门式刚架设计要点
门式刚架规范

门式刚架规范门式刚架是一种常见的钢结构建筑类型,主要用于工业和商业建筑中。
它由钢柱、钢梁和钢柱之间的钢桁架组成,具有良好的刚性和稳定性。
为了确保门式刚架的安全和质量,在其设计、施工和使用过程中需要遵循一些规范和标准。
本文将对门式刚架的规范进行详细介绍。
1. 设计规范:门式刚架的设计应符合国家或地区的相关规范和标准,如《建筑结构设计规范》、《钢结构设计规范》等。
设计人员应根据具体项目要求确定桁架的尺寸、荷载、材料和连接方式,并进行强度、刚度和稳定性的计算分析。
门式刚架的设计应满足结构的安全性、可靠性和经济性要求。
2. 材料规范:门式刚架的主要材料是钢材,通常采用焊接H型钢作为柱子和梁。
钢材的选择应符合标准要求,并进行质量检验。
钢材的强度、屈服强度、伸长率和断裂韧性等指标应满足设计要求。
同时,在门式刚架的施工过程中,要注意保护钢材不受损坏、腐蚀和变形。
3. 连接规范:门式刚架中的连接部分应采用焊接、螺栓连接或铆接等方式。
焊缝的质量应符合相关标准要求,焊接工艺应符合规范,焊接工人应持有相关的资质证书。
螺栓和铆钉的选择应符合标准要求,连接件和螺栓的紧固力要适当,不得松动。
连接件和螺栓的防松措施也应符合规范要求。
4. 施工规范:门式刚架的施工应按照设计图纸和规范要求进行。
施工人员应持有相关的施工证书,施工前应制定详细的施工方案和安全措施。
在施工过程中,要注意保护和维护门式刚架的钢材和连接件,防止材料损坏和腐蚀。
同时,施工人员应遵守安全操作规范,保证施工作业的安全性。
5. 使用规范:门式刚架在使用过程中应进行定期检查和维护。
检查要重点关注钢结构和连接件的安全性和稳定性。
如发现材料损坏、腐蚀、断裂等问题应及时修补或更换。
门式刚架的使用者要对其进行正确使用和保养,不得超载或作其他不当操作,避免给结构带来安全隐患。
总之,门式刚架的规范是确保其安全、稳定和可靠性的基础。
在设计、施工和使用过程中,应严格按照相关规范要求进行操作,采取适当的措施保护和维护门式刚架的材料和连接件。
门式钢架设计主要规范及注意事项

门式钢架设计主要规范及注意事项1、门规的适用条件详《门规》1.0.22、常用尺寸:跨度9~36m(大于36m时柱脚宜刚接)柱距6~9m 大于9m 檩条采用桁架式。
高度:有桥式吊车高度不宜大于12m。
坡度:不小于5%,有夹芯板时宜大于10%,否则容易漏雨。
柱脚:最小尺寸为300mm,否则地脚螺栓无法安装。
梁高:最小尺寸为300mm,否则高强螺栓无法安装。
3、荷载取值:恒荷载(以实例计算):(1)屋面双层彩钢板(每层0.6mm) 6.65x2=13.3kg/m2 (2)100mm厚岩棉保温(岩棉密度100~150kg/m3,此处取100 kg/m3)100x0.1=10 kg/m2 (3)屋面檩条(计算檩条活荷载按0.5 KN/m2,檩条规格按C220X75X2.0X2.2 檩条间距按1.2m) 6.77/1.2=5.64 kg/m2 (4)屋面水平交叉支撑(按2Φ22 分摊到每榀钢架为1根,及水平刚性系杆取)1 kg/m2 (5)拉条(按2Φ12 0.888x2/6=0.296 )加檩托板取 0.3 kg/m2合计(具体根据实际情况计算):30.24 kg/m2取0.3KN /m2 活荷载:一般取0.3KN /m2详《门规》3.2.2 《钢规》3.2.1。
风荷载与地震荷载:不同时考虑详《门规》3.2.5.5温度荷载:《门规》4.3.1 《钢规》8.1.54、柱脚设计:《门规》4.1.4 根据经验跨度大于36m时柱脚宜刚接《门规》7.2.17 《抗规》9.2.16柱脚锚栓:《门规》7.2.18 柱脚锚栓应采用Q235钢或Q345钢制作。
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》GB 50007的规定,锚栓端部应按规定设置弯钩或锚板。
锚栓的直径不宜小于24mm,且应采用双螺帽。
《门规》7.2.19计算有柱间支撑的柱脚锚栓在风荷载作用下的上拔力时。
应计入柱间支撑产生的最大竖向分力,且不考虑活荷载(或雪荷载)、积灰荷载和附加荷载的影响,恒荷载分项系数应取1.0 。
门式刚架钢结构设计要点

门式刚架钢结构设计要点摘要:随着工业产业的快速发展,当前在工业建筑领域钢结构厂房得到了广泛应用。
其中以框架上门式刚架钢结构厂房最具有代表性,其上部为门式刚架结构,下部为框架结构,整体结构综合了二者的优势,不仅整体结构跨度大,且自重较轻,节约材料,实现了厂房结构设计的经济性与可靠性。
关键词:门式刚架;钢结构;设计要点引言门式刚架钢结构是一种常见的工业建筑结构,由于其具备高承载能力和良好的稳定性等优点,被广泛应用于各种大型仓库、工厂、体育馆、展览馆等建筑中。
门式刚架钢结构的设计需要充分考虑到结构强度、稳定性和可靠性等多方面的因素,以确保其满足实际的使用要求。
本文将介绍门式刚架钢结构设计的要点,以期对相关研究和实践工作有所启发和帮助。
1.门式刚架发展概况门式刚架是钢结构的一种形式,由于其具有强度高、刚性好和重量轻等优点,被广泛应用于工业和民用建筑中。
其特征是搭建速度快,造价低廉,适用范围广泛,安全可靠,因此深受建筑行业和工程领域的青睐。
门式刚架最初是在20世纪50年代诞生的,最早应用于轻型钢结构房屋中。
60年代初期,随着工业建筑的大规模兴起,门式刚架渐渐成为了工业厂房的首选结构形式。
90年代以后,随着制造业的发展、城市化的加速,门式刚架的应用逐渐扩展到体育馆、展览馆和商场等民用建筑中。
2、门式刚架具有以下几个特点:1.钢材使用率高,重量轻,受力性能好,稳定性强;2.模数化设计,便于批量生产和安装,搭建速度快;3.能够满足大跨度、大空间的使用要求,能够灵活地进行布局和改变;4.适应性强,可用于各种不同的建筑类型,如工厂、体育馆、商场、展览馆等;5.能够经受住地震、风力等自然灾害的考验。
目前,门式刚架技术正在不断发展和完善。
随着新材料的不断出现以及新工艺、新技术的应用,门式刚架的安全性、可靠性、施工效率和造价等方面都得到了不断提升。
此外,门式刚架作为钢结构中的一种重要形式,具有多方面的优点,是当前建筑行业的发展趋势之一。
门式钢架结构设计要点

1.1 门刚结构体系基本情况门式刚架轻型钢结构主要指承重结构为单跨或多跨实腹门式刚架、具有轻型屋盖和轻型外墙、可以设置起重量不大于 20t 的中、轻级工作制桥式吊车或 3t 悬挂式起重机的单层厂房钢结构。
在轻型门式刚架结构体系中,屋盖应采用压型钢板屋面板和冷弯薄壁型钢檩条,主刚架可采用变截面实腹刚架,外墙宜采用压型钢板墙板和冷弯薄壁型钢墙梁,也可以采用砌体外墙或底部为砌体、上部为轻质材料的外墙。
主刚架斜梁下翼缘和刚架柱内翼缘的出平面稳定性,由与檩条或墙梁相连接的隅撑来保证。
主刚架间的交叉支撑可采用角钢或张紧的圆钢。
单层门式刚架轻型房屋可采用隔热卷材做屋盖隔热和保温层,也可以采用带隔热层的板材作屋面。
门式刚架轻型房屋屋面坡度宜取 1/8~1/20,在雨水较多的地区宜取其中较大值。
门式刚架尺寸应符合下列规定:(1)、门式刚架的跨度,应取横向刚架柱轴线间的距离。
(2)、门式刚架的高度,应取地坪至柱轴线与斜梁轴线交点的高度。
门式刚架的高度,应根据使用要求的室内净高确定,设有吊车的厂房应根据轨顶标高和吊车净高要求而定。
(3)、柱的轴线可取通过柱下端(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。
斜梁的轴线可取通过变截面梁段最小端中心与斜梁上表面平行的轴线。
(4)、门式刚架轻型房屋的建筑尺寸:其檐口高度,应取地坪至房屋外侧檩条下缘的高度;其最大高度,应取地坪至屋盖顶部檩条上缘的高度;其宽度,应取房屋侧墙墙梁外皮之间的距离;其长度,应取两端山墙墙梁外皮之间的距离。
(5)、门式刚架的跨度,宜为 9~36m,以 3m 为模数。
边柱的宽度不相等时,其外侧要对齐。
5(6)、门式刚架的高度,宜为 4.5~9.0m,必要时可适当加大。
当有桥式吊车时不宜大于 12m。
(7)、门式刚架的间距,即柱网轴线在纵向的距离宜为 6m,也可采用 7.5m 或 9m,最大可用 12m。
跨度较小时可用 4.5m。
(8)、挑檐长度可根据使用要求确定,宜采用 0.5~1.2m,其上翼缘坡度宜与斜梁坡度相同。
新规下门式刚架轻钢结构设计的要点

新规下门式刚架轻钢结构设计的要点摘要:新版《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范》、《钢结构设计标准》、《建筑钢结构防火技术规范》、《工程结构通用规范》、《钢结构通用规范》实施后,门式刚架轻钢结构的设计工作发生了较大的变化。
本文针对对新规下的门式刚架轻钢结构设计的荷载取值、框架梁平面外计算长度、钢结构防火设计、独立柱基础设计等问题进行了讨论,并对其在软件中的实现及操作要点给出了建议。
关键词:门式刚架钢结构结构设计荷载取值防火独立柱基础1 引言门式刚架轻钢结构房屋具有优秀的工程性能,如:质量轻、地震反应小、制作施工方便、综合经济效益高等,是目前我国应用最为广泛的钢结构。
探讨该类型房屋的结构设计如何做到安全、经济,具有相当重要的意义,对该类型结构设计工作的论述也著述颇多。
随着《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范》GB51022-2015、《钢结构设计标准》GB 50017-2017、《建筑钢结构防火技术规范》GB 51249-2017、《工程结构通用规范》GB 55001-2021、《钢结构通用规范》GB 55006-2021等设计规范的颁布与实施,针对该类型房屋的结构设计工作发生了较大的变化,规范对结构设计工作也提出了更高的要求。
本文针对与新规实施有关的问题进行了讨论。
1 门式刚架适用范围《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范》中对门式刚架轻型房屋的定义:承重结构采用变截面或等截面实腹刚架,围护系统采用轻型钢屋面和轻型外墙的单层房屋。
该规范1.0.2条中明确该规范的适用范围:房屋高度不大于18m,房屋高宽比小于1,承重结构为单跨或多跨实腹门式刚架、具有轻型屋盖、无桥式吊车或有起重量不大于20t的A1~A5工作级别桥式吊车或3t悬挂式起重机的单层钢结构房屋。
当房屋高度过大,或吊车吨位、工作制级别超出规范的适用范围,此时结构设计不能按《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范》执行,应该按《钢结构设计标准》执行,荷载的取值则应按照《建筑结构荷载规范》执行。
门式刚架钢结构设计要点

门式刚架钢结构设计要点摘要:随着我国经济的发展,我国的建设发展越来越快,建筑中采用的结构形式也越来越多。
目前,门式刚架轻钢结构房屋广泛应用于工业和物流建筑。
由于工期短、自重轻、拆装方便、布置灵活,在建筑业得到了广泛应用。
为了进一步推动门式刚架轻型建筑结构在我国建筑行业的应用,有必要结合其结构优势,对其结构设计要点进行深入分析,优化设计工作,提高结构合理性。
在此基础上,本文简要分析了门式刚架轻型房屋钢结构设计要点。
关键词:门式刚架:轻型房屋钢结构:设计要点前言门式刚架钢结构是轻钢结构的一个分支。
迄今为止,设计、制造和建筑标准都有既定的制度和标准。
使用门式刚架建造的建筑物具有重量轻、工作时间短、外形美观、标准化程度高、综合建筑成本低等优点。
近年来,随着经济建设的需要,大量门式刚架钢结构被应用于工程建设。
一、门式刚架结构的形式及特点门式刚架结构是梁柱构件的组合,是一个由柱与直、弧形、线形梁刚性连接的承重框架体系。
有多种形式。
单层建筑和仓库广泛采用单层、单跨、双跨或多跨双坡度门式刚架。
根据通风和照明的需要,可以设置天窗、通风屋顶和采光带。
门式刚架的构件截面尺寸小,可有效利用建筑空间,从而降低房屋高度和建筑体积,且建筑造型简单美观。
其次,平面内外刚度好、刚度小,为制造、运输和安装提供了有利条件。
门式刚架有多种结构形式,包含如下:按构件体系分,有实腹式与格构式;根据截面组成,有等边截面和可变截面。
实腹式刚架截面通常为h形,少数为z形;网格横截面为矩形或三角形;根据结构材料的选择,采用普通钢、薄壁钢、钢管或钢板焊接。
与传统单层建筑相比,门式刚架钢结构具有以下特点:(1)便于拆除,可用于临时建筑,这是其显着特点。
(2)屋面板采用轻型压型钢板屋面。
因为屋顶很轻,支撑它的结构也很轻。
在外墙方面,砖墙有利于保温,降低了成本,但结构侧向位移要求严格,外观不佳,因此大部分仍采用彩钢墙板。
(3)刚架可采用变截面,且截面与弯矩成正比。
门式钢架设计主要规范及注意事项

门式钢架设计主要规范及注意事项1、门规的适用条件详《门规》1.0.22、常用尺寸:跨度9~36m(大于36m时柱脚宜刚接)柱距6~9m 大于9m 檩条采用桁架式。
高度:有桥式吊车高度不宜大于12m。
坡度:不小于5%,有夹芯板时宜大于10%,否则容易漏雨。
柱脚:最小尺寸为300mm,否则地脚螺栓无法安装。
梁高:最小尺寸为300mm,否则高强螺栓无法安装。
3、荷载取值:恒荷载(以实例计算):(1)屋面双层彩钢板(每层0.6mm) 6.65x2=13.3kg/m2 (2)100mm厚岩棉保温(岩棉密度100~150kg/m3,此处取100 kg/m3)100x0.1=10 kg/m2 (3)屋面檩条(计算檩条活荷载按0.5 KN/m2,檩条规格按C220X75X2.0X2.2 檩条间距按1.2m) 6.77/1.2=5.64 kg/m2 (4)屋面水平交叉支撑(按2Φ22 分摊到每榀钢架为1根,及水平刚性系杆取)1 kg/m2 (5)拉条(按2Φ12 0.888x2/6=0.296 )加檩托板取 0.3 kg/m2合计(具体根据实际情况计算):30.24 kg/m2取0.3KN /m2 活荷载:一般取0.3KN /m2详《门规》3.2.2 《钢规》3.2.1。
风荷载与地震荷载:不同时考虑详《门规》3.2.5.5温度荷载:《门规》4.3.1 《钢规》8.1.54、柱脚设计:《门规》4.1.4 根据经验跨度大于36m时柱脚宜刚接《门规》7.2.17 《抗规》9.2.16柱脚锚栓:《门规》7.2.18 柱脚锚栓应采用Q235钢或Q345钢制作。
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》GB 50007的规定,锚栓端部应按规定设置弯钩或锚板。
锚栓的直径不宜小于24mm,且应采用双螺帽。
《门规》7.2.19计算有柱间支撑的柱脚锚栓在风荷载作用下的上拔力时。
应计入柱间支撑产生的最大竖向分力,且不考虑活荷载(或雪荷载)、积灰荷载和附加荷载的影响,恒荷载分项系数应取1.0 。
钢结构门式刚架结构设计

(2) 工字形截面压弯构件在剪力V、弯矩M和轴力N共同作用下
当V≤0.5Vd 时
M
M
N e
Me
N
We
Ae
当0.5Vd <V≤Vd 时
M
M
N f
M
N e
M
N f
1
V 0.5Vd
2 1
当为双轴对称截面时
M
N f
Af (hw
t)( f
N
A)
1.3.3.3 梁腹板加劲肋的配置
梁腹板应在与中柱连接处、较大集中荷截作用处和翼缘 转折处设置横向加劲肋。其间距a取hw~2 hw 。中间加劲肋的 设置应满足屈曲后强度计算要求。中间加劲肋除承受集中荷 载和翼缘转折产生的压力外,还应承受拉力场产生的压力:
b1 15 235
t
对于梁柱的腹板:
hw 250 235
tw
fy
腹板应按规程要求计算有效宽度。
(3)
图1.6 截面尺寸
(2)腹板屈曲后强度利用
工字形截面构件腹板的受剪板幅,当腹板高度变化
不超过60mm/m时可考虑屈曲后强度(拉力场),其抗剪 承载力设计值应按下列公式计算:
Vd hwtw fv
柱距:6m,7.5m或9m 挑檐:0.5~1m 温度区段:纵向≤300m,横向≤150m。
设置伸缩缝的方法:双柱;檩条和屋面板构造
有吊车时设置双柱,加插入距
图1.4 有吊车时的插入距
﹡檩条布置
❖ 一般等间距布置,间距由计算确定; ❖ 屋脊附近双檩(距屋脊≤200mm ); ❖ 天沟附近布置一根以固定天沟; ❖ 考虑天窗、采光带等的具体情况。
型钢板始见用于屋面和墙面; 20世纪90年代初外国轻钢企业进入中国大陆,带动了内资
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门式钢架设计要点轻型门式刚架房屋结构在我国的应用大约始于20世纪80年代初期。
近十多年来得到迅速的发展,目前国内每年有上千万平方米的轻钢建筑工程,主要用于轻型的厂房、仓库、体育馆、展览厅及活动房屋、加层建筑等。
单层轻型门式刚架结构是指以轻型焊接H形钢(等截面或变截面)、热轧H形钢(等截面)或冷弯薄壁型钢等构成的实腹式门式刚架或格构式门式刚架作为主要承重骨架,用冷弯薄壁型钢(槽形、Z形等)做檩条、墙梁;以压型金属板(压型钢板、压型铝板)做屋面、墙面;采用聚苯乙烯泡沫塑料、硬质聚氨酯泡沫塑料、岩棉、矿棉、玻璃棉等作为保温隔热材料并适当设置支撑的一种轻型房屋结构体系。
在目前的工程实践中,门式刚架的梁、柱多采用焊接H形变截面构件,单跨刚架的梁柱节点采用刚接,多跨者大多刚接和铰接并用;柱脚可与基础刚接或铰接;围护结构多采用压型钢板;保温隔热材料多采用玻璃棉。
1 单层轻型门式刚架结构的特点和设计中的注意事项1.1 单层轻型门式刚架结构相对于钢筋混凝土结构具有以下特点:(1)质量轻围护结构采用压型金属板、玻璃棉及冷弯薄壁型钢等材料组成,屋面、墙面的质量都很轻。
根据国内工程实例统计,单层轻型门式刚架房屋承重结构的用钢量一般为10~30kg/m2 ,在相同跨度和荷载情况下自重仅约为钢筋混凝土结构的1/20~1/30。
由于结构质量轻,相应地基础可以做得较小,地基处理费用也较低。
同时在相同地震烈度下结构的地震反应小。
但当风荷载较大或房屋较高时,风荷载可能成为单层轻型门式刚架结构的控制荷载。
(2)工业化程度高,施工周期短门式刚架结构的主要构件和配件多为工厂制作,质量易于保证,工地安装方便;除基础施工外,基本没有湿作业;构件之间的连接多采用高强度螺栓连接,安装迅速。
(3)综合经济效益高门式刚架结构通常采用计算机辅助设计,设计周期短;原材料种类单一;构件采用先进自动化设备制造;运输方便等。
所以门式刚架结构的工程周期短,资金回报快,投资效益相对较高。
(4)柱网布置比较灵活传统钢筋混凝土结构形式由于受屋面板、墙板尺寸的限制,柱距多为6米,当采用12米柱距时,需设置托架及墙架柱。
而门式刚架结构的围护体系采用金属压型板,所以柱网布置不受模数限制,柱距大小主要根据使用要求和用钢量最省的原则来确定。
1.2 设计中的注意事项(1)由于门式刚架结构构件的抗弯刚度、抗扭刚度较小,结构的整体刚度较弱,因此设计时应考虑运输和安装过程中要采取的必要措施,防止构件发生弯曲和扭转变形。
(2)要重视支撑体系和隅撑的布置,重视屋面板、墙面板与构件的连接构造,使其能参与结构的整体工作。
(3)组成构件的杆件较薄,设计中应考虑对制作、安装、运输的要求。
(4)设计中应充分考虑锈蚀对结构构件截面削弱的影响。
(5)门式刚架的梁柱多采用变截面杆件,梁柱腹板在设计时考虑利用屈曲后的强度,所以塑性设计不再适用。
(6)设计中对轻型化带来的后果必须注意和正确处理,比如风力可使轻型屋面的荷载反向等。
2 结构形式和结构布置2.1 结构形式门式刚架的结构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脊单坡、单脊双坡、多脊多坡。
屋面坡度宜取1/20~1/8。
单脊双坡多跨刚架,用于无桥式吊车的房屋时,当刚架柱不是特别高且风荷载也不是很大时,依据“材料集中使用的原则”,中柱宜采用两端铰接的摇摆柱方案。
门式刚架的柱脚多按铰接设计,当用于工业厂房且有桥式吊车时,宜将柱脚设计成刚接。
门式刚架上可设置起重量不大于3t的悬挂吊车和起重量不大于20t的轻、中级工作制的单梁或双梁桥式吊车。
2.2 结构布置2.2.1 刚架的建筑尺寸和布置。
门式刚架的跨度宜为9~36m,当柱宽度不等时,其外侧应对齐。
高度应根据使用要求的室内净高确定,宜取4.5~9m。
门式刚架的合理间距应综合考虑刚架跨度、荷载条件及使用要求等因素,一般宜取6m、7.5m、9m。
纵向温度区段小于300m,横向温度区段小于150m(当有计算依据时,温度区段可适当放大)。
2.2.2 檩条和墙梁的布置檩条间距的确定应综合考虑天窗、通风屋脊、采光带、屋面材料、檩条规格等因素按计算确定,一般应等间距布置,但在屋脊处应沿屋脊两侧各布置一道,在天沟附近布置一道。
侧墙墙梁的布置应考虑门窗、挑檐、雨蓬等构件的设置和围护材料的要求确定。
2.2.3 支撑和刚性系杆的布置(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。
柱间支撑的间距应根据房屋纵向受力情况及安装条件确定,一般取30~45m,有吊车时不宜大于60m。
(4)当房屋高度较大时,柱间支撑应分层设置;当房屋宽度大于60m时,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)在刚架的转折处(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做,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型钢或其他截面形式的杆件。
(9)当房屋内设有不小于5t的吊车时,柱间支撑宜用型钢;当房屋中不允许设置柱间支撑时,应设置纵向刚架。
3 刚架设计3.1 荷载及荷载组合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、墙面构件和刚架自重等。
3.1.2 可变荷载可变荷载包括屋面活荷载(设计屋面板和檩条时应考虑施工和检修集中荷载,其标准值为1KN)、屋面雪荷载和积灰荷载、吊车荷载、地震作用、风荷载等。
3.1.3 荷载组合荷载组合一般应遵从《建筑结构荷载设计规范》GB50009-2002的规定,针对门式刚架的特点,《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102:98给出下列组合原则:(1)屋面均布活荷载不与雪荷载同时考虑,应取两者中较大值。
(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)多台吊车的组合应符合《建筑结构荷载设计规范》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。
3.2 刚架内力和侧移计算3.2.1 内力计算对于变截面门式刚架,应采用弹性分析方法确定各种内力,只有当刚架的梁柱全部为等截面时才允许采用塑性分析方法。
变截面门式刚架的内力通常采用杆系单元的有限元法(直接刚度法)编制程序上机计算。
地震作用的效应可采用底部剪力法分析确定。
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Nmax和同时出现的M及V的较大值。
(2)最大弯矩Mmax和同时出现的N及V的较大值。
(3)最小轴压力Nmin和相应的M及V,出现在永久荷载和风荷载共同作用下,当柱脚铰接时M=0。
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。
如果最后验算时刚架的侧移刚度不满足要求,需采用下列措施之一进行调整:放大柱或(和)梁的截面尺寸,改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。
3.3 刚架柱和梁的设计(1)梁柱板件的宽厚比限值和腹板屈曲后的强度利用。
(主要包括梁柱板件的宽厚比限值验算、腹板屈曲后强度利用验算、腹板的有效宽度验算等内容)(2)刚架梁柱构件的强度验算。
(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)(4)变截面柱在刚架平面内的计算长度确定。
(5)变截面柱在刚架平面内的整体稳定计算。
(6)变截面柱在刚架平面外的整体稳定计算。
(7)斜梁和隅撑的强度和稳定性计算。
(8)节点设计。
(包括斜梁与柱的连接及斜梁拼接、柱脚设计、牛腿设计、摇摆柱与斜梁的连接构造等内容)4 辅属结构构件设计4.1压型钢板设计(1)压型钢板材料的选择可根据建筑功能、使用条件、使用年限和结构形式等因素考虑,钢板基板的材料有Q215钢和Q235钢,工程中多用Q235-A钢。
(2)压型钢板的截面形式较多,根据波高的不同,一般分为低波板、中波板和高波板。
波高越高,截面的抗弯刚度就越大,承受的荷载也就越大。
(3)压型钢板的强度和挠度可取单槽口的有效截面按受弯构件计算。
计算内容包括压型钢板腹板的剪应力计算、支座处腹板的局部受压承载力计算、挠度限值验算等。
(4)压型钢板尚应满足其他相关构造规定。
4.2檩条设计(1)檩条的截面形式可分为实腹式和格构式两种。
当檩条跨度不大于9m时,应优先选用实腹式檩条。
(2)檩条属于双向受弯构件,在进行内力分析时应沿截面两个形心主轴方向计算弯矩。
(3)檩条应进行强度计算、整体稳定计算、变形计算。
(4)檩条尚应满足其他相关构造规定。
4.3墙梁、支撑设计(1)墙梁一般采用冷弯卷边槽钢,有时也可采用卷边Z形钢。
(2)墙梁在其自重、墙体材料和水平风荷载作用下,也是双向受弯构件。
(3)墙梁应尽量等间距设置,在墙面的上沿、下沿及窗框的上沿、下沿处应设置一道墙梁。
为减少竖向荷载作用下墙梁的竖向挠度,可在墙梁上设置拉条,并在最上层墙梁处设斜拉条将拉力传至刚架柱。
(4)墙梁可根据柱距的大小做成跨越一个柱距的简支梁或两个柱距的连续梁。
(5)门式刚架结构中的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及刚性系杆按压杆设计。
(6)刚架斜梁上横向水平支撑的内力,根据纵向风荷载按支承于柱顶的水平桁架计算,并计入支撑对斜梁起减少计算长度作用而承受的力,对于交叉支撑可不计入压杆的受力。
(7)刚架柱间支撑的内力,应根据该柱列所受纵向风荷载按支承于柱脚的竖向悬臂桁架计算,并计入支撑对柱起减少计算长度而应承受的力,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,纵向力在支撑间可平均分配。
5 小结综上所述,轻型门式刚架结构设计应遵守以下原则:(1)保证结构的整体性。
门式刚架属于平面结构,它们在纵向构件、支撑和围护结构的联系下形成空间的稳定体系,结构只有组成空间稳定整体,才能承担各种荷载和其他外在效应。
(2)明确各类外力从作用点到基础的传递路径和传递全过程中产生的效应。
(3)设计必须体现计算和构造的一致性。