门式刚架轻型钢结构

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1.概述
• 门式刚架结构的特点 优点
– 质量轻，用钢量省： 荷载轻/材料承载力高/变形能力强/变截 面构件/独特的支撑体系/利用薄壁构件 屈曲后强度
– 结构布置灵活：不受模数限制
– 工业化程度高，施工周期短：全钢结构
– 综合经济效益好；
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1.概述
• 门式钢架结构的特点 缺点
– 结构整体刚度小： 整体工作前应防止构件变形
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2.基本设计规定
• 荷载及荷载组合
– 永久荷载： • 结构自重；屋面；吊挂荷载等
– 屋面活荷： • 标准值 0.5kN/m2; (A>60 m2时，0.3 kN/m2);
– 施工或检修集中荷载： • 设计屋面板和檩条时，1.0 kN
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2.基本设计规定
• 荷载及荷载组合
–雪荷载 • 设置女儿墙时，应考虑女儿墙内侧积雪
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2.基本设计规定
• 荷载及荷载组合
–非地震组合：
1.2x永久荷载 + 0.9x1.4x（积灰荷载 +max{雪荷载，屋面活荷}）+ 0.9x1.4x （吊车荷载+风荷载） 1.0x永久荷载 + 1.4x风荷载
– 地震组合：
1.2x重力荷载代表值 + 1.3x水平地震作用
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2.基本设计规定
• 构造要求
– 构件壁厚 • 主刚架梁柱 t>=4mm; • 檩条、墙梁 t>=1.5mm;
– 构件长细比 • 受压构件 180/220 • 受拉构件 250/300/350/400
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3.结构体系及布置
• 结构体系 门式刚架
门式刚架的形式 –按跨数分 单跨、双跨、多跨及带挑檐或毗屋 –按起坡分 单脊单坡、单脊双坡及多脊多坡
– 进一步轻型化 – 提高制作、安装精度
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2.基本设计规定
• 设计方法
– 以概率理论为基础的极限状态设计法
– 极限状态的概念 • 承载能力极限状态 • 正常使用极限状态
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2.基本设计规定
• 设计方法 承载能力极限状态
– 非抗震设防地区：
0S R
– 抗震设防地区：
SER/RE
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1.概述
• 体系构成及适用范围 传力途径
–竖向荷载 –横向水平荷载 –纵向水平荷载
*门式刚架是平面结构体系
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1.概述
• 体系构成及适用范围 适用范围
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、无桥式吊车或 有起重量不大于20t的A1~A5工作级别桥式 吊车或3t悬挂式起重机的单层房屋钢结构。
梁柱刚接/摇摆柱
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3.结构体系及布置
• 结构体系 门式刚架
门式刚架的建筑尺寸： –刚架跨度：9~36米 刚架柱轴线间的距离； 边柱外翼缘对齐； –刚架高度：4.5~9.0米,<12m 地坪至柱轴线与斜梁轴线交点的高度； 考虑室内净空及吊车轨顶标高及净空；
*梁、柱轴线确定
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3.结构体系及布置
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3.结构体系及布置
• 结构体系 门式刚架
构件连接： –构件单元划分 钢柱一般为单独单元； 斜梁可划分为多个单元：根据运输条件 –构件单元连接 构件单元内焊接连接； 构件单元间高强螺栓/端板连接；
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3.结构体系及布置
• 结构体系 支撑系统
柱间支撑： –柔性支撑：Φ20圆钢/交叉支撑/张紧装置 –刚性支撑：角钢等，设有桥式吊车时 –30~60度/约45度；刚架较高时，分层设置 –其它形式的支撑或纵向刚架；
• 结构体系 门式刚架
构件截面： –变截面焊接H形钢 截面（腹板）高度：楔形； 腹板厚度/翼缘宽度/翼缘厚度； –等截面焊接H形钢或轧制H形钢 塑性设计 设有桥式吊车时柱截面
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3.结构体系及布置
• 结构体系 门式刚架
柱脚种类： –铰接柱脚 –刚接柱脚 设有5t以上桥式吊车时
屋面坡度设置： 排水坡度：1/20~1/8； 根据所在地区雨量大小确定；
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2.基本设计规定
• 设计方法 正常使用极限状态
–按荷载效应的标准组合计算变形 • 柱顶侧移： H/60;H/180;H/400 （多层层间H/400 ） • 受弯构件挠度： 主梁：L/180;L/240;L/400（钢结构 L/400）
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2.基本设计规定
• 材料选用
– 门式刚架、吊车梁：Q235B或Q345B以上 – 檩条、墙梁等：Q235或Q345；C或Z – 屋面板、墙面板：Q235
– 杆件壁薄，锈蚀及局部变形影响大； – 制作、运输及安装要求高；
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• 应用和发展 应用
– 单层工业厂房 – 超市 – 仓库等
– 跨度9m ~ 36m
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1.概述
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1.概述
• 应用和发展 发展
– 极限状态的深入研究，避免特殊荷载 下结构失效：雪荷载、风荷载
门式刚架轻型钢结构
天津大学 钢结构教研室
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1.概述
• 体系构成及适用范围 结构体系
–主要承重骨架：门式刚架 –纵向支撑体系：
屋面水平支撑、柱间支撑 –檩条和墙梁 –维护结构 ：
轻型屋面板/轻型墙面板
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系杆 刚架梁 檩条
墙梁 抗风柱
屋面板
刚架柱
墙梁 吊车梁 屋面水平支撑
柱间支撑
墙面板
• 荷载及荷载组合 关于风荷载体型系数
– 目前两种风荷载体型系数共存： 建筑结构荷载规范/ 门式刚架轻型房屋钢结构技术规程 美国金属房屋制造商协会 《低层房屋体系手册》
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2.基本设计规定
• 荷载及荷载组合 关于风荷载体型系数
《全国民用建筑工程设计技术措施2003(结构)》 第18．1．6条规定：跨高比L／h小于等于4 的门式刚架应按“规范”(GB 50009—2001) 计算风荷载标准值及体型系数，跨高比大于 4时宜按“规程”(CECS 102：2002)取用。
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3.结构体系及布置
• 结构体系 支撑系统
屋面水平支撑： –柔性支撑：Φ20圆钢/交叉支撑/张紧装置 –30~60度/约45度
–积灰荷载 • 与屋面活荷、雪荷载较大者同时考虑
–吊车荷载
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2.基本设计规定
• 荷载及荷载组合
–风荷载：标准值wk szw0
• 基本风压：1.05； • 高度系数；体形系数* –地震作用 • 底部剪力法；阻尼比0.05； • 一般7度及以下，可不考虑地震作用
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2.基本设计规定