门式刚架的设计门式刚架的设计0 门式刚架轻型房屋钢结构具有受力简单、传力路径明确、构门式刚架轻型房屋钢结构具有受力简单、传力路径明确、构件制作快捷、便于工厂化加工、施工周期短等特点，因此广泛件制作快捷、便于工厂化加工、施工周期短等特点，因此广泛应用于工业、商业及文化娱乐公共设施等工业与民用建筑中应用于工业、商业及文化娱乐公共设施等工业与民用建筑中门式刚架轻型房屋钢结构起源于美国，经历了近百年的发展，门式刚架轻型房屋钢结构起源于美国，经历了近百年的发展，目前已成为设计、制作与施工标准相对完善的一种结构体系目前已成为设计、制作与施工标准相对完善的一种结构体系1.1 概述一、门式刚架结构的组成1 1.1 1.1 概述概述门式刚架为一种传统的结构体系，该类结构的上部主构架包括刚架斜梁、刚架柱、支撑、檩条、系杆、山墙骨架等2 3 4 (1)(1)、横向框架、横向框架 由柱和它所支承的屋架或屋盖横梁组成，由柱和它所支承的屋架或屋盖横梁组成，是单层厂房钢结构的主要承重体系，承受结构的自重、风、是单层厂房钢结构的主要承重体系，承受结构的自重、风、雪荷载和吊车的竖向与横向荷载，并把这些荷载传递到基雪荷载和吊车的竖向与横向荷载，并把这些荷载传递到基础。
础2)(2)、屋盖结构、屋盖结构 承担屋盖荷载的结构体系，包括横向框架承担屋盖荷载的结构体系，包括横向框架的横梁、托架、中间屋架、天窗架、檩条等的横梁、托架、中间屋架、天窗架、檩条等3)(3)、支撑体系、支撑体系 包括屋盖部分的支撑和柱间支撑等，它一包括屋盖部分的支撑和柱间支撑等，它一方面与柱、吊车梁等组成单层厂房钢结构的纵向框架，承方面与柱、吊车梁等组成单层厂房钢结构的纵向框架，承担纵向水平荷载；另一方面又把主要承重体系由个别的平担纵向水平荷载；另一方面又把主要承重体系由个别的平面结构连成空间的整体结构，从而保证了单层厂房钢结构面结构连成空间的整体结构，从而保证了单层厂房钢结构所必需的刚度和稳定所必需的刚度和稳定4)(4)、吊车梁和制动梁（、吊车梁和制动梁（或制动桁架）主要承受吊车竖向及或制动桁架）主要承受吊车竖向及水平荷载，并将这些荷载传到横向框架和纵向框架上水平荷载，并将这些荷载传到横向框架和纵向框架上5)(5)、墙架、墙架 承受墙体的自重和风荷载承受墙体的自重和风荷载 5 5 l支撑布置的目的是使每个温度区段或分期建设的区段支撑布置的目的是使每个温度区段或分期建设的区段建筑能构成稳定的空间结构骨架。
建筑能构成稳定的空间结构骨架l平面门式刚架和支撑体系组成了轻型钢结构的主要受平面门式刚架和支撑体系组成了轻型钢结构的主要受力骨架l屋面檩条和墙面檩条既是围护材料的支承结构，又为屋面檩条和墙面檩条既是围护材料的支承结构，又为主结构梁柱提供了部分侧向支撑作用，构成了轻型钢主结构梁柱提供了部分侧向支撑作用，构成了轻型钢建筑的次结构屋面板和墙面板起整个结构的围护和建筑的次结构屋面板和墙面板起整个结构的围护和封闭作用，由于蒙皮效应事实上也增加了轻型钢建筑封闭作用，由于蒙皮效应事实上也增加了轻型钢建筑的整体刚度的整体刚度6 6 门式刚架厂房施工全过程门式刚架厂房施工全过程 （（1 1）基础开挖）基础开挖 （（2 2）基础垫层支模）基础垫层支模 （（3 3）垫层砼浇注）垫层砼浇注 （（4 4）柱子基础）柱子基础 （（5 5）柱子基础回填）柱子基础回填 （（6 6）墙下灰土夯实）墙下灰土夯实 （（7 7）墙体砌筑）墙体砌筑 （（8 8）地面平整）地面平整 （（9 9）地面压实）地面压实 （（1010）钢结构进场）钢结构进场 （（1111）钢柱吊装）钢柱吊装 重点在于控制柱垂直度重点在于控制柱垂直度 （（1212）梁柱连接）梁柱连接 控制高强螺控制高强螺栓扭矩达到栓扭矩达到设计要求设计要求 （（1313）刚架拼装）刚架拼装 保证各安装区间的整体稳定性保证各安装区间的整体稳定性 （（1414）檩条安装）檩条安装 要注意檩条与拉条的扭曲和变形要注意檩条与拉条的扭曲和变形 （（1515）拉条连接）拉条连接 要注意檩条与拉条的扭曲和变形要注意檩条与拉条的扭曲和变形 （（1616）隅撑连接）隅撑连接 （（1717）屋面板现场生产）屋面板现场生产 控制吊装工艺，注意板材损伤和搭接长度等控制吊装工艺，注意板材损伤和搭接长度等 （（1818）屋面板安装）屋面板安装 注意板材损伤和搭接长度等注意板材损伤和搭接长度等 （（1919））PVCPVC膜固定膜固定 注意防水与排水注意防水与排水 （（2020）屋面板檐口）屋面板檐口 （21）屋面板屋脊 （（2222）屋脊挡水处理）屋脊挡水处理 （（2323）墙面板安装）墙面板安装 （（2424）室内地坪打磨）室内地坪打磨 二、门式刚架的设计特点二、门式刚架的设计特点l主要依据 《冷弯薄壁型钢结构技术规范》（GB50018-2002） 《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS102：2002） 《钢结构设计规范》（GB50017-2003）l适用条件: 1) 轻型——轻型屋盖，轻型外墙； 2) 承重结构——单跨和多跨实腹式门式刚架 3) 无吊车，Q≤20t桥式吊车， Q≤3t悬挂吊车l受力特点： 弹性设计：构件中的板件宽度比较大，利用了板件的屈曲后屈曲后强度强度。
计算构件的截面特征时，根据板件的有效宽度有效宽度来计算 塑性设计：利用特定截面完全塑性发展的承载力，考虑塑性铰的产生，来进行结构设计32 l因变截面构件有可能在不同部位同时形成塑性铰，故不宜利用塑性铰出现之后的内力重分布，且构件腹板通常很薄，塑性发展潜力不大，所以变截面门架应采用弹性分析方法确定各种内力在构件全为等截面时才允许采用塑性分析方法l轻钢结构内力和位移的计算采用一阶弹性理论，即线性的结构力学方法一阶弹性理论的基本假定是结构处于弹性状态、结构产生的较小位移引起的二阶效应可以忽略不计l结构的节点位移会产生杆端内力的效应，而杆件本身的变形也会产生杆身内力的效应而效应反过来又会引起结构位移的变化这样的相互耦联和相互影响的效应称为结构的二阶效应l必须采用二阶弹性理论分析其内力和位移的结构被称为非线性弹性结构二阶弹性理论不具有线性的叠加性质变截面门式刚架的内力计算方法33 34 分析模型分析模型–按平面结构进行内力分析•主刚架•平面模型–按空间结构进行内力分析•主刚架+支撑系统+屋、墙面体系（蒙皮效应）•空间整体模型 分析方法分析方法–手算方法：•超静定结构体系；•结构力学 力法/位移法；–电算方法：•有限元法/矩阵位移法/直接刚度法•变截面构件分段近似为若干等截面单元/楔形单元 按弹性设计按弹性设计: :有效宽度法有效宽度法 l所谓有效宽度法指在设计中为了合理利用受压板件的超屈曲强度所采用的一种简化计算方法。
l以均匀受压的两边支承板件，其临界应力可按下式计算 37 l当板件宽厚比较大时．由于边缘效应及薄膜张力的作用，板件可承受比上述临界应力大得多的应力，宽厚比越大，这种现象就越明显，增加的外荷主要由板件靠近两纵边的部分承受，板件中间部分的应力则保待值不变甚或略有减小38按弹性设计按弹性设计: :有效宽度法有效宽度法 l整个板件截面上的应力将呈马鞍形分布，直至随着外荷的不断增大，板边的应力达到钢材的屈服点时，板件才失稳丧失承载能力通常把板件所能承受的大于其临界应力的强度称作板件的超屈曲强度超屈曲强度39按弹性设计按弹性设计: :有效宽度法有效宽度法 l为了方便设计计算方便：bef称为受压板件的有效宽度 40 VmaxMmax1.1.工作性能工作性能（（1 1）弹性阶段）弹性阶段 x xσfy弹性阶段的最大弯矩弹性阶段的最大弯矩: :按塑性设计按塑性设计: :以纯弯梁抗弯强度为例以纯弯梁抗弯强度为例 (2)弹塑性阶段弹塑性阶段(3)塑性工作阶段塑性工作阶段弹性区消失，形成塑性铰弹性区消失，形成塑性铰 x xσfyaafyfy分为分为 和和 两个区域。
两个区域 式中：式中：S1nx、、S2nx分别为中和轴以上、以下截面对中分别为中和轴以上、以下截面对中和轴和轴X轴的面积矩；轴的面积矩；Wpnx截面对中和轴的塑性抵抗矩截面对中和轴的塑性抵抗矩 x xσfyaafyfy 塑性铰弯矩塑性铰弯矩 与弹性最大弯矩与弹性最大弯矩 之比之比: :只取决于截面几何形状而与材料的性质无关只取决于截面几何形状而与材料的性质无关的形状系数的形状系数P228P228对X轴对Y轴XXYYA1Aw 2.2.普通梁抗弯强度计算普通梁抗弯强度计算 普通梁设计时只是有限制地利用截面的塑性，如工字形截面塑性发展深度取a≤h/81)单向弯曲梁(2)双向弯曲梁 x xaafy 式中：式中：截面塑性发展系数，对于工字形截面梁截面塑性发展系数，对于工字形截面梁: : 其他截面见附表其他截面见附表1.141.14当翼缘外伸宽度当翼缘外伸宽度b b与其厚度与其厚度t t之比之比满足满足: :时，时，需要计算疲劳强度的梁需要计算疲劳强度的梁: :X XX XY YY Yb bt t 截面塑性发展系数截面塑性发展系数 3.3.塑性梁抗弯强度计算塑性梁抗弯强度计算 对不直接承受动力荷载的固端梁、连续梁等超静定梁和对不直接承受动力荷载的固端梁、连续梁等超静定梁和单层及两层实腹式框架结构，可采用塑性设计，容许截面单层及两层实腹式框架结构，可采用塑性设计，容许截面上的应力状态进入全塑性阶段。
上的应力状态进入全塑性阶段 x xfy翼缘外伸宽度翼缘外伸宽度b b与其厚度与其厚度t t之比需满足之比需满足: :X XX XY YY Yb bt t 1 1）质量轻：用钢量为）质量轻：用钢量为1010～～30kg/m30kg/m2 2, ,自重为砼的自重为砼的1/201/20～～1/301/30；；2 2）存在蒙皮效应，整体刚度好；）存在蒙皮效应，整体刚度好；3 3）柱网布置灵活：柱距不受模数限制，可省钢优化柱距）柱网布置灵活：柱距不受模数限制，可省钢优化柱距4 4）支撑系统简洁：整体性可依靠檩条、隅撑保证；）支撑系统简洁：整体性可依靠檩条、隅撑保证；5 5）综合效益高：造价高于砼（材料价格），但周期短，）综合效益高：造价高于砼（材料价格），但周期短， 投资效益高；投资效益高；6 6）工业化程度高周期短：构件工厂制作，无湿作业；）工业化程度高周期短：构件工厂制作，无湿作业；7 7）对制作、涂装、运输、安装要求高：壁薄，外力撞）对制作、涂装、运输、安装要求高：壁薄，外力撞 击下易变形，锈蚀后果严重击下易变形，锈蚀后果严重 t tminmin= 3.0mm= 3.0mm（焊接）（焊接） 1.5mm (1.5mm (冷弯）冷弯） 0.4mm (0.4mm (压型钢板）压型钢板）49三、门式刚架的特点三、门式刚架的特点 蒙皮效应蒙皮效应 l指在建筑物的表面覆盖材料（屋面板和墙板）利用本指在建筑物的表面覆盖材料（屋面板和墙板）利用本身的刚度和强度对建筑物整体刚度的加强作用。
身的刚度和强度对建筑物整体刚度的加强作用l工作原理：围护板与檩条以及板与板之间通过不同的工作原理：围护板与檩条以及板与板之间通过不同的紧固件连接起来，形成了以檩条作为其肋的一系列隔紧固件连接起来，形成了以檩条作为其肋的一系列隔板这种板在平面内具有相当大的刚度，类似于板这种板在平面内具有相当大的刚度，类似于薄壁薄壁深梁中的腹板深梁中的腹板，檩条类似于薄壁深梁中的加劲肋，板，檩条类似于薄壁深梁中的加劲肋，板的四周连接墙梁或檩条类似于薄壁深梁中的翼缘，可的四周连接墙梁或檩条类似于薄壁深梁中的翼缘，可以用来传递板平面内的剪力，承受板平面内的各种荷以用来传递板平面内的剪力，承受板平面内的各种荷载作用（图载作用（图1-31-3）50 蒙皮效应蒙皮效应 51 彩钢板外墙面 应用范围包括各类轻型厂房，体育场馆、车站候车大厅、应用范围包括各类轻型厂房，体育场馆、车站候车大厅、仓库、物流中心、大型超市、展览厅、活动房屋、加层建仓库、物流中心、大型超市、展览厅、活动房屋、加层建筑、码头建筑、办公场所以及辅助性建筑等据不完全统筑、码头建筑、办公场所以及辅助性建筑等据不完全统计国内每年至少有计国内每年至少有10001000万平方米的轻钢结构建筑物竣工。
万平方米的轻钢结构建筑物竣工门式刚架轻型钢结构是一种非常有发展前途的建筑结构门式刚架轻型钢结构是一种非常有发展前途的建筑结构形式门式刚架结构的应用门式刚架结构的应用5555 56 57 3.1 3.1 结构形式和结构布置结构形式和结构布置结构形式结构形式l 门式刚架又称山形门式刚架其结构门式刚架又称山形门式刚架其结构形式按跨度可分为单跨、双跨和多跨按屋形式按跨度可分为单跨、双跨和多跨按屋面坡脊数可分为单坡、双坡、多坡屋面面坡脊数可分为单坡、双坡、多坡屋面l 结构形式的选取考虑生产工艺、吊车结构形式的选取考虑生产工艺、吊车吨位及建筑尺寸等因素吨位及建筑尺寸等因素58 单跨单坡单跨单坡单跨双坡单跨双坡多跨（中间摇摆柱）多跨（中间摇摆柱）高低跨高低跨双坡双跨双坡双跨门式刚架的各种结构形式门式刚架的各种结构形式多跨（梁柱刚结）多跨（梁柱刚结）四坡双跨四坡双跨摇摆柱摇摆柱59 l 多脊多坡多脊多坡 V.S. V.S. 单脊双坡单脊双坡l 不等高刚架不等高刚架l 双坡多跨刚架的中柱布置双坡多跨刚架的中柱布置摇摆柱梁柱节点摇摆柱梁柱节点铰接连接铰接连接梁柱节点梁柱节点刚性连接刚性连接60 l 等截面等截面 V.S. V.S. 变截面变截面l 刚架柱底铰接刚架柱底铰接 V.S. V.S. 刚接刚接l 屋面坡度宜取屋面坡度宜取1/20~1/81/20~1/8l 单元连接：梁单元连接：梁- -柱、梁柱、梁- -梁、柱脚梁、柱脚61 变截面刚架梁变截面刚架梁 等截面刚架柱等截面刚架柱62 刚接柱脚详图 铰接柱脚详图 刚接柱脚门式刚架 铰接柱脚门式刚架变截面梁变截面梁、柱63 加劲板加劲板地脚螺栓地脚螺栓 刚接柱脚工程实例刚接柱脚工程实例64 结构布置结构布置1.1.刚架的建筑尺寸和布置刚架的建筑尺寸和布置 跨度：跨度：横向刚架柱轴线间距离；一般为横向刚架柱轴线间距离；一般为9-36m9-36m 轴线：轴线：梁、柱轴线；边柱取外皮梁、柱轴线；边柱取外皮 高度：高度：刚架高度、檐口高度、最大高度、净高刚架高度、檐口高度、最大高度、净高 外形尺寸：外形尺寸：宽度－侧墙墙梁外皮；长度－山墙墙梁外皮宽度－侧墙墙梁外皮；长度－山墙墙梁外皮 刚架高度：刚架高度：取地坪柱轴线与斜梁轴线交点高度，宜取取地坪柱轴线与斜梁轴线交点高度，宜取 4.5-9m4.5-9m 柱距柱距：应综合考虑刚架跨度、荷载条件及使用要求等因素，应综合考虑刚架跨度、荷载条件及使用要求等因素，宜取宜取6m6m、、7.5m7.5m、或、或9m9m 挑檐长度挑檐长度：根据使用要求确定，宜为根据使用要求确定，宜为0.50.5——1.2m1.2m65 2.2.结构平面布置结构平面布置 温度分区温度分区 ：：纵向温度区段纵向温度区段<300m <300m ；横向温度区段；横向温度区段<150m<150m；与；与《《钢规钢规》》规定的规定的180180——220m(220m(纵向纵向) )、、100100——150(150(横横向向) )相比，增大了不少。
但不少实际工程设计中，为避相比，增大了不少但不少实际工程设计中，为避免温度变化引起的构件应力和变形过大，免温度变化引起的构件应力和变形过大，伸缩缝距离伸缩缝距离取值都小于取值都小于120m120m当横向温度区段大于当横向温度区段大于100 m100 m时，刚架时，刚架计算应考虑温度荷载引起的影响计算应考虑温度荷载引起的影响伸缩缝做法：伸缩缝做法：长圆孔；双柱长圆孔；双柱托梁：托梁：局部抽柱处，类似框架结构中的转换梁局部抽柱处，类似框架结构中的转换梁66 檩条：檩条：考虑天窗、通风屋脊、采光带、屋面材料、供货规考虑天窗、通风屋脊、采光带、屋面材料、供货规格等因素，等间距布置格等因素，等间距布置屋面檁条布置屋面檁条布置实例实例67 屋面檁条布置实例屋面檁条布置实例68 3.3.墙架布置墙架布置墙梁墙梁：应考虑设置门窗、挑檐、遮雨篷等构件和围护材应考虑设置门窗、挑檐、遮雨篷等构件和围护材料的要求；料的要求；维护面：当采用压型钢板时，应布置在刚架柱外侧；维护面：当采用压型钢板时，应布置在刚架柱外侧；墙梁布置实例墙梁布置实例69 3.3.墙架布置墙架布置外墙：抗震设防烈度外墙：抗震设防烈度≤6≤6度时度时, ,可采用砌体；＝可采用砌体；＝7 7、、8 8度时，度时，不宜采用嵌砌砌体不宜采用嵌砌砌体；＝；＝9 9度时，宜采用轻质墙板度时，宜采用轻质墙板非嵌砌砌体非嵌砌砌体70 墙梁岩棉保温材料 墙梁支架墙梁 墙梁 墙梁支架窗洞支架 4.4.屋面支撑和刚性系杆的布置原则：屋面支撑和刚性系杆的布置原则： §在每个温度区段或分期建设的区段中，应分别设置能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。
独立构成空间稳定结构的支撑体系 §在设置柱间支撑的开间，应同时设置屋盖横向支撑，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以构成几何不变体系 §端部支撑宜设在温度区段端部的第一或第二个开间端部支撑宜设在温度区段端部的第一或第二个开间§刚架转折处，应设置通长刚性系杆，以保证面外稳定刚架转折处，应设置通长刚性系杆，以保证面外稳定75 5. .柱间支撑的布置原则：柱间支撑的布置原则：§柱间支撑的间距应根据柱间支撑的间距应根据房屋纵向受力情况及安房屋纵向受力情况及安装条件确定，一般取装条件确定，一般取30~60m30~60m；；4545°最适宜;§当房屋高度较大时，柱当房屋高度较大时，柱间支撑应分层设置；间支撑应分层设置；§端部柱间支撑考虑温度端部柱间支撑考虑温度应力影响宜设置在第二应力影响宜设置在第二柱间柱间; ;§应同时布置屋面支撑应同时布置屋面支撑; ;76 下柱柱间支撑上柱柱间支撑 l下层支撑应该设在温度区段中部下层支撑应该设在温度区段中部l在厂房的中部设下柱支撑，是为了减小温度应力，即在厂房的中部设下柱支撑，是为了减小温度应力，即““使厂房结构在温度变化时能较自由地从支撑处向两端伸使厂房结构在温度变化时能较自由地从支撑处向两端伸缩，减小温度变形和应力缩，减小温度变形和应力””。
l只有当吊车位置高而车间总长度又很短，下层支撑设在只有当吊车位置高而车间总长度又很短，下层支撑设在两端不会产生很大的温度应力，而对厂房纵向刚度却能两端不会产生很大的温度应力，而对厂房纵向刚度却能提高很多时，放在两端才是合理的提高很多时，放在两端才是合理的78 5. .柱间支撑的布置原则：柱间支撑的布置原则：§桥式吊车起重量桥式吊车起重量≥5t≥5t时时, ,宜采用型钢宜采用型钢; ;§7 7度且结构单元度且结构单元>120m>120m或或8 8度、度、9 9度且结构单元度且结构单元>90m>90m时时, ,中部中部1/31/3区段，以免传力路程太长；区段，以免传力路程太长；§在吊车梁以上的部分称为上层支撑，吊车梁以下部分在吊车梁以上的部分称为上层支撑，吊车梁以下部分称为下层支撑称为下层支撑§为保证面外稳定为保证面外稳定, ,可设置隅撑可设置隅撑; ;§保证施工过程中的稳定性保证施工过程中的稳定性. .1－－檩条（条（墙梁）梁） 2－隅撑－隅撑 3－－刚架横梁（架横梁（钢柱）柱）23179 l当温度区段小于90m时，在它的中央设置一道下层支撑80 l如果温度区段长度超过90m，则在它的1/3点处各设一道支撑，以免传力路程太长。
81 l在短而高的单层厂房钢结构中，下层支撑也可布置在单层厂房钢结构的两端82 l为了传递风力，上层支撑需要布置在温度区段端部，由于单层厂房钢结构柱在吊车梁以上部分的刚度小，不会产生过大的温度应力，从安装条件来看这样布置也是合适的l在有下层支撑处也应设置上层支撑l支撑可作为框架柱在框架平面外的支点，减少柱在框架平面外的计算长度83 v 4.1 4.1 荷载及荷载组合荷载及荷载组合v 4.2 4.2 机构分析机构分析四四 刚架的荷载和机构分析刚架的荷载和机构分析84 1 1）永久荷载）永久荷载(G)(G)：包括结构构件的自重和悬挂在结：包括结构构件的自重和悬挂在结构上的非结构构件的重力荷载，如屋面、檩条、构上的非结构构件的重力荷载，如屋面、檩条、支撑、吊顶、墙面构件和刚架自重等支撑、吊顶、墙面构件和刚架自重等 2 2）可变荷载）可变荷载(D)(D)：屋面活荷载：屋面活荷载 、屋面雪荷载和积灰、屋面雪荷载和积灰荷载、检修集中荷载、吊车荷载荷载、检修集中荷载、吊车荷载 、地震作用、地震作用 、、风荷载 4.14.1荷载及荷载组合荷载及荷载组合85 l均布活载的标准值（按投影面积算）取0.5kN/m2； 投影面积大于60平米,取0.3kN/m2l检修集中荷载标准值取1.0kN或实际值l均布活荷载与雪荷载不同时考虑，取较大值计算l积灰荷载与雪和均布活载中的较大值同时考虑；l检修荷载只与结构自重荷载同时考虑；86 l风载风载(W)(W)：现行：现行《《门式刚架轻型房屋钢结构技术规门式刚架轻型房屋钢结构技术规程程》》(CECS102:2002)(CECS102:2002)对于风荷载的取用是以对于风荷载的取用是以GB50009GB50009为基础的，关于风荷载体形系数是按照美为基础的，关于风荷载体形系数是按照美国金属房屋制造商协会国金属房屋制造商协会MBMAMBMA《《低层房屋体系手册低层房屋体系手册》》（（19961996）中有关小坡度房屋的规定取用的；）中有关小坡度房屋的规定取用的；l温度温度(T)(T)：按实际环境温差考虑；：按实际环境温差考虑；l吊车吊车(C)(C)：按：按GB50009GB50009的规定取用，但吊车的组合的规定取用，但吊车的组合一般不超过两台；一般不超过两台；l地震作用地震作用(E)(E)：按：按GB50009GB50009的规定取用，不与风荷的规定取用，不与风荷载作用同时考虑。
载作用同时考虑87 荷载组合原则：荷载组合原则：§屋面均布活荷载不与雪荷载同时考虑，应取两者屋面均布活荷载不与雪荷载同时考虑，应取两者中的较大值；中的较大值； §积灰荷载应与雪荷载或屋面均布活荷载中的较大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；值同时考虑； §施工或检修集中荷载不与屋面材料或檩条自重以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；外的其他荷载同时考虑； §多台吊车的组合应符合多台吊车的组合应符合《《荷载规范荷载规范》》的规定；的规定； §当需要考虑地震作用时，风荷载不与地震作用同当需要考虑地震作用时，风荷载不与地震作用同时考虑 88 在进行刚架内力分析时，荷载效应组合主要有：在进行刚架内力分析时，荷载效应组合主要有：§组合（组合（1 1）：）： －用于截面强度和构件稳定性计算－用于截面强度和构件稳定性计算 1.21.2××永久荷载永久荷载+0.9+0.9××1.41.4××[ [积灰荷载积灰荷载+max{+max{屋面均屋面均布活荷载、雪荷载布活荷载、雪荷载}]+0.9}]+0.9××1.41.4××( (风荷载风荷载+ +吊车竖吊车竖向及水平荷载向及水平荷载) )§组合（组合（2 2）：）： －用于柱脚及锚栓抗拉计算－用于柱脚及锚栓抗拉计算 1.01.0××永久荷载永久荷载+0.9+0.9××1.41.4××( (风荷载风荷载+ +邻跨吊车水平邻跨吊车水平荷载荷载) ) §组合（组合（3 3）：）： －用于柱脚及锚栓抗拉、抗倾覆计算－用于柱脚及锚栓抗拉、抗倾覆计算 1.01.0××永久荷载永久荷载+1.4+1.4××风荷载风荷载 89 在进行刚架内力分析时，荷载效应组合主要有：在进行刚架内力分析时，荷载效应组合主要有：§组合（组合（4 4）：）： －用于截面强度和构件稳定性计算－用于截面强度和构件稳定性计算 1.21.2××永久荷载永久荷载+1.4+1.4××[ [积灰荷载积灰荷载+max{+max{屋面均布活屋面均布活荷载、雪荷载荷载、雪荷载}]}]§组合（组合（5 5）：）： －用于地震作用和自振特性计算－用于地震作用和自振特性计算 1.01.0××永久荷载永久荷载+ 0.5+ 0.5××[ [积灰荷载积灰荷载+max{+max{屋面均布屋面均布活荷载、雪荷载活荷载、雪荷载}]+1.0}]+1.0××吊车自重吊车自重§组合（组合（6 6）：）： －用于地震作用参与组合的计算－用于地震作用参与组合的计算 1.21.2××永久荷载永久荷载+1.4+1.4×× [0.5 [0.5××积灰荷载积灰荷载+max{+max{屋面屋面均布活荷载、雪荷载均布活荷载、雪荷载} }+ 1.0+ 1.0××吊车自重吊车自重]+1.3]+1.3××地地震作用震作用90 当满足以下条件之一时，轻型门架可不考虑地震当满足以下条件之一时，轻型门架可不考虑地震作用，只进行基本内力计算：作用，只进行基本内力计算：§6 6度设防度设防§7 7度设防，且风载标准值度设防，且风载标准值>0.35>0.35k kN/mN/m2 2§8 8度设防，且风载标准值度设防，且风载标准值>0.45>0.45k kN/mN/m2 291 Ø内力计算原则内力计算原则 根据不同荷载组合下内力分析结果，找出控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、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。
柱顶、柱牛腿连接处及梁端、梁跨中等截面Ø控制截面的内力组合主要有：控制截面的内力组合主要有：§最大轴力最大轴力NmaxNmax和同时出现的和同时出现的M M及及V V的较大值的较大值 §最大弯矩最大弯矩MmaxMmax和同时出现的和同时出现的V V及及N N的较大值的较大值§最小轴力最小轴力NminNmin和相应的和相应的M M及及V V，出现在永久荷载和，出现在永久荷载和风荷载共同作用下，当柱脚铰接时风荷载共同作用下，当柱脚铰接时M=0M=092 目的：目的：找到结构中形成塑性铰的位置，求得塑性弯矩找到结构中形成塑性铰的位置，求得塑性弯矩M MP P方法：方法：静力法、机构法、弯矩平衡法静力法、机构法、弯矩平衡法4.2 4.2 机构分析机构分析93静力法静力法以下限定理为基础，目的在于寻求一个既满足平以下限定理为基础，目的在于寻求一个既满足平衡条件、又符合全塑性弯矩条件（衡条件、又符合全塑性弯矩条件（M≤MpM≤Mp）的弯矩图相应于）的弯矩图相应于这个弯矩图的荷载，仅为结构塑性破坏荷载的下限仅当弯矩这个弯矩图的荷载，仅为结构塑性破坏荷载的下限仅当弯矩达到达到MpMp值（亦即形成塑性铰）的截面数目，足以使结构变成机值（亦即形成塑性铰）的截面数目，足以使结构变成机构时，这个荷载才是真正的塑性破坏荷载。
静力法适用于超静构时，这个荷载才是真正的塑性破坏荷载静力法适用于超静定次数较低的梁和刚架定次数较低的梁和刚架 l 机构法机构法以上限定理为基础它的任务是：从所有可能的破以上限定理为基础它的任务是：从所有可能的破坏机构中，选出相应于最小塑性极限荷载的一个机构，便是坏机构中，选出相应于最小塑性极限荷载的一个机构，便是真正的破坏机构，这个最小塑性极限荷载即真正的塑性破坏真正的破坏机构，这个最小塑性极限荷载即真正的塑性破坏荷载作为校核，这个相应破坏机构的弯矩图应处处不超过荷载作为校核，这个相应破坏机构的弯矩图应处处不超过MpMp 4.2 4.2 机构分析机构分析94 l 弯矩平衡法弯矩平衡法寻找一个与外荷载平衡的弯矩分布方案，构件寻找一个与外荷载平衡的弯矩分布方案，构件的截面即按这种弯矩分布确定事实上，可以找到许多个弯的截面即按这种弯矩分布确定事实上，可以找到许多个弯矩分布方案，其中每一个分布方案都可以和外荷载平衡在矩分布方案，其中每一个分布方案都可以和外荷载平衡在实际设计中，可以选用导致最小结构重量的方案，因为最小实际设计中，可以选用导致最小结构重量的方案，因为最小重量和经济方案是密切相关的。
重量和经济方案是密切相关的 4.2 4.2 机构分析机构分析95 2.2.宽厚比限值宽厚比限值 初选时将柱与斜梁均看作受弯构件可由下式确定弹性初选时将柱与斜梁均看作受弯构件可由下式确定弹性截面模量：截面模量：翼缘外伸宽度翼缘外伸宽度b b与其厚度与其厚度t t之比需满足之比需满足: :X XX XY YY Yb bt t五五 截面设计和构件的强度、稳定性验算截面设计和构件的强度、稳定性验算1.1.确定构件截面确定构件截面 Ø梁计算长度梁计算长度l梁以其侧向支撑间最短距离作为平面外计算长梁以其侧向支撑间最短距离作为平面外计算长度，屋面梁以受压翼缘的侧向支撑度，屋面梁以受压翼缘的侧向支撑—隅撑作为侧隅撑作为侧向支撑，向支撑，l规范同时规定隅撑间距一般可取被支撑构件受规范同时规定隅撑间距一般可取被支撑构件受压翼缘宽度的压翼缘宽度的16*sqrt(235/fy)倍l习惯上是隔一檩布置一对隅撑习惯上是隔一檩布置一对隅撑,那平面外计算长那平面外计算长度就是两个檩距度就是两个檩距(3米居多米居多) 3 3 构件的计算构件的计算97 Ø柱计算长度柱计算长度l一般为了保证柱子的平面外稳定，会设置柱间一般为了保证柱子的平面外稳定，会设置柱间支撑、隅撑，它们的节点（也就是柱子的侧向支支撑、隅撑，它们的节点（也就是柱子的侧向支撑点）点的长度作为柱子的平面外计算长度。
撑点）点的长度作为柱子的平面外计算长度l柱顶标高很高的情况下，往往在柱腰增加一道柱顶标高很高的情况下，往往在柱腰增加一道通长支撑（比如系杆或者桁架之类的），这样一通长支撑（比如系杆或者桁架之类的），这样一来柱的平面外计算长度取支撑间距，结果计算的来柱的平面外计算长度取支撑间距，结果计算的用钢量大大降低用钢量大大降低 98 Ø 设计方法、设计过程设计方法、设计过程–塑性设计方法–设计过程•作用效应计算•内力组合•初选截面•构件设计•调整截面•… ４４. .刚架梁、柱构件的强度计算刚架梁、柱构件的强度计算§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荷载计算简图100 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101 §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临界状态，没有考虑塑性发展的影响，服点作为临界状态，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，取出最大荷载考虑各种荷载组合内力分析结果，取出最大荷载值控制设计，对初选截面梁柱按受弯构件和压弯值控制设计，对初选截面梁柱按受弯构件和压弯构件进行验算构件进行验算102 l弯曲承载力 - 对强轴的塑性净截面模量；l腹板抗剪承载力hw - 腹板平均高度；tw - 腹板厚度；Ø 受弯构件的强度计算受弯构件的强度计算 §压弯强度：压弯强度：§剪切强度：剪切强度：n受压构件长细比受压构件长细比 ≤104Ø 压弯构件的强度计算压弯构件的强度计算 §平面内：平面内：§平面外：平面外：105Ø 压弯构件的稳定计算压弯构件的稳定计算 变截面变截面柱在刚架平面内的计算长度柱在刚架平面内的计算长度 截面高度呈线形变化的柱，在刚架平面内的计截面高度呈线形变化的柱，在刚架平面内的计算长度应取为算长度应取为 ，式中，式中 为柱的几何高为柱的几何高度，度， 为计算长度系数为计算长度系数 可由下列三种方法确定：可由下列三种方法确定：§查表法（适合于手算）查表法（适合于手算）§一阶分析法（普遍适用于各种情况，并且适合上一阶分析法（普遍适用于各种情况，并且适合上机计算机计算) )§二阶分析法（要求有二阶分析的计算程序）二阶分析法（要求有二阶分析的计算程序）106 Ø查表法查表法§框架柱的框架柱的 可由表查得。
可由表查得§柱线刚度柱线刚度K1K1和梁线刚度和梁线刚度K2K2分别按下列公式计算：分别按下列公式计算： 表中和式中表中和式中 、、 —分别为柱小头和大头的截面惯性矩；分别为柱小头和大头的截面惯性矩； —梁最小截面的惯性矩；梁最小截面的惯性矩； —半跨斜梁长度；半跨斜梁长度； —斜梁换算长度系数，斜梁换算长度系数，由门规附录由门规附录D.0.1-2D.0.1-2查取查取当梁为等截面为当梁为等截面为1 1107 在图中，在图中，λλ1 1和和λλ2 2分别分别为第一、二楔形段的为第一、二楔形段的斜率108 楔形梁在刚架平面内的换算长度系数109 柱脚铰接楔形柱的计算长度系数柱脚铰接楔形柱的计算长度系数 K2／Kl 0.1 0.2 O.3 O.5 0.75 1.02.0≥10.0≥10.0 0.0l0.428 O.368 O.349 0.3310.320 0.318 0.315 0.3100.02 0.600 0.502 0.470 0.4400.428 0.420 O.411 O.4040.03O.729 0.599 O.558 0.5200.50l0.4920.4830.473O.050.931O.756 O.694 0.6440.6180.6060.589 0.5800.071.075 O.873 0.801 0.7420.711 0.697 O.672 O.6500.101.252 1.027 0.935 0.857O.817 0.801 O.790 0.7390.151.5181.235 1.1091.021O.965O.938 O.8950.8720.20 1.7451.395 1.254 1.1401.080 1.045 1.000 0.969110 斜梁在刚架平面内的计算长度斜梁在刚架平面内的计算长度 斜斜梁梁一一般般坡坡角角不不大大，，轴轴力力影影响响很很小小，，面面内内稳稳定定不不起控制作用，因而通常不需计算面内的计算长度。
起控制作用，因而通常不需计算面内的计算长度规规范范规规定定对对斜斜梁梁只只需需计计算算面面内内的的强强度度和和面面外外的的稳稳定定111 §相邻侧向支承点间构件的长细比相邻侧向支承点间构件的长细比§在在l1区段内，区段内， 对同向曲率取正值，对反向对同向曲率取正值，对反向曲率取负值曲率取负值112Ø 塑性铰截面相邻区段的平面外长细比塑性铰截面相邻区段的平面外长细比 Ø侧移计算原则侧移计算原则 §门式刚架柱顶侧移应采用弹性分析方法确定计算时荷载取标准值，不考虑荷载分项系数 §如果最后验算时刚架的侧移不满足要求，即需要采用下列措施之一进行调整： 1、放大柱或梁的截面尺寸； 2、改铰接柱脚为刚接柱脚； 3、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n精确计算方法：有限元法/矩阵位移法/直接刚度法n近似计算方法113六六 位移计算位移计算 114Ø计算钢结构变形时，可不考虑螺栓孔引起的截面削弱计算钢结构变形时，可不考虑螺栓孔引起的截面削弱Ø轻型钢结构设计时，一般先按照承载能力极限状态设计构件截轻型钢结构设计时，一般先按照承载能力极限状态设计构件截面，然后校核是否满足正常使用极限状态。
由于轻型钢结构较柔，面，然后校核是否满足正常使用极限状态由于轻型钢结构较柔，在很多情况下构件截面是由位移控制的在很多情况下构件截面是由位移控制的当屋面坡度当屋面坡度≤≤1/51/5时，水平侧移时，水平侧移u可由下式估算：可由下式估算： 115Ø计算钢结构变形时，可不考虑螺栓孔引起的截面削弱计算钢结构变形时，可不考虑螺栓孔引起的截面削弱Ø轻型钢结构设计时，一般先按照承载能力极限状态设计构件截轻型钢结构设计时，一般先按照承载能力极限状态设计构件截面，然后校核是否满足正常使用极限状态由于轻型钢结构较柔，面，然后校核是否满足正常使用极限状态由于轻型钢结构较柔，在很多情况下构件截面是由位移控制的在很多情况下构件截面是由位移控制的 116 1.3.5 门式刚架节点设计门式刚架节点设计1、斜梁与柱刚接节点2、斜梁拼接节点3、柱脚节点4、斜梁与摇摆柱连接节点5、节点域6、钢牛腿节点 l一般采用高强螺栓－端板连接，按刚接节点设计l端板竖放/平放/斜放• 斜梁与柱刚接节点斜梁与柱刚接节点端板竖放端板斜放端板平放 h1Me（a）端板竖放（b）端板斜放（c）端板平放（d）斜梁拼接刚架斜梁与柱的连接及斜梁间的拼接119 l高强螺栓-端板节点• 斜梁拼接节点斜梁拼接节点 l按节点所受最大内力设计l满足构造要求• 高强螺栓高强螺栓-端板节点设计端板节点设计设计原则 l摩擦型/承压型lM16；M20；M22；M24；M27; M30l成对设置l翼缘（特别是受拉翼缘）两侧宜同时设置l端板需外伸l排列要求+两对螺栓间距不宜大于400mm；l布置应考虑安装方便（ew, ef > 35mm ）• 高强螺栓高强螺栓-端板节点设计端板节点设计高强螺栓 §螺栓排列应符合构造要求，下图的 ， 应满足扣紧螺栓所用工具的净空要求，通常不小于35mm，螺栓端距不应小于2倍螺栓孔径，两排螺栓之间的最小距离为3倍螺栓直径，最大距离不应超过400mm。
125 §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板的强度：l当当 时，时，l当当 时，时，126 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127 横梁屋脊拼装节点图128 高强螺栓计算高强螺栓计算验算最不利螺栓的拉力： —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； —螺栓列数； —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。
129 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，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4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： 当受拉翼缘两侧各设一排螺栓不能满足承载力要求时，可以在翼缘内侧增设螺栓 130 抗剪承载力设计值承压承载力设计值抗拉承载力设计值单个螺栓（承压型高强螺栓）： l高强螺栓群设计：M/V/N（不是构件内力）l计算方法：端板塑性分析/端板弹塑性分析/端板刚性分析l上下翼缘两侧各布置两对螺栓时，每个螺栓所受拉力可简化计算为： 同时受剪、受拉的螺栓应满足相关公式为避免螺栓孔壁承压破坏，螺栓所受剪力还应满足 l端板大小l梁柱截面l高强螺栓布置l端板厚度 l按端板塑性分析方法确定l厚度不宜小于16mm• 高强螺栓高强螺栓-端板节点设计端板节点设计端板设计 l端板塑性分析方法l以螺栓拉力作用下端板屈服为极限状态；l根据平衡原理进行计算；l端板的屈服线分布由端板支承条件及螺栓布置确定； 端板屈服线 l端板塑性分析方法l以螺栓拉力作用下端板屈服为极限状态；l根据平衡原理进行计算；l端板的屈服线分布由端板支承条件及螺栓布置确定；l端板厚度应根据各区域支承条件计算 l端板厚度计算公式l悬臂类端板•无加劲肋类端板 l端板厚度计算公式l两边支承类端板，端板外伸时•两边支承类端板，端板平齐时 l端板厚度计算公式l三边支承类端板， l伸臂类端板厚度公式推导 • 高强螺栓高强螺栓-端板节点设计端板节点设计l梁柱刚接节点域腹板抗剪验算节点域设计–不满足要求时，应加厚腹板或设置斜加劲肋 l铰接柱脚l无吊车，楔形边柱l摇摆柱，等截面柱l刚接柱脚l有吊车，等截面柱• 柱脚节点柱脚节点 铰接柱脚 刚接柱脚 加劲板加劲板地脚螺栓149 l柱脚底板l大小（A*B）：混凝土抗压；l厚度（t）：底板受弯；l肋板l连接焊缝 l锚栓设计l材料：Q235/Q345;l直径不小于24mm，双螺帽；l锚固长度：设置弯钩/锚板；l应考虑柱间支撑传至柱脚的拉力；l单个锚栓的抗拉承载力： l抗剪键设计l锚栓不抗剪;l剪力由摩擦力和抗剪键承担; 柱脚的计算柱脚的计算一、底板的计算一、底板的计算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154 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155 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，且不宜小于底板的厚度决定于板的抗弯强度，且不宜小于20mm20mm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, ,按不同支承情按不同支承情况分别予以考虑况分别予以考虑 156 §柱脚锚栓应采用柱脚锚栓应采用Q235Q235或或Q345Q345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长度应符合现行国家标准《《建筑地基基础设计规范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157 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板间的水平焊缝计算按承受全部轴 压力压力N N计算4) (4) 靴梁的抗弯和抗剪强度验算，按双悬臂简支梁靴梁的抗弯和抗剪强度验算，按双悬臂简支梁计算158 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：： 159 • 摇摆柱与斜梁连接节点摇摆柱与斜梁连接节点 § 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：161 162 §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不宜小于不宜小于H H／／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163 Ø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l实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164 §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：165 §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。
166 §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§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167 刚架塑性设计－小结刚架塑性设计－小结l结构选型、建筑设计、平面布置结构选型、建筑设计、平面布置l刚架荷载计算刚架荷载计算l机构分析机构分析l根据塑性弯矩选定截面根据塑性弯矩选定截面l局部稳定验算局部稳定验算l构件强度和稳定验算构件强度和稳定验算l侧向支承点布置侧向支承点布置l柱顶侧移验算柱顶侧移验算l刚架节点设计刚架节点设计168 9 9．．5 5 檩条及压型钢板设计檩条及压型钢板设计9.5.1 9.5.1 檩条设计檩条设计 檩条的截面形式可分为实实腹腹式式和和格格构构式式两种。
当檩条跨度(柱距)不超过 9m时，应优先选用实腹式檩条应优先选用实腹式檩条 实腹式檩条的截面形式如图1-25所示 当当屋屋面面荷荷载载较较大大或或檩檩条条跨跨度度大大于于9 9m m时时，，宜宜选选用用格格构式檩条构式檩条格格构构式式檩檩条条的的构构造造和和支支座座相相对对复复杂杂，，侧侧向向刚刚度度较较低低，，但但用用钢钢量量较较少 檩条的荷载和荷载组合檩条的荷载和荷载组合(1)(1)永久荷载永久荷载(2)(2)可变荷载可变荷载要考虑屋面均布活荷载、雪荷载和积灰荷载外，还需考要考虑屋面均布活荷载、雪荷载和积灰荷载外，还需考虑施工检修集中荷载，一般取虑施工检修集中荷载，一般取1.01.0kN.kN.檩条的荷载组合檩条的荷载组合主要考虑两种荷载组合：主要考虑两种荷载组合：(1)1.2(1)1.2××永久荷载永久荷载+1.4+1.4××max{max{屋面均布活荷载，雪荷载屋面均布活荷载，雪荷载} }；；(2)1.2(2)1.2××永久荷载永久荷载+1.4+1.4××施工检修集中荷载换算值施工检修集中荷载换算值 当需考虑风吸力对檩条的受力影响时，还应进行下式的当需考虑风吸力对檩条的受力影响时，还应进行下式的荷载组合：荷载组合：(3)1.0(3)1.0××永久荷载永久荷载+1.4+1.4××风吸力荷载风吸力荷载。
檩条的内力分析檩条的内力分析 设设置置在在刚刚架架斜斜梁梁上上的的檩檩条条在在垂垂直直于于地地面面的的均均布布荷荷载载作作用用下下，，沿沿截截面面两两个个形形心心主主轴轴方方向向都都有有弯弯矩矩作作用用，，属属于于双双向向受受弯弯构构件件在在进进行行内内力力分分析析时时，，首首先先要要把把均均布布荷荷载载q q分分解解为为沿沿截截面面形心主轴方向的荷载形心主轴方向的荷载 分量分量q qx x、、q qy y，，如图如图1 1——2727所示：所示： 式中式中 a a0 0 ————竖向均布荷载设计值竖向均布荷载设计值q q和形心主轴和形心主轴y y轴的夹角轴的夹角 由由图图可可见见，，在在屋屋面面坡坡度度不不大大的的情情况况下下，，卷卷边边Z Z形形钢钢的的q qx x指指向向上上方方( (屋屋脊脊) )，而卷边槽钢和，而卷边槽钢和H H型钢的型钢的q qx x总是指向下方总是指向下方( (屋檐屋檐) ) 对对设设有有拉拉条条的的简简支支檩檩条条( (和和墙墙梁梁) )，，由由q qx x、、q qy y分分别别引引起起的的M Mx x和和M My y按按表表1 1——6 6计算计算。
檩条的截面选择檩条的截面选择强度计算强度计算当当屋屋面面能能阻阻止止檩檩条条的的失失稳稳和和扭扭转转时时，，可可按按下下列列强强度度公公式式验验算算截截面：面：式中式中 M Mx x、、M My y————对截面对截面x x轴和轴和y y轴的弯矩；轴的弯矩； W Wenxenx、、W Wenyeny————对两个形心主轴的有效净截面模量对两个形心主轴的有效净截面模量整体稳定计算整体稳定计算 当当屋屋面面不不能能阻阻止止檩檩条条的的侧侧向向失失稳稳和和扭扭转转时时( (如如采采用用扣扣合合式式屋屋面面板时板时) )，应按稳定公式，应按稳定公式(1(1——7070) )验算截面：验算截面：式中式中 W Wexex、、W Weyey————对两个形心主轴的有效截面模量；对两个形心主轴的有效截面模量； φ φbxbx————梁的整体稳定系数，按梁的整体稳定系数，按GB 50018GB 50018的规定由下式计算的规定由下式计算 式中式中 y y ———— 梁在弯矩作用平面外的长细比；梁在弯矩作用平面外的长细比； A A ———— 毛截面面积；毛截面面积； h h ———— 截面高度；截面高度； l l。
————梁的侧向计算长度；梁的侧向计算长度； μ μb b ————梁的侧向计算长度系数，按表梁的侧向计算长度系数，按表1-51-5采用；采用； 1 1 ———— 梁的跨度；梁的跨度； ξξ1 1、、ξξ2 2————系数，按表系数，按表1 1——7 7采用；采用； e ea a ————横横向向荷荷载载作作用用点点到到弯弯心心的的垂垂直直距距离离：：对对于于偏偏心心压压杆杆或或当当横横向向荷荷载载作作用用在在弯弯心心时时e ea a= =0 0；；当当荷荷载载不不作作用用在在弯弯心心且且荷荷载载方方向向指指向向弯弯心心时时e ea a为为负负，，而离开弯心时而离开弯心时e ea a为正；为正； Wx Wx————对对z z轴的受压边缘毛截面截面模量；轴的受压边缘毛截面截面模量； I Iω ω ———— 毛截面扇形惯性矩；毛截面扇形惯性矩； I Iy y ———— 对对y y轴的毛截面惯性矩；轴的毛截面惯性矩； I It t ———— 扭转惯性矩。
扭转惯性矩 如如按按上上列列公公式式算算得得 大大于于0 0．．7 7，，则则应应以以 值值代代替替 ，， 值应按下式计算值应按下式计算 在式在式(1-6(1-69 9) )和式和式(1(1——7070) )中截面模量都用有效截面，檩条是双向受弯中截面模量都用有效截面，檩条是双向受弯构件，翼缘的正应力非均匀分布，确定其有效宽度的计算比较复杂对构件，翼缘的正应力非均匀分布，确定其有效宽度的计算比较复杂对于和屋面板牢固连接并承受重力荷载的卷边槽钢、于和屋面板牢固连接并承受重力荷载的卷边槽钢、Z Z形钢檩条，经过分析形钢檩条，经过分析得出翼缘全部有效的范围如下，可供设计参考得出翼缘全部有效的范围如下，可供设计参考 当当h/b≤3.0h/b≤3.0时时, , 当当3.03.0＜＜h/b≤3.3h/b≤3.3时，时， 式中式中 h h、、b b、、t t————分别为截面高度、翼缘宽度和板件厚度分别为截面高度、翼缘宽度和板件厚度 GB 50018 GB 50018规范所附卷边槽钢和卷边规范所附卷边槽钢和卷边Z Z形钢规格，多数都在上述范围之形钢规格，多数都在上述范围之内。
需要提出注意的是这两种截面的卷边宽度应符合内需要提出注意的是这两种截面的卷边宽度应符合GB 50018GB 50018规范的规规范的规定，见表定，见表1-61-6如选用公式如选用公式(1-7(1-75 5) )范围外的截面，应按有效截面进行验算范围外的截面，应按有效截面进行验算 变形计算变形计算实腹式檩条应验算垂直于屋面方向的挠度实腹式檩条应验算垂直于屋面方向的挠度 对卷边槽形截面的两端简支檩条，应按公式对卷边槽形截面的两端简支檩条，应按公式(1(1——7 76 6) )进行验算进行验算式中式中 q qkyky————沿沿y y轴作用的分荷载标准值；轴作用的分荷载标准值； Ix Ix————对对x x轴的毛截面惯性矩轴的毛截面惯性矩对对Z Z形截面的两端简支檩条，应按公式形截面的两端简支檩条，应按公式(1(1——7 77 7) )进行验算进行验算 式中式中 α α ————屋面坡度；屋面坡度； I Ix1x1————Z Z形截面对平行于屋面的形心轴的毛截面惯性矩形截面对平行于屋面的形心轴的毛截面惯性矩 容许挠度容许挠度[ [v]v]按表按表1 1——9 9取值。
取值 构构 造造 要要 求求(1)(1)当当檩檩条条跨跨度度大大于于4 4m m时时，，应应在在檩檩条条间间跨跨中中位位置置设设置置拉拉条条当当檩檩条条跨跨度度大大于于6 6m m时时，，应应在在檩檩条条跨跨度度三三分分点点处处各各设设置置一一道道拉拉条条在在屋脊或檐口处设置屋脊或檐口处设置斜拉条和刚性撑杆斜拉条和刚性撑杆 拉拉条条通通常常用用圆圆钢钢做做成成，，圆圆钢钢直直径径不不宜宜小小于于lOmmlOmm拉拉条条、、撑撑杆杆与与檩檩条条的的连连接接见见下下图图斜斜拉拉条条可可弯弯折折，，也也可可不不弯弯折折前前一一种种方方法法要要求求弯弯折折的的直直线线长长度度不不超超过过1515mmmm，，以以免免发发生生局局部部屈屈曲；后一种方法则需要通过斜垫板或角钢与檩条连接曲；后一种方法则需要通过斜垫板或角钢与檩条连接 [例例题题] 一一轻轻型型门门式式刚刚架架结结构构的的屋屋面面，，檩檩条条采采用用冷冷弯弯薄薄壁壁卷卷边边槽槽钢钢，，截截面面尺尺寸寸为为C160x 60x 20x 2.0，，材材料料为为Q235水水平平檩檩距距1.2m，，檩檩条条跨跨度度6m，，屋屋面面坡坡度度8％％(α=4.57°)，，檩檩条条跨跨中中设设置置一一道道拉拉条条，，试试验验算算该该檩檩条条的的承承载载力力和和挠挠度度是是否否满满足足设设计要求。
已知该檩条承受的荷载为：计要求已知该檩条承受的荷载为：(1)1.2x永久荷载永久荷载+1.4x屋面活荷载屋面活荷载 荷载标准值荷载标准值qk:0.995kN／／m 荷载设计值荷载设计值ql:1.235kN／／m (2)1.0x永久荷载永久荷载+1.4x风吸力荷载风吸力荷载 荷载设计值荷载设计值 qx:0.02kN／／m；；qy：：0.891kN／／m [ [解解]:(1)]:(1)檩檩条条的的毛毛截截面面几几何何特特性性经经查查表表，，知知C160x C160x 60x 60x 20x 20x 2 2．．0 0截截面面的的毛毛截截面面几几何何特特性性为为 :A=6.07cm:A=6.07cm2 2,I,Ix x=236.59cm=236.59cm4 4,I,Iy y=29.99cm=29.99cm4 4,i,ix x=6.24cm,i=6.24cm,iy y=2.22cm, =2.22cm, Wx=29.57cmWx=29.57cm3 3,x,x0 0=1.85cm,I=1.85cm,Iw w=1596.28cm=1596.28cm6 6, , I It t=0.0809cm=0.0809cm4 4 ; ; (2) (2)第一组合：第一组合： 第二组合：第二组合： (3) (3)有效截面计算根据有效截面计算根据公式公式(1(1——7 73 3) )及及表表1-1-6 6：： 根据公式（根据公式（1-731-73）及表）及表1-61-6：： (4)(4)强强度度验验算算根根据据公公式式(1(1——6 69 9) )，，验验算算檩檩条条在在第第一一种种荷荷载载组组合合作作用用下下①①、、②②点的强度：点的强度： 截面有效 (5)(5)整体稳定验算整体稳定验算 根据公式根据公式(1-(1-7070) )验算在第二种荷载组合作用下验算在第二种荷载组合作用下( (下翼缘下翼缘受压受压) )檩条的整体稳定。
檩条的整体稳定受弯构件的整体稳定系数由受弯构件的整体稳定系数由GB-50018GB-50018规范计算：规范计算： 根据计算结果知，该檩条的强度、整体稳定和挠度均满足设计要求根据计算结果知，该檩条的强度、整体稳定和挠度均满足设计要求 十字型柱间支撑八字型支撑9.3.3 柱间支撑的布置与计算 下柱柱间支撑上柱柱间支撑 §柱间支撑的截面型式：采用两个角钢组成的柱间支撑的截面型式：采用两个角钢组成的T T型型截面、圆钢管截面截面、圆钢管截面§柱间支撑的布置柱间支撑的布置: :一般布置在厂房两端第一开间一般布置在厂房两端第一开间或者是第二开间，若厂房长度超过或者是第二开间，若厂房长度超过6060米时，则米时，则需要在中部再加设一道支撑需要在中部再加设一道支撑§柱间支撑的型式：根据厂房使用要求可以布置柱间支撑的型式：根据厂房使用要求可以布置成十字型或者八字型成十字型或者八字型§柱间支撑作用：主要传递山墙传来的风荷载，柱间支撑作用：主要传递山墙传来的风荷载，增加房屋整体刚度增加房屋整体刚度 十字型支撑 八字型柱间支撑 八字型柱间支撑节点构造八字型柱间支撑节点构造节点板圆管支撑 柱间支撑连接节点详图柱间支撑连接节点详图 柱间支撑节点构造节点板节点板圆管钢柱圆管支撑 圆管支撑扁钢连接件 §柱间支撑受力分析柱间支撑受力分析 柱间支撑斜杆按拉杆设计，如图所示，当杆件受压时柱间支撑斜杆按拉杆设计，如图所示，当杆件受压时 退出工作，另一个斜拉杆承载。
退出工作，另一个斜拉杆承载 Ø 柱间支撑计算柱间支撑计算§按拉杆设计，所受拉力为：按拉杆设计，所受拉力为：§强度验算强度验算: :§刚度验算刚度验算: : ——拉杆长细比容许值拉杆长细比容许值 200l9.5.2 9.5.2 — 压型钢板设计压型钢板设计v9.5.1 压型钢板的材料和截面形式v9.5.2 压型钢板的截面几何特性v9.5.3 压型钢板荷载和荷载组合v9.5.4 薄壁构件的板件有效宽度v9.5.5 压型钢板强度和挠度计算v9.5.5 压型钢板的构造规定 压型钢板特点：压型钢板特点：Ø自重轻、强度高、刚度较大、抗震性能较好、施工自重轻、强度高、刚度较大、抗震性能较好、施工安装方便，易于维护更新，便于商品化、工业化生安装方便，易于维护更新，便于商品化、工业化生产的特点产的特点Ø具有简洁、美观的外观，丰富多彩的色调以及灵活具有简洁、美观的外观，丰富多彩的色调以及灵活的组合方式，是一种较为理想围护结构用材的组合方式，是一种较为理想围护结构用材 9.5.1 压型钢板的材料和截面形式 压型钢板的定义压型钢板的定义：：Ø压型钢板是将薄钢板压型钢板是将薄钢板( (彩色薄钢板）经辊压冷彩色薄钢板）经辊压冷弯成弯成V V型、型、U U型、型、W W型等类似形状，用于建筑屋型等类似形状，用于建筑屋面、墙面和楼板的建筑材料。
面、墙面和楼板的建筑材料Ø压型钢板按波高分高波板、中波板和低波板三压型钢板按波高分高波板、中波板和低波板三种板型屋面宜采用波高和波距较大的压型钢种板型屋面宜采用波高和波距较大的压型钢板，墙角宜选用波高和波距较小的压型钢板板，墙角宜选用波高和波距较小的压型钢板 彩色钢卷板彩色钢卷板 彩钢板外墙面 应用在组合楼板的镀锌压型钢板 压型钢板的应用：压型钢板的应用：Ø广泛用于工业建筑、公共建筑物的屋面、墙面等围广泛用于工业建筑、公共建筑物的屋面、墙面等围护结构及建筑物内部的隔断；护结构及建筑物内部的隔断；Ø还大量用作组合楼板或混凝土楼板，并作为承载构还大量用作组合楼板或混凝土楼板，并作为承载构件或永久性模板使用；件或永久性模板使用；Ø在大中型工业厂房、仓库以及体育馆、影剧院、展在大中型工业厂房、仓库以及体育馆、影剧院、展览馆、住宅、别墅、高层建筑、活动房屋等工业与览馆、住宅、别墅、高层建筑、活动房屋等工业与民用建筑中，压型钢板的使用正日趋广泛民用建筑中，压型钢板的使用正日趋广泛 彩色压型钢板的构成：彩色压型钢板的构成： 由基材、镀层和涂层三部分组成由基材、镀层和涂层三部分组成Ø基材：由板厚度为基材：由板厚度为0.5mm0.5mm～～2.0mm2.0mm的薄钢板经冷的薄钢板经冷轧或冲压成型。
轧或冲压成型Ø镀层：热镀锌、热镀锌铝合金、热镀铝和热镀镀层：热镀锌、热镀锌铝合金、热镀铝和热镀锌等Ø涂层：聚脂涂料、有机硅改性聚脂涂料等涂层：聚脂涂料、有机硅改性聚脂涂料等 压型钢板的使用寿命：压型钢板的使用寿命：Ø压型钢板的使用寿命涉及钢板质量、成品保护、压型钢板的使用寿命涉及钢板质量、成品保护、建筑物使用环境等多种因素建筑物使用环境等多种因素Ø一般压型钢板使用期限在一般压型钢板使用期限在8-158-15年左右年左右我国使用进口彩钢板的建筑工程，至今已有用进口彩钢板的建筑工程，至今已有2020年的历年的历史 压型钢板截面及涂层示意图钢板基材镀锌层初涂层精涂层 压型钢板的选用原则压型钢板的选用原则:Ø优先选用带有彩色涂层和镀锌、铝的钢卷板优先选用带有彩色涂层和镀锌、铝的钢卷板Ø优先采用压型钢板定型产品优先采用压型钢板定型产品Ø应在满足建筑功能、承载要求和方便施工的前提应在满足建筑功能、承载要求和方便施工的前提下，注意节约材料，提高压型钢板的覆盖率和使下，注意节约材料，提高压型钢板的覆盖率和使用寿命压型钢板通常不适用于受有强烈侵蚀作用寿命压型钢板通常不适用于受有强烈侵蚀作用的场合。
对处于有较强侵蚀作用环境的压型钢用的场合对处于有较强侵蚀作用环境的压型钢板，应进行有针对性的特殊防腐处理板，应进行有针对性的特殊防腐处理 压型钢板的类型及应用：压型钢板的类型及应用： 按表面处理方法分 镀锌钢板 彩色镀锌钢板 彩色镀铝锌钢板 仅适用于组合楼板 适用于屋面和墙面 压型钢板的截面形式压型钢板的截面形式 ：压型钢板的截面形式：压型钢板的截面形式（板型）较多，国内生产的轧机已能生产几（板型）较多，国内生产的轧机已能生产几十种板型，但真正在工程中应用较多的板型十种板型，但真正在工程中应用较多的板型也就十几种下图给出了几种压型钢板的截也就十几种下图给出了几种压型钢板的截面形式a）（b）（c）（d）（e）（f）压型钢板的截面形式 Ø上图（上图（a a）、（）、（b b）是早期的压型钢板板型，截面）是早期的压型钢板板型，截面形式较为简单，板和檩条、墙梁的固定采用钩头形式较为简单，板和檩条、墙梁的固定采用钩头螺栓和自攻螺钉、拉铆钉当作屋面板时，因板螺栓和自攻螺钉、拉铆钉当作屋面板时，因板需开孔，所以防水问题难以解决，目前已不在屋需开孔，所以防水问题难以解决，目前已不在屋面上采用。
面上采用Ø（（c c）、（）、（d d）是属于带加劲的板型，增加了压型）是属于带加劲的板型，增加了压型钢板的截面刚度，用作墙板时加劲产生的竖向线钢板的截面刚度，用作墙板时加劲产生的竖向线条还可增加墙板的美感条还可增加墙板的美感Ø(e)(e)、、(f)(f)是近年来用在屋面上的板型，其特点是是近年来用在屋面上的板型，其特点是板和板、板与檩条的连接通过支架咬合在一起，板和板、板与檩条的连接通过支架咬合在一起，板上无需开孔，屋面上没有明钉，从而有效地解板上无需开孔，屋面上没有明钉，从而有效地解决了防水、渗漏问题决了防水、渗漏问题 压型钢板的表示方法：压型钢板的表示方法： 压型钢板板型的表示方法压型钢板板型的表示方法为：为：YXYX波高－波距－有效波高－波距－有效覆盖宽度覆盖宽度 如如YX15-380-760YX15-380-760即表示：即表示： 波高为波高为15mm15mm、波距为、波距为380mm380mm、板的有效覆盖宽度为、板的有效覆盖宽度为760mm760mm的板型；的板型； 压型钢板的厚度需另外注压型钢板的厚度需另外注明 YX15-380-760X型 Ø压型钢板根据波高的不同，一般分为低波板压型钢板根据波高的不同，一般分为低波板( (波波高高<30mm)<30mm)、中波板、中波板( (波高为波高为3030—70mm)70mm)和高波板和高波板( (波高波高>70mm)>70mm)。
波高越高，截面的抗弯刚度就越波高越高，截面的抗弯刚度就越大，承受的荷载也就越大大，承受的荷载也就越大Ø屋面板一般选用中波板和高波板，中波在实际采屋面板一般选用中波板和高波板，中波在实际采用的最多墙板常采用低波板因高波板、中波用的最多墙板常采用低波板因高波板、中波板的装饰效果较差，一般不在墙板中采用板的装饰效果较差，一般不在墙板中采用 计算单元:采用单槽口作为计算单元9.5.2压型钢板截面几何特性 Ø线性元件算法线性元件算法: : 压型钢板的厚度较薄且各板段厚度相等，因此可压型钢板的厚度较薄且各板段厚度相等，因此可用其板厚的中线来计算截面特性这种计算法称用其板厚的中线来计算截面特性这种计算法称为线性元件算法为线性元件算法Ø以此算得的截面特性以此算得的截面特性A A、、I I，乘以板厚，乘以板厚t t，便是单槽，便是单槽截面的各几何特性值截面的各几何特性值 Ø 用用∑∑b b代表单槽口中线总长则：代表单槽口中线总长则： ∑∑b=b1+b2+2b3b=b1+b2+2b3Ø这样，形心轴这样，形心轴x x与受压翼缘与受压翼缘b1b1中线之间的距离中线之间的距离是：是： Ø单槽口对于上翼缘边和下翼缘边的截面模量单槽口对于上翼缘边和下翼缘边的截面模量 抵抗矩分别为：抵抗矩分别为：上翼缘：下翼缘: Ø线性元件法计算是按折线截面原则进行的，略去线性元件法计算是按折线截面原则进行的，略去了各转折处了各转折处圆弧过渡圆弧过渡的影响。
的影响Ø精确计算表明，其影响在精确计算表明，其影响在0.50.5％％- 4.5- 4.5％，可以％，可以略略去不计去不计Ø当板件的当板件的受压部分受压部分为部分有效时，应为部分有效时，应采用有效宽采用有效宽度度代替它的实际宽度代替它的实际宽度 l压型钢板用作屋面板的荷载：压型钢板用作屋面板的荷载：Ø永久荷载永久荷载—压型钢板自重，采用保温板尚需考虑压型钢板自重，采用保温板尚需考虑 保温层和防水层等自重；保温层和防水层等自重；Ø可变荷载可变荷载—雪荷载、屋面均布活荷载、屋面检修雪荷载、屋面均布活荷载、屋面检修 集中荷载、积灰荷载、风荷载等；集中荷载、积灰荷载、风荷载等；Ø偶然荷载偶然荷载—地震作用、爆炸或其他意外荷载地震作用、爆炸或其他意外荷载 9.5.3 压型钢板的荷载和荷载组合 Ø当屋面板为单层压型钢板构造时，永久荷载仅当屋面板为单层压型钢板构造时，永久荷载仅为压型钢板的自重；为压型钢板的自重；Ø当屋面板为双层板构造时当屋面板为双层板构造时( (中间设置玻璃棉保中间设置玻璃棉保温层温层) )，作用在底板，作用在底板( (下层压型钢板下层压型钢板) )上的永久上的永久荷载除其自重外，还需考虑保温材料和龙骨的荷载除其自重外，还需考虑保温材料和龙骨的重量。
重量 Ø设计或选用屋面压型钢板时，应考虑风吸力引起设计或选用屋面压型钢板时，应考虑风吸力引起截面应力反号的影响，此时，不计入风吸力外所截面应力反号的影响，此时，不计入风吸力外所有可变荷载效应的影响，构件自重的荷载分项系有可变荷载效应的影响，构件自重的荷载分项系数取作数取作1.01.0Ø压型钢板通常仅限于用于不上人屋面，此类屋面压型钢板通常仅限于用于不上人屋面，此类屋面活荷载标准值可取活荷载标准值可取0.3KN/m0.3KN/m2 2 屋面检修集中荷载屋面检修集中荷载标准值取标准值取0.5KN0.5KN，作用于压型钢板跨中作用于压型钢板跨中 Ø可变荷载：可变荷载：§在计算屋面压型钢板的可变荷载时，与刚架荷载在计算屋面压型钢板的可变荷载时，与刚架荷载计算类似，需要考虑屋面均布活荷载、雪荷载和计算类似，需要考虑屋面均布活荷载、雪荷载和积灰荷载，积灰荷载，§施工检修集中荷载一般取情况下取施工检修集中荷载一般取情况下取1.0kN1.0kN，当施工，当施工检修集中荷载大于检修集中荷载大于1.0kN1.0kN时，应按实际情况取用时，应按实际情况取用 Ø当按当按单槽口单槽口截面受截面受弯构件设计屋面板弯构件设计屋面板时，需要将作用在时，需要将作用在一个波距上的集中一个波距上的集中荷载折算成板宽度荷载折算成板宽度方向上的线荷载：方向上的线荷载： η－折算系数取0.5 Ø进行上述换算，主要是考虑到相邻槽口的共同进行上述换算，主要是考虑到相邻槽口的共同工作作用提高了板承受集中荷载的能力。
折算工作作用提高了板承受集中荷载的能力折算系数取系数取ηη=0.5=0.5，相当于在单槽口的连续梁上，，相当于在单槽口的连续梁上，作用了一个作用了一个0.5F0.5F的集中荷载的集中荷载Ø屋面板和墙板的风荷载体型系数不同于刚架计屋面板和墙板的风荷载体型系数不同于刚架计算，应按算，应按《《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》》CECS102-2002CECS102-2002取用 l压型钢板的荷载组合压型钢板的荷载组合: : 计算内力时，应主要考虑以下两种荷载组合：计算内力时，应主要考虑以下两种荷载组合：Ø1.21.2××永久荷载永久荷载+1.4+1.4××max{max{屋面均布活荷载，雪荷屋面均布活荷载，雪荷载载} }；；Ø1.21.2××永久荷载永久荷载+1.4+1.4××施工检修集中荷载换算值施工检修集中荷载换算值 当需考虑风吸力对屋面压型钢板的受力影响时，还当需考虑风吸力对屋面压型钢板的受力影响时，还应进行下式的荷载组合：应进行下式的荷载组合：Ø1.01.0××永久荷载永久荷载+1.4+1.4××风吸力荷载风吸力荷载 l 允许板件受压屈曲：允许板件受压屈曲：Ø压型钢板和用于檩条、墙梁的卷边槽钢和压型钢板和用于檩条、墙梁的卷边槽钢和Z Z形钢都形钢都属于冷弯薄壁构件，这类构件属于冷弯薄壁构件，这类构件允许板件受压屈曲允许板件受压屈曲并利用其屈曲后强度并利用其屈曲后强度。
Ø在其在其强度和稳定性计算强度和稳定性计算公式中截面特性公式中截面特性一般以有一般以有效截面为准效截面为准Ø但对于对于翼缘宽厚比较大的压型钢板，设置尺但对于对于翼缘宽厚比较大的压型钢板，设置尺寸适当的寸适当的中间纵向加劲肋中间纵向加劲肋，就可以保证翼缘受压，就可以保证翼缘受压时全部有效时全部有效 9.5.4 薄壁构件的板件有效宽度 l加劲肋尺寸包括两方面要求：加劲肋尺寸包括两方面要求： 要求要求1 1：中间加劲肋应符合以下公式要求：：中间加劲肋应符合以下公式要求： Iis:中间加劲肋截面对平行于被加劲肋之重心轴的惯性矩；bs：子板件的宽度；t：板件的厚度 对边缘加劲肋：其惯性矩 Ies要求不小于中间加劲肋的一半，计算时在以上公式中用b代替bs 要求2：中间加劲肋的间距不能过大，即满足：对于设置边加劲肋的受压翼缘宽厚比应满足下式： 计算原则：压型钢板的强度和挠度取单槽口的计算原则：压型钢板的强度和挠度取单槽口的有效截面，按受弯构件计算内力分析时把檁条有效截面，按受弯构件计算内力分析时把檁条视为压型钢板的支座，考虑不同荷载组合，按多视为压型钢板的支座，考虑不同荷载组合，按多跨连续梁进行计算。
跨连续梁进行计算l压型钢板腹板的剪应力计算：压型钢板腹板的剪应力计算：当时当时9.5.5 压型钢板的强度和挠度计算 l压型钢板支座处腹板的局部受压承载力计算压型钢板支座处腹板的局部受压承载力计算l压型钢板同时承受弯矩压型钢板同时承受弯矩M M和支座反力和支座反力R R的截面，应的截面，应满足下列要求：满足下列要求：l压型钢板同时承受弯矩和剪力的截面，应满足下压型钢板同时承受弯矩和剪力的截面，应满足下 列要求：列要求： l压型钢板的挠度限值压型钢板的挠度限值 压型钢板的挠度与跨度之比不应超过下列限值：压型钢板的挠度与跨度之比不应超过下列限值：Ø 屋面板：屋面板：Ø墙面板：墙面板：屋面坡度<1/20时 1/250屋面坡度≥1/20时 1/200 1/150 Ø腹板与翼缘水平面之间的夹角不宜小于腹板与翼缘水平面之间的夹角不宜小于4545°°Ø宜采用长尺寸板材，以减少板长度方向的搭接宜采用长尺寸板材，以减少板长度方向的搭接Ø长度方向的搭接端必须与支撑构件长度方向的搭接端必须与支撑构件( (如檩条、墙梁等如檩条、墙梁等) )有可靠有可靠的连接部位应设置防水密封胶带。
的连接部位应设置防水密封胶带Ø压型钢板的搭接长度不宜小于下列限值：压型钢板的搭接长度不宜小于下列限值： 高波（波高高波（波高 >70mm>70mm）压型钢板：）压型钢板：350mm350mm 低波（波高低波（波高 <70mm<70mm）压型钢板：）压型钢板： 屋面坡度屋面坡度 < 1/10< 1/10时：时：250mm250mm 屋面坡度屋面坡度 > 1/10> 1/10时：时：200mm200mm 墙面：墙面： 压型钢板：压型钢板：120mm120mm 屋面：9.5.6 压型钢板的构造规定 搭接式扣和式咬合式 l压型钢板的搭接方式：压型钢板的搭接方式：Ø 墙面压型钢板之间的侧向连接：一般采用搭接连墙面压型钢板之间的侧向连接：一般采用搭接连接，搭接宽度通常为半波接，搭接宽度通常为半波Ø屋面压型钢板之间的侧向连接：有搭接和咬边连接屋面压型钢板之间的侧向连接：有搭接和咬边连接两种两种Ø搭接宽度视压型钢板规格而定，可仅搭接半波，也搭接宽度视压型钢板规格而定，可仅搭接半波，也可搭接一波半。
屋面、墙面压型钢板的侧向搭接方可搭接一波半屋面、墙面压型钢板的侧向搭接方向应与主导风向一致，如下图所示向应与主导风向一致，如下图所示 压型钢板的侧向搭接示意图 屋面压型钢板的长向搭接：屋面压型钢板的长向搭接： 应将靠近屋脊方向的板件置于上方，并在搭接部应将靠近屋脊方向的板件置于上方，并在搭接部位设置防水密封带，以利防水位设置防水密封带，以利防水 l压型钢板的构造设置：压型钢板的构造设置：Ø屋面高波压型钢板用单向固定螺栓与固定支架连接，屋面高波压型钢板用单向固定螺栓与固定支架连接，通常每波设置一个；通常每波设置一个；Ø屋面低波压型钢板及墙面压型钢板采用钩头螺栓或屋面低波压型钢板及墙面压型钢板采用钩头螺栓或自攻螺钉直接与檩条或墙梁连接，可每波设置一个，自攻螺钉直接与檩条或墙梁连接，可每波设置一个，也可每隔一波设置一个，但每块压型钢板不得少于也可每隔一波设置一个，但每块压型钢板不得少于3 3个连接件，搭接波处必须设置连接件；个连接件，搭接波处必须设置连接件；Ø压型钢板与檩条或墙梁的连接示意图如下：压型钢板与檩条或墙梁的连接示意图如下： 外墙板端部收边处理 砌体0.9-1.0米l为了延长压型钢板的使用寿命，防止硬物撞击，一般在地面以上0.9～1.0m的范围内砌筑砌体结构墙体。
l为提高压型钢板的保温、隔热性，可采用聚苯乙烯与两层压型钢板复合制成的夹心板，如EPS板等 聚酯（墙面）彩钢夹芯（EPS）板 聚氨酯（屋面）彩钢夹芯板 保温岩棉 压型钢板设计－小结压型钢板设计－小结l压型钢板截面几何特性采用压型钢板截面几何特性采用“线性元件法线性元件法”计计算l压型钢板的可变荷载计算时要考虑施工检修集压型钢板的可变荷载计算时要考虑施工检修集中荷载的影响中荷载的影响l压型钢板的剪应力计算需要考虑腹板的高厚比压型钢板的剪应力计算需要考虑腹板的高厚比影响l压型钢板的搭接长度与波高和屋面坡度有关压型钢板的搭接长度与波高和屋面坡度有关。