天津大学建筑钢结构设计课件第二章 门式刚架轻型钢结构.pptVIP

天津大学 钢结构教研室 体系构成及适用范围 主要承重骨架：门式刚架 纵向支撑体系： 屋面水平支撑、柱间支撑 檩条和墙梁 维护结构 ： 轻型屋面板/轻型墙面板 体系构成及适用范围 竖向荷载 横向水平荷载 纵向水平荷载 *门式刚架是平面结构体系 体系构成及适用范围 主要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、无桥式吊车或有起重量不大于20t的A1~A5工作级别桥式吊车或3t悬挂式起重机的单层房屋钢结构。 门式刚架结构的特点 质量轻，用钢量省： 荷载轻/材料承载力高/变形能力强/变截面构件/独特的支撑体系/利用薄壁构件屈曲后强度 结构布置灵活：不受模数限制 工业化程度高，施工周期短：全钢结构 综合经济效益好； 门式钢架结构的特点 结构整体刚度小： 整体工作前应防止构件变形 杆件壁薄，锈蚀及局部变形影响大； 制作、运输及安装要求高； 应用和发展 单层工业厂房 超市 仓库等 跨度9m ~ 36m 应用和发展 极限状态的深入研究，避免特殊荷载下结构失效：雪荷载、风荷载 进一步轻型化 提高制作、安装精度 设计方法 以概率理论为基础的极限状态设计法 极限状态的概念 承载能力极限状态 正常使用极限状态 设计方法 非抗震设防地区： 设计方法 按荷载效应的标准组合计算变形 柱顶侧移： H/60;H/180;H/400 （多层层间H/400 ） 受弯构件挠度： 主梁：L/180;L/240;L/400（钢结构 L/400） 材料选用 门式刚架、吊车梁：Q235B或Q345B以上 檩条、墙梁等：Q235或Q345；C或Z 屋面板、墙面板：Q235 荷载及荷载组合 永久荷载： 结构自重；屋面；吊挂荷载等 屋面活荷： 标准值 0.5kN/m2; (A60 m2时，0.3 kN/m2); 施工或检修集中荷载： 设计屋面板和檩条时，1.0 kN 荷载及荷载组合 雪荷载 设置女儿墙时，应考虑女儿墙内侧积雪 积灰荷载 与屋面活荷、雪荷载较大者同时考虑 吊车荷载 荷载及荷载组合 风荷载：标准值 荷载及荷载组合 目前两种风荷载体型系数共存： 建筑结构荷载规范/ 门式刚架轻型房屋钢结构技术规程 美国金属房屋制造商协会 《低层房屋体系手册》 荷载及荷载组合 《全国民用建筑工程设计技术措施2003(结构)》第18．1．6条规定：跨高比L／h小于等于4的门式刚架应按“规范”(GB 50009—2001)计算风荷载标准值及体型系数，跨高比大于4时宜按“规程”(CECS 102：2002)取用。 荷载及荷载组合 非地震组合： 1.2x永久荷载 + 0.9x1.4x（积灰荷载+max{雪荷载，屋面活荷}）+ 0.9x1.4x（吊车荷载+风荷载） 1.0x永久荷载 + 1.4x风荷载 地震组合： 1.2x重力荷载代表值 + 1.3x水平地震作用 构造要求 构件壁厚 主刚架梁柱 t=4mm; 檩条、墙梁 t=1.5mm; 构件长细比 受压构件 180/220 受拉构件 250/300/350/400 结构体系 结构体系 结构体系 结构体系 结构体系 结构体系 结构体系 结构体系 结构体系 结构体系 结构布置 结构布置 门式刚架内力分析 门式刚架内力分析 门式刚架内力分析 门式刚架内力分析 门式刚架侧移分析 设计方法、设计过程 板件宽厚比 H形钢受压翼缘板宽厚比 屈曲后强度 抗剪强度板件失稳 腹板抗剪承载力 屈曲后强度 腹板屈曲后抗剪强度设计值 屈曲后强度 反应腹板受剪时稳定性的参数 屈曲后强度 板件在剪应力作用下的屈曲系数 屈曲后强度 腹板屈曲后，按有效宽度计算截面特性 腹板受拉区全部有效 腹板受压区有效宽度 屈曲后强度 有效宽度系数ρ 屈曲后强度 反应腹板受压时稳定性的参数 屈曲后强度 板件在正应力下屈曲系数 屈曲后强度 有效宽度的分布 构件强度设计 受弯构件 剪力V+弯矩M 压弯构件 剪力V+弯矩M+轴力N 构件强度设计 受弯构件 构件强度设计 压弯构件 构件横向加劲肋设置 较大固定集中荷载作用处及翼缘转折处 其它位置根据计算需要确定 利用腹板屈曲后抗剪强度时, a=hw~2hw 加劲肋应按轴心受压构件验算 N=P+Ns；计算长度hw 截面为加劲肋和两侧宽B腹板 变截面柱平面内计算长度 截面高度线性变化的刚架柱 变截面柱平面内计算长度 单跨刚架楔形边柱 变截面柱平面内计算长度 变截面柱平面内计算长度 多跨刚架楔形边柱（中柱为摇摆柱） 刚架柱平面内稳定性 刚架柱平面外稳定性 刚架柱平面外稳定性 刚架梁设计 平面内按压弯构件计算强度 坡度1:5,轴力很小 平面外按压弯构件计算稳定 计算长度L：受