钢结构设计教程 青岛理工.doc

第一章 轻钢结构 1.1 概述??????单层门式刚架结构是以主要承重骨架、檩条、墙梁、屋面、墙面、保温隔热材料、支撑组成的一种轻型房屋结构体系。 单层门式刚架结构和钢筋混凝土结构相比具有以下特点： ??????(1)质量轻 ??????(2)工业化程度高，施工周期短 ??????(3)综合经济效益高 ??????(4)柱网布置比较灵活 ??????门式刚架轻型房屋结构在我国的应用大约始于20世纪80年代初期。近年来其应用得到了迅速的发展，主要用于轻型的厂房、仓库、建材等交易市场、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??????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面坡脊数可分为单脊单坡、单脊双坡、多脊多坡。 ??????结构布置：?????? 1.刚架的建筑尺寸和布置：??????(1).跨度取横向刚架柱间距离，跨度宜为9－36m ??????(2).高度应取地坪柱轴线与斜梁轴线交点的高度，宜取4.5－9m ??????(3).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、或9m ??????(4).温度分区 ：纵向温度区段300m ????????????????????????????横向温度区段150m ??????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(一般小于200mm)，在天沟附近应布置一道檩条，以便于天沟的固定。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).侧墙墙梁的布置，应考虑设置门窗、挑檐、遮雨篷等构件和围护材料的要求。 ??????(3).支撑和刚性系杆的布置： ??????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。 ??????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。 ??????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。 ??????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。 ??????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形钢或其它截面形式的杆件。 1.3 刚架设计1. 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+0.9×1.4×[积灰荷载+max{屋面均布活荷载、雪荷载}]+0.9×1.4×(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(2)用于锚栓抗拉计算。 2. 刚架梁、柱构件的强度、整体稳定计算??????正应力验算：????????????剪应力验算：????????????弯矩作用平面内：????????????弯矩作用平面外：??????3. 变截面柱的整体稳定计算??????变截面柱在刚架平面内的整体稳定计算 ： ??????????????????变截面柱在刚架平面外的整体稳定计算：??????4. 节点设计??????门式刚架结构中的节点有：梁与柱连接节点、梁和梁拼接节点及柱脚。当有桥式吊车时，刚架柱上还有牛腿。 ??????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、端板斜放和端板平放三种形式。斜梁拼接时也可用高强度螺栓．端板连接，宜使端板与构件外边缘垂直。 门式刚架的柱脚，一般采用平板式铰接柱脚，当有桥式吊车或刚架侧向刚度过弱时，则应采用刚接柱脚。 1.4 压型钢板设计　 ??????压型钢板具有自重轻、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、工业化生产的特点。压型钢板具有简洁、美观的外观，丰富多彩的色调以及灵活的组合方式，是一种较为理想的围护结构用材。 ??????压型钢板通常采用由板厚度为0.5mm～2.0mm的薄钢板经冷轧或冲压成型。压型钢板基层应优先选用带有镀锌或镀铝锌的钢卷板，钢板表面带有彩色涂层。亦可采用其它经表面防腐处理的薄钢板。 ??????压型钢板的截面几何特性采用“线性元件法”计算。可变荷载计算时要考虑施工检修集中荷载的影响，剪应力计算需要考虑腹板的高厚比影响。 ??????压型钢板和用于檩条、墙梁的卷边槽钢和Z形钢都属于冷弯薄壁构