轻型门式刚架结构精讲课件.ppt

1、总总 结结 分分 析析1、题目很多空白；、题目很多空白；2、时间紧，着急、慌乱、时间紧，着急、慌乱 。问问 题题 1、题目多、题目难；（、题目多、题目难；（60%）2、准备不足、准备不足（开卷）；（开卷）；3、着急、着急+慌乱慌乱（幻想）（幻想） 。原原 因因为为 什什 么么 总总 结结主讲人：丰正伟主讲人：丰正伟第第1章章 轻型门式刚架结构轻型门式刚架结构本章主要学习以下几个方面：本章主要学习以下几个方面：第一节第一节 概述概述第二节第二节 结构形式和结构布置结构形式和结构布置第三节第三节 刚架设计刚架设计第四节第四节 压型钢板设计压型钢板设计第五节第五节 檩条设计檩条设计第六节第六节 墙梁

2、、支撑设计和小结墙梁、支撑设计和小结轻钢结构工业厂房轻钢结构工业厂房刚架梁刚架柱柱间支撑屋面水平支撑檩条墙梁墙梁系杆抗风柱墙面板屋面板吊车梁1.11.1、门式刚架结构的组成、门式刚架结构的组成门式刚架结构是指：门式刚架结构是指： 以轻型以轻型焊接焊接H型钢型钢、轧制轧制H型钢型钢或或冷弯薄壁型钢冷弯薄壁型钢等构成的等构成的实腹式实腹式门式刚架作为门式刚架作为主要主要承重骨架承重骨架， 以以冷弯薄壁型钢冷弯薄壁型钢( (槽形、卷边槽形、槽形、卷边槽形、Z Z形等形等) )檩条、檩条、墙梁和压型金属板作为墙梁和压型金属板作为维护结构维护结构，1.概述概述 采用聚苯乙烯泡沫塑料、硬质聚氨酪泡沫塑料、

3、采用聚苯乙烯泡沫塑料、硬质聚氨酪泡沫塑料、岩棉、矿棉、玻璃棉等作为岩棉、矿棉、玻璃棉等作为保温隔热材料保温隔热材料并并适当适当设设置支撑置支撑（柱间支撑、水平支撑、系杆）（柱间支撑、水平支撑、系杆）的一种轻型房屋的一种轻型房屋结构体系。结构体系。 体系主要由以下部分组成体系主要由以下部分组成：门式刚架，支撑体系，门式刚架，支撑体系，檩条、墙梁，屋面板和墙面板，檩条、墙梁，屋面板和墙面板，吊车梁系统吊车梁系统等。等。1.概述概述1、概述、概述体系构成及适用范围体系构成及适用范围主要承重骨架：主要承重骨架：门式刚架门式刚架纵向支撑体系：纵向支撑体系：屋面水平支撑屋面水平支撑、柱间支撑柱间支撑檩条檩

4、条和和墙梁：墙梁：冷弯薄壁型钢冷弯薄壁型钢 维护结构维护结构 ： 轻型轻型屋面板屋面板/ /轻型轻型墙面板墙面板结构体系结构体系压型钢板外墙板压型钢板外墙板 正在建设中的多层轻钢结构厂房正在建设中的多层轻钢结构厂房屋面板采用压型钢板，波浪造型屋面板采用压型钢板，波浪造型的轻钢结构。屋面梁轻盈、活泼，的轻钢结构。屋面梁轻盈、活泼，克服了工业建筑造型单一、立面克服了工业建筑造型单一、立面造型呆板的缺点。造型呆板的缺点。n重量轻重量轻(10(1030kg/m30kg/m2 2) ) n工业化程度高、施工工业化程度高、施工周期短周期短 n柱网布置灵活柱网布置灵活 n综合经济效益高综合经济效益高 门式刚

5、架结构性能：门式刚架结构性能： 1.1.门式刚架屋面体系的整体性可以依靠门式刚架屋面体系的整体性可以依靠檩条、隅檩条、隅撑撑来保证，从而减少了屋盖支撑的数量，同时来保证，从而减少了屋盖支撑的数量，同时支撑多用张紧的圆钢做成，很轻便。支撑多用张紧的圆钢做成，很轻便。2.2.门式刚架的梁、柱多采门式刚架的梁、柱多采用用变截面杆件变截面杆件，可以节，可以节省材料。省材料。 3.3.组成构件的杆件较薄，组成构件的杆件较薄，对制作、运输、安装的对制作、运输、安装的要求高。要求高。 4.4.构件的抗弯刚度、抗扭构件的抗弯刚度、抗扭刚度比较小，结构的整刚度比较小，结构的整体刚度也比较体刚度也比较柔柔。 1.

6、1.我国门式刚架设计标准：我国门式刚架设计标准：门式刚架轻型房屋门式刚架轻型房屋钢结构技术规程钢结构技术规程(CECS102:2002) (CECS102:2002) 2.2.应用范围：应用范围：轻型厂房、物流中心、大型超市、轻型厂房、物流中心、大型超市、体育馆、展览厅、活动房屋、加层建筑等。体育馆、展览厅、活动房屋、加层建筑等。 3.3.应用规模应用规模：国内每年有一千万平方米的轻钢结国内每年有一千万平方米的轻钢结构建筑物竣工。构建筑物竣工。中国工程建设中国工程建设标准化协会标准化协会(1)(1)屋面荷载较小，横向跨度为屋面荷载较小，横向跨度为9 924m24m，柱高为，柱高为4.54.59

7、m9m。 (2)(2)没有吊车或设有中、轻级工作制吊车的厂房。没有吊车或设有中、轻级工作制吊车的厂房。 (3)(3)当厂房横向跨度不超过当厂房横向跨度不超过15m15m，柱高不超过，柱高不超过6m6m时，时，屋面刚架梁宜采用屋面刚架梁宜采用等截面刚架形式等截面刚架形式。当厂房横。当厂房横向跨度大于向跨度大于15m15m，柱高超过，柱高超过6m6m时，宜采用时，宜采用变截面变截面刚架形式。刚架形式。柱和梁采用变截面形式时，截面形状与内力图柱和梁采用变截面形式时，截面形状与内力图形附合较好，受力合理、节省材料。形附合较好，受力合理、节省材料。 变截面刚架在构造连接及加工制造方面不如等变截面刚架在构

8、造连接及加工制造方面不如等截面方便。截面方便。 门式刚架柱脚分为铰接和刚接两种连接形式。门式刚架柱脚分为铰接和刚接两种连接形式。 刚接柱脚详图刚接柱脚详图 刚接柱脚门式刚架刚接柱脚门式刚架变截面梁变截面梁 铰接柱脚详图铰接柱脚详图 铰接柱脚门式刚架铰接柱脚门式刚架变截面梁、柱变截面梁、柱 根据支座的构造，刚架分铰接与固接接两种，根据支座的构造，刚架分铰接与固接接两种，铰接时横梁弯矩较大，因此梁的截面应大些，柱铰接时横梁弯矩较大，因此梁的截面应大些，柱一般做成变截面，基础较小。固接时刚架横梁截一般做成变截面，基础较小。固接时刚架横梁截面较小，柱为不变截面，而基础较大。面较小，柱为不变截面，而基础

9、较大。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浇入素混凝土浇入素混凝土保护地脚锚栓保护地脚锚栓无铰刚架：无铰刚架：柱脚与基础固接，三次超静定结构，刚柱脚与基础固接，三次超静定结构，刚度好，内力分布均匀。度好，内力分布均匀。柱底有弯矩，对地基与基础柱底有弯矩，对地基与基础要求高。地基的不均匀沉降会产生附加内力。要求高。地基的不均匀沉降会产生附加内力。两铰刚架：两铰刚架：柱脚与基础铰接，结构内力大于无铰刚柱脚与基础铰接，结构内力大于无铰刚架。架。但基础不承受弯矩，设计、施工简单。但柱脚但基础不承受弯矩，设计、施工简单。但柱脚不均匀沉降会产生附加内力。不均匀沉降会产生附加内力。

10、三铰刚架：三铰刚架：柱脚、屋脊处均为铰接，为静定结构。柱脚、屋脊处均为铰接，为静定结构。刚度较差，结构内力大。刚度较差，结构内力大。变形及不均匀沉降均不会变形及不均匀沉降均不会产生附加内力。适用于小跨度和基础性能较差的工产生附加内力。适用于小跨度和基础性能较差的工程建筑。程建筑。1.概述概述 无铰刚架是超静定结构。结构刚度较大，但地基无铰刚架是超静定结构。结构刚度较大，但地基有不均匀沉降时，特使结构产生附加内力。三铰刚架有不均匀沉降时，特使结构产生附加内力。三铰刚架是静定结构，地基有不均匀沉降时，对结构不会引起是静定结构，地基有不均匀沉降时，对结构不会引起附加内力，但跨度大时，半榀三铰刚架的悬

11、臂吊装内附加内力，但跨度大时，半榀三铰刚架的悬臂吊装内力也不少，而且三铰刚架的刚度也较差，故三铰刚架力也不少，而且三铰刚架的刚度也较差，故三铰刚架一般多用于小跨度一般多用于小跨度(12(12米米) )和地基较差的情况。和地基较差的情况。 谢谢 谢！谢！第第2 2节节 结构形式和结构布置结构形式和结构布置2.1 2.1 门式刚架又称山形门式刚架。门式刚架又称山形门式刚架。其结构形式按其结构形式按跨度跨度可分为单跨、双跨和多跨。可分为单跨、双跨和多跨。按按屋面坡脊数屋面坡脊数可分为单坡、双坡、多坡屋面。可分为单坡、双坡、多坡屋面。按按截面形式截面形式分，有等截面与变截面。分，有等截面与变截面。 结

12、构形式的选取考虑生产工艺、吊车吨位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及建筑尺寸等因素2.结构形式和结构布置结构形式和结构布置单跨单坡单跨单坡单跨双坡单跨双坡多跨（中间抗风柱）多跨（中间抗风柱）高底跨高底跨双坡双跨（中间摇摆柱）双坡双跨（中间摇摆柱）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）四坡双跨四坡双跨抗风柱抗风柱高低跨单坡高低跨单坡刚架梁刚架柱柱间支撑屋面水平支撑檩条墙梁墙梁系杆抗风柱墙面板屋面板吊车梁钢结构摇摆柱与抗风柱的区别？ 多跨刚架中采用上下两端均铰接的柱称为多跨刚架中采用上下两端均铰接的柱称为摇摆摇摆柱。柱。 设置在结构房屋两端

13、山墙内，抵抗水平风设置在结构房屋两端山墙内，抵抗水平风荷载荷载的简称为的简称为抗风柱抗风柱。 抗风柱抗风柱和摇摆柱两者都可以是两端铰接。区别和摇摆柱两者都可以是两端铰接。区别在于摇摆柱承受轴力，而抗风柱不承受。在于摇摆柱承受轴力，而抗风柱不承受。 当上端为刚接或是铰接当上端为刚接或是铰接时，时，R R存在，当弹簧板存在，当弹簧板和长圆孔普通螺栓连接和长圆孔普通螺栓连接时，时，R R不存在；不存在；当墙面板落地，直接将当墙面板落地，直接将自重传至基础时，自重传至基础时，R R不不存在；存在；水平风荷载水平风荷载R R和抗风柱和抗风柱和墙梁自重和墙梁自重R R始终都存始终都存在，故抗风柱的受力特在

14、，故抗风柱的受力特点为竖放的压弯构件。点为竖放的压弯构件。门式刚架的横梁与柱为刚接，柱脚与基础宜采门式刚架的横梁与柱为刚接，柱脚与基础宜采用铰接；当水平荷载较大，檐口标高较高或刚度要用铰接；当水平荷载较大，檐口标高较高或刚度要求较高或有中重级工作制吊车时，求较高或有中重级工作制吊车时，柱脚与基础采用柱脚与基础采用刚接。刚接。变截面与等截面相比，前者可适应弯矩变化，变截面与等截面相比，前者可适应弯矩变化，节约材料，但在构造连接及加工制造方面，不如等节约材料，但在构造连接及加工制造方面，不如等截面方便，故当截面方便，故当刚架跨度较大或房屋较高时刚架跨度较大或房屋较高时才设计才设计成变截面。成变截面

15、。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：一般为一般为9 936m36m 高度：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4.54.59m9m 柱距柱距：应综合考虑刚架跨度、荷载条件及使用要求应综合考虑刚架跨度、荷载条件及使用要求等因素，宜取等因素，宜取6m6m、7.5m7.5m、或、或9m9m，最大，最大12m12m 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0.50.51.2m1.2m 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=150m2.2.檩条和墙

16、梁的布置檩条和墙梁的布置 檩条：檩条：一般应一般应等间距等间距布置，但在屋脊处应沿屋布置，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脊两侧各布置一道，在天沟附近布置一道 。屋面屋面檩檩条布置实例条布置实例墙梁墙梁：墙梁的布置，应考虑设置门窗、挑檐、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。遮雨篷等构件和围护材料的要求。 门式刚架轻型房屋钢结构的侧墙，在采门式刚架轻型房屋钢结构的侧墙，在采用压型钢板作围护面层时，墙梁宜布置在刚用压型钢板作围护面层时，墙梁宜布置在刚架的外侧，其间距随墙板板型及规格而定。架的外侧，其间距随墙板板型及规格而定。3 .3 .支撑和刚性系杆

17、的布置原则：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，应在每个温度区段或分期建设的区段中，应分别设置能分别设置能独立独立构成空间稳定结构的支撑构成空间稳定结构的支撑体系。体系。 在设置在设置柱间支撑柱间支撑的开间，的开间，应同时设置屋盖应同时设置屋盖横向支撑横向支撑，以构成几何不变体系。，以构成几何不变体系。 屋面屋面端部支撑端部支撑宜设在温度区段端部的宜设在温度区段端部的第一第一或第二个开间。或第二个开间。 柱间支撑的间距柱间支撑的间距应根据房屋纵向柱距、受力情应根据房屋纵向柱距、受力情况和安装条件确定。况和安装条件确定。l 当无吊车时宜取当无吊车时宜取303045m45

18、m；l 当有吊车宜设在温度区段中部；当有吊车宜设在温度区段中部；l 当温度区段较长时宜设在三分点处，间距常取当温度区段较长时宜设在三分点处，间距常取40m40m60m60m，且不宜大于，且不宜大于60m60m；l 当建筑物宽度大于当建筑物宽度大于60m60m时，在内柱列宜适当时，在内柱列宜适当增增加柱间支撑；加柱间支撑；l 房屋高度较大时，柱间支撑要分层设置。房屋高度较大时，柱间支撑要分层设置。l 端部柱间支撑考虑温度应力影响宜设置在第端部柱间支撑考虑温度应力影响宜设置在第二柱间。二柱间。l 当房屋内设有不小于当房屋内设有不小于5t5t的吊车时，柱间支撑的吊车时，柱间支撑宜用型钢宜用型钢；当房

19、屋中不允许设置柱间支撑时，；当房屋中不允许设置柱间支撑时，应设置纵向刚架。应设置纵向刚架。 刚架转折处（单跨房屋边柱柱顶和屋脊，以及多刚架转折处（单跨房屋边柱柱顶和屋脊，以及多跨房屋某些中间柱顶和屋脊）宜沿房屋全长跨房屋某些中间柱顶和屋脊）宜沿房屋全长设置设置刚性系杆刚性系杆。 刚性系杆可由檩条兼作，此时檩条应满足压刚性系杆可由檩条兼作，此时檩条应满足压弯杆件的刚度和承载力要求，若刚度或承载力不弯杆件的刚度和承载力要求，若刚度或承载力不足、可在刚架斜梁间设置足、可在刚架斜梁间设置钢管、钢管、H H型钢或其他截型钢或其他截面形式的面形式的杆件。杆件。 例：例： 南京某公司拟建一长度南京某公司拟建

20、一长度72m、跨度、跨度18m的厂房，采用门式刚的厂房，采用门式刚架结构，柱距架结构，柱距6m，刚架高度，刚架高度5.7m，屋面坡度，屋面坡度1:10，屋面及墙，屋面及墙面采用夹心彩钢板，檩条间距面采用夹心彩钢板，檩条间距15m。试布置厂房结构的屋盖横。试布置厂房结构的屋盖横向支撑和柱间支撑。向支撑和柱间支撑。4500450045004500600060006000600060006000600060006000600060006000GXGGXGGXGGXGGXGSCSCSCSCSCSCSCSCSCSCSCSCGJ1GJ2GJ3GJ3GJ3GJ2GJ2GJ3GJ3GJ3GJ3GJ2GJ1XGGXGXGXGXG5700600060006000600060006000600060006000600060006000ZCZCZCGXGGXG 谢谢 谢！谢！