第八章 轻型门式刚架钢结构

Nt 2 0.4 P Nt 2 0.4 P
0.4 P f ewtw Nt 2 f ewtw
（2）柱脚 门式刚架的柱脚一般采用平板式铰接柱脚，当有 桥式吊车或刚架侧向刚度过弱时，则应采用刚 接柱脚。 计算风荷载作用下柱脚锚栓的上拔力时，应计入 柱间支撑的最大竖向分力，此时，不考虑活荷 载（或雪荷载）、积灰荷载和附加荷载的影响， 同时永久荷载的分项系数1.0。锚栓直径不宜 小于24mm，且应采用双螺帽以防松动。 柱脚锚栓不宜用于承受柱脚底部的水平剪力。此 水平剪力可用底板与混凝土基础之间的摩擦力 （摩擦系数可取0.4）或设置抗剪键承受。
（3）腹板的有效宽度 腹板全部受压 腹板部分受拉
当 0.8时 当0.8 1.2时 当 >1.2时
he hw
he hc
1 1 0.9( 0.8) 0.64 0.24( 1.2)
1.3.3.2 刚架梁、柱构件的强度计算 （1）工字形截面受弯构件弯剪共同作用下


1.3.3.4 变截面柱在刚架平面内的整体稳定 计算 N M
x Ae 0
0

mx
1
[1 ( N 0 / N
' Ex 0
) x ]We1
f
' N Ex 0 2 EAe 0 /(1.1 2 )
轴力取小头截面，弯矩取大头截面。

1.3.3.5变截面柱在刚架平面内的计算长度

当斜梁上翼缘承受集中荷载作处不设加劲肋 时，除应验算腹板上边缘正应力、剪应力 和局部压应力共同作用时的折算应力外， 尚应满足 t 235
2 F 15 mtw f f
tw

fy
m 1.5 M /(We f )
（2）隅撑设计 当实腹式刚架斜梁的下翼缘受压时，必须 在受压翼缘两侧布置隅撑作为梁的侧向 支承，隅撑另一端连接在檩条上。 隅撑间距不应大于所撑梁受压翼缘宽度的 16 235 / f y 倍。 隅撑按轴心受压构件计算，常选单根等边 角钢。轴向压力为：
4、支撑布置： ⑴作用：稳定结构体系； ⑵柱间支撑： ①间距：无吊车30-45m，有吊车设于温度区段中部 或3分点处且≤60m ②布置：与屋盖水平支撑设于同一柱间，不允许有 柱间支撑时，设柱间或支撑刚架。 ⑶屋盖支撑：设于第一（二）柱间， 且在刚架转折处沿纵向全长设刚性 系杆。 屋盖支撑常用Φ20的圆钢，夹角30-60°
பைடு நூலகம்
进行刚架内力分析时，考虑的荷载效应组合 主要有： 1.2 永久荷载 0.9 1.4 [积灰荷载 1） max{屋面均布活荷载、雪荷载}]
+0.9 1.4 (风荷载+吊车竖向及水平荷载）
1.0 永久荷载 1.4 风荷载
2）
1.3.2 刚架的内力和侧移计算
1.3.2.1 内力计算 变截面门式刚架应采用弹性分析方法确定各 种内力。 采用有限元法（直接刚度法）编程计算，采 用一般结构力学方法（力法、位移法、弯 矩分配法等）或利用静力计算的公式、图 表进行手算。 控制截面：柱底、柱顶、柱牛腿连接处及梁 端、梁跨中等截面。
第八章 轻型门式刚架钢结构
门式刚架的特点： （1）质量轻：围护材料均轻质，承重结构用钢量1030公斤，为同类混凝土结构自重的1/20-1/30，地基 处理费用少，地震作用小，风荷载作用大。 （2） 工业化程度高，施工周期短，质量易于保证。 （3）综合经济效益高：造价略高于砼结构，但设计周 期短，加工、安装方便，资金回报快，投资效益高。 （4）柱网布置比较灵活

1.3 刚架设计
1.3.1荷载及荷载组合 1.3.1.1永久荷载 包括结构构件自重和悬挂在结构上的非结构 构件的重力荷载。 1.3.1.2可变荷载 包括屋面活荷载、屋面雪荷载、积灰荷载、 吊车荷载、地震作用、风荷载。

1.3.1.3 荷载效应组合 组合原则： 1.屋面均布活荷载不与雪荷载同时考虑，取两者中 的较大值； 2.积灰荷载应与雪荷载或屋面均布活荷载中的较大 值同时考虑； 3.施工或检修集中荷载不与屋面材料或檩条自重以 外的其他荷载同时考虑； 4.多台吊车的组合应符合《荷载规范》的规定； 5.当需要考虑地震作用时，风荷载不与地震作用同 时考虑。
8.2 门式刚架计算简图的确定
门式刚架钢结构的尺寸应符合下列规定 ⑴门式刚架的跨度，应取横向刚架柱轴线间的距离； ⑵门式刚架的高度，应取地坪至柱轴线与斜梁轴线交 点的高度；
⑶柱的轴线可取通过柱下端（小头）中心的竖向直线， 工业建筑边柱的定位轴线宜取外皮，斜梁的轴线可取 通过变截面梁段最小端中心与斜梁上表面平行的轴线。 门式刚架的柱脚多为铰接，通常为平板支座，设一对 或两对地脚螺栓。 当用于工业厂房且有桥式吊车时，宜将柱脚设计为刚 接。 檐口高度，取地坪至房屋外侧檩条上缘的高度； 最大高度，取地坪至屋盖顶部檩条上缘的高度； 房屋的宽度，取房屋侧墙墙梁外皮之间的距离； 房屋的长度，取两端山墙墙梁外皮之间的距离。
t 12e f ew N t [ewb 4e f (e f ew )] f
4.三边支承类端板 t
6e f ew N t [e（b 2bs ) 4e 2 ] f w f

门式刚架斜梁与柱相交的节点域，剪应 力应满足 fv

M d b d c tc
刚架构件的翼缘与端板的连接应采用全熔 透对接焊缝，腹板与端板的连接应采用 角焊缝。在端板设置螺栓处，应验算构 件腹板的强度：

控制截面的内力组合主要有： 1）最大轴压力Nmax和同时出现的M及V的较 大值。 2）最大弯矩Mmax和同时出现的N及V的较大 值。 3）最小轴压力Nmin和相应的M及V，出现在 永久荷载和风荷载共同作用下，当柱脚铰 接时M＝0。
1.3.2.2 侧移计算 变截面门式刚架的柱顶位移应采用弹性分析 方法确定。计算时荷载取标准值，不考虑 荷载分项系数。 如果刚架的侧移不满足要求，可采用：放大 柱或（和）梁的截面尺寸，改铰接柱脚为 刚接柱脚；把多跨刚架中的个别摇摆柱改 为上端和梁刚接。
8.3 门式刚架的荷载计算和荷载组合
一、屋面荷载 1、永久荷载：屋面板、檩条、支撑、刚架自重；吊 顶、管线、天窗、保温通风设施自重。 2、可变荷载：屋面均布活荷载，雪荷载、积灰荷载。 屋面均布活荷载：当采用压型钢板轻型屋面时，屋 面竖向荷载的标准值（按水平投影计算）应取 0.5kN/m2；对受荷水平投影面积大于60m2刚架构 件，屋面竖向均布活荷载的标准值可取不小于 0.3kN/m2
1.3.3.3梁腹板加劲肋的配置 梁腹板应在中柱连接处、较大固定集中荷 载作用处和翼缘转折处设置横向加劲肋。 其他部位是否设置中间加劲肋，根据计 算需要确定。《规程》规定，当利用腹 板屈曲后抗剪强度时，横向加劲肋间距a 宜取hw－2hw。 加劲肋稳定性验算按GB50017规范的规定 进行，按两端铰接轴心受压构件进行计 算。
h0 h
为计算长度系数，可由查表法、一阶分析 法、二阶分析法确定。


1.3.3.6 变截面柱在刚架平面外的整体稳定 计算
N0 t M1 f y Ae 0 b We1
轴力取小头截面，弯矩取大头截面。
1.3.3.7 斜梁和隅撑的设计 （1）斜梁的设计 当斜梁坡度不超过1：5时，可按压弯构件计 算强度和刚架平面外的稳定，不计算平面 内的稳定。 实腹式斜梁的平面外计算长度，取侧向支承 点的间距。
N3 Nt h3 / h1
两个螺栓可承受弯矩
2 M 2Nt h3 / h1
节点上的剪力由上边两排抗拉螺栓以外的螺 栓承受，第三排螺栓拉力未用足，可以和 下面两排（或两排以上）螺栓共同抗剪。 螺栓排列应符合构造要求，间距应满足施工 的净空要求，通常不小于35mm，螺栓端距 不应小于2倍螺栓孔径，两排螺栓之间的最 小距离位3倍螺栓直径，最大距离不应超过 400mm。

外伸式连接在节点负弯矩作用下，可假定转 动中心位于下翼缘的中心线上。上翼缘对 称设置四个螺栓时，每个螺栓承受的拉力 端板从下翼缘中心伸出的宽度不应小于
M 1 e h1 2bf M Nt 4h1
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。 按照绕下翼缘中心的转动保持在弹性范 围内的原则，第三排螺栓的拉力为

当V 0.5Vd时
M Me
V 当0.5Vd V Vd时 M M f (M e M f )[1 ( 1)2 ] 0.5Vd
（2）工字形截面受弯构件弯矩、剪力和轴力 共同作用下 N
当V 0.5Vd时 当0.5Vd V Vd时
M Me M eN M e NWe / Ae M M f ( M eN M fN )[1 ( V 1)2 ] 0.5Vd
荷载效应组合的原则： ⑴屋面均布活荷载不与雪荷载同时考虑，应取两者 中的较大值； ⑵积灰荷载与雪荷载或屋面均布活荷载中的较大值 同时考虑； ⑶施工或检修集中荷载不与屋面材料或檩条自重以 外的其他荷载同时考虑； ⑷多台吊车的组合应符合现行国家荷载规范的规定； ⑸风荷载不与地震作用同时考虑。
1.2.2.3支撑和刚性系杆的布置 支撑和刚性系杆的布置应满足的规定 支撑宜用十字交叉圆钢，圆钢与相连构件的 夹角宜接近45°，不超出30°－60°。圆 钢应用特制的连接件与梁、柱腹板连接， 校正定位后张紧固定。 房屋内设有不小于5t的吊车时，柱间支撑宜 用型钢支撑。当房屋中不允许设置柱间支 撑时，应设置纵向框架。
端板的厚度可根据支承条件计算，但不应小于 16mm，和梁端板相连的柱翼缘部分应与端板 等厚度。 6e f N t 1.伸臂类端板 t

bf
2.无加劲肋类端板 t
3ew Nt (0.5a ew ) f
3.两边支承类端板 6e f ew N t t 端板外伸时 [ewb 2e f (e f ew )] f 端板平齐时