焊缝等强；腹板传递部分弯矩和全部剪力；接缝一般5~10mm，腹板拼接板尽量靠近翼缘；【思考】在弯矩和剪力作用下，此节点可否采用普通螺栓？可否采用承压型高强螺栓？6.2主次梁节点1）铰接节点双剪螺栓连接腹板采用双夹板高强螺栓拼接；间隙一般5~10mm，双夹板尽量靠近翼缘；计算时应考虑剪力偏心；【思考】偏心距如何取值？A6.2主次梁节点1）铰接节点单剪螺栓连接腹板采用单剪高强螺栓拼接；间隙一般5~10mm；计算时应考虑剪力偏心；剪力加大20~30%；【思考】图示两种情况，偏心距如何取值？哪个偏心距大？哪个主梁的不利影响大？B【例08】主次梁节点的抗疲劳性能比较1某钢结构平台次梁上放置有高频振动设备；次梁连接节点采用哪种较好？6.2主次梁节点【例08】主次梁节点的抗疲劳性能比较2某钢结构平台次梁上放置有高频振动设备；次梁连接节点采用哪种较好？6.2主次梁节点6.2主次梁节点1）铰接节点可滑动铰腹板采用长圆孔螺栓拼接；间隙一般10~20mm；注意长圆孔的孔壁承压承载力计算；【思考】是否还需考虑偏心？对主梁的不利影响？两边都有次梁时？C6.2主次梁节点1）铰接节点夹板围焊腹板夹板拼接；间隙一般5~10mm；安装螺栓定位，夹板四面围焊；连接焊缝承受剪力，应考虑剪力偏心；D6.2主次梁节点1）铰接节点腹板围焊腹板直接和节点板拼接；间隙一般5~10mm；安装螺栓定位，腹板三面围焊；计算时应考虑剪力偏心；剪力加大20~30%；E6.2主次梁节点1）铰接节点台式支托连接角钢F角钢连接：构造简单，不宜单边连接；台式支托：构造复杂，安全；抗剪键支托：偏心小，安装精度高；抗剪键支托【思考】下列3种节点的传力路径；6.2主次梁节点1）铰接节点叠接G构造简单，施工方便；建筑高度大；主梁应设置加劲肋；焊缝或螺栓为固定用，按构造配置；6.2主次梁节点2）刚接节点叠接H构造简单，施工方便；建筑高度大；主梁和次梁均应设置加劲肋；焊缝或螺栓为固定用，按构造配置；6.2主次梁节点2）刚接节点栓焊混合I腹板采用高强螺栓（夹板双剪或单剪）；上翼缘和主梁焊接；下翼缘和水平加劲肋焊接；翼缘焊缝承担弯矩；腹板承担剪力和部分弯矩；6.2主次梁节点2）刚接节点翼缘对接，腹板角焊缝J腹板采用拼接板焊接（双面或者单面）；上翼缘和主梁焊接；下翼缘和水平加劲肋焊接；翼缘焊缝承担弯矩；腹板承担剪力和部分弯矩；6.2主次梁节点2）刚接节点下翼缘承托连接，上翼缘盖板K上翼缘采用盖板连接，盖板比次梁翼缘窄；下翼缘采用承托连接，承托比次梁翼缘宽；剪力由承托承担；【思考】传力路径？端部腹板受力？6.3梁支座节点1）平板支座压力平板支座A支座处应设置加劲肋；梁端不能自由转动，支座板下压力分布不均匀；无法承受拉力；【思考】垫板厚度如何计算？6.3梁支座节点2）弧形支座B支座处应设置加劲肋；可以自由转动；无法承受拉力；6.3梁支座节点3）滚轴支座C支座处应设置加劲肋；可以自由转动；可以自由滑动；无法承受拉力；6.3梁支座节点4）铰轴支座D支座处应设置加劲肋；可以自由转动；接触面中心角应大于90度；6.3梁支座节点5）球形支座E有专门厂家生产设计；根据需要可以抗压、抗拉；根据需要可以转动、滑动；6.3梁支座节点6）橡胶支座F用于压力较小的情况；不可抗拉；橡胶易老化；有专门厂家生产设计；网架中应用较多；《网架结构设计规范》中有计算方法；6.3梁支座节点7）桩台支座G用桩台代替垫板，用于压力很大的时候；用桩台来扩散压力；6.4柱头节点1）顶接主梁加劲肋对准柱翼缘；梁间留有间隙，便于调整；柱顶板上有定位螺栓；夹板连接腹板，防止梁侧翻；两侧梁不等时，柱偏压；梁压力过大时，翼缘易局部屈曲；A6.4柱头节点1）顶接主梁采用突缘式端板连接；主梁之间用填板连接，防纵向错动；柱顶设垫板扩散压力；柱顶板下设置加劲肋扩散压力；梁下翼缘用定位螺栓连接；偏心压力小；B【思考】传力路径？6.4柱头节点1）顶接主梁采用突缘式端板连接；主梁之间用填板连接，防纵向错动；柱顶设垫板扩散压力；柱肢间用缀板连接；梁下翼缘用定位螺栓连接；偏心压力小；柱顶刚度大；C【思考】传力路径？定位螺栓可否放在柱肢内部？如何计算缀板高度？6.4柱头节点1）顶接主梁连续；柱顶铰接，或柱顶刚接；注意加劲肋设置；D【思考】计算简图？6.4柱头节点2）侧接柱上伸小牛腿；主梁翼缘焊接于牛腿；腹板采用角钢连接，防止侧翻；钢梁下翼缘设置定位螺栓；应计算牛腿焊缝；E6.4柱头节点2）侧接柱上设置支托，通常用厚钢板；梁端采用突缘式端板；采用填板和翼缘连接；用于较大受力情况；F6.4柱头节点2）侧接柱上焊接牛腿，牛腿截面和梁相同；主梁和牛腿刚接，如翼缘焊接，腹板高强螺栓夹板；对应翼缘位置需设置加劲肋；G6.5柱脚节点1）铰接柱脚平板铰接柱脚；锚栓位于翼缘以内；底板下设置抗剪键；底板开孔为锚栓直径1.2~1.5倍；垫板开孔比锚栓直径大1~2mm；多采用细石混凝土找平；A6.5柱脚节点1）铰接柱脚平板铰接柱脚的计算：锚栓计算；拉力最大工况控制；底板尺寸计算；底板厚度计算；抗剪验算；规范规定，锚栓不得用于抗剪。A6.5柱脚节点【例09】平板铰接柱脚计算计算某铰接平板柱脚；柱截面H300x240x8x12；底板尺寸340x280；底板厚度20mm；底板为Q235B，混凝土为C30；设置2M24锚栓，锚栓材质Q235B；底板开孔2R27；抗剪键为L75x6；长度80mm；最大拉力组合：N=+80kN最大压力组合：N=-300kN最大剪力组合：N=-200kN，V=100kN【思考】有没有什么办法不设置抗剪键？【思考】设置预拉力后抗拉承载力够不够？【思考】设置预拉力后柱脚是否铰接？6.5柱脚节点1）铰接柱脚单方向铰接柱脚；掌握靴梁的计算；B6.5柱脚节点2）刚接柱脚仅简单介绍几种构造；后面章节会详细讲解；C6.5柱脚节点3）锚栓构造C6.6小结传力路径【例09】找亮点找出以下各种连接中的错误。6.6小结现场梁梁拼接主次梁铰接【例10】找亮点（续）找出以下各种连接中的亮点。可滑动铰接6.6小结【例09】找亮点（续）找出以下各种连接中的亮点。次梁叠接6.6小结【例09】找亮点（续）找出以下各种连接中的亮点。次梁叠接6.6小结【例09】找亮点（续）找出以下各种连接中的亮点。弧形支座6.6小结【例09】找亮点（续）找出以下各种连接中的错误。主次梁刚接梁柱刚接6.6小结【例07】找亮点（续）找出以下各种连接中的错误。顶层梁柱刚接6.6小结【例09】找亮点（续）找出以下各种连接中的错误。铰接柱脚6.6小结【例09】找亮点（续）找出以下各种连接中的错误。刚接柱脚6.6小结第7节钢楼梯设计7.1钢楼梯设计略第03章门式刚架结构设计提纲1.门式刚架的结构布置2.门式刚架的荷载3.主刚架设计4.支撑体系设计5.围护结构设计6.节点设计第1节门式刚架的结构布置1.1适用范围第1.0.2条规定，门式刚架适用于：主承重结构为单跨或多跨实腹门式刚架；具有轻型屋盖和轻型外墙；无桥式吊车；或起重量不大于20T的A1~A5工作级别桥式吊车；或起重量不大于3T的悬挂式起重机；外墙亦可采用砌体。《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102:2002《门刚规程》第4.4.3条【思考01】某单层工业厂房，设有10T的A8工作制桥式吊车，能否适用于《门刚规程》？【思考02】外墙采用砌体和轻型墙板，哪种情况下的结构受力更有利？《门刚规程》第1.0.2条1.1适用范围1.2结构组成横向主刚架： 刚架柱、刚架梁支撑系统： 屋面支撑、屋面系杆、柱间支撑、隅撑围护系统：

墙面围护系统：抗风柱、墙梁、拉条 屋面围护系统：檩条、拉条1.2结构组成竖向荷载 屋面板

檩条

框架梁

刚架柱

基础横向水平风荷载 侧墙墙面板

墙梁

刚架柱

基础；纵向水平风荷载 山墙面板

墙梁

抗风柱

屋面支撑

柱间支撑

基础；吊车横向水平荷载 吊车轨道

吊车梁

牛腿

刚架柱

基础吊车纵向水平荷载 吊车轨道

吊车梁

牛腿

刚架柱

柱间支撑

基础1.3传力路径1.4结构形式(a)单跨刚架（b）双跨刚架（c）多跨刚架(d)带挑檐架（e）带毗屋刚架（f）单坡刚架1.5温度区段《门刚规范》第4.3.1条 纵向温度区段不大于300m； 横向温度区段不大于150m； 有计算依据时可适当加大；《普钢规范》第8.1.5条门钢规范取值更宽松1.5温度区段A）设置双柱；

B）吊车梁及檩条连接采用长圆孔；C）每个温度区段形成独立的支撑体系温度缝构造1.6刚架布置《门钢规范》第4.2节：(1)

跨度：一般为9~36m，常以3m为模数(2)柱距：应综合考虑使用要求、刚架跨度、荷载条件等因素，宜取6m、7.5m、9m。超过10m时，用钢量显著增加，一般需要设置托架或托梁。(3)高度：由使用要求确定，常为4.5~9m； 注意：当有桥式吊车时，高度不宜大于12m。(4)挑檐长度：根据使用要求确定，宜为0.5~1.2m(5)

屋面坡度：1/20~1/8(6)截面形式：多采用焊接H型钢，可等截面，也可变截面；(7)柱脚形式：可铰接，可刚接；【思考03】右图所示刚架，柱脚是铰接还是刚接？1.6刚架布置1.7屋面支撑布置参《门钢规范》第4.5节(1)

屋盖横向支撑宜设置在温度区段的第一个或第二个开间；当端部支撑设置在第二个开间时，在第一个开间的相应位置应设置刚性系杆。参《门钢规范》第4.5节(2)在刚架转折处（如屋脊和柱顶）应沿厂房全长设置刚性系杆；(3)在设置柱间支撑的开间，宜同时设置屋盖横向支撑，以组成几何不变体系。1.7屋面支撑布置参《门钢规范》第4.5节(4)屋面交叉支撑一般按柔性拉杆设计，考虑一根受拉另一根退出工作。刚性系杆则应按压杆设计。(5)屋面檩条可兼作刚性系杆。但此时檩条需按压弯构件进行验算。1.7屋面支撑布置参《门钢规范》第4.5节(6)在设有带驾驶室且起重量大于15T的桥式吊车的跨间，应沿屋盖边缘设置纵向支撑。1.7屋面支撑布置【思考04】图示厂房，左侧山墙为开门方便，设置了2根抗风柱，其屋面支撑布置是否合理？1.7屋面支撑布置【思考05】图示厂房，屋脊和柱顶布置了通长系杆，但是没有横向水平支撑的屋面梁中间并没有布置通长系杆。请思考其原因。1.7屋面支撑布置《门钢规范》第4.5节(1)柱间支撑间距应根据房屋的柱距、受力情况和安装条件确定，当无吊车时，宜取30~45m。(2)当建筑物宽度大于60m时，在内柱柱列宜适当增加柱间支撑。1.8柱间支撑布置【思考06】图示2跨厂房。中柱布置柱间支撑和不布置柱间支撑的情况下，屋面支撑的计算简图有何差别？山墙纵向风荷载的传递路径有和差别？1.8柱间支撑布置1.8柱间支撑布置《门钢规范》第4.5节当房屋高度较大时，宜分层设置柱间支撑。斜撑和柱的夹角应在30~60度之间，宜接近45度。柱间支撑可采用带张紧装置的十字交叉圆钢支撑。1.8柱间支撑布置当设有起重量不小于5T的桥式吊车时，柱间宜采用刚性支撑。在温度区段端部，吊车梁以下不宜设置刚性柱间支撑。【思考07】以下两种柱间支撑布置方式，哪个更好？1.8柱间支撑布置第2节门式刚架的荷载2.1恒荷载(1)结构自重、围护结构自重：按《建筑结构荷载规范》；(2)悬挂荷载、设备荷载等固定荷载：按实际情况常用数据(1)压型钢板、夹芯板自重：0.10~0.25kN/m2(2)屋面檩条、隅撑、屋面支撑等自重：0.10~0.15kN/m2(3)屋面恒载通常取值：0.20~0.30kN/m22.2活荷载《门刚规程》第3.2.2条当采用压型钢板轻型屋面时，屋面竖向均布活荷载标准值（按水平投影面积计算）应般取0.5kN/m2注：构件负荷面积超过60m2可取0.3kN/m2常用数据(1)屋面活荷载：验算刚架时取0.30kN/m2(2)屋面活荷载：验算屋面檩条时取0.50kN/m22.3雪荷载按《荷载规范》采用，考虑增大系数和不均匀系数。屋面雪荷载不与屋面活荷载同时考虑。【思考08】某轻型门式刚架厂房位于南京，计算屋面檩条时活荷载取为0.50kN/m2，檩条是否安全？2.3雪荷载2.4吊车荷载《荷载规范》第5.1节（1）竖向荷载；最大轮压Pmax（2）纵向水平刹车力；10%×Pmax（3）横向水平刹车力；

起重量≤10T：12%×(G+Q)

起重量>10T：10%×(G+Q)

总横向水平力平均分布到各轮上。

其中G为小车重量；Q为额定起重量。

注：手动吊车和电动葫芦可不考虑水平荷载。2.5地震作用《门刚规程》第3.2.4条

地震作用按《建筑抗震设计规范》GB50011采用。《门刚规程》第3.1.6条

抗震验算时，结构的阻尼比可取0.05。比较《抗震规范》第9.2.5条

单层厂房钢结构：根据围护结构情况，取0.045~0.052.6风荷载wk——风荷载标准值（kN/m2）；w0——基本风压，按《建筑结构荷载规范》的规定值乘1.05；

z——风荷载高度变化系数，按《建筑结构荷载规范》规定；

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。《门钢规程》第3.2.3条、附录A2.6风荷载《门刚规程》《荷载规范》比较1：《门刚规程》与《荷载规范》的体型系数比较【思考09】当房屋檐口较低、跨度较大时，采用《门钢规范》与《荷载规范》的体型系数，哪个更偏于安全？2.6风荷载《门刚规程》《荷载规范》【算例01】柱距6m，檐高6m，跨度20m，上海。最大弯矩：Mmax=111.07kN*m总剪力Vx：Vx=15.419kN总吸力Nz：Nz=57.172kN最大弯矩：Mmax=100.8kN*m总剪力Vx：Vx=26.680kN总吸力Nz：Nz=38.115kN2.6风荷载【算例02】柱距6m，檐高10m，跨度15m，上海。《门刚规程》《荷载规范》Mmax=119.0kN*mVx=26.810kNNz=43.330kNMmax=148.2kN*mVx=44.782kNNz=28.886kN2.6风荷载封闭房屋半封闭房屋比较2：封闭房屋与半封闭房屋的体型系数比较注意：部分封闭式房屋的屋面风吸力要比封闭式大50%！2.6风荷载中间区端区比较3：中间区与端区的体型系数比较注意：端区风荷载较大，但是受风面积较小，因此通常端榀刚架截面不需要加大。2.6风荷载2.7荷载组合1.2D+1.4×L1.2D+1.4×W1.0D+1.4×W（恒载有利时）1.2D+1.4×C1.2D+1.4×0.9×L+1.4×0.9×W1.2D+1.4×0.9×L+1.4×0.9×W+1.4×0.9×C地震组合：《抗震规范》第5.4.1条非地震组合：《荷载规范》第3.2.4条1.2Gek+1.3×Eh第3节主刚架设计3.1计算简图按平面刚架计算；约束条件根据柱脚构造决定；梁柱节点刚接还是铰接根据构造决定；3.2截面选取无桥式吊车：梁、柱可采用变截面或等截面有桥式吊车：柱宜采用等截面形式跨度≯15m，柱高≯6m时，刚架梁宜采用等截面。跨度>15m，柱高>6m时，宜采用变截面。多采用焊接H型截面：变截面或等截面3.3截面校核腹板的屈曲后强度计算强度验算平面内整体稳定验算平面外整体稳定验算局部稳定验算特点：考虑腹板的屈曲后强度验算内容：按压弯构件验算以下内容：3.4腹板的屈曲后强度(A)构造要求(1)腹板应为直线变化，变化率（楔率）≤60mm/m；(2)板件宽厚比限值：(B)受压和受弯腹板的有效宽度：利用屈曲后强度时，应按有效宽度计算其截面几何特性。当腹板全部受压时：当腹板部分受拉时，受拉区全部有效，受压区有效宽度为：3.4腹板的屈曲后强度(B)受压和受弯腹板的有效宽度：3.4腹板的屈曲后强度(1)腹板两边缘的压应力分布不均匀系数——腹板板件边缘中压应力较大的值，取为正；——腹板板件另侧边缘的应力，以压为正，拉为负(2)受压板件稳定系数(3)计算参数有效宽度的计算步骤：3.4腹板的屈曲后强度有效宽度的计算步骤：(4)有效宽度系数(5)腹板受压区的有效宽度(6)腹板有效宽度的分布当截面全部受压当截面部分受拉3.4腹板的屈曲后强度(C)受剪腹板的有效宽度：(1)计算板件受剪时的局部稳定系数(2)参数(3)腹板屈曲后的抗剪强度(4)腹板的抗剪承载力3.4腹板的屈曲后强度3.5强度验算(A)受弯构件当截面为双轴对称时当时：当时：理解公式V=Vd时，【思考10】此处的受弯构件强度验算公式，和《钢结构设计规范》相比有何不同？(B)压弯构件当时：当时：当截面为双轴对称时3.5强度验算3.6整体稳定验算平面内整体稳定验算平面外整体稳定验算详见《钢结构课程设计》第4节支撑体系设计4.1屋面支撑计算简图水平放置的桁架；承受抗风柱传来的纵向荷载；柱间支撑位置为支点；受压斜杆退出工作；【思考11】图中屋面支撑布置有什么问题？对结构受力有什么不利影响？改进措施？屋面支撑4.1屋面支撑屋面支撑计算简图张紧斜拉杆防止屋面梁平面外受弯顺利传递抗风柱顶风荷载4.1屋面支撑4.2柱间支撑计算简图竖向放置的桁架；承受屋面支撑传来的纵向风荷载；承受吊车纵向刹车力；基础作为支点；受压斜杆退出工作；【思考12】图中柱间支撑布置有什么问题？对结构受力有什么不利影响？有什么改进措施？柱间支撑钢柱系杆4.2柱间支撑正确布置错误布置合理布置支撑防止柱平面外受弯顺利传递纵向荷载4.2柱间支撑4.3隅撑计算简图减小刚架梁平面外计算长度；荷载：防止钢梁失稳所需的承载力按轴压构件设计；第5节围护结构设计5.1抗风柱计算简图柱脚多为铰接；高度较大时，柱脚也可以刚接；承受山墙墙梁传来的纵向风荷载；承受山墙墙板重量；按压弯构件设计；【思考13】抗风柱柱脚铰接和刚接各有什么优缺点？5.1抗风柱抗风柱顶和屋面梁的连接构造【思考13】不传递竖向力，有什么优点和缺点？【思考14】抗风柱顶节点有什么问题？对抗风柱受力有什么影响？对屋面梁受力有什么影响？抗风柱屋面梁Z型板5.1抗风柱正确构造错误构造Z形板正确放置保证纵向水平力顺利传递5.1抗风柱5.2屋面檩条1）常用截面冷弯薄壁型钢直边C型、卷边C型、Z型、卷边Z型、H型【思考15】对于跨度相同的简支檩条，当屋面坡度较大时，宜采用C型檩条还是Z型檩条？5.2屋面檩条2）放置方式【思考16】图示檩条哪种放置方式更好？5.2屋面檩条3）檩条形式：简支式、连续式(1)简支檩条：多采用C型钢，跨度较小时采用；(2)连续檩条：多采用卷边Z型钢，跨度较大时采用；搭接长度需计算确定。5.2屋面檩条(1)宜等间距布置。确定檩条间距时，应综合考虑屋面材料、檩条规格等因素按计算确定。在屋脊处，应沿屋脊两侧各布置一道檩条，使得屋面板的外伸宽度不要太长(一般<200mm)，在天沟附近应布置一道檩条，以便于天沟的固定。常用间距：1.5m4）檩条布置5.2屋面檩条屋脊檩条檐口檩条5.2檩条设计5）拉条和撑管当檩条跨度>4m时，宜在檩条跨中位置设置1道拉条或撑杆；当檩条跨度>6m时，宜在檩条三分点处各设置1道拉条或撑杆；斜拉条需和檩条连接；当采用圆钢作拉条时，拉条的直径不宜小于10mm；圆钢拉条可设置在距离檩条上翼缘1/3腹板高度范围内；风吸力作用下檩条下翼缘受压时，宜设置在下翼缘附近；《门钢规程》第6.3.5条《门钢规程》第6.3.6条【思考17】拉条和撑管起什么作用？5.2屋面檩条6）计算简图根据构造，按简支梁或者连续梁计算；承受屋面恒载、活载和屋面风吸力；按双向受弯构件计算；具体计算详见《钢结构课程设计》5.3墙梁计算简图根据构造，按简支梁或者连续梁计算；承受屋面恒载和墙面风载；按双向受弯构件计算；5.3墙梁【思考18】指出图示墙梁布置的错误。第6节节点设计6.0主要节点主要节点： 1）柱脚节点 2）梁柱节点 3）梁梁节点 4）支撑连接节点 5）檩条连接节点6.1柱脚节点1）铰接柱脚平板铰接柱脚；锚栓位于翼缘以内；底板下设置抗剪键；底板开孔为锚栓直径1.2~1.5倍；垫板开孔比锚栓直径大1~2mm；多采用细石混凝土找平；6.1柱脚节点2）刚接柱脚锚栓位于翼缘以外；带靴梁的刚度大；无靴梁的刚度小；6.2梁柱节点1）节点形式端板厚度验算；螺栓群承载力验算；端板应伸出翼缘，并应设置加劲肋；端板斜放时，下排螺栓可不伸出翼缘；端板平放端板竖放端板斜放【思考19】某门式刚架，风吸力很大，采用端板斜放梁柱连接是否合适？A.边柱和梁刚接6.2梁柱节点1）节点形式多采用端板高强螺栓连接；注意加劲肋设置端板竖放端板平放B.中柱和梁刚接6.2梁柱节点1）节点形式多采用端板高强螺栓连接；多采用端板平放；螺栓位于柱翼缘内；C.中柱和梁铰接【思考20】计算简图？【思考21】判断柱顶是铰接还是刚接？柱顶连接有什么问题？对钢柱有何影响？有什么改进措施？屋面梁中柱6.2梁柱节点正确构造错误构造端板刚度保证压力顺利传递6.2梁柱节点6.2梁柱节点2）构造要求A)端板与钢梁的连接焊缝：等强设计翼缘与端板：对接焊缝、角焊缝腹板与端板：角焊缝B)连接件：高强螺栓

《门钢规程》第7.2.3条主刚架构件的连接应采用高强度螺栓，可采用承压型或者摩擦型连接。当端板连接只受轴力和弯矩，或剪力小于抗滑移承载力时，端板表面可不作专门处理。6.2梁柱节点C)螺栓布置端板连接的螺栓应成对对称布置。在斜梁拼接处，应将端板伸出截面高度范围以外。在斜梁与刚架柱连接的受拉区，宜采用端板外伸式连接；当采用外伸式连接时，翼缘内外的螺栓群中心与翼缘中心应尽量接近或者重合。《门钢规程》第7.2.4条螺栓中心至翼缘板表面的距离，应满足拧紧螺栓的施工要求，不宜小于35mm；螺栓端距不应小于2倍螺栓孔径。《门钢规程》第7.2.5条《门钢规程》第7.2.7条端板上两对螺栓之间的最大间距不应大于400mm。【思考22】为什么要限制螺栓的最大间距？和钢结构设计规范对比《门钢规程》第7.2.6条门式刚架中，受压翼缘的螺栓不宜少于两排；当受拉翼缘两侧各设一排螺栓不能满足承载力要求时，可在翼缘内侧增设螺栓；6.2梁柱节点(a)宽度：应大于梁的翼缘宽度15~20mm，以便焊接(b)高度：设置外伸螺栓时，端板外伸长度为(3~4)d0；不设置外伸螺栓时，端板突出翼缘外侧20mm(c)厚度：应根据支承条件由抗弯验算确定，且不小于16mmD）端板尺寸6.2梁柱节点A)计算要点《门钢规程》第7.2.2条螺栓群承载力设计值应大于梁端弯矩和剪力设计值。当连接处钢梁内力很小时，连接应至少能承受相当于构件截面承载力一半的内力作用。B)计算内容螺栓群承载力验算；端板厚度验算；节点域抗剪验算；端板螺栓附近腹板抗拉强度验算；3）计算内容6.2梁柱节点4）螺栓群验算6.2梁柱节点参照《钢结构设计规范》的公式计算：5）端板厚度验算6.2梁柱节点5）端板厚度验算6.2梁柱节点伸臂区格（端板外伸且无加劲肋的外伸部分）：bfNettf6³两相邻边支承区格（端板外伸时）：两相邻边支承区格（端板平齐时）：feeebeNeetwffwtwf)](2[6++³feeebeNeetwffwtwf)](4[12++³feaNetwtw)5.0(3+³febbeNeetfswtwf]4)2([62++³注意：Nt

是一个高强度螺栓的受拉承载力设计值，而不是高强度螺栓所受的荷载！！三边支承区格：无加劲类的区格6.2梁柱节点6）节点域抗剪验算6.2梁柱节点《门钢规程》第7.2.10条在门式钢架斜梁与柱相交的节点域，应按下列公式验算剪应力：——节点域的高度——节点域的宽度——节点域的厚度——节点域的不平衡弯矩设计值——节点域的钢材抗剪强度设计值；抗剪验算不满足时：设置斜加劲肋；或加厚腹板；7）腹板抗拉验算6.2梁柱节点《门钢规程》第7.2.11条当梁腹板高度内，端板无加劲肋时，尚应验算梁腹板在中部高强度螺栓的拉力作用下的抗拉强度：当Nt2≤0.4P

时当Nt2

＞0.4P

时如不满足时，设置腹板加劲肋或局部加厚腹板。6.3梁梁节点1）节点形式端板厚度验算；螺栓群承载力验算；端板应伸出翼缘，并应设置加劲肋；A)计算要点《门钢规程》第7.2.2条螺栓群承载力设计值应大于梁端弯矩和剪力设计值。当连接处钢梁内力很小时，连接应至少能承受相当于构件截面承载力一半的内力作用。B)计算内容螺栓群承载力验算；端板厚度验算；（不需要）节点域抗剪验算；端板螺栓附近腹板抗拉强度验算；2）计算内容6.3梁梁节点6.4支撑连接节点1）圆钢支撑腹板开长圆孔；圆钢穿过腹板；6.4支撑连接节点2）角钢支撑端部焊接节点板，采用高强螺栓和屋面支撑连接；支撑交点处采用节点板；6.4支撑连接节点3）钢管支撑端部焊接水平节点板，采用高强螺栓和屋面支撑连接；支撑交点处采用节点板；节点板贯穿；【思考09】从图中判断哪根是压杆，哪根是拉杆？节点破坏的原因？正确的构造应该如何？柱间支撑拉裂6.4支撑连接节点正确构造错误构造节点板贯通保证拉力顺利传递6.4支撑连接节点6.5檩条连接节点1）C型简支檩条6.5檩条连接节点2）Z型连续檩条第04章多层钢框架结构设计提纲1.多层钢框架的结构体系2.多层钢框架的结构布置3.多层钢框架的荷载和荷载组合4.多层钢框架的结构分析5.多层钢框架的楼盖设计6.多层钢框架的钢柱设计7.多层钢框架的支撑设计8.多层钢框架的节点设计9.多层钢框架的抗震设计第1节多层钢框架的结构体系1.1结构组成楼板梁柱支撑1.2破坏模式竖向荷载作用下（重力）(a)水平构件破坏（b）结构整体失稳（a）结构倾覆(c)结构侧向变形过大(b)结构整体弯曲或剪切破坏水平荷载作用下（风、地震）1.2破坏模式1.3结构体系分类根据抗侧力体系的不同：纯框架体系框架支撑体系框架剪力墙体系框筒体系1.4纯框架体系通过梁柱刚接来抗侧在水平力作用下，刚接框架的侧移由两部分构成：1）结构倾覆力矩造成柱拉压变形而导致的结构整体弯曲引起的侧移。小于总侧移的10％～20％。

2）结构剪力造成的梁柱受弯引起的侧移；框架结构的抗侧移能力，主要取决于剪力作用下梁柱的抗弯刚度－－其侧向变形为剪切型1.4纯框架体系铰接、刚接、半刚接1.4纯框架体系EC3对梁柱连接方法的分类1.4纯框架体系1.5框架支撑体系非地震区、6度区和7度区：中心支撑交叉支撑K型支撑单斜杆支撑V型支撑人字支撑主要通过支撑来抗侧8度区和9度区：偏心支撑主要通过支撑来抗侧1.5框架支撑体系【思考01】比较下面3种支撑的优缺点 如：抗侧刚度、静力性能、抗震性能1.5框架支撑体系【拓展】耗能支撑，既能耗能，又无偏心；1.5框架支撑体系变形特征：整体为弯曲变形＋少量剪切变形1.5框架支撑体系【思考02】比较以下3种结构的变形特征。1.5框架支撑体系剪切型和弯曲型变形都是指整体变形1.5框架支撑体系1.6框架剪力墙体系混合结构－－钢结构框架与钢筋混凝土结构剪力墙并联钢框架－－主要抵抗竖向荷载－－强度高，延性好、跨度大，施工方便剪力墙－－主要抵抗水平作用－－刚度大，成本低，防火性能好（a）弯曲变形(b)剪切变形(c)组合变形1.7框筒结构密柱深梁形成框筒抗侧变形特征：（1）柱产生与结构整体弯曲相适应的轴向变形（2）梁以剪切变形为主（3）存在剪力滞后效应（4）柱距越大，剪力滞后效应越大【思考03】有什么办法减小剪力滞后效应？从而达到更高的结构高度？1.7框筒结构第2节多层钢框架的结构布置2.1建筑平面布置宜为具有光滑曲线的凸形平面（矩形、圆形等），以减小风荷载减小风荷载、地震下的扭转效应：平面宜简单、规则、有良好的整体性，使刚度中心与质量中心接近【实例01】减小风荷载的平面形状2.1建筑平面布置尽量避免平面不规则不规则类型定义扭转不规则楼层的最大弹性水平位移（或层间位移），大于该楼层两端弹性水平位移（或层间位移）平均值的1.2倍凹凸不规则结构平面凹进的一侧尺寸，大于相应投影方向总尺寸的30％楼板局部不连续楼板的尺寸和平面刚度急剧变化，例如，有效楼板宽度小于该层楼板典型宽度的50％，或开洞面积大于该层楼面面积的30％，或有较大的楼层错层2.1建筑平面布置【思考04】图示多层钢框架，质量中心偏向左侧，图示两种支撑布置，哪个更合理？2.1建筑平面布置【思考05】图示建筑平面为凹凸不规则，有没有什么办法从结构上避免凹凸不规则？2.1建筑平面布置2.2建筑竖向布置为减小地震作用的不利影响建筑竖向形体宜规则均匀避免过大的外挑、内凹各层竖向抗侧力构件宜上下贯通层高不宜有较大的突变尽量避免竖向不规则不规则类型定

义侧向刚度不规则该层的侧向刚度小于相邻上一层的70％，或小于其上相邻三个楼层侧向刚度平均值的80％；除顶层外，局部收进的水平向尺寸大于相邻下一层的25％竖向抗侧力构件不连续竖向抗侧力构件（柱、抗震墙、抗震支撑）的内力由水平转换构件（梁、桁架等）向下传递楼层承载力突变抗侧力结构的层间受剪承载力小于相邻上一楼层的80％2.2建筑竖向布置（1）对不规则结构，采用符合楼板平面内实际刚度的计算模型；（2）控制楼层竖向构件最大的弹性水平位移和层间位移,位移比不大于1.5；（3）放大薄弱层的地震剪力（1.15倍）并调整该层抗侧力结构受剪承载力；（4）对薄弱部位采取有效的抗震构造措施等，竖向抗侧力构件不连续时该构件传给水平转换构件的地震内力应增大25~50%。（5）对特别不规则的结构，可适当设置防震缝。2.3处理办法建筑平面和竖向不规则的处理办法2.4框架柱布置柱网尽量规则；柱强轴方向：梁柱刚接，形成刚接框架柱弱轴方向：柱较强时，梁柱刚接；柱较弱时铰接，但应设置柱间支撑以增强抗侧刚度，形成柱间支撑—铰接框架建筑横向为柱强轴方向，纵向为柱弱轴方向地震区：双向均采用刚接框架—支撑体系【思考06】图示多层纯框架结构，两个方向梁柱均刚接，柱采用H型截面，在重力荷载作用下，边柱弯矩较大，导致柱截面过大，有什么改进办法？2.4框架柱布置2.5抗侧力构件布置结构竖向抗侧刚度、承载力宜上下相同，或自下而上递减，避免突减，防止下柔上刚地震区的多层房屋钢结构，框架柱宜上下连续贯通并落地；不能贯通或落地时，应合理设置转换构件，保证传力简洁、安全可靠支撑宜上下连续贯通并落地有地下室时，钢结构应延伸至地下室结构两个方向的动力特性宜接近【思考07】图示多层框架结构，中柱由于建筑要求无法落地，比较右图所示3种处理办法的优缺点。2.5抗侧力构件布置【思考08】图示多层框架支撑结构，中跨底层支撑由于开门的原因无法落地，请问图示两种处理办法，哪种更好？2.5抗侧力构件布置2.6楼层平面内支撑布置楼层平面内应有足够的刚度（计算时通常假定楼层平面内刚度无穷大），保证结构整体协同工作，有效传递水平力混凝土楼板、组合楼板：与钢梁有可靠连接时，刚度大，可不设置水平支撑；否则，应设置水平支撑楼面开大洞时，应在开洞周边的柱网区格内设置水平支撑【思考09】图示某框架结构，次梁的4个支点上放置了一台水平振动设备，根据工艺要求，设备下方需开洞。楼板采用钢格栅板，设置支撑前后哪种受力更合理？2.6楼层平面内支撑布置第3节荷载和荷载组合（请自学）3.1荷载1.竖向荷载：按《建筑结构荷载规范》恒载、楼面活荷载、屋顶活荷载、积灰荷载、雪荷载的计算（取值），一般应考虑活荷载的不利分布工业建筑：吊车荷载2.风荷载：按《建筑结构荷载规范》3.地震作用：按《建筑结构抗震设计规范》3.2组合A）承载力极限状态组合1）非抗震设计1.2*恒+1.4*活+1.4*0.6*风1.2*恒+1.4*0.7*活+1.4*风1.35*恒+1.4*0.7*活+1.4*0.6*风2）抗震设计：小震1.2*重力荷载代表值+1.3*水平地震3）抗震设计：大震B）正常使用极限状态组合1）非抗震设计1.0*恒+1.0*活+1.0*0.6*风1.0*恒+1.0*0.7*活+1