第1章 轻型门式刚架结构.pdf

1第1章轻型门式刚架结构第1章轻型门式刚架结构1 概述2 结构形式和布置3 刚架设计4 压型钢板设计5 檁条设计6 墙梁、支撑设计1 概述2 结构形式和布置3 刚架设计4 压型钢板设计5 檁条设计6 墙梁、支撑设计目前判别轻钢与重钢结构没有统一的标准，可以根据一些数据和经验加以判断：目前判别轻钢与重钢结构没有统一的标准，可以根据一些数据和经验加以判断：1）厂房结构的）厂房结构的吊车起重量吊车起重量，当大于等于，当大于等于25t时，可以认为是重型钢结构。时，可以认为是重型钢结构。2）结构）结构每平方米用钢量每平方米用钢量，当大于等于，当大于等于 50kg/m2时，可以认为是重型钢结构。时，可以认为是重型钢结构。轻钢与重钢的区别轻钢与重钢的区别中央电视台新楼效果图中央电视台新楼效果图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单层轻型钢结构房屋的组成单层轻型钢结构房屋的组成1.门式刚架结构的组成1.门式刚架结构的组成2主要承重骨架门式刚架主要承重骨架门式刚架檩条、墙梁 冷弯薄壁型钢檩条、墙梁 冷弯薄壁型钢屋面、墙面 压型金属板、彩钢夹芯板屋面、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、柱间支撑支撑 屋面支撑、柱间支撑1.门式刚架结构的组成1.门式刚架结构的组成3工程实例一：青岛南车集团，2004年4月投资新建了一座轻钢结构生产车间，建筑面积5000平方米。于2004年7月竣工。主体结构采用轻型单跨门式刚架形式，吊车最大起重量为20吨，中级工作制。为使立面效果简洁美观，屋面采用有组织内排水形式。外墙面和屋面板均采用双层压型钢板，两层压型钢板之间放置了耐火性能较好的岩棉保温隔热层。工程实例一：青岛南车集团，2004年4月投资新建了一座轻钢结构生产车间，建筑面积5000平方米。于2004年7月竣工。主体结构采用轻型单跨门式刚架形式，吊车最大起重量为20吨，中级工作制。为使立面效果简洁美观，屋面采用有组织内排水形式。外墙面和屋面板均采用双层压型钢板，两层压型钢板之间放置了耐火性能较好的岩棉保温隔热层。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轻钢结构工业厂房轻钢结构工业厂房工程实例二：青岛永源体育用品有限公司加工车间，是由韩国投资建设的2万平方米轻钢结构多层工业厂房。主体结构采用轻钢结构框架体系。楼面板采用钢混凝土组合楼板。屋面板采用压型钢板，波浪造型的轻钢结构屋面梁轻盈、活泼，克服了工业建筑造型单一、立面造型呆板的缺点。工程实例二：青岛永源体育用品有限公司加工车间，是由韩国投资建设的2万平方米轻钢结构多层工业厂房。主体结构采用轻钢结构框架体系。楼面板采用钢混凝土组合楼板。屋面板采用压型钢板，波浪造型的轻钢结构屋面梁轻盈、活泼，克服了工业建筑造型单一、立面造型呆板的缺点。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4压型钢板外墙板压型钢板外墙板2.门式刚架结构的特点2.门式刚架结构的特点重量轻重量轻工业化程度高、施工周期短工业化程度高、施工周期短柱网布置灵活柱网布置灵活综合经济效益高综合经济效益高门式刚架其它的结构性能：1.门式刚架屋面体系的整体性可以依靠檩条、隅撑来保证，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，很轻便。门式刚架其它的结构性能：1.门式刚架屋面体系的整体性可以依靠檩条、隅撑来保证，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，很轻便。2.门式刚架的梁、柱多采用变截面杆件，可以节省材料。3.组成构件的杆件较薄，对制作、涂装、运输、安装的要求高。4.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。2.门式刚架的梁、柱多采用变截面杆件，可以节省材料。3.组成构件的杆件较薄，对制作、涂装、运输、安装的要求高。4.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。3.门式刚架结构的应用情况3.门式刚架结构的应用情况1.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(CECS102:2002)2.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。3.应用规模1.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(CECS102:2002)2.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。3.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。国内每年有一千万平方米的轻钢结构建筑物竣工。54.轻型门式刚架的适用范围及截面形式：(1).屋面荷载较小，横向跨度为936m，柱高为4.59m，(2).没有吊车或设有中、轻级工作制吊车的厂房。(3).当厂房横向跨度不超过15m，柱高不超过6m时，屋面刚架梁宜采用等截面刚架形式。当厂房横向跨度大于15m，柱高超过6m时，宜采用变截面刚架形式。4.轻型门式刚架的适用范围及截面形式：(1).屋面荷载较小，横向跨度为936m，柱高为4.59m，(2).没有吊车或设有中、轻级工作制吊车的厂房。(3).当厂房横向跨度不超过15m，柱高不超过6m时，屋面刚架梁宜采用等截面刚架形式。当厂房横向跨度大于15m，柱高超过6m时，宜采用变截面刚架形式。5.变截面刚架与等截面刚架的对比:5.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。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。6.柱脚形式:门式刚架柱脚分为铰接和刚接两种连接形式。变截面刚架在构造连接及加工制造方面不如等截面方便。6.柱脚形式:门式刚架柱脚分为铰接和刚接两种连接形式。刚接柱脚详图铰接柱脚详图刚接柱脚详图铰接柱脚详图刚接柱脚门式刚架铰接柱脚门式刚架刚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、柱加劲板地脚螺栓加劲板地脚螺栓刚接柱脚工程实例刚接柱脚工程实例变截面刚架梁变截面刚架梁等截面刚架柱等截面刚架柱1.2 结构形式和结构布置1.2 结构形式和结构布置1.2.1 门式刚架的各种结构形式门式刚架又称山形门式刚架。其结构形式按跨度可分为单跨、双跨和多跨。按屋面坡脊数可分为单坡、双坡、多坡屋面。结构形式的选取考虑生产工艺、吊车吨位及建筑尺寸等因素1.2.1 门式刚架的各种结构形式门式刚架又称山形门式刚架。其结构形式按跨度可分为单跨、双跨和多跨。按屋面坡脊数可分为单坡、双坡、多坡屋面。结构形式的选取考虑生产工艺、吊车吨位及建筑尺寸等因素6单跨单坡单跨双坡多跨（中间摇摆柱）高底跨双坡双跨单跨单坡单跨双坡多跨（中间摇摆柱）高底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）四坡双跨摇摆柱多跨（梁柱刚结）四坡双跨摇摆柱摇摆柱梁柱节点铰接连接梁柱节点刚性连接摇摆柱梁柱节点铰接连接梁柱节点刚性连接1.2.2 门式刚架的结构布置1.2.2 门式刚架的结构布置1.刚架的建筑尺寸和布置跨度：一般为9-36m高度：取地坪柱轴线与斜梁轴线交点高度，宜取4.5-9m柱距1.刚架的建筑尺寸和布置跨度：一般为9-36m高度：取地坪柱轴线与斜梁轴线交点高度，宜取4.5-9m柱距：应综合考虑刚架跨度、荷载条件及使用要求等因素，宜取6m、7.5m、或9m挑檐长度应综合考虑刚架跨度、荷载条件及使用要求等因素，宜取6m、7.5m、或9m挑檐长度：根据使用要求确定，宜为0.5根据使用要求确定，宜为0.51.2m温度分区：纵向温度区段300m 横向温度区段150m1.2m温度分区：纵向温度区段300m 横向温度区段150m2.檩条和墙梁的布置檩条：应等间距布置。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，以便于天沟的固定。确定檩条间距时，应综合考虑屋面材料、檩条规格等因素按计算确定。2.檩条和墙梁的布置檩条：应等间距布置。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0时0时当截面部分受拉，即当截面部分受拉，即 0时0时521eehh12eeehhheehh4.01eehh6.02（1-12）（1-13）（1-12）（1-13）h he e=hhw wh he e=hhc cywwfkth2351.2811112.011622k12fWMANnxxn21 1 1ff时，时，R R 1 1代替式代替式f fy y1.3.3.2 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(工字形截面)（1/2）(工字形截面)（1/2）(1)受弯构件在剪力V和弯矩M共同作用下的强度当V0.5Vd时eMM（1-15a）fWMeeeM构件的有效截面所承担的弯矩eW构件的有效截面最大受压纤维的截面模量当0.5VdVVd时215.01dfefVVMMMMfM 构件的两翼缘所承担的弯矩当为双轴对称截面时fthAMwff)(101.3.3.2 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(工字形截面)（2/2）(工字形截面)（2/2）(2)压弯构件在剪力V、弯矩M和轴力N共同作用下(2)压弯构件在剪力V、弯矩M和轴力N共同作用下当当V V0.50.5V Vd d时时当0.5当0.5V Vd dV VV Vd d时时当为双轴对称截面时eeeNeAWNMMM215.01dNfNeNfVVMMMM)(ANfthAMwfNfNfM兼承压力N时两翼缘所承担的弯矩1.3.3.3 梁腹板加劲肋的配置1.3.3.3 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；间距a取hw2 hw；中间加劲肋的设置应满足屈曲后强度计算要求；中间加劲肋除承受集中荷载和翼缘转折产生的压力外，还应承受拉力场产生的压力。拉力场拉力场加劲肋稳定性验算按钢结构设计规范规定进行，计算长度取腹板高度加劲肋稳定性验算按钢结构设计规范规定进行，计算长度取腹板高度h hw w，截面取加劲肋全部和其两侧各宽度范围内的腹板面积，按两端铰接轴心受压构件进行计算。，截面取加劲肋全部和其两侧各宽度范围内的腹板面积，按两端铰接轴心受压构件进行计算。ywft23515腹板屈曲后受力模型腹板屈曲后受力模型该压力该压力Ns的计算见教材的计算见教材P141.3.3.4 变截面柱在刚架平面内的整体稳定计算1.3.3.4 变截面柱在刚架平面内的整体稳定计算fWNNMANexExmxex100100)1()1.1(2020eExEAN0 0 小头1 小头1 大头大头当柱的最大弯矩不出现在大头时，M1和We1分别取最大弯矩和该弯矩所在截面的有效截面模量。（1-23）（1-24）1.3.3.5 变截面柱在刚架平面内的计算长度1.3.3.5 变截面柱在刚架平面内的计算长度截面高度呈线形变化的柱，在刚架平面内的计算长度应取为，式中为柱的几何高度，为计算长度系数截面高度呈线形变化的柱，在刚架平面内的计算长度应取为，式中为柱的几何高度，为计算长度系数hh0h确定方法：确定方法：查表法查表法（适合于手算）（适合于手算）一阶分析法（一阶分析法（普遍适用于各种情况，并且适合上机计算)普遍适用于各种情况，并且适合上机计算)二阶分析法二阶分析法（要求有二阶分析的计算程序）（要求有二阶分析的计算程序）查表法查表法（适合于手算）（适合于手算）（1）柱脚铰接K2/K1 0.1 0.2 0.3 0.5 0.75 1.0 2.0 10.0 10ccII 0.01 0.02 0.03 0.05 0.07 0.10 0.15 0.20 0.428 0.600 0.729 0.931 1.075 1.252 1.518 1.745 0.368 0.502 0.599 0.756 0.873 1.027 1.235 1.395 0.349 0.470 0.558 0.694 0.801 0.935 1.109 1.254 0.331 0.440 0.520 0.644 0.742 0.857 1.021 1.140 0.320 0.428 0.501 0.618 0.711 0.817 0.965 1.080 0.318 0.420 0.492 0.606 0.697 0.801 0.938 1.045 0.315 0.411 0.483 0.589 0.672 0.790 0.895 1.000 0.310 0.404 0.473 0.580 0.650 0.739 0.872 0.969 柱脚铰接楔形柱的计算长度系数柱脚铰接楔形柱的计算长度系数 r rhIKc11)2(02sIKb11（2）多跨刚架中间柱为摇摆柱时，边柱的计算长度为：（2）多跨刚架中间柱为摇摆柱时，边柱的计算长度为：hhr0)()(1fifililihPhP摇摆柱的计算长度系数取为摇摆柱的计算长度系数取为 r r=1.0。=1.0。一阶分析法由一阶分析侧移刚度一阶分析法由一阶分析侧移刚度K K=H/uH/u后，柱计算长度系数为：（1）对单跨对称刚架：当柱脚铰接时当柱脚刚接时有摇摆柱时乘以后，柱计算长度系数为：（1）对单跨对称刚架：当柱脚铰接时当柱脚刚接时有摇摆柱时乘以3014.4KhEIcr3085.5KhEIcr)(2.1)(1fifililihPhP H h1 u h3 h2 Hu一阶分析时的柱顶侧移一阶分析时的柱顶侧移（2）对中间柱为非摇摆柱的多跨刚架：当柱脚铰接时当柱脚刚接时（2）对中间柱为非摇摆柱的多跨刚架：当柱脚铰接时当柱脚刚接时iiiiErhPPPK02.185.0iiiiErhPPPK02.12.12020iiiEhEIP1.3.3.6 变截面柱在刚架平面外的整体稳定计算1.3.3.6 变截面柱在刚架平面外的整体稳定计算fWMANebtey1100应分段按公式计算：*公式不同于规范中压弯构件在弯矩作用平面外的稳定计算公式之处有两点：应分段按公式计算：*公式不同于规范中压弯构件在弯矩作用平面外的稳定计算公式之处有两点：截面几何特性按有效截面计算；截面几何特性按有效截面计算；考虑楔形柱的受力特点，轴力取小头截面，弯矩取大头截面。考虑楔形柱的受力特点，轴力取小头截面，弯矩取大头截面。例题1-1 （第26页）例题1-1 （第26页）1.3.3.7 斜梁和隅撑设计1.3.3.7 斜梁和隅撑设计（1）斜梁设计1）斜梁设计当斜梁坡度不超过当斜梁坡度不超过1：5时，在平面内可仅按压弯构件计算强度，在平面外应按压弯构件计算稳定。时，在平面内可仅按压弯构件计算强度，在平面外应按压弯构件计算稳定。平面外计算长度，应取侧向支承点间的距离。平面外计算长度，应取侧向支承点间的距离。斜梁不需计算整体稳定性的侧向支撑点最大长度，取斜梁下翼缘宽度的16上翼缘承受集中荷载处不设加劲肋时，验算腹板上边缘正应力、剪应力和局部斜梁不需计算整体稳定性的侧向支撑点最大长度，取斜梁下翼缘宽度的16上翼缘承受集中荷载处不设加劲肋时，验算腹板上边缘正应力、剪应力和局部压应力共同作用的折算应力外，还应满足与有效截面相关的要求。yf235 隅撑介绍当实腹式刚架斜梁的下翼缘受压时，必须在受压翼缘两侧布置隅撑(山墙处刚架仅布置在一侧)作为斜梁的侧向支承，隅撑的另一端连接在檩条上。隅撑介绍当实腹式刚架斜梁的下翼缘受压时，必须在受压翼缘两侧布置隅撑(山墙处刚架仅布置在一侧)作为斜梁的侧向支承，隅撑的另一端连接在檩条上。12（2）隅撑设计（2）隅撑设计60cos235yfAfN式中式中（1-43）当实腹式刚架斜梁的下翼缘受压时，必须在受压翼缘两侧布置隅撑（端部仅布置一侧）作为斜梁的侧向支承，隅撑的另一侧连在檩条上。当实腹式刚架斜梁的下翼缘受压时，必须在受压翼缘两侧布置隅撑（端部仅布置一侧）作为斜梁的侧向支承，隅撑的另一侧连在檩条上。隅撑按轴心受压构件设计，轴心力为：隅撑按轴心受压构件设计，轴心力为：Nf-实腹斜梁被支撑的截面面积实腹斜梁被支撑的截面面积-实腹斜梁钢材的强度设计值实腹斜梁钢材的强度设计值-隅撑与檩条轴线的夹角隅撑与檩条轴线的夹角当隅撑成对布置时，每根隅撑的计算轴压力可取式一半。当隅撑成对布置时，每根隅撑的计算轴压力可取式一半。刚架横梁与柱拼装节点刚架横梁与柱拼装节点柱脚设计柱脚设计牛腿设计牛腿设计1.3.3.8 节点设计1.3.3.8 节点设计端板+高强螺栓=刚性连接斜梁与柱的连接及斜梁拼接斜梁与柱的连接及斜梁拼接一般采用高强螺栓端板连接，按刚接节点设计，其形式：一般采用高强螺栓端板连接，按刚接节点设计，其形式：端板竖放端板竖放端板斜放端板斜放端板平放端板平放h1Me（a）端板竖放（b）端板斜放（c）端板平放（d）斜梁拼接（a）端板竖放（b）端板斜放（c）端板平放（d）斜梁拼接刚架斜梁与柱的连接及斜梁间的拼接刚架斜梁与柱的连接及斜梁间的拼接13斜梁拼接斜梁拼接高强螺栓计算验算最不利螺栓的拉力：高强螺栓计算验算最不利螺栓的拉力：横梁与柱在连接处传递的弯矩；横梁与柱在连接处传递的弯矩；最远一排螺栓至承压点的距离；最远一排螺栓至承压点的距离；螺栓列数；螺栓列数；任意一排螺栓至承压点的距离；任意一排螺栓至承压点的距离；一个螺栓所能承受的抗拉容许承载力。一个螺栓所能承受的抗拉容许承载力。btiNynMyN2maxMmaxyniybtN分析研究表明，外伸式连接转动刚度可以满足刚性节点的要求。外伸式连接在节点负弯矩作用下，可假定转动中心位于下翼缘中心线上。上翼缘两侧对称设置4个螺栓时，每个螺栓承受下面公式表达的拉力，并依此确定螺栓直径：分析研究表明，外伸式连接转动刚度可以满足刚性节点的要求。外伸式连接在节点负弯矩作用下，可假定转动中心位于下翼缘中心线上。上翼缘两侧对称设置4个螺栓时，每个螺栓承受下面公式表达的拉力，并依此确定螺栓直径：14hMNt当受拉翼缘两侧各设一排螺栓不能满足承载力要求时，可以在翼缘内侧增设螺栓。当受拉翼缘两侧各设一排螺栓不能满足承载力要求时，可以在翼缘内侧增设螺栓。h1Me螺栓排列应符合构造要求，下图的螺栓排列应符合构造要求，下图的ew、ef应满足扣紧螺栓所用工具的净空要求，通常不小于35mm，螺栓端距不应小于2倍螺栓孔径，两排螺栓之间的最小距离为3倍螺栓直径，最大距离不应超过400mm。应满足扣紧螺栓所用工具的净空要求，通常不小于35mm，螺栓端距不应小于2倍螺栓孔径，两排螺栓之间的最小距离为3倍螺栓直径，最大距离不应超过400mm。端板的支承条件端板的支承条件14端板的厚度端板的厚度t可根据支承条件按下列公式计算，但不应小于16mm，和梁端板相连的柱翼缘部分应与端板等厚度。(a)伸臂类端板(b)无加劲肋类端板可根据支承条件按下列公式计算，但不应小于16mm，和梁端板相连的柱翼缘部分应与端板等厚度。(a)伸臂类端板(b)无加劲肋类端板bfNettf6feaNetwtw5.03(c)两边支承类端板当端板外伸时当端板平齐时(d)三边支承类端板(c)两边支承类端板当端板外伸时当端板平齐时(d)三边支承类端板febbeNeetfswtwf2426feeebeNeetwffwtwf26feeebeNeetwffwtwf412以上公式见教材以上公式见教材P24式式(1-44)在门式刚架斜梁与柱相交的节点域，应按下列公式验算剪应力：在门式刚架斜梁与柱相交的节点域，应按下列公式验算剪应力：vccbftddM公式见教材公式见教材P24式式(1-45)和式和式(1-46)刚架构件的翼缘与端板的连接应采用全熔透对接焊缝，腹板与端板的连接应采用角焊缝。在端板设置螺栓处，应按下列公式验算构件腹板的强度：刚架构件的翼缘与端板的连接应采用全熔透对接焊缝，腹板与端板的连接应采用角焊缝。在端板设置螺栓处，应按下列公式验算构件腹板的强度：当时，当时，当时，当时，ftePww4.0fteNwwt2PNt4.02PNt4.02公式见教材公式见教材P25式式(1-47)柱脚设计柱脚设计根据受力要求，柱脚分刚接柱脚和铰接柱脚两类，当吊车起重量5吨时应考虑设置刚性柱脚。根据受力要求，柱脚分刚接柱脚和铰接柱脚两类，当吊车起重量5吨时应考虑设置刚性柱脚。平板式铰接柱脚平板式铰接柱脚一般情况一般情况刚接柱脚刚接柱脚当有桥式吊车或刚架侧向刚度过弱时当有桥式吊车或刚架侧向刚度过弱时柱脚形式柱脚形式平板式铰接柱脚平板式铰接柱脚刚接柱脚刚接柱脚15柱脚的计算一、底板的计算1、底板的平面尺寸底板面积：式中柱脚的计算一、底板的计算1、底板的平面尺寸底板面积：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。0AfNAccNccf0A按构造要求确定底板宽度：式中按构造要求确定底板宽度：式中柱截面宽度或高度；柱截面宽度或高度；靴梁厚度；靴梁厚度；底板悬臂长度。再根据底板面积确定底板长度。底板悬臂长度。再根据底板面积确定底板长度。ctbBb2200bbtc2、底板的厚度底板的厚度决定于板的抗弯强度。式中：为底板承受的最大弯矩值。2、底板的厚度底板的厚度决定于板的抗弯强度。式中：为底板承受的最大弯矩值。fMtmax6maxM柱脚锚栓应采用Q235或Q345钢材制作。锚栓的锚固长度应符合现行国家标准建筑地基基础设计规范(GB 50007-2002)的规定，锚栓端部按规定设置弯钩或锚板。柱脚锚栓应采用Q235或Q345钢材制作。锚栓的锚固长度应符合现行国家标准建筑地基基础设计规范(GB 50007-2002)的规定，锚栓端部按规定设置弯钩或锚板。计算风荷载作用下柱脚锚栓的上拔力时，应计入柱间支撑的最大竖向分力，此时，不考虑活荷载(或雪荷载)、积灰荷载和附加荷载的影响，同时永久荷载的分项系数1.0。锚栓直径不宜小于24mm，且应采用双螺帽以防松动。计算风荷载作用下柱脚锚栓的上拔力时，应计入柱间支撑的最大竖向分力，此时，不考虑活荷载(或雪荷载)、积灰荷载和附加荷载的影响，同时永久荷载的分项系数1.0。锚栓直径不宜小于24mm，且应采用双螺帽以防松动。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(摩擦系数可取0.4)或设置抗剪键承受。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(摩擦系数可取0.4)或设置抗剪键承受。靴梁的构造与计算(1)靴梁的高度由靴梁与柱的连接焊缝长度决定。(2)靴梁厚度可取与柱翼缘的厚度相同。(3)靴梁与底板间的水平焊缝计算按承受全部轴压力靴梁的构造与计算(1)靴梁的高度由靴梁与柱的连接焊缝长度决定。(2)靴梁厚度可取与柱翼缘的厚度相同。(3)靴梁与底板间的水平焊缝计算按承受全部轴压力N计算。(4)靴梁的抗弯和抗剪强度验算，按双悬臂简支梁计算。计算。(4)靴梁的抗弯和抗剪强度验算，按双悬臂简支梁计算。柱脚构造详图铰接柱脚刚接柱脚柱脚构造详图铰接柱脚刚接柱脚16加劲板加劲板加劲板加劲板地脚螺栓地脚螺栓浇入素混凝土保护地脚锚栓浇入素混凝土保护地脚锚栓铰接柱脚刚接柱脚摇摆柱与斜梁的连接构造摇摆柱与斜梁的连接比较简单，构造图如下：摇摆柱与斜梁的连接构造摇摆柱与斜梁的连接比较简单，构造图如下：刚架设计小结刚架设计小结刚架内力计算刚架内力计算变截面柱在平面内的整体稳定计算变截面柱在平面内的整体稳定计算变截面柱在平面外的整体稳定计算变截面柱在平面外的整体稳定计算斜梁的设计斜梁的设计刚架节点设计刚架节点设计171.4 1.4 压型钢板设计压型钢板设计1.4.1 压型钢板的材料和截面形式1.4.1 压型钢板的材料和截面形式1.4.2 压型钢板的截面几何特性1.4.2 压型钢板的截面几何特性1.4.3 压型钢板荷载和荷载组合1.4.3 压型钢板荷载和荷载组合1.4.4 薄壁构件的板件有效宽度1.4.4 薄壁构件的板件有效宽度1.4.5 压型钢板强度和挠度计算1.4.5 压型钢板强度和挠度计算1.4.5 压型钢板的构造规定1.4.5 压型钢板的构造规定压型钢板的计算可根据规程提供的有关方法进行，也可根据压型钢板的生产厂家提供的产品资料及檩条大小确定，在实际工程中，设计人员通常按后一种方法选用压型钢板。压型钢板的计算可根据规程提供的有关方法进行，也可根据压型钢板的生产厂家提供的产品资料及檩条大小确定，在实际工程中，设计人员通常按后一种方法选用压型钢板。1.4.1 压型钢板的材料和截面形式1.4.1 压型钢板的材料和截面形式压型钢板的材料压型钢板的材料压型钢板的原板按表面处理方法可分为镀锌钢板、彩色镀锌钢板和彩色镀铝锌钢板三种。压型钢板的原板按表面处理方法可分为镀锌钢板、彩色镀锌钢板和彩色镀铝锌钢板三种。彩色镀锌钢板是目前工程实践中采用最多的一种原板。彩色镀锌钢板是目前工程实践中采用最多的一种原板。压型钢板的原板基板厚度通常为压型钢板的原板基板厚度通常为0.4 1.6mm.压型钢板基板的材料有压型钢板基板的材料有Q215钢和钢和Q235钢，工程中多用钢，工程中多用Q235-A钢钢压型钢板特点：压型钢板特点：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。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。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。压型钢板的定义压型钢板的定义：压型钢板是将薄钢板(彩色薄钢板）（厚度不小于0.4mm）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。压型钢板是将薄钢板(彩色薄钢板）（厚度不小于0.4mm）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。压型钢板按波高分高波板、中波板和低波板三种板型。屋面宜采用波高和波距较大的压型钢板，墙面宜选用波高和波距较小的压型钢板。压型钢板按波高分高波板、中波板和低波板三种板型。屋面宜采用波高和波距较大的压型钢板，墙面宜选用波高和波距较小的压型钢板。彩色钢卷板彩色钢卷板彩钢板外墙面彩钢板外墙面18应用在组合楼板的镀锌压型钢板应用在组合楼板的镀锌压型钢板压型钢板的应用：压型钢板的应用：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；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；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。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。彩色压型钢板的构成：由基材、镀层和涂层三部分组成彩色压型钢板的构成：由基材、镀层和涂层三部分组成基材：由板厚度为0.4mm1.6mm的薄钢板经冷轧或冲压成型。基材：由板厚度为0.4mm1.6mm的薄钢板经冷轧或冲压成型。镀层：热镀锌、热镀锌铝合金、热镀铝等。镀层：热镀锌、热镀锌铝合金、热镀铝等。涂层：聚脂涂料、有机硅聚脂涂料等。涂层：聚脂涂料、有机硅聚脂涂料等。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初涂层精涂层镀锌层初涂层精涂层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、建筑物使用环境等多种因素。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。一般压型钢板使用期限在8-15年左右。我国使用进口彩钢板的建筑工程，至今已有20年的历史。一般压型钢板使用期限在8-15年左右。我国使用进口彩钢板的建筑工程，至今已有20年的历史。19压型钢板的选用原则压型钢板的选用原则:优先选用带有彩色涂层和镀锌、铝的钢卷板。优先选用带有彩色涂层和镀锌、铝的钢卷板。优先采用压型钢板定型产品。优先采用压型钢板定型产品。应在满足建筑功能、承载要求和方便施工的前提下，注意节约材料，提高压型钢板的覆盖率和使用寿命。应在满足建筑功能、承载要求和方便施工的前提下，注意节约材料，提高压型钢板的覆盖率和使用寿命。压型钢板通常不适用于受有强烈侵蚀作用的场合。对处于有较强侵蚀作用环境的压型钢板，应进行有针对性的特殊防腐处理。压型钢板通常不适用于受有强烈侵蚀作用的场合。对处于有较强侵蚀作用环境的压型钢板，应进行有针对性的特殊防腐处理。压型钢板的类型及应用：压型钢板的类型及应用：按表面处理方法分按表面处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组合楼板仅适用于组合楼板适用于屋面和墙面适用于屋面和墙面压型钢板的截面形式：压型钢板的截面形式（板型）较多，国内生产的轧机已能生产几十种板型，但真正在工程中应用较多的板型也就十几种。下图给出了几种压型钢板的截面形式。压型钢板的截面形式：压型钢板的截面形式（板型）较多，国内生产的轧机已能生产几十种板型，但真正在工程中应用较多的板型也就十几种。下图给出了几种压型钢板的截面形式。（a）（）（b）（）（c）（）（d）（e）（f）压型钢板的表示方法：压型钢板板型的表示方法为：YX波高波距有效覆盖宽度。如YX15-380-760即表示：波高为15mm、波距为380mm、板的有效覆盖宽度为760mm的板型；压型钢板的厚度需另外注明。压型钢板的表示方法：压型钢板板型的表示方法为：YX波高波距有效覆盖宽度。如YX15-380-760即表示：波高为15mm、波距为380mm、板的有效覆盖宽度为760mm的板型；压型钢板的厚度需另外注明。YX15-380-760X型YX15-380-760X型压型钢板根据波高的不同，一般分为低波板(波高30mm)、中波板(波高为30压型钢板根据波高的不同，一般分为低波板(波高70mm)。波高越高，截面的抗弯刚度就越大，承受的荷载也就越大。70mm)和高波板(波高70mm)。波高越高，截面的抗弯刚度就越大，承受的荷载也就越大。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。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、中波板的装饰效果较差，一般不在墙板中采用。20计算单元计算单元:采用单槽口作为计算单元采用单槽口作为计算单元1.4.2压型钢板截面几何特性1.4.2压型钢板截面几何特性压型钢板的截面特性压型钢板的截面特性线性元件算法:压型钢板的厚度较薄且各板段厚度相等，因此可用其板厚的中线来计算截面特性。这种计算法称为线性元件算法线性元件算法:压型钢板的厚度较薄且各板段厚度相等，因此可用其板厚的中线来计算截面特性。这种计算法称为线性元件算法以此算得的截面特性以此算得的截面特性A A、I I，乘以板厚，乘以板厚t t，便是单槽截面的各几何特性值。，便是单槽截面的各几何特性值。用用b b 代表单槽口中线总长则：代表单槽口中线总长则：b b=b b1 1+b b2 2+2+2b b3 3这样，形心轴这样，形心轴x x与受压翼缘与受压翼缘b b1 1中线之间的距离是：中线之间的距离是：bbbhc32单槽口对于上翼缘边和下翼缘边的截面模量抵抗矩分别为：单槽口对于上翼缘边和下翼缘边的截面模量抵抗矩分别为：322332132bbbbbbbthcIWxsx312332132bbbbbbbthchIWxxx上翼缘：下翼缘上翼缘：下翼缘:线性元件法计算是按折线截面原则进行的，略去了各转折处圆弧过渡的影响。线性元件法计算是按折线截面原则进行的，略去了各转折处圆弧过渡的影响。精确计算表明，其影响在0.5-4.5，可以略去不计。精确计算表明，其影响在0.5-4.5，可以略去不计。当板件的受压部分为部分有效时，应采用有效宽度代替它的实际宽度。当板件的受压部分为部分有效时，应采用有效宽度代替它的实际宽度。压型钢板用作屋面板的荷载：压型钢板用作屋面板的荷载：永久荷载永久荷载压型钢板自重，采用保温板尚需考虑保温层和防水层等自重；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；可变荷载可变荷载雪荷载、屋面均布活荷载、屋面检修集中荷载、积灰荷载、风荷载等；雪荷载、屋面均布活荷载、屋面检修集中荷载、积灰荷载、风荷载等；偶然荷载偶然荷载地震作用、爆炸或其他意外荷载。地震作用、爆炸或其他意外荷载。1.4.3 压型钢板的荷载和荷载组合1.4.3 压型钢板的荷载和荷载组合21当屋面板为单层压型钢板构造时，永久荷载仅为压型钢板的自重；当屋面板为单层压型钢板构造时，永久荷载仅为压型钢板的自重；当屋面板为双层板构造时(中间设置玻璃棉保温层)，作用在底板(下层压型钢板)上的永久荷载除其自重外，还需考虑保温材料和龙骨的重量。当屋面板为双层板构造时(中间设置玻璃棉保温层)，作用在底板(下层压型钢板)上的永久荷载除其自重外，还需考虑保温材料和龙骨的重量。可变荷载：可变荷载：在计算屋面压型钢板的可变荷载时，与刚架荷载计算类似，需要考虑屋面均布活荷载、雪荷载和积灰荷载，在计算屋面压型钢板的可变荷载时，与刚架荷载计算类似，需要考虑屋面均布活荷载、雪荷载和积灰荷载，施工检修集中荷载一般取情况下取1.0kN，当施工检修集中荷载大于1.0kN时，应按实际情况取用。施工检修集中荷载一般取情况下取1.0kN，当施工检修集中荷载大于1.0kN时，应按实际情况取用。当按单槽口截面受弯构件设计屋面板时，需要将作用在一个波距上的集中荷载折算成板宽度方向上的线荷载：当按单槽口截面受弯构件设计屋面板时，需要将作用在一个波距上的集中荷载折算成板宽度方向上的线荷载：pirebFq折算系数取0.5折算系数取0.5进行上述换算，主要是考虑到相邻槽口的共同工作作用提高了板承受集中荷载的能力。折算系数取进行上述换算，主要是考虑到相邻槽口的共同工作作用提高了板承受集中荷载的能力。折算系数取=0.5，相当于在单槽口的连续梁上，作用了一个0.5=0.5，相当于在单槽口的连续梁上，作用了一个0.5F F的集中荷载。的集中荷载。屋面板和墙板的风荷载体型系数不同于刚架计算，应按门式刚架轻型房屋钢结构技术规程CECS102-2002表A3取用。屋面板和墙板的风荷载体型系数不同于刚架计算，应按门式刚架轻型房屋钢结构技术规程CECS102-2002表A3取用。压型钢板的荷载组合:计算内力时，应主要考虑以下几种荷载组合：压型钢板的荷载组合:计算内力时，应主要考虑以下几种荷载组合：1.2永久荷载+1.4max屋面均布活荷载，雪荷载；1.2永久荷载+1.4max屋面均布活荷载，雪荷载；1.2永久荷载+1.4施工检修集中荷载换算值。当需考虑风吸力对屋面压型钢板的受力影响时，还应进行下式的荷载组合：1.2永久荷载+1.4施工检修集中荷载换算值。当需考虑风吸力对屋面压型钢板的受力影响时，还应进行下式的荷载组合：1.0永久荷载+1.4风吸力荷载。1.0永久荷载+1.4风吸力荷载。压型钢板和用于檩条、墙梁的卷边槽钢和Z形钢都属于冷弯薄壁构件，这类构件允许板件受压屈曲并利用其屈曲后强度。压型钢板和用于檩条、墙梁的卷边槽钢和Z形钢都属于冷弯薄壁构件，这类构件允许板件受压屈曲并利用其屈曲后强度。在其强度和稳定性计算公式中截面特性一般以有效截面为准。在其强度和稳定性计算公式中截面特性一般以有效截面为准。1.4.4 薄壁构件的板件有效宽度1.4.4 薄壁构件的板件有效宽度22允许板件受压屈曲：允许板件受压屈曲：但对于翼缘宽厚比较大的压型钢板，设置尺寸适当的中间加劲肋，就可以保证翼缘受压时全部有效。但对于翼缘宽厚比较大的压型钢板，设置尺寸适当的中间加劲肋，就可以保证翼缘受压时全部有效。计算原则：压型钢板的强度和挠度取单槽口的有效截面，按受弯构件计算。内力分析时把檁条视为压型钢板的支座，考虑不同荷载组合，按多跨连续梁进行计算。计算原则：压型钢板的强度和挠度取单