1.3 钢结构设计讲解

有效宽度系数ρ计算公式： p ——与板件受弯、受压有关的系数 K ——板件在正应力作用下的屈曲系数
腹板边缘正应力比值
2 1
（压“＋”，拉“-”）
1 1
腹板有效宽度he分布规则
0
he1 2he /(5 )
he2 he he1
0
he1 0.4he
采用轻型钢墙板时 当采用砌体墙时
吊车有驾驶室时 吊车由地面操作时
柱顶位移限值
h/60 h/100
h/400 h/180
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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）改铰接柱脚为刚接柱脚； （2）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。
（3）放大柱或梁的截面尺寸；
V 0.5Vd
2
1

当截面为双轴对称时
M f Af hw t f
（2）在剪力V、弯矩M和轴力N共同作用下：
当V 0.5Vd
时
M

M
N e
M
N e
Me
NWe
Ae
当 0.5Vd V Vd 时
M

M
N f

M
N e

M
N f

1


1.3.3 构件设计
刚架截面尺寸粗估
截面高度h：以10mm为模数 截面宽度：以5mm为模数，（多数也取10mm） 腹板厚度tw：4mm，6mm，8mm等，以2 mm为模数， 翼缘厚度t：≥6mm，以2 mm为模数
刚架横梁截面高度
（1）等截面刚架：可按跨度的1/30～1/40（实腹梁）或 1/15～1/25（格构梁）确定，且不应小于200mm（无吊车）或 250mm（有吊车）。刚架柱截面高度可按与梁相同采用。
N Ex0 2 EAe0 1.12
N0 ——小头的轴向压力设计值；
M1 ——大头的弯矩设计值；
（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。
由于单层门式刚架轻型房屋钢结构的自重 较小，设计经验表明，当抗震设防烈度为7 度 时，一般不需做抗震验算；当为8 度及以上时， 横向刚架和纵向框架均需做抗震验算。当设有 多于一层并与门式刚架相连接的附属建筑时， 应进行抗震验算。
在进行刚架内力分析时，荷载效应组合主要有：
（1）1.2×永久荷载＋0.9×1.4[积灰荷载＋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）
（2）1.0×永久荷载＋1.4×风荷载
1.3.2 内力和侧移计算
内力计算
（1）计算方法 变截面刚架：弹性分析方法，有限元法 等截面刚架：允许采用塑性分析方法
V 0.5Vd
2
1

当截面为双轴对称时
M
N f
Af hw t f
N
A
梁腹板加劲肋的配置
《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。
变截面柱整体稳定
1.刚架平面内稳定
N0
mx M1
f
x Ae0 1 N0 N Ex0 x We1
（3）最不利内力 Nmax 及相应的 M、V
M max 及相应的 M、V
Nmin 及相应的 M、V
侧移计算
计算原则：弹性分析方法
单跨变截面刚架斜梁i≤1:5时，柱顶水平力下侧移估算 公式（参见CECS）
柱脚铰接 柱脚刚接
t

IcL Ibh
刚架柱顶位移设计值的限值
吊车情况 无吊车 有桥式吊车
其它情况
（2）施工检修集中荷载（人和小工具的重力）：按实际情 况取用，不小于1kN ，按最不利位置 （3） 屋面雪荷载和积灰荷载：按GB50009 采用，考虑增大 系数和不均匀系数。 （4）吊车荷载
（5）风荷载 风荷载标准值计算
wk s z w0
w0——基本风压，按《建筑结构荷载规范》的规定值乘以1.05 采用；
1.3 刚架设计
荷载及荷载组合 刚架内力和侧移计算 刚架柱、梁的设计
1.3.1 荷载及荷载组合
荷载
1.永久荷载 (1)结构自重 估算时可用0.45～0.55kN/m2 (2)其它恒载 包括吊顶、管线、天窗等，按实际情况取用
2.可变荷载
（1）屋面活荷载：一般取0.5kN/m2，可取0.3kN/m2（>60m2）
he2 0.6he
4.考虑屈曲后强度工字形截面受弯构件强度
（1）在剪力V和弯矩M共同作用下
腹板抗剪承载力设计值（P11）
V 0.5Vd
M Me
M e ——构件有效截面所承担的弯矩 M e We f
当 0.5Vd V Vd 时
M
Mf

Me M f

1


蒙皮效应：将屋面板视为沿屋面全长伸展的深梁，可用来 承受平面内的荷载。面板可视为承受平面内横向剪力的腹 板，其边缘构件可视为翼缘，承受轴向拉力和压力。
注：一般不考虑蒙皮效应。
横向均布荷载作用下，等截面刚架弯矩图
刚架计算简图
刚架弯矩图
q
荷载计算简图
刚架弯矩图
（2）控制截面 梁：梁端、跨中 柱：柱底、柱顶、柱牛腿连接处
（2）变截面刚架：横梁h0min≥250mm，柱底h0min≥300mm，柱顶
取h1max＝（2～3）h1min。
详见相关设
工字形截面高宽比（h/b）
计手册
通常取h/b≈2～5，承受桥式吊车荷载的柱子宜取小值，梁 端与柱的连接为侧接（端板竖放）时，该处梁端可取 h/b≤6.5
板件宽厚比和腹板屈曲后强度
1.板件宽厚比限值
翼缘板 b1 15 235
t
fy
腹板
hw tw
250
235 fy
2.腹板屈曲后强度利用
允许腹板屈曲，并利用屈曲后强度。
截面尺寸
3.腹板的有效宽度
（1）全部受压
he hw
（2）部分受压
受压区有效宽度为：
he：腹板受压区有效宽度；
he hc
ρ：有效宽度系数
hc: 腹板受压区高度。
z——风荷载高度变化系数。高度小于10m时，应按10m采用； s——风荷载体型系数。（见CECS102：2002）
3.偶然荷载
地震作用
荷载效应组合原则
（1）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； （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；