1、郭小農郭小農同濟大學建筑工程系同濟大學建筑工程系第第0303章章門式剛架結構設計門式剛架結構設計20132013建筑鋼結構設計建筑鋼結構設計同濟大學建筑工程系同濟大學建筑工程系提綱提綱1.1.門式剛架的門式剛架的結構布置結構布置2.2.門式剛架的門式剛架的荷載荷載3.3.主剛架主剛架設計設計4.4.支撐體系支撐體系設計設計5.5.圍護結構圍護結構設計設計6.6.節點節點設計設計第第1 1節節門式剛架的結構布置門式剛架的結構布置20132013建筑鋼結構設計建筑鋼結構設計同濟大學建筑工程系同濟大學建筑工程系1.1 適用范圍適用范圍第第.2條條規定，規定，門式剛架適用于：門式剛架適

2、用于： 主承重結構為單跨或多跨實腹門式剛架；主承重結構為單跨或多跨實腹門式剛架； 具有輕型屋蓋和輕型外墻；具有輕型屋蓋和輕型外墻； 無橋式吊車；無橋式吊車； 或起重量不大于或起重量不大于20T的的A1A5工作級別橋式吊車；工作級別橋式吊車； 或起重量不大于或起重量不大于3T的懸掛式起重機；的懸掛式起重機； 外墻亦可采用砌體。外墻亦可采用砌體。門式剛架輕型房屋鋼結構技術規程門式剛架輕型房屋鋼結構技術規程CECS102:200220132013建筑鋼結構設計建筑鋼結構設計同濟大學建筑工程系同濟大學建筑工程系門剛規程門剛規程第第.3條條【思考思考0101】某單層工業廠房，設有某單層工

3、業廠房，設有10T10T的的A8A8工作制工作制橋式吊車，能否適用于橋式吊車，能否適用于門剛規程門剛規程？【思考思考0202】外墻采用砌體和輕型墻板，哪種情況下外墻采用砌體和輕型墻板，哪種情況下的結構受力更有利？的結構受力更有利？門剛規程門剛規程第第.2條條1.1 適用范圍適用范圍20132013建筑鋼結構設計建筑鋼結構設計同濟大學建筑工程系同濟大學建筑工程系1.2 結構組成結構組成山墻角柱山墻抗風柱山墻檁條門洞立柱通長剛性系桿剛性系桿墻面直拉條墻面斜拉條窗邊立柱屋脊斜拉條通長剛性系桿柱間支撐屋面水平支撐剛架梁剛架柱屋面檁條屋檐斜拉條屋面直拉條20132013建筑鋼結構設計建筑

4、鋼結構設計同濟大學建筑工程系同濟大學建筑工程系橫向主剛架：橫向主剛架：剛架柱、剛架梁剛架柱、剛架梁支撐系統：支撐系統：屋面支撐、屋面系桿、柱間支撐、隅撐屋面支撐、屋面系桿、柱間支撐、隅撐圍護系統：圍護系統：墻面圍護系統：抗風柱、墻梁、拉條墻面圍護系統：抗風柱、墻梁、拉條屋面圍護系統：檁條、拉條屋面圍護系統：檁條、拉條1.2 結構組成結構組成20132013建筑鋼結構設計建筑鋼結構設計同濟大學建筑工程系同濟大學建筑工程系l豎向荷載豎向荷載屋面板屋面板 檁條檁條 框架梁框架梁 剛架剛架柱柱 基礎基礎l橫向水平風荷載橫向水平風荷載側墻墻面板側墻墻面板 墻梁墻梁 剛架剛架柱柱 基礎；基礎；l縱向水平風

5、荷載縱向水平風荷載山墻面板山墻面板墻梁墻梁抗風柱抗風柱屋面支撐屋面支撐柱間支撐柱間支撐基礎；基礎；l吊車橫向水平荷載吊車橫向水平荷載吊車軌道吊車軌道 吊車梁吊車梁 牛腿牛腿 剛架剛架柱柱 基礎基礎l吊車縱向水平荷載吊車縱向水平荷載吊車軌道吊車軌道吊車梁吊車梁牛腿牛腿 剛架剛架柱柱柱間支撐柱間支撐基礎基礎1.3 傳力路徑傳力路徑20132013建筑鋼結構設計建筑鋼結構設計同濟大學建筑工程系同濟大學建筑工程系1.4 結構形式結構形式 (a)單跨剛架單跨剛架 （b）雙跨剛架（）雙跨剛架（c）多跨剛架）多跨剛架 (d)帶挑檐架帶挑檐架 （e）帶毗屋剛架）帶毗屋剛架 （f）單坡剛架）單坡剛架 20132

6、013建筑鋼結構設計建筑鋼結構設計同濟大學建筑工程系同濟大學建筑工程系1.5 溫度區段溫度區段 門剛規范門剛規范第第4.3.1條條縱向溫度區段不大于縱向溫度區段不大于300m；橫向溫度區段不大于橫向溫度區段不大于150m；有計算依據時可適當加大；有計算依據時可適當加大； 普鋼規范普鋼規范第第8.1.5條條門鋼規范取門鋼規范取值更寬松值更寬松20132013建筑鋼結構設計建筑鋼結構設計同濟大學建筑工程系同濟大學建筑工程系1.5 溫度區段溫度區段A A）設置雙柱；設置雙柱； B B）吊車梁及檁條連接采用長圓孔；吊車梁及檁條連接采用長圓孔；C C）每個溫度區段形成獨立的支撐體系每個溫度區段形成獨立的

7、支撐體系溫度縫構造溫度縫構造20132013建筑鋼結構設計建筑鋼結構設計同濟大學建筑工程系同濟大學建筑工程系1.6 剛架布置剛架布置門鋼規范門鋼規范第第4.2節：節：(1) 跨度：跨度：一般為一般為936m，常以，常以3m為模數為模數(2) 柱距：柱距：應綜合考慮使用要求、剛架跨度、荷載條件等因應綜合考慮使用要求、剛架跨度、荷載條件等因素，宜取素，宜取6m、7.5m、9m。超過。超過10m時，用鋼量顯著增加，時，用鋼量顯著增加，一般需要設置托架或托梁。一般需要設置托架或托梁。(3) 高度：高度：由使用要求確定，常為由使用要求確定，常為4.59m；注意：當有橋式吊車時，高度不宜大于注意：當有橋式

8、吊車時，高度不宜大于12m。(4) 挑檐長度：挑檐長度：根據使用要求確定，宜為根據使用要求確定，宜為0.51.2m20132013建筑鋼結構設計建筑鋼結構設計同濟大學建筑工程系同濟大學建筑工程系(5) 屋面坡度：屋面坡度：1/201/8(6) 截面形式：截面形式：多采用焊接多采用焊接H型鋼，可等截面，也可變截面；型鋼，可等截面，也可變截面；(7) 柱腳形式：柱腳形式：可鉸接，可剛接；可鉸接，可剛接；【思考思考0303】右右圖所示剛架，圖所示剛架，柱腳是鉸接還柱腳是鉸接還是剛接？是剛接？1.6 剛架布置剛架布置20132013建筑鋼結構設計建筑鋼結構設計同濟大學建筑工程系同濟大學建筑工程系1.7

9、 屋面支撐布置屋面支撐布置參參門鋼規范門鋼規范第第4.5節節(1) 屋蓋橫向支撐屋蓋橫向支撐宜設置在溫度區段的第一個或第二個開間；當端宜設置在溫度區段的第一個或第二個開間；當端部支撐設置在第二個開間時，在第一個開間的相應位置應設置部支撐設置在第二個開間時，在第一個開間的相應位置應設置剛性系桿。剛性系桿。20132013建筑鋼結構設計建筑鋼結構設計同濟大學建筑工程系同濟大學建筑工程系參參門鋼規范門鋼規范第第4.5節節(2) 在剛架轉折處（如屋在剛架轉折處（如屋脊和柱頂）應沿廠房脊和柱頂）應沿廠房全長設置剛性系桿；全長設置剛性系桿；(3) 在設置柱間支撐的開在設置柱間支撐的開間，宜同時設置屋蓋間，

10、宜同時設置屋蓋橫向支撐，以組成幾橫向支撐，以組成幾何不變體系。何不變體系。1.7 屋面支撐布置屋面支撐布置20132013建筑鋼結構設計建筑鋼結構設計同濟大學建筑工程系同濟大學建筑工程系參參門鋼規范門鋼規范第第4.5節節(4) 屋面交叉支撐一般按柔性拉桿設計，考慮一根受拉另一根退出屋面交叉支撐一般按柔性拉桿設計，考慮一根受拉另一根退出工作。剛性系桿則應按壓桿設計。工作。剛性系桿則應按壓桿設計。(5) 屋面檁條可兼作剛性系桿。但此時檁條需按壓彎構件進行驗算。屋面檁條可兼作剛性系桿。但此時檁條需按壓彎構件進行驗算。1.7 屋面支撐布置屋面支撐布置20132013建筑鋼結構設計建筑鋼結構設計同濟大學

11、建筑工程系同濟大學建筑工程系參參門鋼規范門鋼規范第第4.5節節(6) 在設有在設有帶駕駛室帶駕駛室且起重量大于且起重量大于15T的橋式吊車的跨間，應沿屋的橋式吊車的跨間，應沿屋蓋邊緣設置縱向支撐。蓋邊緣設置縱向支撐。1.7 屋面支撐布置屋面支撐布置20132013建筑鋼結構設計建筑鋼結構設計同濟大學建筑工程系同濟大學建筑工程系【思考思考0404】圖示廠房，左側山墻為開門方便，設置了圖示廠房，左側山墻為開門方便，設置了2 2根抗風柱，根抗風柱，其屋面支撐布置是否合理？其屋面支撐布置是否合理？1.7 屋面支撐布置屋面支撐布置20132013建筑鋼結構設計建筑鋼結構設計同濟大學建筑工程系同濟大學建筑

12、工程系【思考思考0505】圖示廠房，屋脊和柱頂布置了通長系桿，但是沒有橫圖示廠房，屋脊和柱頂布置了通長系桿，但是沒有橫向水平支撐的屋面梁中間并沒有布置通長系桿。請思考其原因。向水平支撐的屋面梁中間并沒有布置通長系桿。請思考其原因。1.7 屋面支撐布置屋面支撐布置20132013建筑鋼結構設計建筑鋼結構設計同濟大學建筑工程系同濟大學建筑工程系門鋼規范門鋼規范第第4.5節節(1) 柱間支撐間距應根據房屋的柱距、受力情況和安裝條柱間支撐間距應根據房屋的柱距、受力情況和安裝條件確定，當無吊車時，宜取件確定，當無吊車時，宜取3045m。(2) 當建筑物寬度大于當建筑物寬度大于60m時，在內柱柱列宜適當增

13、加柱間時，在內柱柱列宜適當增加柱間支撐。支撐。1.8 柱間支撐布置柱間支撐布置20132013建筑鋼結構設計建筑鋼結構設計同濟大學建筑工程系同濟大學建筑工程系【思考思考0606】圖示圖示2 2跨廠房。中柱布置柱間支撐和不布置柱間支撐的跨廠房。中柱布置柱間支撐和不布置柱間支撐的情況下，屋面支撐的計算簡圖有何差別？山墻縱向風荷載的傳遞情況下，屋面支撐的計算簡圖有何差別？山墻縱向風荷載的傳遞路徑有和差別？路徑有和差別？1.8 柱間支撐布置柱間支撐布置20132013建筑鋼結構設計建筑鋼結構設計同濟大學建筑工程系同濟大學建筑工程系1.8 柱間支撐布置柱間支撐布置20132013建筑鋼結構設計建筑鋼結構

14、設計同濟大學建筑工程系同濟大學建筑工程系門鋼規范門鋼規范第第4.5節節(3) 當房屋高度較大時，宜當房屋高度較大時，宜分層分層設置設置柱間支撐。斜撐和柱的柱間支撐。斜撐和柱的夾角應在夾角應在3060度之間，宜度之間，宜接近接近45度。度。(4) 柱間支撐可采用帶柱間支撐可采用帶張緊裝置張緊裝置的十字交叉圓鋼支撐。的十字交叉圓鋼支撐。1.8 柱間支撐布置柱間支撐布置20132013建筑鋼結構設計建筑鋼結構設計同濟大學建筑工程系同濟大學建筑工程系(5) 當設有起重量不小于當設有起重量不小于5T的橋式吊車時，柱間宜采用剛性支撐。的橋式吊車時，柱間宜采用剛性支撐。在溫度區段端部，吊車梁以下不宜設置剛性

15、柱間支撐。在溫度區段端部，吊車梁以下不宜設置剛性柱間支撐。【思考思考0707】以下兩種柱間支撐布置方式，哪個更好？以下兩種柱間支撐布置方式，哪個更好？1.8 柱間支撐布置柱間支撐布置第第2 2節節門式剛架的荷載門式剛架的荷載20132013建筑鋼結構設計建筑鋼結構設計同濟大學建筑工程系同濟大學建筑工程系2.1 恒荷載恒荷載(1) 結構自重、圍護結構自重：按結構自重、圍護結構自重：按建筑結構荷載規范建筑結構荷載規范；(2) 懸掛荷載、設備荷載等固定荷載：按實際情況懸掛荷載、設備荷載等固定荷載：按實際情況p常用數據常用數據(1) 壓型鋼板、夾芯板自重：壓型鋼板、夾芯板自重：0.100.25 kN/

16、m2(2) 屋面檁條、隅撐、屋面支撐等自重：屋面檁條、隅撐、屋面支撐等自重：0.100.15 kN/m2(3) 屋面恒載通常取值：屋面恒載通常取值： 0.200.30 kN/m220132013建筑鋼結構設計建筑鋼結構設計同濟大學建筑工程系同濟大學建筑工程系2.2 活荷載活荷載門剛規程門剛規程第第3.2.2條條(1) 當采用壓型鋼板輕型屋面時，屋面豎向均布活荷載標準當采用壓型鋼板輕型屋面時，屋面豎向均布活荷載標準值（按水平投影面積計算）應般取值（按水平投影面積計算）應般取0.5 kN/m2(2) 注：構件負荷面積超過注：構件負荷面積超過60m2可取可取0.3 kN/m2p常用數據常用數據(1)

17、 屋面活荷載：驗算剛架時取屋面活荷載：驗算剛架時取0.30 kN/m2(2) 屋面活荷載：驗算屋面檁條時取屋面活荷載：驗算屋面檁條時取0.50 kN/m220132013建筑鋼結構設計建筑鋼結構設計同濟大學建筑工程系同濟大學建筑工程系2.3 雪荷載雪荷載(1) 按按荷載規范荷載規范采用，考慮增大系數和不均勻系數。采用，考慮增大系數和不均勻系數。(2) 屋面雪荷載不與屋面活荷載同時考慮。屋面雪荷載不與屋面活荷載同時考慮。【思考思考08】某輕型門式剛架廠房位于某輕型門式剛架廠房位于南京南京，計算屋面，計算屋面檁條時活荷載取為檁條時活荷載取為0.50kN/m2，檁條是否安全？，檁條是否安全？2013

18、2013建筑鋼結構設計建筑鋼結構設計同濟大學建筑工程系同濟大學建筑工程系2.3 雪荷載雪荷載20132013建筑鋼結構設計建筑鋼結構設計同濟大學建筑工程系同濟大學建筑工程系2.4 吊車荷載吊車荷載荷載規范荷載規范第第5.1節節（1）豎向荷載；最大輪壓）豎向荷載；最大輪壓Pmax（2）縱向水平剎車力；）縱向水平剎車力；10%Pmax（3）橫向水平剎車力；）橫向水平剎車力；起重量起重量10T：12%(G+Q)起重量起重量 10T：10%(G+Q)總橫向水平力平均分布到各輪上。總橫向水平力平均分布到各輪上。其中其中G為小車重量；為小車重量；Q為額定起重量。為額定起重量。注：手動吊車和電動葫蘆可不考慮

19、水平荷載。注：手動吊車和電動葫蘆可不考慮水平荷載。20132013建筑鋼結構設計建筑鋼結構設計同濟大學建筑工程系同濟大學建筑工程系2.5 地震作用地震作用門剛規程門剛規程第第3.2.4條條地震作用地震作用按按建筑抗震設計規范建筑抗震設計規范 GB50011采用。采用。門剛規程門剛規程第第3.1.6條條抗震驗算時，結構的阻尼比可取抗震驗算時，結構的阻尼比可取0.05。p比較比較抗震規范抗震規范第第9.2.5條條單層廠房鋼結構：根據圍護結構情況，取單層廠房鋼結構：根據圍護結構情況，取0.0450.0520132013建筑鋼結構設計建筑鋼結構設計同濟大學建筑工程系同濟大學建筑工程系2.6 風荷載風荷

20、載0wwzskwk風荷載標準值（風荷載標準值（kN/m2）；）；w0基本風壓，按基本風壓，按建筑結構荷載規范建筑結構荷載規范的規定值的規定值乘乘1.05； z風荷載高度變化系數，按風荷載高度變化系數，按建筑結構荷載規范建筑結構荷載規范規定；規定； 當高度小于當高度小于10m時，應按時，應按10m高度處的數值采用高度處的數值采用； s風荷載體型系數。風荷載體型系數。 門鋼規程門鋼規程第第3.2.3條、附錄條、附錄A20132013建筑鋼結構設計建筑鋼結構設計同濟大學建筑工程系同濟大學建筑工程系分 區 端 區 中 間 區 建筑 類型 1E 2E 3E 4E 5E 6E 1 2 3 4 5 6 封閉

21、式 0.50 1.40 0.80 0.70 0.90 0.30 0.25 1.00 0.65 0.55 0.65 0.15 部分封閉式 0.10 1.80 1.20 1.10 1.00 0.20 0.15 1.40 1.05 0.95 0.75 0.05 注： 表中正號(壓力)表示風力由外朝向表面，負號(吸力)表示風力自表面向外離開，下同； (a) (b) 圖 5 剛架的風荷載體型系數分區 (a) 雙坡剛架；(b) 單坡剛架 2.6 風荷載風荷載20132013建筑鋼結構設計建筑鋼結構設計同濟大學建筑工程系同濟大學建筑工程系門剛規程門剛規程荷載規范荷載規范p比較比較1：門剛規程門剛規程與與荷載

22、規范荷載規范的體型系數比較的體型系數比較【思考思考0909】當房屋檐口較低、跨度較大時，采用當房屋檐口較低、跨度較大時，采用門鋼規范門鋼規范與與荷載規范荷載規范的體型系數，哪個更偏于安全？的體型系數，哪個更偏于安全？2.6 風荷載風荷載20132013建筑鋼結構設計建筑鋼結構設計同濟大學建筑工程系同濟大學建筑工程系門剛規程門剛規程荷載規范荷載規范【算例算例01】柱距柱距6m，檐高，檐高6m，跨度，跨度20m，上海。，上海。最大彎矩：最大彎矩：Mmax=111.07 kN*m總剪力總剪力Vx：Vx=15.419 kN總吸力總吸力Nz：Nz=57.172 kN最大彎矩：最大彎矩：Mmax=100.

23、8 kN*m總剪力總剪力Vx：Vx=26.680 kN總吸力總吸力Nz：Nz=38.115 kN2.6 風荷載風荷載20132013建筑鋼結構設計建筑鋼結構設計同濟大學建筑工程系同濟大學建筑工程系【算例算例02】柱距柱距6m，檐高，檐高10m，跨度，跨度15m，上海。，上海。門剛規程門剛規程荷載規范荷載規范Mmax=119.0 kN*mVx=26.810 kNNz=43.330 kNMmax=148.2 kN*mVx=44.782 kNNz=28.886 kN2.6 風荷載風荷載20132013建筑鋼結構設計建筑鋼結構設計同濟大學建筑工程系同濟大學建筑工程系封閉房屋封閉房屋半封閉房屋半封閉房屋

24、p比較比較2：封閉房屋封閉房屋與與半封閉房屋半封閉房屋的體型系數比較的體型系數比較p注意：注意：部分封閉式房屋的屋面風吸力要比封閉式部分封閉式房屋的屋面風吸力要比封閉式大大50%！2.6 風荷載風荷載20132013建筑鋼結構設計建筑鋼結構設計同濟大學建筑工程系同濟大學建筑工程系中間區中間區端區端區p比較比較3：中間區中間區與與端區端區的體型系數比較的體型系數比較p注意：注意：端區風荷載較大，但是受風面積較小，因此通常端榀端區風荷載較大，但是受風面積較小，因此通常端榀剛架截面不需要加大。剛架截面不需要加大。2.6 風荷載風荷載20132013建筑鋼結構設計建筑鋼結構設計同濟大學建筑工程系同濟大

25、學建筑工程系2.7 荷載組合荷載組合l1.2D+1.4 Ll1.2D+1.4 Wl1.0D+1.4 W（恒載有利時）（恒載有利時）l1.2D+1.4 Cl1.2D+1.40.9 L + 1.4 0.9 Wl1.2D+1.40.9 L +1.40.9 W+1.40.9 C地震組合：地震組合：抗震規范抗震規范第第5.4.1條條非地震組合：非地震組合：荷載規范荷載規范第第3.2.4條條l1.2Gek+ 1.3 Eh第第3 3節節主剛架設計主剛架設計20132013建筑鋼結構設計建筑鋼結構設計同濟大學建筑工程系同濟大學建筑工程系3.1 計算簡圖計算簡圖l按按平面剛架平面剛架計算；計算；l約束條件根據柱

26、腳構造決定；約束條件根據柱腳構造決定；l梁柱節點剛接還是鉸接根據構造決定；梁柱節點剛接還是鉸接根據構造決定；20132013建筑鋼結構設計建筑鋼結構設計同濟大學建筑工程系同濟大學建筑工程系3.2 截面選取截面選取l無橋式吊車：梁、柱可采用變截面或等截面無橋式吊車：梁、柱可采用變截面或等截面l有橋式吊車：柱宜采用等截面形式有橋式吊車：柱宜采用等截面形式l跨度跨度 15m，柱高，柱高 6m時，剛架梁宜采用等截面。時，剛架梁宜采用等截面。l跨度跨度 15m，柱高，柱高 6m時，宜采用變截面。時，宜采用變截面。多采用焊接多采用焊接H型截面：變截面或等截面型截面：變截面或等截面20132013建筑鋼結構

27、設計建筑鋼結構設計同濟大學建筑工程系同濟大學建筑工程系3.3 截面校核截面校核l腹板的屈曲后強度計算腹板的屈曲后強度計算l強度驗算強度驗算l平面內整體穩定驗算平面內整體穩定驗算l平面外整體穩定驗算平面外整體穩定驗算l局部穩定驗算局部穩定驗算特點：考慮特點：考慮腹板腹板的的屈曲后強度屈曲后強度驗算內容：按驗算內容：按壓彎構件壓彎構件驗算以下內容：驗算以下內容：20132013建筑鋼結構設計建筑鋼結構設計同濟大學建筑工程系同濟大學建筑工程系3.4 腹板的屈曲后強度腹板的屈曲后強度(A) 構造要求構造要求(1) 腹板應為直線變化，變化率（腹板應為直線變化，變化率（楔率楔率）60mm/m；(2) 板件

28、寬厚比限值：板件寬厚比限值： yftb235151ywwfth23525020132013建筑鋼結構設計建筑鋼結構設計同濟大學建筑工程系同濟大學建筑工程系(B) 受壓和受彎受壓和受彎腹板的有效寬度腹板的有效寬度：利用屈曲后強度時，應按利用屈曲后強度時，應按有效寬度有效寬度計算其截面幾何特性。計算其截面幾何特性。l當腹板全部受壓時：當腹板全部受壓時：wehhcehhl當腹板部分受拉時，當腹板部分受拉時，受拉區全部有受拉區全部有效效，受壓區有效寬度為：，受壓區有效寬度為：3.4 腹板的屈曲后強度腹板的屈曲后強度20132013建筑鋼結構設計建筑鋼結構設計同濟大學建筑工程系同濟大學建筑工程系(B)

29、受壓和受彎受壓和受彎腹板的有效寬度腹板的有效寬度：3.4 腹板的屈曲后強度腹板的屈曲后強度20132013建筑鋼結構設計建筑鋼結構設計同濟大學建筑工程系同濟大學建筑工程系(1) 腹板兩邊緣的壓應力分布不均勻系數腹板兩邊緣的壓應力分布不均勻系數 maxmin腹板板件邊緣中壓應力較大的值，取為正；腹板板件邊緣中壓應力較大的值，取為正；腹板板件另側邊緣的應力，以壓為正，拉為負腹板板件另側邊緣的應力，以壓為正，拉為負minmax(2) 受壓板件穩定系數受壓板件穩定系數11112. 011622k(3) 計算參數計算參數 ywwfkth2351 .28有效寬度的計算步驟：有效寬度的計算步驟：3.4 腹板

30、的屈曲后強度腹板的屈曲后強度20132013建筑鋼結構設計建筑鋼結構設計同濟大學建筑工程系同濟大學建筑工程系有效寬度的計算步驟：有效寬度的計算步驟：(4) 有效寬度系數有效寬度系數 當8 . 0時 1 當2 . 18 . 0時 ) 8 . 0( 9 . 01 當2 . 1時 ) 2 . 1(24. 064. 0 wehhcehh(5) 腹板受壓區的有效寬度腹板受壓區的有效寬度 (6) 腹板有腹板有效寬度效寬度的分布的分布 當截面全部受壓當截面全部受壓521eehh12eeehhheehh4 . 01當截面部分受拉當截面部分受拉eehh6 . 023.4 腹板的屈曲后強度腹板的屈曲后強度2013

31、2013建筑鋼結構設計建筑鋼結構設計同濟大學建筑工程系同濟大學建筑工程系(C) 受剪受剪腹板的有效寬度腹板的有效寬度：(1) 計算板件受剪時計算板件受剪時的局部穩定系數的局部穩定系數22)(434. 5 1)(34. 54 1wwwwhakhahakha，當時，當(2) 參數參數ywwwfkth23537(3) 腹板屈曲后腹板屈曲后的抗剪強度的抗剪強度vwvwvwvwvvwffffff)275. 01 ( 4 . 1)8 . 0(64. 01 4 . 18 . 0 8 . 0時，當時，當時，當(4) 腹板的抗剪承載力腹板的抗剪承載力vwwdfthV3.4 腹板的屈曲后強度腹板的屈曲后強度201

32、32013建筑鋼結構設計建筑鋼結構設計同濟大學建筑工程系同濟大學建筑工程系3.5 強度驗算強度驗算(A) 受彎構件受彎構件當截面為雙軸對稱時當截面為雙軸對稱時215 . 01dfefVVMMMMl當當 時時 ：dVV5 . 0eMM ddVVV5 . 0l當當 時：時： fthAMwfffWMeep 理解公式理解公式V=Vd時，時，fMM 【思考思考1010】此處的此處的受彎構件強度驗算受彎構件強度驗算公式，和公式，和鋼結構鋼結構設計規范設計規范相比有相比有何不同？何不同？20132013建筑鋼結構設計建筑鋼結構設計同濟大學建筑工程系同濟大學建筑工程系(B) 壓彎構件壓彎構件l當當 時時 ：d

33、VV5 . 0ddVVV5 . 0l當當 時：時： NeMM eeeNeANWMM215 . 01dNfNeNfVVMMMMANfthAMwfNf當截面為雙軸對稱時當截面為雙軸對稱時fWMANWMeeeeNe3.5 強度驗算強度驗算20132013建筑鋼結構設計建筑鋼結構設計同濟大學建筑工程系同濟大學建筑工程系3.6 整體穩定驗算整體穩定驗算平面內整體穩定驗算平面內整體穩定驗算平面外整體穩定驗算平面外整體穩定驗算詳見詳見鋼結構課程設計鋼結構課程設計第第4 4節節支撐體系設計支撐體系設計20132013建筑鋼結構設計建筑鋼結構設計同濟大學建筑工程系同濟大學建筑工程系4.1 屋面支撐屋面支撐計算簡

34、圖計算簡圖l水平放置的桁架；承受抗風柱傳來的縱向荷載；水平放置的桁架；承受抗風柱傳來的縱向荷載；l柱間支撐位置為支點；柱間支撐位置為支點；l受壓斜桿退出工作；受壓斜桿退出工作；20132013建筑鋼結構設計建筑鋼結構設計同濟大學建筑工程系同濟大學建筑工程系【思考思考1111】圖中屋面圖中屋面支撐布置有支撐布置有什么問題？什么問題？對結構受對結構受力有什么不力有什么不利影響？利影響？改進措施？改進措施？屋面支撐屋面支撐4.1 屋面支撐屋面支撐20132013建筑鋼結構設計建筑鋼結構設計同濟大學建筑工程系同濟大學建筑工程系屋面支撐計算簡圖屋面支撐計算簡圖張緊斜拉桿防止屋面梁平面外受彎張緊斜拉桿防止

35、屋面梁平面外受彎順利傳遞抗風柱頂風荷載順利傳遞抗風柱頂風荷載4.1 屋面支撐屋面支撐20132013建筑鋼結構設計建筑鋼結構設計同濟大學建筑工程系同濟大學建筑工程系4.2 柱間支撐柱間支撐計算簡圖計算簡圖l豎向放置的桁架；豎向放置的桁架；l承受屋面支撐傳來的縱承受屋面支撐傳來的縱向風荷載；向風荷載；l承受吊車縱向剎車力；承受吊車縱向剎車力；l基礎作為支點；基礎作為支點；l受壓斜桿退出工作；受壓斜桿退出工作；20132013建筑鋼結構設計建筑鋼結構設計同濟大學建筑工程系同濟大學建筑工程系【思考思考1212】圖中柱間支撐圖中柱間支撐布置有什么問布置有什么問題？題？對結構受力有對結構受力有什么不利影

36、響？什么不利影響？有什么改進措有什么改進措施？施？柱間支撐柱間支撐鋼柱鋼柱系桿系桿4.2 柱間支撐柱間支撐20132013建筑鋼結構設計建筑鋼結構設計同濟大學建筑工程系同濟大學建筑工程系正確布置正確布置錯誤布置錯誤布置合理布置支撐防止柱平面外受彎合理布置支撐防止柱平面外受彎順利傳遞縱向荷載順利傳遞縱向荷載4.2 柱間支撐柱間支撐20132013建筑鋼結構設計建筑鋼結構設計同濟大學建筑工程系同濟大學建筑工程系4.3 隅撐隅撐計算簡圖計算簡圖l減小剛架梁平面外計算長度；減小剛架梁平面外計算長度；l荷載：防止鋼梁失穩所需的承載力荷載：防止鋼梁失穩所需的承載力l按軸壓構件設計；按軸壓構件設計； 60c

37、os235yfAfN第第5 5節節圍護結構設計圍護結構設計20132013建筑鋼結構設計建筑鋼結構設計同濟大學建筑工程系同濟大學建筑工程系5.1 抗風柱抗風柱計算簡圖計算簡圖l柱腳多為鉸接；柱腳多為鉸接；l高度較大時，柱腳也可以高度較大時，柱腳也可以剛接；剛接；l承受山墻墻梁傳來的縱向承受山墻墻梁傳來的縱向風荷載；風荷載；l承受山墻墻板重量；承受山墻墻板重量；l按壓彎構件設計；按壓彎構件設計；【思考思考1313】抗風柱柱腳鉸接抗風柱柱腳鉸接和剛接各有什么優缺點？和剛接各有什么優缺點？20132013建筑鋼結構設計建筑鋼結構設計同濟大學建筑工程系同濟大學建筑工程系5.1 抗風柱抗風柱抗風柱頂和屋

38、面梁的連接構造抗風柱頂和屋面梁的連接構造【思考思考1313】不傳遞豎向力，有什么優點和缺點？不傳遞豎向力，有什么優點和缺點？20132013建筑鋼結構設計建筑鋼結構設計同濟大學建筑工程系同濟大學建筑工程系【思考思考1414】抗風柱頂節點抗風柱頂節點有什么問題？有什么問題？對抗風柱受力對抗風柱受力有什么影響？有什么影響？對屋面梁受力對屋面梁受力有什么影響？有什么影響？抗風柱抗風柱屋面梁屋面梁Z Z型板型板5.1 抗風柱抗風柱20132013建筑鋼結構設計建筑鋼結構設計同濟大學建筑工程系同濟大學建筑工程系正確構造正確構造錯誤構造錯誤構造Z Z形板正確放置保證縱向水平力順利傳遞形板正確放置保證縱向水

39、平力順利傳遞5.1 抗風柱抗風柱20132013建筑鋼結構設計建筑鋼結構設計同濟大學建筑工程系同濟大學建筑工程系5.2 屋面檁條屋面檁條1 1）常用截面）常用截面冷彎薄壁型鋼冷彎薄壁型鋼直邊直邊C C型、卷邊型、卷邊C C型、型、Z Z型、卷邊型、卷邊Z Z型、型、H H型型【思考思考1515】對于跨度相同的簡支檁條，當屋面坡度較大時，對于跨度相同的簡支檁條，當屋面坡度較大時，宜采用宜采用C C型檁條還是型檁條還是Z Z型檁條？型檁條？20132013建筑鋼結構設計建筑鋼結構設計同濟大學建筑工程系同濟大學建筑工程系5.2 屋面檁條屋面檁條2 2）放置方式）放置方式【思考思考1616】圖示檁條哪

40、種放置方式更好？圖示檁條哪種放置方式更好？20132013建筑鋼結構設計建筑鋼結構設計同濟大學建筑工程系同濟大學建筑工程系5.2 屋面檁條屋面檁條3 3）檁條形式）檁條形式：簡支式、連續式簡支式、連續式(1) 簡支檁條：多采用簡支檁條：多采用C型鋼，跨度較小時采用；型鋼，跨度較小時采用；(2) 連續檁條：多采用卷邊連續檁條：多采用卷邊Z型鋼，跨度較大時采用；搭接型鋼，跨度較大時采用；搭接長度需計算確定。長度需計算確定。20132013建筑鋼結構設計建筑鋼結構設計同濟大學建筑工程系同濟大學建筑工程系5.2 屋面檁條屋面檁條(1) 宜等間距布置。確定檁條間距時，應綜合考慮屋面材料、宜等間距布置。確

41、定檁條間距時，應綜合考慮屋面材料、檁條規格等因素按計算確定。檁條規格等因素按計算確定。(2) 在屋脊處，應沿屋脊兩側各布置一道檁條，使得屋面板在屋脊處，應沿屋脊兩側各布置一道檁條，使得屋面板的外伸寬度不要太長的外伸寬度不要太長(一般一般4m時，宜在檁條跨中位置設置時，宜在檁條跨中位置設置1道拉條或撐桿；道拉條或撐桿；當檁條跨度當檁條跨度6m時，宜在檁條三分點處各設置時，宜在檁條三分點處各設置1道拉條或撐桿；道拉條或撐桿；斜拉條需和檁條連接；斜拉條需和檁條連接；當采用圓鋼作拉條時，拉條的直徑不宜小于當采用圓鋼作拉條時，拉條的直徑不宜小于10mm；圓鋼拉條可設置在距離檁條上翼緣圓鋼拉條可設置在距離

42、檁條上翼緣1/3腹板高度范圍內；腹板高度范圍內；風吸力作用下檁條下翼緣受壓時，宜設置在下翼緣附近；風吸力作用下檁條下翼緣受壓時，宜設置在下翼緣附近；門鋼規程門鋼規程第第6.3.5條條門鋼規程門鋼規程第第6.3.6條條【思考思考1717】拉條和撐拉條和撐管起什么作用？管起什么作用？20132013建筑鋼結構設計建筑鋼結構設計同濟大學建筑工程系同濟大學建筑工程系5.2 屋面檁條屋面檁條6 6）計算簡圖）計算簡圖l根據構造，按簡支梁或者根據構造，按簡支梁或者連續梁計算；連續梁計算；l承受屋面恒載、活載和屋承受屋面恒載、活載和屋面風吸力；面風吸力；l按雙向受彎構件計算；按雙向受彎構件計算；具體計算詳見

43、具體計算詳見鋼結構課程設計鋼結構課程設計20132013建筑鋼結構設計建筑鋼結構設計同濟大學建筑工程系同濟大學建筑工程系5.3 墻梁墻梁計算簡圖計算簡圖l根據構造，按簡支梁或者連根據構造，按簡支梁或者連續梁計算；續梁計算；l承受屋面恒載和墻面風載；承受屋面恒載和墻面風載；l按雙向受彎構件計算；按雙向受彎構件計算；20132013建筑鋼結構設計建筑鋼結構設計同濟大學建筑工程系同濟大學建筑工程系5.3 墻梁墻梁【思考思考1818】指出圖示墻梁布置的錯誤。指出圖示墻梁布置的錯誤。第第6 6節節節點設計節點設計20132013建筑鋼結構設計建筑鋼結構設計同濟大學建筑工程系同濟大學建筑工程系6.0 主要

44、節點主要節點主要節點：主要節點：1 1）柱腳節點）柱腳節點2 2）梁柱節點）梁柱節點3 3）梁梁節點）梁梁節點4 4）支撐連接節點）支撐連接節點5 5）檁條連接節點）檁條連接節點20132013建筑鋼結構設計建筑鋼結構設計同濟大學建筑工程系同濟大學建筑工程系6.1 柱腳節點柱腳節點1 1）鉸接柱腳）鉸接柱腳 平板鉸接柱腳；錨栓位于翼緣以內；平板鉸接柱腳；錨栓位于翼緣以內； 底板下設置抗剪鍵；底板下設置抗剪鍵； 底板開孔為錨栓直徑底板開孔為錨栓直徑1.21.5倍；墊板開孔比錨栓直徑大倍；墊板開孔比錨栓直徑大12mm； 多采用細石混凝土找平；多采用細石混凝土找平；20132013建筑鋼結構設計建筑

45、鋼結構設計同濟大學建筑工程系同濟大學建筑工程系6.1 柱腳節點柱腳節點2 2）剛接柱腳）剛接柱腳 錨栓位于翼緣以外；錨栓位于翼緣以外； 帶靴梁的剛度大；無靴梁的剛度小；帶靴梁的剛度大；無靴梁的剛度小；20132013建筑鋼結構設計建筑鋼結構設計同濟大學建筑工程系同濟大學建筑工程系6.2 梁柱節點梁柱節點1 1）節點形式）節點形式 端板厚度驗算；螺栓群承載力驗算；端板厚度驗算；螺栓群承載力驗算； 端板應伸出翼緣，并應設置加勁肋；端板應伸出翼緣，并應設置加勁肋； 端板斜放時，下排螺栓可不伸出翼緣；端板斜放時，下排螺栓可不伸出翼緣；端板平放端板平放端板豎放端板豎放端板斜放端板斜放【思考思考1919】

46、某門式剛某門式剛架，風吸力很大，采架，風吸力很大，采用端板斜放梁柱連接用端板斜放梁柱連接是否合適？是否合適？A.邊柱和梁剛接邊柱和梁剛接20132013建筑鋼結構設計建筑鋼結構設計同濟大學建筑工程系同濟大學建筑工程系6.2 梁柱節點梁柱節點1 1）節點形式）節點形式 多采用端板高強螺栓連接；多采用端板高強螺栓連接； 注意加勁肋設置注意加勁肋設置端板豎放端板豎放端板平放端板平放B.中柱和梁剛接中柱和梁剛接20132013建筑鋼結構設計建筑鋼結構設計同濟大學建筑工程系同濟大學建筑工程系6.2 梁柱節點梁柱節點1 1）節點形式）節點形式 多采用端板高強螺栓多采用端板高強螺栓連接；連接； 多采用端板平

47、放；多采用端板平放； 螺栓位于柱翼緣內；螺栓位于柱翼緣內；C.中柱和梁鉸接中柱和梁鉸接【思考思考2020】計算簡圖？計算簡圖？20132013建筑鋼結構設計建筑鋼結構設計同濟大學建筑工程系同濟大學建筑工程系【思考思考2121】判斷柱頂是鉸判斷柱頂是鉸接還是剛接？接還是剛接？柱頂連接有什柱頂連接有什么問題？對鋼么問題？對鋼柱有何影響？柱有何影響？有什么改進措有什么改進措施？施？屋面梁屋面梁中柱中柱6.2 梁柱節點梁柱節點20132013建筑鋼結構設計建筑鋼結構設計同濟大學建筑工程系同濟大學建筑工程系正確構造正確構造錯誤構造錯誤構造端板剛度保證壓力順利傳遞端板剛度保證壓力順利傳遞6.2 梁柱節點梁

48、柱節點20132013建筑鋼結構設計建筑鋼結構設計同濟大學建筑工程系同濟大學建筑工程系6.2 梁柱節點梁柱節點2 2）構造要求）構造要求A) A) 端板與鋼梁的連接焊縫端板與鋼梁的連接焊縫：等強設計等強設計l翼緣與端板：對接焊縫、角焊縫翼緣與端板：對接焊縫、角焊縫l腹板與端板：角焊縫腹板與端板：角焊縫B) B) 連接件：高強螺栓連接件：高強螺栓 門鋼規程門鋼規程第第.3條條 主剛架構件的連接應采用高強度螺栓，可采用承壓型主剛架構件的連接應采用高強度螺栓，可采用承壓型或者摩擦型連接。當端板連接只受軸力和彎矩，或剪力小或者摩擦型連接。當端板連接只受軸力和彎矩，或剪力小于抗滑移承載力

49、時，端板表面可不作專門處理。于抗滑移承載力時，端板表面可不作專門處理。20132013建筑鋼結構設計建筑鋼結構設計同濟大學建筑工程系同濟大學建筑工程系6.2 梁柱節點梁柱節點C) C) 螺栓布置螺栓布置l端板連接的螺栓應端板連接的螺栓應成對成對對稱布置。對稱布置。l在斜梁拼接處，應將端板伸出截面高度范圍以外。在斜梁拼接處，應將端板伸出截面高度范圍以外。l在斜梁與剛架柱連接的受拉區，宜采用端板外伸式連在斜梁與剛架柱連接的受拉區，宜采用端板外伸式連接；接；l當采用外伸式連接時，翼緣內外的螺栓群中心與翼緣當采用外伸式連接時，翼緣內外的螺栓群中心與翼緣中心應盡量接近或者重合。中心應盡量接近或者重合。門

50、鋼規程門鋼規程第第.4條條20132013建筑鋼結構設計建筑鋼結構設計同濟大學建筑工程系同濟大學建筑工程系l螺栓中心至翼緣板表面的距離，應滿足擰緊螺栓的螺栓中心至翼緣板表面的距離，應滿足擰緊螺栓的施工要求，不宜小于施工要求，不宜小于35mm35mm；l螺栓端距不應小于螺栓端距不應小于2 2倍螺栓孔徑。倍螺栓孔徑。門鋼規程門鋼規程第第.5條條門鋼規程門鋼規程第第.7條條l端板上兩對螺栓之間的最大間距不應大于端板上兩對螺栓之間的最大間距不應大于400mm400mm。【思考思考2222】為什么要限制螺栓的最大間距？和鋼結構設計規范對比為什么要限制螺栓的

51、最大間距？和鋼結構設計規范對比門鋼規程門鋼規程第第.6條條l門式剛架中，受壓翼緣的螺栓不宜少于兩排；門式剛架中，受壓翼緣的螺栓不宜少于兩排；l當受拉翼緣兩側各設一排螺栓不能滿足承載力要求當受拉翼緣兩側各設一排螺栓不能滿足承載力要求時，可在翼緣內側增設螺栓；時，可在翼緣內側增設螺栓；6.2 梁柱節點梁柱節點20132013建筑鋼結構設計建筑鋼結構設計同濟大學建筑工程系同濟大學建筑工程系(a) 寬度：應大于梁的翼緣寬度寬度：應大于梁的翼緣寬度1520mm，以便焊接，以便焊接(b) 高度：設置外伸螺栓時，端板外伸長度為高度：設置外伸螺栓時，端板外伸長度為(34)d0；不設置外伸螺栓時

52、，端板突出翼緣外側不設置外伸螺栓時，端板突出翼緣外側20mm (c) 厚度：應根據支承條件由抗彎驗算確定，且不小于厚度：應根據支承條件由抗彎驗算確定，且不小于16mmD D）端板尺寸）端板尺寸6.2 梁柱節點梁柱節點20132013建筑鋼結構設計建筑鋼結構設計同濟大學建筑工程系同濟大學建筑工程系A) A) 計算要點計算要點門鋼規程門鋼規程第第.2條條l螺栓群承載力設計值應大于梁端彎矩和剪力設計值。螺栓群承載力設計值應大于梁端彎矩和剪力設計值。 l當連接處鋼梁內力很小時，連接應至少能承受相當當連接處鋼梁內力很小時，連接應至少能承受相當于于構件截面承載力一半構件截面承載力一半的內力

53、作用。的內力作用。B) B) 計算內容計算內容l螺栓群承載力驗算；螺栓群承載力驗算；l端板厚度驗算；端板厚度驗算；l節點域抗剪驗算；節點域抗剪驗算；l端板螺栓附近腹板抗拉強度驗算；端板螺栓附近腹板抗拉強度驗算；3 3）計算內容）計算內容6.2 梁柱節點梁柱節點20132013建筑鋼結構設計建筑鋼結構設計同濟大學建筑工程系同濟大學建筑工程系4 4）螺栓群驗算）螺栓群驗算6.2 梁柱節點梁柱節點參照參照鋼結構設計規范鋼結構設計規范的公式計算：的公式計算： PnNfbv9 . 0PNbt8 . 01bttbvvNNNN20132013建筑鋼結構設計建筑鋼結構設計同濟大學建筑工程系同濟大學建筑工程系5

54、 5）端板厚度驗算）端板厚度驗算6.2 梁柱節點梁柱節點20132013建筑鋼結構設計建筑鋼結構設計同濟大學建筑工程系同濟大學建筑工程系5 5）端板厚度驗算）端板厚度驗算6.2 梁柱節點梁柱節點l伸臂區格（端板外伸且無加勁肋的外伸部分）：伸臂區格（端板外伸且無加勁肋的外伸部分）：bfNettf6l兩相鄰邊支承區格（端板外伸時）：兩相鄰邊支承區格（端板外伸時）： l兩相鄰邊支承區格（端板平齊時）：兩相鄰邊支承區格（端板平齊時）： feeebeNeetwffwtwf)(26feeebeNeetwffwtwf)(41220132013建筑鋼結構設計建筑鋼結構設計同濟大學建筑工程系同濟大學建筑工程系feaNetwtw)5 .0(3febbeNeetfswtwf4)2(62p 注意：注意：N Nt t 是一個高強度螺栓的是一個高強度螺栓的受拉承載力設計值受拉承載力設計值，而不是高強度螺栓所受的荷載！而不是高強度螺栓所受的荷載！l三邊支承區格：三邊支承區格： l無加勁類的區格無加勁類的區格 6.2 梁柱節點梁柱節點20132013建筑鋼結構設計建筑鋼結構設計同濟大學建筑工程系同濟大學建筑工程系