钢结构第2章 轻型门式刚架结构

按照不同荷载组合得到的内力计算结果， 按照不同荷载组合得到的内力计算结果，确定控制 截面的内力组合，控制截面的位置一般在柱底、 截面的内力组合，控制截面的位置一般在柱底、柱 柱牛腿连接处及梁端、梁跨中等截面， 顶、柱牛腿连接处及梁端、梁跨中等截面，控制截 面的内力组合主要有： 面的内力组合主要有： 和同时出现的M及 的较大值 的较大值。 （1）最大轴压力 ）最大轴压力Nmax和同时出现的 及V的较大值。 和同时出现的 和同时出现的N及 的较大值 的较大值。 （2）最大弯矩 ）最大弯矩Mmax和同时出现的 及V的较大值。 和同时出现的 和相应的M及 。 （3）最小轴压力 ）最小轴压力Nmin和相应的 及V。 和相应的 2.3.2.3 变形计算 刚架的柱顶位移(计算值 计算值)限值 表2-1 刚架的柱顶位移 计算值 限值 表2-2 受弯构件的挠度与跨度比限值
2．荷载组合 计算承载能力极限状态时，对于轻型钢结 构可取下述荷载组合 （1）1.2G+1.4L； （3）1.2G+1.4C; （7）1.2G+0.9(1.4C+1.4W); 计算正常使用承载能力时，对于轻型钢结 构可取下述荷载组合：
2.3.2 刚架计算
2.3.2.1 刚架计算模型 计算模型的简化和建立必须符合实际结构的受力 特点；反过来， 特点；反过来，实际结构的设计也必须考虑到现有 理论能够分析其计算模型。 理论能够分析其计算模型。 2.3.2.2 内力计算 门式刚架的内力可采用杆系单元有限元法编制 的程序计算，目前常用的国内软件有建研院STS、 的程序计算，目前常用的国内软件有建研院 、 同济大学3D3S等。计算时可将梁、柱构件分为若 同济大学 等 计算时可将梁、 干段，每段可按等截面确定几何特性参数， 干段，每段可按等截面确定几何特性参数，也可按 楔形单元选取。 楔形单元选取。由于单层门式刚架轻型房屋钢结构 屋盖的自重较小，经验表明，当抗震设防烈度为7 屋盖的自重较小，经验表明，当抗震设防烈度为 度时，一般不需做抗震验算；当为8度及以上时 度及以上时， 度时，一般不需做抗震验算；当为 度及以上时， 横向刚架和纵向框架均需做抗震验算。 横向刚架和纵向框架均需做抗震验算。地震作用效 应可以采用底部剪力法计算， 应可以采用底部剪力法计算，此时单层钢结构房屋 的阻尼比取0.05。 的阻尼比取 。
（ 1）柱间支撑和屋面支撑必须布置在同一开间内形成抵抗纵 ） 向荷载的支撑桁架（见图2-4） 向荷载的支撑桁架（见图 ）。
图2-4 屋面及柱间支撑布置图
2.2.3 檩条和墙梁的布置
屋脊檩条布置示意图) （1）屋面檩条布置 图2-5 屋脊檩条布置示意图 ）屋面檩条布置(
檩条的布置通常应先考虑天窗、通风屋脊、采光带、屋面材料、 檩条的布置通常应先考虑天窗、通风屋脊、采光带、屋面材料、及檩 条供货规格的影响，以确定檩条间距， 条供货规格的影响，以确定檩条间距，并根据主刚架的间距确定檩条的跨 屋面压型钢板厚度和檩条间距应按计算确定。 度。屋面压型钢板厚度和檩条间距应按计算确定。 （2）墙梁布置 ） 门式刚架轻型房屋钢结构的外墙, 当采用压型钢板作围护面时,墙梁宜布 门式刚架轻型房屋钢结构的外墙 当采用压型钢板作围护面时 墙梁宜布 置在刚架柱的外侧,首先应考虑门窗 挑檐、 首先应考虑门窗、 置在刚架柱的外侧 首先应考虑门窗、挑檐、遮雨蓬等 构件和围护材料的要求，综合考虑墙板板型和规格， 构件和围护材料的要求，综合考虑墙板板型和规格， 以确定墙梁间距。墙梁的跨度取决于主刚架的柱距。 以确定墙梁间距。墙梁的跨度取决于主刚架的柱距。 当柱距过大，引起墙梁使用不经济时，可设置墙架柱。 当柱距过大，引起墙梁使用不经济时，可设置墙架柱。 墙梁的放置方式一般与门窗匹配。 墙梁的放置方式一般与门窗匹配。
2 可变荷载 ）、检 （1）屋面活载：包括屋面均布活载（L）、检 ）屋面活载：包括屋面均布活载（ ）、 修集中荷载(M)、积灰荷载 、雪荷载等。 修集中荷载 、积灰荷载(D)、雪荷载等。 当屋面采用压型钢板时， 当屋面采用压型钢板时，按《门式刚架轻型 房屋钢结构技术规程》 房屋钢结构技术规程》规定均布活载的标准 按投影面积算） 值（按投影面积算）取0.5kN/m2，受荷的水 ， 平投影面积大于60 平投影面积大于 m2时，取0.3kN/m2。设 时 。 计屋面板和檩条时应考虑施工和使用期的检 修荷载，检修荷载（人和小工具的重力） 修荷载，检修荷载（人和小工具的重力）按 集中荷载考虑，取标准值取1.0kN或实际值。 或实际值。 集中荷载考虑，取标准值取 或实际值
2.3.3 刚架柱和梁的设计 2.4 压型钢板、檩条、墙梁、支撑设计 压型钢板、檩条、墙梁、 2.5 节点设计及构造设计

图2-2门式刚架结构形式 门式刚架结构形式
2.2结构布置 结构布置 2.2.1 刚架的建筑参数选取
轻型门式刚架的跨度、 轻型门式刚架的跨度 、 高度和柱距主要根据工艺和建 筑要求确定，结构布置要考虑的主要问题是温度区间的确定 筑要求确定， 和支撑体系的布置。 和支撑体系的布置。
2.2.2 支撑和刚性系杆的布置
6、学校、医院、办公、娱乐等多层公共建筑 、学校、医院、办公、 7、超市、零售、百货等商业建筑 、超市、零售、 8、旧建筑物改扩建、翻修、加层 、旧建筑物改扩建、翻修、
2.2.2 结构组成 （1）主结构：门式刚架（包括中部和端部刚 ）主结构：门式刚架（ ）、托梁 支撑体系等； 托梁、 架）、托梁、支撑体系等； （2）次结构：屋面檩条和墙面檩条等； ）次结构：屋面檩条和墙面檩条等； （3）围护结构：屋面板和墙板； ）围护结构：屋面板和墙板； （4）基础。 ）基础。
ω k = µ z µ s ω0
（2-1）
2.3.1.2 荷载组合效应
1 荷载组合原则 （1）屋面均布活荷载与雪荷载不同时考虑，取其 ）屋面均布活荷载与雪荷载不同时考虑， 中较大值计算； 中较大值计算； （2）积灰荷载与雪和均布活载中的较大值同时考 ） 虑； （3）施工或检修荷载只与结构自重荷载同时考虑； ）施工或检修荷载只与结构自重荷载同时考虑； 建筑结构荷载规范》 （4）吊车 ：按《建筑结构荷载规范》的规定取 ）吊车(C)： 但吊车的组合一般不超过两台； 用，但吊车的组合一般不超过两台； 建筑结构荷载规范》 （5）地震作用 ：按《建筑结构荷载规范》的规 ）地震作用(E)： 定取用，不与风荷载作用同时考虑； 定取用，不与风荷载作用同时考虑； （6）温度 ：按实际环境温差考虑。 ）温度(T)：按实际环境温差考虑。
2.2.4 轻型钢结构设计原则
（1）须保证次结构与主结构之间、围护结构与次结构 ）须保证次结构与主结构之间、
之间的连接承载能力以及围护结构连接处的水密性。 之间的连接承载能力以及围护结构连接处的水密性。 （2）应避免屋面和楼面梁以及悬挂天花板产生视觉上 ） 明显和过分的挠度和维修时屋面的扭曲运动。 明显和过分的挠度和维修时屋面的扭曲运动。 （3）屋面坡度的确定应考虑到屋面竖向变形的影响， ）屋面坡度的确定应考虑到屋面竖向变形的影响， 当屋面板排水坡度的过度平缓时易引起屋面积水和渗 漏。 （4）房屋须有足够的整体性：有悬挂吊时不致影响和 ）房屋须有足够的整体性： 危及悬挂于刚架梁上吊车的正常运行； 危及悬挂于刚架梁上吊车的正常运行；有桥架吊车时 不致影响和危及轨道吊车的正常运行； 不致影响和危及轨道吊车的正常运行；风荷载作用下 结构不产生过度扭曲及发出声响。 结构不产生过度扭曲及发出声响。
轻型门式刚架
图2-1 轻型钢结构的组成
压型钢板
2.1.3 轻型门式刚架形式
轻型门式刚架由于其形状特点在工程上又称为山 形门式刚架。按跨度分为单跨p60（ 图 2-2a、 b）、 形门式刚架 。 按跨度分为单跨 （ 、 ） 双跨（ 双跨 （ 图 2-2e、 f） 和多跨 （ 图 2-2c、 d） ； 按屋面 、 ） 和多跨（ 、 ） 坡脊数分为单脊单坡（ 坡脊数分为单脊单坡（图2-2 b）、单脊双坡（图2-2 ） 单脊双坡（ a、c、e）和多脊多坡（图2-2 d、f）。 、 、 ）和多脊多坡（ 、） 对于双跨以上的刚架，在其它条件相同时， 对于双跨以上的刚架，在其它条件相同时，选择 单脊双坡或者多脊多坡形式对结构的用钢量影响并 不大， 两种形式均可。 但从建筑排水、 不大 ， 两种形式均可 。 但从建筑排水 、 防渗漏角度 而言，选择单脊双坡结构形式更为有利。 而言，选择单脊双坡结构形式更为有利。
2.3 刚架设计
2.3.1 荷载及其组合 2.3.1.1荷载 荷载 1 永久荷载 永久荷载（ ）包括结构自重（屋面板、檩条、 永久荷载（G）包括结构自重（屋面板、檩条、 刚架梁柱、支撑、墙皮、 刚架梁柱、支撑、墙皮、吊车梁等及相关连 接件）和作用在结构上的设备重量等， 接件）和作用在结构上的设备重量等，按现 建筑结构荷载规范》的规定采用。 行《建筑结构荷载规范》的规定采用。
第2章 轻型门式刚架结构 章
2.1.1 轻型门式刚架结构的特点 （1） 重量轻、强度高 ） 重量轻、 （2）工业化程度高，施工周期短 ）工业化程度高， （3）结构布置灵活，综合经济效益高 ）结构布置灵活， （4）可回收、再利用，符合可持续发展要求 ）可回收、再利用， 应用范围 1、新技术开发区项目，特别是高新技术企业，为树立企业形象，多采 、新技术开发区项目，特别是高新技术企业，为树立企业形象， 用轻钢结构 2、仓储 粮棉库、车库、储备库 ，配送转运中心 工业、商业 粮棉库、 工业、 、仓储(粮棉库 车库、储备库)，配送转运中心(工业 商业) 3、各类 小吨位吊车 轻型工业厂房 4、商场、展厅、体育馆、候车室、 小吨位吊车)轻型工业厂房 、商场、展厅、体育馆、候车室、 、各类(小吨位吊车 飞机库、 飞机库、摄影棚等大跨度公共建筑 5、多层住宅，多层工业厂房 、多层住宅，
（2）屋面积灰荷载与雪荷载按现行《建筑结构荷载 ）屋面积灰荷载与雪荷载按现行《 规范》的规定采用。计算时应考虑屋面天沟、阴角、 规范》的规定采用。计算时应考虑屋面天沟、阴角、 天窗挡风板内和高低跨连接处等的处容易积灰、 天窗挡风板内和高低跨连接处等的处容易积灰、积 屋面板、 雪，屋面板、檩条的取值须考虑荷载增大系数或不 均匀分布系数。 均匀分布系数。 （3）风载按《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》 3）风载按《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》 附录A的规定 垂直于建筑物表面的风荷载， 的规定， 附录 的规定，垂直于建筑物表面的风荷载，应按 下列公式计算： 下列公式计算：
第2章轻型门式刚架结构211轻型门式刚架结构的特点1重量轻强度高2工业化程度高施工周期短3结构布置灵活综合经济效益高4可回收再利用符合可持续发展要求应用范围1新技术开发区项目特别是高新技术企业为树立企业形象多采用轻钢结构2仓储粮棉库车库储备库配送转运中心工业商业3各类小吨位吊车轻型工业厂房4商场展厅体育馆候车室飞机库摄影棚等大跨度公共建筑5多层住宅多层工业厂房6学校医院办公娱乐等多层公共建筑7超市零售百货等商业建筑8旧建筑物改扩建翻修加层222结构组成1主结构