北工大钢结构课件第一章.ppt

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1、第 1 章 轻型门式刚架结构 1.1 概 述 1.1.1 单层门式刚架结构的组成 承重构件：门式刚架的梁、柱构件 焊接H形钢(等截面或变截面),热轧H型钢(等截面) 焊接变截面的H形截面采用较多。 单跨刚架的梁-柱节点采用刚接； 多跨刚架的梁-柱节点大多刚架和铰接并用。 柱脚可与基础刚架或铰接。,檩条、墙梁：冷弯薄壁型钢 槽钢、卷边槽形、Z形 围护结构（屋面、墙面）：压型钢板 保温隔热材料：聚苯乙烯泡沫塑料、硬质聚氨酯泡沫塑料、岩棉、矿棉、玻璃棉 适当设置支撑,单层轻型钢结构房屋的组成,1.1.2 单层门式刚架结构的特点 （1）质量轻 围护结构(屋面、墙面)的质量都很轻，因而支承它们的门式刚架

2、也很轻； 地基的处理费用相对较低，基础做得比较小； 在相同地震烈度下门式刚架结构的地震反应小， 风荷载对门式刚架结构构件的受力影响较大，风荷载产生的吸力可能会使屋面金属压型板、檩条的受力反向，当风荷载或房屋较高时，风荷载可能是刚架设计的控制荷载。,（2）工业化程度高，施工周期短 构件为工厂制作,质量易于保证,工地安装方便；构件之间的连接采用高强度螺栓连接。 （3）综合经济效益高 设计周期短； 构件采用先进自动化设备制造； 原材料的种类较少；便于运输； 工程周期短，资金回报快，投资效益高。,（4）柱网布置比较灵活 柱网布置不受模数限制， 柱距：根据使用要求和用钢量最省的原则。 其他特点： （1）

3、门式刚架体系的整体性依靠檩条、墙梁及隅撑来保证，从而减少了屋盖支撑的数量； 支撑多用张紧的圆钢制成，很轻便。,（2）门式刚架的梁、柱多采用变截面构件，可以节省材料。 柱为楔形构件，梁则由多段楔形构件组成。 梁、柱腹板在设计时利用屈曲后强度，可使腹板宽厚比放大（腹板厚度较薄）。 塑性设计不再适用。,（3） 组成构件的板件较薄，对制作、涂装、运输、安装的要求高。 板件的宽厚比大，使得构件在外力撞击下容易发生局部变形。 锈蚀对构件截面削弱带来的后果更为严重。 构件的抗弯刚度、抗扭刚度比较小，结构的整体刚度也比较柔。因此，在运输和安装过程中要采取必要的措施，防止构件发生弯曲和扭转变形。,1.1.3 门

4、式刚架结构的应用情况 门式刚架轻型房屋钢结构技术规程 轻型的厂房、仓库、大型超市、体育馆、展览厅及活动房屋、加层建筑等。,1.2 结构形式和结构布置 1.2.1 门式刚架的结构形式,单跨单脊单坡 单跨单脊双坡,多跨单脊双坡,双跨单脊双坡 单跨单脊双坡,双跨多脊多坡,（1）门式刚架的梁、柱截面形式 变截面，等截面 实腹焊接工字形截面或轧制H形截面。 变截面构件通常改变腹板的高度，作成楔形。 （2）门式刚架的柱脚 铰接，按支承设计，通常为平板支座，设一对或两对地脚螺栓。 刚接，当用于工业厂房且有桥式吊车时。,（3）门式刚架轻型房屋屋面坡度 宜取1/201/8，雨水较多地区取较大值。 （4）门式刚架

5、的组成 可由多个梁、柱单元构件组成， 柱一般为单独单元构件， 斜梁可根据运输条件划分为若干个单元。 单元构件本身采用焊接， 单元之间可通过端板用高强度螺栓连接。,1.2.2 结 构 布 置 1.2.2.1 刚架的建筑尺寸和布置 （1）门式刚架的跨度，取横向刚架柱间的距离，宜为936m，以3m为模数，但可不受模数限制。 （2）门式刚架的高度，取地坪柱轴线与斜梁轴线交点的高度，宜为4.59m，可适当放大。 （3）柱的轴线，取柱下端（较小端）中心的竖向轴线，工业建筑边柱的定位轴线宜取柱外皮。 （4）斜梁的轴线，取通过变截面梁段最小端中心与斜梁上表面平行的轴线。,（5）门式刚架的间距，综合考虑刚架跨度

6、、荷载条件及使用要求等因素，宜取6m、7.5m或9m。 （6）挑檐长度，根据使用要求确定，宜为0.51.2m，其上翼缘坡度取与刚架斜梁坡度相同。 （7）门式刚架的温度区段， 纵向温度区段300m；横向温度区段150m； 当有计算依据时，温度区段可适当放大。 当房屋的平面尺寸超过规定时，需设置伸缩缝，伸缩缝可采用两种做法： （a）设置双柱；（b）在搭接檩条的螺栓处采用长圆孔，并使该处屋面板在构造上允许涨缩。,1.2.2.2 檩条和墙梁的布置 （1）屋面檩条，一般应等间距布置。 但在屋脊处，应沿屋脊两侧各布置一道檩条，使得屋面板的外伸宽度不要太长（小于200mm），在天沟附近布置一道檩条，以便于天

7、沟的固定。确定檩条间距时，应综合考虑天窗、通风屋脊、采光带、屋面材料、檩条规格等因素，按计算确定。 （2）侧墙墙梁，当采用压型钢板作围护结构时，墙梁宜布置在刚架柱的外侧，其间距由墙板板型和规格确定，且不大于由计算确定的数值。,1.2.2.3 支撑和刚性系杆的布置 支撑和刚性系杆的布置应符合下列规定： （1）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。 （2）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。 （3）端部支撑宜设在温度区段端部的第一或第二个开间。 柱间支撑的间距一般取3045m。,（4）当房屋高度较大时，柱间支撑应分层设置；当房屋

8、宽度大于60m，内柱列宜适当设置支撑。 （5）当端部支撑设在端部第二个开间时，在第一个开间的相应位置应设置刚性系杆。 （6）在刚架转折处（边柱柱顶、屋脊及多跨刚架的中柱柱顶）应沿房屋全长设置刚性系杆。 （7）由支撑斜杆等组成的水平桁架，其直腹杆宜按刚性系杆考虑。,（8）刚性系杆可由檩条兼任，此时檩条应满足压弯构件的承载力和刚度要求，当不满足时可在刚架斜梁间设置钢管、H型钢等杆件。 门式刚架轻型房屋钢结构的支撑宜用十字交叉圆钢支撑，圆钢与相连构件的夹角宜接近45，不超过3060。圆钢应采用特制的连接件与梁、柱腹板连接，校正定位后张紧固定。张紧手段最好用花篮螺丝。,1.3 刚 架 设 计 1.3.

9、1 荷载及荷载组成 包括永久荷载和可变荷载 1.3.1.1 永久荷载 永久荷载包括：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、支撑、吊顶、墙面构件和刚架自身等。,1.3.1.2 可变荷载 （1）屋面活荷载： 当采用压型钢板轻型屋面时，屋面竖向均布活荷载的标准值（按水平投影面积计算）应取0.5kN/m2； 对受荷水平投影面积超过60m2的刚架结构，计算时采用的竖向均布活荷载标准值可取0.3kN/m2。 设计屋面板和檩条时，应考虑施工和检修集中荷载（人和小工具的重力），其标准值为1kN。,（2）屋面雪荷载和积灰荷载： 屋面雪荷载和积灰荷载的标准值应按荷载规范的规定采用。 （

10、3）吊车荷载： 包括竖向荷载和纵向及横向水平荷载，按照荷载规范的规定采用。 （4）地震作用：按现行国家标准建筑抗震设计规范GB50011-2001的规定计算。,（5）风荷载： 垂直于建筑物表面的风荷载按下列公式计算：,风荷载标准值（kN/m2）； 基本风压，按照荷载规范的规定采用； 风荷载高度变化系数，按照荷载规范的规 定采用，当高度小于10m时， 应按10m高度处的 数值采用； 风荷载体型系数。,1.3.1.3 荷组合效应载 门式刚架，其荷载效应的组合，按下列组合原则： （1）屋面均布活荷载不与雪荷载同时考虑，应取两者中的较大者； （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；

11、 （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）多台吊车的组合应符合荷载规范的规定； （5）当需要考虑地震作用时，风荷载不与地震作用同时考虑。,在进行刚架内力分析时，所需考虑的荷载效应组合主要有： （1）1.2永久荷载+0.91.4积灰荷载+max屋面均布活荷载、雪荷载+0.91.4（风荷载+吊车竖向及水平荷载）； （2）1.0永久荷载+1.4风荷载。 组合(1) 用于截面强度和构件稳定性计算。 组合()用于锚栓抗拉计算，其永久荷载的抗力分项系数取1.0。 由于门式刚架结构的自重较轻，地震作用产生的荷载效应一般较小。,1.3.2 刚架的内力和侧移计算 1.3.2

12、.1 内力计算 变截面门式刚架的内力通常采用杆系单元的有限元（直接刚度法）编制程序上机计算。 计算时将变截面的梁、柱构件分为若干段，每段的几何特性当作常量，也可采用楔形单元。 地震作用的效应可采用底部剪力法分析确定。 当需要手算校核时，可采用一般结构力学方法（如力法、位移法、弯矩分配法等）或利用静力计算的公式、图表进行。,根据不同荷载组合下的内力分析结果，找出控制截面的内力组合，控制截面的位置一般在柱底、柱顶、柱牛腿连接处及梁端、梁跨中等截面，控制截面的内力组合主要有： （1）最大轴压力 和同时出现的 及 的较大值。 （2）最大弯矩 和同时出现的 及 的较大值。 这两种情况有可能是重合的。以上

13、是针对截面双轴对称的构件而言的。 如果是单轴对称截面，则需要区分正、负弯矩。,鉴于轻型门式刚架自重很轻，锚栓在强风作用下有 可能受到拔起的力，还需要第 3 种组合，即： （3）最小轴压力 和相应的 及 ，出现在 永久荷载和风荷载共同作用下，当柱脚铰 。,1.3.2.2 侧移计算 变截面门式刚架的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。侧移计算可以在计算机上进行。 规程给出柱顶侧移的简化公式， 可以在初选构件截面时估算侧移刚度，以免因刚度不足而需要重新调整构件截面。 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：放大柱或（和）梁的截面尺寸，改

14、铰接柱脚为刚接柱脚；把多跨框架中的个别摇摆柱改为上端和梁刚接。,1.3.3 刚架柱和梁的设计 1.3.3.1 梁、柱板件的宽厚比限值和腹板屈曲后强度 （1）梁、柱板件的宽厚比限值,工字形截面梁、柱构件腹板的高厚比限值：,工字形截面构件受压翼缘板的宽厚比限值：,（2）腹板屈曲后强度利用 在进行刚架梁、柱构件的截面设计时，为了节省钢材，允许腹板发生局部屈曲，并利用其屈曲后强度。 工字形截面构件腹板的受剪板幅，当腹板的高度变化不超过60mm/m时，其抗剪承载力设计值可按下列公式计算：,当 时,当 时,当 时,（1-5a）,（1-5b）,（1-5c）,当腹板的高度变化超过60mm/m时，公式（1-5）

15、不再适用。,(1-4),钢材的抗剪强度设计值； 腹板屈曲后抗剪强度设计值； 腹板板幅的平均高度； 参数，按公式（1-6）进行计算。,（1-6）,当 时,当 时,腹板横向加劲肋的间距； 腹板在纯剪切荷载作用下的屈曲系数。 当不设中间加劲肋时 。,（1-7a）,（1-7b）,（3）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幅利用屈曲后强度时，应按有效宽度计算其截面几何特性。有效宽度取为：,（3）腹板的有效宽度 腹板全部受压时，有效宽度： （1-8a） 腹板部分受拉时，受拉区全部有效，受压区有效宽度 （1-8b） 腹板受压区有效宽度； 有效宽度系数，按下列公式进行计算： 当 时 （1-

16、9a） 当 时 （1-9b） 当 时 （1-9c）,与板件受弯、受压有关的参数，按下式计算： 板件在正应力作用下的屈曲系数。,腹板边缘正应力比值，以压为正，拉为负，,，,（1-10）,（1-11）,当腹板边缘最大应力 时，计算 时 可用 代替式（1-10）中的 ， 为 抗力分项系数，取 。,腹板有效宽度 ，沿腹板高度按下列规则分布,当腹板全截面受压，即 时,当腹板部分截面受拉，即 时,（1-12）,（1-13）,（1-14）,1.3.3.2 刚架梁、柱构件的强度计算 （1）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下列要求： 当 时 （1-15a） 当 时,（1-15b）,当截

17、面为双轴对称时,（1-16）,两翼缘所承担的弯矩； 构件有效截面最大受压纤维的截面模量； 构件有效截面所承担的弯矩， ； 构件翼缘的截面面积； 腹板抗剪承载力设计值，按公式（1-4）计算。,（1-4）,（2）工字形截面受弯构件在剪力 、弯矩 和 轴力 共同作用下的强度应符合下列要求： 当 时 （1-17）,当截面为双轴对称时,当 时,（1-18）,（1-19）,（1-20）,有效截面面积； 兼承压力时两翼缘所能承受的弯矩。,1.3.3.3 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。 规程规定，当利用

18、腹板屈曲后抗剪强度时，横向加劲肋间距 宜取 。,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杆的作用，而横向加劲肋则相当于受压的桁架竖杆。 中间横向加劲肋承受的力： 集中荷载，翼缘转折产生的压力，拉力场产生的压力,中间横向加劲肋承受拉力场所产生的压力，计算公式：,当 时,当 时,(1-22a),(1-22b),拉力场产生的压力； 利用拉力场时腹板的屈曲剪应力； 参数，按公式（1-6）计算。,加劲肋稳定性验算按规范的规定进行，计算长度取腹板 高度 ，截面取加劲肋全部和其两侧各 宽 度范围内的腹板面积,按两端铰接轴心受压构件计算。,（1-21）,1.3.

19、3.4 变截面柱在刚架平面内的整体稳定计算,小头的轴线压力设计值； 大头的弯矩设计值； 小头的有效截面面积； 大头有效截面最大受压纤维的截面模量； 杆件轴心受压稳定系数，按楔形柱确定其计算长度， 取小头截面的回转半径，由GB50017规范查出； 等效弯矩系数，由于轻型门式刚架都属于有侧移失稳，故,（1-23）,（1-24）,参数，计算 时回转半径 以小头截面为准。,当柱的最大弯矩不出现在大头时， 和 分别取最大弯矩 和该弯矩所在截面的有效截面模量。,1.3.3.5 变截面柱在刚架平面内的计算长度 截面高度呈线性变化的柱，在刚架平面内的计算长度 应取为 ， 式中 为柱的几何高度， 为计算长度系数

20、。 （1）查表法：适合手算的方法，用于柱脚铰接的对称刚架。 （a）柱脚铰接单跨刚架楔形柱的 由表1-2查得。 柱的线刚度 和梁的线刚度 分别按下列公式计算,（1-25）,（1-26）,、 分别为柱小头和柱大头的截面惯性矩； 梁最小截面的惯性矩； 半跨斜梁长度； 斜梁换算长度系数，当梁为等截面时 。 、 分别为第一、二楔形段的斜率， 相连楔形段的长度比。,（2）一阶分析法：普遍适用于各种情况，并且适用于上机计算。 （3）二阶分析法：要求有二阶分析的计算程序。,1.3.3.6 变截面柱在刚架平面外的整体稳定计算 变截面柱的平面外整体稳定应分段按下列公式计算：,轴心受压构件弯矩作用平面外的稳定系数，

21、以小头为准， 按 GB50017规范的规定采用，计算长度取侧向支承点的 距离。若各段线刚度差别较大，确定计算长度时可考虑 各段间的相互约束； 所计算构件段小头截面的轴向压力； 所计算构件段大头截面的弯矩；,（1-34）,等效弯矩系数，按下列公式确定： 对一端弯矩为零的区段 对两端弯曲应力基本相等的区段 在刚架平面内以小头为准的柱参数； 均匀弯曲楔形受弯构件的整体稳定系数， 对双轴对称的工字形截面构件：,（1-35）,（1-36）,（1-37）,（1-38）,（1-39）,（1-40）,构件小头的截面面积， 构件小头的截面高度， 构件小头的截面模量 构件小头的截面受压翼缘厚度； 压翼缘截面面积；

22、 压翼缘与受压区腹板1/3高度组成的截面绕 轴的 回转半径； 楔形构件计算区段的平面外计算长度，取支撑点间 的距离。,当算得的值 大于0.6时，应按GB50017规范的规定 查出相应的 代替 值。,1.3.3.7 斜梁和隅撑的设计 当斜梁坡度不超过1:5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。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 倍。,当斜梁上翼缘承受集中荷载处不设横向加劲肋时，除应按 GB50017

23、规范的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，尚应满足下列公式的要求：,上翼缘所受的集中荷载； 、 分别为斜梁翼缘和腹板的厚度； 参数， ，在斜梁负弯矩区取零； 集中荷载作用处的弯矩； 有效截面最大受压纤维的截面模量。,（1-42）,（1-41）,（2）隅撑设计 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（山墙处刚架仅布置在一侧）作为斜梁侧向支承，隅撑的另一端连接在檩条上。,图1-13 隅撑的连接,隅撑间距不应大于所撑梁受压翼缘宽度的 倍。 隅撑应根据GB50017规范的规定按轴心受压构件的支撑来设计。隅撑截面常选用单根等边角钢，轴向压力按下列公式计

24、算。,梁负弯矩； 梁截面高度； 隅撑与檩条轴线的夹角。,当隅撑成对布置时，每根隅撑的计算轴压力可取公式（1-43）计算值的一半。 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 值乘以相应的折减系数。,（1-43）,1.3.3.8 节点设计 门式刚架结构中的节点有： 梁与柱连接节点 梁与梁拼接节点及柱脚 当有桥式吊车时，刚架柱上还有牛腿,（1）斜梁与柱的连接及斜梁拼接 门式刚架斜梁与柱的刚接连接，一般采用高强度螺栓-端板连接。具体构造有：,端板竖放 端板斜放,端板平放 斜梁拼接,斜梁拼接应按所受最大内力设计。当内力较小时，应按能承受不小于较小被连接截面承载力一半设计。

25、上述节点也称为端板连接节点，都必须按照刚接节点进行设计，即在保证必要的强度的同时，提供足够的转动刚度。宜采用高强度螺栓。,端板螺栓应成对地对称布置。在受拉翼缘和受压翼缘的内外两侧各设一排，并宜使每个翼缘的四个螺栓的中心与翼缘的中心重合。为此，将端板伸出截面高度范围以外形成外伸式连接，以免螺栓群的力臂不够大。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。,外伸式连接在节点的负弯矩作用下，可假定转动中心位于下翼缘中心线上。图示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：,梁上下翼缘中至中距离。,力偶 的压力由端板与柱翼缘间承压面传递，端板从下翼缘中心

26、伸出的宽度应不小于,端板宽度。,为了减小力偶作用下的局部变形，有必要在梁上下翼缘中线处设柱加劲肋。有加劲肋的节点，转动刚度比不设加劲肋者大。,若把端板斜放，因斜截面高度大，受压一侧端板可不外伸 。,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，按照绕下翼缘中心A的转动保持在弹性范围内的原则，此第三排螺 栓的拉力可以按 计算， 为A点至第三排螺栓的距离，两个螺栓可承弯矩 节点上剪力可以认为由上边二排抗拉螺栓以外的螺栓承受，第三排螺栓拉力未用足，可以和下面二排（或二排以上）螺栓共同抗剪。,螺栓排列应符合构造要求， 、 应满足扣紧螺栓所用工具的净空要求，通常不小于35mm，

27、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。,端板的厚度 可根据支承受条件按下列公式计算，但不应小于16mm，和梁端板相连的柱翼缘部分应与端板等厚度。,（a）伸臂类端板,（1-44a）,（b）无加劲肋类端板,（1-44b）,（c）两边支承类端板,当端板外伸时,（1-44c）,当端板平齐时,（1-44d）,（d）三边支承类端板,（1-44e）,一个高强度螺栓受拉承载力设计值； 、 分别为螺栓中心至腹板和翼缘板表面的距离； 、 分别为端板和加劲肋板的宽度； 螺栓的间距； 端板钢材的抗拉强度设计值。,在门式刚架斜梁与柱相交的节点域，应按下列公式验算

28、剪应力：,（1-45）,（1-46）,、 分别为节点域柱腹板的宽度和厚度； 斜梁端部高度或节点域高度； 节点承受的弯矩，对多跨刚架中间柱处，应取两侧 斜梁端弯矩的代数和或柱端弯矩； 节点域柱腹板的抗剪强度设计值。 当不满足公式（1-45）的要求时，应加厚腹板或设置斜加劲肋。,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。在端板设置螺栓处，应按下列公式验算构件腹板的强度：,当 时 （1-47a）,当 时 （1-47b）,翼缘内第二排一个螺栓的轴向拉力设计值； 高强度螺栓的预拉力； 螺栓中心至腹板表面的距离； 腹板厚度； 腹板钢材的抗拉强度设计值。 当不满足公式（1

29、-47）的要求时，可设置腹板加劲肋或局部加厚腹板。,（2）柱脚 门式刚架的柱脚，一般采用平板式铰接柱脚，,铰接柱脚,当有桥式吊车或刚架侧向刚度过弱时，则应采用 刚接柱脚,刚接柱脚,柱脚锚拴应采用Q235或Q345钢材制作。锚拴的锚固长度应符合现行国家标准建筑地基基础设计规范（GB500072002）的规定，锚拴端部按规定设置弯钩或栓板。 计算风荷载作用下柱脚锚拴的上拔力时，应计入柱间支撑的最大竖向分力，此时，不考虑活荷载（或雪荷载）、积灰荷载或附加荷载的影响，同时永久荷载的分项系数1.0。锚拴直径不宜小于24mm，且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。此水平剪力可由

30、底板与混凝土基础之间的摩擦力（摩擦系数可取0.4）或设置抗剪键承受。,（3）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，其构造见图。牛腿根部所受剪力、弯矩根据下式确定：,（1-48）,（1-49）,吊车梁与轨道在牛腿 上产生的反力； 吊车最大轮压在牛腿 上产生的最大反力。,牛腿截面一般采用焊接工字形截面，根部截面尺寸根据剪力 和弯矩 确定，做成变截面牛腿时，端部截面高度 不宜小于 。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。高强度螺栓的直径可根据需要选用，通常采用M16M24螺栓。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

31、接采用角焊缝，焊脚尺寸由剪力确定。,（4）摇摆柱与斜梁的连接构造 摇摆柱与斜梁的连接比较简单，构造图见图。,摇摆柱与斜梁的连接构造,1.5 檩 条 设 计 1.5.1 檩条的截面形式 檩条的截面形式可分为实腹式和格构式两种。当檩条跨度（柱距）不超过9m时，应优先选用实腹式檩条。,实腹式檩条的截面形式,普通热轧槽钢或轻型热轧槽钢截面，因板件较厚，用钢量较大，目前已不在工程中采用。 高频焊接H型钢截面，具有抗弯性能好的特点，适用于檩条跨度较大的场合，但H型钢截面的檩条与刚架斜梁的连接构造比较复杂。 冷弯薄壁型钢截面，在工程中的应用都很普遍。 卷边槽钢(C形钢）檩条适用于屋面坡度 的情况， 直卷边和

32、斜卷边Z形檩条适用于屋面坡度 的情况。 斜卷边Z形钢存放时可叠层堆放，占地少。做成连续梁檩条时，构造上也很简单。,格构式檩条的截面形式： 下撑式 平面桁架式 空腹式。 当屋面荷载较大或檩条跨度大于9m时，宜选用格构式檩条。格构式檩条的构造和支座相对复杂，侧向刚度较低，但用钢量较少。 本节只介绍冷弯薄壁型钢实腹式檩条的设计内容,下撑式,平面桁架式,空腹式,1.5.2 檩条的荷载和荷载组合 1.5.2.1檩条的荷载 （1）永久荷载： 压型钢板的自重，保温材料的重量，檩条和悬挂物的自重。 （2）可变荷载： 屋面均布活荷载、雪荷载和积灰荷载， 还需考虑施工检修集中荷载，一般取1.0kN，当施工检修集中

33、荷载大于1.0kN时，应按实际情况取用。,1.5.2.2 檩条的荷载组合 计算檩条内力时，主要考虑三种荷载组合： （1）1.2永久荷载+1.4max屋面均布活荷载，雪荷载； （2）1.2永久荷载+1.4施工检修集中荷载换算值； 当需要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： （3）1.0永久荷载+1.4风吸力荷载。 檩条的风荷载体型系数，按规程表A-2采用。对封闭的建筑，中间区为-1.15-1.3，边缘带-1.4-1.7，角部为-1.4-2.9，随有效受风面积的大小取值。,1.5.3 檩条的内力分析 刚架斜梁上的檩条，在垂直于地面的均布荷载作用下，属于双向受弯构件。在进行

34、内力分析时，首先要把均布荷载分解为沿截面形心主轴方向的荷载分量。,（1-66a）,（1-66b ）,竖向均布荷载设计值 和形心主轴 轴的夹角。 在屋面坡度不大的情况下，卷 边Z形钢的 指向上方（屋脊）。,卷边槽钢的 总是指向下方（屋檐）。 对设有拉条的简支檩条（和 墙梁）,由 、 分别引起 的 和 按表1-4计算。 对于多跨连续梁,在计算 时，不考虑活荷载的不利组 合，跨中和支座弯矩都近似 取 。,1.5.4 檩条的截面选择 1.5.4.1 强度计算 当屋面能阻止檩条的失稳和扭转时，可按下列强度公式验算截面：,（1-67）,、 对截面 轴和 轴的弯矩； 、 对两个形心主轴的有效净截面模量。,1

35、.5.4.2 整体稳定计算 当屋面不能阻止檩条上翼缘侧移和扭转时，受压下翼缘的稳定性应按公式（1-68）计算；,（1-68）,、 对两个形心主轴的有效净截面模量， 梁的整体稳定系数，按GB50018的规定由下式计算：,（1-69）,（1-70）,（1-71）,梁在弯矩作用平面外的长细比； 毛截面面积； 截面高度； 梁的侧向计算长度， ； 梁的侧向计算长度系数，按表1-5采用； 梁的跨度； 、 系数，按表1-5采用； 横向荷载作用点到弯心的垂直距离：对于偏心压杆或 当横向荷载作用在弯心时 ，当荷载不作用在 弯心且荷载方向指向弯心时为 负，而离开弯心时 为正；,对 轴的受压边缘毛截面截面模量； 毛

36、截面扇性惯性矩； 对 轴的毛截面惯性矩； 扭转惯性矩。 如按上列公式算得 值大于0.7，则应以 值代替 ， 值应按下式计算：,（1-72）,在式（1-67）和式（1-68）中截面模量都用有效截面，其值应按GB50018 规范的规定计算。但是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。对于和屋面板牢固连接并承受重力荷载的卷边槽钢、Z 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。,当 时 （1-73a）,当 时 （1-73b）,、 、 分别为截面高度、翼缘宽度和板件厚度。,GB50018规范所附卷边槽钢和卷边Z形钢规格，多数都在上述范围之内。需要提出注

37、意的是这两种截面的卷边宽度应符合GB50018规范的规定，见表1-6。 如选用公式（1-73）范围外的截面，应按有效截面进行验算。,1.5.4.3 变形计算 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（1-74）进行验算。,（1-74）,沿 轴作用的分荷载标准值； 对 轴的毛截面惯性矩。,对Z形截面的两端简支檩条，应按公式（1-75）进行验算。,（1-75）,屋面坡度； Z形截面对平行于屋面的形心轴的毛截面惯性矩。 容许挠度按表1-7取值。,1.5.5 构 造 要 求 （1）当檩条跨度大于4m时，应在檩条间跨中设置拉条。当檩条跨度大于6m时，应在檩条跨度三分

38、点处各设置一道拉条。,拉条的作用是防止檩条侧向变形和扭转，并且提供 轴方向的中间支点。 此中间支点的力需要传到刚度较大的构件。为此，需要在屋脊或檐口处设置斜拉条和刚性撑杆。 当檩条用卷边槽钢时，横向力指向下方，斜拉条的布置应如所图示。,当檩条为 Z形钢而横向荷载向上时，斜拉条布置于屋檐处。 以上论述适用于没有风荷载和屋面风吸力小于重力合荷载的情况。,当风吸力超过屋面永久荷载时，横向力的指向和图1-27相反。此时Z形钢檩条的斜拉条需要设置在屋脊处，而卷边槽钢檩条则需设在屋檐处。因此，为了兼顾两种情况，在风荷载大的地区或是在屋檐和屋脊处都设置斜拉条，或是把横拉条和斜拉条都做成可以既承拉力又承压力的

39、刚性杆。,拉条通常用圆钢做成，圆钢直径不宜小于10mm。 圆钢拉条可设在距檩条上翼缘1/3腹板高度范围内。当在风吸力作用下檩条下翼缘受压时，屋面宜用自攻螺钉直接与檩条连接，拉条宜设在下翼缘附近。 为了兼顾无风和有风两种情况，可在上、下翼缘附近交替布置。 刚性撑杆可采用钢管、方钢或角钢做成，通常按压杆的刚度要求 来选择截面。,拉条、撑杆与檩条的连接如图。 斜拉条可弯折，也可不弯折。前一种方法要求弯折的直线长度不超过15 mm，后一种方法则需要通过斜垫板或角钢与檩条连接。,（2） 实腹式檩条可通过檩托与刚架斜梁连接，檩托可用角钢和钢板做成，檩条与檩托的连接螺栓不应少于 2个，并沿檩条刚度方向布置，设置檩条的目的是为了阻止檩条端部截面的扭转，以增强其整体稳定性。,（3）槽形和Z形檩条上翼缘的肢尖（或卷边）应朝向屋脊方向，以减少荷载偏心引起的扭矩。 （4）计算檩条时，不能把隅撑作为檩条的支承点。,