第一章-轻型门式刚架结构.ppt

温州大学温州大学建筑与土木工程学院建筑与土木工程学院钢钢 结结 构构普通高等学校土建学科专业普通高等学校土建学科专业普通高等学校土建学科专业普通高等学校土建学科专业“十一五十一五十一五十一五”规划教材规划教材规划教材规划教材下册下册下册下册 房屋建筑钢结构设计房屋建筑钢结构设计房屋建筑钢结构设计房屋建筑钢结构设计陈绍蕃陈绍蕃陈绍蕃陈绍蕃 主编主编主编主编中国建筑工业出版社中国建筑工业出版社 20072007年年7 7月月温州大学温州大学建筑与土木工程学院建筑与土木工程学院第1章 轻型门式刚架结构高高高高高层与高耸钢结构高层与高耸钢结构高层与高耸钢结构高层与高耸钢结构大大大大大跨度空间结构、大跨桥梁结构大跨度空间结构、大跨桥梁结构大跨度空间结构、大跨桥梁结构大跨度空间结构、大跨桥梁结构重重重重重型厂房重型厂房重型厂房重型厂房特特特特特殊结构，如高压密封容器、管道等特殊结构，如高压密封容器、管道等特殊结构，如高压密封容器、管道等特殊结构，如高压密封容器、管道等轻轻轻轻轻型钢结构、门式刚架；轻型钢结构、门式刚架；轻型钢结构、门式刚架；轻型钢结构、门式刚架；钢结构应用：钢结构应用：钢结构应用：钢结构应用：温州大学温州大学建筑与土木工程学院建筑与土木工程学院第1章 轻型门式刚架结构 第一章第一章 轻型门式刚架结构轻型门式刚架结构第二章第二章 厂房结构设计（厂房结构设计（钢屋架设计钢屋架设计）第三章第三章 大跨屋盖结构大跨屋盖结构 第四章第四章 多层及高层房屋结构多层及高层房屋结构本课程主要内容：本课程主要内容：本课程主要内容：本课程主要内容：温州大学温州大学建筑与土木工程学院建筑与土木工程学院第1章 轻型门式刚架结构第第1 1章章 轻型轻型门式刚架结构门式刚架结构1.1 概述1.2 结构形式和结构布置1.3 刚架设计1.4 压型钢板设计1.5 檩条设计1.6 墙梁、支撑设计主要内容：主要内容：主要内容：主要内容：温州大学温州大学建筑与土木工程学院建筑与土木工程学院第1章 轻型门式刚架结构正在建设的门式刚架工程实例正在建设的门式刚架工程实例山墙抗风柱山墙抗风柱吊车梁吊车梁天窗架天窗架温州大学温州大学建筑与土木工程学院建筑与土木工程学院第1章 轻型门式刚架结构 正在建设中的多层轻钢结构厂房正在建设中的多层轻钢结构厂房温州大学温州大学建筑与土木工程学院建筑与土木工程学院第1章 轻型门式刚架结构长春国富门式刚架厂房长春国富门式刚架厂房 温州大学温州大学建筑与土木工程学院建筑与土木工程学院第1章 轻型门式刚架结构1.1 1.1 概述概述1.1.1 1.1.1 单层门式刚架的组成单层门式刚架的组成结构类型结构类型温州大学温州大学建筑与土木工程学院建筑与土木工程学院第1章 轻型门式刚架结构1.1.1 1.1.1 单层门式刚架的组成单层门式刚架的组成温州大学温州大学建筑与土木工程学院建筑与土木工程学院第1章 轻型门式刚架结构主要承重骨架门式刚架(焊接焊接、压制变变(等)截面H形钢)檩条、墙梁 冷弯薄壁型钢(C形或Z形冷弯薄壁型钢)屋面、墙面 压型金属（钢钢、铝）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、玻璃棉玻璃棉等 支撑 屋面支撑、柱间支撑1.1.1 1.1.1 单层门式刚架的组成单层门式刚架的组成温州大学温州大学建筑与土木工程学院建筑与土木工程学院第1章 轻型门式刚架结构质量轻：质量轻：采用压型钢板、冷弯薄壁型钢及玻璃棉等围护材料所以采用压型钢板、冷弯薄壁型钢及玻璃棉等围护材料所以质量很轻。因此承重门式刚架也很轻，上部结构重量减小，地基处质量很轻。因此承重门式刚架也很轻，上部结构重量减小，地基处理费用降低，同时抗震性能好；理费用降低，同时抗震性能好；风荷载可能是控制荷载风荷载可能是控制荷载工业化程度高，施工周期短：工业化程度高，施工周期短：所有构件均可以由工厂制作所有构件均可以由工厂制作（速度快、质量好）、速度快、质量好）、现场拼接安装现场拼接安装（干作业环境、环保、快速、（干作业环境、环保、快速、现场人员少）现场人员少），对一般规模较小的工业厂房仅需，对一般规模较小的工业厂房仅需45天至天至 2个月，个月，而若采用钢筋混凝土结构则需要而若采用钢筋混凝土结构则需要812个月左右；个月左右；综合经济效益高：综合经济效益高：自重轻运输费用低、基础费用低，且施工周自重轻运输费用低、基础费用低，且施工周期短、资金回报快，投资效益高；期短、资金回报快，投资效益高；柱网布置比较灵活：柱网布置比较灵活：传统柱网受屋面板、墙板尺寸限制（传统柱网受屋面板、墙板尺寸限制（柱距柱距6m），），门式刚架采用压型钢板，柱网相对灵活，可以根据使用要门式刚架采用压型钢板，柱网相对灵活，可以根据使用要求确定；求确定；1.1.2 1.1.2 单层门式刚架结构的特点单层门式刚架结构的特点温州大学温州大学建筑与土木工程学院建筑与土木工程学院第1章 轻型门式刚架结构单层门式刚架结构的其他特点单层门式刚架结构的其他特点门式刚架屋面体系的整体性可以依靠檩条来保证，从而门式刚架屋面体系的整体性可以依靠檩条来保证，从而减少了屋盖支撑的数量，同时支撑多用张紧的圆钢做成减少了屋盖支撑的数量，同时支撑多用张紧的圆钢做成很轻便。很轻便。门式刚架的梁、柱多采用变截面杆件，可以节省材料；门式刚架的梁、柱多采用变截面杆件，可以节省材料；组成构件的杆件较薄，对制作、涂装、运输、安装的要组成构件的杆件较薄，对制作、涂装、运输、安装的要求高；求高；构件的抗弯刚度、抗扭刚度比较小，结构的整体刚度也构件的抗弯刚度、抗扭刚度比较小，结构的整体刚度也比较柔；比较柔；温州大学温州大学建筑与土木工程学院建筑与土木工程学院第1章 轻型门式刚架结构温州大学温州大学建筑与土木工程学院建筑与土木工程学院第1章 轻型门式刚架结构 刚接柱脚详图刚接柱脚详图 铰接柱脚详图铰接柱脚详图 刚接柱脚门式刚架刚接柱脚门式刚架 铰接柱脚门式刚架铰接柱脚门式刚架变截面梁变截面梁变截面梁、柱变截面梁、柱温州大学温州大学建筑与土木工程学院建筑与土木工程学院第1章 轻型门式刚架结构加劲板加劲板地脚螺栓地脚螺栓 刚接柱脚工程实例刚接柱脚工程实例温州大学温州大学建筑与土木工程学院建筑与土木工程学院第1章 轻型门式刚架结构变截面变截面刚架梁刚架梁 等截面等截面刚架柱刚架柱温州大学温州大学建筑与土木工程学院建筑与土木工程学院第1章 轻型门式刚架结构1.1.3 1.1.3 工程应用情况工程应用情况20世纪70年代在工程上极少应用；20世纪80年代在经济特区引进国外门式刚架轻钢房屋，压型钢板始见用于屋面和墙面；20世纪90年代初外国轻钢企业进入中国大陆，带动了内资轻钢企业的发展。中期以来，采用门式刚架轻型房屋钢结构的工程数量越来越多，工程规模越来越大，充分展示了这种结构的优越性。我国门式刚架设计规程：门式刚架轻型房屋钢结构技术规程(CECS102:1998)温州大学温州大学建筑与土木工程学院建筑与土木工程学院第1章 轻型门式刚架结构1.2 1.2 结构形式和结构布置结构形式和结构布置按跨度：单跨、双跨、多跨刚架以及带挑檐的和带毗屋的形式按屋面坡脊数：单脊单坡、单脊双坡和多脊多坡1.2.1 1.2.1 门式刚架的结构形式门式刚架的结构形式单脊双坡多跨刚架单脊双坡多跨刚架无桥式吊车：中柱多为摇摆柱有桥式吊车：中柱宜两端刚接截面形式截面形式无桥式吊车：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形截面有桥式吊车：柱宜采用等截面形式温州大学温州大学建筑与土木工程学院建筑与土木工程学院第1章 轻型门式刚架结构柱脚形式柱脚形式无桥式吊车：多按铰接支承设计，通常为平板支座有桥式吊车：刚接坡度坡度1/201/8运输单元运输单元柱子单独一个，梁可为多个。单元内焊接，单元间用通过端板用高强螺栓连接吊车吊车悬挂吊车：起重量不大于3吨桥式吊车：不大于20吨，轻、中级工作制温州大学温州大学建筑与土木工程学院建筑与土木工程学院第1章 轻型门式刚架结构单跨单坡单跨单坡单跨双坡单跨双坡多跨（中间摇摆柱）多跨（中间摇摆柱）高底跨高底跨双坡双跨双坡双跨门式刚架的各种结构形式门式刚架的各种结构形式多跨（梁柱刚结）多跨（梁柱刚结）四坡双跨四坡双跨摇摆柱摇摆柱温州大学温州大学建筑与土木工程学院建筑与土木工程学院第1章 轻型门式刚架结构摇摆柱梁柱节点摇摆柱梁柱节点 铰接连接铰接连接梁柱节点梁柱节点刚性连接刚性连接温州大学温州大学建筑与土木工程学院建筑与土木工程学院第1章 轻型门式刚架结构温州大学温州大学建筑与土木工程学院建筑与土木工程学院第1章 轻型门式刚架结构1.2.2 1.2.2 结构布置结构布置刚架的建筑尺寸和布置 跨度：936m；高度：4.59m；柱轴线：下端中心线或柱外皮（工业建筑）梁轴线：最小截面中线，与上表面平行 柱距：应综合考虑刚架跨度、荷载条件及使用要求等因素 6m，7.5m或9m 温度区段：纵向300m，横向150m。设置伸缩缝的方法：双柱；檩条和屋面板构造；温州大学温州大学建筑与土木工程学院建筑与土木工程学院第1章 轻型门式刚架结构檩条布置：应等距布置。在屋脊处，应沿屋脊两侧各布置一道檩条，使得屋面板的外伸宽度不要太长(一般小于200mm)，在天沟附近应布置一道檩条，以便于天沟固定。墙梁布置：墙梁的布置，应考虑设置门窗、挑檐、遮雨篷等构件和围护材料的要求。墙梁布置实例墙梁布置实例温州大学温州大学建筑与土木工程学院建筑与土木工程学院第1章 轻型门式刚架结构屋面檁条布置实例屋面檁条布置实例温州大学温州大学建筑与土木工程学院建筑与土木工程学院第1章 轻型门式刚架结构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。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。端部支撑宜设在温度区段端部的第一或第二个开间。温州大学温州大学建筑与土木工程学院建筑与土木工程学院第1章 轻型门式刚架结构柱间支撑布置原则柱间支撑的间距应根据房屋纵向受力情况及安装条件确定，无吊车时，间距一般30 45m，有吊车时不宜大于60m；当房屋高度较大时，柱间支撑应分层设置；当房屋宽度大于60m时，内柱列宜设置支撑；端部柱间支撑考虑温度应力影响宜设置在第二柱间。在刚架转折处应沿房屋全长布置刚性系杆。温州大学温州大学建筑与土木工程学院建筑与土木工程学院第1章 轻型门式刚架结构1.3 1.3 刚架设计刚架设计v 1.3.1 1.3.1 荷载及荷载组合荷载及荷载组合v 1.3.2 1.3.2 刚架的内力和侧移计算刚架的内力和侧移计算v 1.3.3 1.3.3 刚架柱和梁的设计刚架柱和梁的设计 温州大学温州大学建筑与土木工程学院建筑与土木工程学院第1章 轻型门式刚架结构1.3.1 1.3.1 荷载及荷载组合荷载及荷载组合永久荷载：永久荷载：包括结构构件的自重和悬挂在结构上的非结构包括结构构件的自重和悬挂在结构上的非结构构件的重力荷载，如屋面、檩条、支撑、吊顶、墙面构件构件的重力荷载，如屋面、檩条、支撑、吊顶、墙面构件和刚架自重等。和刚架自重等。可变荷载：可变荷载：屋面活荷载屋面活荷载(对压型钢板屋面，按水平投影计，对压型钢板屋面，按水平投影计，一般取一般取0.5kN/m20.5kN/m2，超过，超过60 m260 m2可取可取0.3kN/m20.3kN/m2)、屋面雪荷载、屋面雪荷载和积灰荷载、吊车荷载和积灰荷载、吊车荷载 、地震作用、地震作用 、风荷载。、风荷载。风荷载：风荷载：wk风荷载标准值（kNm2）；w0基本风压；z风荷载高度变化系数，按建筑结构荷载规范的规定采用；当高度小于10m时，应按10m高度处的数值采用；s风荷载体型系数。温州大学温州大学建筑与土木工程学院建筑与土木工程学院第1章 轻型门式刚架结构温州大学温州大学建筑与土木工程学院建筑与土木工程学院第1章 轻型门式刚架结构 荷载效应组合荷载效应组合:应符合以下原则 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；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它荷载同时考虑；多台吊车的组合应符合GB50009的规定；风荷载不与地震作用同时考虑。温州大学温州大学建筑与土木工程学院建筑与土木工程学院第1章 轻型门式刚架结构在进行刚架内力分析时，需要考虑的荷载效应组合有：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（风荷载吊车竖向荷载吊车水平荷载）；1.0 永久荷载1.4 风荷载；组合组合(1)(1)用于截面强度和构件稳定性计算，组合组合(2)(2)用于锚栓抗拉计算。荷载效应组合荷载效应组合:温州大学温州大学建筑与土木工程学院建筑与土木工程学院第1章 轻型门式刚架结构1.3.2 1.3.2 刚架的内力和侧移计算刚架的内力和侧移计算内力计算方法：内力计算方法：变截面门式刚架应采用弹性分析方法确定各种工况下的内力，仅构件全部为等截面时才允许采用塑性分析方法设计。分析时，通常取单榀刚架按平面结构分析内力。计算内力时可采用有限元法。计算时宜将变截面刚架梁、柱构件划分为若干段，每段可视为等截面，也可采用楔形单元。当需要手算校核时，可将变截面构件折算为等截面构件，采用结构力学方法计算，或利用静力计算的公式和图表。温州大学温州大学建筑与土木工程学院建筑与土木工程学院第1章 轻型门式刚架结构内力计算原则：内力计算原则：根据不同荷载组合下内力分析结果，找出控制截面的内力组合，控制截面位置一般在柱底、柱顶、柱牛腿连接处及梁端、梁跨中等截面。控制截面的内力组合控制截面的内力组合（1）最大压力Nmax和相应的M和V；（2）最大弯矩Mmax和相应的N和V；（3）最小压力Nmin和相应的M和V。温州大学温州大学建筑与土木工程学院建筑与土木工程学院第1章 轻型门式刚架结构侧移计算 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(h/60)，即需要采用下列措施之一进行调整：放大柱或梁的截面尺寸；放大柱或梁的截面尺寸；改铰接柱脚为刚接柱脚；改铰接柱脚为刚接柱脚；把多跨框架中的摇摆柱改为上端和梁刚接的节点连接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。形式。温州大学温州大学建筑与土木工程学院建筑与土木工程学院第1章 轻型门式刚架结构1.3.3 1.3.3 刚架柱、梁设计刚架柱、梁设计1.3.3.11.3.3.1 梁、柱板件宽厚比和腹板屈曲后强度应用梁、柱板件宽厚比和腹板屈曲后强度应用(1)梁柱板件宽厚比限值 梁柱的翼缘，不能发生局部失稳，要求受压翼缘：对于梁柱的腹板:温州大学温州大学建筑与土木工程学院建筑与土木工程学院第1章 轻型门式刚架结构(2)(2)腹板屈曲后强度利用：腹板屈曲后强度利用：在进行刚架梁、柱截面设计时，为了节省钢材，允许腹在进行刚架梁、柱截面设计时，为了节省钢材，允许腹板发生局部构件的屈曲，并利用其屈曲后强度。板发生局部构件的屈曲，并利用其屈曲后强度。（3 3）腹板的有效宽度：）腹板的有效宽度：当工字形截面梁、柱构件的腹板受弯及受压板幅利用屈当工字形截面梁、柱构件的腹板受弯及受压板幅利用屈曲后强度时，应按有效宽度计算其截面几何特性。曲后强度时，应按有效宽度计算其截面几何特性。温州大学温州大学建筑与土木工程学院建筑与土木工程学院第1章 轻型门式刚架结构1.3.3.2 1.3.3.2 刚架梁、柱构件的强度计算刚架梁、柱构件的强度计算(1)工字形截面受弯构件在剪力V和弯矩M共同作用下的强度 当V0.5Vd 时 当0.5Vd VVd 时 当为双轴对称截面时 温州大学温州大学建筑与土木工程学院建筑与土木工程学院第1章 轻型门式刚架结构1.3.3.3 1.3.3.3 梁腹板加劲肋的配置梁腹板加劲肋的配置 梁腹板应在与中柱连接处、较大集中荷截作用处和翼缘转折处设置横向加劲肋。温州大学温州大学建筑与土木工程学院建筑与土木工程学院第1章 轻型门式刚架结构 轻型门式刚架结构中节点包括梁与柱连接节点、梁与梁拼接节点和柱脚节点，其设计计算应符合门式刚架轻形房屋钢结构技术规程的要求。（1 1）刚架梁、柱连接节点及梁拼接节点设计刚架梁、柱连接节点及梁拼接节点设计 一般采用高强螺栓端板连接，按（半）刚接节点设计，其连接形式有端板竖放、端板斜放和端板平放三种。为保证节点的刚度，节点应采用摩擦型或承压型高强度螺栓连接，一般成对布置。设计内容：螺栓（强度和直径）、端板厚度（支承条件）1.3.3.8 1.3.3.8 节点设计节点设计 温州大学温州大学建筑与土木工程学院建筑与土木工程学院第1章 轻型门式刚架结构1.3.3.8 1.3.3.8 节点设计节点设计 刚架梁与柱及梁与梁的连接 温州大学温州大学建筑与土木工程学院建筑与土木工程学院第1章 轻型门式刚架结构（2 2）柱脚设计）柱脚设计 柱脚可采用刚接或铰接形式，前者可节约钢材，但基础费用有所提高，加工、安装也较为复杂。一般情况宜采用平板式铰接柱脚。(a)(b)(c)(d)门式刚架柱脚形式温州大学温州大学建筑与土木工程学院建筑与土木工程学院第1章 轻型门式刚架结构柱脚构造详图柱脚构造详图铰接柱脚铰接柱脚刚接柱脚刚接柱脚温州大学温州大学建筑与土木工程学院建筑与土木工程学院第1章 轻型门式刚架结构加劲板加劲板地脚螺栓地脚螺栓 刚接柱脚工程实例刚接柱脚工程实例温州大学温州大学建筑与土木工程学院建筑与土木工程学院第1章 轻型门式刚架结构浇入素混凝土浇入素混凝土保护地脚锚栓保护地脚锚栓温州大学温州大学建筑与土木工程学院建筑与土木工程学院第1章 轻型门式刚架结构柱脚的计算（柱脚的计算（底板、螺栓、靴梁底板、螺栓、靴梁）1 1、底板的平面尺寸、底板的平面尺寸底板面积：底板面积：式中：式中：柱轴心压力设计值；柱轴心压力设计值；基础混凝土轴心抗压强度设计值；基础混凝土轴心抗压强度设计值；锚栓孔面积。锚栓孔面积。温州大学温州大学建筑与土木工程学院建筑与土木工程学院第1章 轻型门式刚架结构底板的厚度：底板的厚度：底板的厚度决定于板的抗弯强度底板的厚度决定于板的抗弯强度柱脚锚栓不宜用于承受柱脚底部的水平剪力。此水平柱脚锚栓不宜用于承受柱脚底部的水平剪力。此水平剪力可由底板与混凝土基础之间的摩擦力剪力可由底板与混凝土基础之间的摩擦力(摩擦系数可摩擦系数可取取0.4)0.4)或设置抗剪键承受。或设置抗剪键承受。温州大学温州大学建筑与土木工程学院建筑与土木工程学院第1章 轻型门式刚架结构1.4 1.4 压型钢板设计压型钢板设计 1.4.1 1.4.1 压型钢板的材料和截面形式压型钢板的材料和截面形式 1.4.1.1 1.4.1.1 压型钢板材料压型钢板材料种类 镀锌钢板（组合楼板）彩色镀锌钢板（屋面和墙面）彩色镀铝锌钢板（屋面和墙面）厚度 0.41.6mm材料 Q215和Q235钢，工程中多用Q235A温州大学温州大学建筑与土木工程学院建筑与土木工程学院第1章 轻型门式刚架结构 彩色钢卷板彩色钢卷板温州大学温州大学建筑与土木工程学院建筑与土木工程学院第1章 轻型门式刚架结构 特点 自重轻、强度高、刚度较大、抗震性能较好、施工安装方便，易于维护更新，便于商品化、工业化生产的特点。具有简洁、美观的外观，丰富多彩的色调以及灵活的组合方式，是一种较为理想围护结构用材。制作 压型钢板是将薄钢板(彩色薄钢板）经辊压冷弯成V型、U型、W型等类似形状，用于建筑屋面、墙面和楼板的建筑材料。温州大学温州大学建筑与土木工程学院建筑与土木工程学院第1章 轻型门式刚架结构1.4.1.2 1.4.1.2 压型钢板的截面形式压型钢板的截面形式截面形式 分类 低波板（波高70mm）温州大学温州大学建筑与土木工程学院建筑与土木工程学院第1章 轻型门式刚架结构搭接式搭接式扣和式扣和式咬合式咬合式温州大学温州大学建筑与土木工程学院建筑与土木工程学院第1章 轻型门式刚架结构表示方法 YX波高-波距-有效覆盖宽度：YX15-380-760温州大学温州大学建筑与土木工程学院建筑与土木工程学院第1章 轻型门式刚架结构温州大学温州大学建筑与土木工程学院建筑与土木工程学院第1章 轻型门式刚架结构温州大学温州大学建筑与土木工程学院建筑与土木工程学院第1章 轻型门式刚架结构压型钢板根据波高的不同，一般分为低波板压型钢板根据波高的不同，一般分为低波板(波高波高30ram)70mm)70mm)。波高越高，截面的抗弯刚度就越大，承受的。波高越高，截面的抗弯刚度就越大，承受的荷载也就越大。荷载也就越大。屋面板一般选用中波板和高波板，中波在实际采用的屋面板一般选用中波板和高波板，中波在实际采用的最多。墙板常采用低波板，因高波板、中波板的装饰最多。墙板常采用低波板，因高波板、中波板的装饰效果较差，一般不在墙板中采用。效果较差，一般不在墙板中采用。温州大学温州大学建筑与土木工程学院建筑与土木工程学院第1章 轻型门式刚架结构彩钢板外墙面彩钢板外墙面温州大学温州大学建筑与土木工程学院建筑与土木工程学院第1章 轻型门式刚架结构应用在组合楼板的应用在组合楼板的镀锌压型钢板镀锌压型钢板温州大学温州大学建筑与土木工程学院建筑与土木工程学院第1章 轻型门式刚架结构 应用 广泛用于工业建筑、公共建筑物的屋面、墙面等围护结构及建筑物内部的隔断；还大量用作组合楼板或混凝土楼板，并作为承载构件或永久性模板使用；在大中型工业厂房、仓库以及体育馆、影剧院、展览馆、住宅、别墅、高层建筑、活动房屋等工业与民用建筑中，压型钢板的使用正日趋广泛。温州大学温州大学建筑与土木工程学院建筑与土木工程学院第1章 轻型门式刚架结构温州大学温州大学建筑与土木工程学院建筑与土木工程学院第1章 轻型门式刚架结构 彩色压型钢板的构成：彩色压型钢板的构成：由基材、镀层和涂层三部分组成由基材、镀层和涂层三部分组成基材：基材：由板厚度为由板厚度为0.5mm0.5mm2.0mm2.0mm的薄钢板经冷轧或冲的薄钢板经冷轧或冲压成型。压成型。镀层：镀层：热镀锌、热镀锌铝合金、热镀铝和热镀锌等。热镀锌、热镀锌铝合金、热镀铝和热镀锌等。涂层：涂层：聚脂涂料、有机硅改性聚脂涂料等。聚脂涂料、有机硅改性聚脂涂料等。压型钢板的使用寿命：压型钢板的使用寿命：压型钢板的使用寿命涉及钢板质量、成品保护、建筑压型钢板的使用寿命涉及钢板质量、成品保护、建筑物使用环境等多种因素。物使用环境等多种因素。一般压型钢板使用期限在一般压型钢板使用期限在8-158-15年左右。年左右。我国使用进口我国使用进口彩钢板的建筑工程，至今已有彩钢板的建筑工程，至今已有2020年的历史。年的历史。温州大学温州大学建筑与土木工程学院建筑与土木工程学院第1章 轻型门式刚架结构 压型钢板截面及涂层示意图压型钢板截面及涂层示意图钢板基材钢板基材镀锌层镀锌层初涂层初涂层精涂层精涂层温州大学温州大学建筑与土木工程学院建筑与土木工程学院第1章 轻型门式刚架结构压型钢板的类型及应用：压型钢板的类型及应用：按表面处按表面处理方法分理方法分 镀锌钢板镀锌钢板 彩色镀锌钢板彩色镀锌钢板 彩色镀铝锌钢板彩色镀铝锌钢板 仅适用于仅适用于组合楼板组合楼板 适用于屋适用于屋面和墙面面和墙面 温州大学温州大学建筑与土木工程学院建筑与土木工程学院第1章 轻型门式刚架结构压型钢板的侧向搭接示意图压型钢板的侧向搭接示意图温州大学温州大学建筑与土木工程学院建筑与土木工程学院第1章 轻型门式刚架结构温州大学温州大学建筑与土木工程学院建筑与土木工程学院第1章 轻型门式刚架结构温州大学温州大学建筑与土木工程学院建筑与土木工程学院第1章 轻型门式刚架结构砌体砌体0.9-1.00.9-1.0米米l为了延长压型钢板的使用寿命，防止硬物撞击，一般为了延长压型钢板的使用寿命，防止硬物撞击，一般在地面以上在地面以上0.90.91.0m1.0m的范围内砌筑砌体结构墙体。的范围内砌筑砌体结构墙体。温州大学温州大学建筑与土木工程学院建筑与土木工程学院第1章 轻型门式刚架结构l为提高压型钢板的保温、隔热性，可采用聚为提高压型钢板的保温、隔热性，可采用聚苯乙烯与两层压型钢板复合制成的夹心板，苯乙烯与两层压型钢板复合制成的夹心板，如如EPSEPS板等。板等。温州大学温州大学建筑与土木工程学院建筑与土木工程学院第1章 轻型门式刚架结构 聚酯（墙面）彩钢夹芯（聚酯（墙面）彩钢夹芯（EPSEPS）板）板温州大学温州大学建筑与土木工程学院建筑与土木工程学院第1章 轻型门式刚架结构 聚氨酯（屋面）彩钢夹芯板聚氨酯（屋面）彩钢夹芯板温州大学温州大学建筑与土木工程学院建筑与土木工程学院第1章 轻型门式刚架结构保温岩棉保温岩棉温州大学温州大学建筑与土木工程学院建筑与土木工程学院第1章 轻型门式刚架结构1.4.2 1.4.2 压型钢板的截面几何特性压型钢板的截面几何特性线性元件法：以单槽口的特性表示，用板厚的中线来计算温州大学温州大学建筑与土木工程学院建筑与土木工程学院第1章 轻型门式刚架结构1.4.3 1.4.3 压型钢板的荷载和荷载组合压型钢板的荷载和荷载组合1.4.3.1 1.4.3.1 压型钢板的荷载压型钢板的荷载 永久荷载永久荷载压型钢板自重，采用保温板尚需考虑压型钢板自重，采用保温板尚需考虑 保温层和防水层等自重；保温层和防水层等自重；可变荷载可变荷载雪荷载、屋面均布活荷载、雪荷载、屋面均布活荷载、屋面检修屋面检修 集中荷载、集中荷载、积灰荷载、风荷载等；积灰荷载、风荷载等；折算线荷载温州大学温州大学建筑与土木工程学院建筑与土木工程学院第1章 轻型门式刚架结构1.4.3.2 1.4.3.2 压型钢板的荷载组合压型钢板的荷载组合计算钢板内力：（1）1.2 永久荷载+1.4 max屋面均布活荷载，雪荷载（2）1.2 永久荷载+1.4 施工检修荷载换算值计算风吸力（3）1.0 永久荷载+1.4 风吸力荷载温州大学温州大学建筑与土木工程学院建筑与土木工程学院第1章 轻型门式刚架结构1.5 1.5 檩条设计檩条设计 1.5.1 1.5.1 檩条的截面形式檩条的截面形式 冷弯薄壁型钢檩条 卷边Z形檩条适用于屋面坡度i1/3的情况，Z形檩条的主平面x轴的刚度大。卷边C形檩条适用于屋面坡度i1/3的情况，其截面在使用中互换性大，用钢量省。温州大学温州大学建筑与土木工程学院建筑与土木工程学院第1章 轻型门式刚架结构适用于屋面坡度适用于屋面坡度1/31/3适用于屋面坡度适用于屋面坡度1/31/3温州大学温州大学建筑与土木工程学院建筑与土木工程学院第1章 轻型门式刚架结构用于屋面的用于屋面的C C型檁条型檁条温州大学温州大学建筑与土木工程学院建筑与土木工程学院第1章 轻型门式刚架结构1.5.2 1.5.2 檩条的荷载和荷载组合檩条的荷载和荷载组合 和压型钢板类似，只是增加了檩条和悬挂物的自重，组合仍为3种。（1）1.2 永久荷载+1.4 max屋面均布活荷载，雪荷载（2）1.2 永久荷载+1.4 施工检修荷载换算值（3）1.0 永久荷载+1.4 风吸力荷载温州大学温州大学建筑与土木工程学院建筑与土木工程学院第1章 轻型门式刚架结构1.5.3 1.5.3 檩条的内力分析檩条的内力分析 檩条为双向受弯构件，在两个主轴的分力为：实腹式檩条截面的主轴和荷载 qx=qsin0，qy=qcos0温州大学温州大学建筑与土木工程学院建筑与土木工程学院第1章 轻型门式刚架结构 l C C型檩条在荷载作用下计算简图如下型檩条在荷载作用下计算简图如下：q q表示垂直向下重力荷载；表示垂直向下重力荷载；为屋面坡度为屋面坡度当屋面坡度当屋面坡度i1/3i1/3时，时，qxqx值较小，檁条值较小，檁条近似为单向受近似为单向受弯构件。弯构件。qqyqxXXYY温州大学温州大学建筑与土木工程学院建筑与土木工程学院第1章 轻型门式刚架结构qqyqxYYXX当当=时时 q=qy qx=0当屋面坡度：当屋面坡度：i1/3i1/3 檁条近似为沿檁条近似为沿x x主轴方向单向受主轴方向单向受弯。弯。Y1Y1X1X1Z Z型檩条在荷载作用下计算简图如下：型檩条在荷载作用下计算简图如下：为为Z Z型檁条两个主轴的夹角；型檁条两个主轴的夹角；为屋面坡度。为屋面坡度。温州大学温州大学建筑与土木工程学院建筑与土木工程学院第1章 轻型门式刚架结构当跨中设置一道拉条时檁条的计算简图及内力当跨中设置一道拉条时檁条的计算简图及内力简支梁的跨中弯矩对简支梁的跨中弯矩对X X轴轴:连续梁的支座及跨间弯矩对连续梁的支座及跨间弯矩对Y Y轴轴：温州大学温州大学建筑与土木工程学院建筑与土木工程学院第1章 轻型门式刚架结构温州大学温州大学建筑与土木工程学院建筑与土木工程学院第1章 轻型门式刚架结构撑杆撑杆斜拉条斜拉条拉条拉条隅撑隅撑屋面横向水平支撑屋面横向水平支撑温州大学温州大学建筑与土木工程学院建筑与土木工程学院第1章 轻型门式刚架结构拉条拉条檩条檩条屋面拉条布置屋面拉条布置温州大学温州大学建筑与土木工程学院建筑与土木工程学院第1章 轻型门式刚架结构屋架横向水平支撑与刚架梁连接节点构造屋架横向水平支撑与刚架梁连接节点构造连接角钢连接角钢温州大学温州大学建筑与土木工程学院建筑与土木工程学院第1章 轻型门式刚架结构b实腹式檩条可通过檩托与刚架斜梁连接，檩托可用角钢和实腹式檩条可通过檩托与刚架斜梁连接，檩托可用角钢和钢板做成，檩条与檩托的连接螺栓不应少于钢板做成，檩条与檩托的连接螺栓不应少于2 2个，并沿檩个，并沿檩条高度方向布置，见下图。设置檩托的目的是为了阻止檩条高度方向布置，见下图。设置檩托的目的是为了阻止檩条端部截面的扭转，以增强其整体稳定性。条端部截面的扭转，以增强其整体稳定性。温州大学温州大学建筑与土木工程学院建筑与土木工程学院第1章 轻型门式刚架结构1.5.4 1.5.4 檩条的截面选择檩条的截面选择 1.5.4.1 1.5.4.1 强度计算强度计算1.5.4.2 1.5.4.2 整体稳定计算整体稳定计算温州大学温州大学建筑与土木工程学院建筑与土木工程学院第1章 轻型门式刚架结构若bx0.7，用bx代替bx计算：1.5.4.3 1.5.4.3 变形计算变形计算卷边槽形截面，两端简支Z形截面，两端简支v 为檩条挠度容许值，仅支撑压型钢板的屋面（承受活荷载或雪荷载）时，v=l/150；尚有吊顶时，v=l/240。温州大学温州大学建筑与土木工程学院建筑与土木工程学院第1章 轻型门式刚架结构1.6 1.6 墙梁、支撑设计墙梁、支撑设计 1.6.1 1.6.1 墙梁设计墙梁设计 1.6.1.1 1.6.1.1 墙梁的截面形式墙梁的截面形式 墙梁一般采用卷边槽钢，有时也可以采用卷边Z形钢。双向受弯构件，可设置拉条。1.6.1.2 1.6.1.2 墙梁的计算墙梁的计算荷载组合（1）1.2 竖向永久荷载+1.4 水平风压力荷载（2）1.2 竖向永久荷载+1.4 水平风吸力荷载若需要计算双力矩B，按GB50018的附录A。温州大学温州大学建筑与土木工程学院建筑与土木工程学院第1章 轻型门式刚架结构墙梁墙梁岩棉保温材料岩棉保温材料温州大学温州大学建筑与土木工程学院建筑与土木工程学院第1章 轻型门式刚架结构墙梁支架墙梁支架墙梁墙梁温州大学温州大学建筑与土木工程学院建筑与土木工程学院第1章 轻型门式刚架结构墙梁墙梁温州大学温州大学建筑与土木工程学院建筑与土木工程学院第1章 轻型门式刚架结构墙梁支架墙梁支架窗洞支架窗洞支架温州大学温州大学建筑与土木工程学院建筑与土木工程学院第1章 轻型门式刚架结构十字型柱间支撑十字型柱间支撑八字型支撑八字型支撑温州大学温州大学建筑与土木工程学院建筑与土木工程学院第1章 轻型门式刚架结构返回下柱柱间支撑下柱柱间支撑上柱柱间支撑上柱柱间支撑温州大学温州大学建筑与土木工程学院建筑与土木工程学院第1章 轻型门式刚架结构十字型支撑十字型支撑温州大学温州大学建筑与土木工程学院建筑与土木工程学院第1章 轻型门式刚架结构八字型柱间支撑八字型柱间支撑温州大学温州大学建筑与土木工程学院建筑与土木工程学院第1章 轻型门式刚架结构八字型柱间支撑节点构造八字型柱间支撑节点构造节点板节点板圆管支撑圆管支撑温州大学温州大学建筑与土木工程学院建筑与土木工程学院第1章 轻型门式刚架结构节点板节点板圆管钢柱圆管钢柱圆管支撑圆管支撑温州大学温州大学建筑与土木工程学院建筑与土木工程学院第1章 轻型门式刚架结构圆管支撑圆管支撑扁钢连接件扁钢连接件温州大学温州大学建筑与土木工程学院建筑与土木工程学院第1章 轻型门式刚架结构1.6.2 1.6.2 支撑构件的设计支撑构件的设计 交叉支撑和柔性系杆按拉杆设计，受压杆件按压杆设计：温州大学温州大学建筑与土木工程学院建筑与土木工程学院第1章 轻型门式刚架结构第一章作业第一章作业1、门式刚架结构基本组成及特点；2、门式刚架支撑如何布置；3、门式刚架设计时荷载效应如何组合；4、门式刚架柱脚设计包括那些内容，水平荷载如何承担；5、檩条设有拉条时如何计算x、y方向的内力；6、檩条构造要求；7、墙梁如何布置；8、刚架屋面水平支撑和柱间水平支撑计算模型。