钢结构构件

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1、11钢结构构彳件本章预备知识 本章知识结构 本章内容11.3.2屋架支撑支撑是屋盖结构中不可少的重要构件，其主要作用是增加屋盖结构的空间刚度、保证结构 几何不变和稳立性，以及传递作用于屋盖的水平力。根据支撑设置的部位不同有I：眩横向水平 支撑、下弦横向水平支撑、下弦纵向水平支挣、屋架垂宜支掠和系杆等。当有天窗时，还应注 意天窗架间支撑。1.上弦横向支撑一般布置在房屋的两端和温度缝的两侧开间，间距控制在5060m,超 过后 中间增设一道或几道。位于两棍屋架之间的上弦杆斜平面内。当房屋较长时，每隔离5060米再 增加一道。苴作用减小上弦讣算长度（平而外），与屋架组成空间体系，保证屋架上弦的稳定 性

2、。（图 11-16）2下弦横向水平支撑一般布卷在上弦横向水平支撑的同一开间。当屋架下弦有悬挂设备或 下弦弯折的屋架或山墙抗风柱支承于屋架下弦时，必须设置。（图11-17）3.下弦纵向水平支撑一般都布置在屋架的两端部节间，与屋架下弦横向水平支撑组成封闭 的水平支撑系统。当厂房振动较大或有托架时必须设置。4屋架垂直支撑布苣在屋架之间，并与上下弦横向水平支撑在同一开间。在梯形屋架两 端 支座处也应布宜。当横向水平支撑相隔较远时，可每隔45棍屋架设置。屋架垂直支撑的主要 作用是保证屋架的稳左和承受纵向水平力。屋架垂直支撑可设il成平行弦桁架。5系杆一般设置在屋架上下弦肖点之间，沿房屋长度方向统长布置，

3、以保证无横向支撑 的 并屋架的稳左。当屋架上弦已有梯条或大型屋而板时，一般可不再设上弦系杆。系杆可用 角钢组成。50*60nn50*60nn图11-16上弦横向支撑低1.4*空片图11 一 17下弦横向支撑本章小结本章介绍了轴心受力构件柱的截而形式与构造要求，着重讲述了轴心受拉构件的强度讣算 和轴心受压构件的强度计算、整体稳左性和局部稳定性的计算：讲述了抗弯构件梁的抗弯强度、 抗剪强度、局部承压强度等强度计算和梁的刚度、整体稳左、局部稳左的汁算：讲述了实腹式轴 心受压构件截而设讣和验算。介绍了格构式轴心受压构件截而设il和验算，加劲肋的构造要求。本章简要介绍了常用的钢屋架形式、屋架杆件的受力特

4、点及屋架节点。钢屋架主要有三 角 形屋架、梯形屋架、平行弦屋架、多边形屋架等形式。屋架的上弦杆一般为受压杆件，下弦杆一 般为受拉杆件，腹杆为轴心受力杆件。12门式轻型钢结构本章预备知识：本章知识结构：本章内容：12.1结构布置和材料选用12.1.1结构组成及特点 12.1.1.1结构组成图12-1轻型门式刚架的组成图12 1所示各部件组成能协同工作的、稳泄的整体，它们可分成四大部分：主结构一一刚架，吊车梁：次结构一一梯条，墙架柱（及抗风柱），墙梁：支撑结构一一屋盖支撑，柱间支撑，系杆：围护结构一一屋面（屋而板、采光板、通风器等），墙面（墙板、门、窗）。12.1.1.2传力途径屋而和墙面承受风、

5、雪等结构荷载的作用，并将这些荷载传到次结构上。次结构（屋面梯 条及墙而墙梁等）接受由屋而及墙而传来的荷载，井将英均匀地传到刚架梁、柱上，同时对刚架 梁、柱提供有效的侧向约束。吊车梁承受吊车传来的翌向及水平荷载，并将英传给刚架。冈U架承 受风、雪、吊车荷载及苴他荷载并将其传递到建筑基础上。支撑结构以及屋面、墙而为整个建筑 提供了整体性。对于轻钢房屋，必须着重强调风荷载的作用。风荷载垂直作用于屋而，可以是风压力，亦 可以是风吸力。当考虑风吸力作用时，屋面板与梯条的连接必须牢固，特别是屋而四个角部以 及檐口处。对于刚架，必须重视柱与基础的连接，考虑风荷载的上拔力来设计锚栓，同时充分 考虑风荷载在柱脚

6、处产生的水平反力。121.13轻型门式刚架的特点1允许刚架构件腹板失稳，利用腹板屈曲后强度，腹板高厚比可做得较大，使腹板厚度 显 著减薄。加之屋而很轻，从而刚架构件可以做得很轻。2采用压型钢板轻型屋而和墙而，英本身重量既轻亦使支承它的结构也轻。由于屋而压型 钢板的蒙皮作用，可提高刚架结构的整体刚度，有效减小结构的实际位移。3刚架采用变截而，基本上按弯矩图形的变化以及施工方便来改变腹板高度和厚度以及翼 缘尺寸，充分做到材尽其用。4刚架的侧向刚度用隅撑来保证，由于隅撑用料很少，其间距可以做得较小，因而刚架构 件的翼缘宽度亦可做得小，而腹板高厚比可加大，从而进一步节省材料。5由于刚架构件轻，可以采用

7、平板柱脚以及考虑这种平板柱脚对刚架柱的嵌固作用，支 撑 也可以做得很轻便。6结构构件可全部在工厂制作，工业化程度高。7构件单元之间用端板连接，延性好：加之自重轻以及屋而蒙皮作用，对抗震有利。由于上述特点，这种结构体系用钢省，造价低，制作简便，安装快捷，施工周期短，商品化程度 高，而且适用性广，造型美观，在建筑市场上具有很强的竞争力。但亦因其轻，对于风载较大或 者房屋较高时，必须特别注意风载作用下的连接设计与施工。12.1.2结构布置12.1.2.1平面布置门式刚架的跨度取横向刚架柱间的距离，跨度宜为9 36m,宜以3m为模数。轻型门式刚架的结构布置要考虑的主要问题是温度区间的确定和支撑体系的布

8、置。考虑到 温度效应，轻型门式刚架结构建筑的纵向温度区段长度不应大于300m,横向温度区段不应大于 150m。当建筑尺寸超过时，应设苣温度伸缩缝。温度伸缩缝可通过设置双柱，或设卷次结构及 梯条的可调节构造来实现。12.1.2.2槟条和墙梁的布置屋而檬条一般应等间距布置。但在屋脊处，应沿屋脊两侧各布置一道概条，使得屋而板的 外伸宽度不要太长（一般小于V200mm），在天沟附近应布置一逍挽条，以便于天沟的固定。侧墙墙梁的布置，应考虑设苣门窗、挑檐、遮雨篷等构件和用护材料的要求。12.1.2.3支撑布置支撑布亶的目的是使每个温度区段或分期建设的区段建筑能构成稳定的空间结构骨架。布篇的主要原则如下：1

9、柱间支撑和屋而支撑必须布置在同一开间内，形成抵抗纵向荷载的支撑桁架。支撑桁 架 的直杆和单斜杆应采用刚性系杆，交叉斜杆可采用柔性构件。刚性系杆是指圆管、H形截面、Z 形或C形冷弯薄壁截面等；柔性构件是指圆钢、拉索等只受拉截而。柔性拉杆必须施加预张力， 以抵消由于自重作用引起的下垂。2支撑的间距一般为 30 40m,不应大于60mo3支撑可布置在温度区间的第一个或第二个开间。当布置在第二个开间时，第一个开间 的 相应位置应设置刚性系杆。4.45。的支撑斜杆能最有效地传递水平荷载，当柱子较高导致单层支撑构件角度过大时，应 考虑设置双层柱间支撑。5门式刚架柱顶、屋脊等转折处应设置刚性系杆。在支撑桁架

10、丹点处应沿结构纵向设置通 长的刚性系杆。6轻型门式刚架结构中的刚性系杆可由相应位苣处的中票条兼作，椽条刚度或承载力不足时 设置附加系杆。除了结构设计中必须正确设宜支撑体系，以确保其整体稳立性之外，还必须注意结构安 装 过程中的整体稳立性。安装时应该首先构建稳左的区格单元，然后逐棍将平面刚架连接于稳左 单元上，直至完成全部结构。在稳泄的区格单元形成前，必须施加临时支撑固左己安装的刚架部 分。12.1.3材料选用钢结构所用的钢材主要为热轧成型的钢板和型钢，以及冷弯成型的薄壁型钢等。钢材选用 的原则是既能使结构安全可靠地满足使用要求，又尽量节约结构钢材和降低造价。一般而言，轻 型门式刚架设计中钢材的

11、选择应考虑以下几方而：1结构类型及其重要性：结构可分为重要、一般和次要三类。重级工作制吊车梁和特别 重 要的轻型钢结构主结构及次结构构件属于重要结构，普通轻型钢结构厂房的主结构梁柱和次结 构构件属于一般结构，而辅助结构中的楼梯、平台、栏杆等属于次要结构。重要结构可选用Q345 钢或Q235-C或D,一般结构可选用Q235-B,次要结构可选用Q235-BF。2荷载性质：荷载可分为静力荷载和动力荷载两种。动力荷载又有经常满载和不经常满载 的区别。直接承受动力荷载的结构一般采用Q235 B、Q235C、Q235-D及Q345钢。对于环 境温度高于一20C、起重M p50t的中、轻级工作制吊车梁也可选

12、用Q235-B - F.承受静力荷载 或间接承受动力荷载的结构可选用Q235-B和Q235 BF。3工作温度：应根据结构工作温度选择结构的质量等级。例如，工作温度低于一20C时,宜选用Q235-C或Q235-D；高于一 20C时，可选用Q235 B。心轻钢结构设计一般原则122.1设计方法1. 基本方法我国钢结构设计规范(GB5OO172003)、冷弯薄壁型钢结构技术规范(GB5OO18- 2002)和门式刚架轻型房屋钢结构技术规程(CECS102： 2002尿用了极限状态设计法。2门式刚架极限状态设计轻型门式刚架结构除了满足结构的承载能力极限状态(即-R)以外，尚需通过验算结构的变 形来确保

13、位移满足相应的容许值，通过限制构件的长细比来确保结构和构件不产生振动。轻型 钢结构的位移指标有柱顶侧移和梁柱构件相对变形两项。位移验算的一般公式为：构件长细比 验算的一般公式为：几刃。12.2.2荷载及其组合1荷载(1) 恒载(G)风载(W)吊车(C)等按现行建筑结构荷载规范(GB50009-2001)的规定 采用。(2) 活载：包括屋而均布活载、检修集中荷载(M)、积灰荷载(D)、雪荷载等。英中，门式 刚架轻型房屋钢结构技术规程规定均布活载的标准值(按投影而积算)取0.5kN/m2：检修 集中 荷载标准值取l.OkN或实际值：积灰荷载与雪荷载按现行建筑结构荷载规范的规赵采用。均 布活荷载与雪

14、荷载不同时考虑，取英中较大值(记为L)计算，积灰荷载与雪荷载、均布活载中的 较大值同时考虑，检修荷载只与结构自重荷载同时考虑。2荷载组合荷载效应的组合一般应遵从荷载规范的规左。针对门式刚架的特点，规程给出下 列组合原则：(1) 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；(2) 积灰荷载应与雪荷载或屋而均布活荷载中的较大值同时考虑；(3) 施工或检修集中荷载不与屋面材料或檬条自重以外的苴他荷载同时考虑；(4) 多台吊车的组合应符合荷载规范的规定；(5) 当需要考虑地震作用时，风荷载不与地丧作用同时考虑。在进行刚架内力分析时，所需考虑的荷载效应组合主要有：(D1.2X永久荷载+0.9X

15、1.4X 积灰荷载+max 屋面均布活荷载、雪荷载JJ+0.9X 1.4X(X荷载+吊车翌向及水平荷载）;（2） 1.0X永久荷载+1.4X风荷载组合用于截而强度和构件稳左性汁算，组合（2）用于锚栓抗拉计算。12.2.3刚架内力与侧移1刚架的内力计算对于变截面门式刚架，应采用弹性分析方法确立各种内力。进行内力分析时，通常把刚 架 当作平而结构对待，一般不考虑蒙皮效应，只是把它当作安全储备。变截面门式刚架的内力通常采用杆系单元的有限元法（直接刚度法）编制程序上机汁算。当需要 手算校核时，可采用一般结构力学方法（如力法、位移法、弯矩分配法等）或利用静力计算的公 式、图表进行。2刚架变形计算钢结构的自重轻、材料承载能力高的特点，在许多情况下使得位移成了设计的控制条件。建 筑物是由钢竹架、支撑系统及蒙皮组成的共同体，要计算各个组成部分共同工作状态下结 构的 变形是很困难的，通常只有通过实测得到，设讣者能控制的通常只有主刚架的变形。在门式刚架轻钢结构技术规程中，规左在风荷载标准值的作用下，单层门式刚架轻钢结构 柱顶的位矜和构件挠度的限值见表12 1,受弯构件的挠度与跨度比限值见表12 - 2。12. 3门式轻型刚架主要节点和构件的构造1231节点的构造1梁、柱连接肖点的构造门式刚