钢结构课件全套59章ppt

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1、1.了解梁的构造特点了解梁的构造特点和构造要求。和构造要求。2.掌握型钢梁和焊接掌握型钢梁和焊接梁的设计方法、设计梁的设计方法、设计过程和验算内容。过程和验算内容。3.理解梁的整体失稳理解梁的整体失稳和局部失稳问题，了和局部失稳问题，了解避免局部失稳的构解避免局部失稳的构造措施。造措施。5.1 5.1 受弯构件的形式和应用受弯构件的形式和应用5.2 5.2 梁的强度和刚度梁的强度和刚度5.3 5.3 梁的整体稳定和支撑梁的整体稳定和支撑5.4 5.4 梁的局部稳定和腹板加劲肋设计梁的局部稳定和腹板加劲肋设计5.5 5.5 考虑腹板屈曲后强度的梁设计考虑腹板屈曲后强度的梁设计5.6 5.6 型钢

2、梁的设计型钢梁的设计5.7 5.7 组合梁的设计组合梁的设计5.8 5.8 梁的拼接、连接和支座梁的拼接、连接和支座本章目录本章目录基本要求基本要求第第5.15.1节节 梁的形式和应用梁的形式和应用1. 1. 实腹式受弯构件实腹式受弯构件梁梁2. 2. 格构式受弯构件格构式受弯构件桁架桁架了解梁的分类方法与应用了解梁的分类方法与应用 本节目录本节目录基本要求基本要求5.1.1 5.1.1 实腹式受弯构件实腹式受弯构件- -梁梁图图5.1.1 梁的截面类型梁的截面类型(a)(b)(c)(d)(e)(f)(g)(h)(i)(j)(k) 图图5.1.2 工作平台梁格示意图工作平台梁格示意图图图5.1

3、.3 梁格形式梁格形式主梁主梁L1aL2b次梁次梁主梁主梁aL2c主梁主梁横次梁横次梁纵次梁纵次梁aL2b5.1.2 5.1.2 格构式受弯构件格构式受弯构件- -桁架桁架图图5.1.4 梁式桁架形式梁式桁架形式(a)(d)(b)(e)(c)(f)第第5.25.2节节 梁的强度和刚度梁的强度和刚度1.1.梁设计中应满足的两种极限状态梁设计中应满足的两种极限状态2.2.梁的强度梁的强度 抗弯强度抗弯强度、抗剪强度抗剪强度、局部承压强度局部承压强度、复杂应力作用下强度复杂应力作用下强度 3.3.梁的刚度梁的刚度1.1.掌握梁设计中应满足的两种极限状态的具体内容；掌握梁设计中应满足的两种极限状态的具

4、体内容；2.2.掌握梁的正应力、剪应力、局部压应力、折算应力强掌握梁的正应力、剪应力、局部压应力、折算应力强度和梁的刚度计算方法。度和梁的刚度计算方法。本节目录本节目录基本要求基本要求5.2.5.2.1 1 梁设计中应满足的两种极限状态梁设计中应满足的两种极限状态表表5.1 5.1 梁设计中应满足的两种极限状态梁设计中应满足的两种极限状态刚度刚度梁的变形极限状态梁的变形极限状态正常使用极限状态正常使用极限状态局部稳定局部稳定整体稳定整体稳定稳定承载力稳定承载力复杂应力状态下强度复杂应力状态下强度局部承压强度局部承压强度抗剪强度抗剪强度抗弯强度抗弯强度强度承载力强度承载力承载能力极限状态承载能力

5、极限状态需要满足需要满足需要满足需要满足内容内容极限状态极限状态5.2.5.2.2 2.1 .1 梁的抗弯强度梁的抗弯强度图图5.2.1 钢梁加载过程中弯矩钢梁加载过程中弯矩M M与挠度与挠度之间的关系之间的关系5.2.5.2.2 2 梁的梁的强强度度 按理想化的应力按理想化的应力- -应变关系应变关系, ,梁在荷载作用下可大致分为四个梁在荷载作用下可大致分为四个工作阶段工作阶段, ,现以双轴对称工字型截面为例说明如下现以双轴对称工字型截面为例说明如下: :图图5.2.2 梁的正应力分布四阶段梁的正应力分布四阶段1.1.弹性工作阶段弹性工作阶段: : 2 2. .弹塑性工作阶段弹塑性工作阶段:

6、 : 随着荷载的增大随着荷载的增大, ,最外层纤维相继屈服最外层纤维相继屈服, ,此时梁截面部分此时梁截面部分处于弹性处于弹性, ,部分进入塑性图部分进入塑性图(5.2.2b)。在规范中。在规范中, ,对承受静力对承受静力荷载和间接承受动力荷载的受弯构件的计算荷载和间接承受动力荷载的受弯构件的计算, ,就是以就是以部分截部分截面进入塑性作为强度承载力极限状态面进入塑性作为强度承载力极限状态, ,并将塑性区高度限制并将塑性区高度限制在在(1/8-1/4)h范围内。范围内。3.3.塑性工作阶段塑性工作阶段: : 荷载再增大荷载再增大, ,梁截面全部进入塑性将呈现塑性铰梁截面全部进入塑性将呈现塑性铰

7、( (图图5.2.2c),),此时对应的弯矩称为塑性极限弯矩。可用下式计算：此时对应的弯矩称为塑性极限弯矩。可用下式计算：4.4.应变硬化阶段应变硬化阶段: : 钢钢材材进进入入应应变变硬硬化化阶阶段段后后，变变形形模模量量为为Est，使使梁梁在在变变形增加时，应力将继续有所增加，其应力分布如图形增加时，应力将继续有所增加，其应力分布如图(5.2.2d)。 梁梁的的塑塑性性极极限限矩矩Mp与与弹弹性性极极限限弯弯矩矩Me的的比比值值仅仅与与截截面面的的几几何何性性质质有有关关，其其比比值值Wpn/Wn称称为为截截面面的的形形状状系系数数F F。对对于于矩矩形形截截面面，F=1.5；圆圆形形截截

8、面面，F=1.7；圆圆管管截截面面F=1.27；工字形截面；工字形截面( (对对X X轴轴) )，F在在1.10和和1.17之间。之间。式中：式中：MxMy 梁绕梁绕x轴和轴和y轴的弯矩；轴的弯矩；Wnx、Wny对对x轴和轴和y轴的净截面抵抗矩；轴的净截面抵抗矩； f 钢材的强度设计值，或简称钢材的设计强度；钢材的强度设计值，或简称钢材的设计强度； x、y 截面的塑性发展系数。截面的塑性发展系数。 注意：注意：直接承受动力荷载且需要验算疲劳的梁，取塑直接承受动力荷载且需要验算疲劳的梁，取塑性发展系数为性发展系数为1.0。 如如采采用用塑塑性性极极限限弯弯矩矩设设计计，可可节节省省钢钢材材用用量

9、量，但但实实际际设设计计中中为为了了避避免免过过大大的的非非弹弹性性变变形形，把把梁梁的的极极限限弯弯矩矩取取在在两两式式之之间间，并并使使塑塑性性区区高高度度限限制制在在( (1/8-1/4) )梁梁高高内内，具具体体规规定定如如下：下： 单向弯曲时：单向弯曲时： 双向弯曲时双向弯曲时: : 在在横横向向荷荷载载作作用用下下，一一般般梁梁截截面面在在产产生生弯弯曲曲正正应应力力的的同同时时，还还将将伴伴随随有有剪剪应应力力的的产产生生。对对于于实实腹腹梁梁以以截截面面上上的的最最大大剪应力达钢材的抗剪屈服点为极限状态，如图剪应力达钢材的抗剪屈服点为极限状态，如图5.2.3所示。所示。图图5.

10、2.3 截面剪应力产生过程截面剪应力产生过程设计应按下式计算设计应按下式计算: : 对于型钢梁来对于型钢梁来说说, ,由于腹板较厚，由于腹板较厚，该式均能满足，故该式均能满足，故不必计算。不必计算。5.2.5.2.2 2.2 .2 梁的抗剪强度梁的抗剪强度5.2.5.2.2 2.3 .3 局部承压强度局部承压强度图图5.2.4 梁局部压应力产生过程梁局部压应力产生过程 梁梁在在固固定定集集中中荷荷载载( (包包括括支支座座反反力力) )处处无无加加劲劲肋肋图图(5.2.4a)或或有有移移动动的的集集中中荷荷载载时时图图( (5.2.4b), ), 应应计计算算腹腹板板计计算算高高度度边边缘缘处

11、处的的局局部部压压应应力力。它它的的翼翼缘缘类类似似于于支支承承于于腹腹板板上上的的弹弹性性地地基基梁梁，腹腹板板边边缘缘在在F F作作用用点点处处所所产产生生的的压压应应力力最最大大，向向两两边边逐逐渐渐变变小小。为为简简化化计计算算，假假定定F以以=45向向两两边边扩扩散散, ,并均匀分布在腹板边缘并均匀分布在腹板边缘, ,其分布长度其分布长度l lz z 为为: : 当集中荷载作用在梁端部时，为当集中荷载作用在梁端部时，为 式式中中a为为集集中中荷荷载载沿沿梁梁跨跨度度方方向向的的承承压压长长度度, ,在在轮轮压压作作用用下下, ,可可取取a=5cm。hy为为自自梁梁顶顶面面( (或或底

12、底面面) )或或自自吊吊车车梁梁轨轨顶顶至至腹腹板板计计算算高高度度边边缘缘的的距距离离。腹腹板板的的计计算算高高度度h0对对于于型型钢钢梁梁为为腹腹板板与与翼翼缘缘相相接接处处两两内内圆圆弧弧起起点点间间的的距距离离, ,对对于于组组合合梁梁则则为为腹板高度。腹板高度。 局部压应力验算公式为局部压应力验算公式为: :式中：式中：F集中荷载集中荷载; ; 系数系数, ,对于重级工作制吊车梁取对于重级工作制吊车梁取=1.35,=1.35,其它梁其它梁 =1.0 =1.0。5.2.5.2.2 2.4 .4 复杂应力作用下强度复杂应力作用下强度 在在组组合合梁梁腹腹板板的的计计算算高高度度处处，当当

13、同同时时有有较较大大的的正正应应力力、较较大大的的剪剪应应力力和和局局部部压压应应力力c c作作用用，或或同同时有较大的时有较大的和和作用时，都应按下式验算折算应力：作用时，都应按下式验算折算应力： 式式中中：c腹腹板板计计算算高高度度h h0 0 边边缘缘同同一一点点上上同同时时产产生生的的正正应应力力剪剪应应力力和和局局部部压压应应力力，和和c c以拉应力为正，压应力为负。以拉应力为正，压应力为负。 1 计计算算折折算算应应力力的的强强度度设设计计值值增增大大系系数数: :当当与与c c异异号号时时, ,取取1=1.2；当当与与c c同同号号时时或或c c=0=0时时, ,取取1=1.1。

14、5.2.5.2.3 3 梁的刚度梁的刚度 梁梁的的刚刚度度是是保保证证梁梁能能否否正正常常使使用用的的极极限限状状态态。如如楼楼盖盖梁梁的的挠挠度度过过大大，将将会会使使天天花花板板抹抹灰灰脱脱落落而而影影响响结结构构的的使使用用功功能能。因因此此有有必必要要限限制制梁梁在在正正常常使使用用时时的的最最大挠度。受弯构件的刚度要求是：大挠度。受弯构件的刚度要求是：式中：式中：w由荷载的标准值所产生的最大挠度；由荷载的标准值所产生的最大挠度； w规范规定的受弯构件的容许挠度。规范规定的受弯构件的容许挠度。第第5.35.3节节 梁的整体稳定和支撑梁的整体稳定和支撑1 1梁整体稳定的概念梁整体稳定的概

15、念2 2梁整体稳定的保证梁整体稳定的保证3 3梁整体稳定的计算方法梁整体稳定的计算方法1 1理解梁的整体失稳的基本概念；理解梁的整体失稳的基本概念；2 2掌握保证梁整体稳定的措施；掌握保证梁整体稳定的措施；3 3能进行梁整体稳定性的验算。能进行梁整体稳定性的验算。本节目录本节目录基本要求基本要求5.3.1 5.3.1 梁整体稳定的概念梁整体稳定的概念图5.3.1 梁丧失整体稳定过程 根据弹性稳定理论，按梁失稳时的临界状态列出平根据弹性稳定理论，按梁失稳时的临界状态列出平衡微分方程，可以解出不同截面和不同荷载作用下的临衡微分方程，可以解出不同截面和不同荷载作用下的临界弯矩。界弯矩。 双轴对称工字

16、型截面简支梁的临界弯矩为：双轴对称工字型截面简支梁的临界弯矩为： 由临界弯矩由临界弯矩Mcr的计算公式和的计算公式和值，有如下规律值，有如下规律： （1 1）梁的侧向抗弯刚度）梁的侧向抗弯刚度EIy、抗扭刚度、抗扭刚度GIt越大越大, ,临界临界弯矩弯矩Mcr越大；越大； （2 2）梁受压翼缘的自由长度）梁受压翼缘的自由长度l1越大越大, ,临界弯矩越小；临界弯矩越小； （3 3）荷载作用于下翼缘比作用于上翼缘的临界弯矩大。）荷载作用于下翼缘比作用于上翼缘的临界弯矩大。5.3.2 5.3.2 梁整体稳定的保证梁整体稳定的保证 规规范范规规定定，满满足足下下列列条条件件时时，梁梁的的整整体体稳稳

17、定定可可以以保保证证，不必验算。不必验算。 （1 1） 有有铺铺板板( (各各种种钢钢筋筋混混凝凝土土板板和和钢钢板板) )密密铺铺在在梁梁的的受受压压翼翼缘缘上上并并与与其其牢牢固固相相连连接接，能能阻阻止止梁梁受受压压翼翼缘缘的的侧侧向向位位移移时时，如如图图5.3.2(a)5.3.2(a)中次梁即属于此种情况；中次梁即属于此种情况； （2 2）工工字字型型截截面面简简支支梁梁受受压压翼翼缘缘的的自自由由长长度度l l1 1( (图图5.3.2(b)5.3.2(b)中中次次梁梁等等于于其其跨跨度度l l，主主梁梁等等于于次次梁梁间间距距）与与其其宽宽度度b b1 1之比不超过之比不超过 表

18、表5.25.2 所规定的数值时（如所规定的数值时（如图图5.3.35.3.3所示）。所示）。 （3 3）箱箱形形截截面面简简支支梁梁，其其截截面面尺尺寸寸（如如图图5.3.45.3.4所所示示）满满足足h/b06，且且l1/b095(235/fy)时时（箱箱形形截截面面的的此此条条件件很很容容易易满足）满足）图图5.3.2 楼盖或工作平台梁格楼盖或工作平台梁格(a)(a)有刚性铺板；有刚性铺板；(b)(b)无刚性铺板无刚性铺板1 1一横向平面支撑；一横向平面支撑；2 2一纵向平面支撑；一纵向平面支撑；3 3一柱间垂直支撑；一柱间垂直支撑；4 4一主梁间垂直支撑；一主梁间垂直支撑；5 5一次梁；

19、一次梁；6 6一主梁一主梁11221122563652334（a）（b）（c）（d）1-12-2表表5.2 工字形截面简支梁不需计算整体稳定的最大工字形截面简支梁不需计算整体稳定的最大l l1 1/b/b1 1值值16 235/fy20 235/fy13 235/fy下翼缘下翼缘上翼缘上翼缘跨中无侧向支撑，不论荷载跨中无侧向支撑，不论荷载作用于何处作用于何处跨中无侧向支撑，荷载作用在跨中无侧向支撑，荷载作用在图图5.3.3 焊接工字形截面焊接工字形截面t tw wb bb bf fb b2 2y yt t1 1h ht t1 1图图5.3.4 箱形截面箱形截面t tw wb b0 0h ht

20、t1 1t tw w5.3.3 5.3.3 梁整体稳定的计算方法梁整体稳定的计算方法计算公式：计算公式：规范采用的形式：规范采用的形式： 在两个主平面内受弯曲作用的工字型截面构件，在两个主平面内受弯曲作用的工字型截面构件，应按下式计算整体稳定性：应按下式计算整体稳定性：梁的整体稳定系数梁的整体稳定系数b计算方法：计算方法：1 1. .双轴对称工字型截面简支梁受纯弯曲荷载作用双轴对称工字型截面简支梁受纯弯曲荷载作用2 2. .单轴对称工字型截面单轴对称工字型截面3.3.b0.6的情况的情况式中式中: : 梁在侧向支承点间对截面弱轴梁在侧向支承点间对截面弱轴(y(y轴轴) )的长的长 细比；细比；

21、 受压翼缘的自由长度；受压翼缘的自由长度； 梁的毛截面对梁的毛截面对y y轴的截面回转半径；轴的截面回转半径； 梁的毛截面面积；梁的毛截面面积； 梁的截面高度和受压翼缘厚度。梁的截面高度和受压翼缘厚度。 单轴对称工字型截面，应考虑截面不对称影响系数单轴对称工字型截面，应考虑截面不对称影响系数 对于其它种类的荷载和荷载的不同作用位置，还应乘以修正对于其它种类的荷载和荷载的不同作用位置，还应乘以修正系数系数 ，从而可得通式为：，从而可得通式为：式中式中: : 等效弯矩系数，等效弯矩系数，查表查表 截面不对称影响系数截面不对称影响系数, ,双轴对称工字型截面，双轴对称工字型截面， =0=0；加强受压

22、翼缘的工字型截面，；加强受压翼缘的工字型截面， ，加强，加强受拉翼缘的工字型截面，受拉翼缘的工字型截面， ； 和和 分别为受压翼缘和受拉翼缘对分别为受压翼缘和受拉翼缘对y y轴的惯性矩。轴的惯性矩。 2.01.75-1.05(M1/M2)+0.3(M1/M2)2但但2.3侧向支承点间无横向荷载侧向支承点间无横向荷载101.201.40上翼缘上翼缘下翼缘下翼缘均布荷载或侧向均布荷载或侧向支承点间的集中支承点间的集中荷载作用在荷载作用在跨中有不少跨中有不少于两个等距于两个等距侧向支点侧向支点891.75集中荷载作用在截面上任意集中荷载作用在截面上任意处处对称对称截面、上截面、上翼缘加强翼缘加强及下

23、翼缘及下翼缘加强的界加强的界面面1.151.40上翼缘上翼缘下翼缘下翼缘均布荷载作用在均布荷载作用在跨度中点有跨度中点有一个侧向支一个侧向支点点5671.091.670.73+0.182.23-0.28上翼缘上翼缘下翼缘下翼缘集中荷载作用在集中荷载作用在对称对称截面及上截面及上翼缘加强翼缘加强的界面的界面0.951.550.69+0.131.73-0.20上翼缘上翼缘下翼缘下翼缘均布荷载作用在均布荷载作用在跨中无侧向跨中无侧向支承支承1234适用适用范围范围2.0=l11/b1h荷载荷载侧向支承侧向支承项次项次表表5.3 5.3 工字形截面简支梁的等效弯矩系数工字形截面简支梁的等效弯矩系数b

24、b注：注：1、l1、t1和和b1分别是受压翼缘的自由长度、厚度和宽度；分别是受压翼缘的自由长度、厚度和宽度；2、M1和和M2一梁的端弯矩，使梁发生单曲率时二者取同号，产生双曲率时取异号，一梁的端弯矩，使梁发生单曲率时二者取同号，产生双曲率时取异号，|M1|M2|；3、项次、项次3、4、7指少数几个集中荷载位于跨中附近，梁的弯矩图接近等腰三角形的情况；其他情况的集指少数几个集中荷载位于跨中附近，梁的弯矩图接近等腰三角形的情况；其他情况的集中荷载应按项次中荷载应按项次1、2、5、6的数值采用；的数值采用；4、下列情况的、下列情况的b值应乘以下系数：值应乘以下系数：项次项次1，当，当ab0.8和和1

25、.0时，时，0.95项次项次3，当，当ab0.8和和0.5时，时，0.90；ab0.8和和0.51.0时，时，0.95当当 时，已超出了弹性范围，应按下式时，已超出了弹性范围，应按下式修正或查下表，用修正或查下表，用 代替代替 。4.004.001.0001.0003.503.500.9870.9873.003.000.9700.9702.502.500.9460.9462.252.250.9210.9212.002.000.9130.9131.801.800.8940.8941.601.600.8720.8721.501.500.8500.850b bb b1.451.450.8520.85

26、21.401.400.850.851.351.350.8280.8281.301.300.8280.8281.251.250.8190.8191.201.200.8090.8091.151.150.7990.7991.101.100.7880.7881.051.050.7750.775b bb b1.001.000.7620.7620.950.950.7840.7840.900.900.7320.7320.850.850.7150.7150.800.800.6970.6970.750.750.6760.6760.700.700.6530.6530.650.650.6270.6270.600.6

27、00.6000.600b bb b表表5.4整体稳定系数整体稳定系数b b值值注：表中的注：表中的b b值是按下式得的：值是按下式得的： b b=1.1-0.4646/=1.1-0.4646/b b+0.1269/+0.1269/（b b3/23/2）第第5.45.4节节 梁的局部稳定和腹板加劲肋设计梁的局部稳定和腹板加劲肋设计1 1梁的局部失稳概念梁的局部失稳概念2 2受压翼缘的局部稳定受压翼缘的局部稳定3 3腹板的局部稳定腹板的局部稳定4 4加劲肋的构造和截面尺寸加劲肋的构造和截面尺寸5 5支承加劲肋的计算支承加劲肋的计算1 1理解梁的局部失稳的基本概念；理解梁的局部失稳的基本概念；2 2

28、掌握保证梁受压翼缘稳定性的方法；掌握保证梁受压翼缘稳定性的方法；3 3掌握保证腹板稳定的方法；掌握保证腹板稳定的方法；4 4了解加劲肋构造和截面尺寸。了解加劲肋构造和截面尺寸。本节目录本节目录基本要求基本要求5.4.1 5.4.1 梁局部失稳的概念梁局部失稳的概念 组组合合梁梁一一般般由由翼翼缘缘和和腹腹板板组组成成，这这些些板板件件一一般般为为了了提提高高焊焊接接组组合合梁梁的的强强度度和和刚刚度度以以及及整整体体稳稳定定性性常常常常设设计计成成薄薄而而宽宽和和高高而而窄窄的的形形式式，当当板板件件中中压压应应力力或或剪剪应应力力达达到到某某一一数数值值后后，翼翼缘缘和和腹腹板板有有可可能能

29、偏偏离离其其平平衡衡位位置置，出出现现波波形形鼓鼓曲曲，这这种种现现象象称称为为梁梁的的局局部部失失稳稳。其其过过程程如如图图5.4.1所示。所示。图图5.4.1 梁丧失局部稳定过程梁丧失局部稳定过程5.4.2 5.4.2 受压翼缘的局部稳定受压翼缘的局部稳定 梁梁的的翼翼缘缘板板远远离离截截面面的的形形心心，强强度度一一般般能能得得到到充充分分利利用用。同同时时，翼翼缘缘板板发发生生局局部部屈屈曲曲，会会很很快快导导致致丧丧失失承承载载力力，故故常常采采用用限限制制翼翼缘缘宽宽厚厚比比的的方方法法来来防防止止其其局局部部失失稳稳。梁梁的的受受压压翼翼缘缘与与轴轴心心受受压压杆杆的的翼翼缘缘类

30、类似似，可可视视为为三三边边简简支支、一一边边自自由由的的薄板，受均匀压力作用。其临界应力为薄板，受均匀压力作用。其临界应力为( (详见第四章）：详见第四章）：式中取式中取则由上式得则由上式得 因此规范规定，梁受压翼缘的自由外伸宽度与其因此规范规定，梁受压翼缘的自由外伸宽度与其厚度之比，即宽厚比应满足（如图厚度之比，即宽厚比应满足（如图5.3.35.3.3所示）所示） 当超静定梁按塑性设计时应满足：当超静定梁按塑性设计时应满足： 当梁截面允许出现部分塑性时应满足：当梁截面允许出现部分塑性时应满足：5.4.3 5.4.3 腹板的局部稳定腹板的局部稳定 承承受受静静力力荷荷载载和和间间接接动动力力

31、荷荷载载的的组组合合梁梁，一一般般考考虑虑腹腹板板屈屈曲曲强强度度，按按5.5节节的的规规定定布布置置加加劲劲肋肋并并计计算算其其抗抗弯弯和和抗抗剪剪承承载载力力，而而直直接接承承受受动动力力荷荷载载的的吊吊车车梁梁及及类类似似构构件件，则则按按下下列要求规定配置加劲肋，并计算各板段的稳定性。列要求规定配置加劲肋，并计算各板段的稳定性。 （1 1）当当h0/tw80 时时，对对有有局局部部压压应应力力（c0）的的梁梁，应应按按构构造造要要求求配配置置横横向向加加劲劲肋肋，加加劲劲肋肋的的间间距距应应满满足足0.5h00a2h0。对。对c=0的梁，可不配置加劲肋。的梁，可不配置加劲肋。 （2 2

32、）当当h0/tw80 时时，应应配配置置横横向向加加劲劲肋肋。其其中中，对对于于受受压压翼翼缘缘扭扭转转受受到到约约束束的的情情况况，当当h0/tw170 应应在在弯弯曲曲应应力力较较大大区区格格的的受受压压区区配配置置纵纵向向加加劲劲肋肋。当当受受压压翼翼缘缘扭扭转转未未受受到到约约束束时时，h0/ tw150 ，应应在在弯弯曲曲应应力力较较大大区区格格的的受受压压区区配配置置纵纵向向加加劲劲肋肋。局局部部压压应应力力很很大大的的梁梁，必必要要时时尚尚宜宜在在受受压压区区配置短加劲肋。配置短加劲肋。 (3)(3)梁支座和上翼缘受有较大固定集中荷载处，宜梁支座和上翼缘受有较大固定集中荷载处，宜

33、设置支承加劲肋。设置支承加劲肋。 任何情况下，任何情况下，h0/tw均不应超过均不应超过250。 以上以上h0为腹板的计算高度。对单轴对称梁，当确为腹板的计算高度。对单轴对称梁，当确定是否要配置纵向加劲肋时，定是否要配置纵向加劲肋时，h0应取腹板受压区高度应取腹板受压区高度的的hc的的2倍。倍。tw为腹板的厚度。为腹板的厚度。 腹板加劲肋的布置如图腹板加劲肋的布置如图5.4.2所示。所示。图图5.4.2 腹板加劲肋的布置腹板加劲肋的布置 在弯曲正应力单独作用下在弯曲正应力单独作用下, ,腹板的失稳形式如图腹板的失稳形式如图5.4.3(a)5.4.3(a)所示，所示，在剪应力单独作用下，腹板失稳

34、形式如图在剪应力单独作用下，腹板失稳形式如图5.4.3(b)5.4.3(b)所示，动画如图所示，动画如图5.4.45.4.4所示所示, ,在局部压应力单独作用下，腹板的失稳形式如图在局部压应力单独作用下，腹板的失稳形式如图5.4.3(c)5.4.3(c)所示。所示。 图图5.4.3 腹板失稳形式腹板失稳形式a aa aa ah h0 0c c(a)(b)(c) 计计算算时时，先先布布置置加加劲劲肋肋，再再计计算算各各区区格格板板的的平平均均作作用用应应力力和和相相应应的的临临界界应应力力，使使其其满满足足稳稳定定条条件件。若若不不满满足足( (不不足足或或太太富富裕裕) )，再再调调整整加加劲

35、劲肋肋间间距距，重重新新计计算。算。图图5.4.4 腹板剪切失稳动画腹板剪切失稳动画5.4.4 5.4.4 加劲肋的构造和截面尺寸加劲肋的构造和截面尺寸 焊焊接接梁梁的的加加劲劲肋肋一一般般用用钢钢板板做做成成，并并在在腹腹板板两两侧侧成成对对布布置置( (图图5.4.5)5.4.5)。对对非非吊吊车车梁梁的的中中间间加加劲劲肋肋，为为了了节节约约钢钢材材和和制造工作量，也可单侧布置。制造工作量，也可单侧布置。 横横向向加加劲劲肋肋的的间间距距a a不不得得小小于于0.5h0，也也不不得得大大于于2h0( (对对c=0的梁，的梁，h0/tw100时，可采用时，可采用2.5h0) )。 加加劲劲

36、肋肋应应有有足足够够的的刚刚度度才才能能作作为为腹腹板板的的可可靠靠支支承承，所所以以对加劲肋的截面尺寸和截面惯性矩应有一定要求。对加劲肋的截面尺寸和截面惯性矩应有一定要求。 双双侧侧布布置置的的钢钢板板横横向向加加劲劲肋肋的的外外伸伸宽宽度度应应满满足足下下面面规规定定要求，若单侧布置时，外伸宽度应增大要求，若单侧布置时，外伸宽度应增大20。 加劲肋的厚度不应小于加劲肋的厚度不应小于实际取用外伸宽度的实际取用外伸宽度的1/151/15。 当腹板同时用横向加劲当腹板同时用横向加劲肋和纵向加劲肋加强时，应肋和纵向加劲肋加强时，应在其相交处切断纵向肋而使在其相交处切断纵向肋而使横向肋保持连续。此时

37、，横横向肋保持连续。此时，横向肋的断面尺寸除直符合上向肋的断面尺寸除直符合上述规定外，其截面惯性矩述规定外，其截面惯性矩( (对对z-z轴，图轴，图5.4.5)5.4.5)，尚应，尚应满足下式要求：满足下式要求：图图5.4.5 腹板加劲肋腹板加劲肋横向加劲肋横向加劲肋yzzybs/3(40)tw纵向加劲肋纵向加劲肋bs/2(60)bs 纵向加劲肋的截面惯性矩纵向加劲肋的截面惯性矩( (对对y-y轴轴) )，应满足下列公式，应满足下列公式的要求：的要求： 当当a/h00.85时，时， 当当a/h00.85时，时， 对大型梁，可采用以肢尖焊于腹板的角钢加劲肋，其截对大型梁，可采用以肢尖焊于腹板的角

38、钢加劲肋，其截面惯性矩不得小于相应钢板加劲肋的惯性矩。面惯性矩不得小于相应钢板加劲肋的惯性矩。 计算加劲肋截面惯性矩的计算加劲肋截面惯性矩的y轴和轴和z轴，双侧加劲肋为腹板轴，双侧加劲肋为腹板轴线；单侧加劲肋为与加劲肋相连的腹板边缘线。轴线；单侧加劲肋为与加劲肋相连的腹板边缘线。 为了避免焊缝交叉，减小焊接应力，在加劲肋端部应切去宽约为了避免焊缝交叉，减小焊接应力，在加劲肋端部应切去宽约bs/3(40)、高约、高约bs/2(60)的斜角的斜角( (图图5.4.5)5.4.5)。对直接承受动力荷。对直接承受动力荷载的梁载的梁( (如吊车梁如吊车梁) )，中间横向加劲肋下端不应与受拉翼缘焊接，中间

39、横向加劲肋下端不应与受拉翼缘焊接( (若焊若焊接，将降低受拉翼缘的疲劳强度接，将降低受拉翼缘的疲劳强度) )，一般在距受拉翼缘，一般在距受拉翼缘50100mm处断开处断开 图图5.4.65.4.6（b)b)。图图5.4.6 支承加劲肋支承加劲肋bs/3(40)bs/2(60)h0bx刨平抵紧刨平抵紧刨平抵紧刨平抵紧2t50100t刨平刨平ccccc(a)(b)支承加劲肋系指承受固定集中荷载或者支座反力的横向支承加劲肋系指承受固定集中荷载或者支座反力的横向加劲肋。此种加劲肋应在腹板两侧成对设置，并应进行整体加劲肋。此种加劲肋应在腹板两侧成对设置，并应进行整体稳定和端丽承压计算稳定和端丽承压计算,

40、 ,其截面往往比中间横向加劲肋大。其截面往往比中间横向加劲肋大。 (1)(1)按轴心压杆计算支承加劲肋在腹板平面外的稳定性。按轴心压杆计算支承加劲肋在腹板平面外的稳定性。此压杆的截面包括加劲肋以及每侧各此压杆的截面包括加劲肋以及每侧各 范围内范围内的腹板面积的腹板面积( (图图5.4.6中阴影部分中阴影部分) )，其计算长度近似取为，其计算长度近似取为h0。 (2)(2)支承加劲肋一般刨平抵紧于梁的翼缘支承加劲肋一般刨平抵紧于梁的翼缘图图5.4.6(a)或或柱顶柱顶图图5.4.6(b)，其端面承压强度按下式计算：，其端面承压强度按下式计算：5.4.5 5.4.5 支承加劲肋的计算支承加劲肋的计

41、算 突缘支座突缘支座 图图5.4.6(b)5.4.6(b)的伸出长度不应大子加劲的伸出长度不应大子加劲肋厚度的肋厚度的2 2倍。倍。 (3)(3)支承加劲肋与腹板的连接焊缝，应按承受全部支承加劲肋与腹板的连接焊缝，应按承受全部集中力或支反力进行计算。计算时假定应力沿焊缝长集中力或支反力进行计算。计算时假定应力沿焊缝长度均匀分布。度均匀分布。第第5.55.5节节 考虑腹板屈曲后强度的梁设计考虑腹板屈曲后强度的梁设计1 1腹板屈曲后的抗剪承载力腹板屈曲后的抗剪承载力V Vu u2 2腹板屈曲后的抗弯承载力腹板屈曲后的抗弯承载力MuMu3 3考虑腹板屈曲后强度的梁的计算公式考虑腹板屈曲后强度的梁的计

42、算公式1 1了解腹板屈曲后的抗弯、剪承载力计算；了解腹板屈曲后的抗弯、剪承载力计算；2 2了解考虑腹板屈曲后强度的梁的计算公式。了解考虑腹板屈曲后强度的梁的计算公式。本节目录本节目录基本要求基本要求5.5.1 5.5.1 腹板屈曲后的抗剪承载力腹板屈曲后的抗剪承载力VuVu 前面几节根据板件局部不先于构件整体失稳的要求，确前面几节根据板件局部不先于构件整体失稳的要求，确定了板件的宽厚比限值。实际上，梁的腹板高厚比在超出限定了板件的宽厚比限值。实际上，梁的腹板高厚比在超出限值发生弹性屈曲后，尚有较大潜力，称值发生弹性屈曲后，尚有较大潜力，称“屈曲后强度屈曲后强度”。利。利用腹板屈曲后强度的梁，即

43、使高厚比很大也可以仅仅设置横用腹板屈曲后强度的梁，即使高厚比很大也可以仅仅设置横向加劲肋，因而具有很好的经济效果。向加劲肋，因而具有很好的经济效果。20032003规范规定，承受规范规定，承受静力荷载和间接承受动力荷载的组合梁宜考虑腹板屈曲后强静力荷载和间接承受动力荷载的组合梁宜考虑腹板屈曲后强度。度。 根据理论和试验研究，抗剪承载力设计值根据理论和试验研究，抗剪承载力设计值Vu可采用下列可采用下列公式计算：公式计算：5.5.2 5.5.2 腹板屈曲后的抗弯承载力腹板屈曲后的抗弯承载力MuMu 我国规范采用了近似计算公式来计算梁的抗弯承载力。我国规范采用了近似计算公式来计算梁的抗弯承载力。 梁

44、截面惯性矩为梁截面惯性矩为( (忽略孔洞绕本身轴惯性矩忽略孔洞绕本身轴惯性矩) )：图图5.5.1 梁截面模量折减系数的计算梁截面模量折减系数的计算hcxx(1-)hc0.5hc0.5hc0.5hc0.5hc(a)(c)(d)(b)梁截面模量折减系数为：梁截面模量折减系数为： 是按双轴对称截面塑性发展系数是按双轴对称截面塑性发展系数x=1.0得出的偏安得出的偏安全的近似公式，也可用于全的近似公式，也可用于x=1.05和单轴对抗弯承载力和单轴对抗弯承载力设计值为：设计值为：5.5.3 5.5.3 考虑腹板屈曲后强度的梁的计算公式考虑腹板屈曲后强度的梁的计算公式 在横向加劲肋之间的腹板各区段，通常

45、承受弯矩在横向加劲肋之间的腹板各区段，通常承受弯矩和剪力的共同作用。我国规范采用的计算式为：和剪力的共同作用。我国规范采用的计算式为：第第5.65.6节节 型钢梁的设计型钢梁的设计1 1单向弯曲型钢梁单向弯曲型钢梁2 2双向弯曲型钢梁双向弯曲型钢梁1 1掌握单向弯曲型钢梁的设计步骤；掌握单向弯曲型钢梁的设计步骤；2 2了解双向弯曲型钢梁的设计思路。了解双向弯曲型钢梁的设计思路。本节目录本节目录基本要求基本要求5.6.15.6.1单向弯曲型钢梁单向弯曲型钢梁 型钢梁中应用最多的是普通工字钢和型钢梁中应用最多的是普通工字钢和H型钢，由于型钢，由于型钢梁翼缘和腹板的宽厚比都较小，其局部稳定性常可型钢

46、梁翼缘和腹板的宽厚比都较小，其局部稳定性常可得到保证，不需进行验算。得到保证，不需进行验算。 单向弯曲型钢梁的设计步骤为：单向弯曲型钢梁的设计步骤为：1. 1. 计算梁的内力计算梁的内力 根据已知梁的荷载设计值计算梁的最大弯矩根据已知梁的荷载设计值计算梁的最大弯矩Mx和剪和剪力力V。2.2.计算需要的净截面抵抗矩计算需要的净截面抵抗矩Wnx 依据正应力强度条件依据正应力强度条件, ,需要的净截面抵抗矩为：需要的净截面抵抗矩为： 根据根据Wnx查型钢表选用合适的型钢号。查型钢表选用合适的型钢号。 3.3.强度验算强度验算 包括正应力强度、剪应力强度、局部压应力强度。包括正应力强度、剪应力强度、局

47、部压应力强度。由于腹板较厚，一般型钢梁的剪应力强度，也可不必验由于腹板较厚，一般型钢梁的剪应力强度，也可不必验算。算。 4.4.整体稳定性验算整体稳定性验算 验算方法详见稳定计算一节。验算方法详见稳定计算一节。 5.5.刚度验算刚度验算 按刚度公式进行验算。按刚度公式进行验算。 5.6.2 5.6.2 双向弯曲型钢梁双向弯曲型钢梁 双向弯曲型钢梁的设计步骤基本上和单向弯曲型钢梁相双向弯曲型钢梁的设计步骤基本上和单向弯曲型钢梁相同，具体如下：同，具体如下： 1. 1. 计算梁的内力计算梁的内力 根据已知梁的荷载设计值计算梁的最大弯矩根据已知梁的荷载设计值计算梁的最大弯矩 Mx、My和和剪力剪力V

48、。 2.2.计算所需的净截面抵抗矩计算所需的净截面抵抗矩Wnx 先按先按 ，但考虑到，但考虑到My的作用，可适当增大的作用，可适当增大Wnx 值来选用型钢号，一般用值来选用型钢号，一般用(1.1-1.2)(1.1-1.2)Wnx。 3.3.强度验算强度验算 正应力强度、折算应力。正应力强度、折算应力。4.4.整体稳定性验算整体稳定性验算 按相应公式进行验算。按相应公式进行验算。 5.5.刚度验算刚度验算 验算公式为：验算公式为： 式中：式中：wxwy 沿两个主轴沿两个主轴( (x轴和轴和y轴轴) )方向的方向的分挠度，它们分别由荷载标准值分挠度，它们分别由荷载标准值qbx和和qby 计算。计算

49、。 第第5.75.7节节 组合梁的设计组合梁的设计1 1截面尺寸初估截面尺寸初估2 2截面验算截面验算3 3组合梁截面沿长度的改变组合梁截面沿长度的改变4 4焊接组合梁翼缘焊缝的计算焊接组合梁翼缘焊缝的计算1 1掌握焊接组合梁的设计步骤；掌握焊接组合梁的设计步骤；2 2掌握焊接组合梁翼缘焊缝的计算；掌握焊接组合梁翼缘焊缝的计算；3 3了解截面沿长度的改变组合梁的设计。了解截面沿长度的改变组合梁的设计。本节目录本节目录基本要求基本要求5.7.1 5.7.1 截面尺寸初估截面尺寸初估 当型钢梁不能满足受力和使用要求时，一般采用工字形当型钢梁不能满足受力和使用要求时，一般采用工字形焊接组合梁。焊接梁

50、常用两块翼缘板和一块腹板焊接成双轴焊接组合梁。焊接梁常用两块翼缘板和一块腹板焊接成双轴对称工字形截面。选择截面尺寸时要同时考虑安全和经济因对称工字形截面。选择截面尺寸时要同时考虑安全和经济因素素, ,先确定梁高先确定梁高, ,然后再确定腹板尺寸和翼缘尺寸。然后再确定腹板尺寸和翼缘尺寸。 1.1.截面高度的确定截面高度的确定 梁的截面高度是焊接梁截面的一个最重要的尺寸，选梁的截面高度是焊接梁截面的一个最重要的尺寸，选择时可从以下三个方面考虑：择时可从以下三个方面考虑： （1 1）容许最大高度：梁的截面高度必须满足净空要求，）容许最大高度：梁的截面高度必须满足净空要求，即梁高不能超过建筑设计或工艺

51、设备需要的净空允许的限即梁高不能超过建筑设计或工艺设备需要的净空允许的限值。依此条件所决定的截面高度称为容许最大高度。值。依此条件所决定的截面高度称为容许最大高度。 （2 2）经济梁高：当梁的最大弯矩已知时，需要的净截面）经济梁高：当梁的最大弯矩已知时，需要的净截面抵抗矩可由公式算出。为了满足需要的截面抵抗矩，可以用抵抗矩可由公式算出。为了满足需要的截面抵抗矩，可以用高而窄的截面，也可以用矮而宽的截面。它们的截面抵抗矩高而窄的截面，也可以用矮而宽的截面。它们的截面抵抗矩虽然可以相同，但耗钢量却不同，合理的设计应使翼缘和腹虽然可以相同，但耗钢量却不同，合理的设计应使翼缘和腹板的总用钢量为最少。根

52、据这一原则确定的梁高叫经济高度。板的总用钢量为最少。根据这一原则确定的梁高叫经济高度。设计时可参照以下经验公式初选截面高度。设计时可参照以下经验公式初选截面高度。 （3 3）容许最小高度：一般依刚度条件所决定。梁的挠度）容许最小高度：一般依刚度条件所决定。梁的挠度大小常与截面高度有关，以均布荷载作用下的简支梁为例，大小常与截面高度有关，以均布荷载作用下的简支梁为例，其最大挠度为：其最大挠度为： 当梁的强度充分发挥作用，按荷载标准值计算时，应取当梁的强度充分发挥作用，按荷载标准值计算时，应取 , ,为荷载分项系数，可近似取为为荷载分项系数，可近似取为1.31.3。 由此可得：由此可得： 即：即：

53、 所选梁高应同时满足以上三个条件，即所选梁高应同时满足以上三个条件，即 , ,并并尽可能等于或略小于经济高度。尽可能等于或略小于经济高度。2.2.腹板尺寸的确定腹板尺寸的确定 梁翼缘板的厚度梁翼缘板的厚度t相对较小，腹板高度相对较小，腹板高度 较梁高较梁高h小的小的不多。因此，梁的腹板高度可取稍小于梁高不多。因此，梁的腹板高度可取稍小于梁高h h的数值，并尽的数值，并尽可能考虑钢板的规格尺寸，将腹板高度取为可能考虑钢板的规格尺寸，将腹板高度取为50mm的倍数。的倍数。 梁的腹板主要承受剪力作用，可根据梁端最大剪力确定梁的腹板主要承受剪力作用，可根据梁端最大剪力确定所需腹板厚度所需腹板厚度 上式

54、公式算得的一般较小，设计时，腹板厚度亦可用下上式公式算得的一般较小，设计时，腹板厚度亦可用下列经验公式估算：列经验公式估算： 式中均以式中均以cm计。计。 从腹板的局部稳定性考虑，设置纵向加劲肋将使从腹板的局部稳定性考虑，设置纵向加劲肋将使构造复杂，应使：构造复杂，应使： 根据以上三种厚度来确定腹板的厚度，并应符合根据以上三种厚度来确定腹板的厚度，并应符合钢板的规格尺寸，且应不小于钢板的规格尺寸，且应不小于6mm。 3.3.翼缘板尺寸的确定翼缘板尺寸的确定 可以根据需要的截面抵抗矩和腹板截面尺寸计算。可以根据需要的截面抵抗矩和腹板截面尺寸计算。有：有： 初选截面时可取，则上式可以写为：初选截面

55、时可取，则上式可以写为：由此可得：由此可得： 由上式可求出翼缘面积。在确定由上式可求出翼缘面积。在确定b和和t时，可参考时，可参考以下数据以下数据 宽度宽度b通常为梁高的通常为梁高的 ，过大，翼缘中应力分，过大，翼缘中应力分布不均匀，对梁的工作不利；过小，对梁的整体稳定布不均匀，对梁的工作不利；过小，对梁的整体稳定不利。厚度还应符合的条件，不利。厚度还应符合的条件，b和和 t都应符合钢板的都应符合钢板的规格尺寸。通常腹板的高度取规格尺寸。通常腹板的高度取50mm的倍数，厚度取的倍数，厚度取2mm的倍数，翼缘宽度取的倍数，翼缘宽度取10mm的倍数。的倍数。5.7.2 5.7.2 截面验算截面验算

56、1.1.弯曲正应力验算弯曲正应力验算 5.5.整体稳定性验算整体稳定性验算 2.2.最大剪应力验算最大剪应力验算3.3.局部压应力验算局部压应力验算 4.4.折算应力验算折算应力验算 6.6.刚度验算刚度验算 7.7.对于承受动力荷载作用的梁，必要时应按规范规对于承受动力荷载作用的梁，必要时应按规范规定进行疲劳验算。定进行疲劳验算。 5.7.3 5.7.3 组合梁截面沿长度的改变组合梁截面沿长度的改变图图5.7.1 梁翼缘宽度的改变梁翼缘宽度的改变bt2.5lbt(a)M2M1lMl6l6(b) 梁梁改改变变一一次次截截面面约约可可节节约约钢钢材材1020。如如再再多多改改变变一一次次，约约再

57、再多多节节约约34 ，效效果果不不显显著著。为为了了便便于于制制造造，一般只改变一次截面。一般只改变一次截面。 对对承承受受均均布布荷荷载载的的梁梁，截截面面改改变变位位置置在在距距支支座座z6处处 图图5.7.1(b)5.7.1(b)最最有有利利。较较窄窄翼翼缘缘板板宽宽度度 bf 应应由由截截面面开开始始改改变处的弯矩变处的弯矩 梁梁的的弯弯矩矩是是沿沿梁梁的的长长度度变变化化的的，因因此此，梁梁的的截截面面如如能能随随弯弯矩矩而而变变化化，则则可可节节约约钢钢材材。对对跨跨度度较较小小的的梁梁，截截面面改改变变经经济济效效果果不不大大，或或者者改改变变截截面面节节约约的的钢钢材材不不能能

58、抵抵消消构构造造复复杂杂带带来的加工困难时，则不宜改变截面。来的加工困难时，则不宜改变截面。 单单层层翼翼缘缘板板的的焊焊接接梁梁改改变变截截面面时时，宜宜改改变变翼翼缘缘板板的的宽宽度度( (图图5.7.1)5.7.1)而而不不改改变变其其厚厚度度。因因改改变变厚厚度度时时，该该处处应应力力集集中中严重，且使梁顶部不平，有时使梁支承其他构件不便。严重，且使梁顶部不平，有时使梁支承其他构件不便。 多层翼缘板的梁，可用切断外层板的办法来改变梁的截多层翼缘板的梁，可用切断外层板的办法来改变梁的截面面( (图图5.7.2)5.7.2)。理论切断点的位置可由计算确定。理论切断点的位置可由计算确定。 为

59、了保证被切断的翼缘板在理论切断处能正常参加工作为了保证被切断的翼缘板在理论切断处能正常参加工作, ,其外伸长度其外伸长度z z。应满足下列要求：。应满足下列要求： 端部有正面角焊缝：端部有正面角焊缝： 当当hf0.75t1时，时， llb1, 当当hf18m时，宜设置两道时，宜设置两道( (在跨度在跨度1/3左右处各一道左右处各一道) )。 对梯形屋架、人字形屋架或其他端部有一定高度的多边对梯形屋架、人字形屋架或其他端部有一定高度的多边形屋架，必须在屋架端部设置垂宜支撑，此外尚应按下列条形屋架，必须在屋架端部设置垂宜支撑，此外尚应按下列条件设置中部的垂宜支撑：当屋架跨度件设置中部的垂宜支撑：当

60、屋架跨度30m时，可仅在屋架跨时，可仅在屋架跨中布置一道垂直支撑，当跨度中布置一道垂直支撑，当跨度30m时，则应在跨度时，则应在跨度l/3l/3左右左右的竖杆平面内各设一道垂直支撑；当有天窗时，宜设置在天的竖杆平面内各设一道垂直支撑；当有天窗时，宜设置在天窗侧腿的下面。若屋架端部有托架时，就用托架等代替，不窗侧腿的下面。若屋架端部有托架时，就用托架等代替，不另设端部垂直支撑。另设端部垂直支撑。 对多竖杆和三支点式天窗架，当其宽度对多竖杆和三支点式天窗架，当其宽度12m时，尚应在时，尚应在中央竖杆平面内增设一道。中央竖杆平面内增设一道。图图7.3.9 垂直支撑的布置和形式垂直支撑的布置和形式60

61、00L30m(a)L30mL12m(b)L18m(c)L18m(d)60003600(e)24003600(g)60002400(f)1200024003600(h) 作用作用：为了支持未连支撑的平面屋架和天窗架，保证其稳：为了支持未连支撑的平面屋架和天窗架，保证其稳定和传递水平力。定和传递水平力。 布置原则布置原则：屋架上弦平面内，对无檩体系，在屋脊处和屋：屋架上弦平面内，对无檩体系，在屋脊处和屋架端部处；对有檩体系，在纵向天窗下的屋脊处。架端部处；对有檩体系，在纵向天窗下的屋脊处。 屋架下弦平面内，当屋架间距为屋架下弦平面内，当屋架间距为6m时，应在屋架端部处、时，应在屋架端部处、下弦杆有

62、弯拆处、与柱刚接的屋架下弦端节间受压但未设纵向下弦杆有弯拆处、与柱刚接的屋架下弦端节间受压但未设纵向水平支撑的节点处、跨度水平支撑的节点处、跨度18m的芬克式屋架的主斜杆与下弦的芬克式屋架的主斜杆与下弦相交的节点处等部位设置。相交的节点处等部位设置。 系杆系杆 设计：设计：设计时分为设计时分为刚性系杆刚性系杆( (既能受拉又能受压既能受拉又能受压) )和柔性系和柔性系杆杆( (只能受拉只能受拉) ) 。屋架主要支承节点处的系杆，屋架上弦脊节。屋架主要支承节点处的系杆，屋架上弦脊节点处的系杆均宜用点处的系杆均宜用刚性系杆刚性系杆，当横向水平支撑设置在房屋温度，当横向水平支撑设置在房屋温度区段端部

63、第二个柱间时，第一个柱间的所有系杆均为刚性系杆，区段端部第二个柱间时，第一个柱间的所有系杆均为刚性系杆，其他情况的系杆可用其他情况的系杆可用柔性系杆柔性系杆。 当屋架间距当屋架间距12m时，将水平支撑全部布置在上弦平面内并时，将水平支撑全部布置在上弦平面内并利用檩条作为支撑体系的压杆和系杆，而作为下弦侧向支承的利用檩条作为支撑体系的压杆和系杆，而作为下弦侧向支承的系杆可用支于檩条的隅撑代替。系杆可用支于檩条的隅撑代替。（3）支撑杆件的计算）支撑杆件的计算 支撑中的交叉斜杆以及柔性系杆按拉杆设计；非交叉斜支撑中的交叉斜杆以及柔性系杆按拉杆设计；非交叉斜杆、弦杆、横杆以及刚性系杆按照压杆设计。杆、

64、弦杆、横杆以及刚性系杆按照压杆设计。 对于如图对于如图7.3.107.3.10所示的支撑桁架，通常将斜腹杆视为柔所示的支撑桁架，通常将斜腹杆视为柔性杆件，只能受拉，不能受压。因而性杆件，只能受拉，不能受压。因而, ,受压杆件退出工作受压杆件退出工作, ,如如图图7.3.107.3.10中虚线所示，每节间只有受拉的斜腹杆参与工作。中虚线所示，每节间只有受拉的斜腹杆参与工作。图图7.3.10支撑桁架杆件的内力计算简图支撑桁架杆件的内力计算简图W/2W W W W W W W W/2W/2WWWWWW/2(a)(b)7.3.3 7.3.3 简支屋架设计简支屋架设计7.3.3.1 7.3.3.1 屋架

65、的内力分析屋架的内力分析(1)(1)基本假定基本假定假定节点处的所有杆件轴线在同一平面内相交于一假定节点处的所有杆件轴线在同一平面内相交于一点点(节点中心节点中心)，而且各节点均为理想铰接。荷载集中作，而且各节点均为理想铰接。荷载集中作用于节点用于节点(屋架作用有节间荷载时，可将其分配到相邻屋架作用有节间荷载时，可将其分配到相邻的两个节点的两个节点)。即。即简化为桁架简化为桁架。（2)2)局部弯矩的处理方法局部弯矩的处理方法 节间荷载引起的局部弯矩，一般采用简化计算。节间荷载引起的局部弯矩，一般采用简化计算。 当屋架上弦杆有节间荷载作用时，上弦杆的局部弯矩可当屋架上弦杆有节间荷载作用时，上弦杆

66、的局部弯矩可近似地采用：端节间的正弯矩取近似地采用：端节间的正弯矩取0.8M0, ,其他节间的正弯矩和其他节间的正弯矩和节点负弯短节点负弯短( (包括屋脊节点包括屋脊节点) )取取0.6M0，M0为将相应弦杆节间作为将相应弦杆节间作为单跨简支梁求得的最大弯矩。为单跨简支梁求得的最大弯矩。图图7.3.11 局部弯矩作用的计算简图局部弯矩作用的计算简图0.8M00.6M00.6M00.6M00.6M00.6M00.6M00.6M0(3) (3) 荷载组合荷载组合 与柱铰接的屋架应考虑下列荷载作用情况：与柱铰接的屋架应考虑下列荷载作用情况： 第一是第一是全跨荷载全跨荷载：所有屋架都应进行全跨满载时的

67、内力计：所有屋架都应进行全跨满载时的内力计算。即全跨永久荷载算。即全跨永久荷载+ +全跨屋面活荷载或雪荷载全跨屋面活荷载或雪荷载( (取两者的较大取两者的较大值值)+)+全跨积灰荷载全跨积灰荷载+ +悬挂吊车荷载。有纵向天窗时，应分别计算悬挂吊车荷载。有纵向天窗时，应分别计算中间天窗处和天窗端壁处的屋架杆件内力。中间天窗处和天窗端壁处的屋架杆件内力。 第二是第二是半跨荷载：半跨荷载：全跨永久荷载全跨永久荷载+ +半跨屋面活荷载半跨屋面活荷载( (或半跨或半跨雪荷载雪荷载)+)+半跨积灰荷载半跨积灰荷载+ +悬挂吊车荷载。采用大型混凝土屋面板悬挂吊车荷载。采用大型混凝土屋面板的屋架，尚应考虑安装

68、时可能的半跨荷载：屋架及天窗架的屋架，尚应考虑安装时可能的半跨荷载：屋架及天窗架( (包括包括支撑支撑) )自重自重+ +半跨屋面板重半跨屋面板重+ +半跨屋面活荷载。采用半跨荷载是考半跨屋面活荷载。采用半跨荷载是考虑到有可能会引起腹杆内力虑到有可能会引起腹杆内力“变号变号”。 第三是对轻质屋面材料的屋架，一般应考虑负风压的影第三是对轻质屋面材料的屋架，一般应考虑负风压的影响。即当屋面永久荷载响。即当屋面永久荷载( (荷载分项系数取为荷载分项系数取为1.0) )小于负风压小于负风压( (荷载分项系数取为荷载分项系数取为1.4) )时，屋架的受拉杆件在永久荷载与风时，屋架的受拉杆件在永久荷载与风

69、荷载联合作用下可能受压。求其内力时，可假定屋架两端支荷载联合作用下可能受压。求其内力时，可假定屋架两端支座的水平反力相等。一般的做法是：只要负风压的竖向分力座的水平反力相等。一般的做法是：只要负风压的竖向分力大于永久荷载，即认为屋架的拉杆将反号变为压杆，但此压大于永久荷载，即认为屋架的拉杆将反号变为压杆，但此压力不大，将其长细比控制不超过力不大，将其长细比控制不超过250即可，不必计算风荷载作即可，不必计算风荷载作用下的内力。用下的内力。 第四是轻屋面的厂房第四是轻屋面的厂房, ,当吊车起重量较大当吊车起重量较大(Q300kN)应考应考虑按框架分析求得的柱顶水平力是否会使弦内力增加或引起虑按框

70、架分析求得的柱顶水平力是否会使弦内力增加或引起下弦内力变号。下弦内力变号。7.3.3.2 7.3.3.2 杆件的计算长度和容许长细比杆件的计算长度和容许长细比(1)(1)杆件的计算长度杆件的计算长度桁架平面内桁架平面内 弦杆、支座斜杆和支座竖杆取弦杆、支座斜杆和支座竖杆取 ；其他受压腹杆，；其他受压腹杆，取取 。桁架平面外桁架平面外原则上，屋架弦杆在平面外的计算长度，应取侧向原则上，屋架弦杆在平面外的计算长度，应取侧向支承点间的距离。支承点间的距离。上弦：有檩屋盖中，通常上弦：有檩屋盖中，通常, ,檩条可视为屋架弦杆的支檩条可视为屋架弦杆的支撑点。在无檩屋盖中，大型屋面板能起一定的支撑作用，撑

71、点。在无檩屋盖中，大型屋面板能起一定的支撑作用，一般取一般取2块屋面板的宽度，但不大于块屋面板的宽度，但不大于3.0m。 下弦：视有无纵向水平支撑，取纵向水平支撑节点与下弦：视有无纵向水平支撑，取纵向水平支撑节点与系杆或系杆与系杆间的距离。系杆或系杆与系杆间的距离。 腹杆：因节点在桁架平面外的刚度很小，对杆件没有腹杆：因节点在桁架平面外的刚度很小，对杆件没有什么嵌固作用，故所有腹杆均取什么嵌固作用，故所有腹杆均取 。斜平面斜平面 支座斜杆和支座竖杆取支座斜杆和支座竖杆取 ，其他取，其他取 。图图7.3.12 桁架弦杆的计算长度桁架弦杆的计算长度 (a(a）桁架杆件在桁架平面内的计算长度；）桁架

72、杆件在桁架平面内的计算长度； (b) (b) 桁架杆件在桁架平面外的计算长度；桁架杆件在桁架平面外的计算长度；lox=llox=llox=0.8l(a)l2l1(b)图图7.3.13 侧向支撑点间压力有侧向支撑点间压力有 变化的弦杆平面外计算长度变化的弦杆平面外计算长度N2N1l1图图7.3.14 压力有变化的受压腹杆压力有变化的受压腹杆 平面外计算长度平面外计算长度(a)N2N1l1(b)N2N1l1其他其他 如桁架受压弦杆侧向支承点间的距离为两倍节间长度，如桁架受压弦杆侧向支承点间的距离为两倍节间长度，且两节间弦杆内力不等时，该弦杆在桁架平面外的计算长度且两节间弦杆内力不等时，该弦杆在桁架

73、平面外的计算长度按下式计算：按下式计算： 但不小于但不小于0.5l1式中式中: :较大的压力，计算时取正值；较大的压力，计算时取正值；较小的压力或拉力，计算时压力取较小的压力或拉力，计算时压力取正值，拉力取负值。正值，拉力取负值。 桁架再分式腹杆体系的受压主斜杆桁架再分式腹杆体系的受压主斜杆 见图见图7.3.14(a) 7.3.14(a) ，在桁架平面外的计算长度也按上式确定在桁架平面外的计算长度也按上式确定( (受拉主斜杆仍取受拉主斜杆仍取l1););在桁架平面内的计算长度则采用节点中心间距离。在桁架平面内的计算长度则采用节点中心间距离。 (2)(2)杆件的容许长细比杆件的容许长细比 具体规

74、定见轴心受力构件一章。具体规定见轴心受力构件一章。7.3.3.3 7.3.3.3 杆件的截面形式杆件的截面形式 原则上应考虑构造简单、施工方便、易于连接，取材容易等要原则上应考虑构造简单、施工方便、易于连接，取材容易等要求。对轴心受压杆件，宜使杆件对两个主轴有相近的稳定性。求。对轴心受压杆件，宜使杆件对两个主轴有相近的稳定性。 (1)(1)单壁式屋架杆件的截面形式单壁式屋架杆件的截面形式 通常采用由两个角钢组成的通常采用由两个角钢组成的T形截面或十字形截面。受力较小形截面或十字形截面。受力较小的次要杆件可采用单角钢。如今，很多情况可用的次要杆件可采用单角钢。如今，很多情况可用H H型钢剖开而成

75、的型钢剖开而成的T型钢来代替双角钢组成的型钢来代替双角钢组成的T T形截面。形截面。图图7.3.15 单壁式屋架杆件角钢截面单壁式屋架杆件角钢截面xxyyxxyyxxyyxxyyxxyyxxyyxxyyxxyyly=（1.351.5）lxly=（2.62.9）lxly=（0.750.9）lxly=（1.82.1）lxly=（0.821.4）lxly=（0.450.79）lx(a)(b)(c)(d)(e)(f)(g)(h)(2)(2)双壁式屋架杆件的截面形式双壁式屋架杆件的截面形式 屋架跨度较大时，弦杆等杆件较长，单榀屋架的横向刚屋架跨度较大时，弦杆等杆件较长，单榀屋架的横向刚度比较低。为保证安

76、装时屋架的侧向刚度度比较低。为保证安装时屋架的侧向刚度, ,对跨度对跨度42m的屋的屋架宜设计成双壁式。其中由双角钢组成的双壁式截面可用于架宜设计成双壁式。其中由双角钢组成的双壁式截面可用于弦杆和腹杆，横放的弦杆和腹杆，横放的H H型钢可用于大跨度重型双壁式屋架的型钢可用于大跨度重型双壁式屋架的弦杆和腹杆。弦杆和腹杆。图图7.3.16 双壁式屋架杆件的截面双壁式屋架杆件的截面(a)(b)(c) (3)(3)双角钢杆件的填板双角钢杆件的填板 双角钢组成双角钢组成T T形或十字形截面，杆件形或十字形截面，杆件按实腹式杆件计算按实腹式杆件计算。 为了保证两个角钢共同工作，必须每隔一定距离在两个为了保

77、证两个角钢共同工作，必须每隔一定距离在两个角钢间加设填板，使它们之间有可靠连接。角钢间加设填板，使它们之间有可靠连接。 图图7.3.17 桁架杆件中的填板桁架杆件中的填板(a)l1l11150801520l1l1111015(b) 填板的宽度：一般取填板的宽度：一般取5080mm；填板的长度：对；填板的长度：对T形截形截面应比角钢肢伸出面应比角钢肢伸出1020mm，对十字形截面则从角钢肢尖缩，对十字形截面则从角钢肢尖缩进进1015mm，以便于施焊。填板的厚度与桁架节点板相同。，以便于施焊。填板的厚度与桁架节点板相同。 填板的间距：对压杆填板的间距：对压杆l140i1，拉杆，拉杆l180i1，在

78、，在T T形截面中，形截面中，i1为一个角钢对平行于填板自身形心轴的回转半径；在十字形为一个角钢对平行于填板自身形心轴的回转半径；在十字形截面中，截面中，i1为一个角钢的最小回转半径，填板应沿两个方向交为一个角钢的最小回转半径，填板应沿两个方向交错放置。在压杆的桁架平面外计算长度范围内，至少应设置两错放置。在压杆的桁架平面外计算长度范围内，至少应设置两块填板。块填板。7.3.3.4 7.3.3.4 杆件的截面选择杆件的截面选择 (1)(1)一般原则一般原则 优先选用肢宽而薄的板件或肢件组成截面优先选用肢宽而薄的板件或肢件组成截面, ,但受但受压构件应满足局部稳定的要求。板件或肢件的最小厚压构件

79、应满足局部稳定的要求。板件或肢件的最小厚度为度为5mm，对小跨度屋架可用到，对小跨度屋架可用到4mm。 角钢杆件或角钢杆件或T型钢的悬伸肢宽不得小于型钢的悬伸肢宽不得小于45mm。直接与支撑或系杆相连的最小肢宽，应根据连接螺栓直接与支撑或系杆相连的最小肢宽，应根据连接螺栓的直径的直径d而定。垂直支撑或系杆如连接在预先焊于桁架而定。垂直支撑或系杆如连接在预先焊于桁架竖腹杆及弦杆的连接板上时，则悬伸肢宽不受此限。竖腹杆及弦杆的连接板上时，则悬伸肢宽不受此限。 屋架节点板屋架节点板( (或或T型钢弦杆的腹板型钢弦杆的腹板) )的厚度，可根的厚度，可根据下表取用。据下表取用。 跨度较大的桁架跨度较大的

80、桁架( (例如例如24m) )与柱铰接时，弦杆宜在半跨与柱铰接时，弦杆宜在半跨内改变一次。变截面位置宜在节点处或其附近。改变截面的做内改变一次。变截面位置宜在节点处或其附近。改变截面的做法通常是变肢宽而保持厚度不变。法通常是变肢宽而保持厚度不变。 同一屋架的型钢规格不宜太多。同一屋架的型钢规格不宜太多。 当连接支撑等的螺栓孔在节点板范围内且距节点板边缘当连接支撑等的螺栓孔在节点板范围内且距节点板边缘距离距离100mm时，计算杆件强度可不考虑截面的削弱。时，计算杆件强度可不考虑截面的削弱。 单面连接的单角钢杆件，需要考虑偏心的影响。单面连接的单角钢杆件，需要考虑偏心的影响。注：注：1、节点板钢材

81、为、节点板钢材为Q345钢或钢或Q390钢、钢、Q420钢时，节点板厚度可按表中数值适当减小；钢时，节点板厚度可按表中数值适当减小；2、本表适用于腹杆端部用侧焊缝连接的情况；、本表适用于腹杆端部用侧焊缝连接的情况；3、无竖腹杆相连且自由边无加劲肋加强的节点板，应将受压腹杆内力乘以、无竖腹杆相连且自由边无加劲肋加强的节点板，应将受压腹杆内力乘以1.25后再查表。后再查表。2220181614121010支座节点板厚度（支座节点板厚度（mm）201816141210868中间节点板厚度（中间节点板厚度（mm）177130901291177091112906819105116802915101712

82、90170梯形、人字形屋架腹杆最大内力或梯形、人字形屋架腹杆最大内力或三角形屋架弦杆端节间内力（三角形屋架弦杆端节间内力（kN）Q235钢单壁式焊接屋架节点板厚度选用表钢单壁式焊接屋架节点板厚度选用表(2)(2)杆件的截面选择杆件的截面选择具体计算方法见轴心受力构件一章。具体计算方法见轴心受力构件一章。7.3.3.5 7.3.3.5 钢桁架的节点设计钢桁架的节点设计 (1)(1)节点设计的一般要求节点设计的一般要求 原则上，桁架应以杆件的形心线为轴线并在节点处相原则上，桁架应以杆件的形心线为轴线并在节点处相交于一点。为了制作方便，交于一点。为了制作方便， 通常取角钢背或通常取角钢背或T T型钢

83、背至轴线型钢背至轴线的距离为的距离为5mm的倍数。的倍数。 当沿长度弦杆截面有改变时，一般将拼接处两侧弦杆当沿长度弦杆截面有改变时，一般将拼接处两侧弦杆表面对齐，此时宜采用受力较大的杆件形心线为轴线，如图表面对齐，此时宜采用受力较大的杆件形心线为轴线，如图7-3-18 。当两侧形心线偏移的距离。当两侧形心线偏移的距离e不超过较大弦杆截面高不超过较大弦杆截面高度的度的5时，可不考虑此偏心影响。时，可不考虑此偏心影响。 当偏心距离当偏心距离e超过上述值，或者由于其他原因使节点处有超过上述值，或者由于其他原因使节点处有较大偏心弯矩时较大偏心弯矩时, ,应将此弯矩根据线刚度分配于各杆。计算公应将此弯矩

84、根据线刚度分配于各杆。计算公式为：式为： 式中式中节点偏心弯短；节点偏心弯短；所计算杆件线刚度；所计算杆件线刚度；汇交于节点的各杆件线刚度之和。汇交于节点的各杆件线刚度之和。 在屋架节点处，腹杆与弦杆或腹杆与腹杆之间焊缝的在屋架节点处，腹杆与弦杆或腹杆与腹杆之间焊缝的净距，不宜小于净距，不宜小于10mm; ;杆件之间的空隙不小于杆件之间的空隙不小于15-20mm。 图图7.3.18 弦杆轴线的偏心弦杆轴线的偏心N1N2e(a)M=N1e(b) 角钢端部的切割一般垂直角钢端部的切割一般垂直于其轴线。有时为减小节点板尺于其轴线。有时为减小节点板尺寸，允许切去一肢的部分，但不寸，允许切去一肢的部分，

85、但不允许将一个肢完全切去而另一肢允许将一个肢完全切去而另一肢伸出的斜切。伸出的斜切。 节点板酌外形应简单而规则。一般采用矩形、平行四节点板酌外形应简单而规则。一般采用矩形、平行四边形和直角梯形等。边形和直角梯形等。节点板边缘与杆件节点板边缘与杆件轴线的夹角不应小轴线的夹角不应小于于1515。单斜杆与。单斜杆与弦杆的连接应不出弦杆的连接应不出现连接的偏心弯矩。现连接的偏心弯矩。图图7.3.19角钢端部的切割角钢端部的切割不允许不允许图图7.3.20 单斜杆与弦杆的连接单斜杆与弦杆的连接不正确不正确正确正确150150 支承大型混凝土屋面板的上弦杆，当支承处的总支承大型混凝土屋面板的上弦杆，当支承

86、处的总集中荷载集中荷载( (设计值设计值) )超过下表规定的数值时、弦杆的伸出超过下表规定的数值时、弦杆的伸出肢容易弯曲，应对其采用图肢容易弯曲，应对其采用图7.3.217.3.21的做法予以加强。的做法予以加强。图图7.3.21上弦角钢的加强上弦角钢的加强t=812t=812t=812加劲肋加劲肋加劲肋加劲肋1001416751214551012408102578Q345、Q390Q235支撑处总集中荷载设计值（支撑处总集中荷载设计值（KNKN）角钢（或角钢（或T T型钢翼缘板）厚型钢翼缘板）厚度（度（mmmm）、当钢材为）、当钢材为弦杆不加强的最大节点荷载弦杆不加强的最大节点荷载 (2)(

87、2)角钢桁架的节点设设计角钢桁架的节点设设计角钢桁架是指弦杆和腹杆均用角钢做成的桁架。角钢桁架是指弦杆和腹杆均用角钢做成的桁架。一般节点一般节点一般节点是指无集中荷载和无弦杆拼接的节点。一般节点是指无集中荷载和无弦杆拼接的节点。节点板应伸出弦杆节点板应伸出弦杆1015mm以便焊接。以便焊接。图图7.3.22 屋架下弦的中间节点屋架下弦的中间节点1015N1N215201520 弦杆与节点板的连接焊缝弦杆与节点板的连接焊缝, ,应考虑承受弦杆相邻节应考虑承受弦杆相邻节间内力之差间内力之差 , ,按下列公式计算其焊脚尺寸：按下列公式计算其焊脚尺寸： 肢背焊缝肢背焊缝 肢尖焊缝肢尖焊缝 通常因通常因

88、 N很小，实际所需的焊脚尺寸可由构造要求很小，实际所需的焊脚尺寸可由构造要求确定，并沿节点板全长满焊。确定，并沿节点板全长满焊。 式中式中内力分配系数，可取内力分配系数，可取 。角焊缝强度设计值。角焊缝强度设计值。有集中荷载的节点有集中荷载的节点 为便于大型屋面板或檩条连接角钢的放置为便于大型屋面板或檩条连接角钢的放置, , 常将节点板缩常将节点板缩进上弦角钢背，如图进上弦角钢背，如图7.3.237.3.23。缩进距离不小于。缩进距离不小于(0.5t+2)mm，也，也不宜大于不宜大于t，t为节点板厚度。角钢背凹槽的塞焊缝可假定只承为节点板厚度。角钢背凹槽的塞焊缝可假定只承受屋面集中荷载，按下式

89、计算其强度：受屋面集中荷载，按下式计算其强度： 式中式中节点集中荷载垂直于屋面的分量；节点集中荷载垂直于屋面的分量；焊脚尺寸，取焊脚尺寸，取 。正面角焊缝强度增大系数。对承受静力荷载正面角焊缝强度增大系数。对承受静力荷载和间接承受动力荷载的屋架，和间接承受动力荷载的屋架，受动力荷载的屋架受动力荷载的屋架 。图图7.3.23 屋架上弦节点屋架上弦节点（受集中荷载作用）（受集中荷载作用）hf2hf2N2QN1eehf1hf2hf1hf2N2N1(a)(b)(c)(d) 实际上因实际上因 不大，可按构造满焊。不大，可按构造满焊。 弦杆相邻节间的内力差弦杆相邻节间的内力差 ，则由弦杆角钢肢，则由弦杆角

90、钢肢尖与节点板的连接焊缝承受，计算时应计入偏心弯矩尖与节点板的连接焊缝承受，计算时应计入偏心弯矩 （ 为角钢肢尖至弦杆轴线距离），按下式计算：为角钢肢尖至弦杆轴线距离），按下式计算：对对 ： 对对 ： 式中式中肢尖焊缝的焊脚尺寸。肢尖焊缝的焊脚尺寸。验算式为：验算式为： 当节点板向上伸出不妨碍屋面构件的放置，或因相邻弦当节点板向上伸出不妨碍屋面构件的放置，或因相邻弦杆节问内力差杆节问内力差 较大，胶尖焊缝不满足上式时，可将节点较大，胶尖焊缝不满足上式时，可将节点板部分向上伸出或全部向上伸出。此时弦杆与节点板的连接板部分向上伸出或全部向上伸出。此时弦杆与节点板的连接焊缝应按下列公式计算：焊缝应按

91、下列公式计算： 肢背焊缝肢背焊缝 肢尖焊缝肢尖焊缝 式中式中: :伸出肢背的焊经焊脚尺寸和计算长度伸出肢背的焊经焊脚尺寸和计算长度肢尖焊缝的焊脚尺寸和计算长度。肢尖焊缝的焊脚尺寸和计算长度。弦杆的拼接及拼接节点弦杆的拼接及拼接节点 弦杆的拼接分为工厂拼接和工地拼接两种。弦杆的拼接分为工厂拼接和工地拼接两种。 工厂拼接的位置通常在节点范围以外。工厂拼接的位置通常在节点范围以外。 工地拼接的位置一般在节点处，但以拼接角钢传递弦工地拼接的位置一般在节点处，但以拼接角钢传递弦杆内力。拼接角钢宜采用与弦杆相同的截面，使弦杆在拼杆内力。拼接角钢宜采用与弦杆相同的截面，使弦杆在拼接处保持原有的强度和刚度。接

92、处保持原有的强度和刚度。 为了使拼接角钢与弦杆紧密相贴，应将拼接角钢的棱为了使拼接角钢与弦杆紧密相贴，应将拼接角钢的棱角铲去，为便于施焊，还应将拼接角钢的竖肢切去角铲去，为便于施焊，还应将拼接角钢的竖肢切去(t+hf+5)mm，式中，式中t为角钢厚度，为角钢厚度，hf为拼接焊缝的焊脚尺为拼接焊缝的焊脚尺寸。连接角钢截面的削弱，可以由节点板寸。连接角钢截面的削弱，可以由节点板( (拼接位置在节点拼接位置在节点处处) )或角钢之间的填板或角钢之间的填板( (拼接位置在节点范围外拼接位置在节点范围外) )来补偿。来补偿。 屋脊节点处的拼接角钢，一般采用热弯成形。当屋面屋脊节点处的拼接角钢，一般采用热

93、弯成形。当屋面坡度较大且拼接角钢肢较宽时，可将角钢竖肢切口再弯折坡度较大且拼接角钢肢较宽时，可将角钢竖肢切口再弯折后焊成。拼接角钢或拼接钢板的长度，应根据所需焊缝长后焊成。拼接角钢或拼接钢板的长度，应根据所需焊缝长度决定。度决定。图图7.3.24 拼接节点拼接节点(a)铲成弧面或斜面铲成弧面或斜面(b)冷弯后对焊冷弯后对焊钻孔后切去钻孔后切去(c)支座节点支座节点 支承于混凝土柱或砌体柱的屋架一般都是按铰接设计，支承于混凝土柱或砌体柱的屋架一般都是按铰接设计，而屋架与钢柱的连接则可为铰接或刚接。而屋架与钢柱的连接则可为铰接或刚接。 支座节点由节点扳、底板、加劲肋和锚栓组成。支座支座节点由节点扳

94、、底板、加劲肋和锚栓组成。支座节点的传力路线是：桁架各杆件的内力通过杆端焊缝传给节点的传力路线是：桁架各杆件的内力通过杆端焊缝传给节点板，然后经节点板与加劲肋之间的垂直焊缝，把一部节点板，然后经节点板与加劲肋之间的垂直焊缝，把一部分力传给加劲肋，再通过节点板、加劲肋与底扳的水平焊分力传给加劲肋，再通过节点板、加劲肋与底扳的水平焊缝把全部支座压力传给底板，最后传给支座。因此，支座缝把全部支座压力传给底板，最后传给支座。因此，支座节点应进行以下计算。节点应进行以下计算。支座底板的毛面积应为：支座底板的毛面积应为： 式中式中支座反力；支座反力；支座混凝土局部承压强度设计值支座混凝土局部承压强度设计值

95、; ;锚栓孔的面积。锚栓孔的面积。 按计算需要的底板面积一般较小，主要根据构造要求按计算需要的底板面积一般较小，主要根据构造要求( (锚锚栓孔直径、位置以及支承的稳定性等栓孔直径、位置以及支承的稳定性等) )确定底板的平面尺寸。确定底板的平面尺寸。 支座底板的厚度按底板下柱顶反力作用产生的弯矩决定，支座底板的厚度按底板下柱顶反力作用产生的弯矩决定，其方法与柱脚底板厚度相同。其方法与柱脚底板厚度相同。 为使柱顶反力比较均匀，底板厚度不宜小于为使柱顶反力比较均匀，底板厚度不宜小于16mm。图图7.3.25三角形屋架的支座节点三角形屋架的支座节点垫板垫板底板底板加劲肋加劲肋11节点板节点板1-1a1

96、b1ab加劲肋加劲肋切口切口cR/4e图图7-3-26 人字形或梯形屋架人字形或梯形屋架支座节点支座节点ba底板底板加劲肋加劲肋切口切口c节点板节点板e加劲肋的高度由节点板的尺寸决定，其厚度取等于加劲肋的高度由节点板的尺寸决定，其厚度取等于或略小于节点板的厚度。加劲肋可视为支承于节点板上或略小于节点板的厚度。加劲肋可视为支承于节点板上的悬臂梁的悬臂梁,一个加劲肋通常假定传递支座反力的一个加劲肋通常假定传递支座反力的1/41/4，它，它与节点板的连接焊缝承受剪力与节点板的连接焊缝承受剪力和弯矩和弯矩并应按下式验算：并应按下式验算： 底板与节点板、加劲肋的连接焊缝按承受全部支座底板与节点板、加劲肋

97、的连接焊缝按承受全部支座反力计算。验算式为反力计算。验算式为: :(3)T(3)T型钢作弦杆的屋架节点型钢作弦杆的屋架节点 采用采用T T型钢作屋架弦杆，当腹杆也用型钢作屋架弦杆，当腹杆也用T T型钢或单角钢时，型钢或单角钢时，腹杆与弦杆的连接不需要节点板。腹杆与弦杆的连接不需要节点板。 当腹杆采用双角钢时，有时需设节点板，节点板与弦当腹杆采用双角钢时，有时需设节点板，节点板与弦杆采用对接焊缝，此焊缝承受弦杆相邻节间的内力差杆采用对接焊缝，此焊缝承受弦杆相邻节间的内力差 以及内力差产生的偏心矩以及内力差产生的偏心矩 ，可按，可按下式进行计算：下式进行计算： 式中式中由斜腹杆焊缝确定的节点板长度

98、，若无由斜腹杆焊缝确定的节点板长度，若无引弧板施焊时要除去弧坑；引弧板施焊时要除去弧坑；节点板厚度，通常取与节点板厚度，通常取与T型钢腹板等厚型钢腹板等厚或相差不超过或相差不超过1mm；对接焊缝抗剪强度设计值；对接焊缝抗剪强度设计值；对接焊缝抗拉、抗压强度设计值。对接焊缝抗拉、抗压强度设计值。 角钢腹杆与节点板的焊缝计算同角钢格架角钢腹杆与节点板的焊缝计算同角钢格架, ,由于节点由于节点板与板与T T型钢腹板等厚型钢腹板等厚( (或相差或相差1mm) )，所以腹杆可伸人，所以腹杆可伸人T型型钢腹板钢腹板( (见图见图7.3.27)7.3.27)，这样可减小节点板尺寸。，这样可减小节点板尺寸。

99、图图7.3.27 T T型钢作弦杆的屋架节点型钢作弦杆的屋架节点N1N2加劲肋加劲肋e7.3.3.6 7.3.3.6 节点处板件的计算节点处板件的计算 (1) (1) 节点处的板件在必要时应按下列公式进行抗撕裂节点处的板件在必要时应按下列公式进行抗撕裂计算：计算： 式中式中作用于板件的拉力，作用于板件的拉力，第第i段破坏面的截面积，当为螺栓段破坏面的截面积，当为螺栓( (或铆钉或铆钉) ) 连接时取净截面面积连接时取净截面面积板件的厚度；板件的厚度；第第i破坏段的长度，应取板件中最危险的破坏段的长度，应取板件中最危险的 破坏线的长度；破坏线的长度；第第i段的拉剪折算系数；段的拉剪折算系数；第第

100、i段破坏线与拉力轴线的夹角。段破坏线与拉力轴线的夹角。图图7.3.28 7.3.28 板件的撕裂板件的撕裂 (a(a）焊缝连接；）焊缝连接；(b) (b) 螺栓（铆钉）连接；螺栓（铆钉）连接；(a)l2123l3l1Nl1l2N(b)l3l1N(c) (2)(2)角钢桁架节点板的强度还可用角钢桁架节点板的强度还可用“有效宽度法有效宽度法”计算：计算： 式中式中: :板件的有效宽度，当用螺栓板件的有效宽度，当用螺栓( (或铆钉或铆钉) )连接时，连接时，应取净宽度，图中应取净宽度，图中 为应力扩散角，可取为为应力扩散角，可取为3030。(a)(b)图图7.3.29 7.3.29 板件的有效宽度板

101、件的有效宽度NbeNbe (3)(3)为了保证桁架节点板在斜腹杆压力作用下的稳定性，为了保证桁架节点板在斜腹杆压力作用下的稳定性，受压腹杆连接肢端面中点沿腹杆轴线方向至弦杆边缘的净距受压腹杆连接肢端面中点沿腹杆轴线方向至弦杆边缘的净距离离c，应满足下列条件；，应满足下列条件； 对有竖腹杆的节点板，对有竖腹杆的节点板， ; ; 对无竖腹杆的节点板，对无竖腹杆的节点板， ; ;且且 (4)(4)在采用上述方法计算节点板的强度和稳定时，尚应满在采用上述方法计算节点板的强度和稳定时，尚应满足下列要求：足下列要求： 节点板边缘与腹杆轴线之间的夹角应不小于节点板边缘与腹杆轴线之间的夹角应不小于15。； 斜

102、腹杆与弦杆的夹角应在斜腹杆与弦杆的夹角应在30。60。之间；之间； 节点板的自由边长度节点板的自由边长度lf与厚度与厚度t比不得大于比不得大于 否则应沿自由边设加劲肋予以加强。否则应沿自由边设加劲肋予以加强。7.3.4 7.3.4 刚接屋架（框架横梁刚接屋架（框架横梁) )设计特点设计特点 与框架柱铰接的屋架，通常忽略水平力，但当屋面为轻屋与框架柱铰接的屋架，通常忽略水平力，但当屋面为轻屋面而柱的吊车荷载较大时，屋架弦杆的轴向力也较大，故不可面而柱的吊车荷载较大时，屋架弦杆的轴向力也较大，故不可忽略。忽略。 与柱刚接的屋架，其杆件的内力可先按简支桁架分析，支与柱刚接的屋架，其杆件的内力可先按简

103、支桁架分析，支座处弯矩的化成力偶考虑。如图座处弯矩的化成力偶考虑。如图7.3.307.3.30。图图7.3.30屋架支座弯矩化成力偶作用屋架支座弯矩化成力偶作用AH1H1BH1H1h0 下弦端节间可能受压时，长细比的控制应按压杆考虑，下弦端节间可能受压时，长细比的控制应按压杆考虑，即：仅在恒载与风载联合作用下受压时，即：仅在恒载与风载联合作用下受压时， 250。在恒载。在恒载与风载和吊车荷载联合作用下受压时与风载和吊车荷载联合作用下受压时 150。若下弦杆在。若下弦杆在屋架平面内的长细比或稳定性不能满足要求时，可予以加强。屋架平面内的长细比或稳定性不能满足要求时，可予以加强。图图7.3.31

104、屋架下弦杆受压时的加强方法屋架下弦杆受压时的加强方法 (a(a）加撑杆；）加撑杆；(b) (b) 加强弦杆截面；加强弦杆截面；(a)(b) 屋架与柱采用刚接连接屋架与柱采用刚接连接时，如图时，如图7.3.327.3.32，可认为上，可认为上弦的最大内力由上盖板传递。弦的最大内力由上盖板传递。下弦节点的连接螺栓承受水下弦节点的连接螺栓承受水平拉力和偏心弯矩。此处一平拉力和偏心弯矩。此处一般属小偏心，螺栓拉力的计般属小偏心，螺栓拉力的计算方法见连接一章。算方法见连接一章。图图7.3.32 屋架与柱刚接屋架与柱刚接上盖板上盖板支托支托上盖板上盖板屋架屋架柱柱支撑支撑端板端板H 屋架下弦节点板与支承端

105、板的连接焊缝受支座反力屋架下弦节点板与支承端板的连接焊缝受支座反力R和最大水平力和最大水平力H1,(,(拉力或压力拉力或压力) )以及偏心弯矩以及偏心弯矩MH1e1按下式计算：按下式计算：正面角焊缝强度增大系数，当间接承受正面角焊缝强度增大系数，当间接承受动态荷裁时动态荷裁时( (例如屋架设有悬挂车例如屋架设有悬挂车) ) 当直接承受动态荷载时，当直接承受动态荷载时， ；水平力至焊缝中心的距离。水平力至焊缝中心的距离。 式中式中 下弦节点的支承端板在水平拉力下弦节点的支承端板在水平拉力H作用下受弯，近作用下受弯，近似按嵌固于两列螺栓间的梁式板计算，所需厚度为：似按嵌固于两列螺栓间的梁式板计算，

106、所需厚度为： 式中式中: :一个螺栓所受的最大拉力；一个螺栓所受的最大拉力；两竖列螺栓的距离；两竖列螺栓的距离；受力最大螺栓的端距加螺栓竖向间距的一半。受力最大螺栓的端距加螺栓竖向间距的一半。 考虑到支座反力可能偏心，故按加大考虑到支座反力可能偏心，故按加大25计算。计算。第第7.47.4节节 框架柱设计特点框架柱设计特点1.1.柱的计算长度柱的计算长度2.2.柱的截面验算柱的截面验算3.3.肩梁的构造和计算肩梁的构造和计算4.4.托架与柱的连接托架与柱的连接1.1.了解柱与其他构件的连接方式了解柱与其他构件的连接方式2.2.掌握柱的构造特点和计算方法掌握柱的构造特点和计算方法本节目录本节目录

107、基本要求基本要求7.4.1 7.4.1 柱的计算长度柱的计算长度柱在框架平面内的计算长度：与柱的形式和两端支柱在框架平面内的计算长度：与柱的形式和两端支承情况有关。承情况有关。图图7.4.1单阶柱框架的失稳单阶柱框架的失稳N2N2N2N2NNNNN1N1N1N1l1l2l1l2H2H1（a）（b）（c）（d） 等截面柱：按压弯构件一章的单层有侧移框架柱确定。等截面柱：按压弯构件一章的单层有侧移框架柱确定。阶形柱，其计算长度是分段确定的。阶形柱，其计算长度是分段确定的。柱在框架平面外的计算长度：柱在框架平面外的计算长度：当设有吊车梁和柱间支撑而无其他支承构件时，上当设有吊车梁和柱间支撑而无其他支

108、承构件时，上段柱的计算长度取制动结构顶面到屋盖纵向水平支撑或段柱的计算长度取制动结构顶面到屋盖纵向水平支撑或托架支座之间柱的高度；下段柱的计算长度取柱脚底面托架支座之间柱的高度；下段柱的计算长度取柱脚底面至肩梁顶面高度。至肩梁顶面高度。7.4.2 7.4.2 柱的截面验算柱的截面验算 单阶柱的上柱，一般为实腹工字形截面，选取最不单阶柱的上柱，一般为实腹工字形截面，选取最不利的内力组台，按第利的内力组台，按第6 6章的计算方法进行截面验算。章的计算方法进行截面验算。 阶形柱的下段柱一般为格构式压弯构件，需要验算阶形柱的下段柱一般为格构式压弯构件，需要验算在框架平面内的整体稳定以及屋盖肢与吊车肢的

109、单肢稳在框架平面内的整体稳定以及屋盖肢与吊车肢的单肢稳定。计算单肢稳定时，应注意分别选取对所验算的单肢定。计算单肢稳定时，应注意分别选取对所验算的单肢产生最大压力的内力组合。产生最大压力的内力组合。 对格构柱，还需按吊车肢单独承受最大吊车垂直轮对格构柱，还需按吊车肢单独承受最大吊车垂直轮压压 行补充验算。此时，吊车肢承受的最大压力为：行补充验算。此时，吊车肢承受的最大压力为： 式中式中: :吊车竖向荷载及吊车梁自重等所产生的最大计算压吊车竖向荷载及吊车梁自重等所产生的最大计算压 力；力；使吊车肢受压的下段柱计算弯矩，其中包括使吊车肢受压的下段柱计算弯矩，其中包括 的的 作用：作用：与与M M相

110、应的内力组合的下段柱轴向力；相应的内力组合的下段柱轴向力；仅由仅由Rmax作用对下段柱产生的计算弯矩作用对下段柱产生的计算弯矩, ,与与M、N同同 一截面；一截面；下柱截面重心轴至屋盖肢重心线的距离；下柱截面重心轴至屋盖肢重心线的距离；下柱屋盖肢和吊车肢重心线间的距离。下柱屋盖肢和吊车肢重心线间的距离。 当吊车梁为突缘支座时，其支反力沿吊车肢轴线传递，吊当吊车梁为突缘支座时，其支反力沿吊车肢轴线传递，吊车肢按承受铀心压力车肢按承受铀心压力Nl计算单肢的稳定性。计算单肢的稳定性。 当吊车梁为平板式支座时，尚应考虑由于相邻两吊车梁支当吊车梁为平板式支座时，尚应考虑由于相邻两吊车梁支座反力差座反力差

111、(R1一一R2)所产生的框架平面外的弯矩：所产生的框架平面外的弯矩： My(R1一一R2）e My分布如图分布如图7-4-27-4-2所示。吊车肢按实腹式压弯杆验算在弯所示。吊车肢按实腹式压弯杆验算在弯矩作用平面内矩作用平面内( (即框架平面外即框架平面外) )的稳定。的稳定。图图7.4.2 吊车肢的弯矩计算图吊车肢的弯矩计算图MyH2My12eeR2R17.4.3 7.4.3 肩梁的构造和计算肩梁的构造和计算由上盖板、下盖板、腹板及垫板组成。有以下两种：由上盖板、下盖板、腹板及垫板组成。有以下两种：(1)(1)单壁式肩梁单壁式肩梁(a)11124356 图图7.4.3 肩梁的受力和单壁式肩梁

112、构造肩梁的受力和单壁式肩梁构造(b)1641-11-1(c)N1M1N2M2R1R2R1R2RARBa1a(d) 单壁式肩梁的上柱内翼缘应开槽口插入肩梁腹板，由角焊单壁式肩梁的上柱内翼缘应开槽口插入肩梁腹板，由角焊缝连接，其受力为：缝连接，其受力为：上柱下端上柱下端 使绝对值最大的最不利内力组使绝对值最大的最不利内力组 合中的弯矩和铀压力合中的弯矩和铀压力上柱两翼缘中心间的距离。上柱两翼缘中心间的距离。 式中式中 肩梁腹板按跨度为肩梁腹板按跨度为a，受集中荷载，受集中荷载R1的简支梁计算。的简支梁计算。 肩梁与下柱屋盖肢的连接焊缝按肩梁腹板反力肩梁与下柱屋盖肢的连接焊缝按肩梁腹板反力RA计算，

113、计算，肩梁与下柱吊车肤的连接焊缝按肩梁腹板反力肩梁与下柱吊车肤的连接焊缝按肩梁腹板反力RB计算。当吊计算。当吊车梁为突缘支座时应按车梁为突缘支座时应按(Rmax+RB)计算，计算， Rmax为吊车荷载传给为吊车荷载传给柱的最大压力。柱的最大压力。 吊车梁为平板支座时，吊车肢加劲肋按吊车梁最大支座吊车梁为平板支座时，吊车肢加劲肋按吊车梁最大支座反力计算端面承压应力和连接焊缝，加劲肋高度不宜小于反力计算端面承压应力和连接焊缝，加劲肋高度不宜小于500mm，其上端应刨平顶紧盖板。，其上端应刨平顶紧盖板。(2)(2)双壁式肩梁双壁式肩梁 计算方法与单壁式基本相同，只是在计算腹板时，应考虑计算方法与单壁

114、式基本相同，只是在计算腹板时，应考虑两块肢板共同受力。两块肢板共同受力。图图7.4.4 双壁式肩梁构造双壁式肩梁构造11l(a)NMhxx(b)1-17.4.4 7.4.4 托架与柱的连接托架与柱的连接图图7.4.5 托架（双壁式）支于钢柱托架（双壁式）支于钢柱11(a)1-1图图7.4.6 托架（单壁式）支于混凝土柱托架（单壁式）支于混凝土柱2-2屋架屋架托架托架22下承式屋架下承式屋架第第7.57.5节节 轻型门式刚架结构轻型门式刚架结构1.1.结构形式和布置结构形式和布置2.2.作用效应计算作用效应计算3.3.构件设计特点构件设计特点4.4.连接和节点设计特点连接和节点设计特点1.1.了

115、解轻型门式刚架的形式和布置了解轻型门式刚架的形式和布置2.2.掌握构件的设计掌握构件的设计本节目录本节目录基本要求基本要求7.5.1 7.5.1 结构形式和布置结构形式和布置(1)(1)结构形式结构形式图图7.5.1门式刚架的形式门式刚架的形式单跨单跨双跨双跨多跨多跨带毗屋刚架带毗屋刚架带挑檐刚架带挑檐刚架单坡屋盖单坡屋盖 门式刚架屋面的坡度宜取门式刚架屋面的坡度宜取1/81/20。 柱脚多采用铰接平板支座，用于工业厂房且有桥式吊车柱脚多采用铰接平板支座，用于工业厂房且有桥式吊车时，宜设计成刚接。时，宜设计成刚接。(2)(2)建筑尺寸建筑尺寸 跨度跨度：应取横向刚架柱轴线间的距离。宜为：应取横

116、向刚架柱轴线间的距离。宜为936m，以，以3m为模数；为模数； 高度高度：应取地坪至柱轴线与斜梁轴线交点的高度。宜取：应取地坪至柱轴线与斜梁轴线交点的高度。宜取4.59m，必要时可适当放大，必要时可适当放大; ; 门式刚架的合理间距门式刚架的合理间距：考虑刚架跨度、荷载条件及使用：考虑刚架跨度、荷载条件及使用要求等因素，一般宜取要求等因素，一般宜取6m、7.5m、9m; ; 挑檐长度挑檐长度：可根据使用要求确定，宜为：可根据使用要求确定，宜为0.512m，其上，其上翼缘坡度取与刚架斜梁坡度相同。翼缘坡度取与刚架斜梁坡度相同。(3)(3)结构平面布置结构平面布置 纵向温度区段长度不大于纵向温度区

117、段长度不大于300m，横向温度区段长，横向温度区段长度不大于度不大于150m。山墙处可设置山墙墙架，或直接采用。山墙处可设置山墙墙架，或直接采用门式刚架。门式刚架。 (4)(4)墙梁布置墙梁布置 侧墙采用压型钢板时，墙梁布置在刚架柱的外侧，侧墙采用压型钢板时，墙梁布置在刚架柱的外侧，其间距确定综合考虑墙板规格和计算要求；其间距确定综合考虑墙板规格和计算要求；6度以下的度以下的抗震设防烈度，可考虑用砌体作侧墙。抗震设防烈度，可考虑用砌体作侧墙。 在设置柱间支撑的开间，应同时设置屋盖横向支在设置柱间支撑的开间，应同时设置屋盖横向支撑，以构成几何不变体系。撑，以构成几何不变体系。 柱间支撑的间距应根

118、据房屋纵向受力情况及安装柱间支撑的间距应根据房屋纵向受力情况及安装条件确定，一般取条件确定，一般取3040m；有吊车时不宜大于；有吊车时不宜大于60m；当房屋高度较大时，柱间支撑应分层设置。当房屋高度较大时，柱间支撑应分层设置。(5)(5)支撑布置支撑布置 在每个温度区段或分期建设的区段中，应分别设在每个温度区段或分期建设的区段中，应分别设置能独立构成空间稳定结构的支撑体系。置能独立构成空间稳定结构的支撑体系。 7.5.2 7.5.2 作用效应计算作用效应计算(1)(1)变截面刚架内力计算变截面刚架内力计算 采用弹性分析方法确定内力。宜按平面结构采用弹性分析方法确定内力。宜按平面结构, ,采用

119、有限元采用有限元法计算。地震作用效应可采用底部剪力法分析确定。法计算。地震作用效应可采用底部剪力法分析确定。(2)(2)变截面刚架侧移计算变截面刚架侧移计算 应采用弹性分析方法确定。当单跨变截面刚架斜梁上缘应采用弹性分析方法确定。当单跨变截面刚架斜梁上缘坡度不大于坡度不大于1 5时，在柱顶水平力作用下的侧移时，在柱顶水平力作用下的侧移u，可按下列，可按下列公式估算公式估算: :柱脚铰接刚架：柱脚铰接刚架：柱脚刚接刚架：柱脚刚接刚架： 式中式中: :分别为刚架柱高度和刚架跨度：当坡度大于分别为刚架柱高度和刚架跨度：当坡度大于 1:101:10时，时，L 应取横梁沿坡折线的总长度应取横梁沿坡折线的

120、总长度2S; ;分别为柱和横梁的平均惯性矩；分别为柱和横梁的平均惯性矩；刚架柱顶等效水平力；刚架柱顶等效水平力；刚架柱与刚架梁的线刚度比值。刚架柱与刚架梁的线刚度比值。图图7.5.2 变截面刚架的几何尺寸变截面刚架的几何尺寸Lsas(1-a)shIb0Ib2Ib1Ic1Ic07.5.3 7.5.3 构件设计特点构件设计特点 按照按照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设计。设计。7.5.3.1 7.5.3.1 变截面刚架构件计算变截面刚架构件计算 (1)(1)板件最大宽厚比和屈曲后强度利用的规定板件最大宽厚比和屈曲后强度利用的规定 工字形截面构件

121、受压翼缘自由外伸宽度工字形截面构件受压翼缘自由外伸宽度b与其厚度与其厚度t之比：之比： 工字形截面梁、柱构件腹板计算高度与其厚度之比：工字形截面梁、柱构件腹板计算高度与其厚度之比： 工字形截面构件腹板的受剪板幅，当腹板高度变化不超过工字形截面构件腹板的受剪板幅，当腹板高度变化不超过60mm60mmm m时，可考虑屈曲后强度。其抗剪承载力设计值：时，可考虑屈曲后强度。其抗剪承载力设计值： 当利用腹板屈曲后抗剪强度时，横向加劲肋间距宜当利用腹板屈曲后抗剪强度时，横向加劲肋间距宜在在 之间。之间。 腹板及受压板幅利用屈曲后强度时，应按照腹板及受压板幅利用屈曲后强度时，应按照“有效有效宽度宽度”计算截

122、面特征。具体规定见计算截面特征。具体规定见CECS102：2002。 (2)(2)刚架构件的强度计算刚架构件的强度计算 工字形截面受弯构件在剪力和弯矩共同作用下的强工字形截面受弯构件在剪力和弯矩共同作用下的强度，应符合：度，应符合：两翼缘所承担的弯矩；两翼缘所承担的弯矩；构件有效截面所承担的弯矩，构件有效截面所承担的弯矩，构件有效截面最大受压纤维的截面模量；构件有效截面最大受压纤维的截面模量；构件翼缘截面面积；构件翼缘截面面积；腹板抗剪承载力设计值，腹板抗剪承载力设计值， 。 式中式中当截面为双轴对称时：当截面为双轴对称时： 工字形截面压弯构件在剪力、弯矩和轴压力共同作用工字形截面压弯构件在剪

123、力、弯矩和轴压力共同作用下的强度，应符合：下的强度，应符合：(3)(3)变截面柱在刚架平面内的稳定计算变截面柱在刚架平面内的稳定计算 式中式中兼承受压力时两翼缘所能承受的弯矩；兼承受压力时两翼缘所能承受的弯矩；当截面为双轴对称时：当截面为双轴对称时： 公式中，第一项中的公式中，第一项中的 和和 应按照变截面应按照变截面柱的小头截面计算，而第二项中的柱的小头截面计算，而第二项中的 和和 按照变截按照变截面柱的大头截面计算。面柱的大头截面计算。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 截面高度呈线形变化的柱，在刚架平面内的计算长度应截面高度呈线形变化的柱，在刚架平面内的计算长度

124、应取为取为 ，式中，式中h h为柱的几何高度，为柱的几何高度， 为计算长度系数。为计算长度系数。计算计算 的三种方法：的三种方法： 查表法查表法：适用于手算，主要用于柱脚铰接的对称刚架：适用于手算，主要用于柱脚铰接的对称刚架 一阶分析法一阶分析法：用于柱脚铰接和刚接的刚架：用于柱脚铰接和刚接的刚架 二阶分析法二阶分析法：用于柱脚铰接和刚接的刚架：用于柱脚铰接和刚接的刚架 多跨刚架的中间柱为摇摆柱时，边柱的计算长度应乘以放多跨刚架的中间柱为摇摆柱时，边柱的计算长度应乘以放大系数大系数：(4)(4)变截面柱在刚架平面外的稳定计算变截面柱在刚架平面外的稳定计算计算时以小头为准的轴心受压构件弯矩作用平

125、面计算时以小头为准的轴心受压构件弯矩作用平面外稳定系数；外稳定系数；均匀弯曲楔形受弯构件整体稳定系数；均匀弯曲楔形受弯构件整体稳定系数；01ybrtNMj jj jb b-小头的轴向压力设计值；小头的轴向压力设计值；等效弯矩系数。等效弯矩系数。- - - 大头的弯矩设计值；大头的弯矩设计值；（5 5）斜梁设计）斜梁设计 当斜梁坡度很小（不超过当斜梁坡度很小（不超过1:51:5时），按压弯构件计时），按压弯构件计算其强度和刚架平面外的稳定算其强度和刚架平面外的稳定, ,不计算平面内的稳定。不计算平面内的稳定。 实腹式刚架斜梁的平面外计算长度，取侧向支承点实腹式刚架斜梁的平面外计算长度，取侧向支承

126、点间的距离。斜梁不需要计算整体稳定性的侧向支撑点间间的距离。斜梁不需要计算整体稳定性的侧向支撑点间最大长度，可取斜梁下翼缘宽度的最大长度，可取斜梁下翼缘宽度的 倍。倍。 当斜梁上翼缘承受集中荷载处不设横向加劲肋时，当斜梁上翼缘承受集中荷载处不设横向加劲肋时，除应按规范验算外，尚应满足：除应按规范验算外，尚应满足：7.5.3.2 7.5.3.2 等截面刚架构件计算等截面刚架构件计算按弹性设计时，按上述变截面的规定进行计算。按弹性设计时，按上述变截面的规定进行计算。按塑性设计时，按按塑性设计时，按钢结构设计规范钢结构设计规范GB50017中中塑性设计的规定进行。塑性设计的规定进行。7.5.3.3

127、7.5.3.3 檩条设计檩条设计 檩条宜优先采用实腹式构件，跨度大于檩条宜优先采用实腹式构件，跨度大于9m时宜采用时宜采用格构式构件并应验算受压翼缘的稳定性。格构式构件并应验算受压翼缘的稳定性。 计算檩条时，不应考虑隅撑作为檩条的支承点。计算檩条时，不应考虑隅撑作为檩条的支承点。 檩条的计算，采用有效截面进行，不考虑塑性发展檩条的计算，采用有效截面进行，不考虑塑性发展系数。系数。7.5.4 7.5.4 连接和节点设计连接和节点设计（1 1）焊接）焊接板件厚度不大于板件厚度不大于4mm时，时，板件厚度大于板件厚度大于4mm时，时，喇叭形焊缝的计算：喇叭形焊缝的计算：图图7.5.3 喇叭形焊缝喇叭

128、形焊缝lytlw2hfthftlwhf(2)(2)节点设计节点设计 门式刚架斜梁与柱的连接可采用端板竖放、端板平放门式刚架斜梁与柱的连接可采用端板竖放、端板平放和端板斜放三种形式。斜梁拼接时宜使端板与构件边缘垂和端板斜放三种形式。斜梁拼接时宜使端板与构件边缘垂直。如图。直。如图。连接螺栓的计算应符合连接螺栓的计算应符合CECS102：2002的规定。的规定。图图7.5.4 刚架斜梁与柱的连接刚架斜梁与柱的连接(a)(b)(c)(d)第第7.67.6节节 吊车梁设计特点吊车梁设计特点1.1.吊车梁系统结构的组成吊车梁系统结构的组成2.2.吊车梁的荷载吊车梁的荷载3.3.吊车梁的内力计算吊车梁的内

129、力计算4.4.吊车梁的截面验算吊车梁的截面验算5.5.吊车梁与柱的连接吊车梁与柱的连接1.1.了解吊车梁的组成及荷载了解吊车梁的组成及荷载2.2.掌握吊车梁的计算掌握吊车梁的计算本节目录本节目录基本要求基本要求7.6.1 7.6.1 吊车梁系统结构的组成吊车梁系统结构的组成图图7.6.1 焊接吊车梁的截面形式和制动结构焊接吊车梁的截面形式和制动结构y y1y1xx加劲肋加劲肋制动梁制动梁吊车梁吊车梁水平支撑水平支撑支撑支撑垂直垂直制动桁架制动桁架吊吊车车梁梁辅辅助助桁桁架架(a)(b)7.6.2 7.6.2 吊车梁的荷载吊车梁的荷载 吊车梁直接承受三个方向的荷载：竖向荷载（系统自重和吊车梁直接

130、承受三个方向的荷载：竖向荷载（系统自重和重物）、横向水平荷载重物）、横向水平荷载( (刹车力及卡轨力刹车力及卡轨力) )和纵向水平荷载（刹和纵向水平荷载（刹车力）车力） 。 吊车梁设计不考虑纵向水平荷载，按照双向受弯设计。吊车梁设计不考虑纵向水平荷载，按照双向受弯设计。图图7.6.2 吊车梁荷载吊车梁荷载PPTT 荷载规范规定，吊车横向水平荷载标准值应取横行小车重荷载规范规定，吊车横向水平荷载标准值应取横行小车重力力g与额定起重量的重力与额定起重量的重力Q之和乘以下列百分数：之和乘以下列百分数：软钩吊车：软钩吊车：Q Q100kN100kN时时, , 取取2020 Q Q150150500kN

131、500kN时时, , 取取1010 Q750kNQ750kN时，时， 取取8 8硬钩吊车：取硬钩吊车：取2020 GB50017规定，重级工作制（工作级别为规定，重级工作制（工作级别为A6A8）吊车梁，）吊车梁，由于吊车摆动引起的作用于每个轮压处的水平力标准值为：由于吊车摆动引起的作用于每个轮压处的水平力标准值为：式中式中吊车最大轮压标难值；吊车最大轮压标难值；系数，对一般软钩吊车取系数，对一般软钩吊车取0.1；抓斗或磁盘吊车；抓斗或磁盘吊车 宜采用宜采用0.15；硬钩吊车宜采用；硬钩吊车宜采用0.2。7.6.3 7.6.3 吊车梁的内力计算吊车梁的内力计算 计算吊车梁的内力时，由于吊车荷载为

132、移动荷载，首先计算吊车梁的内力时，由于吊车荷载为移动荷载，首先应按结构力学中影响线的方法确定各内力所需吊车荷载的最应按结构力学中影响线的方法确定各内力所需吊车荷载的最不利位置，再按此求出吊车梁的最大弯矩及其相应的剪力、不利位置，再按此求出吊车梁的最大弯矩及其相应的剪力、支座处最大剪力、以及横向水平荷载作用下在水平方向所产支座处最大剪力、以及横向水平荷载作用下在水平方向所产生的最大弯矩。当为制动桁架时还要计算横向水平荷载在吊生的最大弯矩。当为制动桁架时还要计算横向水平荷载在吊车梁上翼缘所产生的局部弯矩。车梁上翼缘所产生的局部弯矩。 计算吊车梁的强度、稳定和变形时，按两台吊车考虑；计算吊车梁的强度

133、、稳定和变形时，按两台吊车考虑；计算吊车梁的疲劳和变形时按作用在跨间内起重量最大的一计算吊车梁的疲劳和变形时按作用在跨间内起重量最大的一台吊车考虑。疲劳和变形的计算，采用吊车荷载的标准值，台吊车考虑。疲劳和变形的计算，采用吊车荷载的标准值，不考虑动力系数。不考虑动力系数。 7.6.4 7.6.4 吊车梁的截面验算吊车梁的截面验算式中式中两台吊车竖向荷载产生的最大弯矩设计值。两台吊车竖向荷载产生的最大弯矩设计值。考虑横向水平荷载作用的系数，取考虑横向水平荷载作用的系数，取0.70.9( (重级重级工作制吊车取较小值，轻、中级工作制吊车取较大值工作制吊车取较小值，轻、中级工作制吊车取较大值) )；

134、 求出吊车梁最不利的内力之后，根据第求出吊车梁最不利的内力之后，根据第5 5章组合梁截面选章组合梁截面选择的方法试选吊车梁截面，但需注意两点：择的方法试选吊车梁截面，但需注意两点： 吊车梁所需截面模量按下式计算，即：吊车梁所需截面模量按下式计算，即：截面设计截面设计吊车梁的最小高度：吊车梁的最小高度： 但式中但式中 为竖向荷载标准值产生的应力，可用为竖向荷载标准值产生的应力，可用 进行估算，这里进行估算，这里 为吊车梁在自重和一台吊车竖向荷载标为吊车梁在自重和一台吊车竖向荷载标准值作用下的最大弯矩。准值作用下的最大弯矩。截面验算截面验算 截面验算时，假定竖向荷载由吊车梁承受，横向水平荷截面验算

135、时，假定竖向荷载由吊车梁承受，横向水平荷载由加强的吊车梁上翼缘、制动梁或制动桁架承受，并忽略载由加强的吊车梁上翼缘、制动梁或制动桁架承受，并忽略横向水平荷载所产生的偏心作用。横向水平荷载所产生的偏心作用。上翼缘的正应力按下列公式计算（上翼缘的正应力按下列公式计算（A点压应力最大）点压应力最大）无制动结构无制动结构有制动梁时有制动梁时有制动桁架有制动桁架强度验算强度验算AxxyyMyMx-+(a)图图7.6.3Mx+xxyy-MyN1Alx5lxAxxy1y1M-+Mx(b)Tb1d下翼缘的正应力按下列公式计算下翼缘的正应力按下列公式计算 吊车梁对吊车梁对x x轴的上部及下部纤维的净截面轴的上部

136、及下部纤维的净截面 模量；模量；吊车梁上翼缘截面吊车梁上翼缘截面( (包括加强板、角钢或槽钢包括加强板、角钢或槽钢) ) 对对y y轴的净截面模量；轴的净截面模量；制动梁截面对制动梁截面对y1轴吊车梁上翼缘外边缘纤维的轴吊车梁上翼缘外边缘纤维的 截面模量；截面模量；吊车梁上翼缘及吊车梁上翼缘及15tw腹板的净截面面积之和；腹板的净截面面积之和； 分别为吊车竖向荷载及横向水平力分别为吊车竖向荷载及横向水平力( (横向横向 水平荷载或摇摆力水平荷载或摇摆力) )产生的计算弯矩；产生的计算弯矩；横向水平荷载或摇摆力在吊车梁上翼缘所产横向水平荷载或摇摆力在吊车梁上翼缘所产生的轴向压力；生的轴向压力；吊

137、车梁与辅助桁架或吊车梁与吊车梁轴线间吊车梁与辅助桁架或吊车梁与吊车梁轴线间的水平距离；的水平距离；吊车横向水平荷载或摇摆力对制动桁架在吊吊车横向水平荷载或摇摆力对制动桁架在吊车梁上翼缘产生的局部弯矩。车梁上翼缘产生的局部弯矩。此外，还要计算剪应力、局部承压强度和翼缘与腹此外，还要计算剪应力、局部承压强度和翼缘与腹板交界处折算应力的计算，其计算方法与第板交界处折算应力的计算，其计算方法与第5章相同。章相同。整体稳定验算整体稳定验算 连有制动结构的吊车梁，侧向弯曲刚度很大，整连有制动结构的吊车梁，侧向弯曲刚度很大，整体稳定得到保证体稳定得到保证, ,不需验算。加强上翼缘的吊车梁不需验算。加强上翼缘

138、的吊车梁, ,整整体稳定公式：体稳定公式：按吊车梁受压纤维确定的对按吊车梁受压纤维确定的对x x轴的毛截面模量；轴的毛截面模量；上翼缘对上翼缘对y y轴的毛截面模量。轴的毛截面模量。刚度验算刚度验算 验算吊车梁的刚度时，应按效应最大的一台吊车验算吊车梁的刚度时，应按效应最大的一台吊车的荷载标准值计算，且不乘动力系数。的荷载标准值计算，且不乘动力系数。竖向荷载竖向荷载(一台吊车荷载和吊车梁自重一台吊车荷载和吊车梁自重)的标准值引起的最大弯矩，不考虑动力系数；的标准值引起的最大弯矩，不考虑动力系数；挠度的容许值。挠度的容许值。 吊车梁竖向挠度近似计算公式吊车梁竖向挠度近似计算公式 翼缘与腹板连接焊

139、缝翼缘与腹板连接焊缝 上翼缘焊缝除承受水平剪应力外上翼缘焊缝除承受水平剪应力外, ,还承受由吊车轮压引起还承受由吊车轮压引起的竖向应力；下翼缘焊缝仅受翼缘和腹板间的水平剪应力。的竖向应力；下翼缘焊缝仅受翼缘和腹板间的水平剪应力。 对于重级工作制吊车梁，上翼缘与腹板的连接应采用图对于重级工作制吊车梁，上翼缘与腹板的连接应采用图7.6.47.6.4所示焊透的对接与角接组合焊缝所示焊透的对接与角接组合焊缝, ,焊缝质量不低于二级焊缝质量不低于二级, ,此时不必验算焊缝强度。此时不必验算焊缝强度。图图7.6.4对接与角接组合焊缝对接与角接组合焊缝twtw2(10mm)(10mm)tw2 腹板的局部稳定

140、验算腹板的局部稳定验算 吊车梁腹板除承受弯矩产生的正应力和剪应力外，吊车梁腹板除承受弯矩产生的正应力和剪应力外，尚承受吊车最大垂直轮压传来的局部压应力。腹板局部尚承受吊车最大垂直轮压传来的局部压应力。腹板局部稳定的计算方法见受弯构件一章。稳定的计算方法见受弯构件一章。 疲劳验算疲劳验算 按照第二章进行疲劳验算，验算时采用一台起重量按照第二章进行疲劳验算，验算时采用一台起重量最大吊车的荷载标准值。最大吊车的荷载标准值。 验算部位：受拉翼缘的连接焊缝处、受拉区加劲肋验算部位：受拉翼缘的连接焊缝处、受拉区加劲肋的端部、受拉翼缘与支撑连接处的主体金属、连接的角的端部、受拉翼缘与支撑连接处的主体金属、连

141、接的角焊缝。焊缝。7.6.5 7.6.5 吊车梁与柱的连接吊车梁与柱的连接 当吊车梁位于设有柱间支撑的框架柱上时，下翼缘与吊当吊车梁位于设有柱间支撑的框架柱上时，下翼缘与吊车平台间应另加连接板用焊缝或高强度螺栓连接，按承受吊车平台间应另加连接板用焊缝或高强度螺栓连接，按承受吊车纵向水平荷载和山墙传来的风力进行计算。车纵向水平荷载和山墙传来的风力进行计算。 吊车梁上翼缘与柱的连接应能传递全部支座处的水平反吊车梁上翼缘与柱的连接应能传递全部支座处的水平反力。力。图图7.6.5 吊车梁与柱的连接吊车梁与柱的连接2-2柱间支撑柱间支撑221-1制动板制动板11板铰板铰销钉销钉吊车梁吊车梁制动板制动板第

142、第7.77.7节节 墙梁体系墙梁体系1.1.墙梁类型墙梁类型2.2.墙梁结构的布置墙梁结构的布置1.1.了解墙梁的类型与结构布置了解墙梁的类型与结构布置本节目录本节目录基本要求基本要求 厂房维护墙分为厂房维护墙分为砌体自承重墙砌体自承重墙、大型混凝土墙板大型混凝土墙板、轻型轻型墙皮墙皮三大类。三大类。7.7.1 7.7.1 墙梁类型墙梁类型图图7.7.1 砌体自承重墙砌体自承重墙抗风桁架抗风桁架墙架柱墙架柱 框架柱框架柱图图7.7.2 大型混凝土墙板大型混凝土墙板抗风桁架抗风桁架墙架柱墙架柱 框架柱框架柱图图7.7.3 轻型墙的墙架布置轻型墙的墙架布置1-12-22211333453113-3

143、4-44433345211217.7.2 7.7.2 墙梁结构的布置墙梁结构的布置 厂房柱间距大于厂房柱间距大于12m时，柱间设置墙架柱，墙架柱间距时，柱间设置墙架柱，墙架柱间距为为6m6m；在墙面的上沿、下沿及窗框的上沿、下沿处设置一道在墙面的上沿、下沿及窗框的上沿、下沿处设置一道墙梁墙梁;在墙梁上设置拉条减少墙梁的竖向挠度在墙梁上设置拉条减少墙梁的竖向挠度,在最上层墙梁在最上层墙梁处设斜拉条，墙梁可根据柱距大小做成简支梁或连续梁。处设斜拉条，墙梁可根据柱距大小做成简支梁或连续梁。 图图7.7.4 悬吊式墙架柱与基础的连接悬吊式墙架柱与基础的连接(a)(b)图图7.7.5墙架柱与屋架和托架的

144、连接墙架柱与屋架和托架的连接(a)托架托架弹簧板弹簧板墙架柱墙架柱墙架柱墙架柱屋架屋架高强度螺栓高强度螺栓托架托架(b)屋架屋架高强度螺栓高强度螺栓墙架柱墙架柱托架托架图图7.7.6 山墙下部有大洞口时的墙架布置山墙下部有大洞口时的墙架布置竖直桁架竖直桁架水平桁架水平桁架2-222加强横梁加强横梁1-111本章目录本章目录基本要求基本要求8.1 8.1 平面承重的大跨屋盖结构平面承重的大跨屋盖结构8.2 8.2 空间网架屋盖结构空间网架屋盖结构8.3 8.3 悬挂式屋盖简介悬挂式屋盖简介1.了解平面承重的大跨屋盖了解平面承重的大跨屋盖结构的分类和构造特点。结构的分类和构造特点。2.了解空间网架

145、屋盖结构的了解空间网架屋盖结构的特性和组成分类。特性和组成分类。3.了解悬挂式屋盖结构的布了解悬挂式屋盖结构的布置形式。置形式。 大跨度房屋结构常用于公共建筑。如会堂、影剧大跨度房屋结构常用于公共建筑。如会堂、影剧院、展览馆、音乐厅、体育馆、加盖体育场、市场、院、展览馆、音乐厅、体育馆、加盖体育场、市场、火车站、航空港等。火车站、航空港等。 也用于工业建筑，特别是在航空工业和造船工业也用于工业建筑，特别是在航空工业和造船工业中，如飞机制造厂的总装配车间、飞机库、造船厂的中，如飞机制造厂的总装配车间、飞机库、造船厂的船体结构车间等。船体结构车间等。 大跨度建筑物的用途、其使用条件以及对其建筑大跨

146、度建筑物的用途、其使用条件以及对其建筑造型方面要求的差异性，决定了采用结构方案的多样造型方面要求的差异性，决定了采用结构方案的多样性。性。 可采用可采用梁式梁式、框架式、拱式框架式、拱式、空间式空间式以及以及悬挂悬挂- -悬悬索式索式的结构的结构。图图8.0.1图图8.0.2图图8.0.3图图8.0.4飞机库梁式结构飞机库梁式结构950110073.8477004500087500图图8.0.5图图8.0.6图图8.0.7 郑州碧波园娱乐中心空间拱形屋盖结构（建筑平面郑州碧波园娱乐中心空间拱形屋盖结构（建筑平面80m80m80m80m）40,00021,50032000160003200080

147、0002800500012500图图8.0.8上海国际体操中心主体育馆上海国际体操中心主体育馆铝穹顶铝穹顶下沉式碗形气楼下沉式碗形气楼铝合金三角板铝合金三角板铝合金穹顶构架铝合金穹顶构架遮雨板遮雨板披水板披水板铝墙板以及铝墙板以及采光窗采光窗图图8.0.9海南美兰机场库机库网架与拉杆拱架结构海南美兰机场库机库网架与拉杆拱架结构1000050005000220000.00022.000预应力混凝土长梁预应力混凝土长梁115000图图8.0.10首都机场三号航站楼首都机场三号航站楼图图8.0.11日本名古屋网壳穹顶日本名古屋网壳穹顶第第8.18.1节节 平面承重的大跨屋盖结构平面承重的大跨屋盖结构

148、1. 1. 梁式大跨结构梁式大跨结构2. 2. 框架结构框架结构3. 3. 拱式结构拱式结构了解大跨屋盖结构分类方法与应用了解大跨屋盖结构分类方法与应用 本节目录本节目录基本要求基本要求 应用应用：通常采用简支桁架作为主要承重构件。其上、：通常采用简支桁架作为主要承重构件。其上、下弦及腹杆仅承受拉力或压力，对支座也没有横推力。下弦及腹杆仅承受拉力或压力，对支座也没有横推力。重点重点是是支撑系统支撑系统的布置，对保证整个结构体系的整体刚度是非常的布置，对保证整个结构体系的整体刚度是非常重要的。重要的。 优点优点：制造与安装较为简单。：制造与安装较为简单。 常用体系常用体系：大跨度屋盖大跨度屋盖、

149、预应力三角形截面桁架预应力三角形截面桁架 适用跨度适用跨度：40 60m，更大的跨度由于耗钢量过大而不更大的跨度由于耗钢量过大而不经济。经济。8.1.1 8.1.1 梁式大跨结构梁式大跨结构预应力三角形截面桁架预应力三角形截面桁架预预应应力力三三角角形形截截面面桁桁架架便便于于制制造造、运运输输和和安安装装，给给设置大跨度梁式结构体系以良好基础设置大跨度梁式结构体系以良好基础。(a)图图8.1.1 铺铺设设于于屋屋架架上上的的钢钢筋筋混混凝凝土土屋屋面面板板可可参参与与共共同同受受压压，采采用用管管材材( (方方管管、圆圆管管) )杆杆件件以以及及施施加加预预应应力力这这三三个个方方面面使使得

150、得这这种种结结构构体体系系钢钢材材用用量量比比较较经济。经济。(b)钢筋混凝土屋面板钢筋混凝土屋面板拉杆拉杆三角形屋架三角形屋架6m(c)钢筋混凝土屋面板钢筋混凝土屋面板2430m(d)钢筋混凝土屋面板钢筋混凝土屋面板1824m玻璃窗玻璃窗图图8.1.2两铰框架：对温度作用不敏感，刚度较差两铰框架：对温度作用不敏感，刚度较差无铰框架：刚度好，用钢量省、便于安装，但对基础要无铰框架：刚度好，用钢量省、便于安装，但对基础要 求较高求较高实腹框架实腹框架：用工量少，可装运性好，还能降低房屋高度。：用工量少，可装运性好，还能降低房屋高度。 格构框架格构框架：当跨度大于当跨度大于60m时，实腹式框架不太

151、经济，时，实腹式框架不太经济， 此时可采用格构式，最大可做到此时可采用格构式，最大可做到150m。8.1.2 8.1.2 框架结构框架结构8.1.2.1 8.1.2.1 框架的体系及形式框架的体系及形式8.1.2.2 8.1.2.2 计算原则及构造特点计算原则及构造特点 计算原则计算原则 格构式普通框架可以折算成与其等效的实腹框架。格构式普通框架可以折算成与其等效的实腹框架。 重型的格构式框架按格构式体系考虑全部腹杆的变重型的格构式框架按格构式体系考虑全部腹杆的变形进行计算。形进行计算。 大跨框架的挠度仅用可变荷载求得，永久荷载产生大跨框架的挠度仅用可变荷载求得，永久荷载产生的挠度由相应的结构

152、起拱来抵消。的挠度由相应的结构起拱来抵消。 当跨度大于当跨度大于50m且刚性柱且刚性柱( (支座支座) )不高时，须计入框不高时，须计入框架的温度应力。两铰框架中，框架柱可以做成沿高度变架的温度应力。两铰框架中，框架柱可以做成沿高度变截面形式，这样能减轻结构自重并具有较好的外观。截面形式，这样能减轻结构自重并具有较好的外观。 当杆件内力大于等于当杆件内力大于等于2000kN时，应按重型桁架设计，时，应按重型桁架设计，杆件截面通常设计成双腹杆的。杆件截面通常设计成双腹杆的。 当支座反力大于当支座反力大于25003000kN时，框架的支座应时，框架的支座应设计成辊轴式；反力较小时，可设计成平板式。

153、设计成辊轴式；反力较小时，可设计成平板式。 构造特点构造特点 在双铰框架结构中在双铰框架结构中,为减小横梁中部的弯矩为减小横梁中部的弯矩,可采用图中使横梁卸载可采用图中使横梁卸载的做法的做法。 O悬悬挂挂墙墙(a)RRe(b)图图8.1.3 横梁与柱连横梁与柱连接的框架节点内接的框架节点内角弯折处应做成角弯折处应做成平缓曲线以避免平缓曲线以避免应力集中。为使应力集中。为使转角处腹板不致转角处腹板不致失稳，应在其内失稳，应在其内部受压区设置短部受压区设置短加劲肋加劲肋。图图8.1.4（a）（b）8.1.3 8.1.3 拱式结构拱式结构8.1.3.1 8.1.3.1 拱的体系及形式拱的体系及形式

154、（1 1）拱的形式有：两铰拱、三铰拱、无铰拱。拱）拱的形式有：两铰拱、三铰拱、无铰拱。拱式体系用钢量比梁式体系及框架体系经济。式体系用钢量比梁式体系及框架体系经济。 两铰拱：安装和制造简单。因为铰可自由转动的特两铰拱：安装和制造简单。因为铰可自由转动的特性，两铰拱易于适应变形。性，两铰拱易于适应变形。 三铰拱：与两铰拱相比无突出的优点，拱钥铰还使三铰拱：与两铰拱相比无突出的优点，拱钥铰还使拱本身结构及屋面设置复杂化。拱本身结构及屋面设置复杂化。 两铰拱两铰拱lf(a)三铰拱三铰拱lf(b)无铰拱无铰拱lf(c)图图8.1.5设置拉杆设置拉杆 对于软弱地基的情况，设置拉杆承担拱的横向水平对于软弱

155、地基的情况，设置拉杆承担拱的横向水平力更为合适。设有拉杆的拱其支座主要承受垂直荷载，力更为合适。设有拉杆的拱其支座主要承受垂直荷载，故这种情况下支座比较轻巧。故这种情况下支座比较轻巧。 无铰拱：对于弯矩沿跨度的分配最为有利，但必须无铰拱：对于弯矩沿跨度的分配最为有利，但必须设置强大的基础，而且要计算温度的作用。设置强大的基础，而且要计算温度的作用。（2 2）水平推力的解决措施：）水平推力的解决措施： 拱支承在墙体上时，横向反力也可用在支座铰水平拱支承在墙体上时，横向反力也可用在支座铰水平处设置拉杆的办法加以解决。为了在不增加房屋高度的处设置拉杆的办法加以解决。为了在不增加房屋高度的情况下增大房

156、间的有效高度，有时将拉杆布置于拱支座情况下增大房间的有效高度，有时将拉杆布置于拱支座铰水平之上。铰水平之上。设置拱扶壁设置拱扶壁 在加盖的体育场、展览馆以及飞机库里，拱的支座在加盖的体育场、展览馆以及飞机库里，拱的支座常常是房屋的墙体、看台等。没有横墙或看台的情况下常常是房屋的墙体、看台等。没有横墙或看台的情况下则要求设置拱扶壁以承受拱的水平推力。则要求设置拱扶壁以承受拱的水平推力。图图8.1.6设置抬高拉杆的拱设置抬高拉杆的拱拉杆拉杆0.05505501670017800（3 3）拱外形：）拱外形：接近压力曲线接近压力曲线 抛物线拱抛物线拱：当对称的、沿拱弦线均布的荷载值起当对称的、沿拱弦线

157、均布的荷载值起主要作用时主要作用时最最为合适。为合适。 圆弧拱圆弧拱：适于：适于扁平拱扁平拱, ,可以简化拱的设计与制造，可以简化拱的设计与制造，使拱构件及节点达到最大标使拱构件及节点达到最大标准准化。化。 悬链线拱悬链线拱：适于：适于自重很大的高拱。高拱中风荷载自重很大的高拱。高拱中风荷载引起很大的内力，而且风荷载有可能自两面作用并给引起很大的内力，而且风荷载有可能自两面作用并给出两条截然离散的风压线。此时拱的外形宜取两条极出两条截然离散的风压线。此时拱的外形宜取两条极端风压曲线的中间线。端风压曲线的中间线。8.1.3.2 8.1.3.2 拱的构造特点拱的构造特点拱截面分实腹式和桁架式两种，

158、一般为等截面。拱身拱截面分实腹式和桁架式两种，一般为等截面。拱身所受弯矩较小，因而截面高度不大，实腹式可取所受弯矩较小，因而截面高度不大，实腹式可取 1/50-1/80，桁架式可取，桁架式可取1/30-1/60。拱截面可采用拱截面可采用H H型钢、双角钢、型钢、双角钢、T T型钢、槽钢、圆钢管型钢、槽钢、圆钢管和方钢管等。和方钢管等。格构拱的腹杆可设计成附加竖杆的三角体系、无附加格构拱的腹杆可设计成附加竖杆的三角体系、无附加竖杆的三角形体系及斜腹杆体系。（如下图）竖杆的三角形体系及斜腹杆体系。（如下图）图图8.1.7格构拱构造方案格构拱构造方案运输单元运输单元主檩主檩运输单元运输单元主檩主檩安

159、装安装节点节点(a)(b)(c) 实腹式拱与格构式拱的支座铰具有相同的结构。常实腹式拱与格构式拱的支座铰具有相同的结构。常用的支座铰的形式如下。用的支座铰的形式如下。 图图8.1.8 拱与框架的支座拱与框架的支座( (铰铰) )节点节点平板平板( (铰铰) )支座节点支座节点 辊轴辊轴( (铰铰) )支座节点支座节点8.1.3.3 8.1.3.3 拱的计算特点拱的计算特点风荷载是拱结构计算中一项非常重要的荷载。特别应风荷载是拱结构计算中一项非常重要的荷载。特别应注意风吸力对拱结构的影响，还应考虑侧风压或端风压注意风吸力对拱结构的影响，还应考虑侧风压或端风压作用在建筑物上的情况。作用在建筑物上的

160、情况。拱本身作为受压曲杆，需要验算强度和稳定。拱出平拱本身作为受压曲杆，需要验算强度和稳定。拱出平面的稳定，由横向支撑及檩条体系提供保证。面的稳定，由横向支撑及檩条体系提供保证。拱在弯矩作用平面外的刚度如果与平面内相差很大，拱在弯矩作用平面外的刚度如果与平面内相差很大，应按压弯杆件验算平面外的稳定。应按压弯杆件验算平面外的稳定。第第8.28.2节节 空间网架屋盖结构空间网架屋盖结构本节目录本节目录基本要求基本要求1. 1. 空间结构及特性空间结构及特性2. 2. 平板式空间网架的形式平板式空间网架的形式3. 3. 网架结构设计特点网架结构设计特点了解空间网架屋盖结构的特性和平板式网架的了解空间

161、网架屋盖结构的特性和平板式网架的设计特点。设计特点。 空间网架结构是由许多杆件按照一定规律布置通过空间网架结构是由许多杆件按照一定规律布置通过节点连接而成的网格状结构体系。常将平板型的空间网节点连接而成的网格状结构体系。常将平板型的空间网架结构称做网架，将曲型的空间网架结构称做网壳。目架结构称做网架，将曲型的空间网架结构称做网壳。目前空间结构中以网架结构在我国发展最快前空间结构中以网架结构在我国发展最快, ,应用最广。应用最广。空间结构体系空间结构体系网架及网壳结构网架及网壳结构悬索结构悬索结构膜结构膜结构8.2.1 8.2.1 空间结构及特性空间结构及特性空间结构体系空间结构体系8.2.1.

162、1 8.2.1.1 优越的力学性能优越的力学性能 整体受力，共同工作。以整个结构的形体来承受整体受力，共同工作。以整个结构的形体来承受外荷载，按照空间的几何特性分担承受荷载任务，没有外荷载，按照空间的几何特性分担承受荷载任务，没有平面结构体系中构件之间那种主次关系。平面结构体系中构件之间那种主次关系。 空间受力，高次超静定。在荷载作用下为三向受空间受力，高次超静定。在荷载作用下为三向受力，并以面内力或轴力为主。力，并以面内力或轴力为主。 具有良好的抗震性能。具有良好的抗震性能。 跨越能力大。跨越能力大。空间结构特性空间结构特性8.2.1.2 8.2.1.2 良好的经济型、安全性与适用性良好的经

163、济型、安全性与适用性 整体受力性能好，传力路线简洁、可靠，故可节整体受力性能好，传力路线简洁、可靠，故可节约大量建筑材料，经济效果好。约大量建筑材料，经济效果好。 高次超静定结构，内力重分布可使其具有额外的高次超静定结构，内力重分布可使其具有额外的安全储备，可靠程度较高。安全储备，可靠程度较高。 适应不同跨度、不同支承条件的各种建筑适应不同跨度、不同支承条件的各种建筑要求。要求。同时，建筑造型轻巧、美观、便于建筑处理和装饰等。同时，建筑造型轻巧、美观、便于建筑处理和装饰等。 杆件主要承受轴向力，能充分发挥杆件主要承受轴向力，能充分发挥 材料的强度。材料的强度。8.2.2 8.2.2 平板式空间

164、网架的形式平板式空间网架的形式网架结构形式较多网架结构形式较多 ，其分类有不同标准。，其分类有不同标准。1.1.按结构组成分类按结构组成分类双层网架双层网架三层网架三层网架周边支承网架周边支承网架点支承网架点支承网架周边支承与点支承网架周边支承与点支承网架三边支承或两边支承网架三边支承或两边支承网架2.2.按支承情况分类按支承情况分类图图8.2.1 周边支承网架周边支承网架网格宽度与柱距一致网格宽度与柱距一致图图8.2.2 点支承网架点支承网架四点支承网架四点支承网架多点支承网架多点支承网架图图8.2.4三边支承网架三边支承网架图图8.2.3周边支承与点支承混合网架周边支承与点支承混合网架图图

165、8.2.5两边支承网架两边支承网架3.3.按网格组成分类按网格组成分类两向正交正放网架两向正交正放网架两向正交斜放网架两向正交斜放网架三向网架三向网架交叉桁架体系交叉桁架体系四角锥体系四角锥体系正放四角锥体系正放四角锥体系正放抽空四角锥网架正放抽空四角锥网架斜放四角锥网架斜放四角锥网架 (1)(1)交叉桁架体系交叉桁架体系 这类网架由若干相互交叉的竖向平面桁架所组成。这类网架由若干相互交叉的竖向平面桁架所组成。竖向平面桁架的形式与一般平面桁架相似。桁架的节间竖向平面桁架的形式与一般平面桁架相似。桁架的节间长度即为网格尺寸。这些平面桁架可沿两个方向或三个长度即为网格尺寸。这些平面桁架可沿两个方向

166、或三个方向布置，当为两向交叉时其交角可为方向布置，当为两向交叉时其交角可为90（正交（正交) )或任或任意角度意角度( (斜交斜交) )；当为三向交叉时其交角为；当为三向交叉时其交角为60。这些相。这些相互交叉的竖向平面桁架当与边界方向平行互交叉的竖向平面桁架当与边界方向平行( (或垂直或垂直) )时称时称为正放，与边界方向斜交时称为斜放。为正放，与边界方向斜交时称为斜放。 桁架之间交角的变化和边界相对位置的不同，使得桁架之间交角的变化和边界相对位置的不同，使得有下面的网架形式。有下面的网架形式。两向正交正放网架两向正交正放网架 两向正交正放网架的构成特点是：两个方向的竖向两向正交正放网架的构

167、成特点是：两个方向的竖向平面桁架垂直交叉，且分别与边界方向平行。平面桁架垂直交叉，且分别与边界方向平行。图图8.2.6两向正交斜放网架两向正交斜放网架 两向正交斜放网架的构成特点是：两个方向的竖向两向正交斜放网架的构成特点是：两个方向的竖向平面桁架垂直交叉，是与边界成平面桁架垂直交叉，是与边界成45夹角。夹角。(a)(b)图图8.2.7三向网架三向网架 三向网架的构成特点是：三个方向的竖向平面桁架三向网架的构成特点是：三个方向的竖向平面桁架互成互成60角斜向交叉。角斜向交叉。lh图图8.2.8（2 2）四角锥体系网架）四角锥体系网架正放四角锥网架正放四角锥网架： 以以倒倒四四角角锥锥体体为为组

168、组成成单单元元，锥锥底底的的四四边边为为网网架架的的上上弦弦杆杆，锥锥棱棱为为腹腹杆杆，各各锥锥顶顶相相连连即即为为下下弦弦杆杆，它它的的上上、下下弦弦杆杆均均与与相相应应边边界界平行。平行。图图8.2.9正放抽空四角锥网架正放抽空四角锥网架： 在在正正放放四四角角锥锥网网架架的的基基础础上上，除除周周边边网网格格不不动动外外，适适当当抽抽掉掉一一些些四四角角锥锥单单元元中中的的腹腹杆杆和和下下弦弦杆杆，使使下下弦弦网网格格尺尺寸寸比比上上弦弦网网格格尺尺寸寸大大一一倍。倍。图图8.2.10 斜放四角锥网架斜放四角锥网架： 以倒四角锥体为组成单以倒四角锥体为组成单元，由锥底构成的上弦杆与元，由

169、锥底构成的上弦杆与边界成边界成4545夹角，而连接各锥夹角，而连接各锥顶的下弦杆则与相应边界平顶的下弦杆则与相应边界平行。因此，它的上弦网格呈行。因此，它的上弦网格呈正交斜放，下弦网格呈正交正交斜放，下弦网格呈正交正放。正放。图图8.2.11 （1 1）一般计算原则）一般计算原则 网架结构的设计计算应遵循现行有关国家或行业标网架结构的设计计算应遵循现行有关国家或行业标准的规定。包括：准的规定。包括： 建筑结构荷载规范建筑结构荷载规范GB50009-2001GB50009-2001 建筑抗震设计规范建筑抗震设计规范 GB50011-2001 GB50011-2001 钢结构设计规范钢结构设计规范

170、GB50017-2003GB50017-2003 冷弯薄壁型钢结构技术规范冷弯薄壁型钢结构技术规范GB50018-2002GB50018-2002 网架结构设计与施工规程网架结构设计与施工规程JGJ7-91JGJ7-91 8.2.3 8.2.3 网架结构的设计特点网架结构的设计特点8.2.3.1 8.2.3.1 计算方法要点计算方法要点 （2 2）计算方法及其特点）计算方法及其特点 根据需要可采用精确法或近似。根据需要可采用精确法或近似。 空间桁架位移法，空间桁架位移法，又称矩阵位移法。其计算过程又称矩阵位移法。其计算过程在结构力学中有过介绍，即该法以杆件为基本单元，以在结构力学中有过介绍，即

171、该法以杆件为基本单元，以节点三个线位移为基本未知量。先进行单元分析，得到节点三个线位移为基本未知量。先进行单元分析，得到单元刚度矩阵，后进行整体分析，得到结构总刚度矩阵单元刚度矩阵，后进行整体分析，得到结构总刚度矩阵和结构总刚度方程。再引进边界条件求得各杆件内力和结构总刚度方程。再引进边界条件求得各杆件内力N。求得各杆件内力求得各杆件内力N后后, ,按照本书前述轴心受力构件一章的按照本书前述轴心受力构件一章的内容进行设计验算。空间桁架位移法计算较精确，且适内容进行设计验算。空间桁架位移法计算较精确，且适用范围广泛。用范围广泛。 差分法与拟夹层板法。差分法与拟夹层板法。 差分法经惯性矩折算，将网

172、架简化为交叉梁系进行差分法经惯性矩折算，将网架简化为交叉梁系进行差分计算差分计算, ,它适用于跨度它适用于跨度L40m由平面桁架系组成的网架、由平面桁架系组成的网架、正放四角锥网架。一般按图表计算，误差正放四角锥网架。一般按图表计算，误差20。 拟夹层板法将网架简化成正交异性或者各向同性的拟夹层板法将网架简化成正交异性或者各向同性的平板进行计算，它适用于跨度平板进行计算，它适用于跨度L40m由平面桁架系或角由平面桁架系或角锥体组成的网架。一般按图表计算，误差锥体组成的网架。一般按图表计算，误差10。8.2.3.2 8.2.3.2 一般设计规定一般设计规定 （1 1）选型）选型 网架结构设计首先

173、要选型，通常是根据工程的平面形状、网架结构设计首先要选型，通常是根据工程的平面形状、跨度大小、支承情况、荷载大小、屋面构造、建筑跨度大小、支承情况、荷载大小、屋面构造、建筑设计等诸因素，结合以往的工程经验综合确定。网架杆件的设计等诸因素，结合以往的工程经验综合确定。网架杆件的布置必须保证不出现结构几何可变的情况。布置必须保证不出现结构几何可变的情况。 （2 2）网格尺寸和网架高度）网格尺寸和网架高度 标准网格多采用正方形，但也采用长方形，网格尺寸可标准网格多采用正方形，但也采用长方形，网格尺寸可取取(1/61/20)L2，网架高度网架高度( (也称为网架矢高也称为网架矢高) )H可取可取(1/

174、10一一1/20)L2，L2为网架的短向跨度。为网架的短向跨度。 具体尺寸和高度可根据网架形式、跨度大小、屋面材料具体尺寸和高度可根据网架形式、跨度大小、屋面材料以及构造要求和建筑功能等因素确定。以及构造要求和建筑功能等因素确定。（1/141/20）L2（1/121/20）L260m（1/21/16）L2（1/101/16）L230m60m（1/101/14）L2（1/61/12）L230m 网架高度网架高度H H 上弦网格尺寸上弦网格尺寸网架的短向跨度（网架的短向跨度（L L2 2）表表1 1 网格尺寸、网架高度建议值网格尺寸、网架高度建议值 （3 3）网架结构体系的屋面）网架结构体系的屋面

175、 目前，采用得较多的是有檩体系与轻质屋面相结合目前，采用得较多的是有檩体系与轻质屋面相结合的方案。各种混凝土屋面板、钢丝网水泥板用于无檩体的方案。各种混凝土屋面板、钢丝网水泥板用于无檩体系中，采用已越来越少。系中，采用已越来越少。 （4 4）网架杆件）网架杆件 截面以圆钢管性能最优，使用最广泛。截面以圆钢管性能最优，使用最广泛。 材料通常选用材料通常选用Q235系列或者系列或者Q345系列钢材。系列钢材。 杆件的计算长度杆件的计算长度l0 ：对螺栓球节点网架对螺栓球节点网架( (因节点接因节点接近于铰接近于铰接) )，其杆件的计算长度，其杆件的计算长度l0取等于杆件的几何长度取等于杆件的几何长

176、度l。对焊接球节点网架，其弦杆及支座腹杆取对焊接球节点网架，其弦杆及支座腹杆取l00.9l, ,而而其余其余腹杆取腹杆取l00.8l。 杆件的长细比限值杆件的长细比限值 对受压秆件，其长细比限值对受压秆件，其长细比限值180；对受拉杆件对受拉杆件支座处及支座附近的杆件长细比限值支座处及支座附近的杆件长细比限值300、一般杆一般杆件件400，直接承受动力荷载的杆件直接承受动力荷载的杆件250。 杆件最小截面规格杆件最小截面规格 为了保证网架杆件的承载力并使其具有必要的刚度，为了保证网架杆件的承载力并使其具有必要的刚度，限制杆件的截面规格不得小于钢管限制杆件的截面规格不得小于钢管482，角钢角钢L

177、503 （5 5）网架节点设计与构造要点）网架节点设计与构造要点 网架节点有：焊接钢板节点、焊接空心球节点、螺网架节点有：焊接钢板节点、焊接空心球节点、螺栓球节点、焊接短钢管节点等形式。栓球节点、焊接短钢管节点等形式。 节点的重量一般为网架总重量的节点的重量一般为网架总重量的2025，所占所占比重较大，因节点破坏而造成工程事故的例子不少，所比重较大，因节点破坏而造成工程事故的例子不少，所以应于充分重视。以应于充分重视。焊接空心球节点焊接空心球节点 空心球可分为不加肋和加肋两种，如下图所示。所用材空心球可分为不加肋和加肋两种，如下图所示。所用材料为料为Q235钢或钢或Q345钢。当球直径设计为钢

178、。当球直径设计为D时，用下料为时，用下料为1.414D直径的圆板经压制成型做成半球，再由两个半球对焊直径的圆板经压制成型做成半球，再由两个半球对焊而成。而成。 这种节点适用于连接钢管杆件，被广泛应用。节点构造这种节点适用于连接钢管杆件，被广泛应用。节点构造是将钢管杆件直接焊接连接于空心球体上，具有自动对中和是将钢管杆件直接焊接连接于空心球体上，具有自动对中和“万向万向”性质，因而适应性很强。性质，因而适应性很强。D(a)D/3D/2D(b)图图8.2.12 直径直径D为为120500mm的焊接空心球，其承载力设计的焊接空心球，其承载力设计值值Nc( (受压球受压球) )和和Nt( (受拉球受拉

179、球) )可分别按下式计算：可分别按下式计算： DD空心球外径空心球外径(mm)； tt空心球壁厚空心球壁厚(mm)； dd钢管外径钢管外径(mm)； ff钢管材料强度设计值钢管材料强度设计值(Nmm2)；c c受压空心球加肋承强力提高系数，加肋受压空心球加肋承强力提高系数，加肋c=1.4，不不加肋加肋c=1.0； t t受拉空心球加肋承强力提高系数，加肋受拉空心球加肋承强力提高系数，加肋t=1.1, ,不加肋不加肋t=1.0。 空心球外径空心球外径D与壁厚与壁厚t的比值可按设计要求选用，一般取的比值可按设计要求选用，一般取D(2545)t；空心球壁厚空心球壁厚t与钢管最大壁厚的比值宜为与钢管最

180、大壁厚的比值宜为1.22.0。另外另外, ,空心球壁厚空心球壁厚t不宜小于不宜小于4mm。 在确定空心球外径时，球面上网架相连接杆件与杆件之间的在确定空心球外径时，球面上网架相连接杆件与杆件之间的缝隙缝隙a不宜小于不宜小于10mm。为了保证缝隙为了保证缝隙a，空心球直径也可初步按空心球直径也可初步按下式估算：下式估算： D(d1+d2+2a)/ 式中式中: :汇集于空心球节点任意两钢管杆件汇集于空心球节点任意两钢管杆件间间的夹角的夹角(rad)； d1,d2组成组成角的钢管外径角的钢管外径(mm)； ad1与与d2两钢管两钢管间间净距离，一般净距离，一般a10mm. . 螺栓球节点螺栓球节点

181、螺栓球节点由螺栓、钢球、销子螺栓球节点由螺栓、钢球、销子( (或止紧螺钉或止紧螺钉) )、套、套筒和锥头或封板组成，如下图筒和锥头或封板组成，如下图, ,适用于连接钢管杆件。适用于连接钢管杆件。 钢球钢球螺栓螺栓套筒套筒帷头帷头销子销子封板封板a1 a a1l图图8.2.13 螺栓是节点中最关键的传力部件，在同一网架中，连接螺栓是节点中最关键的传力部件，在同一网架中，连接弦杆所采用的高强度螺栓可采用同一直径，而连接腹杆的可弦杆所采用的高强度螺栓可采用同一直径，而连接腹杆的可采用同一直径。在小跨度的轻型网架中，连接球体的弦杆和采用同一直径。在小跨度的轻型网架中，连接球体的弦杆和腹杆可以采用同一规

182、格的直径。螺栓直径一般由网架中最大腹杆可以采用同一规格的直径。螺栓直径一般由网架中最大受拉杆件的内力控制，一个螺栓受拉承载力设计值按下式计受拉杆件的内力控制，一个螺栓受拉承载力设计值按下式计算：算： 螺栓直径对承载力影响系数；当螺栓直径螺栓直径对承载力影响系数；当螺栓直径30mm时时, ,取为取为1.0；当螺校直径；当螺校直径30mm时时, ,取为取为0.930.93；A Ae e高强度螺栓的有效截面面积高强度螺栓的有效截面面积(mm2)，即螺栓螺纹处的截即螺栓螺纹处的截面积面积, ,当螺栓上钻有销孔或键槽时。当螺栓上钻有销孔或键槽时。 Ae应取螺纹处或销孔应取螺纹处或销孔键槽处二者中的较小值

183、；键槽处二者中的较小值；ftb高强度螺栓经热处理后的抗拉强度设计值，高强度螺栓经热处理后的抗拉强度设计值，对对40B钢、钢、40Cr钢与钢与20MnTiB钢，取为钢，取为430N/mm2；对对45号钢，取为号钢，取为365N/mm2。 螺栓直径确定后，钢球直径按照下式的较大者取值：螺栓直径确定后，钢球直径按照下式的较大者取值：式中式中 DD钢球直径钢球直径(mm)； 两个螺栓之间的最小夹角两个螺栓之间的最小夹角(rad) d d1 1,d,d2 2螺栓直径螺栓直径(mm)，d1 1d2 2， 螺捡拧进钢球长度与螺栓直径的比值螺捡拧进钢球长度与螺栓直径的比值; ; 可取可取1.1;1.1; 套筒

184、外接因直径与螺栓直径的比值套筒外接因直径与螺栓直径的比值; ; 可取可取1.851.85。 支座节点支座节点 网架的支座节点分为压力支座节点和拉力支座节点两网架的支座节点分为压力支座节点和拉力支座节点两大类。大类。 压力支座中，平板压力支座常用于较小跨度；单面弧压力支座中，平板压力支座常用于较小跨度；单面弧形压力支座适用于中等跨度；双面弧形压力支座适用于大形压力支座适用于中等跨度；双面弧形压力支座适用于大跨度。跨度。 拉力支座中，较常用平板拉力支座和单面弧形拉力支拉力支座中，较常用平板拉力支座和单面弧形拉力支座。座。 (6)(6)网架的挠度限值网架的挠度限值 最大挠度限值最大挠度限值fL2/2

185、50，式中式中L2为网架短向跨度。为网架短向跨度。 G网架自重网架自重(kN/m2)；qw除去网架自重外的屋面荷载标准值除去网架自重外的屋面荷载标准值(kN/m2)； 系数，对钢管网架取系数，对钢管网架取1.0；对型钢网架取；对型钢网架取1.2；L2网架短向跨度网架短向跨度(m)。 (7)(7)网架自重估算的经验公式网架自重估算的经验公式 计算网架考虑荷载时要估计网架自重，网架自重计算网架考虑荷载时要估计网架自重，网架自重G按下按下式估算式估算: : 第第8.38.3节节 悬挂式屋盖简介悬挂式屋盖简介概念概念 跨间承重结构的基本构件受拉工作的屋盖，称为悬挂式跨间承重结构的基本构件受拉工作的屋盖

186、，称为悬挂式屋盖。这时，高强材料能得到最充分地利用，因而悬挂式结屋盖。这时，高强材料能得到最充分地利用，因而悬挂式结构使用的效果随跨度增大面提高。构使用的效果随跨度增大面提高。特点特点 易于运输，安装可以不用脚手架，然而施工困难。易于运输，安装可以不用脚手架，然而施工困难。 为推力体系，为了承受横向反力为推力体系，为了承受横向反力( (钢索或牵拉壳体的水钢索或牵拉壳体的水平分力平分力) )必须设置支座结构，其造价可能占整个房屋造价的必须设置支座结构，其造价可能占整个房屋造价的很大部分。很大部分。 变形比较大。大多数悬挂式屋盖体系是瞬时刚性体系，变形比较大。大多数悬挂式屋盖体系是瞬时刚性体系，因

187、而需要预张拉。因而需要预张拉。 悬挂式屋盖悬挂式屋盖常用体系常用体系：单层悬索体系、双层悬索体系、：单层悬索体系、双层悬索体系、金属薄壳金属薄壳膜、鞍状应力索网等。膜、鞍状应力索网等。单层悬索体系单层悬索体系1-1(d)(e)(a)(b)悬索悬索支承结构支承结构悬索悬索锚索锚索(c)悬索悬索水平桁架水平桁架图图8.3.1双层悬索体系双层悬索体系图图8.3.2本章目录本章目录基本要求基本要求9.1 9.1 概述概述9.2 9.2 高层钢结构的计算特点高层钢结构的计算特点9.3 9.3 压型钢板组合楼（屋压型钢板组合楼（屋) )盖结构盖结构9.4 9.4 构件及连接的设计特点构件及连接的设计特点1

188、 1了解多、高层钢结构的结构体系和特点及组了解多、高层钢结构的结构体系和特点及组合楼盖的设计。合楼盖的设计。2 2掌握高层钢结构的设计。掌握高层钢结构的设计。第第9.19.1节节 概述概述1. 1. 多、高层钢结构的特点多、高层钢结构的特点2. 2. 高层建筑钢结构的结构体系高层建筑钢结构的结构体系1 .1 .了解多、高层钢结构的特点了解多、高层钢结构的特点2 .2 .了解常用的高层建筑钢结构的结构体系了解常用的高层建筑钢结构的结构体系本节目录本节目录基本要求基本要求9.1.1 9.1.1 多、高层钢结构的特点多、高层钢结构的特点 世界上第一幢高层钢结构是美国芝加哥的家庭保险公司世界上第一幢高

189、层钢结构是美国芝加哥的家庭保险公司大楼大楼(10(10层，高层，高5555m) )，建于，建于18841884年。年。 2020世纪开始，钢结构高层建筑在美国大量建成，最具代世纪开始，钢结构高层建筑在美国大量建成，最具代表性的有：表性的有： l02l02层、高层、高381381m的纽约帝国大厦的纽约帝国大厦( (图图9.1.1)9.1.1) 110 110层、高层、高411411m的世界贸易中心的世界贸易中心 目前世界上最高的钢结构建筑为目前世界上最高的钢结构建筑为110110层、高层、高443443m的芝加哥的芝加哥西尔斯大厦西尔斯大厦( (图图9.1.2)9.1.2)。图图9.1.1图图9

190、.1.2 我国现代高层建筑钢结构自我国现代高层建筑钢结构自8080年代中期起步，第一幢高层年代中期起步，第一幢高层建筑钢结构为建筑钢结构为4343层、高层、高165165m的深圳发展中心大厦（图的深圳发展中心大厦（图9.1.39.1.3）。）。此后，较具代表性有：此后，较具代表性有： 4444层、高层、高144144m的上海希尔顿饭店的上海希尔顿饭店 6060层、高层、高208208m的北京京广中心的北京京广中心 8181层、高层、高325325m的深圳地王大厦（图的深圳地王大厦（图9.1.49.1.4） 8888层、高层、高420.5420.5m的金茂大厦的金茂大厦 19981998年底，我

191、国颁布年底，我国颁布高层民用建筑钢结构技术规程高层民用建筑钢结构技术规程（JGJ99999898）。）。图图9.1.3图图9.1.4图图9.1.5钢结构住宅钢结构住宅高层钢结构建筑的高层钢结构建筑的特点特点主要表现在：主要表现在： (1)(1)自重轻自重轻 (2)(2)抗震性能好抗震性能好 (3)(3)有效使用面积高有效使用面积高 (4)(4)建造速度快建造速度快 (5)(5)防火性能差防火性能差 9.1.2 9.1.2 高层建筑钢结构的结构体系高层建筑钢结构的结构体系 常用的高层建筑钢结构的常用的高层建筑钢结构的结构体系结构体系主要有：主要有： 框架结构体系框架结构体系 框架框架剪力墙结构体

192、系剪力墙结构体系 框架框架支撑结构体系支撑结构体系 框架框架核心筒结构体系及筒体体系核心筒结构体系及筒体体系 (1)(1)框架结构体系框架结构体系 纯框架结构一般适用于层数纯框架结构一般适用于层数3030的高的高层钢结构，如图层钢结构，如图9.1.59.1.5。 框架结构的平面布置灵活，可为建框架结构的平面布置灵活，可为建筑提供较大的室内空间，且结构各部分筑提供较大的室内空间，且结构各部分刚度比较均匀。框架结构有较大延性，刚度比较均匀。框架结构有较大延性，自震周期较长，因而对地震作用不敏感，自震周期较长，因而对地震作用不敏感，抗震性能好。但框架结构的侧向刚度小，抗震性能好。但框架结构的侧向刚度

193、小，由于侧向位移大，易引起非结构构件的由于侧向位移大，易引起非结构构件的破坏。破坏。图图9.1.5 (2)(2)框架框架剪力墙结构体系剪力墙结构体系 在框架结构中布置一定数量的剪力墙在框架结构中布置一定数量的剪力墙可以组成框架可以组成框架剪力墙结构体系，如图剪力墙结构体系，如图9.1.69.1.6。 这种结构以剪力墙作为抗侧力结构，这种结构以剪力墙作为抗侧力结构，既具有框架结构平面布置灵活、使用方便既具有框架结构平面布置灵活、使用方便的特点，又有较大的刚度，可用于的特点，又有较大的刚度，可用于40406060层的高层钢结构。层的高层钢结构。 剪力墙按其材料和结构的形式可分为剪力墙按其材料和结构

194、的形式可分为钢筋混凝土剪力墙、钢筋混凝土带缝剪力钢筋混凝土剪力墙、钢筋混凝土带缝剪力墙和钢板剪力墙等。墙和钢板剪力墙等。图图9.1.6 (3)(3)框架框架支撑结构体系支撑结构体系 框架框架支撑结构体系由沿竖向或横向布置的支撑桁支撑结构体系由沿竖向或横向布置的支撑桁架结构和框架构成，是高层建筑钢结构中应用最多的一架结构和框架构成，是高层建筑钢结构中应用最多的一种结构体系，一般适用于种结构体系，一般适用于40406060层的高层建筑。层的高层建筑。 它的特点是框架与支撑系统协同工作，竖向支撑桁它的特点是框架与支撑系统协同工作，竖向支撑桁架起剪力墙的作用，承担大部分水平剪力。在罕遇地震架起剪力墙的

195、作用，承担大部分水平剪力。在罕遇地震中，若支撑系统破坏，尚可内力重分布由框架承担水平中，若支撑系统破坏，尚可内力重分布由框架承担水平力，即所谓两道抗震设防。力，即所谓两道抗震设防。 支撑应沿房屋的两个方向布置，狭长形截面的建筑支撑应沿房屋的两个方向布置，狭长形截面的建筑也可布置在短边。设计时可根据建筑物高度及水平力作也可布置在短边。设计时可根据建筑物高度及水平力作用情况调整支撑的数量、刚度及形式。用情况调整支撑的数量、刚度及形式。 支撑一般沿同一竖向柱距内连续布置，见图支撑一般沿同一竖向柱距内连续布置，见图9.1.7(a)9.1.7(a)。这种布置方式层间刚度变化较均匀，适合地震区；当不考虑这

196、种布置方式层间刚度变化较均匀，适合地震区；当不考虑抗震时，若立面布置需要，亦可交错布置，图抗震时，若立面布置需要，亦可交错布置，图9.1.7(b)9.1.7(b)；在；在高度较大的建筑中，若支撑桁架的高宽比太大，为增加支撑高度较大的建筑中，若支撑桁架的高宽比太大，为增加支撑桁架的宽度，亦可布置在几个跨间，图桁架的宽度，亦可布置在几个跨间，图9.1.7(c)9.1.7(c)。图图9.1.7(a)(b)(c) (4)(4)框架框架核心筒结构体系核心筒结构体系 若将框架若将框架剪力墙结构体系中的剪力墙结剪力墙结构体系中的剪力墙结构设置于内筒的四周形成封闭的核心筒体，而构设置于内筒的四周形成封闭的核心

197、筒体，而外围钢框架柱柱网较密，就形成了框架外围钢框架柱柱网较密，就形成了框架核心核心筒体系，见图筒体系，见图9.1.89.1.8。 这种结构形式近年来被大量采用，中心筒这种结构形式近年来被大量采用，中心筒既可采用钢结构亦可采用钢筋混凝土结构，核既可采用钢结构亦可采用钢筋混凝土结构，核心筒体承担全部或大部分水平力及扭转力。楼心筒体承担全部或大部分水平力及扭转力。楼面多采用钢梁、压型钢板与现浇混凝土组成的面多采用钢梁、压型钢板与现浇混凝土组成的组合结构，与内外筒均有较好的连接，水平荷组合结构，与内外筒均有较好的连接，水平荷载将通过刚性楼面传递到核心筒。载将通过刚性楼面传递到核心筒。图图9.1.8

198、(5)(5)筒体结构体系筒体结构体系 筒体结构是超高层建筑中受力性筒体结构是超高层建筑中受力性能较好的结构体系，适用于能较好的结构体系，适用于9090层左右层左右的高层钢结构建筑。筒体结构由内外的高层钢结构建筑。筒体结构由内外两个筒体多个筒体结构组合而成，前两个筒体多个筒体结构组合而成，前者称筒中筒体系，见图者称筒中筒体系，见图9.1.9(a)9.1.9(a)，后，后者称束筒体系，见图者称束筒体系，见图9.1.9(b)9.1.9(b)。各个。各个筒体共同抵抗水平力，具有很好的空筒体共同抵抗水平力，具有很好的空间整体作用。间整体作用。图图9.1.9第第9.29.2节节 高层钢结构的计算特点高层钢

199、结构的计算特点1. 1. 结构荷载结构荷载2. 2. 结构设计结构设计1.1.掌握高层钢结构的荷载及抗震设计掌握高层钢结构的荷载及抗震设计2.2.了解高层钢结构的设计了解高层钢结构的设计本节目录本节目录基本要求基本要求9.2.1 9.2.1 结构荷载结构荷载 高层钢结构多为超高层建筑，高层钢结构多为超高层建筑，水平荷载较大水平荷载较大是其设计的特是其设计的特点。水平荷载包括风荷载和地震荷载。点。水平荷载包括风荷载和地震荷载。9.2.1.2 9.2.1.2 竖向荷载竖向荷载 竖向荷载主要是永久荷载竖向荷载主要是永久荷载( (结构自重结构自重) )和活荷载。和活荷载。 这里，楼面和屋面活荷载以及雪

200、荷载的标准值及其准永这里，楼面和屋面活荷载以及雪荷载的标准值及其准永久性系数等，应按久性系数等，应按建筑结构荷载规范建筑结构荷载规范的有关条文取值。的有关条文取值。 对某些未作具体规定的屋面或楼面活荷载如直升飞机平对某些未作具体规定的屋面或楼面活荷载如直升飞机平台荷载等，应根据台荷载等，应根据高层建筑钢结构技术规程高层建筑钢结构技术规程以及其他有以及其他有关规定采用。关规定采用。 高层建筑中，活荷载值与永久荷载值相比不大，因而高层建筑中，活荷载值与永久荷载值相比不大，因而计算时，一般对楼面和屋面活荷载可不作最不利布置工况计算时，一般对楼面和屋面活荷载可不作最不利布置工况的选择，即的选择，即按各

201、跨满载简化计算按各跨满载简化计算。但当活荷载较大时，需。但当活荷载较大时，需将简化算得的框架梁的将简化算得的框架梁的跨中弯矩跨中弯矩计算值乘以计算值乘以1.11.11.21.2的系的系数；数；梁端弯矩值梁端弯矩值乘以乘以1.051.051.11.1的系数予以提高。的系数予以提高。 当施工中采用附墙塔、爬塔等对结构有影响的起重机当施工中采用附墙塔、爬塔等对结构有影响的起重机械或其他设备时，在结构设计中应进行施工阶段验算。械或其他设备时，在结构设计中应进行施工阶段验算。9.2.1.2 9.2.1.2 风荷载风荷载 作用在高层建筑任意高度处的风荷载标准值作用在高层建筑任意高度处的风荷载标准值 ，应按

202、，应按下式计算：下式计算：式中式中 任意高度处的风荷载标准值任意高度处的风荷载标准值(kN/m2)； 高层建筑基本风压高层建筑基本风压(kN/m2)； 风压高度变化系数；风压高度变化系数； 风荷载体型系数；风荷载体型系数； 顺风向顺风向 高度处的风振系数。高度处的风振系数。 以上参数的取值，可按照以上参数的取值，可按照建筑结构荷载规范建筑结构荷载规范或或高层建筑钢结构技术规程高层建筑钢结构技术规程的有关规定取用。的有关规定取用。9.2.1.3 9.2.1.3 地震作用地震作用(1)(1)一般计算原则一般计算原则采用采用两阶段设计法两阶段设计法： 第一阶段按第一阶段按多遇多遇地震计算，第二阶段按

203、地震计算，第二阶段按罕遇罕遇地震计算地震计算注意：注意：当高层建筑当高层建筑主体结构顶部主体结构顶部有突出的小体型建筑有突出的小体型建筑( (如如电梯机房等电梯机房等) )时，应计入时，应计入“鞭梢效应鞭梢效应”。一般可根据小体。一般可根据小体型建筑作为独立体时的自振周期型建筑作为独立体时的自振周期 与主体建筑的基本周与主体建筑的基本周期期 的比例，分别按下列规定处理：的比例，分别按下列规定处理： （1 1）当）当 时，可假定主体建筑为等截面沿高时，可假定主体建筑为等截面沿高度延伸至小体型建筑的顶部，以此计算风振系数。度延伸至小体型建筑的顶部，以此计算风振系数。 （2 2）当）当 时，其风振系

204、数按风振理论进行计时，其风振系数按风振理论进行计算。算。 第一阶段应考虑下列原则：第一阶段应考虑下列原则： 通常情况下，应在结构的两个主轴方向分别计入水通常情况下，应在结构的两个主轴方向分别计入水平地震作用，各方向的水平地震作用应全部由该方向的平地震作用，各方向的水平地震作用应全部由该方向的抗侧力构件承担；抗侧力构件承担； 当有斜交抗侧力构件时，应分别计入各抗侧力构件当有斜交抗侧力构件时，应分别计入各抗侧力构件方向的水平地震作用，方向的水平地震作用， 质量和刚度明显不均匀、不对称的结构，应计入水质量和刚度明显不均匀、不对称的结构，应计入水平地震作用的扭转效应；平地震作用的扭转效应； 按按9 9

205、度抗震设防的高层建筑钢结构，或者按度抗震设防的高层建筑钢结构，或者按8 8度和度和9 9度抗震设防的大跨度和长悬臂构件，应计入竖向地震作度抗震设防的大跨度和长悬臂构件，应计入竖向地震作用。用。 (2)(2)高层建筑钢结构的设计反应谱高层建筑钢结构的设计反应谱 高层建筑钢结构的设计反应谱，取阻尼比为高层建筑钢结构的设计反应谱，取阻尼比为0.020.02，地震影，地震影响系数响系数曲线如图曲线如图9.2.19.2.1所示。所示。图图9.2.1高层建筑钢结构的地震影响系数高层建筑钢结构的地震影响系数-地震影响系数地震影响系数;max -地震影响系数最大值；地震影响系数最大值；T-结构自振周期；结构自

206、振周期；Tg 场地特征周期抗震设计水平地震影响系数最大值场地特征周期抗震设计水平地震影响系数最大值1.351.35maxmaxmaxmax0.450.45maxmax0.20.2maxmax0.010.01T Tg g2T2Tg g3.03.06.06.0T(s)T(s)（T T）= =T TmaxmaxT Tg g？ 值应根据近震、远震、场地类别及结构自振周期计值应根据近震、远震、场地类别及结构自振周期计算，算， 及特征用期及特征用期 按表按表9.19.1和表和表9.29.2的规定采用。的规定采用。0.650.400.300.20近震近震场地类别场地类别0.850.550.400.25远震远

207、震4321特征周期特征周期表表9-20.320.160.080.049876烈度烈度抗震设计水平地震影响系数最大值抗震设计水平地震影响系数最大值表表9-1maxa a系数系数 按下列公式确定：按下列公式确定： 当当 时，时， 当当 时，时， 当当 时，时， 值不小于值不小于 当主要抗侧力构件为钢筋混凝土结构时，地震影响当主要抗侧力构件为钢筋混凝土结构时，地震影响系数应按系数应按建筑抗震设计规范建筑抗震设计规范的有关规定采用。的有关规定采用。 (3)(3)水平地震作用计算水平地震作用计算 高层建筑钢结构的高层建筑钢结构的地震作用计算方法地震作用计算方法有：有： 底部剪力法底部剪力法 振型分解反应

208、谱法振型分解反应谱法 时程分析法时程分析法 高层建筑钢结构应根据不同情况，分别采用不同的高层建筑钢结构应根据不同情况，分别采用不同的地震作用计算方法。地震作用计算方法。 底部剪力法底部剪力法 底部剪力法适用于高度不大于底部剪力法适用于高度不大于6060m且平面和竖向较且平面和竖向较规则的高层建筑。底部剪力法根据建筑物的总重力荷载规则的高层建筑。底部剪力法根据建筑物的总重力荷载计算结构底部的总剪力，然后按一定的比例分配到各楼计算结构底部的总剪力，然后按一定的比例分配到各楼层。得到各楼层的水平地震作用后，即可按静力方法计层。得到各楼层的水平地震作用后，即可按静力方法计算结构的内力。算结构的内力。

209、采用底部剪力法计算水平地震作用时，各楼层可仅采用底部剪力法计算水平地震作用时，各楼层可仅按一个自由度计算，见图按一个自由度计算，见图9.2.39.2.3。 与结构的总水平地震作用等效的底部剪力标准值按与结构的总水平地震作用等效的底部剪力标准值按照下式计算：照下式计算：底部剪力法计算简图底部剪力法计算简图FiFnF0图图9.2.3GnGiFEkHiH 在质量沿高度分布基本均匀、刚度沿高度分布基在质量沿高度分布基本均匀、刚度沿高度分布基 本均匀或向上均匀减小的结构中，各层水平地震作用本均匀或向上均匀减小的结构中，各层水平地震作用 标准值按下式比例分配：标准值按下式比例分配： 顶部附加水平地震作用标

210、准值为：顶部附加水平地震作用标准值为：相应于结构基本自振周期相应于结构基本自振周期 ( (按按s计计) ) 的水平地震影响系数；的水平地震影响系数；结构的等效总重力荷载结构的等效总重力荷载, ,取总重力荷取总重力荷 载代表值的载代表值的8080；分别为第分别为第i、j层重力荷载代表值；层重力荷载代表值；Hi、Hj分别为第分别为第i、j层楼盖距底部固定端层楼盖距底部固定端 的高度；的高度； Fi第第i i层的水平地震作用标准值；层的水平地震作用标准值；式中：式中： 顶部附加地震作用系数；顶部附加地震作用系数； 顶部附加水平地震作用；顶部附加水平地震作用； 结构的基本自振周期；结构的基本自振周期；

211、 结构的基本自振周期，可按下列经验公式估算：结构的基本自振周期，可按下列经验公式估算： 或者，对于重量及刚度分布比较均匀的结构，可用下式或者，对于重量及刚度分布比较均匀的结构，可用下式近似计算：近似计算： 结构顶层假想侧移（结构顶层假想侧移（m) )，即假想将结构各层，即假想将结构各层的重力荷载作为楼层的集中水平力，按弹性静力方法计的重力荷载作为楼层的集中水平力，按弹性静力方法计算得到的顶层侧移值。算得到的顶层侧移值。 计算周期修正系数，可取计算周期修正系数，可取。 采用底部剪力法时，突出屋面小塔楼的地震作用效应采用底部剪力法时，突出屋面小塔楼的地震作用效应宜乘以增大系数宜乘以增大系数3 3。

212、增大影响宜向下考虑。增大影响宜向下考虑1 12 2层，但不再层，但不再往下传递。往下传递。振型分解反应谱法振型分解反应谱法 不符合底部剪力法适用条件的其他高层钢结构，宜采不符合底部剪力法适用条件的其他高层钢结构，宜采用振型分解反应谱法。用振型分解反应谱法。 对体型比较规则、简单，可不计扭转影响的结构，振对体型比较规则、简单，可不计扭转影响的结构，振型分解反应谱法仅考虑平移作用下的地震效应组合，沿主型分解反应谱法仅考虑平移作用下的地震效应组合，沿主轴方向，结构第轴方向，结构第j j振型第振型第i i质点的水平地震作用标准值，按质点的水平地震作用标准值，按下列公式计算：下列公式计算：式中：式中：

213、相应于相应于j j振型计算周期振型计算周期 的地震影响系数；的地震影响系数； j振型的参与系数；振型的参与系数； j振型振型Z质点的水平相对位移。质点的水平相对位移。 根据各振型的水平地震作用标准值根据各振型的水平地震作用标准值Fji，即可按下，即可按下式计算水平地震作用效应式计算水平地震作用效应( (弯矩、剪力、轴力和变形弯矩、剪力、轴力和变形):): 在复杂体型或不能按平面结构假定进行计算时，应在复杂体型或不能按平面结构假定进行计算时，应按空间协同工作或空间结构计算空间振型。按空间协同工作或空间结构计算空间振型。水平地震作用效应；水平地震作用效应；j 振型水平地震作用产生的效应，可只取前振

214、型水平地震作用产生的效应，可只取前 2 23 3个振型。当基本自振周期个振型。当基本自振周期1.5s时或房时或房 屋高宽比屋高宽比5 5时，振型个数可适当增加。时，振型个数可适当增加。式中式中 时程分析法时程分析法 竖竖向向特特别别不不规规则则的的建建筑筑及及高高度度较较大大的的建建筑筑，宜宜采采用时程分析法进行补充验算。用时程分析法进行补充验算。 采采用用时时程程分分析析法法计计算算结结构构的的地地震震反反应应时时，应应输输入入典典型型的的地地震震波波进进行行计计算算。场场地地特特征征的的地地震震加加速速度度波波不不能能少少于于4 4条条，其其中中宜宜包包括括一一条条本本地地区区历历史史上上

215、发发生生地地震震时时的的实实测测记记录录波波。地地震震波波的的持持续续时时间间不不宜宜过过短短，宜宜取取10102020s或更长。或更长。9.2.2 9.2.2 结构设计结构设计9.2.2.1 9.2.2.1 一般原则一般原则(1)(1)内力与位移一般采用弹性方法计算。对罕遇地内力与位移一般采用弹性方法计算。对罕遇地震作用，采用弹塑性方法进行分析。震作用，采用弹塑性方法进行分析。 (2)(2)一般可假定楼面在自身平面内为绝对刚性。对一般可假定楼面在自身平面内为绝对刚性。对于整体性较差、或楼面有大开孔、有较长外伸段或相于整体性较差、或楼面有大开孔、有较长外伸段或相邻层刚度有突变的面，宜采用楼板平

216、面内的实际刚度邻层刚度有突变的面，宜采用楼板平面内的实际刚度（或者，按刚性楼面计算，但对所得结果进行调整）（或者，按刚性楼面计算，但对所得结果进行调整） (3)(3)进行弹性分析时，宜考虑现浇钢筋混凝土楼板与进行弹性分析时，宜考虑现浇钢筋混凝土楼板与钢梁的共同工作。当进行弹塑性分析时，由于楼板可能钢梁的共同工作。当进行弹塑性分析时，由于楼板可能严重开裂，因此，不宜考虑楼板与钢梁的共同工作。严重开裂，因此，不宜考虑楼板与钢梁的共同工作。 在进行框架弹性分析时，压型钢板组合楼盖中梁的惯在进行框架弹性分析时，压型钢板组合楼盖中梁的惯性矩可取为：当两侧有楼板时，取性矩可取为：当两侧有楼板时，取1.5

217、1.5 ；当仅一侧有楼；当仅一侧有楼板时，取板时，取1.2 1.2 。 为钢梁的惯性矩。为钢梁的惯性矩。 (4)(4)当结构布置规则、质量及刚度沿高度分布均匀、当结构布置规则、质量及刚度沿高度分布均匀、不计扭转效应时，可采用平面结构计算模型；不计扭转效应时，可采用平面结构计算模型； 当结构平面或立面不规则、体型复杂、无法划分成当结构平面或立面不规则、体型复杂、无法划分成平面抗例力单元或为简体结构时，应采用空间结构计算平面抗例力单元或为简体结构时，应采用空间结构计算模型。模型。 (5)(5)在计算结构的内力和位移时在计算结构的内力和位移时, ,一般不考虑梁的轴一般不考虑梁的轴向变形，但应考虑梁、

218、柱的剪切变形。当梁同时作为腰向变形，但应考虑梁、柱的剪切变形。当梁同时作为腰桁架或帽桁架的弦杆时，应计人轴力的影响。桁架或帽桁架的弦杆时，应计人轴力的影响。 (6)(6)钢框架钢框架剪力墙体系中剪力墙体系中, ,现浇竖向连续钢筋混凝现浇竖向连续钢筋混凝土剪力墙的计算应计入墙的弯曲变形、剪切变形和轴向土剪力墙的计算应计入墙的弯曲变形、剪切变形和轴向变形。变形。 当钢筋混凝土剪力墙具有比较规则的开孔时，可按当钢筋混凝土剪力墙具有比较规则的开孔时，可按带刚域的框架计算；当具有复杂开孔时，宜采用平面有带刚域的框架计算；当具有复杂开孔时，宜采用平面有限元法计算。限元法计算。 (7)(7)柱间支撑两端应为

219、刚性连接，但可按两端铰接连柱间支撑两端应为刚性连接，但可按两端铰接连接计算。若采用偏心支撑，由于耗能梁段在大震时将首接计算。若采用偏心支撑，由于耗能梁段在大震时将首先屈服，计算时应取为单独单元。先屈服，计算时应取为单独单元。9.2.2.2 9.2.2.2 内力与位移计算内力与位移计算 高层建筑钢结构功能复杂、体型多样、受力复杂且杆件数高层建筑钢结构功能复杂、体型多样、受力复杂且杆件数量众多。因此，在进行结构的静、动力分析时，一般都应借助量众多。因此，在进行结构的静、动力分析时，一般都应借助电子计算机来完成。电子计算机来完成。 若是在初设阶段进行截面的预估，也可参考有关资料和手若是在初设阶段进行

220、截面的预估，也可参考有关资料和手册采用一些近似计算方法，如册采用一些近似计算方法，如分层法分层法、D D值法、空间协同工作值法、空间协同工作分析、等效角柱法、等效截面法分析、等效角柱法、等效截面法以及以及展开平面框架法展开平面框架法等。等。 当进行高层钢结构的内力与位移分析时，尚应注意以下几当进行高层钢结构的内力与位移分析时，尚应注意以下几个问题；个问题； (1)(1)高层建筑钢结构的梁、柱杆件一般采用高层建筑钢结构的梁、柱杆件一般采用H H形和箱形，梁形和箱形，梁柱连接节点城的柱连接节点城的剪切变形剪切变形对内力的影响较小，计算时可以对内力的影响较小，计算时可以不考不考虑虑。 但是，此剪切变

221、形对结构水平位移的影响较大，一般可但是，此剪切变形对结构水平位移的影响较大，一般可达达10102020。因此，分析时应计入梁柱节点域剪切变形。因此，分析时应计入梁柱节点域剪切变形对高层建筑钢结构位移的影响。由于用精确方法计算比较对高层建筑钢结构位移的影响。由于用精确方法计算比较困难，在工程设计中，可采用近似方法考虑其影响。即可困难，在工程设计中，可采用近似方法考虑其影响。即可将梁柱节点域当作一个单独的单元进行结构分析，也可按将梁柱节点域当作一个单独的单元进行结构分析，也可按下列规定作近似计算：下列规定作近似计算： 对于箱形截面柱框架，可将梁柱节点域当作刚域，对于箱形截面柱框架，可将梁柱节点域当

222、作刚域，刚域的尺寸取节点域尺寸的一半。刚域的尺寸取节点域尺寸的一半。 对工字形截面柱框架，可先按结构轴线尺寸进行分析，对工字形截面柱框架，可先按结构轴线尺寸进行分析，然后进行修正。然后进行修正。 (2)(2)高层建筑钢结构的高层建筑钢结构的P-P-效应较强，一般应验算结构效应较强，一般应验算结构的整体稳定性。但根据理论分折和实例计算，若将结构的的整体稳定性。但根据理论分折和实例计算，若将结构的层间位移限制在一定范围内，层间位移限制在一定范围内，就能控制二阶效应对结构极就能控制二阶效应对结构极限承载能力的影响。故限承载能力的影响。故钢结构设计规范钢结构设计规范规定，框架结规定，框架结构可采用一阶

223、弹性分析，当满足下面的规定时，宜采用二构可采用一阶弹性分析，当满足下面的规定时，宜采用二阶弹性分析。阶弹性分析。所计算楼层各柱轴心压力设计值之和；所计算楼层各柱轴心压力设计值之和；产产生生层层间间侧侧移移的的所所计计算算楼楼层层及及以以上上各各层层的的水水平平力之和；力之和；uu按一阶弹性分析求得的所计算楼层的层间侧移。按一阶弹性分析求得的所计算楼层的层间侧移。 当用来确定是否采用二阶分析时，可近似取层间相对当用来确定是否采用二阶分析时，可近似取层间相对 位移的容许值位移的容许值u（等于（等于h/400）代替；）代替； h h所计算楼层的高度。所计算楼层的高度。式中：式中： 为为了了考考虑虑结

224、结构构或或构构件件的的各各种种初初始始缺缺陷陷对对内内力力的的影影响响，此此时时应应该该在在每每层层柱柱顶顶附附加加考考虑虑由由下下式式计计算算的的假假想想水水平平力力 ： 式中式中 第第i i楼层的总重力荷载设计值；楼层的总重力荷载设计值； 框架总层数；框架总层数； 钢钢材材强强度度影影响响系系数数，对对Q235、Q345、Q390和和Q420分别采用分别采用1.0、1.1、1.2和和1.25。 框架柱采用二阶弹性分析方法设计时，计算长度系数取框架柱采用二阶弹性分析方法设计时，计算长度系数取为为1.01.0。 对对无无支支撑撑纯纯框框架架，采采用用二二阶阶弹弹性性分分析析时时, ,各各杆杆件

225、件杆杆端端弯弯矩矩用下式近似计算：用下式近似计算： 式中式中 假定框架无侧移时按一阶弹性分析求得的假定框架无侧移时按一阶弹性分析求得的 各杆杆端弯矩；各杆杆端弯矩； 框架各节点侧移时按一阶弹性分析求得的各杆框架各节点侧移时按一阶弹性分析求得的各杆 杆端弯矩；杆端弯矩； 考虑二阶效应第考虑二阶效应第i i层杆件的侧移弯矩增大系数层杆件的侧移弯矩增大系数+=高层建筑钢结构构件承载力应满足下式的要求：高层建筑钢结构构件承载力应满足下式的要求： 非抗震设计时：非抗震设计时： 抗震设计时：抗震设计时： 结构构件承载力的抗震调整系数。按照下表结构构件承载力的抗震调整系数。按照下表采用。采用。9.2.2.3

226、 9.2.2.3 承载力验算承载力验算1.00.900.900.900.850.80节点焊缝节点焊缝节点螺栓节点螺栓节点节点支撑支撑柱柱梁梁构件名称构件名称表表9-39.2.2.4 9.2.2.4 位移限制位移限制(1)(1)不考虑地震作用时不考虑地震作用时，结构在风荷载作用下，顶点质，结构在风荷载作用下，顶点质心位置的侧移不宜超过建筑高度的心位置的侧移不宜超过建筑高度的1/5001/500，质心层间侧移，质心层间侧移不宜超过楼层高度的不宜超过楼层高度的1/4001/400。 对于以钢筋混凝土结构为主要抗侧力构件的高层钢结对于以钢筋混凝土结构为主要抗侧力构件的高层钢结构的位移，应符合现行国家标

227、准构的位移，应符合现行国家标准高层建筑混凝土结构技高层建筑混凝土结构技术规程术规程的有关规定，但在保证主体结构不开裂和装修材的有关规定，但在保证主体结构不开裂和装修材料不出现较大破坏的情况下，可适当放宽。料不出现较大破坏的情况下，可适当放宽。 结构平面端部构件最大侧移不得超过质心侧移的结构平面端部构件最大侧移不得超过质心侧移的1.21.2倍。倍。 (2) (2) 第一阶段抗震设计时第一阶段抗震设计时，其层间侧移标准值不得超，其层间侧移标准值不得超过结构层高的过结构层高的1/2501/250。对于以钢筋混凝土结构为主要抗侧。对于以钢筋混凝土结构为主要抗侧力构件的结构，其侧移值应符合力构件的结构，

228、其侧移值应符合高层建筑混凝土结构技高层建筑混凝土结构技术规程术规程的规定。结构平面端部构件最大侧移不得超过质的规定。结构平面端部构件最大侧移不得超过质心侧移的心侧移的1.31.3倍。倍。 (3) (3) 第二阶段抗震设计时第二阶段抗震设计时，其结构层间侧移不得超过，其结构层间侧移不得超过层高的层高的1/701/70，结构层间侧移延性比不得大于下表的规定。，结构层间侧移延性比不得大于下表的规定。2.0有混凝土剪力墙的钢框架有混凝土剪力墙的钢框架2.5中心支撑框架中心支撑框架3.0偏心支撑框架偏心支撑框架3.5钢框架钢框架层间侧移延性比层间侧移延性比结构类别结构类别表表9-4第第9.39.3节节

229、压型钢板组合楼（屋）盖结构压型钢板组合楼（屋）盖结构1.1.组合楼板的设计要求组合楼板的设计要求2.2.组合梁的设计要求组合梁的设计要求1.1.了解压型钢板组合楼板的验算方法了解压型钢板组合楼板的验算方法2.2.了解组合梁的设计要求了解组合梁的设计要求本节目录本节目录基本要求基本要求9.3.1 9.3.1 组合楼板的设计要求组合楼板的设计要求使用压型钢板组合楼板，有利于各种复杂管线系统使用压型钢板组合楼板，有利于各种复杂管线系统的铺设，在施工过程中，无传统模板支模拆模的繁琐作的铺设，在施工过程中，无传统模板支模拆模的繁琐作业。业。 组合楼盖常用的压型钢板一般由厚组合楼盖常用的压型钢板一般由厚0

230、.80.81.01.0mm的热的热镀锌薄板成型，长度为镀锌薄板成型，长度为8 81212m。各块压型钢板之间应用。各块压型钢板之间应用紧固件将其连成整体。安装时，压型钢板表面的油污应紧固件将其连成整体。安装时，压型钢板表面的油污应清除，避免长期显露而生锈。清除，避免长期显露而生锈。 对处于较严重腐蚀环境下的建筑，不宜采用压型钢对处于较严重腐蚀环境下的建筑，不宜采用压型钢板组合楼盖体系。板组合楼盖体系。 设计时，压型钢板可以有三种形式：设计时，压型钢板可以有三种形式： 压型钢板只作为永久性模板使用；压型钢板只作为永久性模板使用； 压型钢板既是模板又作为底面受拉配筋，即组合楼压型钢板既是模板又作为

231、底面受拉配筋，即组合楼板；板； 压型钢板承受全部静荷载和活荷载。压型钢板承受全部静荷载和活荷载。 其中其中、两种是目前采用最多的。两种是目前采用最多的。 当仅作为永久性模板使用时，压型钢板承受施工荷载当仅作为永久性模板使用时，压型钢板承受施工荷载和混凝土的重量。混凝土达到设计强度后，单向密肋钢筋和混凝土的重量。混凝土达到设计强度后，单向密肋钢筋混凝土板即承受全部荷载。这种形式的楼板在使用阶段属混凝土板即承受全部荷载。这种形式的楼板在使用阶段属于非组合板，可按一般钢筋混凝土楼板进行设计。于非组合板，可按一般钢筋混凝土楼板进行设计。 对同时兼作模板和受拉配筋的压型钢板组合楼板的设对同时兼作模板和受

232、拉配筋的压型钢板组合楼板的设计，应分施工阶段和使用阶段进行验算。计，应分施工阶段和使用阶段进行验算。 施工阶段压型钢板作为浇注混凝土的模板，应按弹性施工阶段压型钢板作为浇注混凝土的模板，应按弹性设计方法验算压型钢板的强度和刚度。若不满足要求，应设计方法验算压型钢板的强度和刚度。若不满足要求，应考虑设置临时支撑。考虑设置临时支撑。（1 1）抗弯强度验算）抗弯强度验算9.3.1.1 9.3.1.1 施工阶段压型钢板的验算施工阶段压型钢板的验算 Bbc21图图9.3.1单元宽度单元宽度B B范围内，由混凝土和钢板自重以及范围内，由混凝土和钢板自重以及 施工荷载作用引起的弯矩设计值；施工荷载作用引起的

233、弯矩设计值；分别为压型钢板在单元宽度分别为压型钢板在单元宽度B B范围内对范围内对1 1点和点和2 2 点的截面模量；当压型钢板受压部分的宽度点的截面模量；当压型钢板受压部分的宽度b bc c 超过有效宽度超过有效宽度b be e(b(be e5050t, ,t为压型钢板的厚度为压型钢板的厚度) ) 时，受压部分取有效宽度时，受压部分取有效宽度be计算截面模量。计算截面模量。式中式中 压型钢板的抗弯强度设计值。压型钢板的抗弯强度设计值。对对Q215Q215钢，钢， 190N190Nmmmm2 2；对；对Q235Q235钢，钢， 205N205Nmmmm2 2。（2 2）刚度验算）刚度验算 压型

234、钢板在施工阶段压型钢板在施工阶段荷载标准值荷载标准值作用下的挠度不得作用下的挠度不得超过超过l180(180(l为板的跨度为板的跨度) )和和2020mm，取其中，取其中较小值较小值。 若压型钢板在自重与湿混凝土荷载下的跨中挠度若压型钢板在自重与湿混凝土荷载下的跨中挠度w w按按正常使用状态计算大于正常使用状态计算大于2020mm时，因压型钢板变形的时，因压型钢板变形的“坑坑凹凹”效应将增加混凝土的厚度，故在单位板宽内应考虑效应将增加混凝土的厚度，故在单位板宽内应考虑沿全跨增加沿全跨增加0.70.7w厚度的混段土重量进行计算，或增设临厚度的混段土重量进行计算，或增设临时支撑。时支撑。9.3.1

235、.1 9.3.1.1 使用阶段压型钢板的验算使用阶段压型钢板的验算 在使用阶段，压型钢板与混凝土面层结合为整体形成在使用阶段，压型钢板与混凝土面层结合为整体形成组台板，应验算组合板在全部荷载作用下的强度和刚度。组台板，应验算组合板在全部荷载作用下的强度和刚度。 (1)(1)组合楼板的强度计算组合楼板的强度计算抗弯强度计算抗弯强度计算 组合板承受正弯矩作用时，一般采用塑性设计法。组合板承受正弯矩作用时，一般采用塑性设计法。但考虑到压型钢板没有混凝土保护层，同时，中和轴但考虑到压型钢板没有混凝土保护层，同时，中和轴附近材料强度的发挥也不够充分，因而压型钢板和混附近材料强度的发挥也不够充分，因而压型

236、钢板和混凝土的强度设计值均应乘以折减系数凝土的强度设计值均应乘以折减系数0.80.8。 a. a. 当当 时，塑性中和轴位于组合板的混凝时，塑性中和轴位于组合板的混凝土内，如下图，组合板的横截面抗弯能力按下式计算：土内，如下图，组合板的横截面抗弯能力按下式计算：Bhch0xfcfcBxApfyp图图9.3.2组合板全部荷载产生的弯矩设计值；组合板全部荷载产生的弯矩设计值；组合板有效高度；组合板有效高度；组合板受压区高度，组合板受压区高度， 当当 时，取时，取压型钢板截面应力合力至棍凝土受压区都压型钢板截面应力合力至棍凝土受压区都 面应力合力的距离；面应力合力的距离；压型钢板顶面以上混凝土计算厚

237、度；压型钢板顶面以上混凝土计算厚度；压型钢板的单元宽度压型钢板的单元宽度( (波距波距) )；压型钢板单元宽度内的截面面积压型钢板单元宽度内的截面面积式中式中 压型钢板材料的抗拉强度设计值；压型钢板材料的抗拉强度设计值；混凝土抗压强度设计值。混凝土抗压强度设计值。b. b. 当当 时，塑性中和轴位于组合板的混时，塑性中和轴位于组合板的混凝土内，如下图，组合板的抗弯承载力按下式计算：凝土内，如下图，组合板的抗弯承载力按下式计算：Bhch0xfcfcBh0（Ap-Ap2）fAp2fyp1yp2图图9.3.3塑性中和轴以上的压型钢板单元宽度内截面面塑性中和轴以上的压型钢板单元宽度内截面面积；积；分别

238、为压型钢板受拉区截面拉应力合力至受压分别为压型钢板受拉区截面拉应力合力至受压区混凝土板截面和压型钢板截面压应力合力的区混凝土板截面和压型钢板截面压应力合力的距离。距离。式中式中 组合板斜截面抗剪承载力应符合下式要求组合板斜截面抗剪承载力应符合下式要求: :组合扳一个波距内斜截面最大剪力设计组合扳一个波距内斜截面最大剪力设计值；值；混凝土轴心抗拉强度设计值。混凝土轴心抗拉强度设计值。式中式中斜截面抗剪强度计算斜截面抗剪强度计算抗冲切强度计算抗冲切强度计算 在集中荷载作用下，需验算组合板的抗冲切强度。在集中荷载作用下，需验算组合板的抗冲切强度。组合板的抗冲切力组合板的抗冲切力V1应符合下式要求应符

239、合下式要求: :临界周界长度，如图所示临界周界长度，如图所示。式中式中hch0 A-A Ah0h0hchcA临界周边临界周边加荷面积加荷面积图图9.3.4 组合板负弯矩区的组合板负弯矩区的最大裂缝宽度最大裂缝宽度，可按，可按混凝混凝土结构设计规范土结构设计规范GB50010的规定计算。的规定计算。 (2)(2)组合楼板的刚度及裂缝宽度验算组合楼板的刚度及裂缝宽度验算 组合板的组合板的挠度挠度可用换算截面刚度按结构力学公可用换算截面刚度按结构力学公式计算，此时，单元宽度内的截面惯性矩可近似地取式计算，此时，单元宽度内的截面惯性矩可近似地取 。组合板应分别按荷载短期效应组合和荷载。组合板应分别按荷

240、载短期效应组合和荷载长期效应组合计算挠度，其挠度值不应超过计算跨度长期效应组合计算挠度，其挠度值不应超过计算跨度的的1/3601/360。9.3.2 9.3.2 组合梁的设计要求组合梁的设计要求9.3.2.1 9.3.2.1 组合梁的组成及其工作原理组合梁的组成及其工作原理 压型钢板组合梁通常由三部分组成，即：钢筋混凝土压型钢板组合梁通常由三部分组成，即：钢筋混凝土翼板、抗剪连接件和钢梁。其原理见下图。翼板、抗剪连接件和钢梁。其原理见下图。 McMscs弹性阶段的应力图弹性阶段的应力图(c)Mcs弹性阶段的应力图弹性阶段的应力图(d)McMsMcMs相对滑移相对滑移sc(a)McMsc(b)图

241、图9.3.59.3.2.2 9.3.2.2 组合梁截面的基本假定及混凝土翼板的有效宽度组合梁截面的基本假定及混凝土翼板的有效宽度 (1)(1)组合梁截面的基本假定组合梁截面的基本假定 平截面假定；平截面假定； 钢梁与混凝土翼板之间没有相对位移；钢梁与混凝土翼板之间没有相对位移； 钢材与混凝土均为理想的弹塑性体。受拉混凝上不钢材与混凝土均为理想的弹塑性体。受拉混凝上不参加工作，而混凝土受压区假定为均匀受压，并达到抗压参加工作，而混凝土受压区假定为均匀受压，并达到抗压强度设计值强度设计值 ，钢梁均匀受力并达到钢材的强度设计值，钢梁均匀受力并达到钢材的强度设计值 ； 忽略钢筋混凝土翼板受压区中钢筋的

242、作用；忽略钢筋混凝土翼板受压区中钢筋的作用； 假定剪力全部由钢梁承受，同时，不考虑剪力对组假定剪力全部由钢梁承受，同时，不考虑剪力对组合梁抗弯承载力的影响。合梁抗弯承载力的影响。 (2)(2)混凝土翼板的有效宽度混凝土翼板的有效宽度 有效宽度有效宽度 应按下式计算，并取最小值：应按下式计算，并取最小值：bcebc1b0bc2s1s0lhf图图9.3.69.3.2.3 9.3.2.3 组合梁的截面设计组合梁的截面设计 组合梁的截面高度一般为跨度的组合梁的截面高度一般为跨度的1/151/151/161/16，为使钢梁，为使钢梁的抗剪强度与组合梁的抗弯强度相协调，钢梁截面高度不的抗剪强度与组合梁的抗

243、弯强度相协调，钢梁截面高度不宜小于组合梁截面总高度宜小于组合梁截面总高度h的的1/2.51/2.5。 组合梁的挠度按弹性分析法计算。将受压区混凝土翼组合梁的挠度按弹性分析法计算。将受压区混凝土翼板的有效宽度板的有效宽度bce折算为与钢材等效的换算宽度折算为与钢材等效的换算宽度beq，成为，成为“换算截面换算截面”。 对荷载的标准组合：对荷载的标准组合： 对荷载的准永久组合：对荷载的准永久组合：bcebeq图图9.3.79.3.7组合梁的计算一般分为两个阶段，即施工阶段和使组合梁的计算一般分为两个阶段，即施工阶段和使用阶段。施工阶段，若钢梁下未设临时支撑，则钢梁承受用阶段。施工阶段，若钢梁下未设

244、临时支撑，则钢梁承受自重和浇灌混凝上翼板时的混凝重量以及施工活荷载，可自重和浇灌混凝上翼板时的混凝重量以及施工活荷载，可按梁一章的规定计算；使用阶段，组合梁作为一个整体承按梁一章的规定计算；使用阶段，组合梁作为一个整体承受使用期间的荷载。受使用期间的荷载。 (1)(1)组合梁在正弯矩作用下的抗弯强度计算组合梁在正弯矩作用下的抗弯强度计算 在弯矩作用下，组合梁的塑性中和轴可能位于钢筋混在弯矩作用下，组合梁的塑性中和轴可能位于钢筋混凝土翼板内也可能位于钢梁截面内，计算时应分这两种情凝土翼板内也可能位于钢梁截面内，计算时应分这两种情况考虑。况考虑。塑性中和轴位于混凝土受压翼板内（塑性中和轴位于混凝土

245、受压翼板内（ 时）时） 梁的抗弯承载力按下式计算：梁的抗弯承载力按下式计算：组合梁全部荷载产生的正弯矩设计值；组合梁全部荷载产生的正弯矩设计值；组合梁截面塑性中和轴至混凝土翼板顶面的距离；组合梁截面塑性中和轴至混凝土翼板顶面的距离；钢梁截面面积；钢梁截面面积；钢梁截面应力合力至混凝土受压区截面应力合力钢梁截面应力合力至混凝土受压区截面应力合力 的距离；的距离；钢梁的强度设计值；钢梁的强度设计值；混凝土抗压强度设计值。混凝土抗压强度设计值。式中式中h0xbcexfcAfy图图9.3.8 塑性中和轴位于钢梁截面内（塑性中和轴位于钢梁截面内（ 时）时）梁的抗弯强度按下式计算：梁的抗弯强度按下式计算：

246、钢梁受压区截面面积；钢梁受压区截面面积；钢梁受拉区截面应力合力至混凝土翼板截面应力合力钢梁受拉区截面应力合力至混凝土翼板截面应力合力的距离；的距离；钢梁受拉区截面应力合力至钢梁受压区截面应力合力钢梁受拉区截面应力合力至钢梁受压区截面应力合力的距离；的距离；AcAbcehcfc(A-Ac)fyy1Acf图图9.3.9(2)(2)组合梁在负弯矩作用下的抗弯强度计算组合梁在负弯矩作用下的抗弯强度计算 此时，组合梁受拉区位于翼缘一侧，梁的抗弯承载力此时，组合梁受拉区位于翼缘一侧，梁的抗弯承载力应满足下式要求：应满足下式要求：heAsfsfAs钢梁塑性中和轴钢梁塑性中和轴组合梁塑性中和轴组合梁塑性中和轴

247、y4y3f图图9.3.10组合梁的负弯矩设计值；组合梁的负弯矩设计值；钢梁截面的全塑性弯矩；钢梁截面的全塑性弯矩；钢梁截面塑性中和轴钢梁截面塑性中和轴( (平分钢梁截面积平分钢梁截面积) )以上和以以上和以 下截面对中和轴的面积矩；下截面对中和轴的面积矩；混凝土翼板有效宽度范围内纵向钢筋截面积；混凝土翼板有效宽度范围内纵向钢筋截面积；纵向钢筋截面形心至组合梁塑性中和轴距离；纵向钢筋截面形心至组合梁塑性中和轴距离；组合梁塑性中和轴至钢梁塑性中和轴距离。当组组合梁塑性中和轴至钢梁塑性中和轴距离。当组 合梁塑性中和轴在钢梁腹板内时合梁塑性中和轴在钢梁腹板内时, ,取取 当塑性中和轴在钢梁翼缘内时，可

248、取当塑性中和轴在钢梁翼缘内时，可取 等于钢梁等于钢梁 塑性中和轴至腹板上边缘的距离；塑性中和轴至腹板上边缘的距离；钢筋抗拉强度设计值。钢筋抗拉强度设计值。式中：式中：(3)(3)组合梁的抗剪强度计算组合梁的抗剪强度计算 组合梁截面的剪力假定全部由钢梁腹板承受并沿腹组合梁截面的剪力假定全部由钢梁腹板承受并沿腹板均匀分布，即抗剪承载能力应按下式计算：板均匀分布，即抗剪承载能力应按下式计算：钢梁腹板的高度和厚度；钢梁腹板的高度和厚度；钢材的抗剪强度设计值。钢材的抗剪强度设计值。式中式中9.3.2.4 9.3.2.4 组合梁连接件的设计组合梁连接件的设计 组合梁的连接件主要传逐钢筋混凝土翼板与钢梁间的

249、组合梁的连接件主要传逐钢筋混凝土翼板与钢梁间的纵向水平剪力纵向水平剪力, ,并承受竖向掀拉力。连接件可以采用圆柱并承受竖向掀拉力。连接件可以采用圆柱头栓钉、槽钢或弯起钢筋。如下图所示。头栓钉、槽钢或弯起钢筋。如下图所示。 (1)(1)一个圆柱头栓钉连接件的抗剪承载力设计值可按一个圆柱头栓钉连接件的抗剪承载力设计值可按下式计算：下式计算： 栓钉材料抗拉强度最小值与屈服强度之比；栓栓钉材料抗拉强度最小值与屈服强度之比；栓钉材料性能等级通常为钉材料性能等级通常为4.64.6级，则级，则(b)(a)(c)图图9.3.11(2)2)一个槽钢连接件的抗剪承载力设计值可按下式计算：一个槽钢连接件的抗剪承载力

250、设计值可按下式计算：(3)(3)一个弯起钢筋连接件的抗剪承载力设计值可按下式一个弯起钢筋连接件的抗剪承载力设计值可按下式计算计算槽钢翼缘的平均厚度槽钢翼缘的平均厚度; ;槽钢腹板的厚度；槽钢腹板的厚度；槽钢的长度槽钢的长度。式中式中 弯筋的截面面积；弯筋的截面面积； 弯筋的抗拉强度设计值。弯筋的抗拉强度设计值。式中式中第第9.49.4节节 构件及连接的特点构件及连接的特点1.1.梁的设计梁的设计2.2.柱的设计柱的设计3.3.抗侧力结构的设计抗侧力结构的设计4.4.连接节点的设计连接节点的设计1.1.了解梁、柱及抗侧力构件的抗震设计了解梁、柱及抗侧力构件的抗震设计2.2.了解连接节点的抗震设计

251、了解连接节点的抗震设计本节目录本节目录基本要求基本要求9.4.1 9.4.1 梁的设计梁的设计 当按抗震设计时，除满足梁一章的要求外，尚应满当按抗震设计时，除满足梁一章的要求外，尚应满足以下各方面的要求。足以下各方面的要求。(1)(1)梁的抗弯强度梁的抗弯强度 框架梁在罕遇地震下允许出现塑性铰，在多遇地震框架梁在罕遇地震下允许出现塑性铰，在多遇地震下应保证不破坏和不需修理，即下应保证不破坏和不需修理，即抗震设计时不允许考虑抗震设计时不允许考虑截面应力的塑性发展截面应力的塑性发展，梁的抗弯强度按下式计算：，梁的抗弯强度按下式计算：考虑地震作用效应时梁对考虑地震作用效应时梁对x x轴的弯矩设计值；

252、轴的弯矩设计值；梁对梁对x x轴的净截面模量；轴的净截面模量；钢材的强度设计值；钢材的强度设计值；钢梁承载力的抗震调整系数。钢梁承载力的抗震调整系数。式中式中(2)(2)梁的整体稳定梁的整体稳定 框架梁的整体稳定性通常通过梁上的刚性铺板或支撑框架梁的整体稳定性通常通过梁上的刚性铺板或支撑体系加以保证。当梁符合梁一章规定的受压翼缘自由长度体系加以保证。当梁符合梁一章规定的受压翼缘自由长度与其宽度之比的限值时，可不计算整体稳定性。但与其宽度之比的限值时，可不计算整体稳定性。但7 7度以上度以上设防的高层钢结构，对罕遇地震下可能出现塑性铰的部位，设防的高层钢结构，对罕遇地震下可能出现塑性铰的部位，如

253、梁端、集中荷载作用点，应有侧向支撑点。由于地震力如梁端、集中荷载作用点，应有侧向支撑点。由于地震力方向变化，塑性铰弯矩的方向也变化，故应在梁上下翼缘方向变化，塑性铰弯矩的方向也变化，故应在梁上下翼缘均设支撑。这些支撑和相邻支撑点间的距离，应符合均设支撑。这些支撑和相邻支撑点间的距离，应符合钢钢结构设计规范结构设计规范中塑性设计时的长细比要求。中塑性设计时的长细比要求。(3)(3)梁的局部稳定梁的局部稳定 框架梁翼缘和腹板的局部稳定在一般情况下应符合梁框架梁翼缘和腹板的局部稳定在一般情况下应符合梁一章的规定。但处于地震设防烈度一章的规定。但处于地震设防烈度7 7度地区的高层建筑度地区的高层建筑，

254、 对抗侧力框架的梁中可能出现塑性铰的区段，其组成对抗侧力框架的梁中可能出现塑性铰的区段，其组成板件的宽厚比应符合板件的宽厚比应符合钢结构设计规范钢结构设计规范中塑性设计时的中塑性设计时的规定限值。规定限值。框架梁板件宽厚比限值框架梁板件宽厚比限值3630箱形梁翼缘在两腹板之间的部分箱形梁翼缘在两腹板之间的部分b0/t85-120N/Af72-100N/Af工字形梁和箱形梁腹板工字形梁和箱形梁腹板h0/tw119工字形梁和箱形梁翼缘悬伸部分工字形梁和箱形梁翼缘悬伸部分b/t6度和非抗震设防度和非抗震设防7度及度及7度以上度以上板件板件注注:1.:1.表中，表中，N N梁的轴向力，梁的轴向力，A

255、A为梁的截面面积，为梁的截面面积，f f梁的钢材强度设计值；梁的钢材强度设计值； 2.2.表列值适用于表列值适用于f fy y=235N/=235N/2 2的的Q235Q235钢，当钢材为其他牌号时，应钢，当钢材为其他牌号时，应乘以乘以表表9-59.4.2 9.4.2 柱的设计柱的设计 框架柱截面可以采用框架柱截面可以采用H H形、箱形、十字形及圆形等。形、箱形、十字形及圆形等。 高层建筑框架柱的主要特点是组成板件的厚度可能超过高层建筑框架柱的主要特点是组成板件的厚度可能超过4040mm，有时甚至超过，有时甚至超过100100mm。这时。这时, ,注意按照轴心受压构件一注意按照轴心受压构件一章

256、中板厚大于章中板厚大于4040mm的表格分类。的表格分类。 当框架柱按非抗震设计时，应遵守轴心受力构件一章当框架柱按非抗震设计时，应遵守轴心受力构件一章和拉弯压弯构件一章的规定；当按抗震设计时，尚应满足和拉弯压弯构件一章的规定；当按抗震设计时，尚应满足以下各条的要求。以下各条的要求。 (1)(1)为实现为实现“强柱弱梁强柱弱梁”，使塑性铰出现在梁端而不是，使塑性铰出现在梁端而不是柱端，在框架的任一节点处柱端，在框架的任一节点处, ,柱截面的塑性抵抗矩和梁截面柱截面的塑性抵抗矩和梁截面的塑性抵抗矩宜满足下式的要求：的塑性抵抗矩宜满足下式的要求：分别为计算平面内交汇于节点的柱和梁分别为计算平面内交

257、汇于节点的柱和梁 的截面塑性模量；的截面塑性模量；分别为柱和梁钢材的屈服强度；分别为柱和梁钢材的屈服强度；按多遇地震作用组合得出的柱轴力；按多遇地震作用组合得出的柱轴力；框架柱的截面面积；框架柱的截面面积；超过超过6 6层的钢框架，层的钢框架，6 6度度类场地和类场地和7 7度度 时可取时可取1.01.0；8 8度度1.051.05；9 9度度1.151.15。式中式中在罕遇地震作用下不可能出现塑性铰的部分，框架柱可在罕遇地震作用下不可能出现塑性铰的部分，框架柱可按下式计算：按下式计算：柱钢材的抗压强度设计值；柱钢材的抗压强度设计值；柱的承载力抗震调整系数。柱的承载力抗震调整系数。式中式中 (

258、2)(2)按按7 7度抗震设防的框架柱，其板件的宽厚比限值度抗震设防的框架柱，其板件的宽厚比限值应满足下表的要求。应满足下表的要求。 (3)(3)高层建筑中框架柱的长细比，当按高层建筑中框架柱的长细比，当按7 7度设防时，度设防时，不宜大于不宜大于 ；按；按6 6度抗震设防和非抗震设防的结度抗震设防和非抗震设防的结构，柱的长细比不应大于构，柱的长细比不应大于 。3337箱形柱壁板箱形柱壁板4343工字形柱腹板工字形柱腹板1011工字形柱翼缘悬伸部分工字形柱翼缘悬伸部分8度或度或9度度7度度板件板件注：表列值适用于注：表列值适用于fy=235N/2的的Q235钢，其他牌号应乘以钢，其他牌号应乘以

259、表表9-69.4.3 9.4.3 抗侧力结构的设计抗侧力结构的设计高层建筑的抗侧力结构包括各种竖向支撑体系、钢筋高层建筑的抗侧力结构包括各种竖向支撑体系、钢筋混凝土剪力墙以及钢板剪力墙等。钢筋混凝土剪力墙的设混凝土剪力墙以及钢板剪力墙等。钢筋混凝土剪力墙的设计应参照计应参照高层建筑混凝土结构技术规程高层建筑混凝土结构技术规程的规定。的规定。 竖向垂直支撑，分为中心支撑和偏心支撑。竖向垂直支撑，分为中心支撑和偏心支撑。9.4.3.1 9.4.3.1 中心支撑的设计特点中心支撑的设计特点 中心支撑的形式可以采用十字交叉型、单斜杆、人字中心支撑的形式可以采用十字交叉型、单斜杆、人字型斜杆或型斜杆或V

260、 V型斜杆体系。型斜杆体系。K形支撑体系形支撑体系在地震作用下可能在地震作用下可能因受压斜杆失稳或受拉斜杆屈服而引起较大的侧向变形，因受压斜杆失稳或受拉斜杆屈服而引起较大的侧向变形，故故不应在抗震设计中采用不应在抗震设计中采用。 （1 1）内力计算特点）内力计算特点 在初步设计阶段，可采用近似计算方法。此时，应注在初步设计阶段，可采用近似计算方法。此时，应注意：意： 垂直支撑主要承受水平荷载引起的剪力。但由于高垂直支撑主要承受水平荷载引起的剪力。但由于高层建筑在水平荷载下变形较大，在自重和水平力下，还层建筑在水平荷载下变形较大，在自重和水平力下，还承受水平位移和重力荷载产生的附加弯曲效应。承受

261、水平位移和重力荷载产生的附加弯曲效应。 图图9.4.1 框架柱在重力荷载作用下的弹性压缩变形将十字交框架柱在重力荷载作用下的弹性压缩变形将十字交叉支撑、人字撑和叉支撑、人字撑和V V形支撑的斜杆中引起的斜杆中引起形支撑的斜杆中引起的斜杆中引起附加压应力，故在计算此类形式的支撑截面时，应计入附加压应力，故在计算此类形式的支撑截面时，应计入附加应力的影响。附加应力的影响。 人字形支撑的受压斜杆若受压屈曲，将导致框架横人字形支撑的受压斜杆若受压屈曲，将导致框架横梁产生较大变形。在进行多遇地震作用下的设计时，对梁产生较大变形。在进行多遇地震作用下的设计时，对人字形支撑和人字形支撑和V V形支撑斜杆的内

262、力应乘以增大系数形支撑斜杆的内力应乘以增大系数1.51.5。十字交叉支撑和单斜杆支撑应乘以十字交叉支撑和单斜杆支撑应乘以1.31.3，以提高斜撑的，以提高斜撑的承载力。承载力。 （2 2）截面设计及构造要求）截面设计及构造要求 支撑斜杆可设计为只能承受拉力，也可设计为既能受支撑斜杆可设计为只能承受拉力，也可设计为既能受拉也能受压。当按非抗震设计时，杆件截面的设计可参考拉也能受压。当按非抗震设计时，杆件截面的设计可参考轴心受力构件的设计方法。但在多遇地震作用下，支撑斜轴心受力构件的设计方法。但在多遇地震作用下，支撑斜杆的截面还应满足下列要求。杆的截面还应满足下列要求。 整体稳定承载力整体稳定承载

263、力 刚度刚度地震作用下支撑体系的滞回性能，主要取决于其受压地震作用下支撑体系的滞回性能，主要取决于其受压行为。支撑长细比较大者，滞回圈较小，吸收能量的能力行为。支撑长细比较大者，滞回圈较小，吸收能量的能力也较弱。因而对抗震设防建筑中支撑杆件的长细比，限制也较弱。因而对抗震设防建筑中支撑杆件的长细比，限制应更严。需要满足下列要求：应更严。需要满足下列要求： 当按当按6 6、7 7度设防时，度设防时， 当按当按8 8度设防时，度设防时， 当按当按9 9度设防时，度设防时，局部稳定局部稳定 板件若丧失局部稳定将影响支撑斜杆的承载能力和消板件若丧失局部稳定将影响支撑斜杆的承载能力和消能能力，因而对能能

264、力，因而对7 7度以上抗震设防的支撑斜杆，其板件宽度以上抗震设防的支撑斜杆，其板件宽厚比应满足以下要求：厚比应满足以下要求： 一边简支一边自由时，不得大于一边简支一边自由时，不得大于 ；两边简；两边简支时，不得大于支时，不得大于 。9.4.3.2 9.4.3.2 偏心支撑的设计特点偏心支撑的设计特点 偏心支撑为使支撑斜杆的轴线偏离梁和柱轴线的交点，偏心支撑为使支撑斜杆的轴线偏离梁和柱轴线的交点，水平荷载较小时具有足够的刚度，而超载时又具有良好的水平荷载较小时具有足够的刚度，而超载时又具有良好的延性。常用偏心支撑构造形式：门架式、单斜杆式、人字延性。常用偏心支撑构造形式：门架式、单斜杆式、人字形

265、及形及V V字形。字形。 耗能梁段宜设计成剪切屈服型。耗能梁段宜设计成剪切屈服型。剪切屈服型剪切屈服型弯曲屈服型弯曲屈服型(a)(b)(c)(d)图图9.4.2 偏心支撑结构的设计主要进行耗能梁段的强度计算和支偏心支撑结构的设计主要进行耗能梁段的强度计算和支撑斜杆的承载力设计。应满足下列要求：撑斜杆的承载力设计。应满足下列要求： （1 1）腹板的设计剪力不超过受剪承载力的）腹板的设计剪力不超过受剪承载力的8080，即，即 （2 2）耗能梁段的翼缘强度应满足）耗能梁段的翼缘强度应满足时时时时 耗能梁段的腹板不得加焊贴板提高强度，也不允许耗能梁段的腹板不得加焊贴板提高强度，也不允许开洞。翼缘和腹板

266、的宽厚比应满足：开洞。翼缘和腹板的宽厚比应满足： 为保证耗能梁段屈服时支撑斜杆不发生屈曲，要求为保证耗能梁段屈服时支撑斜杆不发生屈曲，要求支撑杆件满足下式要求：支撑杆件满足下式要求：取以下两式的较小者取以下两式的较小者。为跨间梁在最不利组合下的支撑轴力。为跨间梁在最不利组合下的支撑轴力。 为体现为体现“强柱弱梁强柱弱梁”的设计原则，偏心支撑框架柱的设计原则，偏心支撑框架柱的内力设计值需要适当提高，按照下式的较小者采用：的内力设计值需要适当提高，按照下式的较小者采用：9.4.4 9.4.4 连接节点的设计连接节点的设计9.4.4.1 9.4.4.1 节点设计的一般要求节点设计的一般要求 当按抗震

267、设计时，按照当按抗震设计时，按照“强节点弱构件强节点弱构件”的原则，节的原则，节点连接的承载力要高于构件本身的承载力，即点连接的承载力要高于构件本身的承载力，即仅由翼缘连接仅由翼缘连接( (焊缝或螺栓焊缝或螺栓) )承担的最大受弯承担的最大受弯 承载力；承载力；式中式中梁的全塑性受弯承载力；梁的全塑性受弯承载力；由腹板连接由腹板连接( (焊缝或螺拴焊缝或螺拴) )承担的最大受剪承承担的最大受剪承 载力。若为栓焊混合连接，腹板高强度螺拴载力。若为栓焊混合连接，腹板高强度螺拴 的抗剪强度应考虑焊接热影响使预拉力损失的抗剪强度应考虑焊接热影响使预拉力损失 而乘以而乘以0.90.9的折减系数；的折减系

268、数；9.4.4.2 9.4.4.2 节点的连接节点的连接 多、高层钢结构的节点连接可采用焊接、高强度螺栓连多、高层钢结构的节点连接可采用焊接、高强度螺栓连接，也可以采用焊接与高强度螺拴的混合连接。接，也可以采用焊接与高强度螺拴的混合连接。 (1)(1)焊接连接焊接连接 焊接连接的传力最充分，有足够的延性，但焊接连接存焊接连接的传力最充分，有足够的延性，但焊接连接存在较大的残余应力，对节点的抗震设计不利。焊接连接可采在较大的残余应力，对节点的抗震设计不利。焊接连接可采用全熔透或部分熔透焊缝。但对要求与母材等强的连接和框用全熔透或部分熔透焊缝。但对要求与母材等强的连接和框架节点塑性区段的焊接连接，

269、必须采用全熔透的焊接连接。架节点塑性区段的焊接连接，必须采用全熔透的焊接连接。 焊接连接节点的计算可参照第焊接连接节点的计算可参照第3 3章。章。 (2)(2)高强度螺栓连接高强度螺栓连接 高层钢结构承重构件的高强度螺接连接应采用摩擦高层钢结构承重构件的高强度螺接连接应采用摩擦型，其设计可参照第型，其设计可参照第3 3章。章。 对于抗震设计的结构，在罕遇地震作用下，考虑高对于抗震设计的结构，在罕遇地震作用下，考虑高强度螺栓连接间的摩擦力已被克服，此时连接的抗剪承强度螺栓连接间的摩擦力已被克服，此时连接的抗剪承载力取决于螺拴的抗剪能力，故高强度螺栓的最大抗剪载力取决于螺拴的抗剪能力，故高强度螺栓

270、的最大抗剪承载力应按下式计算：承载力应按下式计算：一个高强度螺栓的最大抗剪承载力；一个高强度螺栓的最大抗剪承载力；连接的剪切面数目；连接的剪切面数目；式中式中螺拴螺纹处的净截面面积；螺拴螺纹处的净截面面积；螺栓钢材的极限抗拉强度最小值。螺栓钢材的极限抗拉强度最小值。 (3)(3)栓栓焊混合连接焊混合连接 栓栓焊混合连接在高层钢结构中应用最普通，一般受焊混合连接在高层钢结构中应用最普通，一般受力较大的翼缘部分采用焊接，腹板采用高强度螺栓。这种力较大的翼缘部分采用焊接，腹板采用高强度螺栓。这种连接可以兼顾两者的优点，在施工上也具有优越性。由于连接可以兼顾两者的优点，在施工上也具有优越性。由于施工时

271、一般先用螺栓定位然后对翼缘施焊，翼缘焊接时会施工时一般先用螺栓定位然后对翼缘施焊，翼缘焊接时会对螺柱预拉力有一定降低，因而腹板连接的高强度螺栓数对螺柱预拉力有一定降低，因而腹板连接的高强度螺栓数目应留有富裕。目应留有富裕。9.4.4.3 9.4.4.3 梁与柱的连接梁与柱的连接 多、高层钢结构中梁与柱的连接一般采用刚性连接多、高层钢结构中梁与柱的连接一般采用刚性连接, ,其构造形式有柱贯通式和梁贯通式两种其构造形式有柱贯通式和梁贯通式两种, ,一般采用柱贯通一般采用柱贯通式。式。 框架梁与柱刚性连接时，应在梁翼缘的对应位置设置框架梁与柱刚性连接时，应在梁翼缘的对应位置设置柱的水平加劲肋。对柱的

272、水平加劲肋。对抗震设防抗震设防的结构，水平加劲助应与梁的结构，水平加劲助应与梁翼缘等厚。对翼缘等厚。对非抗震设防非抗震设防的结构，水平加劲肋应能传递梁的结构，水平加劲肋应能传递梁翼缘的集中力，其厚度不得小于梁翼缘厚度的翼缘的集中力，其厚度不得小于梁翼缘厚度的1/2,1/2,并应符并应符合板件宽厚比限值。布置形式如图合板件宽厚比限值。布置形式如图9.4.39.4.3。150(a)1:3(b)150(c)图图9.4.3 梁与柱的连接设计除须验算节点处在弯矩和剪力作梁与柱的连接设计除须验算节点处在弯矩和剪力作用下的承载力外，尚需进行节点域的抗剪强度计算。用下的承载力外，尚需进行节点域的抗剪强度计算。

273、 (1)(1)节点连接的最大承载力节点连接的最大承载力 当梁翼缘的抗弯承载力大于梁整个截面全塑性抗弯当梁翼缘的抗弯承载力大于梁整个截面全塑性抗弯承载力的承载力的7070时时, ,可以采用第可以采用第3 3章的简化设计法计算，即章的简化设计法计算，即考虑梁翼缘的连接考虑梁翼缘的连接( (焊缝或螺栓焊缝或螺栓) )承受梁端全部弯矩，梁承受梁端全部弯矩，梁腹板的连接腹板的连接( (焊缝或螺栓焊缝或螺栓) )承受梁端全部剪力。承受梁端全部剪力。 否则，梁端弯矩应按梁翼缘和腹板的刚度比进行分否则，梁端弯矩应按梁翼缘和腹板的刚度比进行分配。配。 (2)(2)梁柱节点域的计算梁柱节点域的计算 由上下水平加劲

274、肋和柱翼由上下水平加劲肋和柱翼缘所包围的柱腹板简称为节点缘所包围的柱腹板简称为节点域。在周边弯矩和剪力的作用域。在周边弯矩和剪力的作用下，下，H H形截面柱节点域的剪应形截面柱节点域的剪应力为：力为：或或Vb2Mb2Vb1Mb1Vc2Mc2Nc2Vc1Mc1Nc1hchb图图9.4.4由于两式等效由于两式等效, ,为简化计，取第一式并略去其中的第为简化计，取第一式并略去其中的第二项二项( (略去第二项虽使所得剪应力偏高，但考虑边缘构件略去第二项虽使所得剪应力偏高，但考虑边缘构件的存在，节点域的抗剪强度有较大提高的存在，节点域的抗剪强度有较大提高) )，则节点域的抗，则节点域的抗剪强度按下式计算

275、：剪强度按下式计算：节点域两侧梁端弯矩设计值；节点域两侧梁端弯矩设计值；节点域两侧柱端弯短设计值；节点域两侧柱端弯短设计值；梁的截面高度；梁的截面高度；住的截面高度；住的截面高度；节点板域厚度；节点板域厚度；钢材的抗剪强度设计值。钢材的抗剪强度设计值。式中式中 按按7 7度及度及7 7度以上抗震设计的结构尚应符合下列公度以上抗震设计的结构尚应符合下列公式的要求：式的要求：节点域两侧梁端截面全塑性受弯承载力；节点域两侧梁端截面全塑性受弯承载力；系数，系数，6 6度度类场地和类场地和7 7度设防的结构取度设防的结构取 0.60.6，按，按8 8、9 9度设防的结构取度设防的结构取0.70.7。式中

276、式中 当节点域的厚度不满足以当节点域的厚度不满足以上两式的要求时上两式的要求时, ,应将节点域应将节点域的柱腹板局部加厚或加焊贴板，的柱腹板局部加厚或加焊贴板，如图如图9.4.59.4.5所示。所示。150图图9.4.59.4.4.4 9.4.4.4 柱与柱的连接柱与柱的连接 主要指工地拼接，常用的有主要指工地拼接，常用的有对齐坡口焊接对齐坡口焊接以及以及高强度高强度螺栓与焊缝的混合连接螺栓与焊缝的混合连接。 当非抗震设防，且柱的弯矩较小，不产生拉力时，可当非抗震设防，且柱的弯矩较小，不产生拉力时，可将柱的上下端磨平顶紧，采用将柱的上下端磨平顶紧，采用部分熔透焊缝部分熔透焊缝。此时，坡口。此时

277、，坡口焊缝的有效深度焊缝的有效深度te不宜小于厚度的不宜小于厚度的1/21/2。 (b)45o铣平铣平t=t0(a)45o铣平铣平t0t3图图9.4.6 全熔透焊缝全熔透焊缝与母材等强，用于抗震设防的结构。与母材等强，用于抗震设防的结构。 柱截面改变时，应优先采用柱截面改变时，应优先采用保持截面高度不变而只保持截面高度不变而只改变翼缘厚度改变翼缘厚度的方法。若必须改变截面高度时，对边柱的方法。若必须改变截面高度时，对边柱宜采用图宜采用图9.4.7(a)的做法，不影响贴挂外墙板，但应考虑的做法，不影响贴挂外墙板，但应考虑上下柱偏心产生的附加弯矩。对内柱宜采用图上下柱偏心产生的附加弯矩。对内柱宜采用图9.4.7(b)的的做法。变截面的上下端均应设置隔板。当变截面段位于做法。变截面的上下端均应设置隔板。当变截面段位于梁柱接头处时，可采用图梁柱接头处时，可采用图9.4.7(c)的做法，变截面两端距的做法，变截面两端距梁翼缘不宜小于梁翼缘不宜小于150150mm。9.4.4.5 9.4.4.5 梁与梁的连接梁与梁的连接 梁与梁的连接主要指主梁的工地接头和主梁与次梁梁与梁的连接主要指主梁的工地接头和主梁与次梁的连接。详细情况见前面梁一章。的连接。详细情况见前面梁一章。e+150150图图9.4.7(a)(b)(c)