钢结构设计复习详解

屋面坡度宜取1/20~1/8
雨水较多地区宜取大值。
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4、屋面支撑和刚性系杆的布置原则：
▪ 在每个温度区段或分期建设的区段中，应分别设置能 独立构成空间稳定结构的支撑体系。
▪ 端部支撑宜设在温度区段端部的第一或第二开间。 ▪ 在设置柱间支撑的开间，应同时设置屋盖横向支撑，
以构成几何不变体系。 ▪ 刚架转折处，应设置通长刚性系杆，以保证面外稳定。
在有下层支撑处也应设置上层支撑。
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门式刚架轻型房屋钢结构
➢ 概述 ➢ 结构形式和结构布置 ➢ 刚架设计 ➢ 檩条设计 ➢ 压型钢板设计
1.3.1 荷载及荷载组合
均布活荷载的标准值（按投影面积算）取0.5kN/m2；投影 面积大于60m2,取0.3kN/m2；
检修集中荷载标准值取1.0kN或实际值； 风载(W)：《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范》
(1)、横向框架 (2)、屋盖结构 (3)、支撑体系 (4)、吊车梁和制动梁 (5)、墙架
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二、门式刚架结构的组成
(3)、支撑体系 包括屋盖部分的支撑和柱间支撑等。 它一方面与柱、吊车梁等组成单层厂房钢结构的纵向 框架，承担纵向水平荷载；另一方面又把主要承重体 系由个别的平面结构连成空间的整体结构，从而保证 了单层厂房钢结构所必需的刚度和稳定。
(GB51022-2015) ； 温度(T)：按实际环境温差考虑； 吊车(C)：《建筑结构荷载设计规范》 (GB50009-2012)，
吊车的组合一般不超过两台；
地震作用(E)：按GB50009-2012的规定取用，不与风荷载 作用同时考虑。
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➢ 荷载组合原则
▪ 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；
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1.3.3 刚架柱和梁的设计
➢计算长度
刚架梁、柱以其侧向支撑点间的距离作为平面外计 算长度
隅撑是弹性支座 梁的计算长度≥2倍隅撑间距
1——檩条（墙梁） 2——斜梁（钢柱） 3——隅撑
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2.腹板的有效宽度：
有效宽度取值：
▪ 当腹板全部受压时： he hw
▪ 当腹板部分受拉时，受拉区全部有效，受压区
门式刚架轻型房屋钢结构
➢ 概述 ➢ 结构形式和结构布置 ➢ 刚架设计 ➢ 檩条设计 ➢ 压型钢板设计
1.1 概述
一、定义
门式刚架轻型房屋：承重结构采用变截面或等截面实 腹刚架，维护系统采用轻型钢屋面和轻型外墙的单层 房屋。
——《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范》 GB51022-2015
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二、门式刚架结构的组成
▪ 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；
▪ 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； （设计屋面材料/檩条时 才考虑）
▪ 多台吊车的组合应符合GB50009-2012的规定；
▪ 当需要考虑地震作用时，风荷载不与地震作用同
时考虑。
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1.3.2 刚架内力和侧移计算
受力特点 构件中板宽厚比较大，利用了板件的屈曲后强度。 截面特征用有效宽度计算。
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➢ 有效宽度法
be为有效宽度
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三、门式刚架的特点
1）质量轻：用钢量为10～30kg/m2,自重为砼的1/20～1/30； 2）整体刚度好：存在蒙皮效应 ； 3）柱网布置灵活：柱距不受模数限制； 4）支撑系统简洁：整体性可依靠檩条、隅撑保证； 5）综合效益高：造价高于砼（材料价格），但周期短，
减小温度变形和应力。
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5、柱间支撑的布置原则：
温度区段长度超过90m，1/3点处各设一道支撑，
且支撑间距<50m，以免传力路程太长。
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5、柱间支撑的布置原则：
短而高的单层厂房钢结构，下层支撑可布置在两端。 不会产生很大的温度应力，大幅提高厂房纵向刚度。17
5、柱间支撑的布置原则：
为传递风力，上层支撑需要布置在温度区段端部。 （柱在吊车梁以上部分的刚度小，不会产生过大的 温度应力）。
侧移计算原则
▪ 变截面门式刚架柱顶侧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。
▪ 如果最后验算时刚架的侧移不满足要求
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1.3.2 刚架内力和侧移计算
侧移计算原则
▪ 如果最后验算时刚架的侧移不满足要求，即需要采用 下列措施之一进行调整： 1、放大柱或梁的截面尺寸； 2、改铰接柱脚为刚接柱脚； 3、把多跨框架中的摇摆柱改为上端和梁刚接的节点连 接形式。
有效宽度为：
he hc
he：腹板受压区有效宽度； ρ：有效宽度系数；
hc: 腹板受压区高度;
hw: 腹板高度。
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2.腹板的有效宽度：
ρ
ρ
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2.腹板的有效宽度： 有效宽度系数ρ
1
(3
1.25 ρ
)0.9
1.0
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2.腹板的有效宽度：
等截面 V.S. 变截面(楔形)
截面尺寸估算 梁
等截面：1/40~1/30跨度 变截面：梁端高不宜小于1/35跨度
柱
等截面：不小于1/20柱高 变截面：不宜小于250mm
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刚架柱底铰接 V.S. 刚接
多为铰接支承，平板支座，设1~2对地脚螺栓 刚接——工业厂房且有桥式吊车（宜采用等截面 柱）
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5、柱间支撑的布置原则：
▪ 柱间支撑的间距：30～ 45m；45°最适宜;
▪ 当房屋高度较大时，柱 间支撑应分层设置；
▪ 端部柱间支撑宜设置在 第一或第二柱间;
▪ 应同时布置屋面支撑。
无吊车时
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5、柱间支撑的布置原则：
温度区段<90m,中央设置一道下层支撑。
W 上层支撑
下层支撑
使厂房结构在温度变化时能较自由地从支撑处向两端伸缩，
投资效益高。
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1.2 结构形式和结构布置
多脊多坡 V.S. 单脊双坡
四坡双跨
双坡双跨
用钢量大致相同，多采用单脊双坡（金属压型板 屋面为长坡面排水创造了条件，多脊多坡刚架的 内天沟容易渗漏和堆雪）
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尽量避免不等高刚架
高低跨
内天沟的渗漏和堆雪问题更严重
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双坡多跨刚架的中柱布置
摇摆柱铰接连接
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三、门式刚架的特点
主要依据 《冷弯薄壁型钢结构技术规范》（GB50018-2002） 《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范》（GB51022-2015）
适用条件 1) 轻型——轻型屋盖，轻型外墙 2) 承重结构——单跨和多跨实腹式门式刚架 3) 无吊车，Q≤20t桥式吊车， Q≤3t悬挂吊车
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三、门式刚架的特点