门式刚架轻型钢结构设计门式刚架轻型钢结构设计Logo本章主要内容本章主要内容WUHAN UNIVERSITYu 1.1 1.1 概述概述u 1.2 1.2 刚架设计刚架设计u 1.3 1.3 节点设计节点设计u 1.4 1.4 檩条设计檩条设计u 1.5 1.5 墙梁设计墙梁设计u 1.6 1.6 抗风柱、支撑设计抗风柱、支撑设计u门式刚架轻型房屋钢结构技术规程门式刚架轻型房屋钢结构技术规程CECS102:2002 CECS102:2002 u钢结构设计规范钢结构设计规范GB50017GB50017u冷弯薄壁型钢结构设计规范冷弯薄壁型钢结构设计规范GB50018GB50018u建筑结构荷载规范建筑结构荷载规范GB50009GB50009 相关规范标准相关规范标准1.1 1.1 概述概述 u1.1.11.1.1门式刚架结构组成及特点门式刚架结构组成及特点u1.1.21.1.2门式刚架的结构形式门式刚架的结构形式u1.1.31.1.3门式刚架结构布置门式刚架结构布置WUHAN UNIVERSITY1.1.1 1.1.1 门式刚架结构组成及特点门式刚架结构组成及特点1.1.1 1.1.1 门式刚架结构组成及特点门式刚架结构组成及特点结构组成：结构组成：（1 1）主结构：门式刚架、吊车梁、托梁或托架；）主结构：门式刚架、吊车梁、托梁或托架；（2 2）次结构：屋面檩条和墙面檩条等；）次结构：屋面檩条和墙面檩条等；（3 3）支撑结构：屋盖支撑、柱间支撑、系杆；）支撑结构：屋盖支撑、柱间支撑、系杆；（4 4）围护结构：屋面板和墙板；）围护结构：屋面板和墙板；（5 5）辅助结构：楼梯、平台、扶栏等；）辅助结构：楼梯、平台、扶栏等；（6 6）基础。
基础对需要设起重设备的厂房还需设有吊车梁对需要设起重设备的厂房还需设有吊车梁1.1.11.1.1门式刚架结构组成及特点门式刚架结构组成及特点 特点：特点：u质量轻质量轻一般一般10-30kg/m10-30kg/m2 2，基础费用低地震反应小，注意风吸力，基础费用低地震反应小，注意风吸力u工业化程度高，施工周期短工业化程度高，施工周期短主要构件工厂制作，现场高强螺栓安装主要构件工厂制作，现场高强螺栓安装u综合经济效益高综合经济效益高u柱网布置比较灵活柱网布置比较灵活u门式刚架整体性可以依靠檩条、墙梁和隅撑来保证，支门式刚架整体性可以依靠檩条、墙梁和隅撑来保证，支撑数量可减少，且多用张紧的圆钢撑数量可减少，且多用张紧的圆钢WUHAN UNIVERSITY1.1.1 1.1.1 门式刚架结构组成及特点门式刚架结构组成及特点Logo轻型门式刚架的适用范围及截面形式轻型门式刚架的适用范围及截面形式(1).(1).屋面荷载较小，横向跨度为屋面荷载较小，横向跨度为9 936m36m，柱高为，柱高为4.54.512m12m，(2).(2).没有吊车或设有中、轻级工作制吊车的厂房没有吊车或设有中、轻级工作制吊车的厂房。
3).(3).当厂房横向跨度不超过当厂房横向跨度不超过15m15m，柱高不超过，柱高不超过6m6m时，屋面刚时，屋面刚架梁宜采用等截面刚架形式当厂房横向跨度大于架梁宜采用等截面刚架形式当厂房横向跨度大于15m15m，柱，柱高超过高超过6m6m时，宜采用变截面刚架形式时，宜采用变截面刚架形式1.1.1 1.1.1 门式刚架结构组成及特点门式刚架结构组成及特点(a)(b)(c)(d)(e)(f)(g)(h)(i)1.1.21.1.2门式刚架的结构形式门式刚架的结构形式图图 1212门式刚架的结构形式门式刚架的结构形式按跨度：单跨、双跨、多跨刚架以及带挑檐的和带毗屋按跨度：单跨、双跨、多跨刚架以及带挑檐的和带毗屋的形式；的形式；按屋面坡脊数：单脊单坡、单脊双坡和多脊多坡按屋面坡脊数：单脊单坡、单脊双坡和多脊多坡单脊双坡多跨刚架，用于无桥式吊车房屋时，当刚架柱单脊双坡多跨刚架，用于无桥式吊车房屋时，当刚架柱不是特别高且风荷载也不很大时，中柱宜采用两端铰接的摇不是特别高且风荷载也不很大时，中柱宜采用两端铰接的摇摆柱（图摆柱（图 1 2c、g），中间摇摆柱和梁的连接构造简单，），中间摇摆柱和梁的连接构造简单，而且制作和安装都省工。
这些柱不参与抵抗侧力，截面也比而且制作和安装都省工这些柱不参与抵抗侧力，截面也比较小但是在设有桥式吊车的房屋时，中柱宜为两端刚接较小但是在设有桥式吊车的房屋时，中柱宜为两端刚接（图（图 1 2d），以增加刚架的侧向刚度以增加刚架的侧向刚度1.1.21.1.2门式刚架的结构形式门式刚架的结构形式Logo1.1.3 1.1.3 门式刚架结构布置门式刚架结构布置1.1.3.1 1.1.3.1 平面布置平面布置u纵向温度区段长度不大于纵向温度区段长度不大于300M300M，横向温度区段长度不大于，横向温度区段长度不大于150M150Mu门式刚架的跨度宜采用门式刚架的跨度宜采用9 936m36m，以，以3m3m为模数，必要时也可为模数，必要时也可采用非模数跨度采用非模数跨度u门式刚架的间距，即柱网轴线在纵向的距离宜为门式刚架的间距，即柱网轴线在纵向的距离宜为6m6m，也可，也可采用采用7.5m7.5m或或9m9m，最大可用，最大可用12m12m；跨度较小时也可用；跨度较小时也可用4.5m4.5mu门式刚架的高度宜采用门式刚架的高度宜采用4.54.59.0m9.0m，必要时可适当加大必要时可适当加大。
u在多跨刚架局部抽掉中柱处，可布置托架在多跨刚架局部抽掉中柱处，可布置托架u山墙处可设置由斜梁、抗风柱和墙架组成的山墙墙架（端山墙处可设置由斜梁、抗风柱和墙架组成的山墙墙架（端部框架），或直接采用门式刚架部框架），或直接采用门式刚架u挑檐长度可根据使用要求确定，宜为挑檐长度可根据使用要求确定，宜为0.5-1.2m0.5-1.2m，其上翼缘，其上翼缘坡度宜与横梁坡度相同坡度宜与横梁坡度相同Logo1.1.3.2 1.1.3.2 檩条和墙梁布置檩条和墙梁布置p檩条布置檩条布置u一般等一般等间距布置，间距由计算确定；间距布置，间距由计算确定；u屋脊屋脊附近双檩（距屋脊附近双檩（距屋脊200mm）；）；u天沟附近天沟附近布置布置一根以固定天沟；一根以固定天沟；u考虑天窗、采光带等的具体情况考虑天窗、采光带等的具体情况p墙梁布置墙梁布置u考虑门窗、挑檐、雨棚等的具体情况；考虑门窗、挑檐、雨棚等的具体情况；u压型钢板墙面宜布置在柱外；压型钢板墙面宜布置在柱外；u间距由计算确定间距由计算确定1.1.3 1.1.3 门式刚架结构布置门式刚架结构布置Logo1.1.3 1.1.3 门式刚架结构布置门式刚架结构布置p支撑和刚性系杆布置支撑和刚性系杆布置 布置原则：布置原则：温度区段温度区段柱间支撑与屋面横向支撑同时设置柱间支撑与屋面横向支撑同时设置位置、间距位置、间距(30(3045;60)45;60)高度大时分层设，宽度大时内柱设高度大时分层设，宽度大时内柱设刚架转折处刚架转折处支撑交叉点支撑交叉点 支撑形式：支撑形式：十字交叉圆钢支撑，夹角十字交叉圆钢支撑，夹角3030-60-60 型钢支撑型钢支撑Logo1.1.3 1.1.3 门式刚架结构布置门式刚架结构布置Logo1.2 1.2 刚架设计刚架设计u1.2.1 1.2.1 荷载及荷载组合荷载及荷载组合u1.2.2 1.2.2 作用效应计算作用效应计算u1.2.3 1.2.3 构件设计构件设计局稳计算局稳计算整稳计算整稳计算强度计算强度计算内力计算内力计算变形计算变形计算Logo1.2.1 1.2.1 荷载及荷载组合荷载及荷载组合 1.2.1.1 1.2.1.1 荷载荷载 除除门式门式刚架刚架轻型房屋钢结构技术规程轻型房屋钢结构技术规程(CECS 102)(CECS 102)有有专门规定外，按专门规定外，按建筑结构荷载规范建筑结构荷载规范(GB50009)(GB50009)采用采用u永久荷载永久荷载结构自重：按结构自重：按建筑结构荷载规范建筑结构荷载规范GB50009GB50009采用采用 悬挂荷载：按实际情况悬挂荷载：按实际情况u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，按对压型钢板屋面，按水平水平投影计投影计 施工检修集中荷载：施工检修集中荷载：1kN 1kN，按最不利位置，按最不利位置 Logo屋面雪荷载和积灰荷载屋面雪荷载和积灰荷载 ：按按GB50009 GB50009 采用，考虑荷载采用，考虑荷载 增大系数和不均匀系数。
增大系数和不均匀系数吊车荷载：吊车荷载：竖向和水平荷载，按竖向和水平荷载，按GB50009GB50009采用地震作用：地震作用：按按建筑抗震设计规范建筑抗震设计规范 GB50011 GB50011采用风荷载：按风荷载：按规程规程，垂直于建筑物表面的风荷载：垂直于建筑物表面的风荷载：1.2.1 1.2.1 荷载及荷载组合荷载及荷载组合ksz0wwwk风荷载标准值（风荷载标准值（kN/m2）；）；w0基本风压，按基本风压，按建筑结构荷载规范建筑结构荷载规范的规定采用；的规定采用；z风荷载高度变化系数，按风荷载高度变化系数，按建筑结构荷载规范建筑结构荷载规范的规定采用；的规定采用；当高度小于当高度小于10m时，应按时，应按10m高度处的数值采用；高度处的数值采用；s风荷载体型系数，考虑内、外风压最大值的组合，含阵风系数风荷载体型系数，考虑内、外风压最大值的组合，含阵风系数Logo1.2.1 1.2.1 荷载及荷载组合荷载及荷载组合1.2.1.2 1.2.1.2 荷载组合荷载组合荷载效应的组合一般应遵从现行国家标准荷载效应的组合一般应遵从现行国家标准建筑荷载规范建筑荷载规范的规定针对门式刚架的特点，的规定。
针对门式刚架的特点，门刚规程门刚规程给出下列组合原给出下列组合原则：则：（1 1）屋面均布活荷载不与雪荷载同时考虑，应取两者中的）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；较大值；（2 2）积灰荷载应与雪荷载或屋面均布活荷载中的较大值同）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；时考虑；（3 3）施工或检修集中荷载不与屋面材料或檩条自重以外的）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；其他荷载同时考虑；（4 4）多台吊车的组合应符合现行国家标准）多台吊车的组合应符合现行国家标准建筑荷载规范建筑荷载规范的规定；的规定；（5 5）当需要考虑地震作用时，风荷载不与地震作用同时考）当需要考虑地震作用时，风荷载不与地震作用同时考虑Logo1.2.11.2.1 荷载及荷载组合荷载及荷载组合1.2.1.2 1.2.1.2 荷载组合荷载组合计算承载能力极限状态时，应考虑以下几种荷载的组合：计算承载能力极限状态时，应考虑以下几种荷载的组合：（1 1）1.21.2永久荷载标准值永久荷载标准值1.41.4竖向可变荷载标准值；竖向可变荷载标准值；（2 2）1.01.0永久荷载标准值永久荷载标准值1.41.4风荷载标准值；风荷载标准值；（3 3）1.21.2永久荷载标准值永久荷载标准值0.90.9（1.41.4竖向可变荷载标准值竖向可变荷载标准值1.41.4风荷载标准值）；风荷载标准值）；（4 4）1.21.2永久荷载标准值永久荷载标准值0.90.9（1.41.4竖向可变荷载标准值竖向可变荷载标准值1.41.4吊车竖向可变荷载标准值吊车竖向可变荷载标准值1.41.4吊车水平可变荷载标准值）；吊车水平可变荷载标准值）；（5 5）1.21.2永久荷载标准值永久荷载标准值0.90.9（1.41.4风荷载标准值风荷载标准值1.41.4吊车吊车水平可变荷载标准值）；水平可变荷载标准值）；（6 6）1.21.2（永久荷载标准值（永久荷载标准值0.50.5竖向可变荷载标准值竖向可变荷载标准值0.50.5吊吊车自重）车自重）1.31.3地震作用。
地震作用Logo1.2.2 1.2.2 作用效应计算作用效应计算1.2.2.1 1.2.2.1 内力计算内力计算u 内力内力 l变截面门式刚架：变截面门式刚架：弹性分析方法弹性分析方法l全部为等截面构件时：可采用塑性分析方法设计全部为等截面构件时：可采用塑性分析方法设计l取单榀刚架按取单榀刚架按平面结构分析平面结构分析内力，一般不考虑应力蒙内力，一般不考虑应力蒙皮效应，而把它当作安全储备皮效应，而把它当作安全储备l计算内力时可采用计算内力时可采用有限元法有限元法（直接刚度法）直接刚度法）l分段等截面单元或楔形单元分段等截面单元或楔形单元l手算校核时，可将变截面构件折算为等截面构件手算校核时，可将变截面构件折算为等截面构件Logo1.2.2 1.2.2 作用效应计算作用效应计算u控制截面内力组合：控制截面内力组合：对刚架梁，一般应计算以下三种最不利内力组合：对刚架梁，一般应计算以下三种最不利内力组合：（1 1）M Mmaxmax及相应的及相应的V V；（2 2）M Mminmin（即负弯矩最大）及相应的（即负弯矩最大）及相应的V V；（3 3）V Vmaxmax及相应的及相应的M M对刚架柱，一般应计算以下四种最不利内力组合：对刚架柱，一般应计算以下四种最不利内力组合：（1 1）N Nmaxmax及相应的及相应的M M、V V；（2 2）N Nminmin及相应的及相应的M M、V V；（3 3）N Nmaxmax及相应的及相应的M M、V V；（4 4）N Nminmin（即负弯矩最大）及相应的（即负弯矩最大）及相应的M M、V V；Logo1.2.2 1.2.2 作用效应计算作用效应计算1.2.2.2 1.2.2.2 侧移计算侧移计算变截面门式刚架柱顶侧移应采用弹性分析方法确定。
变截面门式刚架柱顶侧移应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计算时荷载取标准值，不考虑荷载分项系数侧移计侧移计算可以和内力分析一样在计算机上进行算可以和内力分析一样在计算机上进行门刚规程门刚规程5.25.2中给出了柱顶侧移的简化公式，可以在初选构件截中给出了柱顶侧移的简化公式，可以在初选构件截面时估算侧移刚度，以免因刚度不足而需要重新调整构面时估算侧移刚度，以免因刚度不足而需要重新调整构件截面Logo1.2.2 1.2.2 作用效应计算作用效应计算吊车情况吊车情况其他情况其他情况柱顶位移限值柱顶位移限值不设吊车不设吊车当采用轻型钢墙板时当采用轻型钢墙板时当采用砌体墙时当采用砌体墙时h/75h/100设有桥式吊车设有桥式吊车当吊车有驾驶室当吊车有驾驶室当吊车由地面操作当吊车由地面操作h/240h/150刚架柱顶位移计算值的限值表刚架柱顶位移计算值的限值表不满足时可采取的措施不满足时可采取的措施 放大截面放大截面 修改柱脚约束修改柱脚约束 若有摇摆柱，上端改为刚接若有摇摆柱，上端改为刚接Logo 受弯构件的挠度限值受弯构件的挠度限值 门式刚架斜梁竖向挠度：门式刚架斜梁竖向挠度：（L为构件跨度）为构件跨度）仅支承压型钢板和檩条仅支承压型钢板和檩条 L/180 尚有吊顶尚有吊顶 L/240 有悬挂起重机有悬挂起重机 L/400 ：屋面坡度的屋面坡度的1/3 檩条竖向挠度：檩条竖向挠度：仅支承压型钢板仅支承压型钢板 L/150 有吊顶有吊顶 L/240 压型钢板竖向挠度：压型钢板竖向挠度：承受活荷载或雪荷载承受活荷载或雪荷载 L/150 1.2.2 1.2.2 作用效应计算作用效应计算Logo 构件长细比要求构件长细比要求 受压构件受压构件：主要构件主要构件 180，其它构件及支撑其它构件及支撑 220；受拉构件受拉构件：承受静力荷载时，桁架构件承受静力荷载时，桁架构件 350；吊车梁以下柱间支撑吊车梁以下柱间支撑 300；其它支撑其它支撑 400；承受动力荷载时承受动力荷载时 250。
张紧的圆钢或钢绞线：不限制张紧的圆钢或钢绞线：不限制 1.2.2 1.2.2 作用效应计算作用效应计算Logo（1 1）梁、柱板件的宽厚比限值：）梁、柱板件的宽厚比限值：工字形截面构件受压翼缘板的宽厚比：工字形截面梁、柱构件腹板的宽厚比：23515ybtf235250wwyhtf1.2.3 1.2.3 构件设计构件设计Logo（2 2）腹板的有效宽度）腹板的有效宽度当腹板全部受压时,he=hw 当腹板部分受拉时，拉区全部有效，压区有效宽度为 he=hche：腹板受压区有效宽度；：有效宽度系数；hc:腹板受压区高度hwhe2he1hche1he22=111图图 1 1 4 4有效宽度的分布有效宽度的分布1.2.3 1.2.3 构件设计构件设计Logo11090.8（）0 640 241.2（）当当0.80.8时时 当当0.80.81.2时时 有效宽度系数有效宽度系数的计算的计算1.2.3 1.2.3 构件设计构件设计Logo（3 3）腹板屈曲后强度利用）腹板屈曲后强度利用工字形截面构件腹板的受剪板幅，当腹板高度工字形截面构件腹板的受剪板幅，当腹板高度变化不超过变化不超过60mm/m时可考虑屈曲后强度（拉力时可考虑屈曲后强度（拉力场），其抗剪承载力设计值应按下列公式计算：场），其抗剪承载力设计值应按下列公式计算：dw wVVh t f(0.8)10.64(0.8)(0.81.4)(1.00.275)(1.4)VwVwVwwVwffff式中式中 f fv v 钢材的抗剪强度设计值；钢材的抗剪强度设计值；h hw w腹板高度，对楔形腹板取板幅平均高度；腹板高度，对楔形腹板取板幅平均高度；f f v v腹板屈曲后抗剪强度设计值；腹板屈曲后抗剪强度设计值；1.2.3 1.2.3 构件设计构件设计Logo1.2.3 1.2.3 构件设计构件设计w w与板件受剪有关的参数，按下式计算：与板件受剪有关的参数，按下式计算：/37235/wwwyhtkf2245.34/(/)(/1.0)5.344/(/)(/1.0)wwwwa ha hka ha h Logo1.2.3.2 1.2.3.2 刚架梁、柱构件的强度计算刚架梁、柱构件的强度计算（1 1）工字形截面受弯构件在剪力）工字形截面受弯构件在剪力V V和弯矩和弯矩M M共同作用下共同作用下的强度应符合下列要求：的强度应符合下列要求：20.5()1(1)0.50.5edfefdddMVVMVMMMVVVV当截面为双轴对称时当截面为双轴对称时()ffwMAht fLogo（2 2）工字形截面受弯构件在剪力）工字形截面受弯构件在剪力V V、弯矩、弯矩M M和轴力和轴力N N共同作共同作用下的强度应符合下列要求：用下的强度应符合下列要求：1.2.3.2 1.2.3.2 刚架梁、柱构件的强度计算刚架梁、柱构件的强度计算2/0.5()1(1)0.50.5efNeeeedNNNfdddMMNWAVVMVMMMVVVV当截面为双轴对称时当截面为双轴对称时()(/)fNfwMAhtfNALogo1.2.3.31.2.3.3压弯构件的整体稳定性计算压弯构件的整体稳定性计算（1 1）变截面柱在刚架平面内的稳定性计算）变截面柱在刚架平面内的稳定性计算010010(1)mxxyexyeExNMfNAWN2200/1.1ExeNEA当柱的最大弯矩不出现在大头时，当柱的最大弯矩不出现在大头时，M1和和We1分别取最大弯矩和该分别取最大弯矩和该弯矩所在截面的有效截面模量。
弯矩所在截面的有效截面模量与与GB50017差异：差异：(1)无无 x；(2)弯矩放大系数也有所不同；弯矩放大系数也有所不同；(3)有效有效截面特性截面特性大头截面应力较大，故弯矩项以大头截面为准；大头截面应力较大，故弯矩项以大头截面为准；(A)小头小，轴小头小，轴力小头大，所以轴力项以小头截面为准力小头大，所以轴力项以小头截面为准Logo（2 2）变截面柱在刚架平面内的计算长度）变截面柱在刚架平面内的计算长度1.2.3.31.2.3.3压弯构件的整体稳定性计算压弯构件的整体稳定性计算u查表法：适合于手算，主要用于柱脚铰接的对称查表法：适合于手算，主要用于柱脚铰接的对称刚架刚架u一阶分析法：普遍适用于各种情况，并且适合上一阶分析法：普遍适用于各种情况，并且适合上机计算；机计算；u二阶分析法：要求有二阶分析的计算程序二阶分析法：要求有二阶分析的计算程序Logo1.2.3.31.2.3.3压弯构件的整体稳定性计算压弯构件的整体稳定性计算一阶分析法一阶分析法（a a）单跨对称刚架）单跨对称刚架当刚架利用一阶分析计算程序得出柱顶水平荷载作用下的当刚架利用一阶分析计算程序得出柱顶水平荷载作用下的侧移刚度侧移刚度K K=H Hu u时，柱计算长度系数可由下列公式计算：时，柱计算长度系数可由下列公式计算：当柱脚铰接时当柱脚铰接时304.14/()cEIKh当柱脚刚接时当柱脚刚接时305.85/()cEIKh 当屋面坡度不大于当屋面坡度不大于1:51:5的、的、有摇摆柱的多跨对称刚架的边有摇摆柱的多跨对称刚架的边柱应乘以以下放大系数柱应乘以以下放大系数11(/)1(/)iififiPhPhh1h2h3Logo1.2.3.31.2.3.3压弯构件的整体稳定性计算压弯构件的整体稳定性计算（b b）中间柱为非摇摆柱的多跨刚架）中间柱为非摇摆柱的多跨刚架当柱脚铰接时当柱脚铰接时01.20.85E iiiiPPKPh当柱脚刚接时当柱脚刚接时01.21.20E iiiiPPKPh2002iE iiEIPhh1h2h3Logo（3 3）变截面柱在刚架平面外的稳定性计算）变截面柱在刚架平面外的稳定性计算1.2.3.31.2.3.3压弯构件的整体稳定性计算压弯构件的整体稳定性计算0101tyebeNMfAW对端弯矩为零的区段对端弯矩为零的区段2001/0.75(/)tExExNNNN 对两端弯曲应力基本相等的区段对两端弯曲应力基本相等的区段t1.0Logo1.2.3.31.2.3.3压弯构件的整体稳定性计算压弯构件的整体稳定性计算40 000200043202354.4ysbxwyytA hWhf00/ysyl i010.023/sflhA 10.00385/wyol i b均匀弯曲楔形受弯构件的整体稳定系数，对双均匀弯曲楔形受弯构件的整体稳定系数，对双轴对称的工字形截面杆件：轴对称的工字形截面杆件：当当 b b 0.60.6时，进行弹塑性修正：时，进行弹塑性修正：bb1.070.282/1.0 Logo1.2.3.4 1.2.3.4 斜梁和隅撑设计斜梁和隅撑设计（1 1）斜梁设计）斜梁设计当斜梁坡度不超过当斜梁坡度不超过1:51:5时，在平面内可仅按压弯构件计算强度，在平时，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。
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，还应满足下式要求应力和局部压应力共同作用的折算应力外，还应满足下式要求 ：223515fm wwytFt ftf1.5meMW fLogo（2 2）隅撑设计）隅撑设计当实腹式刚架斜梁的下翼缘受压时，必须在受压翼缘两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撑的另一侧连在檩条上隅撑应按轴心受压构件设计轴心力隅撑应按轴心受压构件设计轴心力N N可按下列公式计可按下列公式计算：算：1.2.3.4 1.2.3.4 斜梁和隅撑设计斜梁和隅撑设计60cos235yfAfNLogo1.2.3.4 1.2.3.4 斜梁和隅撑设计斜梁和隅撑设计Logo1.3 1.3 节点设计节点设计u1.3.1 1.3.1 梁柱连接及梁梁拼接节点梁柱连接及梁梁拼接节点u1.3.2 1.3.2 柱脚节点柱脚节点Logo1.3.1 1.3.1 梁柱连接及梁梁拼接节点梁柱连接及梁梁拼接节点一般采用高强螺栓端板连接，按刚接节点设计，一般采用高强螺栓端板连接，按刚接节点设计，常用形式有：常用形式有：Logo1.3.1 1.3.1 梁柱连接及梁梁拼接节点梁柱连接及梁梁拼接节点Logo1.3.1 1.3.1 梁柱连接及梁梁拼接节点梁柱连接及梁梁拼接节点Logo1.3.1 1.3.1 梁柱连接及梁梁拼接节点梁柱连接及梁梁拼接节点 分析研究表明，外伸式连接转动刚度可以满足刚分析研究表明，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假定转动中心位于下翼缘中心线上上翼缘两侧对称设置设置4 4个螺栓时，每个螺栓承受下面公式表达的拉力，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：并依此确定螺栓直径：14tMNh当受拉翼缘两侧各设一排螺栓不能满足承载力要求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时，可以在翼缘内侧增设螺栓Logo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ewew、efef应满足扣紧螺应满足扣紧螺栓所用工具的净空要求，通常不小于栓所用工具的净空要求，通常不小于35mm35mm，螺栓端距不应小，螺栓端距不应小于于2 2倍螺栓孔径，两排螺栓之间的最小距离为倍螺栓孔径，两排螺栓之间的最小距离为3 3倍螺栓直径，倍螺栓直径，最大距离不应超过最大距离不应超过400mm400mm1.3.1 1.3.1 梁柱连接及梁梁拼接节点梁柱连接及梁梁拼接节点Logo端板的厚度端板的厚度t t可根据支承条件按下列公式计算，但可根据支承条件按下列公式计算，但不应小于不应小于16mm16mm，和梁端板相连的柱翼缘部分应与端板，和梁端板相连的柱翼缘部分应与端板等厚度。
等厚度a a）伸臂类端板）伸臂类端板1.3.1 1.3.1 梁柱连接及梁梁拼接节点梁柱连接及梁梁拼接节点6fte Ntbf（b b）无加劲肋类端板）无加劲肋类端板3(0.5)wtwe Ntaef（c c）两边支承类端板）两边支承类端板当端板外伸时当端板外伸时62()fwtwffwe e Nte beeef当端板平齐时当端板平齐时124()fwtwffwe e Nte beeefLogo1.3.1 1.3.1 梁柱连接及梁梁拼接节点梁柱连接及梁梁拼接节点（d d）三边支承类端板）三边支承类端板26(2)4)fwtwsfe e Ntebbef在门式刚架斜梁与柱相交的节点域，应按下列公式验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：算剪应力：1.2Vbc cMfd d t当不满足上式要求时，应加厚腹板或设置斜加劲肋当不满足上式要求时，应加厚腹板或设置斜加劲肋Logo刚架构件的翼缘与端板的连接应采用全熔透对接焊缝，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，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：应按下列公式验算构件腹板的强度：1.3.1 1.3.1 梁柱连接及梁梁拼接节点梁柱连接及梁梁拼接节点当当Nt2Nt20.4P0.4P时时0.4w wPfe t当当Nt2Nt20.4P0.4P时时w wPfe tLogo1.3.2 1.3.2 柱脚节点柱脚节点(a)(b)(c)(d)（a a）一对锚栓的铰接柱脚；）一对锚栓的铰接柱脚；（b b）两对锚栓的铰接柱脚；）两对锚栓的铰接柱脚；（c c）带加劲肋的刚接柱脚；）带加劲肋的刚接柱脚；（d d）带靴梁的刚接柱脚；）带靴梁的刚接柱脚；LogoLogo1.3.2 1.3.2 柱脚节点柱脚节点柱脚锚栓应采用柱脚锚栓应采用Q235或或Q345钢材制作。
锚栓的锚固长度钢材制作锚栓的锚固长度应符合现行国家标准应符合现行国家标准建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范的规定，锚栓的规定，锚栓端部按规定设置弯钩或锚板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，应计人柱间支撑计算风荷载作用下柱脚锚栓的上拔力时，应计人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锚栓直径不宜小于径不宜小于24mm，且应采用双螺帽以防松动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）或设置抗剪键承受计算柱脚锚栓的受拉承载力时，应采用螺纹设置抗剪键承受计算柱脚锚栓的受拉承载力时，应采用螺纹处的有效截面面积处的有效截面面积Logo设计实例设计实例Logo一、设计资料一、设计资料（1 1）单层房屋采用单跨双坡门式刚架，刚架跨度）单层房屋采用单跨双坡门式刚架，刚架跨度24m24m，长度长度60m60m，柱距，柱距6m6m，檐口标高，檐口标高7m7m，屋面坡度，屋面坡度1/101/10。
2 2）屋面和墙面均采用夹芯板，天沟为彩钢板天沟屋面和墙面均采用夹芯板，天沟为彩钢板天沟3 3）钢材材质为）钢材材质为Q345Q345，f f=310N/mm=310N/mm2 2，f fv v=180N/mm=180N/mm2 2二、荷载二、荷载屋面恒载为屋面恒载为0.25kN/m0.25kN/m2 2，活载为活载为0.5kN/m0.5kN/m2 2；雪载为雪载为0.2kN/m0.2kN/m2 2，基本风压为基本风压为0.55kN/m0.55kN/m2 2，地面粗糙度为，地面粗糙度为B B类三、选择刚架形式及结构布置，初选梁、柱截面；三、选择刚架形式及结构布置，初选梁、柱截面；节点及单元编号图Logo四、荷载组合四、荷载组合 1.21.2恒载恒载+1.4+1.4活载；活载；1.21.2恒载恒载+1.4+1.4风载；风载；1.21.2恒载恒载+1.4+1.4活载活载+1.4+1.40.60.6风载；风载；1.21.2恒载恒载+1.4+1.40.70.7活载活载+1.4+1.4风载；风载；Logo五、内力分析五、内力分析采用结构矩阵分析方法计算刚架内力，得到刚采用结构矩阵分析方法计算刚架内力，得到刚架在各种荷载作用下的弯矩（架在各种荷载作用下的弯矩（M M）、剪力（）、剪力（V V）、）、轴力（轴力（N N），并进行工况内力组合，得到最不利），并进行工况内力组合，得到最不利组合荷载作用下的弯矩（组合荷载作用下的弯矩（M M）、剪力（）、剪力（V V）、轴力）、轴力（N N），结果如后表：），结果如后表：选取荷载组合1.2恒载+1.4活载对构件内力值进行验算。
六、构件截面验算六、构件截面验算Logo1.4 1.4 檩条设计檩条设计u1.4.1 1.4.1 檩条截面形式檩条截面形式u1.4.2 1.4.2 檩条荷载和荷载组合檩条荷载和荷载组合u1.4.3 1.4.3 檩条内力分析檩条内力分析u1.4.4 1.4.4 檩条计算截面选择檩条计算截面选择u1.4.5 1.4.5 檩条计算截面验算檩条计算截面验算u1.4.6 1.4.6 檩条构造要求檩条构造要求实腹式檩条的截面形式实腹式檩条的截面形式热轧型钢热轧型钢H H型钢型钢 冷弯薄壁型钢冷弯薄壁型钢 这两种檩条适用这两种檩条适用于荷载较大的屋于荷载较大的屋面适用于压型钢板的轻型屋面(a)(b)(c)(d)(e)1.4.1 1.4.1 檩条截面形式檩条截面形式LogoWUHAN UNIVERSITY1.4.21.4.2檩条荷载和荷载组合檩条荷载和荷载组合（1 1）永久荷载）永久荷载作用在檩条上的永久荷载主要有：屋面维护材料（包作用在檩条上的永久荷载主要有：屋面维护材料（包括压型钢板、防水层、保温或隔热层等）、檩条、拉条括压型钢板、防水层、保温或隔热层等）、檩条、拉条和撑杆自重、附加荷载自重等和撑杆自重、附加荷载自重等。
2 2）可变荷载）可变荷载屋面可变荷载主要有：屋面均布活荷载、雪荷载、积屋面可变荷载主要有：屋面均布活荷载、雪荷载、积灰荷载和风荷载屋面均布活荷载标准值按受荷水平投灰荷载和风荷载屋面均布活荷载标准值按受荷水平投影面积取用，对于檩条一般取影面积取用，对于檩条一般取0.5kN/m20.5kN/m2；雪荷载和积灰；雪荷载和积灰荷载按现行荷载按现行建筑结构荷载规范建筑结构荷载规范或当地资料取用或当地资料取用1.4.2.1 1.4.2.1 檩条荷载檩条荷载Logo1.4.21.4.2檩条荷载和荷载组合檩条荷载和荷载组合计算檩条的内力时，需考虑的荷载组合有：计算檩条的内力时，需考虑的荷载组合有：（1 1）1.21.2永久荷载永久荷载+1.4+1.4maxmax屋面均布活荷载，雪屋面均布活荷载，雪荷载荷载；（2 2）1.21.2永久荷载永久荷载+1.4+1.4施工检修集中荷载换算值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：进行下式的荷载组合：（3 3）1.01.0永久荷载永久荷载+1.4+1.4风吸力荷载风吸力荷载。
1.4.2.1 1.4.2.1 檩条檩条荷载组合荷载组合Logo1.4.3 1.4.3 檩条内力分析檩条内力分析yy0=qxyxxC 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：ycosxsinxycos8181max22qllqMxy当跨中设置一道拉条时檩条的计算简图及内力当跨中设置一道拉条时檩条的计算简图及内力sin323222qllqMxy简支梁的跨中弯矩对简支梁的跨中弯矩对X X轴轴:连续梁的支座弯矩对连续梁的支座弯矩对Y Y轴轴：1.4.3 1.4.3 檩条内力分析檩条内力分析檩条（墙梁）的内力计算表檩条（墙梁）的内力计算表 拉条设置拉条设置情况情况由由 产生的内力产生的内力由由 产生的内力产生的内力 无拉条无拉条 跨中有一道拉跨中有一道拉条条拉条处负弯矩拉条处负弯矩拉条与支座间正弯矩拉条与支座间正弯矩 三分点处各有一三分点处各有一道拉条道拉条拉条处负弯矩拉条处负弯矩拉条与支座间正弯矩拉条与支座间正弯矩 maxyMmaxxMmaxyVmaxxVxqyq281lqy281lqy281lqy281lqx2321lqx2641lqx2901lqx23601lqxlqx5.0lqx625.0lqx367.0lqy5.0lqy5.0lqy5.0Logo1.4.5 1.4.5 檩条截面验算檩条截面验算u强度计算强度计算 按双向受弯构件计算按双向受弯构件计算当屋面能阻止檩条的失稳和扭转时，可按下列强度当屋面能阻止檩条的失稳和扭转时，可按下列强度公式验算截面：公式验算截面：yxenxenyMMfWWu整体稳定计算整体稳定计算 当屋面不能阻止檩条的侧向失稳和扭转时当屋面不能阻止檩条的侧向失稳和扭转时(如采用如采用扣合式屋面板时扣合式屋面板时)，应按稳定公式验算截面：，应按稳定公式验算截面：yxbxexeyMMfWWLogou檩条变形计算檩条变形计算1.4.5 1.4.5 檩条截面验算檩条截面验算实腹式檩条应验算垂直于屋面方向的挠度。
实腹式檩条应验算垂直于屋面方向的挠度对卷边槽型截面的两端简支檩条，应按下列公式对卷边槽型截面的两端简支檩条，应按下列公式进行验算：进行验算：45384kyxq lEI对对Z Z形截面的两端简支檩条，应按下列公式进行验算：形截面的两端简支檩条，应按下列公式进行验算：41cos5384kxqlEI v v 为檩条挠度容许值为檩条挠度容许值Logo1.4.6 1.4.6 檩条构造要求檩条构造要求 （1 1）拉条和撑杆的布置）拉条和撑杆的布置LogoLogo当檩条跨度大于当檩条跨度大于4m4m时，应在檩条间跨中位置设置拉时，应在檩条间跨中位置设置拉条当檩条跨度大条当檩条跨度大6m6m时，应在檩条跨度三分点处各设时，应在檩条跨度三分点处各设置一道拉条置一道拉条拉条的作用是防止檩条侧向变形和扭转并且提供拉条的作用是防止檩条侧向变形和扭转并且提供x x轴方向的中间支点此中间支点的力需要传到刚度较轴方向的中间支点此中间支点的力需要传到刚度较大的构件为此，需要在屋脊或檐口处设置斜拉条和刚大的构件为此，需要在屋脊或檐口处设置斜拉条和刚性撑杆1.4.6 1.4.6 檩条构造要求檩条构造要求Logo檩条设计例题檩条设计例题 一轻型门式刚架结构的屋面，檩条采用冷弯薄壁卷边槽钢，截面尺一轻型门式刚架结构的屋面，檩条采用冷弯薄壁卷边槽钢，截面尺寸为寸为C16060202.0，材料为，材料为Q235。
水平檩距水平檩距1.2m，檩条跨度为，檩条跨度为6m，屋面坡度为，屋面坡度为8%4.57)，檩条跨中设置一道拉条，且屋面板与檩条，檩条跨中设置一道拉条，且屋面板与檩条可靠连接，能阻止檩条侧向失稳和扭转，试验算该檩条的承载力和挠度可靠连接，能阻止檩条侧向失稳和扭转，试验算该檩条的承载力和挠度是否满足设计要求已知该檩条承受的荷载为是否满足设计要求已知该檩条承受的荷载为l(1)1.2永久荷载永久荷载+1.4 屋面活荷载：荷载屋面活荷载：荷载标准值标准值qk=0.995kN/m；荷载设计值；荷载设计值q=1.235kN/m，则，则qx=qsin4.57=0.098kN/m；qy=qcos4.57=1.231kN/m，l(2)1.0永久荷载永久荷载+1.4 风吸力荷载：荷载风吸力荷载：荷载设计值设计值qx=0.02kN/m，qy=0.891kN/mxxyyxqy解解：(1)(1)檩条毛截面几何特性檩条毛截面几何特性查表得该槽钢的截面几何特性为：查表得该槽钢的截面几何特性为：26 07Acm.44236 5929 999xyIcmIcm.,.,6 242 22xyicm icm.,.,329 57xWcm.xxyyxqy1 12 23316 197 23yyWcm Wcmmaxmin.,.檩条设计例题檩条设计例题 (2)(2)弯矩计算弯矩计算第一种组合：第一种组合：22110 098 60 113232yyMq lkN m.2210 125 1 231 65 548xyMq lkN m.第二种组合：第二种组合：22110 02 60 0233232yyMq lkN m.2210 125 0 891 64 018xyMq lkN m.檩条设计例题檩条设计例题 (3)(3)强度验算强度验算经判断，验算檩条在第一种荷载作用下经判断，验算檩条在第一种荷载作用下1 1、2 2点的强度点的强度66266225 54 100 11 1029 57 1016 19 10187 46 79194 2215yxenxenyMMWWkN mmfkN mm,max./66166225 54 100 11 1029 57 107 23 10187 4 15 21202 2215yxenxenyMMWWkN mmfkN mm ,min./檩条设计例题檩条设计例题 (4)(4)稳定验算：稳定验算：根据题意，可不进行稳定验算。
根据题意，可不进行稳定验算5)(5)挠度验算挠度验算经验算，该檩条强度、整体稳定和挠度都满足要求经验算，该檩条强度、整体稳定和挠度都满足要求445455 0 9954 576000384384 2 06 10236 59 10134 340150kyyxq lvEImmvmm.cos.檩条设计例题檩条设计例题Logo1.5 1.5 墙梁设计墙梁设计u1.5.1 1.5.1 墙梁布置墙梁布置u1.5.2 1.5.2 墙梁计算墙梁计算Logo1.5.1 1.5.1 墙梁布置墙梁布置墙梁多采用冷弯薄壁卷边墙梁多采用冷弯薄壁卷边C C型钢、型钢、Z Z型钢等墙梁主要承担水平风荷载墙梁主要承担水平风荷载墙梁槽口的朝向应视具体情况而墙梁槽口的朝向应视具体情况而定：槽口向上，便于连接，但容易积定：槽口向上，便于连接，但容易积灰积水，钢材易锈蚀；槽口向下，不灰积水，钢材易锈蚀；槽口向下，不易积灰积水，但连接不便易积灰积水，但连接不便墙梁的间距取决于墙板的材料强墙梁的间距取决于墙板的材料强度、尺寸、所受荷载的大小等，一般度、尺寸、所受荷载的大小等，一般墙梁的间距取墙梁的间距取1 11.51.5米左右，遇有窗米左右，遇有窗口位置等情况作特殊处理。
口位置等情况作特殊处理yxyqyxxqoA(a)双侧挂墙板(b)单侧挂墙板xqyyAoxxqyLogo1.5.1 1.5.1 墙梁计算墙梁计算墙梁上的荷载主要有竖向荷载和水平风荷载，墙梁上的荷载主要有竖向荷载和水平风荷载，竖向荷载有墙板自重和墙梁自重竖向荷载有墙板自重和墙梁自重墙梁的荷载组合按以下情况进行计算：墙梁的荷载组合按以下情况进行计算：（1 1）1 12x2x竖向永久荷载竖向永久荷载+1+14X4X水平风压力荷水平风压力荷载（迎风）载（迎风）（2 2）1 12x2x竖向永久荷载竖向永久荷载+1+14x4x水平风吸力荷水平风吸力荷载（背风）载（背风）墙梁的设计公式和檩条相同墙梁的设计公式和檩条相同Logo1.6 1.6 抗风柱、支撑设计抗风柱、支撑设计u1.6.1 1.6.1 抗风柱设计抗风柱设计u1.6.2 1.6.2 支撑设计支撑设计Logo1.6.1 1.6.1 抗风柱设计抗风柱设计抗风柱是门式轻型钢结构单层厂抗风柱是门式轻型钢结构单层厂房山墙处的结构组成构件，抗风柱房山墙处的结构组成构件，抗风柱不仅是山墙围护结构的承重构架，不仅是山墙围护结构的承重构架，同时也将山墙承受的水平风力通过同时也将山墙承受的水平风力通过自身及屋盖系统传给基础。
自身及屋盖系统传给基础门式刚架铰接连接的抗风柱计算门式刚架铰接连接的抗风柱计算的标准模型如图的标准模型如图 1 1 1212，柱脚铰接，柱脚铰接，柱顶由支撑系统提供水平向约束柱顶由支撑系统提供水平向约束抗风柱设计一般按照受弯构件考虑，抗风柱设计一般按照受弯构件考虑，由山墙面檩条提供出平面支承以提由山墙面檩条提供出平面支承以提高受弯构件的稳定性能在抗风柱高受弯构件的稳定性能在抗风柱跨中弯矩最大处需要设置墙檩隅撑跨中弯矩最大处需要设置墙檩隅撑以保证受压情况下内翼缘的稳定以保证受压情况下内翼缘的稳定图图 112112抗风柱计算模型抗风柱计算模型Logo1.6.2 1.6.2 支撑设计支撑设计交叉支撑和柔性系杆按拉杆设计，受压杆件及刚性系交叉支撑和柔性系杆按拉杆设计，受压杆件及刚性系杆按压杆设计杆按压杆设计u 横向水平支撑受力横向水平支撑受力 纵风；斜梁失稳产生的力纵风；斜梁失稳产生的力u 柱间支撑内力柱间支撑内力 纵风；纵向吊车制动力；柱失稳产生的力纵风；纵向吊车制动力；柱失稳产生的力截面形式截面形式 拉杆：张紧的圆钢拉杆：张紧的圆钢 压杆：双角钢组成压杆：双角钢组成T T形截面或十字形截面；形截面或十字形截面；本章作业本章作业一、设计资料该厂房采用单跨双坡门式刚架，厂房跨度21m，长度90m，柱距9m，檐高7.5m，屋面坡度1/10。
刚架为等截面的梁、柱，柱脚为铰接材料采用Q235钢材，焊条采用E43型2222750.6450/160/0.5/0.3/OmmEPSmmN mmg mmWKN mKN mB2y屋面和墙面采用厚夹芯板，底面和外面二层采用厚镀锌彩板，锌板厚度为275/gm；檩条采用高强镀锌冷弯薄壁卷边Z形钢檩条，屈服强度f，镀锌厚度为不考虑墙面自重)基本风压：基本雪压：地面粗糙度 类。