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門式剛架設(shè)計例題 門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)圖集篇一
土木工程與建筑學(xué)院
《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計》課程設(shè)計指導(dǎo)書 緒言課程設(shè)計目的要求
課程設(shè)計是一個重要的教學(xué)過程，是對學(xué)生知識和能力的總結(jié)。要求學(xué)生通過《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計》課程設(shè)計，進(jìn)一步了解鋼結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)型式、結(jié)構(gòu)布置和受力特點，掌握鋼結(jié)構(gòu)的計算簡圖、荷載組合和內(nèi)力分析，掌握鋼結(jié)構(gòu)的構(gòu)造要求等。要求在老師的指導(dǎo)下，參考已學(xué)過的課本及有關(guān)資料，綜合應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)的材料、連接和基本構(gòu)件的基本理論、基本知識，進(jìn)行整體鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計計算，并繪制鋼結(jié)構(gòu)施工圖?！朵摻Y(jié)構(gòu)設(shè)計》課程設(shè)計題目
一、設(shè)計題目
某24m跨度廠房的門式剛架設(shè)計，剛架柱、梁均采用等截面（或變截面）。
二、設(shè)計任務(wù)
1、選擇鋼屋架的材料；
2、柱網(wǎng)及屋面結(jié)構(gòu)布置（包括支撐體系布置）；
3、門式剛架選型；
4、確定門式剛架梁、柱截面形式，并初估截面尺寸；
5、鋼屋蓋及支撐的布置；
6、鋼屋架的結(jié)構(gòu)設(shè)計；
7、繪制門式剛架施工圖及材料表。
三、設(shè)計資料
建造于某市的輕工廠房，建筑面積1500m2廠房平面及剖面如圖所示，據(jù)生產(chǎn)要求無吊車，屋面采用0.6mm厚鍍鋅壓型彩涂板，剛架柱、梁均采用等截面（或變截面），柱梁節(jié)點處為構(gòu)造加腋（視為剛接，計算時可不考慮加腋之影響），柱與基礎(chǔ)為鉸接，擬在剛架平面外設(shè)柱間支撐及檁條端部隅撐，在a,b點分別提供柱梁的側(cè)向支撐點，設(shè)計時考慮積灰荷載0.4kn/m2，該地區(qū)的基本雪壓為0.5kn/m2, 基本風(fēng)壓為0.5kn/m2，輕質(zhì)屋面，屋面活荷載取0.4kn/m2。檁條及支撐重0.2kn/m2，剛架斜梁自重0.2kn/m2；輕質(zhì)墻面及柱自重（包括柱、墻骨架）0.7kn/m2。
剛架簡圖及其風(fēng)荷載體型系數(shù)
（a）平面圖（b）剛架簡圖（c）剛架風(fēng)荷載體型系數(shù) 門式剛架設(shè)計計算
一、材料選擇
剛架結(jié)構(gòu)中所采用的鋼材應(yīng)符合國標(biāo)要求，一般采用q235鋼或q345鋼，q345鋼多用于剛架斜梁與柱，但當(dāng)構(gòu)件是以變形控制時應(yīng)慎用。焊條可選用e43型，手工焊。
二、結(jié)構(gòu)平面布置
結(jié)構(gòu)平面布置主要是確定剛架的柱網(wǎng)布置。柱網(wǎng)布置首先應(yīng)滿足工藝要求，面積大的廠房考慮溫度區(qū)段的控制，依據(jù)《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》規(guī)定：“縱向溫度區(qū)段不大于300m；橫向溫度區(qū)段不大于150m；當(dāng)有計算依據(jù)時溫度區(qū)段可適當(dāng)加大”。門式剛架的柱距的選擇應(yīng)依據(jù)屋面的受載情況與功能要求綜合確定，并應(yīng)滿足工藝要求，一般宜采用6-9m的柱距。柱距的選擇合理與否直接影響結(jié)構(gòu)單位面積的耗鋼量，經(jīng)濟柱距的選擇不應(yīng)僅從剛架的用鋼量進(jìn)行評價，而應(yīng)計及檁條與墻梁的用鋼指標(biāo)進(jìn)行綜合評估。在多跨剛架中，當(dāng)由于工藝要求或建筑功能需要局部抽掉邊柱或中柱時，可在相鄰柱間設(shè)置托梁或托架支承。
三、門式剛架選型
剛架的選型應(yīng)同時滿足建筑和結(jié)構(gòu)上的要求，對工業(yè)建筑如廠房、倉庫等應(yīng)遵循“形式服從功能”的基本原則，而對于一些民用建筑和公共建筑，剛架的選型則應(yīng)服從建筑設(shè)計要求。剛架選型的內(nèi)容包括跨度大小和數(shù)量的確定及剛架截面形狀的選擇。剛架選型考慮的主要因素包括：房屋尺寸（長、寬、高）、屋面坡度、所需柱網(wǎng)的柱間凈距、跨度、房屋的功能要求及擬采用的屋面與墻面材料等。
單跨剛架多用于橫向空間要求不太大的建筑，適用于要求無障礙工作情況下的建筑，如影劇院、體操房、機房等，一般來說，其跨度在18-36m。單跨剛架多采用焊接“工”字型截面或軋制h型截面。合理截面是依據(jù)其彎矩圖確定變截面梁柱高度，此類截面用鋼量較小，具有良好的經(jīng)濟性，但制造過程相對復(fù)雜。設(shè)有橋式吊車時，柱宜采用等截面構(gòu)件。多跨剛架，亦稱為連續(xù)柱剛架或多元剛架。多跨剛架從理論上講對房屋的寬度尺寸沒有限制，但當(dāng)寬度超過一定限度時應(yīng)設(shè)置伸縮縫。多跨剛架通常是大型建筑物的備選方案之一，多跨剛架由于使用連續(xù)剛架，因此較為經(jīng)濟。多跨剛架不利之處是對不均勻沉降敏感，在沉降較大的軟土場上使用時應(yīng)詳細(xì)考察基礎(chǔ)的沉降情況。同時，多跨剛架內(nèi)柱的位置在建成后不易改變，故還應(yīng)考慮未來設(shè)備布置改變的情況。多跨剛架截面選擇類似于單跨剛架，但中柱一般采用等截面。
四、支撐系統(tǒng)
門式剛架鋼結(jié)構(gòu)中，支撐系統(tǒng)可分為屋蓋水平支撐、柱間支撐及其隅撐。
支撐系統(tǒng)應(yīng)能明確、合理簡捷地傳遞縱向水平荷載，盡量縮短傳力途徑；并保證結(jié)構(gòu)體系的整體穩(wěn)定性，為結(jié)構(gòu)和構(gòu)件提供側(cè)向支撐點；方便結(jié)構(gòu)的安裝；滿足必要的強度、剛度要求，須具有可靠的連接。
一般情況下，門式剛架房屋均需設(shè)置屋蓋橫向水平支撐，以傳遞山墻水平風(fēng)荷載，對于此類支撐的設(shè)置《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》給出了具體的規(guī)定。對于一些結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜的建筑，如存在局部抽柱、局部突出及平面布置不規(guī)則的結(jié)構(gòu)，除設(shè)置屋蓋橫向水平支撐外，還需設(shè)置縱向支撐，以提高結(jié)構(gòu)的整體性，同時調(diào)整剛架的內(nèi)力分布。縱向支撐的設(shè)置應(yīng)具有連續(xù)性，同時必須保證具有明確的傳力路徑。柱間支撐一般應(yīng)設(shè)置在柱列的中部。柱頂水平系桿需設(shè)計成剛性系桿，以便將屋蓋水平支撐所承受的荷載傳遞到柱間支撐上。如建筑物較長，可增設(shè)柱間支撐。當(dāng)有兩道柱間支撐時，宜分別放在縱向1/3處。
隅撐是實腹式門式剛架輕型號鋼結(jié)構(gòu)房屋中特有的構(gòu)件。隅撐設(shè)置在剛架斜梁下翼緣與檁條之間或剛架邊柱內(nèi)翼緣與墻梁之間。對剛架斜梁和剛架邊柱的穩(wěn)定性起支撐作用。
五、檁條與墻梁
檁條的布置較為簡單，當(dāng)跨度不超過9.0m時，通常檁條直接擱置在剛架斜梁上，并通過檁托與斜梁連接。當(dāng)剛架間距即檁條跨度較大時（如超過12.0m），若兩端仍采用斜梁支承，則可能導(dǎo)致設(shè)計不經(jīng)濟，此時可考慮增設(shè)托梁、斜梁或增設(shè)檁條梁、次梁以減小檁條跨度。檁條的間距依屋面板材料的力學(xué)性能和屋面荷載的大小而定，一般在1.0-1.5m范圍內(nèi)。在檁條間應(yīng)根據(jù)檁條跨度設(shè)置拉條和撐桿等構(gòu)件。墻梁的布置原則與檁條類似，此不贅述。
六、分析模型的建立
剛架的內(nèi)力分析與設(shè)計是基于初步設(shè)計確定的結(jié)構(gòu)體系建立力學(xué)模型，計算結(jié)構(gòu)構(gòu)件的內(nèi)力與變形，根據(jù)內(nèi)力分析結(jié)果校核構(gòu)件的承載力，并對剛架的節(jié)點進(jìn)行設(shè)計和驗算。力學(xué)計算模型涉及的內(nèi)容包括構(gòu)件單元類別的確定、節(jié)點定義、幾何模型的建立、荷載的取值與導(dǎo)算、荷載組合、分析方法的選擇等；構(gòu)件和節(jié)點設(shè)計主要內(nèi)容為構(gòu)件的承載力、變形及穩(wěn)定性驗算，并依據(jù)選擇的構(gòu)件截面設(shè)計節(jié)點，校核節(jié)點承載力。門式剛架系超靜定結(jié)構(gòu)，內(nèi)力計算一般采用彈性分析方法。門式剛架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析依據(jù)結(jié)構(gòu)布置情況的規(guī)則性與復(fù)雜程度的不同，可采用簡化的平面結(jié)構(gòu)或考慮空間整體作用建立計算模型。一般情況下，結(jié)構(gòu)平面布置較規(guī)則、構(gòu)件分布對稱，剛架無局部不規(guī)則的夾層與凸起，所受外部荷載較為均勻，則可簡化為平面結(jié)構(gòu)計算剛架的內(nèi)力。當(dāng)結(jié)構(gòu)平面布置或豎向布置呈不規(guī)則時，或受載情況復(fù)雜等條件下，如按傳統(tǒng)的平面門式剛架簡單分析，其結(jié)構(gòu)走出工程設(shè)計允許誤差范圍，且情況復(fù)雜時簡化工作更是困難，尤其是對于縱向水平支撐與屋面系統(tǒng)的簡化，此時應(yīng)采用空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行計算。（1）幾何尺寸的確定
建立幾何模型涉及的主要尺寸有：剛架的跨度、柱距、剛架高度、屋面坡度。剛架的跨度可定義為橫向剛架柱軸線間的距離，對變截面柱其軸線可取通過柱下端（較小端）中心的豎向軸線。
剛架柱距取相鄰剛架橫向軸線間的距離。
剛架的計算高度為自柱底至剛架斜梁軸線與柱軸線交點處的長度。對變截面剛架斜梁，其軸線可取通過變截面梁段最小端中心與斜梁上表面平等的軸線。門式剛架的脊頂高度可依據(jù)檐口處的高度與屋面坡度在建模型時自動推算出。（2）構(gòu)件單元類別與節(jié)點類型的定義
當(dāng)采用平面剛架建模時，涉及的主要構(gòu)件為剛架斜梁與柱，而采用空間計算模型時，除上述單元外還包括屋蓋支撐系統(tǒng)、柱間支撐、剛性系桿等。有些較為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)可能還包括平臺、雨篷及托架或托梁等。下表列出了門式剛架結(jié)構(gòu)常用單元與節(jié)點類型的定義。構(gòu)件名稱
單元類別
連接節(jié)點類別
主剛架
梁
梁單元
兩端均為剛接
柱
與基礎(chǔ)連接端鉸接、與梁連接端剛接 墻架柱
梁單元
兩端均為鉸接，且與剛架斜梁連接端釋放豎向約束
水平支撐
壓桿
拉壓二力桿
兩端鉸接
交叉桿
拉桿單元
柱間支撐
壓桿
拉壓二力桿
兩端鉸接
交叉桿
剛性系桿
拉壓二力桿
兩端鉸接
托架
弦桿
梁單元
兩端鉸接
腹桿
拉壓二力桿
雨篷梁
梁單元
一端剛接、一端懸臂
（3）截面的初步選擇
主剛架構(gòu)件可采用軋制或焊接形成的h型鋼、工字鋼、槽鋼等。建立計算模型時必須初步確定構(gòu)件的截面尺寸，選擇截面時必須保證構(gòu)件各板件的尺寸能滿足基本構(gòu)造要求，以保證構(gòu)件整體穩(wěn)定與局部穩(wěn)定的前提，主要由構(gòu)件的長細(xì)比與寬厚比（或高厚比）確定。下表給出了受壓與受拉構(gòu)件的長細(xì)比限值。主剛架構(gòu)件截面一般由穩(wěn)定控制，其長細(xì)比取值不宜太高。受壓構(gòu)件長細(xì)比限值 構(gòu)件類別
長細(xì)比限值
備注
主要構(gòu)件
180
在永久荷載與風(fēng)荷載組合作用下受壓構(gòu)件，其長細(xì)比不宜大于250
其他構(gòu)件、支撐與隅撐
220
受拉構(gòu)件長細(xì)比限值 構(gòu)件類別
受靜態(tài)荷載或間接承受動態(tài)荷載的結(jié)構(gòu)
直接承受動態(tài)荷載的結(jié)構(gòu)
桁架構(gòu)件
350 250
吊車梁與吊車桁架以下的柱間支撐
300--
其他支撐（張緊的圓鋼或鋼鉸線支撐除外）
400--
初選剛架斜梁、柱截面的高度和寬度時，可參考相關(guān)資料或已建成的類似結(jié)構(gòu)，結(jié)合擬分析結(jié)構(gòu)的跨度、高度及荷載情況估算。一般斜梁截面的高度可取跨度的1/20-1/55，柱截面高度取柱高的1/10-1/20，上述取值區(qū)間較大，當(dāng)跨度或荷載較大時可取較大值。截面高度與寬度之比h/b可取2-5，剛架柱為壓彎構(gòu)件，其h/b可取較小值，但有的梁端為了與柱連接（豎板連接）梁端可取h/b≤6.5。（4）建立分析模型
建立分析模型的主要工作是依據(jù)初選的構(gòu)件斷面及構(gòu)件的受力特點，利用有限元軟件分析模型中之幾何模型，并定義結(jié)構(gòu)的材料屬性。
建立分析模型要解決的關(guān)鍵問題是確定擬分析結(jié)構(gòu)所需建立模型的類別，即是建立簡化的平面結(jié)構(gòu)模型還是空間整體模型。
采用平面模型分析時一般應(yīng)將整體結(jié)構(gòu)簡化為橫向平面剛架體系和柱間支撐體系。橫向水平剛架承受跨間的全部豎向荷載和橫向水平荷載，柱間支撐體系承擔(dān)縱向水平荷載，包括屋蓋支撐和柱間支撐兩部分。對于可簡化為平面模型分析的門式剛架結(jié)構(gòu)，應(yīng)根據(jù)各剛架的受載情況和截面特征選擇典型剛架進(jìn)行內(nèi)力分析，由于橫向風(fēng)荷載在縱墻中部和靠近山墻端分布存在差異，因此在各開間尺寸相等且豎向荷載等值均勻的結(jié)構(gòu)中，至少應(yīng)分析三榀剛架的內(nèi)力。
采用空間模型時，通常是根據(jù)結(jié)構(gòu)布置圖，選擇其中的主要受力構(gòu)件建立有限元分析模型。空間模型中應(yīng)包括的主要構(gòu)件有剛架斜梁、剛架柱、屋蓋支撐、柱間支撐、剛性系桿及山墻墻架柱或山墻構(gòu)架系統(tǒng)，對于存在平臺或吊車的結(jié)構(gòu)，平臺與吊車梁是否應(yīng)在模型中反映或簡化為相應(yīng)的荷載則需視具體情況確定?？臻g模型中一般不建入檁條與墻梁單元，而是將屋面荷載和墻面荷載等價作用在剛架系統(tǒng)中。
七、荷載和內(nèi)力計算
（一）荷載計算
設(shè)計門式剛架結(jié)構(gòu)所涉及的荷載，包括永久荷載和可變荷載。（1）永久荷載
永久荷載包括結(jié)構(gòu)構(gòu)件的自重和懸掛在結(jié)構(gòu)上的非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的重力荷載，如屋面、檁條、支撐、吊頂、場面構(gòu)件和剛架自身等。（2）可變荷載 屋面活荷載
當(dāng)采用壓型鋼板輕型屋面時，屋面豎向均布括荷載的標(biāo)準(zhǔn)值（按水平投影面積計算）應(yīng)取0.5kn/m2；對受荷水平投影面積超過60m2的剛架結(jié)構(gòu)，計算時采用的豎向均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值可取0.3kn/m2。設(shè)計屋面板和檁條時應(yīng)考慮施工和檢修集中荷載（人和小工具的重力），其標(biāo)準(zhǔn)值為1kn。
屋面雪荷載和積灰荷載
屋面雪荷載和積灰荷載的標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)按《荷載規(guī)范》的規(guī)定采用，設(shè)計屋面板、檁條時并應(yīng)考慮在屋面天溝、陰角、天窗擋風(fēng)板內(nèi)和高低跨連接處等的荷載增大系數(shù)或不均勻分布系數(shù)。吊車荷載
包括豎向荷載和縱向及橫向水平荷載，按照《荷載規(guī)范》的規(guī)定采用。地震作用
按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》gb50011-2001的規(guī)定計算。風(fēng)荷載
按《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》附錄a的規(guī)定，垂直于建筑物表面的風(fēng)荷載可按下列公式計算：
（二）荷載效應(yīng)組合
荷載效應(yīng)的組合一般應(yīng)順從《荷載規(guī)范》的規(guī)定。針對門式剛架的特點，《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》給出下列組合原則：
（1）屋面均布活荷載不與雪荷載同時考慮，應(yīng)取兩者中的較大值；（2）積灰荷載應(yīng)與雪荷載或屋面均布活荷載中的較大值同時考慮；
（3）施工或檢修集中荷載不與屋面材料或檁條自重以外的其他荷載同時考慮：（4）多臺吊車的組合應(yīng)符合《荷載規(guī)范》的規(guī)定；
（5）當(dāng)需要考慮地震作用時，風(fēng)荷載不與地震作用同時考慮。在進(jìn)行則架內(nèi)力分析時，所需考慮的荷載效應(yīng)組合主要有：（1）1.2×永久荷載+ 0.9×1.4×（積灰荷載+max{屋面均布活荷載、雪荷載}）+0.9×1.4×（風(fēng)荷載+吊車豎向及水平荷載）；（2）1.0×永久荷載+ 1.4×風(fēng)荷載
組合（1）用于截面強度和構(gòu)件穩(wěn)定性計算。在進(jìn)行效應(yīng)疊加時，起有利作用者不加，但必須注意所加各項有可能同時發(fā)生。為此，不能在計入吊車水平荷載效應(yīng)的同時略去豎向荷載效應(yīng)。組合（2）用于錨栓抗拉計算，其永久荷載的抗力分項系數(shù)取1.0。當(dāng)為多跨有吊車框架時，在組合（2）中還應(yīng)考慮鄰跨吊車水平力的作用。
由于門式剛架結(jié)構(gòu)的自重較輕，地震作用產(chǎn)生的荷載效應(yīng)一般較小。設(shè)計經(jīng)驗表明：當(dāng)抗震設(shè)防烈度為7度而風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值大于0.35kn/m2，或抗震設(shè)防烈度為8度而風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值大于0.45kn/m2時，地震作用的組合一般不起控制作用。
八、桿件截面設(shè)計
剛架截面校核包括：剛架柱與斜梁兩部分。由于受壓強度驗算按有效凈截面，穩(wěn)定性驗算要采用有效截面，因此在校核截面承載力前需確定構(gòu)件的有效截面。
剛架柱為壓彎構(gòu)件，主要承受彎矩、軸力作用，剪力一般相對較小。壓彎構(gòu)件截面承載力的驗算包括強度驗算和穩(wěn)定性驗算，其中穩(wěn)定性驗算可分為整體穩(wěn)定性驗算與局部穩(wěn)定性驗算。按彈性狀態(tài)設(shè)計式，局部穩(wěn)定性驗算多由構(gòu)件的板件的寬厚比或高厚比控制。整體穩(wěn)定性可分為平面內(nèi)穩(wěn)定與平面外穩(wěn)定兩種情況。
實腹式剛架斜梁在平面內(nèi)可按壓彎構(gòu)件計算強度，在平面外按壓彎構(gòu)件計算穩(wěn)定性，強度與穩(wěn)定計算可參照壓彎剛架柱的計算公式。實腹式斜梁的出平面計算長度，應(yīng)取側(cè)向支撐點的距離；當(dāng)斜梁兩翼緣側(cè)向支撐點間距離不相等時，應(yīng)取較大受壓翼緣側(cè)向支撐點的距離。當(dāng)實腹式剛架斜梁的下翼緣受壓時，必須在受壓翼緣側(cè)面布置隅撐作為斜梁的側(cè)向支撐，隅撐的另一端連接在檁條上。
九、節(jié)點設(shè)計
節(jié)點設(shè)計內(nèi)容包括：剛架斜梁與柱的連接、斜梁的拼接和脊節(jié)點的連接及柱腳的連接。節(jié)點設(shè)計要求構(gòu)件受力明確，傳力路徑清晰，計算模型與其實際受力狀態(tài)相一致。
十、施工圖
施工圖是指導(dǎo)鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件制造和安裝的技術(shù)文件，同時也是編制工程預(yù)算的依據(jù)和工程竣工后的存檔資料。因此，務(wù)須做到清晰、明確，準(zhǔn)確無誤，表達(dá)詳盡。
1．施工圖通常采用兩種比例尺繪制。屋架桿件的軸線一般用1：20～1：30，而節(jié)點尺寸和桿件截面尺寸用1：10～1：15的比例尺繪制。對重要節(jié)點和特殊零部件還可加大些，以清楚地表達(dá)節(jié)點的細(xì)部尺寸。
2．施工圖上應(yīng)注明各零部件的型號和主要幾何尺寸，包括加工尺寸（宜取5mm的倍數(shù)）、定位尺寸、孔洞位置以及對工廠制造和工地安裝的要求。定位尺寸主要有：節(jié)點中心至各桿件桿端和至節(jié)點板邊緣（上、下和左、右）的距離、軸線至角鋼肢背的距離等。螺栓孔位置要符合螺栓排列的要求。工廠制造和工地安裝要求主要包括：零部件切角、切肢、削棱、孔洞直徑和焊縫尺寸等均應(yīng)在施工圖中注明。工地安裝焊縫和安裝螺栓應(yīng)標(biāo)注其符號。
3．施工圖中的各零部件應(yīng)加以詳細(xì)編號，其次序按主次、上下和左右排列。完全相同的零部件用同一編號，如兩個零部件形狀和尺寸完全一樣，僅因開孔位置或切角等不同，使兩構(gòu)件成鏡面對稱時，可采用同一編號而只須在材料表中用正、反字樣注明，以示區(qū)別。
4．施工圖上還應(yīng)有文字說明。其內(nèi)容主要有：鋼材的鋼號、焊條型號和焊接方法、質(zhì)量要求，圖中未注明的焊縫和螺栓孔尺寸，防銹處理方法，以及運輸、安裝和制造要求等。此外，對一些在施工圖上難以用圖而宜用文字表達(dá)清楚的內(nèi)容亦可用文字加以說明。
十一、參考資料 1．中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn).鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（gb50017-2003）．中國建筑工業(yè)出版社，2003 2.中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn).建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范(gb50009-2001).中國建筑工業(yè)出版社,2006 3.中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn).建筑抗震設(shè)計規(guī)范(gb50011-2001).中國建筑工業(yè)出版社, 2001 4.中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn).冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范(gb50018-2002).中國計劃出版社, 2002 5.中國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會標(biāo)準(zhǔn).門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程(cecs102：2002).中國計劃出版社, 2003 6.陳紹蕃顧強主編．鋼結(jié)構(gòu)(上冊鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)).中國建筑工業(yè)出版社，2007 7.陳紹蕃主編．鋼結(jié)構(gòu)(下冊房屋建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計).中國建筑工業(yè)出版社，2007 8.董軍,曹平周.鋼結(jié)構(gòu)原理與設(shè)計.中國建筑工業(yè)出版社，2008 9.魏明鐘主編.鋼結(jié)構(gòu)(第二版).武漢理工大學(xué)出版社,2006
門式剛架設(shè)計例題 門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)圖集篇二
寧波某輕型鋼結(jié)構(gòu)門式剛架廠房畢業(yè)設(shè)計
專業(yè)：土木工程 姓名：張驍 學(xué)號：3020913094
指導(dǎo)教師：吳姍姍，查支詳
前 言
畢業(yè)設(shè)計是大學(xué)本科教育培養(yǎng)目標(biāo)實現(xiàn)的重要階段，是畢業(yè)前的綜合學(xué)習(xí)階段,是深化、拓寬、綜合教和學(xué)的重要過程,是對大學(xué)期間所學(xué)專業(yè)知識的全面總結(jié)。
本組畢業(yè)設(shè)計題目為《寧波市某廠房設(shè)計》。在畢業(yè)設(shè)計設(shè)前期，我溫習(xí)了《房屋建筑學(xué)》、《結(jié)構(gòu)力學(xué)》、《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計》等知識，并借閱了《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》、《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》、《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》、《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》、《輕型鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊》等規(guī)范。在畢業(yè)設(shè)計中期，我們通過所學(xué)的基本理論、專業(yè)知識和基本技能進(jìn)行建筑、結(jié)構(gòu)設(shè)計，本組在校成員齊心協(xié)力、分工合作，發(fā)揮了大家的團隊精神。在畢業(yè)設(shè)計后期，主要進(jìn)行設(shè)計手稿的電腦輸入，并得到老師的審批和指正，使我圓滿的完成了任務(wù)，在此表示衷心的感謝。
畢業(yè)設(shè)計的三個月里，在指導(dǎo)老師的幫助下，經(jīng)過資料查閱、設(shè)計計算、論文撰寫以及外文的翻譯，加深了對新規(guī)范、規(guī)程、手冊等相關(guān)內(nèi)容的理解。鞏固了專業(yè)知識、提高了綜合分析、解決問題的能力。在進(jìn)行內(nèi)力組合的計算時，進(jìn)一步了解了word,excel。在繪圖時熟練掌握了autocad，天正，pkpm，sts，以上所有這些從不同方面達(dá)到了畢業(yè)設(shè)計的目的與要求。
輕型門式剛架結(jié)構(gòu)設(shè)計的計算工作量很大，在計算過程中以手算為主，輔以一些計算軟件的校正。由于自己水平有限，難免有不妥和疏忽之處，敬請各位老師批評指正。
二零零六年六月十五日
內(nèi)容摘要
本設(shè)計主要進(jìn)行了結(jié)構(gòu)方案中橫向框架2、3、7、8軸框架的抗震設(shè)計。在確定框架布局之后，先進(jìn)行了層間荷載代表值的計算,接著利用頂點位移法求出自震周期，進(jìn)而按底部剪力法計算水平地震荷載作用下大小，進(jìn)而求出在水平荷載作用下的結(jié)構(gòu)內(nèi)力（彎矩、剪力、軸力）。接著計算豎向荷載（恒載及活荷載）作用下的結(jié)構(gòu)內(nèi)力。是找出最不利的一組或幾組內(nèi)力組合。選取最安全的結(jié)果計算配筋并繪圖。此外還進(jìn)行了結(jié)構(gòu)方案中的室內(nèi)樓梯的設(shè)計。完成了平臺板，梯段板，平臺梁等構(gòu)件的內(nèi)力和配筋計算及施工圖繪制。
關(guān)鍵詞： 框架
結(jié)構(gòu)設(shè)計
抗震設(shè)計
abstract
the purpose of the design is to do the anti-seismic design in the longitudinal frames of axis 2、3、7、 the directions of the frames is determined, firstly the weight of each floor is the vibrate cycle is calculated by utilizing the peak-displacement method, then making the amount of the horizontal seismic force can be got by way of the bottom-shear force seismic force can be assigned according to the shearing stiffness of the frames of the different the internal force(bending moment, shearing force and axial force)in the structure under the horizontal loads can be easily the determination of the internal force under the dead and live loads, the combination of internal force can be made by using the excel software, whose purpose is to find one or several sets of the most adverse internal force of the wall limbs and the coterminous girders, which will be the basis of protracting the reinforcing drawings of the design of the stairs is also be approached by calculating the internal force and reinforcing such components as landing slab, step board and landing girder whose shop drawings are completed in the ds : frames, structural design,anti-seismic design
畢業(yè)設(shè)計進(jìn)度計劃安排:
第三周 組成設(shè)計組，查閱資料，搜集規(guī)范。第四周 熟悉autocad,天正軟件。
第五周 繪制建筑平、立、剖面及建筑詳圖。第六周 確定建筑方案，構(gòu)思結(jié)構(gòu)布置。
到七周 結(jié)構(gòu)方案布置，熟悉結(jié)構(gòu)分析計算軟件pkpm。第八周 選擇梁柱截面，荷載分析和組合。第九周 內(nèi)力和變形計算。
第十周 構(gòu)件設(shè)計，構(gòu)件驗算，基礎(chǔ)設(shè)計。第十一周 中期報告與檢查。
第十二周 熟悉有限元軟件ansys（選做）
第十三到十六周 編制完成設(shè)計計算書，繪制施工詳圖，畢業(yè)設(shè)計文檔整理，為答辯做準(zhǔn)備。
目錄
第一部分：工程概況…………………………………………………………1 建筑地點、建筑功能、建筑類型、建筑介紹、門窗使用、地質(zhì)條件 ……………………1
柱網(wǎng)與層高 ………………………………………………………………………1 框架結(jié)構(gòu)承重方案的選擇 ………………………………………………………2 框架結(jié)構(gòu)的計算簡圖 ……………………………………………………………2 梁、柱截面尺寸的初步確定 ……………………………………………………3
第二部分：框架側(cè)移剛度的計算…………………………………………5 橫梁、縱梁、柱線剛度的計算 …………………………………………………5 各層橫向側(cè)移剛度計算 …………………………………………………………6 各層縱向側(cè)移剛度計算…………………………………………………………12
第三部分：重力荷載代表值的計算 ……………………………………13
資料準(zhǔn)備…………………………………………………………………………13 重力荷載代表值的計算…………………………………………………………14
第四部分：橫向水平荷載作用下框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和側(cè)移計算……23
橫向自振周期的計算……………………………………………………………23 水平地震作用及樓層地震剪力的計算…………………………………………24 多遇水平地震作用下的位移驗算………………………………………………27 水平地震作用下框架內(nèi)力計算…………………………………………………28
第五部分：豎向荷載作用下框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計算…………………32
計算單元的選擇確定……………………………………………………………32 荷載計算…………………………………………………………………………33 內(nèi)力計算…………………………………………………………………………40 梁端剪力和柱軸力的計算………………………………………………………45 橫向框架內(nèi)力組合………………………………………………………………46 框架柱的內(nèi)力組合………………………………………………………………54 柱端彎矩設(shè)計值的調(diào)整…………………………………………………………57 柱端剪力組合和設(shè)計值的調(diào)整…………………………………………………60
第六部分：截面設(shè)計…………………………………………………………62
框架梁……………………………………………………………………………62 框架柱……………………………………………………………………………68 框架梁柱節(jié)點核芯區(qū)截面抗震驗算……………………………………………78
第七部分：樓板設(shè)計…………………………………………………………82
樓板類型及設(shè)計方法的選擇……………………………………………………82 設(shè)計參數(shù)…………………………………………………………………………82 彎矩計算…………………………………………………………………………83 截面設(shè)計…………………………………………………………………………87
第八部分：樓梯設(shè)計…………………………………………………………91 設(shè)計參數(shù)…………………………………………………………………………91 樓梯板計算………………………………………………………………………91平臺板計算………………………………………………………………………93平臺梁計算………………………………………………………………………94
第九部分：框架變形驗算…………………………………………………96
梁的極限抗彎承載力計算………………………………………………………96 柱的極限抗彎承載力計算………………………………………………………97 確定柱端截面有效承載力mc……………………………………………………98 各柱的受剪承載力vyij的計算 …………………………………………………99 樓層受剪承載力vyi的計算……………………………………………………100 罕遇地震下彈性樓層剪力ve的計算 …………………………………………101 樓層屈服承載力系數(shù)ξ
yi的計算………………………………………………101
層間彈塑性位移驗算 …………………………………………………………103
第十部分： 科技資料翻譯………………………………………………104
科技資料原文 …………………………………………………………………104 原文翻譯 ………………………………………………………………………113
第十一部分：設(shè)計心得……………………………………………………120 參考資料 …………………………………………………123
第一部分：工程概況
建筑地點：寧波市
建筑功能：某集團擬建設(shè)一單層輕型鋼結(jié)構(gòu)廠房，擬做檢
測產(chǎn)品用。
建筑類型：單層輕型門式鋼結(jié)構(gòu)。
建筑介紹：建筑總面積約3000平方米，跨度為2×15m，設(shè)置3噸單軌吊車，柱網(wǎng)間距6.0米，建筑平、立、剖面圖詳見建施圖。屋面板采用彩色壓型鋼板（雙波型w-600，巖棉填充），外墻板采用彩色壓型鋼板夾聚苯乙烯保溫板，外墻底部采用陶?；炷量招钠鰤K，內(nèi)墻采用輕質(zhì)隔墻。
門窗使用：
地質(zhì)條件：經(jīng)地質(zhì)勘察部門確定，此建筑抗震設(shè)防烈度為6度，場地為2類，地面粗糙度b。
柱網(wǎng)與層高：本廠房為單層廠房，采用柱距為6m，跨度為2
×15m，在10軸和11軸處設(shè)置一道寬30mm伸縮縫，如下圖所示：
門式剛架設(shè)計例題 門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)圖集篇三
在不同規(guī)范要求下廠房風(fēng)荷載計算的討論
張鵬 馬軍
（中機十院國際工程有限公司 北京100083）
摘要：本文根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范gb50009-2012》與《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程cecs102:2002》風(fēng)荷載的不同要求分別對柱腳剛接及鉸接兩種型式的門式剛架進(jìn)行計算。分析討論了兩本規(guī)范計算結(jié)果的差異，對設(shè)計時采用何種規(guī)范進(jìn)行計算提出建議。
關(guān)鍵詞：門式剛架 風(fēng)荷載 比較
門式鋼架輕型鋼結(jié)構(gòu)房屋具有用鋼量小、造價低廉、建造工期短的優(yōu)點。自從《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》2002年發(fā)布后，門鋼結(jié)構(gòu)廣泛使用于工業(yè)廠房、倉庫、農(nóng)貿(mào)市場、體育場館等領(lǐng)域。但是隨著結(jié)構(gòu)使用時間增長，各種極端天氣狀況逐漸經(jīng)歷，也出現(xiàn)了不少例局部破壞甚至倒塌的惡性事故。門式鋼架輕型鋼結(jié)構(gòu)房屋一般采用輕質(zhì)屋面及墻面材料，自重較輕，對外界荷載較敏感。比如《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范gb50009-2012》7.1.2條，“對雪荷載敏感的結(jié)構(gòu)，應(yīng)采用100年重現(xiàn)期的雪壓”就是針對門式鋼架輕型鋼結(jié)構(gòu)房屋提出的要求。因此設(shè)計時考慮稍有不周就有可能出現(xiàn)嚴(yán)重的后果。雖然規(guī)范中并沒有對風(fēng)荷載提出需要特別加強的要求，但是筆者認(rèn)為還是應(yīng)該對風(fēng)荷載的計算有足夠的重視。
1.不同規(guī)范對于風(fēng)荷載計算的不同要求
《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范gb50009-2012》（文中簡稱“荷載規(guī)范”）與《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程cecs102:2002》（文中簡稱“門鋼規(guī)程”）均有風(fēng)荷載的計算要求，但計算公式及參數(shù)取值不盡相同。特別是對于風(fēng)荷載體形系數(shù)兩本規(guī)范取值相差較大。下面以封閉式雙坡屋面結(jié)構(gòu)體型進(jìn)行比較。
1.1 荷載規(guī)范第8.3節(jié)表8.3.1項次2 柱：迎風(fēng)面μs=+0.8，背風(fēng)面μs=-0.5 梁：迎風(fēng)面μs=-0.6，背風(fēng)面μs=-0.5 1.2 門鋼規(guī)程附錄a表a.0.2-1中間區(qū) 柱：迎風(fēng)面μs=+0.25，背風(fēng)面μs=-0.55 梁：迎風(fēng)面μs=-1.0，背風(fēng)面μs=-0.65 1.3 荷載規(guī)范與門鋼規(guī)程的體形系數(shù)比較
對于柱：荷載規(guī)范的μs是門鋼規(guī)程的μs的1.63倍（（0.8+0.5）/（0.25+0.55））。
對于梁：荷載規(guī)范的μs是門鋼規(guī)程的μs的0.67倍（（0.6+0.5）/（1.0+0.65））。
初步比較可見，使用荷載規(guī)范計算時柱偏于安全，使用門鋼規(guī)程計算時梁偏于安全。由于結(jié)構(gòu)所
受荷載不僅僅為風(fēng)荷載，還有恒載、活載、吊車荷載等多種作用。應(yīng)將兩本規(guī)范求得的風(fēng)荷載設(shè)計值與恒活荷載進(jìn)行組合計算，綜合比較才能得出比較科學(xué)的結(jié)論。本文通過多個實例進(jìn)行計算分析，以比較風(fēng)荷載作用如何取值才更為安全可靠。
2.計算實例
2.1 實例一：無吊車單跨廠房 2.1.1 基本參數(shù)
鋼架間距6m，檐口標(biāo)高9m，鋼架跨度24m，單跨雙坡屋面，屋面坡度5%，封閉式建筑，柱底鉸接，屋面恒載0.3kn/m，屋面活載（與雪荷載組后后）0.5kn/m，基本風(fēng)壓分別取0.35kn/m與0.7kn/m兩種情況，地面粗糙度類別為b。
2.1.2 計算模型及主要結(jié)果
基本風(fēng)壓取0.35kn/m時的按荷載規(guī)范及門鋼規(guī)程計算所得彎矩包絡(luò)圖依次見圖2.1a及2.1b，基本風(fēng)壓取0.7kn/m時的按荷載規(guī)范及門鋼規(guī)程計算所得彎矩包絡(luò)圖依次見圖2.1c及2.1d。
圖2.1a
圖2.1b 張鵬（1981~），男，陜西禮泉，工程師，從事結(jié)構(gòu)工程設(shè)計，（電子信箱）zjyyzhangpeng@
別為b。
3.1.2 計算模型及主要結(jié)果
基本風(fēng)壓取0.35kn/m時的按荷載規(guī)范及門鋼規(guī)程計算所得彎矩包絡(luò)圖依次見圖3.1a及3.1b，基本風(fēng)壓取0.7kn/m時的按荷載規(guī)范及門鋼規(guī)程 計算所得彎矩包絡(luò)圖依次見圖3.1c及3.1d。
圖2.1c
圖2.1d 2.2 結(jié)果比較 經(jīng)過以上計算可知：
（1）風(fēng)壓0.35kn/m時，荷載規(guī)范計算的柱頂彎矩（271）較門鋼規(guī)程計算的柱頂彎矩（260）大約4%。
（2）風(fēng)壓0.7kn/m時，荷載規(guī)范計算的柱頂彎矩（282）較門鋼規(guī)程計算的柱頂彎矩（260）大約8%。（3）風(fēng)壓0.35kn/m與風(fēng)壓0.7kn/m時，門鋼規(guī)程計算的柱頂彎矩最大值均為260.2。
（4）門鋼規(guī)程計算所得的梁跨中向上彎曲的彎矩均比荷載規(guī)范計算的大，但遠(yuǎn)小于梁跨中向下彎曲的彎矩。
2.3結(jié)果分析
對于柱頂彎矩：風(fēng)壓較小時，門鋼規(guī)程僅比荷載規(guī)范計算所得小不足5%，兩本規(guī)范計算均不會有太大區(qū)別。但是隨著風(fēng)壓的增大，兩本規(guī)范計算值差距會逐漸增大，當(dāng)風(fēng)壓達(dá)到0.75時，門鋼規(guī)程比荷載規(guī)范計算所得小8%有余，已經(jīng)可能影響到了結(jié)構(gòu)的安全儲備。
對于梁柱彎矩：由于屋面恒活荷載組合下始終為控制組合，風(fēng)荷載對梁的上彎作用不起控制作用。在按門鋼規(guī)程要求設(shè)置隅撐后，均能很好的滿足設(shè)計要求。
3.1 實例二：5t吊車單跨廠房 3.1.1 基本參數(shù)
鋼架間距6m，檐口標(biāo)高9m，鋼架跨度24m，單跨雙坡屋面，屋面坡度5%，封閉式建筑，柱底剛接，設(shè)置有5t單梁吊2臺，屋面恒載0.3kn/m，屋面活載（與雪荷載組后后）0.5kn/m，基本風(fēng)壓分別取0.35kn/m與0.7kn/m兩種情況，地面粗糙度類22
222
圖3.1a
圖3.1b
圖3.1c
圖3.1d
3.2結(jié)果比較 經(jīng)過以上計算可知：（1）
風(fēng)壓0.35kn/m時，荷載規(guī)程計算的柱腳
最大彎矩（-208.4）均較門鋼規(guī)程計算的柱腳最大彎矩（-197.3）大5.6%。（2）
風(fēng)壓0.7kn/m時，荷載規(guī)程計算的柱腳
最大彎矩（-219.6）均較門鋼規(guī)程計算的柱腳最大彎矩（-197.3）大11%。
張鵬（1981~），男，陜西禮泉，工程師，從事結(jié)構(gòu)工程設(shè)計，（電子信箱）zjyyzhangpeng@（3）（4）兩種風(fēng)壓情況下，荷載規(guī)程與門鋼規(guī)程門鋼規(guī)程計算所得的梁跨中向上彎曲的1萬小莉.門式剛架輕鋼結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載計算的討論,工業(yè)建筑，2007增刊
2輕型鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊(第二版).中國建筑工業(yè)出版社,2006
3門式鋼架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程cecs 102:2002 中國計劃出版社 計算的柱頂彎矩均相同（-293）。
彎矩均比荷載規(guī)范計算的大，但遠(yuǎn)小于梁跨中向下彎曲的彎矩。
3.3結(jié)果分析
對于柱腳彎矩：風(fēng)壓較小時，門鋼規(guī)程僅比荷載規(guī)范計算所得小不足5%，兩本規(guī)范計算均不會有太大區(qū)別。但是隨著風(fēng)壓的增大，兩本規(guī)范計算值差距會逐漸增大，當(dāng)風(fēng)壓達(dá)到0.7kn/m2
時，門鋼規(guī)程比荷載規(guī)范計算所得小11%有余，已經(jīng)可能影響到了結(jié)構(gòu)的安全儲備。
對于梁柱彎矩：由于屋面恒活荷載組合下始終為控制組合，風(fēng)荷載對梁的上彎作用不起控制作用。在按門鋼規(guī)程要求設(shè)置隅撐后，均能很好的滿足設(shè)計要求。結(jié)論
雖然門鋼規(guī)程在附錄a的條文說明中闡述了多數(shù)情況下按照荷載規(guī)范要求計算較按門鋼規(guī)程計算不利，但根據(jù)本文比較發(fā)現(xiàn)，在某些情況下按荷載規(guī)范計算又是偏于安全的。
對于柱腳鉸接無吊車的輕鋼廠房，當(dāng)風(fēng)壓較大地區(qū)，特別是沿海、高海拔地區(qū)，在設(shè)計柱腳鉸接的單跨、多跨輕鋼廠房時，按照門鋼規(guī)程計算的柱頂彎矩偏小較多，應(yīng)用荷載規(guī)范進(jìn)行風(fēng)荷載作用效應(yīng)的校核。廠房的跨度越小、檐口高度越高越應(yīng)引起足夠的重視。
對于柱腳剛接的輕鋼廠房，當(dāng)?shù)踯噰嵨惠^小時，風(fēng)荷載作用下柱腳產(chǎn)生的彎矩占總彎矩比例越大。此時按照門鋼規(guī)程計算的柱腳彎矩較小，甚至有可能較荷載規(guī)范計算值小10%以上。廠房的吊車噸位越小、檐口高度越高越應(yīng)引起足夠的重視。
本文計算結(jié)果比較中未涉及柱腳剪力的討論，并不是說兩本規(guī)范計算所得的剪力相差不大。由于廠房側(cè)墻風(fēng)荷載體形系數(shù)的差異，引起兩本規(guī)范計算所得的柱腳剪力差異明顯。但是設(shè)計時，錨栓式柱腳一般均設(shè)有抗剪鍵，因此均能滿足兩本規(guī)范的設(shè)計要求。
對于部分封閉的廠房，屋面風(fēng)吸力的體型系數(shù)較大，對于恒載較小的輕鋼廠房，很有可能出現(xiàn)風(fēng)吸力作用下梁組合彎矩大于恒活荷載作用下的梁組合彎矩。此時對梁的平面外支撐體系的設(shè)計應(yīng)引起足夠的重視。
參考文獻(xiàn)
張鵬（1981~），男，陜西禮泉，工程師，從事結(jié)構(gòu)工程設(shè)計，（電子信箱）zjyyzhangpeng@
門式剛架設(shè)計例題 門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)圖集篇四
門式腳手架計算書
1.計算說明 1.1概況：
工程項目：京廣客專信陽東站 門架高度：8.8m5層 工程內(nèi)容：站臺雨棚吊頂
1.2本工程采用門式腳手架規(guī)格如下：
水平架5步4設(shè)，腳手板5步1設(shè)，交叉拉桿兩側(cè)設(shè)置，剪刀撐4步4跨設(shè)置，水平加固桿4步1設(shè)，腳手架頂部施工層采用密目安全網(wǎng)進(jìn)行封閉，目數(shù)不少于2000目/㎡，自重標(biāo)準(zhǔn)0.5kg/m。
2.根據(jù)上述條件進(jìn)行腳手架穩(wěn)定性計算 2.1 腳手架自重產(chǎn)生的軸向力ngk1計算
門架1榀18.6*9.8*10-3=0.182kn 交叉支撐2副4*9.8**10-3=0.078kn 水平架（5步4設(shè)）16.5*9.8*4/5**10-3=0.129kn 腳手板2塊（5步1設(shè)）0.184*2*1/5=0.074kn 連接棒2個6*2*10-3=0.012kn
鎖臂2副0.0085*2=0.017kn 合計0.492kn
每米高腳手架自重：ngk1=0.492/1.72=0.286kn 2.2 加固桿、附件產(chǎn)生的軸向力ngk2計算 tgɑ=4*1.7/(4*1.83)=0.93 對應(yīng)cosɑ=0.7
32鋼管重（2*1.83/0.732+1.83）*0.038=0.18kn 扣件重1*0.0135+4*0.0145=0.072kn
每米高腳手架加固件重（0.18+0.072）/（4*1.7）=0.037kn 密目網(wǎng)重0.5*9.8*10-3=0.005kn/m
加固桿、附件產(chǎn)生的軸向力ngk2=0.037+0.005=0.042kn/m 2.3 施工荷載產(chǎn)生的軸向力標(biāo)準(zhǔn)值 n標(biāo)準(zhǔn)=2*1*1.83=3.66kn
2.4 風(fēng)荷載對腳手架產(chǎn)生的計算彎矩標(biāo)準(zhǔn)值（傾覆力）
根據(jù)頂部施工層使用密目網(wǎng)，偏于安全考慮，按不透風(fēng)的全封閉情況，查表知風(fēng)荷體型系數(shù)，μ8=1.0ψ=1.0風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值
wk=0.7μz.* μ8=0.7*1.23*1.0*0.45=0.387kn/㎡ 作用于腳手架計算單元的風(fēng)線荷載標(biāo)準(zhǔn)值 qk= wk*l=0.387*1.83=0.708kn/m
風(fēng)荷載時腳手架計算單元產(chǎn)生的彎矩標(biāo)準(zhǔn)值 mk=0.708*62/10=2.549kn.m
2.5 計算腳手架穩(wěn)定性n≤nd，則腳手架穩(wěn)定，根據(jù)規(guī)范規(guī)定，作用于一榀門架的最大軸向力設(shè)計值應(yīng)對不組合風(fēng)荷與組合風(fēng)荷兩種情況進(jìn)行計算，取兩種工況計算結(jié)果的大者作為不利軸向力。不組合風(fēng)荷載時
n=1.2*（ngk1+ ngk2）h+1.4 n*8.8+1.4*3.66=8.59kn 組合風(fēng)荷載時
n=1.2*（ngk1+ ngk2）h+0.85*1.4*（n標(biāo)準(zhǔn)+2 mk/b）
=1.2*（0.286+0.042）*8.8+0.85*1.4*（3.66+2*2.549/1）=13.89kn 由此看出以上兩種組合時，組合風(fēng)荷載時得到一榀門架的最大軸向力。
一榀門架的穩(wěn)定承載力設(shè)計值nd，根據(jù)門架型號和尺寸，已知 門腳平架鋼管￠48*3.5mm，a1=489mm2h0=1700mmi0=12.19*104mm4
門架加強桿鋼管￠48*3.5mm，h1=1700mmi1=12.19*104mm4 門架加強桿換算截面慣性矩
i= i0+ i1 h1/ h0=12.19*104+12.19*104*1700/1700=24.38*104 mm4 門架加強桿換算截面回轉(zhuǎn)半徑
i=（i/a1）1/2=（24.38*104/489）1/2=22.33mm 門架立桿長細(xì)比：根據(jù)h=8.8m查表知系數(shù)k=1.22 λ=k* h0/ i=1.22*1700/22.33=92.88 查表知軸心受壓構(gòu)件穩(wěn)定系數(shù)φ=0.294
標(biāo)準(zhǔn)
=1.2*（0.286+0.042）
一榀門架的穩(wěn)定承載設(shè)計值
nd=φ.a.f=0.294*489*2*205*10-3=58.944kn＞n=13.89kn 滿足要求。3.底輪的固定
施工時，門式腳手架底輪用固定支架固定架空，使腳手架受力在固定支架上，固定支架的受力同一榀門架的穩(wěn)定承載，計算同上。
門式剛架設(shè)計例題 門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)圖集篇五
摘要：自《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（cecs102：98）公布已來，此類工程發(fā)展很快，但也陸續(xù)聽到一些令人不安的情況。去年雨水較大，降雪較多，有些地方雪特別大，結(jié)構(gòu)被壓壞恐怕很難避免，但有的地方雪不大房子也有垮的，漏水的更多。另外，也看到一些工程，有的框架梁太細(xì)，令人擔(dān)心，遇到大雪很可能出問題。有的骨架立起來搖搖晃晃，沒有支撐，說裝上墻板就好了，好象有了墻板就可以不要支撐?，F(xiàn)在排架多起來。用鋼筋砼柱、輕鋼梁，造價較低，但有的嚴(yán)重不合規(guī)定。以下就輕鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計及施工談自己的幾點體會。
關(guān)鍵詞：門式剛架鋼結(jié)構(gòu)
一、設(shè)計方面
1.屋面活荷載取值
框架荷載取0.3kn/m2已經(jīng)沿用多年，但屋面結(jié)構(gòu)，包括屋面板和檁條，其活荷載要提高到0.5kn/m2.《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》規(guī)定不上人屋面的活荷載為0.5kn/m2，但構(gòu)件的荷載面積大于60m2的可乘折減系數(shù)0.6.門式剛架一般符合此條件，所以可用0.3kn/m2，與鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范保持一致。國外這類，要考慮0.15-0.5n/m2的附加荷載，而我們無此規(guī)定，遇到超載情況，就要出安全問題。設(shè)計時可適當(dāng)提高至0.5kn/m2.現(xiàn)在有的框架梁太細(xì)，檁條太小，明顯有人為減少荷載情況，應(yīng)特別注意，決不允許在有限的活荷載中“偷工減料”。
2.屋脊垂度要控制
框架斜梁的豎向撓度限值一般情況規(guī)定為1/180，除驗算坡面斜梁撓度外，是否要驗算跨中下垂度？過去不明確，可能不包括屋脊點垂度?，F(xiàn)在應(yīng)該是計算的。一般是將構(gòu)件分段，用等截面程序計算，每段都要計算水平和豎向位移，不能大于允許值，等于要驗算跨中垂度?？缰写苟确从澄菝尕Q向剛度，剛度太小豎向變形就大。要的度本來就小，脊點下垂后引起屋面漏水，是漏水的原因之一。有的工程由于屋面豎向剛度過小，第一榀剛架與山墻間的屋面出現(xiàn)斜坡，使屋面變形。本人有此想法，剛架側(cè)移后，當(dāng)山尖下垂對坡度影響較大時（例如使坡度小于1/20），要驗算山尖垂度，以便對屋面剛度進(jìn)行控制。
3.鋼柱換砼柱
少數(shù)設(shè)計的門式剛架，采用鋼筋混凝土柱和輕鋼斜梁組成，斜梁用豎放式端板與砼柱中的預(yù)埋螺栓相連，形成剛接，目的是想節(jié)省鋼材和降低造價。在廠房中，的確是有用砼柱和鋼桁架組成的框架，但此時梁柱只能鉸接，不能剛接。多高層建筑中，鋼梁與墻的連接也是如此。因為混凝土是一種脆性材料，雖然構(gòu)件可以通過配筋承受彎矩和剪力，但在連接部位，它的抗拉、抗沖切的性能很并，在外力作用下很容易松動和破壞。有些設(shè)計，在門式剛架設(shè)計好之后，又根據(jù)業(yè)主要求將鋼柱換成砼柱，而梁截面不變。應(yīng)當(dāng)指出，砼柱加鋼梁作成排架是可以的，但將剛架的鋼柱換成砼柱，而鋼梁不變，是不行的。由于連接不同，構(gòu)件內(nèi)力也不同，要的工程斜梁很細(xì)，可能與此有關(guān)。
4.檁條計算不安全
檁條計算問題較大。檁要是冷彎薄壁構(gòu)件，受壓板件或壓彎板件的寬厚比大，在受力時要屈曲，強度計算應(yīng)采用有效寬度，對原有截面要減弱，不能象熱軋型鋼那樣全截面有效。有效寬度理論是在《冷彎薄壁型鋼構(gòu)件技術(shù)規(guī)范》（gb50018－2002）中講的，有的設(shè)計人員恐怕還不了解，甚至有些設(shè)計軟件也未考慮。但是，設(shè)計光靠軟件不行，還要能判斷。軟件未考慮的，自己要考慮。再有，設(shè)計人員往往忽略強度計算要用凈斷面，忽略釘孔減弱。這種減弱，一般達(dá)到6-15%，對小截面窄翼緣的梁影響較大。剛架整體分析采用的是全截面，如果強度計算不用凈截面，實際應(yīng)力將高于計算值。《規(guī)范》4.1.8、9條規(guī)定：“結(jié)構(gòu)構(gòu)件的受拉強度應(yīng)按凈截面計算；受壓強度應(yīng)按有效截面計算；穩(wěn)定性應(yīng)按有效截面計算。變形和各種穩(wěn)定系數(shù)均可按毛截面計算”。有的單位看到國外資料中檁條很薄，也想用薄的。國外檁條普遍采用高強度低合金鋼，但我國低合金鋼q345的沖壓性能不行，只有用q235的。國外是按有效截面計算承載力的。如果用q235的，又想用得薄，計算時還不考慮有效截面，荷載稍大時檁條就要垮。
二、施工方面
1.柱子拔出
有的剛架在大風(fēng)時柱子被拔起，這是實際中常出現(xiàn)的事故。主要原因不是剛架計算失誤，而且設(shè)計柱間支撐時，未考慮支撐傳給柱腳的拉力。尤其是房屋縱向尺度較小時，只設(shè)置少量柱間支撐來抵抗縱向風(fēng)荷載，支撐傳給柱腳的拉力很大，而柱腳又沒有采取可靠的抗拔措施，很可能將柱子拔起。，因此，在風(fēng)荷載較大的地區(qū)剛架柱受拉時，在柱腳應(yīng)考慮抗拔構(gòu)造，例如錨栓端部設(shè)錨板等。
2.沒有柱間支撐
這種情況最近較多，這樣肯定不行。目前沒有任何一本規(guī)范允許不設(shè)支撐。特別是柱間支撐，受力較大，絕不能省略。
3.端板合不上
端板連接是結(jié)構(gòu)的重要部位。由于加工要求不嚴(yán)，而腹板與端板間夾角又，有的工程兩塊端板完全對不上，合不起來。強行用螺栓拉在一起，仍留下很寬縫隙，嚴(yán)懲影響工程質(zhì)量。
4.錨栓不鉛直
框架柱柱腳底板水平度差，錨栓不鉛直，柱子安裝后不在一條直線上，東倒西歪，使房屋外觀很難著，這種情況不少。錨栓安裝應(yīng)堅持先將底板用下部調(diào)整螺栓調(diào)平，再用用無收縮砂漿二次灌漿填實。
5.保溫材吸水超重
有些房屋雪不大就垮了，究其原因，是屋面防水施工太差，雪融化后水逐漸滲入，為保溫村所吸收。今年冬季落雪多次，遷延時間較長。屋面的設(shè)計荷載很小時，當(dāng)吸水量達(dá)至一定程序，超過了結(jié)構(gòu)的承載能力，就要倒塌。
6.保溫材料安裝混亂
保溫材料一般采用玻璃棉，其厚度根據(jù)熱功計算確定。正規(guī)做法是采用背面帶鋁箔隔汽層的玻璃棉，有的不用鋁箔，用牛皮紙，我不清楚牛皮紙是否可作隔汽層，如果可以，也比不用任何隔汽層好。防止冷凝水向室內(nèi)滴水，是房屋的使用要求之一。有人以為鋁箔只是為了美觀，或承受拉力，實際上它的主要作用是作隔汽層。承受懸掛時的拉力還可以用玻璃纖維布或鋼絲網(wǎng)。現(xiàn)在看到有些工程，玻璃棉不用任何隔汽層。另外，當(dāng)采用內(nèi)層鋼板吊頂時，不是將保溫卷材壓在檁條上，而是為了施工方便，將保溫材剪斷，放在檁條之間的吊頂上，形成冷橋。某工程在這樣處理的同時，又將吊頂鋼板搭接方向弄反。加之，冬季混凝土地坪施工作業(yè)時，將周邊門窗關(guān)閉，由于室內(nèi)外溫差大，大量水汽在屋頂凝集，由吊頂鋼板搭接處流下，形成了“外面不下里面下”的狀況，使工程不能交工。經(jīng)驗告訴我們，當(dāng)保溫卷材有隔汽層并保持接縫處密封時，卷材是干燥的，無隔汽層時卷材是濕的。在水份的長期浸泡下，隨著時間的推移，保溫棉將被逐漸壓實，最終失去應(yīng)有的保溫作用，因此安裝方法是否正確，關(guān)系很大。
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