单层厂房结构课件1

单层门式刚架结构的特点:
质量轻
综合经济效益高 工业化程度高，施工周期短 柱网布置比较灵活 门式刚架结构的应用情况: 应用范围：轻型厂房、物流中心、大型超市
、体育馆、展览厅、活动房屋、加层建筑等 。 应用规模：国内每年有一千万平方米的轻钢 结构 建筑物竣工。
二、结构形式和布置：
矩的分布可近似地假定在吊车梁支承处为铰 接，在柱底部为刚性固定，分布如图7.60所 示。吊车肢按实腹式压弯杆验算在弯矩 M y 作用平面内(即框架平面外)的稳定性
三、肩梁的构造和计算
肩梁：阶形柱支承吊车处，是上、下柱连接
和传递吊车梁支反力的重要部位，它由上盖 板、下盖板、腹板及垫板组成，称肩梁。肩 梁有单壁式和双壁式两种。
(4) 墙梁布置
门式刚架轻型房屋钢结构的侧墙，在采用压
型钢板作围护面时，墙梁宜布置在刚架柱的 外侧，其间距随墙板板型及规格而定，但不 应大于计算确定的值。 外墙在抗震设防烈度不高于6度的情况下 ，可采用砌体；当为7度、8度时，不宜采用 嵌砌砌体；9度时宜采用与柱柔性连接的轻质 墙板。
2、厂房柱在框架平面外(沿厂房长度方向)的 计算长度：
取阻止框架平面外位移的侧向支承点之间的
距离， 1）柱间支撑的节点（见下页）是阻止框架 柱在框架平面外位移的可靠侧向支承点， 2）与此节点相连的纵向构件(如吊车梁、制 动结构、辅助桁架、托架、纵梁和刚性系 杆等)亦可视为框架柱的侧向支承点。 此外，柱在框架平面外的尺寸较小，侧向刚 度较差，在柱脚和连接节点处可视为铰接。
由于格构式柱的缀材体系传递两肢间的内力
情况还不十分明确，为确保安全，还需按吊 车肢单独承受最大吊车垂直轮压Rmax进行补 充验算。此时，吊车肢承受的最大压力为 N1 = ( N Rmax ) y2 ( M M R ) ------------(7.31)
a a
式中： Rmax——吊车竖向荷载及吊车梁自重
外排柱的上柱外翼缘直接以对接焊缝与下柱
屋盖肢腹板拼接，上柱腹板一般由角焊缝焊 于该范围的上盖板上。单壁式肩梁的上柱内 翼缘应开槽口插入肩梁腹板，由角焊缝连接， 其受力为 [ 图7.61(d) ]：
N1 M1 R1 = a1 2
--------------(7.33)
式中：M1、R1—上柱下端使R1绝对值最大的最
1）当吊车梁为突缘支座时，其支反力沿
吊车肢轴线传递，吊车肢按承受轴心压力 N1计算单肢的稳定性 2）当吊车梁为平板式支座时，尚应考虑 由于相邻两吊车梁支座反力差(R1一R2)所 产生的框架平面外的弯矩：
M y =（R1一R2)×e ----------(7.32)

M y 全部由吊车肢承受，其沿柱高度方向弯
图7.61 肩梁的受力和单壁式肩梁构造 1—上柱翼缘；2—肩梁上盖板；3—肩梁下盖板；4—肩梁腹板； 5—垫板；
( 2 ) 双壁式肩梁（介绍）
单壁式肩梁构造简单，但平面外刚度较差，
较为大型的厂房柱通常采用双壁式肩梁(图 7.62)。其计算方法与单壁式基本相同，只是 在计算腹板时，应考虑两块腹板共同受力。
～36m，以3m为模数。 高度：宜为4.5～9.0 m，必要时适当加大。 应取地坪至柱轴线与斜梁轴线交点的高 度。门式刚架的高度，应根据使用要求的室 内净高确定，设有吊车的厂房应根据轨顶标 高和吊车净高要求而定。 间距:即柱网轴线在纵向的距离宜为6m，也可 采用7.5m或9m，最大可用l2m。跨度较小时可 用4.5m。
( 1 ) 单壁式肩梁
图7.61 肩梁的受力和单壁式肩梁构造
1—上柱翼缘；2—肩梁上盖板；3—肩梁下盖板；4—肩梁
腹板；5—垫板；6—加劲肋
上图（图7.61(a) ）即为单壁式肩梁。
1）当吊车梁为突缘支座时，将肩梁腹板嵌入
吊车肢的槽口。为了加强腹板，可在吊车梁 突缘宽度范围内，在肩梁腹板两侧局部各贴 焊一小板[图7.61(c)]，以承受吊车梁的最大 支座反力或将肩梁在此范围内局部加厚。 2) 当吊车梁为平板式支座时，宜在吊车肢腹 板上和吊车梁端的相应位置上设置加劲肋[图 7.61(b)]。
6）门式刚架轻型房屋屋面坡度：宜取1/8～
1/20，在雨水较多的地区宜取其中的较大值 。 7）门式刚架的柱脚：多按铰接支承设计，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。
2、门式刚架的建筑尺寸
跨度：取横向刚架柱轴线间的距离。宜取为9
一、单层轻型门式刚架的组成：
轻型门式刚架结构
----指主要承重结 构为单跨或多跨实 腹门式刚架、具有 轻型屋盖和轻型外 墙、可以设置起重 量不大于200kN的 中、轻级工作制桥 式吊车或30kN悬挂 式起重机的单层房 屋钢结构。
在发达国家，门式刚架轻型房屋钢结构已非
常广泛地应用于各种房屋中。近年来，我国 也开始较多地采用这种结构。中国工程建设 标准化协会1998年批准并于1999年发布了协 会标准：《门式刚架轻型房屋钢结构技术规 程》(CECSl02:98)，对这种结构的设计、制 作和安装的技术要求作出了配套规定。2002 年发布了修订后的《门式刚架轻型房屋钢结 构技术规程》(CECSl02:2002) ，本节的内容 按(CECSl02:2002)编写。
有侧移框架柱确定。 （2）对于阶形柱的计算长度：分段确定。
1）即各段的计算长度 = 各段的几何长度乘 以相应的计算长度系数 1 和 2 ： P212图7.59 (a) 柱上段和下段计算长度分别
是：H1x= 1 H1、H2x= 2 H2 但各段的计算长度系数 1 和 2 之间有一定 联系。
单跨单坡
单跨双坡
摇摆柱
多跨（梁柱刚结）
多跨（中间摇摆柱）
四坡双跨
高底跨
双坡双跨
门式刚架的各种结构形式
在门式刚架轻型房屋钢结构体系中： 1）屋盖应采用压型钢板屋面板和冷弯薄壁型
钢檩条，
2）主刚架采用变截面实腹刚架， 3）外墙宜采用压型钢板墙板和冷弯薄壁型钢
墙梁，也可以采用砌体外墙或底部为砌体、 上部为轻质材料的外墙。 4）屋盖隔热和保温层：单层门式刚架轻型房 屋可采用隔热卷材做屋盖隔热和保温层，也 可以采用带隔热层的板材作屋面。
柱的轴线可取通过柱下端(较小端)中心的竖
向直线；工业建筑边柱的定位轴线宜取柱外 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。
(3) 结构平面布置
纵向温度区段长度不大于300m； 横向温度区段长度不大于150m。当需要设置
伸缩缝时，可在搭接檩条的螺栓连接处采用 长圆孔并使该处屋面板在构造上允许胀缩； 或者设置双柱。 在多跨刚架局部抽掉中柱处，可布置托 架。 山墙处可设置由斜梁、抗风柱和墙架组 成的山墙墙架，或直接采用门式刚架。
B、上段柱的计算长度系数 1 的确定： 2 1 = ----------------（7.30）P213 1
折减系数——由于组成横向框架的单层厂房各阶形
柱所承受的吊车竖向荷载差别较大，荷载较小的相 邻柱会给所计算的荷载较大的柱提供侧移约束。同 时在纵wk.baidu.com因有纵向支撑和屋面等纵向连系构件，各 横向框架之间有空间作用，有利于荷载重分配。故 规范规定对于阶形柱的计算长度系数还根据表7.8 P213中的不同条件乘以折减系数，以反映阶形柱在 框架平面内承载力的提高。
双壁式肩梁将上柱下端加宽后插入两肩梁腹板之间并焊 接，上盖板与单壁式肩梁的相同，不做成封闭式以免施焊困 难。 肩梁高度一般取为下柱截面宽度的1/3左右。为了保证 对上柱的嵌固，肩梁截面对其水平轴的惯性矩 不宜小于上 柱截面对强轴的惯性矩。

四、托架与柱的连接
托架通常支承于钢柱的腹板
上[图7.63(a)]。钢柱上应设 置支托板和加劲肋以承受托 架的垂直反力，连接托架与 柱的螺栓数，按构造需要决 定。托架支承端板的厚度一 般不宜小于2Omm，其下端应 刨平。反力较大时，还应该 验算其端面承压应力。图 7.63(b)为托架支承于混凝土 柱的构造示例。
第五节 轻型门式刚架
天窗架
吊车梁
山墙抗风柱
正在建设中的多层轻钢结构厂房
压型钢板外墙板
一、 门式刚架结构的组成
主要承重骨架——门式刚架
檩条、墙梁——冷弯薄壁型钢
屋面、墙面 ——压型金属板、彩钢夹芯板
屋面及墙面保温芯材 ——聚苯乙烯泡沫塑
料、聚氨酯泡沫塑料、岩棉等
支撑 ——屋面支撑、柱间支撑
第四节
框架柱设计特点
框架柱承受轴向力、弯矩和剪力作用，属于
压弯构件。 其设计原理和方法同第6章，本节只介绍框架 柱的计算和构造特点。
一、柱的计算长度
按弹性理论的方法确定其计算长度：
1、柱在框架平面内的计算长度。
根据柱的形式及两端支承情况确定：
（1）等截面柱的计算长度：按第6章的单层
具体取值：当设有吊车梁和柱间支撑而无其
他支承构件时，①上段柱的计算长度可取制 动结构顶面至屋盖纵向水平支撑或托架支座 之间柱的高度;②下段柱的计算长度可取柱脚 底面至肩梁顶面之间柱的高度。
二、柱的截面验算
单阶柱的上柱截面：一般为实腹工字形，选
取最不利的内力组合，按第7章的计算方法进 行验算截面。 阶形柱的下段柱截面：一般为格构式压弯构 件，需要验算在框架平面内的整体稳定以及 屋盖肢与吊车肢的单肢稳定。计算单肢稳定 时，应注意分别选取对所验算的单肢产生最 大压力的内力组合。
I 1 、 N1 和 H 、 I2 、 N 2 分别是上 式中: H 1 、 2
段柱和下段柱的高度、惯性矩及最大轴向力
A、下段柱的计算长度系数 2 的确定：
ⅰ）当柱上端与横梁铰接时，将柱视为上端
自由的独立柱，下段柱计算长度系数 2 均按 附表5.3取值。 ⅱ) 当柱上端与横梁刚接时，将柱视为上端 可移动但不能转动的独立柱 2 ,按附表5.4 取值。
1、结构形式：
门式刚架分为：单跨[图7.65(a)]（见下页）
、双跨[图7.65(b)]、多跨[图7.65(c)]刚架 以及带挑槽的[图7.65(d)]和带毗屋的[图 7.65(e)]刚架等形式。 多跨刚架中间柱与刚架斜梁的连接：可采用 铰接。多跨刚架宜采用双坡或单坡屋盖[图 7.65(f)]，必要时也可采用由多个双坡单跨 相连的多跨刚架形式。
不利内力组合中的弯矩和轴压力： a1—上柱两翼缘中心间的距离。
肩梁腹板按跨度为a受集中荷载R1的简支梁计
算[图7.61(d)]。肩梁与下柱屋盖肢的连接焊 缝按肩梁腹板反力RA计算，肩梁与下柱吊车 肢的连接焊缝按肩梁腹板反力RB计算。 1、当吊车梁为突缘支座时应按(Rmax十RB)计 算Rmax为吊车荷载传给柱的最大压力。这些 连接焊缝的计算长度应取不大于60 h f ， 而 h f ≧8mm. 2、吊车车梁为平板支座时，吊车肢加劲肋按吊 车梁最大支座反力计算端面承压应力和连接焊 缝，加劲肋高度不宜小于5OOmm，其上端应刨平 顶紧盖板。
变截面
刚架梁
等截面 刚架柱
变截面刚架梁、等截面刚架柱
5）梁、柱：根据跨度、高度及荷载不同，梁
、柱可采用变截面或等截面的实腹焊接工字 形截面或轧制H形截面。设有桥式吊车时，柱 宜采用等截面构件。 门式刚架可由多个梁、柱单元构件组成，柱 一般为单独单元构件，斜梁可根据运输条件 划分为若干个单元。单元构件本身采用焊接 ，单元之间可通过端板以高强度螺栓连接。
2）计算长度系数是根据对称的单跨框架发
生如图7.59 (b) 所示的有侧移失稳变形条件 确定的。详见P213
规范规定：单层厂房框架下端刚性固定的单
阶柱，下段柱的计算长度系数 取决于上段柱
和下段柱的线刚度比值： K1=
和临界力参数：
I1 H 2 I 2 H1
H1 N1 I 2 1 H2 N 2 I1
等所产生的最大计算压力; M——使吊车肢受压的下段柱计算弯矩，包括 Rmax的作用; N——与M相应的内力组合的下段柱轴向力; MR——仅由Rmax作用对下段柱产生的计算弯矩 ，与M、N同一截面; Y2——下柱截面重心轴至屋盖肢重心线的距 离; A——下柱屋盖肢和吊车肢重心线间的距离。 （见下页图）