轻型门式讲义钢架设计实例
《轻型门式钢架设计》课件
避免超载
在使用过程中，应避免超载，以免对钢架造成损坏。
常见问题及处理方法
结构变形
如发现结构变形，应及时进行校正或更换部件。
连接松动
定期检查连接部位，如发现松动应及时紧固。
锈蚀
如发现锈蚀，应立即进行清理和防锈处理。
保养与维修建议
制定维护计划
建立定期维护计划，并严格执行。
专业维修
对于较严重的损坏或问题，应请专业人员进行维修。
稳定性分析
进行稳定性分析，确保轻型门式钢架在各种工况下均能保持稳定 ，不发生失稳或屈曲。
疲劳强度分析
根据预期的循环载荷，进行疲劳强度分析，评估轻型门式钢架的 疲劳寿命。
施工图设计
细化设计
根据计算分析结果，对轻型门式钢架的各个 构件进行详细的结构设计，确定其截面尺寸 、连接方式等。
绘制施工图
根据细化的结构设计，绘制详细的施工图纸，包括 各个构件的详图、节点连接方式等。
更新部件
对于损坏或老化的部件，应及时进行更换。
连接方式优化
选择合适的连接方式，如焊接、螺栓连接等，以 确保结构的整体性和稳定性，同时满足施工工艺 的要求。
节能减排设计
绿色建材选择
优先选择可再生、可循环利用的环保建材，如H型钢 、高强度螺栓等，以减少对环境的污染。
节能措施
采用节能设计，如双层玻璃、保温材料等，以提高建 筑的保温隔热性能，降低能耗。
连接方式
了解轻型门式钢架常用的连接方 式，如焊接、螺栓连接等，掌握 各种连接方式的适用范围和设计 要点。
节点设计
了解节点设计的原则和方法，能 够根据实际情况进行节点设计， 确保结构的稳定性和安全性。
03 轻型门式钢架设计流程
方案设计
钢结构课程设计-门式钢架
^1. 设计资料某车间跨度9m ，长度90m, 柱高，柱距6m ，采用单跨双破门式钢架，檩条间距1.5m ，屋面坡度i 1/10=，当地雪荷载㎡，基本风压 KN/㎡，地面粗糙度：B 类，风载体型系数如下图钢材采用Q235钢，焊条E43型。
屋面材料： 夹芯板 墙面材料： 夹芯板檩条墙梁： 薄壁卷边C 型钢 本课程设计不考虑地震作用-2．屋面构件1.夹芯板夹芯板型号采用JXB42-333-1000，芯板面板厚为㎜，板厚为80㎜。
2.檩条檩条采用冷弯薄壁卷边槽钢180×70×20×，跨中设拉条一道。
3．荷载和内力计算3．1 荷载 1. 永久荷载标准值 (屋面夹芯板 kN/㎡ 檩条 kN/㎡ 悬挂构件 kN/㎡kN/㎡2.可变荷载标准值由于钢架的受荷水平投影面积为9×6=54㎡＜60㎡，故取屋面活荷载标准值为㎡，雪荷载为㎡，取屋面活荷载与雪荷载中较大值㎡.3.风荷载标准值基本风压 kN/㎡，地面粗糙度为B 类，μz =,风荷载形体系数μs 迎风面柱及屋面分别为+和；背风面柱及屋面μ分别为和。
$荷载计算值1.屋面风荷载迎风面：ω2=×﹙﹚×××6=㎡ 背风面：ω3=×﹙﹚×××6=㎡ 2.墙面风荷载背风面：ω1=××××6=㎡ 背风面：ω4=×﹙﹚×××6=㎡3.屋面恒荷载 g 1=××αcos 1×= kN/㎡4.柱身恒荷载 g 2=××6= kN/㎡5.屋面活荷载 q=××= kN/㎡4. 屋面支撑1.屋面支撑布置檩条间距，水平支撑截距3m 。
2.屋面荷载及内力屋面支撑斜杆采用张紧的圆钢。
节点荷载标准值 F wk =××××﹙＋＋﹚／2＝ (节点荷载设计值 F w =×= 斜杆拉力设计值 N=／°= 3.斜杆斜杆选用φ12的圆钢，截面面积A=㎜² 强度校核：N A N .6431134932==/㎜²＜f 5. 柱间支撑柱间支撑直杆用檩条兼用，因檩条留有一定的应力余量，可不再验算。
《门式钢架结构设计》课件
无损检测
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结构评估
采用超声波、射线、磁粉等方法 对门式钢架结构进行无损检测， 确定损伤部位和程度。
根据检测结果对门式钢架结构进 行评估，确定是否需要进行加固 或更换。
加固方法与技术
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焊接加固
对损伤部位进行焊接，增强结 构的承载能力。
钢板加固
在结构薄弱部位或损伤部位加 装钢板，提高结构的整体刚度
特点
门式钢架结构具有轻质高强、承载能 力大、空间利用率高、施工速度快等 优点，广泛应用于工业厂房、仓库、 展览馆等建筑领域。
门式钢架结构的应用范围
工业厂房
展览馆
门式钢架结构适用于工业厂房的建设 ，特别是需要大面积、大跨度的厂房 ，如机械制造、化工、纺织等行业的 厂房。
门式钢架结构适用于展览馆的建设， 特别是需要大面积、大跨度、高空间 的展览馆，如博物馆、科技馆等。
常见的节点连接方式包括焊接 、螺栓连接和铆钉连接等，应 根据节点受力特性和施工条件 进行选择和设计。
连接方式与构造要求
门式钢架结构的连接方式包括梁 柱连接、梁梁连接和柱柱连接等 ，应根据具体情况进行选择和设
计。
连接构造应满足承载力、刚度和 延性的要求，同时应考虑施工条
件和构造要求。
连接构造的设计应遵循相关规范 和标准，确保结构的安全性和稳
定期检查
对门式钢架结构进行定期检查， 确保结构无损伤、锈蚀、变形等
问题。
清洁保养
保持门式钢架结构的清洁，防止积 尘和腐蚀，延长使用寿命。
防锈处理
对门式钢架结构进行防锈处理，如 涂刷防锈漆等，以增强结构的耐久 性。
损伤检测与评估
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外观检查
门式刚架设计实例
门式刚架设计实例(总27页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--轻型门式刚架——计算原理和设计实例 <9>来源：发布时间：06-06 编辑：段文雁二、设计实例一1 设计资料门式刚架车间柱网布置：长度60m；柱距6m；跨度18m。
刚架檐高：6m；屋面坡度1：10；屋面材料：夹心板；墙面材料：夹心板；天沟：钢板天沟；基础混凝土标号为C25，fc= N/mm2；材质选用：Q235-B f=215 N/mm2 f=125 N/mm2。
2 荷载取值静载：为 kN/m2；活载： kN/m2 ；雪载： kN/m2；风载：基本风压W0= kN/m2，地面粗糙度B类，风载体型系数如下图：图3-41 风载体型系数示意图3 荷载组合(1). 恒载 + 活载(2). 恒载 + 风载(3). 恒载 + 活载+ × 风载(4). 恒载+× 活载 + 风载4 内力计算（1）计算模型图3-42 计算模型示意图（2）工况荷载取用恒载活载左风右风图3-43 刚架上的恒载、活载、风载示意图各单元信息如下表：表3-5 单元信息表单元号截面名称长度(mm) 面积(mm2) 绕2轴惯性矩(x104mm4) 绕3轴惯性矩(x104mm4)1 Z250~450x160x8x10 5700 973974 82 L450x180x8x10 9045 7040 974 227283 L450x180x8x10 9045 7040 974 22728表中：面积和惯性矩的上下行分别指小头和大头的值图3-44 梁柱截面示意简图（3）计算结果刚架梁柱的M、N、Q见下图所示：图3-45 恒载作用时的刚架M、N、Q图图3-46 活载作用时的刚架M、N、Q图图3-47 （左风）风载作用时的刚架M、N、Q图选取荷载效应组合：（恒载 + 活载）情况下的构件内力值进行验算。
组合内力数值如下表所示：表3-6 组合内力表单元号小节点轴力N(kN) 小节点剪力Q2(kN) 小节点弯距M 大节点轴力N(kN) 大节点剪力Q2(kN) 大节点弯距M12345构件截面验算根据协会规程第条进行板件最大宽厚比验算。
门式刚架结构设计_例题
门式刚架结构设计1 设计资料单跨双坡门式刚架轻钢厂房长度60m ，柱距6m ，刚架跨度24m ，屋面坡度为1：10。
刚架柱在柱高一半处设有侧向支撑。
屋面采用双层压型钢板复合保温板，屋面檩条间距为3m，在每根檩条位置处都有隅撑与梁下翼缘相连。
柱脚采用铰接柱脚。
梁柱节点连接采用高强度螺栓连接(摩擦型)，材质采用Q235B。
截面：梁为焊接等截面梁:H ‐600×300×8×12 翼缘为轧制边柱为焊接工字形截面(变截面) H ‐(600‐300)×300×8×12 翼缘为轧制边 荷载条件(标准值)：雪荷载：0.402m kN 基本风压：0.652m kN 积灰荷载：0.32m kN 屋面活荷载：0.502m kN双层压型钢板复合保温板：0.202m kN 檩条及支撑重：0.152m kN轻质墙面(包括墙骨架等)：0.202m kN 。
图1 刚架简图2 荷载计算(1) 恒载刚架梁：双层压型钢板复合保温板：0.20×6=1.2 m kN檩条及支撑重：0.15×6=0.9 m kN梁自重： 0.92m kN合计：刚架梁上荷载：3.02 m kN柱：轻质墙面(包括墙骨架等)：0.20×6=1.2 m kN自重(取柱中间截面计算)：0.828m kN合计：2.028 m kN(2) 活荷载屋面活荷载标准值为0.502m kN ，刚架受荷面积为24×6=1442m ＞602m ，所以屋面活荷载标准值取为0.302m kN (规程3.2.2条) 。
雪荷载为0.402m kN ，计算时取屋面活荷载和雪荷载中的较大值，即取0.402m kN 计算。
屋面活荷载和雪荷载中的较大值：0.4×6=2.4 m kN积灰荷载：0.3×6=1.8 m kN(3) 风荷载风荷载体型系数s μ按《门规》封闭式建筑类型中间区的风荷载体型系数采用，体系系数图2风荷载体型系数见图2 。
轻型门式刚架钢结构设计(配pkpm4.1实操) ppt课件
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支撑的设计与构造
1、支撑构件的设计 （1）屋盖水平支撑
屋盖水平支撑
交叉斜杆
刚性系杆
圆钢、角钢
钢管、双角钢
杆件必须p交pt课于件 节点的中心
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（2）柱间支撑
无吊车时柱间支撑的间距宜取30～45m；当有吊车时宜设在
温度区段中部，或当温度区段较长时宜设在三分点处，且间距
不宜大于60m；
檩条的截面形式 檩条一般设计成单跨简支构件，有实腹式和桁架式两大
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（2）柱间支撑 ①柱间支撑在建筑物跨度小、高度低的情况下，可用带张
紧装置的圆钢做成交叉型的拉杆。也可采用角钢或槽钢。 ②在高大的建筑中柱间支撑的交叉杆除用角钢外，也可采
用钢管。 ③柱间支撑的上端与水平压杆必须与柱中心交于一点；柱
间支撑下端应尽可能与柱中心交于柱脚底面，避免出现偏 心受力。
吊车荷载（厂房中经常见）
吊车梁一般设计成简支梁。
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钢结构构件设计计算（强度、刚度、稳定性）
1.轴心受力构件 承载能力极限状态：强度、整体稳定、局部稳定（型钢不必验算）
正常使用极限状态：刚度（对于轴心受力构件，主要由长细比控制）
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轴心受力构件的强度及整体稳定:
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大，密封性能好，在一定条件下易于采用自动化作业，生产效率高。
缺点：焊缝附近钢材因焊接高温作用形成的热影响区可能使某些部位
材质变脆，对结构的承载力、刚度和使用性能有一定影响；焊缝连接的塑性 和韧性较差，施焊时可能产生缺陷，使疲劳强度降低。
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焊缝符号集及标注方法
轻型门式钢架毕业设计
1 设计资料本工程为武汉市一金工车间厂房，采用单跨双坡门式刚架，刚架跨度24m，柱高9.9m；共有15榀刚架，柱距6m，屋面坡度1:10；地震设防列度为6度，屋面及墙面板均为彩色压型钢板,内填充以保温玻璃棉板，檩条和墙梁均采用冷弯薄壁卷边C型钢，间距为1.5m，钢材采用Q235钢，焊条采用E43型。
2 结构体系选用横向单跨双坡门式刚架承重体系3 结构布置3.1 柱网布置3.2 横向刚架主要尺寸横梁：Q235截面：H型钢h b t t⨯⨯⨯600x300x8x14w t柱：Q235截面：H型钢h b t t⨯⨯⨯500x300x10x16w t3.3 墙梁及柱间支撑3.4 屋面支撑3.5 荷载计算永久荷载：恒载：屋面板及保温层：0.12KN/m2檩条及支撑：0.08KN/m2刚架：0.3 KN/m2可变荷载：屋面活载：0.5 KN/m2雪荷载：0.5 KN/m2风荷载：0.35 KN/m2地震荷载：武汉地区钢结构厂房按6度设防，即钢结构厂房6度设防只需满足构造要求。
4 吊车设计资料：采用北起起重量Q=5t，跨度S=22.5m的单梁式吊车，P max,k=45KN，P max,k=10.47KN，B=3500mm，W=3000mm，H1=880mm，轨道型号：38kg/m。
4.1吊车荷载（竖向荷载设计值）m ax 1Q m ax ,k P P 1.051 1.44566.15K Nαβγ==⨯⨯⨯=4.2吊车梁内力计算4.2.1 M max 及相应V()()()()m ax 1m ax 0m ax220m ax 0m ax 1500222266.153500150037.8/444350066.150.75 3.7549.61666.1549.6116.54B p a p w w a m mp pP L a P B a M kN mL B R kNV kN====--⨯⨯-====⨯⨯+===-=∑∑4.2.2 求V max轮子在支座上时，剪力最大1m ax 123(1)66.1566.15(1)99.236a V P P kNl=+-=+⨯-=4.2.3 吊车水平荷载作用下的M maxH 及V maxH230011()2210.12(6.10.129.859.8) 1.4 2.364k i k k k QT T G G n n kNαγ⋅⋅⋅==+=⨯⨯⨯⨯+⨯⨯=∑max max max2.3637.8 1.3566.15k H T M M kN mP =⋅=⨯=⋅max max max2.3699.233.5466.15k H T V V kNP =⋅=⨯=4.3 截面选择钢材采用Q235的H 型组合钢4.3.1 经济高度63max31.237.810210.9821510x M w cmfα⨯⨯≥==⨯33373007210980300116w x h w mm =-=⨯-=4.3.2 最小高度6min 0.360.362156000101000464l h fl m mv -⎡⎤==⨯⨯⨯⨯=⎢⎥⎣⎦根据构造要求，h 取50mm 的整数倍，因此h=500mm4.3.3 腹板厚度抗剪要求：3m ax1.2 1.299.23101.91500125w vV t m mhf ⨯⨯===⨯局部稳定：5006.43.5 3.5w h t m m === 根据构造要求，腹板厚度t w ≥8mm 的整数倍，则t w =8mm4.3.4 翼缘尺寸01111(~)(~)50083.3~2006 2.56 2.5b h m m==⨯=取b 0=200mm 抗弯要求：0006x w w h t b t h=-30210.981020082005006t ⨯⨯=-, 则t 0=0.78mm局部稳定要求： 0020082357.382623526235y wf b t t m m--≥==而t 0值一般取2mm 的整数倍且大于t w ，则t 0=10mm4.4 截面特性2200102500880A cm =⨯⨯+⨯=33411200520(2008)50034346.671212x I cm=⨯⨯-⨯-⨯=3134346.671321.03226010x x I w cmh -===⨯315020 1.025.5500.876024x S cm=⨯⨯+⨯⨯⨯=334112 1.02500.81335.471212y I cm=⨯⨯⨯+⨯⨯=301335.47133.55210y y I w cmb ===33011.0201266.67210hoy hoy I w cmb ⨯⨯===4.5 强度验算4.5.1 正应力验算3322max max 37.8101.351048.86/215/1321.0366.67H xhoyM M N m m f N m mw w σ⨯⨯=+=+=<=4.5.2 切应力验算3322m ax 37.8107601010.46/125/34346.67xv x wM S N m m f N m mI t τ⨯⨯⨯===<=4.5.3 腹板局部压应力;5250250150c z y R w zFl a h h m mt l ψσ==++=+⨯=3221.066.151055.125/215/8150c N mm f N mm σ⨯⨯==<=⨯4.5.4 腹板边缘处的折算应力22213c c fσσσστβ+-+≤3137.81025.528.0634346.67nM y NI σ⨯==⨯=2222228.0655.12528.0655.1253106/21555.13/N mm f N mm=⨯+=⨯<+-4.6 稳定性验算4.1.6 整体稳定性验算yxb xy yMMfw w ϕγ+≤1335.47 4.08640.8680y y I i cm m mA====6000146.8415040.86y yl i λ===<(满足)0600080.48 2.0200500lt b hξ⨯===<⨯(满足)0.730.180.730.180.480.82b βξ=+=+⨯=又因为双轴对称工字形截面，则ηb =01222243202351()4.443208000500146.84102350.8210146.841321030 4.45002350.598 1.0y b b b y x y t A h W h f λϕβηλ⎡⎤⋅⋅=++⋅⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎡⎤⨯⨯⎛⎫⎢⎥=⨯⨯++ ⎪⨯⎢⎥⎝⎭⎣⎦=<'0.2820.2821.07 1.070.598 1.00.598b b ϕϕ=-=-=<3322'37.8101.351056.27/215/0.5891321.031.2133.55yxbxy yMM N m m f N m m w w ϕγ⨯⨯+=+=<=⨯⨯4.6.2 局部稳定性验算翼缘：10969.61310b t ==<腹板：50062.5808wh t ==<（应按构造要求配置横向加劲肋）横向加劲肋截面确定横向加劲肋为Q235，尺寸为80mm×8mm加劲肋间距为 0.5h a 2h 250mm a 1000mm a=1000mm ≤≤⇒≤≤取4.7 刚度计算6225437.8106000111.05 1.4=1.31610102.061034346.67101000xkxM ll m m m m E I ν⨯⨯⎡⎤⨯==<=⎢⎥⨯⨯⨯⎣⎦4.8 支承加劲肋计算采用凸缘式支承加劲肋0200s b b m m==尺寸：按端面承压强度试选加劲肋厚度已知：2m ax 325/,99.23,200ce s f N m m V kN b m m ===支座反力为 需要3m ax 99.23101.53200325s s ceV t m mb f ⨯≥==⨯考虑到支座支承加劲肋是主要传力构件，为保证其使梁在支座处有较强的刚度，取加劲肋厚度与梁翼缘板厚度大致相同，令t s =10mm 。
轻型门式刚架——计算原理和设计实例
轻型门式刚架——计算原理和设计实例一：彩钢瓦屋面漏水的主要原因：1、生产和运输过程、施工过程中的不慎造成彩钢瓦的变形。
彩钢瓦质量差，上人屋面施工造成彩钢瓦变形。
2、风、雨等外力的作用,造成彩钢瓦屋面长时间的颤动,使钉眼处及铁皮接缝处长时间的磨损,遇到雨水就生锈.然后就再磨损再生锈,越来越严重。
3、自攻钉有橡胶垫为何还会渗水？第一：施工中自攻钉用力过猛已经把橡胶垫破坏。
第二：橡胶垫老化快,很快就失去了防水功效。
4、彩钢瓦屋面轻型门式刚架——计算原理和设计实例《2》四、荷载及其组合1．荷载作用在轻型钢结构上的荷载包括以下类型：（1）恒载(G)：结构自重和设备重。
按现行《建筑结构荷载规范》的规定采用；（2）活载：包括屋面均布活载、检修集中荷载(M)、积灰荷载(D)、雪荷载等。
其中，《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS102:98）[2]规定均布活载的标准值（按投影面积算）取0.3kN/m2；检修集中荷载标准值取1.0kN或实际值；积灰荷载与雪荷载按现行《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)[7]的规定采用。
均布活荷载与雪荷载不同时考虑，取其中较大值(记为L)计算；积灰荷载与雪和均布活载中的较大值同时考虑；检修荷载只与结构自重荷载同时考虑；（3）风载(W)：现行《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》(CECS102:2002)[3]对于风荷载的取用是以GB50009-2001为基础的，关于风荷载体形系数是按照美国金属房屋制造商协会MBMA《低层房屋体系手册》（1996）中有关小坡度房屋的规定取用的；（4）温度(T)：按实际环境温差考虑；（5）吊车(C)：按GB50009-2001的规定取用，但吊车的组合一般不超过两台；（6）**作用(E)：按GB50009-2001的规定取用，不与风荷载作用同时考虑。
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][3][7]：（1）1.2G+1.4L；（2）1.2G+1.4M；（3）1.2G+1.4C;（4）1.2G+1.4W；（5）1.2G+0.9(1.4L+1.4D)；（6）1.2G+0.9(1.4L+1.4W)；（7）1.2G+0.9(1.4C+1.4W);（8）1.2G+0.9(1.4L+1.4T)；（9）1.2G+0.9(1.4W+1.4T)（10）1.2G+1.4L+1.4E。
轻型门式刚架设计-03
梁-梁 刚接节点
梁柱节点刚性连接
2. 截面选取要点
无桥式吊车：梁、柱可采用变截面或等截面 有桥式吊车：柱宜采用等截面形式 跨度≯15m，柱高≯ 6m时，刚架梁宜采用等截面。 跨度 > 15m，柱高 > 6m时，宜采用变截面。
变截面刚架与等截面刚架的对比:
柱和梁采用变截面形式时，截面形状与内力图形附合较 好，受力合理、节省材料。 变截面刚架在构造连接及加工制造方面不如等截面方便。
按两端铰接轴心受压构件计算 计算长度取 hw 轴心压杆的截面为十字形
b = 15t w 235 fy
三、变截面刚架构件的强度验算
4. 斜梁腹板在集中荷载处的屈皱验算
《门钢规程》第6.1.6条
斜梁上翼缘承受集中荷载而不设置横向加劲肋时，除应按 《钢结构设计规范》验算腹板上边缘的折算应力外，还应满足 如下要求：
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。
(1) 腹板两边缘的压应力分布不均匀系数
β = σ min σ max σ max ——腹板板件边缘中压应力较大的值，取为正； σ min ——腹板板件另侧边缘的应力，以压为正，拉为负
(2) 受压板件稳定系数
kσ = 16
2 ⎡ ⎛ V ⎞ ⎤ M ≤ M f + (M e − M f )⎢1 − ⎜ ⎜ 0.5V − 1⎟ ⎥ ⎟ ⎢ ⎝ d ⎠ ⎥ ⎣ ⎦
M e = We f
当截面为双轴对称时 理解公式
M V=Vd时， ≤ M f
M f = A f (hw + t ) f
三、变截面刚架构件的强度验算
2. 工字形截面压弯构件在V、M、N共同作用下的强度
4. 内力分析过程 (4) 内力包络图 所有组合中的最不利内力
轻型门式刚架设计原理和设计实例4次结构
轻型门式刚架设计原理和设计实例4次结构第四章次结构及其连接构造檩条、墙檩和檐口檩条构成轻型钢结构建筑的次结构系统。
一方面，它们可以支承屋面板和墙面板，将外部荷载传递给主结构;另一方面，它们可以抵抗作用在结构上的部分纵向荷载，比如纵向的风荷载，地震作用等;此外，它们也作为主结构的受压翼缘支撑而成为结构纵向支撑体系的一部分。
檩条是构成屋面水平支撑系统的主要部分;墙檩则是墙面支撑系统中的重要构件;檐口檩条位于侧墙和屋面的接口处，对屋面和墙面都起到支撑的作用。
除柱距较大的结构需采用热轧工字钢外，轻型门式刚架的檩条，墙檩以及檐口檩条一般都采用带卷边的槽形和Z形(斜卷边或直卷边)截面的冷弯薄壁型钢，如图4-1所示。
图4-1 典型的冷弯薄壁型钢构件第一节冷弯薄壁型钢的一般特点冷弯薄壁型钢构件用相对较少的材料承受较大的外荷载，不是单纯用增大截面面积，而是通过改变截面形状的方法获得。
根据测算，同样截面积的冷弯薄壁型钢与热轧型钢相比，回转半径可增大80%，惯性矩和面积矩可增大50-180%。
所以，冷弯薄壁型钢抗压和抗弯性能好，整体刚度大。
由于冷弯薄壁型钢在室温下成型，材料将产生冷弯效应。
所谓冷弯效应，是指冷加工使材料达到塑性变形，材料结构发生变化，产生应变硬化和应变时效，使截面弯角部分材料强度提高，塑性降低。
影响材料冷弯效应的因素有钢材极限强度和屈服强度的比值;弯角半径和板厚的比值;冷加工的成型方式、次数、受力性质等。
考虑材料的冷弯效应，一般可以提高设计强度10-15%，但是一般只在构件全截面有效时才在计算中考虑设计强度的提高，否则可以将冷弯效应作为设计中的强度储备。
图4-2解释了冷弯效应构件强度提高的原因。
A曲线是钢材未冷加工的标准的应力-应变曲线;钢材冷加工超过材料屈服强度达到塑性段，之后沿B直线卸载，这是应变硬化的过程;加载的C曲线沿B直线，直线段高于A曲线的屈服平台，甚至由于应变时效的作用，C-D曲线的屈服平台还高于B直线的卸载点。
轻型门式钢架课程设计计算书
一、设计资料某单层工业厂房.采用单跨双坡门式刚架.刚架跨度24m.长度48m.柱距6m.檐口标高11m.屋面坡度1/10。
屋面及墙面板均为彩色钢板.内填充保温层.考虑经济、制造和安装方便.檩条和墙梁均采用冷弯薄壁卷边C 型钢.钢材采用Q345钢.2/310mm N f =.2/180mm N f v =.基础混凝土标号C30.2/3.14mm N f c =.焊条采用E50型。
刚架平面布置图.屋面檩条布置图.柱间支撑布置草图.钢架计算模型及风荷载体形系数如下图所示。
刚架平面布置图屋面檩条布置图柱间支撑布置草图计算模型及风荷载体形系数二、荷载计算2.1 计算模型的选取取一榀刚架进行分析.柱脚采用铰接.刚架梁和柱采用等截面设计。
2.2 荷载取值计算：（1） 屋盖永久荷载标准值彩色钢板 0.40 2kNm保温层 0.60 2kN m 檩条 0.08 2kN m 钢架梁自重 0.15 2kN m 合计 1.23 2kN m （2） 屋面活载和雪载 0.30 2/KN m 。
（3） 轻质墙面及柱自重标准值 0.50 2/KN m（4） 风荷载标准值基本风压：m kN /525.050.005.10=⨯=ω。
根据地面粗糙度类别为B 类.查得风荷载高度变化系数：当高度小于10m 时.按10m 高度处的数值采用.z μ=1.0。
风荷载体型系数s μ：迎风柱及屋面分别为＋0.25和－1.0.背风面柱及屋面分别为－0.55和－0.65。
2.3 各部分作用的荷载标准值计算（1） 屋面荷载：标 准 值： m kN /42.7cos 1623.1=⨯⨯θ柱身恒载： m kN /00.3650.0=⨯（2） 屋面活载屋面活载雪载m kN /81.1cos 1630.0=⨯⨯θ（3） 风荷载以左吹风为例计算.右吹风同理计算.根据公式0ωμμωs z k =计算.z μ查表m h 10≤.取1.0.s μ取值如图1.2所示。
第三章-轻型门式刚架PPT课件
2
目前，国内可供建筑用彩板的基板种类有热镀锌钢板、 热镀锌合金化钢板和电镀锌钢板。
• 杭州通讯城厂房
• 结构体系
• 杭州哇哈哈厂房
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轻钢结构体系实例
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轻钢结构体系实例
• 杭州通讯城厂房 • 杭州哇哈哈厂房
13
• 日本电产芝浦（浙江）有限公司钢结构厂房工程
14
图3.1 门式刚架的形式与构造
15
• 适用范围:
•
门式刚架通常用于跨度9～36m、柱距6m、
柱高4.5～12m、吊车起重量较小的单层工业房
18
a）
b）
c）
d）
e）
f）
g）
a）单跨双坡；b）双跨双坡；c）四跨双坡；d）单跨双坡
带挑檐；
e）双跨双坡带毗屋；f）双跨单坡；g）双跨四坡
19
• 门式刚架体系设计特点：
• 1）当跨度较大时可在跨中增设中间柱做成一个屋脊的
• 多跨大双坡屋面，避免内天沟排水。中间柱可采用
•
钢管制作的上下铰接摇摆柱，占空间小；
3
4
2. H型钢
• 热轧H型钢可分为宽翼缘型（HW系列）、 中翼缘型（HM系列）、窄翼缘型（HN系 列）与钢桩专用型（HP系列）四个系列。 HW、HM型适用于钢柱等受压构件，HN 适用于钢梁等受弯构件。
• 高频焊接轻型H 型钢，简称轻型H型钢，为 钢结构的另一种优选截面形式，在截面抵 抗矩相近的条件下，比热轧H型钢节约钢材 达15%~30%。
轻型门式钢架设计实例
计算模型及风载体型系数
（三）荷载组合
① 1.2恒载+1.4活载； ② 1.2恒载+1.4风载； ③ 1.2恒载+1.4活载+1.4×0.6风载； ④ 1.2恒载+1.4×0.7活载+1.布置（包括支撑体系布置） 2.计算门式刚架内力和变形 （1）确定梁、柱截面形式，并初步估截面尺寸 （2）梁、柱线刚度计算及梁、柱计算长度确定 （3）荷载计算 （4）计算各工况下的内力、柱顶水平位移及横梁挠 度 （5）荷载组合和内力组合（不考虑抗震情况）
轻型门式钢架设计实例.ppt
一、设计资料
（一）设计参数： （1）单层房屋采用单跨双坡门式刚架，刚架跨度24m， 长度60m，柱距6m，檐口标高7m，屋面坡度1/10。 （2）屋面和墙面均采用夹芯板，天沟为彩钢板天沟。 （3）钢材材质为Q345，f=310N/mm2，fv=180N/mm2。 （二）设计荷载 屋面恒载为0.25kN/m2， 活载为0.5kN/m2； 雪载为0.2kN/m2， 基本风压为0.55kN/m2，地面粗糙度为B类。
（四）控制指标 1. 柱顶水平位移： 2. 横梁挠度： 无吊顶 有吊顶
（五）构件及连接节点设计 1. 柱脚设计 2. 梁、柱连接节点设计 3. 屋面梁拼接节点设计
二、计算模型 节点及单元编号图
设计中应注意的问题
• 刚架拼接点的设置（受运输长度限制） • 拼接处截面（两侧截面高度相等） • 梁柱截面宽度（柱宽度>梁宽度） • 梁柱翼缘与腹板厚度 • 檩条截面形式（C型和Z型） • 屋面水平撑
（c）轴力 左风作用下刚架内力图
五、组合内力 选取荷载组合①1.2恒载+1.4活载对构件内力值进行验算。
六、构件截面验算
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p 28.1
hw tw
K 235 f y 28.1
28.75
0.143 0.8
4 235 18.15
所以有效宽度系数 1，即此时 1 号节点端截面全部有效，
1 N A f 310 N/mm2 V12 39.6 Vd hwtw fv (250 210) 8125 10 3 230 kN
235
fy
12.4 ，满足规程限值要求。
腹板高厚比
500 210 60 250 8
235
fy
206，满足规程限值要求。
柱腹板高度变化率
（450-250）/8=25（mm/m）<60mm/m，故腹板抗剪可以考虑屈曲
后强度。
柱腹板不设加劲肋， k 5.34 ，
w 37
hw / twຫໍສະໝຸດ k 235/ f y 37
1335 1334
24664 6575
-270.0 -39.6 -80.4 0 -39.6 -96.6
六、构件截面验算
（一）宽厚比验算
按《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102：2002（以下
简称技术规程）第 6.1.1 条规定验算。
翼缘板自由外伸宽厚比
（200 8）/ 2 9.6 15 10
计算模型及风载体型系数
（三）荷载组合
① 1.2恒载+1.4活载； ② 1.2恒载+1.4风载； ③ 1.2恒载+1.4活载+1.4×0.6风载； ④ 1.2恒载+1.4×0.7活载+1.4风载；
（四）设计要求 1.确定屋面结构布置（包括支撑体系布置） 2.计算门式刚架内力和变形 （1）确定梁、柱截面形式，并初步估截面尺寸 （2）梁、柱线刚度计算及梁、柱计算长度确定 （3）荷载计算 （4）计算各工况下的内力、柱顶水平位移及横梁挠 度 （5）荷载组合和内力组合（不考虑抗震情况）
1335 1335
31386 13959
-270.0 -75.6 -48.7 131.3 -19.5 -43.0
H350～500x200x8x10 3 6640 4 7840
1335 1335
13959 31386
131.3 -19.5 -43.0 163.1 3.16 -40.6
H350～500x200x8x10 4 7840 5 6640
刚性：角钢；柔性：圆钢 • 刚性系杆（钢管）
三、荷载工况
（a） 恒载
qD=0.25x6=1.5
（b） 活载
qL=0.5x6=3
（c） 左风 wk=sz zw0
（d） 右风
四、各工况内力
（a）弯矩
（b）剪力
（c）轴力 恒载作用下刚架内力图
（a）弯矩
（b）剪力
（c）轴力 活载作用下刚架内力图
60 5.34
235 345 ， 0.8 w 0.850 1.4
所以
f
' v
[1
0.64(w
0.8)]
fv
0.968
fv
梁的抗剪承载力设计值为Vd 0.968 hwtw fv ；
（二）①号单元截面验算
1 号节点端：M12=0kN.m，V12=39.6kN，N12=-96.6kN； 2 号节点端：M21=-270kN.m，V21=39.6kN，N21=-80.4kN； ① 强度验算
1 号节点端截面强度满足要求。
2 号节点端：
1 N A M We 80.4 10 3 / 7440 270 10 6 225 24664 10 4 217 .9 （N/mm2）
1335 1335
31386 13959
163.1 -3.16 -40.6 131.3 19.5 -43.0
H350～500x200x8x10 5 6640 6 7840
1335 1335
13959 31386
131.3 19.5 -43.0 -270.0 75.6 -48.7
H250～450x200x8x10 6 7440 7 5840
（四）控制指标
1. 柱顶水平位移：H / 60
2. 横梁挠度： 无吊顶 L/180 有吊顶 L/ 240
（五）构件及连接节点设计 1. 柱脚设计 2. 梁、柱连接节点设计 3. 屋面梁拼接节点设计
二、计算模型 节点及单元编号图
设计中应注意的问题
• 刚架拼接点的设置（受运输长度限制） • 拼接处截面（两侧截面高度相等） • 梁柱截面宽度（柱宽度>梁宽度） • 梁柱翼缘与腹板厚度 • 檩条截面形式（C型和Z型） • 屋面水平撑
（a）弯矩
（b）剪力
（c）轴力 左风作用下刚架内力图
五、组合内力
选取荷载组合①1.2恒载+1.4活载对构件内力值进行验算。
单元号
① ② ③ ④ ⑤ ⑥
轴线 长度 6700 8442 3618 3618 8442 6700
截面规格 （mm）
节点 面积
绕2轴
绕3轴
弯矩 剪力 轴力
编号（mm2） 惯性矩
惯性矩 （kN.m） （kN） （kN）
（x104mm4） （x104mm4）
H250～450x200x8x10 1 5840 2 7440
1334 1335
6575 24664
0 39.6 -96.6 -270.0 39.6 -80.4
H350～500x200x8x10 2 7840 3 6640
1 号节点端有效宽度计算：
柱下端弯矩为 0，截面边缘正应力比值=1.0，
1 N A 96.6103 / 5840 16.5 （N/mm2），
K
16
(1 )2 0.112(1 )2 (1 )
16 4 。
22 2
因1 f ，计算参数 p 可用 R 1 1.116.5 18.15 N/mm2 代替 f y ，则
轻型门式钢架设计实例
精品jing
一（、一设）设计计资参料数：
（1）单层房屋采用单跨双坡门式刚架，刚架跨度
24m，长度60m，柱距6m，檐口标高7m，屋面坡度
1/10。
（2）屋面和墙面均采用夹芯板，天沟为彩钢板天
沟。
（3）钢材材质为Q345，f=310N/mm2，fv=180N/mm2。 （二）设计荷载 屋面恒载为0.25kN/m2， 活载为0.5kN/m2； 雪载为0.2kN/m2， 基本风压为0.55kN/m2，地面粗糙度为B类。
53.75
，
5.34 235 345
w
0.762
0.8，所以
f
' v
fv ，柱的抗剪承载力设计值为Vd
hwtw fv ；
梁腹板高度变化率
（500-350）/8=18.75（mm/m）<60mm/m
故腹板抗剪可以考虑屈曲后强度。
腹板不设加劲肋， k 5.34 ，
w 37
hw / tw
k 235/ f y 37