《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范+GB+51022-2015》详细解读

《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范GB51022-2015》详细解读目录contents1总则2术语和符号3基本设计规定4荷载和荷载组合的效应5结构形式和布置6结构计算分析目录contents7构件设计8支撑系统设计9檩条与墙梁设计10连接和节点设计11围护系统设计12钢结构防护13制作目录contents14运输、安装与验收附录A刚架柱的计算长度本规范用词说明引用标准名录制订说明011总则本规范适用于工业与民用建筑中的门式刚架轻型房屋钢结构设计、制作、安装和质量验收。适用建筑高度一般不大于18m，当有可靠依据时，可适当增加。抗震设防烈度为6度至9度地区。1.1适用范围03设计应考虑制作、运输、安装和维护的方便及减少用钢量。01承重结构应按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行设计。02结构应根据使用要求、结构形式和荷载情况等因素，合理布置和支撑系统。1.2设计原则永久荷载、可变荷载、偶然荷载。荷载分类应根据不同情况，分别采用基本组合、偶然组合或标准组合。荷载组合应考虑各种荷载和作用对结构产生的内力和变形。作用效应1.3荷载和作用应选用符合现行国家标准的碳素结构钢和低合金高强度结构钢。钢材连接材料涂料焊接材料应与母材相匹配；螺栓应符合现行国家标准。防腐涂料、防火涂料应符合现行国家标准和设计要求。0302011.4材料选用022术语和符号由钢梁、钢柱和支撑等构件组成的单跨或多跨的平面结构体系，通常用于轻型房屋的钢结构。门式刚架指采用轻型围护结构和轻型屋面，以及低层或多层的钢结构房屋，具有自重轻、施工速度快、抗震性能好等特点。轻型房屋由钢板、型钢等钢材通过焊接、螺栓连接等方式组成的结构，具有强度高、自重轻、延性好等优点。钢结构对工程设计提出的技术要求，是门式刚架轻型房屋钢结构设计应遵循的基本准则。设计规范2.1术语荷载标准值结构设计时采用的荷载基本代表值，用符号$Q_k$、$G_k$等表示，分别代表楼面活荷载、屋面活荷载、雪荷载、风荷载等。钢材强度设计值钢材在设计中采用的强度指标，用符号$f$表示，单位通常为牛/平方毫米（$N/mm^2$）。构件截面面积构件的截面面积，用符号$A$表示，单位通常为平方毫米（$mm^2$）。构件长细比构件的计算长度与其截面回转半径的比值，用符号$lambda$表示，是无量纲参数。构件截面惯性矩构件截面对于某个轴的惯性矩，用符号$I$表示，单位通常为毫米的四次方（$mm^4$）。2.2符号033基本设计规定确保结构在承载能力极限状态下具有足够的安全储备。承载能力极限状态保证结构在正常使用极限状态下具有良好的工作性能。正常使用极限状态确保结构在整体稳定性方面满足要求，防止失稳破坏。结构整体稳定性保证结构与构件的局部稳定性，避免局部失稳导致整体破坏。结构与构件的局部稳定3.1设计原则应选用符合国家标准或行业标准的钢材，保证其力学性能和化学成分满足设计要求。钢材选用连接材料应与母材相匹配，保证其承载能力和耐久性。连接材料涂层材料应具有良好的防腐、防锈性能，保证结构的耐久性。涂层材料3.2材料选用123根据使用功能和外观要求，规定结构的变形限值。结构变形限值根据构件的受力特点和变形对结构性能的影响，规定构件的变形限值。构件变形限值应对结构进行变形计算，确保变形满足规定要求。变形计算3.3变形规定3.4构造要求节点构造应合理、可靠，保证传力明确、连接方便。构件截面形式应满足受力要求，便于制造和安装。构件连接应采用可靠的连接方式，保证连接强度和稳定性。应采取有效的防腐、防火措施，保证结构的安全性和耐久性。节点构造构件截面形式构件连接防腐、防火措施044荷载和荷载组合的效应荷载分类根据作用性质，荷载应分为永久荷载、可变荷载和偶然荷载。荷载标准值荷载标准值应作为设计采用的基本代表值，可根据设计要求采用不同概率分布的荷载统计特征值。荷载分项系数对永久荷载应采用分项系数表达其设计值，对可变荷载应根据设计要求采用组合值、频遇值或准永久值。4.1一般规定03风振系数对于高度较大或高宽比较大的建筑物，应考虑风振效应，计算风振系数。01风压高度变化系数应根据地面粗糙度类别确定风压高度变化系数。02风荷载体型系数应根据建筑物的体型和尺寸确定风荷载体型系数。4.2风荷载应根据屋面形式和支撑情况确定雪压分布系数。雪压分布系数对雪荷载应采用组合值系数表达其设计值。雪荷载组合值系数对于可能出现不均匀雪荷载的情况，应考虑不均匀雪荷载的影响。不均匀雪荷载4.3屋面雪荷载地震影响系数应根据结构自振周期和阻尼比确定地震影响系数。地震作用效应组合应对地震作用效应进行组合，考虑多遇地震和罕遇地震的影响。地震作用计算应根据抗震设防烈度、设计基本地震加速度和设计地震分组确定地震作用。4.4地震作用4.5荷载组合和地震作用组合的效应荷载效应组合应根据不同设计情况，对荷载效应进行组合，包括基本组合、偶然组合和标准组合。地震作用效应组合应根据不同设计情况，对地震作用效应进行组合，考虑地震作用与其他荷载的共同作用。组合效应验算应对组合后的效应进行验算，确保结构的安全性和稳定性。055结构形式和布置采用轻型屋面和墙面围护结构的实腹式变截面门式刚架体系，具有质量轻、工业化程度高、施工速度快、综合经济效益好等优势。主要由钢架斜梁、钢架柱、支撑、檩条、系杆、山墙骨架等构件组成，各构件之间通常采用焊接或螺栓连接。5.1结构形式结构组成门式刚架结构根据使用要求和荷载情况确定，同时考虑屋面和墙面围护结构的合理构造。刚架间距为保证门式刚架结构的整体稳定性和空间工作性能，应合理布置支撑系统。通常包括屋盖横向支撑、屋盖纵向支撑、吊车梁系统支撑等。支撑布置在风荷载较大的地区或房屋较高时，应设置抗风柱以提高结构的抗风能力。抗风柱与刚架柱之间应采用柔性连接。抗风柱设置5.2结构布置墙架间距根据墙体材料和构造要求确定墙架间距，同时考虑墙体的稳定性和承载能力。墙梁设置在需要较大开窗或设置其他洞口时，应在洞口上方设置墙梁以承担洞口上方的荷载。墙梁与墙架之间应采用可靠连接。墙架类型根据墙体材料和构造要求选择合适的墙架类型，如轻质墙板墙架、砌块墙墙架等。5.3墙架布置066结构计算分析刚架内力与侧移计算对于变截面门式刚架，应采用弹性分析方法确定各种内力与侧移。在竖向荷载作用下，可按简支梁进行内力分析，并考虑刚架的整体弯矩和局部弯矩。在风荷载作用下，侧移计算应考虑刚架的整体弯曲变形和柱脚转动产生的位移。塑性分析与设计对于某些由冷弯薄壁型钢制成的轻钢门式刚架，如果截面部分或全部进入塑性阶段工作，而截面之间又不完全符合相关假定的，在按弹性分析设计的基础上，应对某些重要截面进行塑性复核。此时，应计入残余应力的影响。稳定性分析门式刚架的稳定分析包括整体稳定和局部稳定。整体稳定分析应考虑刚架的整体失稳模式，局部稳定分析则应关注组成刚架的各构件的局部失稳问题。设计时，应保证刚架在整体和局部上均满足稳定性要求。6.1门式刚架的计算6.2地震作用分析门式刚架轻型房屋钢结构的地震作用计算，应采用振型分解反应谱法。计算时，应考虑多遇地震和罕遇地震两种情况，并根据不同的设防烈度和场地类别调整地震影响系数。地震作用计算为提高门式刚架的抗震性能，应采取一系列抗震构造措施。例如，加强刚架柱与基础的连接，保证在地震作用下不发生整体倾覆；在刚架斜梁与柱的连接处设置加强板件，以提高节点的承载力和延性；对支撑系统进行合理布置，以增强结构的整体稳定性等。抗震构造措施门式刚架轻型房屋钢结构的温度作用计算，应考虑结构各部分由于温度变化而产生的变形和内力。计算时，应根据当地的气象资料和结构的使用条件确定温度的变化范围，并考虑结构的约束条件对温度应力的影响。温度作用计算为减小温度作用对门式刚架的影响，应采取相应的构造措施。例如，在刚架柱与基础的连接处设置滑动支座或橡胶垫块，以释放温度应力；在刚架斜梁与柱的连接处设置伸缩缝或柔性连接，以适应温度变形等。此外，还应对结构的保温隔热措施进行合理设计，以减小温度梯度和温度应力。温度作用下的构造措施6.3温度作用分析077构件设计刚架构件内力分析截面设计稳定性验算连接设计7.1刚架构件计算01020304根据荷载作用、约束条件和结构形式，采用适当的计算方法确定刚架构件的内力分布。根据内力分析结果，选择合适的截面形状和尺寸，以满足刚度和强度要求。对受压构件和受弯构件进行稳定性验算，以防止失稳破坏。根据构件之间的连接方式和受力特点，设计安全可靠的连接节点。端部刚架的作用端部刚架是门式刚架轻型房屋钢结构的重要组成部分，主要承担屋盖系统的荷载并传递至基础。端部刚架的设计要点设计时需考虑荷载作用、约束条件、结构形式和施工方法等因素，确保端部刚架具有足够的承载能力和稳定性。同时，还需注意与主体结构的协调性和整体性。端部刚架的连接与节点设计端部刚架与主体结构之间应采用可靠的连接方式，节点设计应满足构造要求和受力性能要求。端部刚架的形式根据房屋的使用要求和结构形式，端部刚架可采用单跨或多跨、等高或变高等多种形式。7.2端部刚架的设计088支撑系统设计123支撑系统应能可靠地传递水平力，并与竖向构件有效连接。支撑系统应保证结构整体稳定性，防止结构在风载或地震作用下发生失稳或过大变形。支撑系统的设计应考虑施工方便和经济效益。8.1一般规定柱间支撑可采用交叉支撑、人字支撑、V形支撑等形式。柱间支撑应布置在温度区段的中部或端部，以减少温度应力的影响。柱间支撑与柱的连接应采用高强度螺栓连接或焊接，确保连接可靠。8.2柱间支撑系统屋面横向支撑应设在温度区段两端的开间内，纵向支撑应设在温度区段的中部。屋面支撑可采用交叉支撑、V形支撑、H形钢支撑等形式。屋面支撑与檩条或墙梁的连接应采用可靠连接方式，如高强度螺栓连接或焊接。8.3屋面横向和纵向支撑系统隅撑用于确保钢梁截面稳定，防止受压翼缘屈曲。隅撑应设置在钢梁受压翼缘的1/4跨度处，且间距不宜大于相应钢梁受压翼缘宽度的两倍。隅撑与钢梁和檩条或墙梁的连接应采用可靠连接方式，如焊接或螺栓连接。8.4隅撑设计连接节点应采用可靠的连接方式，如焊接或高强度螺栓连接。节点设计应考虑施工方便和经济效益，同时满足结构安全要求。圆钢支撑与刚架连接节点应具有足够的承载力和刚度。8.5圆钢支撑与刚架连接节点设计099檩条与墙梁设计实腹式檩条通常采用热轧或冷轧成型的型钢，如H型钢、C型钢、Z型钢等。其规格应根据屋面荷载、跨度、间距等因素确定。选材与规格实腹式檩条在设计时需要进行强度、刚度和整体稳定性验算。对于风吸力作用下的檩条稳定性，也需要进行单独的计算。强度与稳定性验算实腹式檩条与屋架或椽子的连接应采用可靠的连接方式，如焊接、螺栓连接等，并确保连接处的强度和稳定性。连接与固定9.1实腹式檩条设计桁架式檩条由上弦杆、下弦杆和腹杆组成，具有较轻的自重和良好的受力性能。其选型应根据屋面荷载、跨度、间距等因素确定。构造与选型桁架式檩条的节点设计应满足构造要求和受力要求，节点处应避免应力集中和过大的变形。节点设计桁架式檩条应进行防腐和防火处理，以提高其耐久性和安全性。防腐与防火处理9.2桁架式檩条设计作用与设置01拉条用于增强檩条的侧向稳定性，防止檩条在受荷时发生侧向失稳。拉条的设置应根据檩条的跨度、间距和荷载等因素确定。材质与规格02拉条通常采用圆钢或扁钢制成，其规格应根据拉条所受拉力的大小确定。连接与固定03拉条应与檩条可靠连接，并采用适当的固定方式，如焊接、螺栓连接等。9.3拉条设计选型与布置墙梁应根据实际工程情况选择合适的类型和布置方式，如简支墙梁、连续墙梁和框支墙梁等。墙梁的布置应考虑墙体的承载能力和刚度贡献。承载能力计算墙梁的承载能力计算应考虑墙体对托梁承载能力的贡献和刚度的有利影响。在计算时，可以采用弹性理论或塑性理论进行分析。构造与施工要求墙梁的构造和施工应符合相关规范和标准的要求，确保墙梁的安全性和稳定性。同时，墙梁与墙体的连接也应采用可靠的连接方式，如焊接、螺栓连接等。9.4墙梁设计1010连接和节点设计应选择与母材相匹配的焊接材料，确保焊缝的力学性能和化学成分与母材相近。焊接材料选择焊接工艺评定焊缝质量检查焊接变形控制进行焊接工艺评定，确定合适的焊接参数、预热温度、后热处理等，以保证焊接质量。焊缝应进行外观检查、无损检测等，确保焊缝质量符合设计要求。采取合理的焊接顺序和工艺措施，控制焊接变形，保证结构的整体稳定性。10.1焊接根据结构受力特点和制造工艺要求，选择合适的节点类型，如刚接节点、铰接节点等。节点类型选择节点构造应满足传力明确、构造简单、便于制造和安装等要求。节点构造要求节点板应具有足够的强度和刚度，满足节点传力要求。同时，节点板厚度和连接方式应符合相关规范规定。节点板设计对于受剪力较大的节点域，应进行剪切验算，确保节点域的剪切承载能力满足设计要求。节点域剪切验算10.2节点设计1111围护系统设计围护系统应满足建筑功能要求，保证结构安全和使用功能。围护系统应优先采用轻质、高强、保温、隔热、防火和耐久性能好的材料。围护系统应与主体结构可靠连接，具有适应主体结构变形的能力。11.1设计原则可选用彩钢板、压型钢板、夹芯板等轻质高强材料。墙面材料可选用彩钢板、压型钢板、夹芯板或防水卷材等。屋面材料应选用导热系数小、不燃或难燃的材料，如岩棉、玻璃棉等。保温隔热材料11.2材料选择墙面构造墙面宜采用轻质墙板，与主体结构可靠连接，并满足保温、隔热、防火等要求。屋面构造屋面应采用防水、保温、隔热等构造措施，并设置可靠的排水系统。节点处理围护系统与主体结构的连接节点应满足受力要求，并采取可靠的防水、密封措施。11.3构造要求030201围护系统材料的燃烧性能应符合国家现行相关标准的规定。围护系统应采取有效的防火构造措施，防止火灾蔓延。建筑物的防火分区、防火间距等应符合国家现行相关标准的规定。11.4防火设计1212钢结构防护03阴极保护对于处于腐蚀环境中的钢结构，可采用阴极保护措施，抑制钢材的电化学腐蚀。01钢材表面处理清除钢材表面的锈蚀、油污等杂质，确保涂层与钢材的良好粘结。02涂层保护采用防腐涂料对钢材进行涂层保护，防止钢材与外界腐蚀介质接触。防腐措施在钢材表面涂抹防火涂料，形成保护层，提高钢结构的耐火极限。防火涂料采用防火板对钢结构进行包覆，阻断火焰与钢材的直接接触。防火板包覆设置喷水灭火系统，及时扑灭火源，防止火势蔓延。喷水灭火系统防火措施接地装置设置完善的接地装置，将雷电流引入大地，避免雷击对钢结构造成损害。避雷针、避雷带在钢结构房屋顶部设置避雷针或避雷带，引导雷电流安全泄放。等电位连接将钢结构与接地装置进行等电位连接，消除电位差，防止雷电反击。防雷措施抗震设计根据地震烈度和场地条件，进行抗震设计，确保钢结构在地震作用下的安全性。阻尼器安装在钢结构中安装阻尼器，消耗地震能量，减轻结构震动响应。节点加强对钢结构节点进行加强处理，提高节点的承载力和延性。抗震措施1313制作制作前应进行材料检验和工艺评定，确保材料质量和工艺可行性。制作过程中应严格控制尺寸偏差和形位公差，确保构件精度和互换性。制作单位应具备相应资质和生产能力，确保制作质量符合规范要求。13.1一般规定010203钢材切割应采用机械切割或自动切割，避免使用火焰切割。切割面应平整、光滑，无裂纹、夹渣等缺陷。切割尺寸应符合设计要求，允许偏差应符合规范规定。13.2钢材切割钢材矫正应采用机械矫正或火焰矫正，确保构件形状和尺寸符合要求。矫正过程中应避免产生裂纹、过度变形等缺陷。矫正后的钢材表面应无明显的凹面和损伤，减少应力集中。13.3钢材矫正边缘加工应采用机械加工或自动加工，确保边缘平整、光滑。加工后的边缘应无裂纹、夹渣等缺陷，符合设计要求。边缘加工尺寸允许偏差应符合规范规定，确保构件精度和互换性。13.4边缘加工1414运输、安装与验收03运输过程中的检查在运输过程中定期检查构件的完好性和固定情况，及时处理发现的问题。01运输方式选择根据构件尺寸、重量和运输距离，合理选择运输方式，确保运输过程安全、经济、高效。02构件包装与固定对构件进行妥善包装，采取有效固定措施，防止运输过程中发生损坏或变形。14.1运安装顺序与方法按照先主体结构后围护结构的顺序进行安装；采用合理的安装方法和工艺，确保安装质量。安装过程中的检查与调整在安装过程中随时检查构件的位置、垂直度、水平度等，根据需要进行调整。安装前准备对构件进行全面检查，确保符合设计要求；制定详细的安装方案，做好技术交底工作。14.2安装验收内容与方法对构件的外观、尺寸、连接质量等进行全面检查；采用合适的检测方法和工具，确保验收结果的准确性。验收不合格的处理对验收不合格的工程进行返工或返修，直至达到验收标准为止。同时，分析原因并采取措施防止类似问题再次发生。验收标准与程序明确验收标准，按照规定的程序进行验收，确保工程质量符合要求。14.3验收15附录A刚架柱的计算长度计算长度的概念计算长度是指刚架柱在有效约束条件下的等效长度。它反映了刚架柱在受力时的整体稳定性和变形特征。01刚架柱的截面尺寸和形状。02刚架柱的支撑条件和约束情况。03荷载类型和分布。计算长度的影响因素计算长度的方法静力法基于刚架柱在静力荷载作用下的变形和内力分析，通过迭代计算得到计算长度。动力法考虑刚架柱在动力荷载作用下的振动特性和稳定性，通过模态分析等方法得到计算长度。在门式刚架轻型房屋钢结构设计中，计算长度是确定刚架柱截面尺寸和选择材料的重要依据。通过合理控制计算长度，可以优化刚架柱的受力性能和稳定性，提高结构的安全性和经济性。计算长度的应用16本规范用词说明一般规定规范用词应准确、简明，避免引起歧义或误解。规范中使用的术语和定义应与相关标准和规范保持一致。由横梁和立柱组成的刚性平面框架，用于支撑轻型屋面和外墙。门式刚架采用轻型钢材制作的门式刚架、檩条、墙梁等构件，以及与之配套的板材等围护结构组成的建筑体系。轻型房屋钢结构组成门式刚架的单个部件，如横梁、立柱、支撑、檩条等。构件用于连接构件的零件或部件，如螺栓、焊缝等。连接件术语和定义规范中使用的符号和单位应符合国家现行标准和规范的规定。请注意，以上内容仅为示例，可能并不完全符合实际的《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范》的内容。在实际应用中，请参考正式的规范文本以获取准确和详细的信息。符号应