工学第九章门式刚架结构

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1、工学第九章门式刚架结构Stillwatersrundeep.流静水深流静水深,人静心深人静心深Wherethereislife,thereishope。有生命必有希望。有生命必有希望本章内容第一节 结构形式和布置第二节 檩条设计第三节 结构设计第四节 设计实例了解了解轻轻型型门门式式刚刚架的特点、架的特点、应应用用现现状和状和发发展前景，展前景，熟悉熟悉门门式式刚刚架的架的结结构体系、构体系、维护结维护结构及构及设计设计方法。方法。学习目标学习目标学习难点学习难点理解轻型钢结构和普通钢结构的区别。理解轻型钢结构和普通钢结构的区别。第一节 结构形式和布置一、门式刚架特点及适用范围（一）结构特点（

2、1）刚架梁、柱采用轻型H型钢（等截面或变截面）组成；（2）刚架梁与柱刚接，柱脚与基础宜采用铰接；当设有桥式吊车、檐口标高较高或对刚度要求较高时，柱脚和基础可采用刚接；（3）构件单元可根据运输条件划分，单元之间在现场用螺栓连接，安装方便快捷，土建工作量小。（4）在非地震区可采用张紧的圆钢作为支撑；（5）用C形、Z形薄壁型钢做檩条、墙梁，以彩钢板或夹芯板做屋面、墙面。门式刚架结构示意厂房内部厂房外立面（二）适用范围 跨度936m、柱距6m9m、柱高4.512m、设有吊车起重量较小的单层工业房屋或公共建筑（潮湿、车站候车室、码头建筑等）。目前国内单跨刚架的跨度已达到72m。（三）优点 和屋架结构相比

3、，整个构件的横截面尺寸较小，可以有效地利用建筑空间，降低房屋的高度，减小建筑体积，在建筑造型上也较简洁美观。 (一) 结构形式与布置1 结构形式：分为单跨、双跨、多跨刚架以及带挑檐的和带毗屋的刚架等形式。二、结构形式与布置（a）单跨刚架 （b）双跨刚架 （c）多跨刚架（d）带挑檐刚架 （e）带毗屋刚架 （f）单坡刚架跨度：横向刚架柱轴线间的距离；高度：地坪至柱轴线与横梁轴线交点的高度，根据使用要求的室内净高确定。无吊车时，高度一般为4.59m；有吊车时应根据轨顶标高和吊车净空要求确定，一般为912m。柱距：宜为6m，通常介于4.59m之间。檐口高度：地坪至房屋外侧檩条上缘的高度；最大高度：地坪

4、至房屋顶部檩条上缘的高度；房屋宽度：房屋侧墙墙梁外皮之间的距离；房屋长度：房屋两端山墙墙梁外皮之间的距离；屋面坡度：宜取1/81/20，在雨水较多地区可取较大值。 2门式刚架的尺寸（1）温度区段布置（2）伸缩缝设置 可通过设置双柱，或搭接檩条及吊车梁的螺拴连接处采用长圆孔进行调节。3结构布置温度区段长度结构情况纵向温度区段横向温度区段柱顶为刚接柱顶为铰接采暖和非采暖地区房屋220120150热车间和采暖地区非采暖房屋180120125露天结构1204实腹屋面梁和托梁（1）实腹屋面梁实腹屋面梁结构体系是在钢筋混凝土结构上用钢梁、檩条、屋面支撑和屋面板搭建而成。屋面钢梁采用人字钢梁，按简支梁设计，

5、可根据受力情况分段采用变截面，钢梁对混凝土柱有推力。实腹梁钢屋架形式（2）托梁当因建筑或工艺要求门式刚架柱被抽除时，应沿纵向柱列布置托梁以支承已抽位置上的中间榀刚架上的斜梁。托梁一般采用焊接工字形截面，当屋面荷载偏心产生较大扭矩时，可采用箱型截面。托梁的形式和尺寸1柱间支撑（1）无吊车时柱间支撑的间距宜取3045m；当有吊车时宜设设在温度区段中部，或当温度区段较长时宜设在三分点处，且间距不宜大于60m；（2）当建筑物宽度大于60m时，内柱列宜适当增加柱间支撑；（3）支撑与构件的夹角应在3060范围内，宜接近45；（4）柱间支撑可采用带张紧装置的十字交叉圆钢支撑，当桥式吊车起重量大于5时，宜采用

6、型钢支撑；（5）柱间支撑的内力，应根据该柱列所受纵向荷载（如风、吊车制动力）按支承于柱脚基础上的竖向悬臂桁架计算；三、支撑体系布置柱间支撑布置 （6）对于交叉支撑可不计压杆的受力。当同一柱列设有多道柱间支撑时，纵向力在支撑间可按均匀分布考虑；（7）在每一伸缩缝区段，沿每一纵向柱列均应设置柱间垂直支撑。2屋面水平支撑（1）屋盖横向支撑宜设在温度区间端部的第一个或第二个开间；（2）在刚架转折处（柱顶和屋脊）应沿房屋全长设置刚性系杆；（a） （b）屋面水平支撑布置（3）柱间支撑和屋面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；（4）屋面交叉支撑和柔性系杆可按拉杆设计，非交叉支撑中的受压杆件

7、及刚性系杆应按压杆设计；（5）刚性系杆可由檩条兼作，此时檩条应满足对压弯构件的刚度和承载力要求；（6）屋盖横向水平支撑可仅设在靠近上翼缘处；（7）交叉支撑可采用圆钢，按拉杆设计；（8）屋面横向水平支撑内力，应根据纵向风荷载按支承于柱顶的水平桁架计算，对于交叉支撑可不计压杆的受力。为保证刚架梁下翼缘和柱内翼缘的平面外稳定性，可在梁与檩条或柱与墙梁之间增设隅撑。隅撑应按轴心受压构件设计。3 隅撑布置隅撑构造第二节 檩条设计（a） （b） （c） （d） （e） （f）实腹式檩条（一）截面形式 檩条一般设计成单跨简支构件，有实腹式和桁架式两大类，实腹式檩条也可以设计成连续构件。一、檩条布置和连接桁架

8、式檩条（1）檩条承受弯曲和扭转的共同作用；（2）C形和Z形檩条，宜将上翼缘肢尖（或卷边）朝向屋脊方向；（3）屋脊檩条应采用双檩条方案，并应在高度1/3处用圆钢或钢管相互拉结；（4）檩条跨度由主刚架柱距决定；（5）檩条间距应综合考虑天窗、通风屋脊、采光带、天沟、屋面材料、檩条规格等因素，一般应等间距布置，但在屋脊和檐口处，为便于屋脊盖板和天沟收边，檩条布置应做局部调整。（二）布置和连接（三）连接（1）檩条可设计为单跨简支构件或连续构件；（2）简支檩条和连续檩条一般通过搭接方式不同实现。连续C形檩条可通过采用稍大一点足够长的C形槽钢套在屋面檩条外后用螺栓锁紧实现，直卷边或带斜卷边的Z形连续檩条可采

9、用叠置搭接来实现。（a）钢板檩托 （b）角钢檩托 檩条连接构造 拉条（图（a）（c）和撑杆（图（d）是提高檩条侧向稳定性的重要构造措施，拉条仅传递拉力，撑杆主要承受压力，和拉条共同作用，将檩条沿屋面坡度方向的分力传给梁或柱。拉条和撑杆的截面应按计算确定，拉条一般采用直径816mm的圆钢，撑杆可采用钢管、方管或角钢做成，也可采用钢管内设拉条的做法，其长细比按压杆要求不能大于200。（四）拉条与撑杆（a）直拉条 （b）斜拉条（c）剪刀拉条 （d）撑杆拉条和撑杆的布置原则：（1）当檩条跨度l4m时，可按计算要求确定是否需要设置拉条；（2）当屋面坡度i1/10或檩条跨度l4m时，应在檩条跨中受压翼缘设

10、置一道拉条；当跨度大于6m时，宜在檩条三分点处各设一道拉条（图3-13）；（3）当屋盖有天窗时，应在天窗两侧檩条之间设置斜拉条和直撑杆；撑杆处应同时设置斜拉条，将檩条沿屋面坡度方向的分力传到钢梁或钢柱上。（4）拉条一般设置在离檩条上翼缘1/3高度处，当檩条在风吸力作用下，受力反号且平面外稳定不满足要求时，宜在檩条的上下翼缘1/3腹板高度处设剪刀式拉条。（一）荷载1.永久荷载屋面材料重量（包括防水、保温、隔热层等）、支撑和檩条自重；2.可变荷载屋面均布活荷载、屋面雪荷载、积灰荷载和风荷载、施工及检修荷载。对轻型屋面，檩条设计的风荷载要考虑向上的吸力和向下的风压力两种情况。采用双檩条兼做刚性系杆时

11、，应考虑檩条作为纵向支撑体系的一部分而产生的轴向附加内力；对设有隅撑的檩条，尚应考虑作为刚架梁受压翼缘侧向支承产生的附加轴力和弯矩。二、檩条计算3.荷载组合原则（1）屋面均布活荷载不与雪荷载同时考虑，应取两者中较大值；（2）积灰荷载应与雪荷载或屋面均布活荷载中的较大值同时考虑；（3）施工或检修集中荷载不与屋面材料或檩条自重以外的其他荷载同时考虑；（4）当需要考虑地震作用时，风荷载不与地震作用同时考虑。 （二）计算（a）C型截面 （b）Z型截面檩条计算示意图1.内力分析垂直于主轴x和y的分荷载按下式计算：式中p 檩条竖向荷载设计值；0 p与主轴y的夹角：对C形、槽形和工字型截面 0=，为屋面坡角

12、； 对Z形截面 ， 为主轴x与平行于屋面轴x1的夹角。2.强度计算Mx、My 刚度最大主平面（由py引起）的弯矩和刚度 最小主平面（由px引起）的弯矩；Wenx、Weny 对主轴x、y的有效净截面模量；x、y 截面塑性发展系数；f 钢材的强度设计值。（1）当屋面能阻止檩条侧向失稳和扭转时，可不计算檩条的整体稳定性。（2）当屋面不能阻止檩条侧向失稳和扭转时，可按下式计算檩条的稳定性3.稳定计算Wex、Wey 对主轴x、y的毛截面模量；bx 受弯构件绕强轴的整体稳定性； f 钢材的强度设计值。两端简支檩条的挠度验算公式为Ix截面对主轴x-x的毛截面惯性矩；v 容许挠度，对无积灰的瓦楞铁、石棉瓦等屋

13、面为 1/150；对压型钢板、积灰的瓦楞铁、石棉瓦等屋 面为1/200；其他屋面为1/200；Pky 沿y轴荷载的标准值。4.变形计算一、荷载及荷载组合（一）荷载1永久荷载 结构自重，一般为0.250.35kN/m2，屋面悬挂荷重按实际取值。2可变荷载 包括屋面均布活荷载、雪荷载、积灰荷载、风荷载、悬挂或桥式吊车荷载。第三节 刚架设计3地震作用 一般采用基底剪力法，对无吊车且高度不大的刚架可采用单质点简图；当有吊车荷载时，可采用2质点简图。（a）单质点 （b）两质点竖向荷载的传力过程示意图 水平荷载的传力过程示意图 恒载（柱距6m）活载（柱距6m）左风（柱距6m，基本风压0.55）右风（柱距6

14、m，基本风压0.55）1不考虑地震作用时荷载组合 永久荷载1.2+0.9（竖向可变荷载1.4+风荷载1.4+吊车竖向可变荷载1.4+吊车水平可变荷载1.4）； 永久荷载1.0+0.9（风荷载1.4+邻跨吊车水平可变荷载1.4）； 永久荷载1.0+风荷载（吸力）1.4； 永久荷载1.2+竖向可变荷载1.4。 上述1、4项组合用于计算最大弯矩及最大轴力的内力组合以进行刚架截面强度的计算；2、3项组合主要用于计算轴力最小而相应弯矩最大内力组合进行柱脚及锚栓的计算。（二）荷载组合2考虑地震作用时荷载组合 计算刚架地震作用及自振特性时，永久荷载+竖向可变 荷载0.5+悬挂吊车或桥式吊车自重。 计算刚架考

15、虑地震作用组合的内力时，（永久荷载+竖 向可变荷载0.5+悬挂吊车或桥式吊车竖向轮压） 1.2+地震作用1.3。实际经验表明，当地震设防烈度为7度而相应风荷载大于0.35kN/m2（标准值）或为8度（、类场地上）而风荷载大于0.45kN/m2时，地震作用组合一般不起控制作用，可只进行基本的内力计算。二、构件截面设计门式刚架计算简图变截面门式刚架应采用弹性分析方法，按平面结构确定各种内力，仅当构件全部为等截面时才允许采用塑性分析方法。计算控制性截面的内力组合时一般应计算以下四种组合： Nmax情况下Mmax及相应V； Nmax情况下Mmin(即负弯矩最大)及相应V； Nmin情况下Mmax及相应

16、V； Nmin情况下Mmin及相应V。内力计算原则：根据不同荷载组合下内力分析结果，找出控制截面的内力组合，控制截面位置一般在柱底、柱顶、柱牛腿连接处及梁端、梁跨中等截面。（一）刚架的内力计算梁、柱板件的宽厚比限值：梁、柱板件的宽厚比限值： 工字形截面构件受压翼缘板的宽工字形截面构件受压翼缘板的宽厚比：厚比：工字形截面梁、柱构件腹板的宽工字形截面梁、柱构件腹板的宽厚比：厚比： 刚架柱和梁的设计刚架柱和梁的设计腹板屈曲后强度利用：腹板屈曲后强度利用： 在进行刚架梁、柱截面设计时，为了节省钢材，在进行刚架梁、柱截面设计时，为了节省钢材，允许腹板发生局部构件的屈曲，并利用其屈曲允许腹板发生局部构件的

17、屈曲，并利用其屈曲后强度。后强度。 腹板的有效宽度：腹板的有效宽度： 当工字形截面梁、柱构件的腹板受弯及受压板当工字形截面梁、柱构件的腹板受弯及受压板幅利用屈曲后强度时，应按有效宽度计算其截幅利用屈曲后强度时，应按有效宽度计算其截面几何特性。面几何特性。 有效宽度取值：有效宽度取值：当腹板全部受压时：当腹板全部受压时：当腹板部分受拉时，受拉区全部有效，受压区当腹板部分受拉时，受拉区全部有效，受压区有效宽度为：有效宽度为：hehe：腹板受压区有效宽度；：腹板受压区有效宽度；：有效宽度系数；：有效宽度系数；hc: hc: 腹板受压区高度。腹板受压区高度。刚架梁、柱构件的强度计算刚架梁、柱构件的强度

18、计算刚架内力分析刚架内力分析在横向均布荷载作用下，刚架弯矩图如下在横向均布荷载作用下，刚架弯矩图如下刚架弯矩图刚架弯矩图刚架荷载计算简图刚架荷载计算简图在水平风荷载作用下，刚架弯矩图如下：在水平风荷载作用下，刚架弯矩图如下：荷载计算简图荷载计算简图 刚架弯矩图刚架弯矩图轻型钢结构是以构件边缘最大压应力达到钢材屈轻型钢结构是以构件边缘最大压应力达到钢材屈服点作为服点作为临界状态，临界状态，没有考虑塑性发展的影响，没有考虑塑性发展的影响，所以门式刚架一般按弹性理论设计。所以门式刚架一般按弹性理论设计。考虑各种荷载组合内力分析结果，取出考虑各种荷载组合内力分析结果，取出最大荷载最大荷载值值控制设计，

19、对初选截面梁柱按压弯构件进行验控制设计，对初选截面梁柱按压弯构件进行验算。算。正应力验算：正应力验算：剪应力验算：剪应力验算： 式中：式中： 构件有效净截面面积；构件有效净截面面积； 、 对主轴对主轴x x和和y y的有效净截面抵抗矩；的有效净截面抵抗矩； 、 对主轴对主轴x x和和y y的弯矩。的弯矩。弯矩作用平面内：弯矩作用平面内：弯矩作用平面外：弯矩作用平面外：工字形截面受弯构件在工字形截面受弯构件在剪力剪力V V和和弯矩弯矩M M 共同作用下的强度应符合下列要求：共同作用下的强度应符合下列要求： 当当 时时 当当 时时 当截面为双轴对称时当截面为双轴对称时工字形截面受弯构件在工字形截面

20、受弯构件在剪力剪力V V、弯矩弯矩M M和和轴力轴力N N 共同作用下的强度应符合下列要求：共同作用下的强度应符合下列要求： 当当 时时 当当 时时 当截面为双轴对称时当截面为双轴对称时 梁腹板加劲肋的配置梁腹板加劲肋的配置: : 梁腹板应在中柱连接处、较大固定集中荷载作用处梁腹板应在中柱连接处、较大固定集中荷载作用处和翼缘转折处设置横向加劲肋。其他部位是否设置和翼缘转折处设置横向加劲肋。其他部位是否设置中间加劲肋，根据计算需要确定。但规程规定中间加劲肋，根据计算需要确定。但规程规定, ,当利用腹板屈曲后抗剪强度时，横向加劲肋间距当利用腹板屈曲后抗剪强度时，横向加劲肋间距a a宜宜取取hwhw

21、2hw2hw。 当梁腹板在剪应力作用下发生屈曲后，将以拉力带当梁腹板在剪应力作用下发生屈曲后，将以拉力带的方式承受继续增加的剪力，亦即起类似桁架斜腹的方式承受继续增加的剪力，亦即起类似桁架斜腹杆的作用，而横向加劲肋则相当于受压的桁架竖杆。杆的作用，而横向加劲肋则相当于受压的桁架竖杆。因此，中间横向加劲肋除承受集中荷载和翼缘转折因此，中间横向加劲肋除承受集中荷载和翼缘转折产生的压力外，还要承受拉力场产生的压力。产生的压力外，还要承受拉力场产生的压力。 加劲肋稳定性验算按规范规定进行，计算长度加劲肋稳定性验算按规范规定进行，计算长度 取腹板高度取腹板高度hwhw，截面取加劲肋全部和其两侧各，截面取

22、加劲肋全部和其两侧各 宽度范围内的腹板面积，按两端铰宽度范围内的腹板面积，按两端铰 接轴心受压构件进行计算。接轴心受压构件进行计算。边柱和梁以受弯为主，中柱以受压为主。梁柱截面采用焊接工字形截面并利用腹板的屈曲后强度，截面绕弱轴抗弯性能较差，构件的平面外稳定为结构设计的控制性因素。变截面柱（1）平面内稳定计算（2）平面外稳定计算变截面柱在刚架的整体稳定计算变截面柱在刚架的整体稳定计算:N0为小头的轴向压力设计值M1为大头的弯矩设计值；Ae0为小头的有效截面面积；We1为大头的有效面积最大受压纤维截面模量；xy杆件轴心受压稳定系数，楔形柱轴心受压稳定系数， 计算长细比时取小头的回转半径；y为轴心

23、受压构件弯矩作用平面外的稳定系数，以小头 为准；by为均匀弯曲楔形受弯构件的整体稳定系数；mx、 t为等效弯矩系数； 计算时回转半径i0以小头为准。对双轴对称、均匀弯曲的工字形楔形截面杆件式中A0、h0、Wx0、t0 分别为构件小头的截面面积、截面高度、截面模量、受压翼缘截面厚度；Af 受压翼缘截面面积；iy0 受压翼缘与受压区腹板高度组成的截面绕轴的回转半径；l 楔形构件计算区段的平面外计算长度，取支撑点间的距离。对于变截面柱，变化截面高度的对于变截面柱，变化截面高度的目的目的是是为了适为了适应弯矩的变化，合理的截面变化方式应使两端应弯矩的变化，合理的截面变化方式应使两端截面的最大应力纤维同

24、时达到限值截面的最大应力纤维同时达到限值。但是实际。但是实际上往往是大头截面用足，其应力大于小头截面，上往往是大头截面用足，其应力大于小头截面，故公式左端第二项的弯矩故公式左端第二项的弯矩M1M1，和有效截面模量，和有效截面模量We1We1应以大头为准。应以大头为准。公式第一项源自等截面的稳定计算。根据分析，公式第一项源自等截面的稳定计算。根据分析，小头稳定承载力的小于大头，且刚架柱的最大小头稳定承载力的小于大头，且刚架柱的最大轴力就作用在小头截面上，故第一项按小头运轴力就作用在小头截面上，故第一项按小头运算比按大头运算安全。算比按大头运算安全。 局部稳定1.板件最大宽厚比和利用屈曲后强度：工

25、字形截面（采用三块板焊成）受弯构件中腹板以受剪为主，翼缘以抗弯为主；增大腹板的高度，可使翼缘的抗弯能力发挥更为充分；增大腹板厚度，可利用板件屈曲后的强度。2.工字形截面构件受压翼缘自由外伸宽度b与其厚度t之比，应符合下式要求3.工字形截面梁、柱构件腹板的计算高度hw与其厚度tw之比，不应大于 。 当单跨变截面刚架横梁上缘坡度不大于1：5时，在柱顶水平力作用下的侧移u，可按下列公式估算：柱脚铰接刚架柱脚刚接刚架h、L 刚架柱高度和刚架跨度，当坡度大于1：10时，L 应取横梁沿破折线的总长度L=2s；Ic、Ib 柱和横梁的平均惯性矩；H 刚架柱顶等效水平力。单跨刚架侧移计算变截面柱和横梁的平均惯性

26、矩，可按下式计算：对于楔形柱对于双楔形横梁刚架柱顶等效水平力可按下列公式计算：当估算刚架在沿柱高度均布的水平风荷载作用下的侧移时柱脚铰接刚架 柱脚刚接刚架 其中 当估算刚架在吊车水平荷载Pc作用下的侧移时，柱脚铰接刚架 柱脚刚接刚架 式中W 均布风荷载的总值； 吊车水平荷载Pc作用高度与柱高度之比；Pc 吊车水平荷载；w1、w2 风荷载的均值。两跨刚架：中间柱为摇摆柱的两跨刚架，柱顶侧移计算同单跨刚架，但L的应以2s代替，s为单坡面长度。中间柱与横梁刚接时：可将多跨刚架视为多个单跨刚架的组合体（每个中柱分为两半，惯性矩各为I/2），按下列公式计算整个刚架在柱顶水平荷载作用下的侧移：式中 Ki

27、柱脚铰接时各跨刚架的侧向刚度之和； hi 所计算跨两柱的平均高度； li 与所计算柱相连接的单跨刚架梁的长度； Iei 两柱惯性矩不同时的等效惯性矩；Il 、 Ir 左、右两柱的惯性矩。当刚架侧移不满足要求，需要采用下列措施之一进行调整：l 放大柱或梁的截面尺寸；l 改铰接柱脚为刚接柱脚；l 把多跨框架中的摇摆柱改为上端和梁刚接的节点连接形式。斜梁和隅撑的设计斜梁和隅撑的设计斜梁的设计斜梁的设计 当斜梁坡度不超过当斜梁坡度不超过1 1：5 5时，因轴力很小可按压弯时，因轴力很小可按压弯构件计算其强度和刚架平面外的稳定，不计算平构件计算其强度和刚架平面外的稳定，不计算平面内的稳定。面内的稳定。实

28、腹式刚架斜梁的平面外计算长度，取侧向支承实腹式刚架斜梁的平面外计算长度，取侧向支承点的间距。当斜梁两翼缘侧向支承点间的距离不点的间距。当斜梁两翼缘侧向支承点间的距离不等时，应取最大受压翼缘侧向支承点间的距离。等时，应取最大受压翼缘侧向支承点间的距离。斜梁不需要计算整体稳定性的侧向支承点间最大斜梁不需要计算整体稳定性的侧向支承点间最大长度，可取斜梁下翼缘宽度的长度，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，除应按规范规定验算腹板上边缘正应力、剪应力除应按规范规定验算腹板上边缘正应力、剪应力和局部压应力共同作用时的折算应力

29、外，尚应满和局部压应力共同作用时的折算应力外，尚应满足下列公式的要求：足下列公式的要求：隅撑设计隅撑设计 当实腹式刚架斜梁的下翼缘受压时，必须在受压当实腹式刚架斜梁的下翼缘受压时，必须在受压翼缘两侧布置隅撑翼缘两侧布置隅撑( (山墙处刚架仅布置在一侧山墙处刚架仅布置在一侧) )作、作、为斜梁的侧向支承，隅撑的另一端连接在檩条上。为斜梁的侧向支承，隅撑的另一端连接在檩条上。 隅撑间距不应大于所撑梁受压翼缘宽度的隅撑间距不应大于所撑梁受压翼缘宽度的 倍。倍。隅撑应根据规范规定按轴心受压构件的支撑来设隅撑应根据规范规定按轴心受压构件的支撑来设计。隅撑截面选用单根等边角钢，轴向压力按下计。隅撑截面选用

30、单根等边角钢，轴向压力按下式计算：式计算：当隅撑成对布置时，每根隅撑的计算轴压力可取当隅撑成对布置时，每根隅撑的计算轴压力可取上式计算值的一半。上式计算值的一半。需要注意的是，单面连接的单角钢压杆在计算其需要注意的是，单面连接的单角钢压杆在计算其稳定性时，不用换算长细比，而是对稳定性时，不用换算长细比，而是对f f值乘以相值乘以相应的折减系数。应的折减系数。刚架横梁刚度和柱顶水平位移验算刚架横梁刚度和柱顶水平位移验算横梁容许挠度：横梁容许挠度：柱顶水平容许位移：柱顶水平容许位移： 式中式中 、 分别为刚架横梁的跨度和柱的高度。分别为刚架横梁的跨度和柱的高度。 斜梁与柱的连接及斜梁拼接斜梁与柱的

31、连接及斜梁拼接 一般采用高强螺栓端板连接，按刚接节一般采用高强螺栓端板连接，按刚接节点设计，其形式：点设计，其形式： 端板竖放端板竖放端板斜放端板斜放端板平放端板平放 刚架节点设计刚架节点设计h1Me（a a）端板竖放）端板竖放（b b）端板斜放）端板斜放（c c）端板平放）端板平放（d d）斜梁拼接）斜梁拼接刚架斜梁与柱的连接及斜梁间的拼接刚架斜梁与柱的连接及斜梁间的拼接高强螺栓计算高强螺栓计算验算最不利螺栓的拉力：验算最不利螺栓的拉力： 横梁与柱在连接处传递的弯矩；横梁与柱在连接处传递的弯矩； 最远一排螺栓至承压点的距离；最远一排螺栓至承压点的距离； 螺栓列数；螺栓列数； 任意一排螺栓至承

32、压点的距离；任意一排螺栓至承压点的距离； 一个螺栓所能承受的抗拉容许承载力。一个螺栓所能承受的抗拉容许承载力。 分析研究表明，外伸式连接转动刚度可以满足分析研究表明，外伸式连接转动刚度可以满足刚性节点的要求。外伸式连接在节点负弯矩作用下，刚性节点的要求。外伸式连接在节点负弯矩作用下，可假定转动中心位于下翼缘中心线上。上翼缘两侧可假定转动中心位于下翼缘中心线上。上翼缘两侧对称设置对称设置4 4个螺栓时，每个螺栓承受下面公式表达个螺栓时，每个螺栓承受下面公式表达的拉力，并依此确定螺栓直径：的拉力，并依此确定螺栓直径： 当受拉翼缘两侧各设一排螺栓不能满足承载当受拉翼缘两侧各设一排螺栓不能满足承载力要

33、求时，可以在翼缘内侧增设螺栓力要求时，可以在翼缘内侧增设螺栓。 螺栓排列应符合构造要求，下图的螺栓排列应符合构造要求，下图的 ， 应满应满足扣紧螺栓所用工具的净空要求，通常不小于足扣紧螺栓所用工具的净空要求，通常不小于35mm35mm，螺栓端距不应小于，螺栓端距不应小于2 2倍螺栓孔径，两排螺栓倍螺栓孔径，两排螺栓之间的最小距离为之间的最小距离为3 3倍螺栓直径，最大距离不应超倍螺栓直径，最大距离不应超过过400mm400mm。端板的厚度端板的厚度t t可根据支承条件按下列公式计算，但可根据支承条件按下列公式计算，但不应小于不应小于16mm16mm，和梁端板相连的柱翼缘部分应与，和梁端板相连的

34、柱翼缘部分应与端板等厚度。端板等厚度。 (a)(a)伸臂类端板伸臂类端板 (b)(b)无加劲肋类端板无加劲肋类端板(c)(c)两边支承类端板两边支承类端板当端板外伸时当端板外伸时当端板平齐时当端板平齐时(d)(d)三边支承类端板三边支承类端板在门式刚架斜梁与柱相交的节点域，应按下列公在门式刚架斜梁与柱相交的节点域，应按下列公式验算剪应力：式验算剪应力：刚架构件的翼缘与端板的连接应采用全熔透对接刚架构件的翼缘与端板的连接应采用全熔透对接焊缝，腹板与端板的连接应采用角焊缝。在端板焊缝，腹板与端板的连接应采用角焊缝。在端板设置螺栓处，应按下列公式验算构件腹板的强度：设置螺栓处，应按下列公式验算构件腹

35、板的强度：当当 时，时，当当 时，时， 节点构造设计节点构造设计 节点有加腋与不加腋两种基本形式。在加腋节点有加腋与不加腋两种基本形式。在加腋形式中又有梯形加腋与曲线加腋之分，一般采用形式中又有梯形加腋与曲线加腋之分，一般采用梯形加腋梯形加腋并在加腋部分的两端设置并在加腋部分的两端设置加劲肋加劲肋及及侧向侧向支撑支撑，以保证该加腋部分的稳定性，防止侧向压，以保证该加腋部分的稳定性，防止侧向压屈。加腋连接可使截面的变化符合弯矩图形的要屈。加腋连接可使截面的变化符合弯矩图形的要求，并大大提高了刚架的承载能力。下图为加腋求，并大大提高了刚架的承载能力。下图为加腋节点图。节点图。横梁屋脊拼装节点图横梁

36、屋脊拼装节点图柱脚设计柱脚设计根据受力要求，柱脚分刚接柱脚和铰接柱脚两根据受力要求，柱脚分刚接柱脚和铰接柱脚两类，当吊车起重量类，当吊车起重量55吨时应考虑设置刚性柱吨时应考虑设置刚性柱脚。脚。本工程实例：吊车吨位本工程实例：吊车吨位2020吨，柱脚形式为刚接吨，柱脚形式为刚接柱脚，主要用来传递吊车荷载、风荷载和结构柱脚，主要用来传递吊车荷载、风荷载和结构自重。自重。柱脚形式柱脚形式平板式铰接柱脚平板式铰接柱脚刚接柱脚刚接柱脚一般情况一般情况当有桥式当有桥式吊车或刚吊车或刚架侧向刚架侧向刚度过弱时度过弱时平板式平板式铰接柱脚铰接柱脚刚接柱脚刚接柱脚柱脚的计算柱脚的计算一、底板的计算一、底板的计

37、算1 1、底板的平面尺寸、底板的平面尺寸底板面积：底板面积：式中式中 柱轴心压力设计值；柱轴心压力设计值； 基础混凝土轴心抗压强度设计值；基础混凝土轴心抗压强度设计值； 锚栓孔面积。锚栓孔面积。按构造要求确定底板宽度：按构造要求确定底板宽度：式中式中 柱截面宽度或高度；柱截面宽度或高度； 靴梁厚度；靴梁厚度； 底板悬臂长度。底板悬臂长度。再根据底板面积确定底板长度。再根据底板面积确定底板长度。2 2、底板的厚度、底板的厚度底板的厚度决定于板的抗弯强度。底板的厚度决定于板的抗弯强度。式中：式中： 为底板承受的最大弯矩值为底板承受的最大弯矩值。 柱脚锚栓应采用柱脚锚栓应采用Q235Q235或或Q3

38、45Q345钢材制作。锚栓的锚固钢材制作。锚栓的锚固长度应符合现行国家标准建筑地基基础设计规范长度应符合现行国家标准建筑地基基础设计规范(GB 50007-2002)(GB 50007-2002)的规定，锚栓端部按规定设置的规定，锚栓端部按规定设置弯钩或锚板。弯钩或锚板。计算风荷载作用下柱脚锚栓的上拔力时，应计入柱计算风荷载作用下柱脚锚栓的上拔力时，应计入柱间支撑的最大竖向分力，此时，不考虑活荷载间支撑的最大竖向分力，此时，不考虑活荷载( (或或雪荷载雪荷载) )、积灰荷载和附加荷载的影响，同时永久、积灰荷载和附加荷载的影响，同时永久荷载的分项系数荷载的分项系数1.01.0。锚栓直径不宜小于。

39、锚栓直径不宜小于24mm24mm，且，且应采用双螺帽以防松动。应采用双螺帽以防松动。柱脚锚栓不宜用于承受柱脚底部的水平剪力。此水柱脚锚栓不宜用于承受柱脚底部的水平剪力。此水平剪力可由底板与混凝土基础之间的摩擦力平剪力可由底板与混凝土基础之间的摩擦力( (摩擦摩擦系数可取系数可取0.4)0.4)或设置抗剪键承受。或设置抗剪键承受。靴梁的构造与计算靴梁的构造与计算(1) (1) 靴梁的高度由靴梁与柱的连接焊缝长度决定。靴梁的高度由靴梁与柱的连接焊缝长度决定。(2) (2) 靴梁厚度可取与柱翼缘的厚度相同。靴梁厚度可取与柱翼缘的厚度相同。(3) (3) 靴梁与底板间的水平焊缝计算按承受全部轴靴梁与底

40、板间的水平焊缝计算按承受全部轴 压力压力N N计算。计算。(4) (4) 靴梁的抗弯和抗剪强度验算，按双悬臂简支靴梁的抗弯和抗剪强度验算，按双悬臂简支梁计算。梁计算。柱脚构造详图柱脚构造详图铰接柱脚铰接柱脚刚接柱脚刚接柱脚加劲板加劲板加劲板加劲板地脚螺栓地脚螺栓浇入素混凝土浇入素混凝土保护地脚锚栓保护地脚锚栓 牛牛 腿腿 当有桥式吊车时，需在刚架柱上设置牛腿，牛腿当有桥式吊车时，需在刚架柱上设置牛腿，牛腿与柱焊接连接，其构造见下图。牛腿根部所受剪与柱焊接连接，其构造见下图。牛腿根部所受剪力力V V、弯矩、弯矩M M根据下式确定：根据下式确定：牛腿截面一般采用焊接工字形截面，根部截面尺寸牛腿截面

41、一般采用焊接工字形截面，根部截面尺寸根据根据V V和和m m确定，做成变截面牛腿时，端部截面高度确定，做成变截面牛腿时，端部截面高度h h不宜小于日不宜小于日2 2。在吊车梁下对应位置应设置支承。在吊车梁下对应位置应设置支承加劲肋。吊车梁与牛腿的连接宜设置长圆孔。高强加劲肋。吊车梁与牛腿的连接宜设置长圆孔。高强度螺栓的直径可根据需要选用，通常采用度螺栓的直径可根据需要选用，通常采用M16-24M16-24螺螺栓。牛腿上翼缘及下翼缘与柱的连接焊缝均采用焊栓。牛腿上翼缘及下翼缘与柱的连接焊缝均采用焊透的对接焊缝。牛腿腹板与柱的连接采用角焊缝，透的对接焊缝。牛腿腹板与柱的连接采用角焊缝，焊脚尺寸由剪力焊脚尺寸由剪力V V确定。确定。摇摆柱与斜梁的连接构造摇摆柱与斜梁的连接构造摇摆柱与斜梁的连接比较简单，构造图如下：摇摆柱与斜梁的连接比较简单，构造图如下：