钢结构选型与辅助设计门式刚架.pptxVIP

第二章 常见钢结构选型分析;§2.1轻钢门式刚架结构选型分析;门式刚架可以分为：无铰刚架、两铰刚架和三铰刚架等三种形式 ; 无铰门式刚架的柱脚与基础固接，为三次超静定结构，刚度好，结构内力分布比较均匀，但柱底弯矩比较大，对基础和地基的要求较高。由于其超静定次数高，结构刚度较大，当地基发生不均匀沉降时，将在结构内产生附加内力，所以在地基条件较差时需慎用。 两铰门式刚架的柱脚与基础铰接，为一次超静定结构，在竖向荷载或水平向荷载作用下，刚架内弯矩均比无铰门式刚架大。当基础有转角时，对结构内力没有影响。但当两柱脚发生不均匀沉降时，则将在结构内产生附加内力。 三铰门式刚架在屋脊处设置永久性铰，柱脚也是铰接，为静定结构，温度差、地基的变形或基础的不均匀沉降对结构内力没有影响。三铰和两铰门式刚架材料用量相差不多，但三铰刚架的梁柱节点弯矩略大，刚度较差，不适合用于有桥式吊车的厂房，仅用于无吊车或小吨位悬挂吊车的建筑。;;门式刚架的高跨比、梁柱线刚度比、温度变化、支座移动等均是影响门式刚架结构内力的因素，门式刚架结构选型时应合理加以考虑。 刚架结构在竖向荷载或水平荷载作用下的内力分布不仅与约束条件有关，而且还与梁柱线刚度比有关。 门式刚架的高度与跨度之比，决定了刚架的基本形式，也直接影响结构的受力状态。刚架高度的减小将使支座处水平推力增大。从改善基础受力的角度考虑，门式刚架的高度与跨度之比不宜取得过小. 温度变化对静定结构的三铰刚架没有影响，但在无铰刚架、两铰刚架这样的超静定结构中将产生附加内力。内力的大小与结构的刚度有关，刚度越大，内力越大。 ;二、轻钢门式刚架结构的适用范围;单层厂房;钢刚架结构可分为实腹式和格构式两种。 实腹式刚架适用于跨度不很大的结构，常做成两铰式结构。 当为两铰或三铰刚架时，构件应为变截面，一般是改变截面的高度使之适应弯矩图的变化。实腹式刚架的横梁高度一般可取跨度的1／6～1／20，当跨度大时梁高显然太大，为充分发挥材料作用，可在支座水平面内设置拉杆，并施???预应力对刚架横梁产生卸荷力矩及反拱，如图所示。这时横梁高度可取跨度的1／30～l／40，并由拉杆承担了刚架支座处的横向推力，对支座和基础都有利。 ;在刚架结构的梁柱连接转角处，由于弯矩较大，且应力集中，材料处于复杂应力状态，应特别注意受压翼缘的平面外稳定和腹板的局部稳定。一般可做成圆弧过渡并设置必要的加劲肋，如图所示。 ;格构式刚架结构的适用范围较大，且具有刚度大、耗钢省等优点。当跨度较小时可采用三铰式结构，当跨度较大时可采用两铰式或无铰结构，如图6.12所示。格构式刚架的梁高可取跨度的1／15～1／20，为了节省材料，增加刚度，减轻基础负担，也可施加预应力，以调整结构中的内力。预应力拉杆可布置在支座铰的平面内，也可布置在刚架横梁内仅对横梁施加预应力，也可对整个刚架结构施加预应力，如图6.13所示。 ;单层刚架结构的外形可分为平顶、坡顶或拱顶，可以为单跨、双跨或多跨连续。它可以根据通风、采光的需要设置天窗、通风屋脊和采光带。刚架横梁的坡度主要由屋面材料及排水要求确定。 由于刚架总体仍属受弯结构，其材料未能发挥作用，结构自重仍较重，跨度也受到限制。钢筋混凝土门架在跨度≤18m(无吊车者可适当大些)，柱高H≤10m，吊车起重量Q≤100kN情况下，比排架结构经济。目前我国6m、15m、18m门架已有国家标准图。钢筋混凝土门架跨度最大约30m，预应力混凝土门架跨度可达40～50m，钢门架跨度可达75m。 单层刚架结构的布置是十分灵活的，它可以是平行布置、辐射状布置或以其他的方式排列，形成风格多变的建筑造型。 ; 一般情况下，矩形平面建筑都采用等间距、等跨度的平行刚架布置方案。与桁架相比，由于门架弯矩小，梁柱截面的高度小，且不像桁架有水平下弦，故显得轻巧、净空高、内部空间大，利于使用。如沈阳民用客机维修车间，38m跨钢筋混凝土双铰门架跨中升高、造型与机型适应，可充分利用内部空间，适合使用需要。若将门架横梁外露于室外，则更利于室内灵活布置。; 对一些大型复杂建筑，有时也可采用门式刚架与其他结构或构件形成主次结构布置方案。 在进行结构总体布置时，平面刚架的侧向稳定是值得重视的问题，应加强结构的整体性，保证结构纵横两个方向的刚度。一般情况下，矩形平面建筑都采用等间距、等跨度的平行刚架布置方案。刚架结构为平面受力体系，当多榀刚架平行布置时，在结构纵向实际上为几何可变的铰接四边形结构。因此，为保证结构的整体稳定性，应在纵向柱间布置连系梁及柱间支撑，同时在横梁的顶面设置上弦横向水平支撑，柱问支撑和横梁上弦横向水平支撑宜设置在同一开间内，如图。 ;;四、轻钢门式刚架的结构布置;