1、第三章 門式剛架輕鋼結構設計§3.1設計一般規定一、結構形式1.門式剛架分為單跨、雙跨、多跨（剛架以及帶挑檐的和帶毗屋的剛架形式。多跨剛架中間柱與剛架斜梁的連接，可采用鉸接（俗稱搖擺柱）。多跨剛架宜采用雙坡或單坡屋蓋，必要時也可采用由多個雙坡單跨相連的多跨剛架形式。2.在門式剛架輕型房屋鋼結構中，屋蓋應采用壓型鋼板屋面板和冷彎薄壁型鋼檁條，主剛架可采用變截面實腹剛架，外墻宜采用壓型鋼板墻板和冷彎薄壁型鋼墻梁。主剛架斜梁下翼緣和剛架柱內翼緣的出平面穩定性，由與檁條或墻梁相連接的隅撐來保證。主剛架間的交叉支撐可用張緊的圓鋼。3.根據跨度、高度和荷載的不同，門式剛架的梁、柱可采用變截面或等

2、截面實腹焊接工字形截面或軋制H形截面。設有橋式吊車時，柱宜采用等截面構件。4. 門式剛架輕型房屋的屋面坡度宜取1/81/20，在雨水較多的地區可取其中較大值。5.外墻除采用以壓型鋼板作維護面的輕質墻體外，上可采用砌體外墻或底部為砌體、上部為輕質材料的墻。二、.建筑尺寸1.門式剛架的跨度，應取橫向剛架柱軸線間的距離，宜為936m，以3m為模數，必要時也可采用非模數跨度。邊柱的截面高度不相等時其外側應對齊。2.門式剛架的高度，應根據使用要求的室內凈高確定，應取地坪至柱軸線與斜梁軸線交點之間的高度。無吊車房屋門式鋼架高度宜取4.59m；有吊車的廠房應根據軌頂標高和吊車凈空要求確定，一般宜為912m。

3、3.門式剛架的間距，即柱網軸線在縱向的距離宜為6m，也可采用7.5m或9m，最大可用12m。門式剛架跨度較小時可用4.5m。4.門式剛架的高、寬、長門式剛架輕型房屋的檐口高度，應取地坪至房屋外側檁條上緣的高度。門式剛架輕型房屋的最大高度，應取地坪至屋蓋頂部檁條上緣的高度。門式剛架輕型房屋的寬度，應取房屋側墻墻梁外皮之間的距離。挑檐長度可根據使用要求確定，宜為0.51.2m，其上翼緣坡度宜與斜梁坡度相同。門式剛架輕型房屋的長度，應取房屋兩端山墻墻梁外皮之間的距離。5.柱的軸線可取通過柱下端（截面小端）截面中心的豎向軸線；工業建筑邊柱的定位軸線宜取柱外皮；斜梁的軸線可取通過變截面梁段最小端中心與斜

4、梁上表面平行的軸線。三、結構布置1.平面布置溫度區段長度門式剛架輕型房屋鋼結構的溫度區段長度（伸縮縫間距）應符合下列規定：縱向溫度區段不大于300m，橫向溫度區段不大于150m。當有計算依據時，溫度區段長度可適當加大。當需要設置溫度縫（伸縮縫）時。可采用兩種作法：習慣上采用雙柱較多。在檁條端部的螺栓連接處在縱向采用長圓孔，并使該處屋面板在構造上允許脹縮或設置雙柱。吊車梁與柱的連接處也沿縱向采用長圓孔。在多跨剛架局部抽掉中柱或邊柱處，可布置托梁或托架。屋面檁條的形式和布置，應考慮天窗、通風口、采光帶、屋面材料和檁條供貨等因素的影響；屋面壓型鋼板的板型與檁條間距和屋面荷載有關。山墻處可設置由斜梁、

5、抗風柱和墻梁及支撐組成的山墻墻架或采用門式剛架。 2.墻架布置門式剛架輕型房屋鋼結構側墻墻梁的布置，應考慮設置門窗、挑檐等構件和維護材料的要求。門式剛架輕型房屋鋼結構的側墻，當采用壓型鋼板作維護面時，墻梁宜布置在剛架柱的外側，其間距隨墻板板型和規格確定。門式剛架輕型房屋的外墻，當抗震設防烈度不高于6度時，可采用輕型鋼墻板或砌體；當抗震設防烈度為7度、8度時，可采用輕型鋼墻板或非嵌砌砌體；當抗震設防烈度為9度時，宜采用輕型鋼墻板或與柱柔性連接的輕質墻板。3.支撐布置(1)在每個溫度區段(縱向溫度區段長度不大于300m)或分期建設的區段中，應分別設置能獨立構成空間穩定結構的支撐體系。(2)在設置柱

6、間支撐的開間，應同時設置屋蓋橫向水平支撐，以組成幾何不變的支撐體系。(3)端部支撐宜設在溫度區間端部的第二個開間，在第一開間的相應位置宜設置剛性水平系桿。(4)柱間支撐的間距應根據安裝條件確定，無吊車時宜取30m45m，當有吊車時宜設在溫度區段的中部，且間距不應大于60m，否則需加設。在剛架轉折處（單跨房屋邊柱柱頂和屋脊，以及多跨房屋某些中間柱柱頂和屋脊）應沿房屋全長設置剛性系桿。門式剛架輕型房屋鋼結構的支撐，可采用帶張緊裝置的十字交叉圓鋼支撐。圓鋼與構件的夾角應在30°60°范圍內。當設有起重量不小于5t的橋式吊車時，柱間宜采用型鋼支撐。§3.2荷載荷載應按建筑

7、結構荷載規范GB50009-2001，鋼結構設計規范GB50017-2003，門式剛架輕型房屋鋼結構技術規程CECS 1022002，鋼結構設計手冊采用。一、屋面荷載 1.作用在屋面結構上的荷載有：永久荷載 包括屋面、屋架和天窗架等結構重量，以及作用于屋架節點上的設備，管道自重等。可變荷載 包括屋面均布活荷載、雪荷載、積灰荷載、吊車荷載、風荷載等。偶然荷載 其他意外事故產生的荷載。2.屋面均布活荷載不上人屋面屋面均布活荷載標準值（按水平投影面積計算）一般為0.5KN/m2，（不與雪荷載同時考慮），而在門式剛架輕型房屋鋼結構技術規程CECS 1022002中補充定義了對支承輕型屋面的構件或結構（

8、檁條、屋架、框架等），受荷水平投影面積超過60m2時，屋面豎向均布活荷載標準值應取不小于0.3 KN/m2。上人屋面按使用要求確定，但不得小于2.0KN/m2。3.施工或檢修荷載設計屋面板和檁條時應考慮施工或檢修集中荷載，其標準值取1.0 KN。當施工荷載有可能超過上述荷載時，應按實際情況采用，或加腋梁、支撐等臨時設施承受。4.雪荷載、積灰荷載雪荷載和積灰荷載的標準值按建筑結構荷載規范GB50009-2001的規定采用外，并對屋面和檁條應考慮在屋面天溝、陰角、天窗擋風板內以及高低跨相接處的荷載增大系數。二、吊車荷載1.吊車豎向荷載吊車豎向荷載應根據最不利的情況來確定，即當吊車主起吊的重量達到最

9、大，而且小車位于橋架一端的極限位置時，在靠近小車的一端輪壓為，而另一端的輪壓為，此二者同時產生。作用于柱上的吊車豎向荷載標準值，應按下式計算：式中-吊車的最大輪壓或最小輪壓-對柱子的反力影響線（圖3-1）圖3-1 吊車豎向荷載與反力影響線計算吊車的豎向荷載時，不考慮動力系數。計算吊車豎向荷載時，應按實際使用的吊車臺數來確定。但每跨同一層緊靠工作的吊車數量，一般不多于兩臺，多跨框架的吊車數量，一般不多于四臺；對設有雙層或多層的框架，要考慮上層吊車滿載而下層吊車不存在，或下層吊車滿載而上層吊車為空載并且處于最不利的位置(空載的輪壓值可近似地取最小輪壓值)。多臺吊車的豎向荷載標準值應乘以下列折減系數

10、：輕、中級工作制吊車：當兩臺吊車組合時， 0.9，當四臺吊車組合時， 0.8，重級工作制吊車：當兩臺吊車組合時， 0.95；當四臺吊車組合時， 0.85。吊車豎向荷載是由吊車梁底部支承面上傳入柱內， 由于吊車軌道中心線與下段柱截面重心線間有偏心距，故需要計算加于變截面處的彎矩。2.吊車橫向荷載每個吊車輪的橫向水平荷載應按下式計算；式中 吊車起重量（t）；小車重量（t）； 吊車的全部輪數； 系數，按下列情況采用：對軟鉤吊車： 當Q10t時， 當Q=1650t時， 當Q75t時， 對硬鉤吊車： 吊車橫向水平荷載同時作用于跨間的兩邊軌道上，并應考慮正反兩個方向都有可能發生。計算兩邊柱上所作用的橫向水

11、平荷載標準值，與求豎向荷載標準值時的位置相同。汁算吊車橫向水平荷載時，不論單跨或多跨廠房的框架最多考慮兩臺。考慮兩臺同時制動的吊車橫向水平荷載標準值，應乘以下列折減系數： 輕、中級工作制吊車 0.9； 重級工作制吊車 0.95。三、風荷載垂直于建筑物表面上的風荷載標準值按下述公式計算：式中： 基本風壓；高度z處的風振系數；風荷載體型系數； 風壓高度變化系數。四、地震作用按現行國家標準建筑抗震設計規范GB50011-2001的規定采用。如需計算剛架地震作用一般采用底部剪力法。§3.3內力分析剛架的橫向計算一般取單榀剛架按平面計算方法進行，采用彈性設計方法。多跨剛架在各種荷載作用下的內力

12、計算可采用計算機（結構力學的電算程序或其他專用程序）計算或手算方法，但手算方法計算量較大，一般可用Matlab或C語言編制計算程序，再用結構力學電算校核。§3.4荷載效應組合一、荷載效應組合原則屋面均布活荷載與雪荷載不同時考慮，設計時取兩者較大值；積灰荷載與屋面活荷載或雪荷載兩者中較大者同時考慮；施工或檢修集中荷載只與屋面材料及檁條自重荷載同時考慮；風荷載不與地震作用同時考慮。二、內力組合1.內力組合原則任何情況下均應考慮永久荷載，除永久荷載以外的其它荷載，應根據最不利組合的原則取。當參與組合的可變荷載有兩個或兩個以上，且其中包括風荷載時，除永久荷載以外，所有可變荷載應乘以組合折減系

13、數0.9。當參與組合的可變荷載僅為風荷載時，永久荷載和風荷載均不乘組合折減系數。當參與組合的可變荷載無風荷載時，永久荷載和其它可變荷載均不乘組合折減系數。2.計算控制截面的內力組合時一般應計算以下四種組合：與相應的、組合；與相應的、組合；情況下+及相應；情況下-（最大負彎矩）及相應；進行上述計算時均應考慮風荷載、吊車水平荷載、地震作用正向或反向作用及最大、最小吊車輪壓可分別作用在左柱或右柱的最不利組合。最不利內力組合應按梁、柱控制截面分別進行，一般可選柱底、柱頂、柱階形變截面處及梁端、梁跨中等截面進行組合和截面的驗算。§3.5截面驗算一、剛架橫梁的截面驗算實腹式橫梁在平面內和平面外均

14、應按壓彎構件計算強度和穩定，平面外計算長度取側向支承點間的距離。當實腹式橫梁的下翼緣受壓時，必須在受壓翼緣的兩側布置隅撐。1.強度驗算： 2.平面內穩定驗算： 3.平面外穩定驗算： 4.局部穩定： 翼緣： 腹板： 當時， 當時，5.剛度： 式中 對x軸的彎矩； 對x軸的凈截面抵抗矩；對x軸較大受壓翼緣的毛凈截面抵抗矩； 截面塑性發展系數； 、對x軸和y軸的軸心受壓構件穩定系數；等效彎矩系數；鋼材抗彎強度設計值；調整系數； 二、剛架柱的截面驗算。門式剛架柱是典型的壓彎構件，應按壓彎構件進行驗算。主要驗算其強度、平面內穩定、平面外穩定、局部穩定（對實腹構件）和剛度（長細比）。1.強度驗算： 2.平

15、面內穩定驗算： 3.平面外穩定驗算： 4.局部穩定： 翼緣： 腹板： 當時， 當時，5.剛度： §3.6焊接工字形吊車梁的構造與計算 一、概述1.型鋼吊車梁(或加強型鋼吊車梁)用型鋼(有時用鋼板、槽鋼或角鋼加強上翼緣)制成，制作簡單、運輸及安裝方便，一般適用于跨度6m，吊車起重量Q10噸的輕、中級工作制的吊車梁。2.吊車梁一般設計成簡支結構，因為簡支結構具有傳力明確、構造簡單、施工方便等優點被廣泛采用，而連續結構雖較簡支結構節約鋼材，但因計算、構造、施工等遠較簡支結構復雜，且支座沉陷敏感，對地基要求較高，通常又多采用三跨或五跨相連接，故國內使用并不普遍。3.由于焊接和高強度螺栓連接的

16、發展，目前極大部分的吊車梁或吊車桁架均采用焊接結構，而鉚接結構僅用于焊接結構有困難的大跨度特重級吊車梁或吊車桁架。4. 工字形吊車粱一般設計成等高度、等截面的形式，根據需要也可設計成變高度(支座處梁高縮小)、變截面的形式。5. 一般的門式剛架輕型房屋系統中的吊車梁系統一般為起重量不大于20t，中、輕級工作制橋式吊車或3t懸掛式起重機，吊車梁的跨度一般為6m9m，這兩類吊車梁一般可采用截面由工字型鋼或焊接組合工字型鋼組成的簡支吊車梁系統。這種結構吊車產生的橫向荷載都比較小，一般采用加強受壓翼緣（加寬或加厚）的方式提高吊車梁的整體穩定性，不再單獨設置制動結構。二、荷載1.吊車梁或吊車桁架主要承受吊

17、車的豎向荷載和水平荷載，由工藝設計人員提供吊車起重量及吊車級別。吊車梁或吊車桁架承受的荷載為：（1）吊車的豎向荷載標準值為吊車的最大輪壓。（2）吊車的橫向水平荷載標準值，可按橫行小車重量與額定最大起重量的百分數采用如§3.2。 (3)吊車的縱向水平荷載標準值，應按作用在一邊軌道上所有剎車輪的最大輪壓之和的10采用，即： 式中 作用在一側軌道上，兩臺起重量最大的吊車所有剎車輪(一般為每臺吊車剎車輪的一半)最大輪壓之和； n吊車一側的輪數； 吊車起重量； 小車重量，當無資料時，軟鉤吊車可近似按下述情況確定： 當時，；當時，。(4)作用在吊車梁或吊車桁架走道板上的活荷載，一般可取2.0kN

18、m，當有積灰荷載時，按實際積灰厚度考慮，一般為0.31.0kNm2。(5)計算吊車梁由于豎向荷載產生的彎矩和剪力時，應考慮軌道和它的固定件、吊車制動結構、支撐系統，以及吊車梁的自重等，并近似地簡化為將求得的彎矩和剪力值乘以表3-1中的系數。表3-1 系數值 吊車梁或吊車桁架系數吊車梁吊車桁架梁跨度（m）6121518值1.031.051.061.071.062.荷載取值：計算吊車梁或吊車桁架的強度、穩定性以及連接的強度時，應采用荷載設計值(荷載標準值乘以荷載分項系數1.4)，計算疲勞和正常使用狀態的變形時，應采用荷載標準值。3. 動力系數取值：對于直接承受動力荷載的結構(如吊車梁)計算強度和穩

19、定性時，吊車豎向荷載值應乘以動力系數：對懸掛吊車(包括電動葫蘆)以及輕，中級工作制的軟鉤吊車，動力系數取1.05，對重級工作制的軟鉤吊車、硬鉤吊車以及其它特種吊車，動力系數可取1.1，計算疲勞和變形時，動力荷載不乘動力系數。4. 吊車臺數的取用：計算吊車梁及其制動結構的疲勞及撓度時，吊車荷載應按作用在跨間內起重量最大的一臺吊車確定。計算制動結構的強度時：對位于邊列柱的吊車梁或吊車桁架，其制動結構應按同跨兩臺最大吊車所產生的最大橫向水平荷載進行計算；對位于中列柱的吊車梁或吊車桁架，其制動結構應按同跨兩臺最大吊車或相鄰跨間各一臺最大吊車所產生的最大橫向水平荷載，取其兩者中的較大者進行計算。三、焊接

20、工字形吊車梁的截面選擇1、梁的高度：在確定吊車梁的高度時，應考慮經濟要求、剛度要求、建筑凈空要求和腹板鋼板規格。建筑凈空要求：決定梁的最大高度由建筑設計或工藝根據梁下面房屋必需具備的凈空所提出，結構設計時必須滿足此要求，即。剛度要求：決定梁的最小高度根據正常使用極限狀態的要求，梁在荷載標準值作用下的撓度不得超過設計規范規定的容許值。由此得到吊車梁的最小高度為：經濟要求：決定梁的經濟高度式中 W梁的毛截面抵抗矩(mm)，可取W=(1.11.2)M一豎向荷載作用下的最大彎矩。從上面三個要求并考慮鋼板寬度規格，可選定吊車梁腹板的合理高度（宜取為50mm或100mm的倍數），從而大致確定吊車梁的高度。

21、具體設計時，取腹板高度，估出的梁高滿足。2、腹板厚度：梁的腹板厚度一般按經驗公式、支座處的抗剪要求和局部擠壓條件來選定。經驗公式： 或式中 腹板高度（mm）；腹板厚度（mm）；抗剪要求：可近似地按下式計算：t式中 支座處最大剪力；鋼板的抗剪強度設計值；局部擠壓應力：即3、翼緣尺寸：腹板高度和厚度確定后，可用下式求得翼緣所需的面積，從而決定其寬度和厚度：翼緣宜用一層鋼板，其厚度應不小于8mm，不大于40mm；翼緣寬度一般為(1/31/5)。當上翼緣軌道用壓板連接時，翼緣寬度應大于300mm，且為10mm的整數倍。考慮到翼緣的局部穩定，翼緣寬度應不大于30 (Q235鋼)或24 (16錳鋼)。此外

22、，在選定翼緣寬度時應注意滿足便于與柱或制動結構相連接的構造尺寸。為了保證受壓翼緣不會局部失穩，受壓翼緣自由外伸寬度與其厚度之比，應符合下式要求：四、焊接工字形吊車梁的計算1內力計算計算吊車梁的內力時，由于吊車荷載為動力荷載，首先應確定求各內力所需吊車荷載最不利位置，再按此求梁的最大彎矩及其相應的剪力、支座最大剪力。常用簡支吊車梁，當吊車荷載作用時，其最不利的荷載位置、最大彎矩和剪力可按下列情況確定：(1) 二個輪子作用于梁上時(圖3-2所示)：圖3-2 吊車梁計算簡圖（二輪）圖不清晰（a）彎矩；（b）剪力最大彎矩點(C點)的位置為：最大彎矩為：最大彎矩處的相應剪力為：(2) 三個輪子作用于梁上

23、時(圖3-3所示)：圖3-3吊車梁計算簡圖（三輪）圖不清晰（a）彎矩；（b）剪力最大彎矩點(C點)的位置為：最大彎矩為：最大彎矩處的相應剪力為：(3)四個輪子作用于梁上時(圖3-4所示)：圖3-4吊車梁計算簡圖（四輪）圖不清晰（a）彎矩；（b）剪力最大彎矩點(C點)的位置為：最大彎矩為： 最大彎矩處的相應剪力為： 當時，最大彎矩及相應的剪力V均與上述公式相同，但公式中的應用代入。(4)六個輪子作用于梁上時(圖3-5所示)：圖3-5吊車梁計算簡圖（六輪）圖不清晰（a）彎矩；（b）剪力最大彎矩點(C點)的位置為：最大彎矩為： 最大彎矩處的相應剪力為： 當及時，最大彎矩點(C點)的位置為：最大彎矩及

24、相應的剪力V均與上述公式相同，但公式中的應用代入。(5)最大剪力應在梁端支座處。因此，吊車豎向荷載應盡可能靠近該支座布置(如圖3-3b至圖3-6b)，并按下式計算支座最大剪力：式中 作用于梁上的吊車豎向荷載數。2強度計算吊車梁截面強度驗算應對其中的正應力、剪應力、腹板局部壓應力及折算應力等各項進行計算。其計算公式如表3-2所示。表3-2正應力剪應力腹板局部壓應力折算應力上翼緣下翼緣無制動結構：制動梁：制動桁架：平板式支座：突緣支座：（、均為梁上同一點在同一輪位下的應力）注： 對xx軸的最大彎矩； 梁支座處最大剪力；荷載分項系數； 截面上的最大輪壓(考慮動力系數)；、梁截面對x軸的上部和下部纖維

25、的凈截面抵抗矩； 一上翼緣截面對y軸的凈截面抵抗矩； 吊車梁上翼緣作為制動桁架的弦桿，在吊車水平荷載作用下所產生的內力； 吊車梁上翼緣的凈截面面積； 系數，當與異號時，取=1.2；當與同號或=0時，取=1.1； 鋼材的抗彎強度設計值； 鋼材的抗剪強度設計值。3整體穩定計算吊車梁的整體穩定性應按下式計算。式中： 、繞強軸和弱軸作用的最大彎矩； 、按受壓纖維確定的對強軸和對弱軸的毛截面抵抗矩；梁的整體穩定性系數。對無制動結構的H型鋼或工字形截面簡支吊車梁，當受壓翼緣的自由長度與其寬度之比不超過表3-3所規定的數值時：可不計算吊車梁的整體穩定性。表3-3 H型鋼或工字形截面簡支吊車梁不需計算整體穩定

26、性的最大值鋼號跨中無側向支承點的梁跨中受壓翼緣有側向支承點的梁，不論荷載作用于何處荷載作用在上翼緣荷載作用在下翼緣Q235 13.020.016.0Q34510.516.513.0Q39010.015.512.5Q4209.515.012.0注：(1)指梁受壓翼緣的自由長度：對跨中無側向支承點的梁，為其跨度；對跨中有側向支承點的梁，為受壓翼緣側向支承點問的距離(梁的支座處視為有側向支承)。4剛度計算驗算吊車梁的豎向剛度時，可近似按下列公式計算等截面簡支梁： 翼緣截面變化的簡支梁： 等截面連續梁： 式中 容許相對撓度；由全部豎向荷載（標準值，不考慮動力系數）產生的最大彎矩；、與同時產生的兩端支座

27、負彎矩（代入公式時取絕對值）； 、跨中、支座處毛截面慣性矩；5局部穩定計算為保證焊接工字形吊車梁腹板的局部穩定性，應按鋼結構設計規范GB50017-2003規定在腹板上配置加勁肋；§3.7檁條的構造與計算一、檁條的形式、特點及適用范圍 檁條一般用于輕型屋面，檁條的用鋼量在房屋結構中所占的比重較大，因此減少檁條的用鋼量是節約鋼材的主要途徑之一。根據經驗，節約檁條用鋼量的有效措施是增大檁條間距、選用合適的檁條形式及減小屋面材料的重量等。實腹式冷彎薄壁型鋼檁條的使用比較普遍，可選用現成的冷彎薄壁Z形型鋼或C形槽鋼制成，這種檁條主要用于跨度不大、屋面荷載較輕的情況。它構造簡單，制作、安裝方便

28、，耗鋼量較格構式檁條大，但比普通熱軋型鋼檁條小。卷邊Z型鋼檁條適用于屋面坡度的情況，這時屋面荷載作用線接近于其截面的彎心(扭心)，并可通過疊合形成連續構件。它的主平面x軸的剛度大，撓度小，用鋼量省，制造和安裝方便，在現場可疊層堆放，占地少，是目前較合理和普遍采用的一種檁條形式。卷邊C形槽鋼檁條適用于屋面坡度的情況，其截面在使用中互換性大，用鋼量省。二、檁條設計計算1檁條荷載(1)永久荷載(恒荷載)：作用在檁條上的永久荷載，主要包括屋面承重構件(如壓型鋼板、石棉瓦、預應力單槽瓦等)，以及防水層、保溫、隔熱材料等的重量和檁條自重、拉條和撐桿的重量等一些長期作用在檁條上的荷載。根據建筑結構荷載規范(

29、GB500092001)給出的常用材料和構件的自重，屋面構造一旦確定，即可根據選定的材料和構件確定作用于檁條的永久荷載的標準值。永久荷載的荷載分項系數為1.2，但當永久荷載效應對檁條有利時，分項系數取1.0。(2)可變荷載(活荷載)：作用在檁條上的可變荷載包括：屋面均布活荷載、施工荷載、雪荷載、積灰荷載，對某些輕型屋面尚需考慮風荷載的影響。屋面均布活荷載標準值(按投影面積計算)取0.5KN/m2，對于檁距小于1m的檁條，尚應驗算1.0KN（標準值）施工或檢修集中荷載作用于跨中時構件的強度。對于實腹式檁條，可將檢修集中荷載按換算為等效均布荷載，為檁條水平投影間距（m），為檁條跨度（m）。其它可變

30、荷載均可按建筑結構荷載規范(GB500092001)查得，可變荷載的荷載分項系數為1.4。(3)荷載折算：上述荷載除施工集中荷載外，均以單位面荷載的形式給出，計算檁條荷載時須將其折算為單位長度的線荷載，檁條所受線荷載等于均布面荷載乘以檁距。(4)荷載組合：根據建筑結構荷載規范(GB500092001)的規定，冷彎薄壁型鋼檁條須考慮下列荷載組合：永久荷載+(屋面均布荷載或雪荷載中的較大值)+積灰荷載；當屋面均布活荷載或雪荷載中的較大值小于0.5 KN/m2時，尚需考慮永久荷載+施工檢修集中荷載換算值；永久荷載+風吸力荷載（當需考慮風吸力對輕型屋面的影響時）。2內力分析在屋面荷載作用下，檁條產生雙

31、向彎曲，將均布荷載g分解為兩個荷載分量和分別計算。 (1)沿主軸和y的分荷載(見圖3-6)按下列公式計算： 式中，檁條豎向荷載的設計值；與主軸y的夾角；對槽形和工字形截面，為屋面坡角；對Z形截面，為主軸與平行于屋面軸的夾角。圖3-6 實腹式檁條截面主軸和荷載(2)檁條的彎矩：在剛度最大主平面（對X軸）由引起的彎矩。一般按單跨簡支梁計算：跨中最大彎矩：按多跨連續梁計算時：不考慮活荷載的不利組合，跨中和支座彎矩均近似取。式中為檁條的跨度。在剛度最小主平面（對y軸）由引起的彎矩考慮拉條作為側向支撐點按簡支梁或多跨連續梁計算。檁間無拉條時，跨中彎矩：一根拉條位于時：跨中負彎矩：兩根拉條位于時：處負彎矩

32、： 跨中正彎矩：3截面設計(1)初選截面：截面高度：通常取檁條跨度的1/351/50；截面寬度：根據選定的高度由相應的型鋼規格(冷彎薄壁型鋼結構技術規范GB500182002)確定。(2)確定有效截面的截面特性：由卷邊C形薄壁型鋼和卷邊Z形薄壁型鋼制成的檁條為一雙向受彎構件，但在計算有效截面的截面特性時，可近似地假設由引起的應力變化忽略不計，將檁條上翼緣視作均勻(或非均勻)受壓的一邊支承、一邊卷邊板件，將下翼緣視作一均勻(或非均勻)受拉板件，將腹板視作一非均勻受拉的二邊支承板件，其有效截面按有效寬厚比法計算。上翼緣(受壓翼緣)：均勻受壓的一邊支承、一邊卷邊板件，其有效截面寬厚比應根據其應力，和

33、板件的實際寬厚比按門式剛架輕鋼結構設計與施工附表D7采用。非均勻受壓的一邊支承、一邊卷邊板件，其寬厚比應滿足如下要求： 式中，系數，按表3-4采用； 板件邊緣的最大壓應力（），取構件毛截面按強度計算。當時，板件截面全部有效。表3-4 值支承條件00.20.40.60.81.01.21.41.61.82.0一邊卷邊一邊支承在支承邊173453709611840166189200一邊支承一邊卷邊在卷邊邊14161718203038454647一邊支承一邊自由在支承邊5781115233647505254一邊支承一邊自由在自由邊566788910111213下翼緣(受拉翼緣)：均勻受拉板件截面全部有

34、效。腹板：腹板上下邊緣的應力為，故，腹板的有效寬厚比可根據其實際寬厚比由門式剛架輕鋼結構設計與施工附表D6確定。求得截面上各組成板件的有效寬度后，即可在截面上扣除各板件的無效部分。求得有效部分截面的各項截面特性，如、等。(3)強度計算：當檁條上翼緣密鋪剛性屋面板(如壓型鋼板、預應力槽瓦、鋼絲網水泥波瓦、石棉瓦等)并牢固連接，屋面板能阻止檁條發生側向失穩和扭轉變形時，可不計算檁條的整體穩定性，檁條可僅按下式驗算強度： 冷彎薄壁型鋼： 熱軋型鋼： 式中 、分別為對x軸、y軸的有效凈截面抵抗矩； 、剛度最大主平面（對X軸）由引起的彎矩和剛度最小主平面（對y軸）由 引起的彎矩：當無拉條或設一根拉條時，

35、采用檁條跨中的彎矩；當設兩根拉條時：若，采用檁條跨中的彎矩；若，采用跨處的彎矩； 、分別為對x軸、y軸的凈截面抵抗矩； 、截面塑性發展系數； 鋼材的強度設計值。如屋面板不能阻止檁條發生側向失穩和扭轉變形(如未與檁條拴緊的石棉瓦、塑料瓦屋面等)時，檁條還應按下式驗算整體穩定性：冷彎薄壁型鋼： 熱軋型鋼： 式中 、分別為對x軸、y軸的有效截面抵抗矩； 、分別為對x軸、y軸的毛截面抵抗矩；受彎構件繞強軸的整體穩定系數（按簡支梁計算）；受彎構件繞強軸的整體穩定系數（按通用公式同墻梁）；(4)剛度驗算：單跨簡支實腹式檁條應驗算垂直于屋面坡度的撓度不超過容許值：C形薄壁型鋼檁條： Z形薄壁型鋼檁條： 式中

36、，荷載分量、分別為兩種薄壁型鋼垂直于屋面坡度方向上的線荷載分量標準值；、別為兩種薄壁型鋼沿屋面坡度方向上的慣性矩；為撓度容許值，對無積灰的瓦楞鐵和石棉瓦等輕型屋面，；對有積灰的瓦楞鐵和石棉瓦屋面、壓型鋼板、發泡水泥復合板、鋼絲網水泥瓦和其它水泥制品瓦材屋面，為檁條的跨度。§3.8墻梁的構造與計算一、墻梁的形式與布置在當前的工業與民用建筑中，為了減輕結構自重，滿足使用要求和縮短施工周期，加快建設進度，輕型墻體如壓型鋼板、EPS夾心墻面板、塑料瓦楞板等應用越來越廣泛。支承輕型墻體的墻梁多采用冷彎薄壁槽鋼、卷邊槽鋼、卷邊Z型鋼等。墻梁通常支承于建筑物的承重柱或墻架柱上，墻體荷載通過墻梁傳給

37、柱。墻梁跨度可為一個柱距的簡支梁或二個柱距的連續梁，從墻梁的受力性能、材料的充分利用來看，后者更合理。但考慮到節點構造、材料供應、運輸和安裝等方面的因素，現有墻梁大都設計成跨度為一個柱跨的單跨簡支梁。輕型墻體的墻梁多采用輕型槽鋼或卷邊槽鋼。通常墻梁的最大剛度平面在水平方向，以承擔水平風荷載。槽口的朝向應視具體情況而定：槽口向上，便于連接，但容易積灰積水，鋼材易銹蝕；槽口向下，不易積灰積水，但連接不便。墻梁的間距取決于墻板的材料強度、尺寸、所受荷載的大小等，如壓型鋼板較長、強度較高時，墻梁間距可達3m以上；而瓦楞鐵、石棉瓦及塑料板或因規格尺寸所限制，或因材料強度所限，墻梁的間距一般不超過2.5m

38、。采用石棉瓦作墻板時，墻梁間距通長取a=（100200）mm(為石棉瓦長度)，當石棉瓦強度不滿足要求，墻梁間距可取前者一半(a/2)。為了減小墻梁在豎向荷載作用下的計算跨度，提高墻梁穩定性，常在墻梁上設置拉條。當墻梁的跨度=46m時，可在跨中設置一道拉條，當>6m時，可在跨間三分點處設置二道拉條。拉條作為墻梁的豎向支承，利用斜拉條將拉力傳給柱。當斜拉條所懸掛的墻梁數超過5個時；宜在中間加設一道斜拉條，這樣可將拉力分段傳給柱。為了減少墻板自重對墻梁的偏心影響，當墻梁單側掛墻板時，拉條應連接在墻梁掛墻板的一側1/3處；當墻梁兩側均掛有墻板時，拉條宜連接在墻梁重心點處。圖3-7 墻梁拉條設置二

39、、墻梁設計計算1計算荷載作用在墻梁上的荷載主要有豎向自重荷載和水平方向風荷載。豎向自重荷載有墻體材料自重和墻梁自重，墻板自重及水平向的風荷載可根據建筑結構荷載規范(GB50009-2001)查取，墻梁自重根據實際截面確定，選取截面時可近似地取0.05kNm。同樣，根據建筑結構荷載規范的規定，當按承載能力極限狀態驗算墻梁的強度、穩定時，應以荷載設計值為依據；當按正常使用極限狀態驗算墻梁的剛度時，則應以荷載標準值為依據。墻梁的荷載組合有兩種：豎向荷載十水平風載(迎風壓力)；豎向荷載+水平風載(背風吸力)。求得了豎向荷載(墻板、墻梁自重等)和風荷載后，將這些單位面積荷載乘以墻梁間距化為作用在墻梁上的

40、線荷載。2內力分析墻梁系同時承受豎向荷載及水平風荷載作用的雙向受彎構件如圖2-6所示，當荷載未通過墻梁截面彎心時，如墻板放在墻梁外側且不落地時，計算尚應考慮雙彎矩的影響。在墻梁截面上，由外荷載產生的內力有：水平風荷載產生的彎矩、剪力；豎向荷載產生的彎矩、剪力（計算公式見表3-5）；兩側掛墻板的墻梁和一側掛墻板、另一側設有可阻止其扭轉變形的拉桿的墻梁，可不考慮彎扭雙力矩的影響（即可取=0），墻梁的設計公式與檁條相同。圖3-8 墻梁荷載示意圖表3-5 檁條（墻梁）的內力計算（簡支梁）拉條設置情況由產生的內力由產生的內力無拉條跨中有一道拉條拉條處負彎矩：拉條與支座間正彎：三分點處各有一道拉條拉條處負

41、彎矩：跨中正彎矩：3截面設計(1)確定有效截面特性：首先根據墻梁跨度、荷載和拉條設置情況，先初選墻梁截面，然后由墻梁內力及選擇墻梁毛截面特性，求得墻梁截面各組成板件端點處的應力：式中、-繞主軸x、y的彎矩和雙彎扭力矩；、截面對主軸x、y的毛截面抵抗矩和毛截面扇性抵抗矩。根據求得的各組成板件端點應力及板件支承情況等確定有效截面尺寸，進而求出墻梁有效截面的截面特性。(2)強度計算：正應力計算： 式中、分別為截面對主軸x、y的有效凈截面抵抗矩。其他符號含義同前。各內力引起的截面正應力符號規定如下：由彎矩、引起的截面各點正應力的符號可依其使該點之纖維受拉或受壓而定，以受壓為正；由雙彎矩引起正應力符號，

42、可根據扭矩的正負規定，由此 (逆時針的)所產生的截面各角點正應力的符號可按圖3-9確定。圖3-9 由引起正應力符號剪應力計算： 式中， 鋼材的抗剪強度；、墻梁在x、y方向的剪力最大值；、墻梁沿主軸x、y方向的計算高度，取型鋼板件連接處兩圓弧起點之間的距離；墻梁截面的厚度。(3)整體穩定性計算：當墻梁兩側掛有墻板，或單側掛有墻板承擔迎風水平荷載，由于受壓豎向板件與墻板有牢固連接，一般認為能保證墻梁的整體穩定性，不需計算；對于單側掛有墻板的墻梁作用著背風風荷載時，由于墻梁的主要受壓豎向板件未與墻板牢固連接，在構造上不能保證墻梁的整體穩定性，尚需按下式計算其整體穩定性：式中為單向彎矩作用下墻梁的整體

43、穩定系數，按下式計算，其他各項符號的意義均同前。式中 梁在彎矩作用平面外的長細比；截面高度；毛截面面積；梁的側向計算長度，；梁的側向計算長度系數，按冷彎薄壁型鋼結構技術規范GB500182002附錄A采用；梁的跨度； 、系數，按按冷彎薄壁型鋼結構技術規范GB500182002附錄A采用； 橫向荷載作用點到截面彎心的距離，對于偏心壓桿或當橫向荷載作用在彎心時=0；當荷載不作用在彎心且荷載方向指向彎心（或作用點位于彎心上側）時為負，而離開彎心（或位于彎心下側）時為正； (4)剛度計算：在水平風荷載作用下，墻梁為一簡支梁，其最大撓度按下式計算：在豎向荷載作用下，拉條作為墻梁的豎向支承，墻梁為一連續梁

44、，其最大撓度按下式計算：要求墻梁在豎向和水平方向的最大撓度均不大于墻梁的容許撓度，即：式中 為墻梁的容許撓度按下列規定采用：壓型鋼板、瓦楞鐵墻面（水平方向）；窗洞頂部的墻梁（水平方向和豎向）： (為墻梁跨度)。且其豎向撓度不得大于l0mm，不然會影響窗扇的關啟。(5)拉條計算：墻梁計算時，拉條作為墻梁的豎向支承點，因此拉條所受拉力即為墻梁承受豎向荷載時拉條支撐處的支座反力，由此可知拉條反力：當墻梁跨中設一道拉條時：當墻梁1/3點處設兩道拉條時：拉條所需面積：-拉條凈面積，如拉條有螺紋，則取螺紋處的有效截面積。拉條直徑不小于8mm；-拉條設計強度。拉條通常由圓鋼制作，根據鋼結構設計規范（GB50

45、017-2003）的規定，圓鋼強度應乘以0.95的折減系數。§3.9剛架支撐的設計和構造一剛架支撐的作用(1)與承重剛架組成剛強縱向構架以保證主剛架在安裝和使用中的整體穩定性和縱向剛度。(2)為剛架平面外提供可靠的支撐或減少剛架平面外的計算長度。(3)承受房屋端部山墻的風荷載、吊車縱向水平荷載及其它縱向力(如溫度應力等)。(4)在地震區尚應承受房屋的縱向水平地震作用。二剛架支撐體系的組成(1)橫向水平支撐：實腹式剛架應在橫梁上翼緣平面設置上弦橫向水平支撐。橫向水平支撐宜采用X型，其構件可采用張緊的圓鋼，也可采用角鋼等剛度較大的截面形式。(2)柱間支撐：在房屋的縱向框架平面內應設置必要

46、的柱間支撐。柱間支撐也宜采用X型，其交叉斜桿與水平面的夾角不宜大于55；在不設吊車、僅設懸掛吊車或僅設起重量不大于5噸的非重級工作制吊車時，柱間支撐可采用張緊的圓鋼；其它情況下，柱間支撐宜采用單片型鋼支撐或雙片型鋼支撐，其中間交叉節點板及兩端節點板都應牢固焊接。當有吊車梁或房屋高度較大時，應分層設置柱間支撐。(3)水平系桿：在剛架構件轉折處，即梁柱連接處和屋脊處的受壓翼緣，應設置通長水平系桿。滿足長細比要求的檁條也可同時兼作水平系桿。(4)隅撐：當橫梁和柱的內側翼緣需要設置側向支撐點時，可利用連接于外側翼緣的檁條或墻梁設置隅撐。隅撐宜采用單角鋼制作，其可連接在內翼緣附近的腹板上，也可連接在內翼

47、緣上，通常采用單個螺栓連接，隅撐與剛架構件的腹板的夾角不宜小于45。三支撐構件的設計計算1支撐設計計算載荷(1)縱向風荷載由房屋兩端山墻和天窗架端壁傳來的集中風荷載，當房屋有伸縮縫時，則為房屋一端山墻和天窗架端壁傳來的集中風荷載，并應根據山墻結構包括抗風柱和抗風桁架的布置，按現行建筑結構荷載規范(GB500092001)的規定，分別計算作用在屋架下弦端支座處的風荷載，作用在吊車梁頂面處的風荷載。(2)吊車縱向水平荷載由吊車在軌道上縱向行駛所產生的剎車力，一般按不多于兩臺吊車計算，該荷載的設計值可由下式決定：式中在同一柱列上由兩臺起重量最大的吊車所有剎車輪（一般每臺吊車的剎車輪數可取吊車一側輪數

48、的一半）的最大輪壓之和。由于輕型鋼結構的屋面荷載較輕，支撐的縱向抗震能力較強，歷次地震在一些震害調查中未發現有縱向震害，故支撐按建筑抗震設計規范的規定設置，一般可不再進行抗震強度驗算。2支撐構件內力計算(1)計算各支撐桿件的內力時，假設各連接節點均為鉸接，并忽略各桿件的偏心影響，即各桿件均可按軸心受拉或軸心受壓構件計算。(2)剛架斜梁上橫向水平支撐的內力，應根據縱向風荷載按支承于柱頂的水平桁架計算；對于交叉支撐可不計壓桿的受力，如圖3-10所示。圖3-10 橫向水平支撐計算簡圖 圖3-11 柱間支撐計算簡圖(3)柱間支撐的內力，應根據該柱列所受縱向風荷載(如有吊車，還應計入吊車縱向制動力)按支

49、承于柱腳基礎上的豎向懸臂桁架計算；對于交叉支撐可不計壓桿的受力，如圖3-11所示。當同一柱列設有多道縱向柱間支撐時，縱向力在各支撐間可按均勻分布考慮。(4)隅撐應按軸心受壓構件設計，其軸壓力可按下式計算：式中隅撐與檁條軸線的夾角； 隅撐的斜桿數； 實腹梁受壓翼緣的截面積； 實腹梁鋼材的強度設計值； 實腹梁鋼材的屈服點。3支撐構件截面驗算。(1)支撐構件的長細比驗算。支撐的截面尺寸一般由桿件的長細比的構造要求確定，即首先應滿足其容許長細比的要求：按鋼結構設計規范(GB500172003)之規定，支撐壓桿的=200；拉桿的=400。計算支撐桿件的時，應符合下列規定：張緊圓鋼拉桿的長細比不受限制。十

50、字交叉支撐的斜桿僅作受拉桿件驗算時，其平面外的計算長度取節點中心間的距離(交叉點不作為節點考慮)；而其平面內的計算長度取節點中心至交叉點間的距離。計算單角鋼受拉桿件的長細比時，應采用角鋼最小回轉半徑；但在計算單角鋼交叉拉桿在支撐平面外的長細比時，應采用與角鋼肢邊平行軸的回轉半徑。雙片支撐的單肢桿件在平面外的計算長度，可取橫向聯系桿之間的距離。(2)支撐構件的強度和穩定性驗算。按軸心受拉或受壓驗算各支撐構件的強度和穩定性：軸心受拉受壓構件強度驗算：軸心受壓構件穩定性驗算：上兩式中軸心拉力或壓力； 構件的毛截面面積； 構件的凈截面面積； 材料設計強度； 軸心受壓構件的穩定系數，按鋼結構設計規范(G

51、B500172003)的規定計算。§3.10壓型鋼板的設計與計算一、壓型鋼板的類型及適用條件壓型鋼板是以冷軋薄鋼板為基板，經鍍鋅或鍍鋅后覆以彩色涂層再經輥彎成型的波紋板材，具有成型靈活、施工速度快、外觀美觀、重量輕、易于工業化、商品化生產等特點，廣泛用作建筑屋面及墻面圍護材料。壓型鋼板按表面處理情況可分為以下三種：1.鍍鋅壓型鋼板：其基板為熱鍍鋅板，鍍鋅層重應不小于275g/m2(雙面)，產品標準應符合國際連續熱鍍鋅薄鋼板和鋼帶的要求。2.涂層壓型鋼板：在熱鍍鋅基板上增加彩色涂層的薄板壓型而成，其產品標準應符合GBT1275491彩色涂層鋼板及鋼帶的要求。3.鋅鋁復合涂層壓型鋼板：為新一代無緊固件的扣壓式壓型鋼板，其使用壽命更長，但要求基板為專用的、強度等級更高的冷軋薄鋼板。 壓型鋼板根據其波型截面可分為：高波板：波高大于70mm，適用于作屋面板；中波板：波高3070mm，適用于作樓面板及中小跨度的屋面板；低波板：波高小于30mm，適用于作墻面板。選用壓型鋼板時，應根據荷載及使用情況選用已有的定型產品。壓型鋼板的屋面坡度可在1/61/20間采用，當屋面排水面積較大