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1、郭小农郭小农20152015年年同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系第第0303章章门式刚架结构设计门式刚架结构设计密码：密码：123456123456公共邮箱公共邮箱Tj_3d3s_20152015建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系提纲提纲1.1.门式刚架的门式刚架的结构布置结构布置2.2.门式刚架的门式刚架的荷载荷载3.3.主刚架主刚架设计设计4.4.支撑体系支撑体系设计设计5.5.围护结构围护结构设计设计6.6.节点节点设计设计第第1 1节节门式刚架的结构布置门式刚架的结构布置20152015建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系1
2、.1 适用范围适用范围第第1.0.21.0.2条条规定，规定，门式刚架适用于：门式刚架适用于：主承重结构为单跨或多跨实腹门式刚架；主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；具有轻型屋盖和轻型外墙；无桥式吊车；无桥式吊车；或起重量不大于或起重量不大于20T的的A1A5工作级别桥式吊车；工作级别桥式吊车；或起重量不大于或起重量不大于3T的悬挂式起重机；的悬挂式起重机；外墙亦可采用砌体。外墙亦可采用砌体。门式刚架轻型房屋钢结构技术规程门式刚架轻型房屋钢结构技术规程CECS102:201220152015建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系门刚规程门刚规程
3、第第4.4.34.4.3条条【思考思考0101】某单层工业厂房，设有某单层工业厂房，设有10T10T的的A8A8工作制工作制桥式吊车，能否适用于桥式吊车，能否适用于门刚规程门刚规程？【思考思考0202】外墙采用砌体和轻型墙板，哪种情况下外墙采用砌体和轻型墙板，哪种情况下的结构受力更有利？的结构受力更有利？门刚规程门刚规程第第1.0.21.0.2条条1.1 适用范围适用范围20152015建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系1.2 结构组成结构组成20152015建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系横向主刚架：横向主刚架：刚架柱、刚架梁刚架
4、柱、刚架梁支撑系统：支撑系统：屋面支撑、屋面系杆、柱间支撑、隅撑屋面支撑、屋面系杆、柱间支撑、隅撑围护系统：围护系统：墙面围护系统：抗风柱、墙梁、拉条墙面围护系统：抗风柱、墙梁、拉条屋面围护系统：檩条、拉条屋面围护系统：檩条、拉条1.2 结构组成结构组成20152015建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系l竖向荷载竖向荷载屋面板屋面板 檩条檩条 框架梁框架梁 刚架刚架柱柱 基础基础l横向水平风荷载横向水平风荷载侧墙墙面板侧墙墙面板 墙梁墙梁 刚架刚架柱柱 基础；基础；l纵向水平风荷载纵向水平风荷载山墙面板山墙面板墙梁墙梁抗风柱抗风柱屋面支撑屋面支撑柱间支撑柱间支撑基
5、础；基础；l吊车横向水平荷载吊车横向水平荷载吊车轨道吊车轨道 吊车梁吊车梁 牛腿牛腿 刚架刚架柱柱 基础基础l吊车纵向水平荷载吊车纵向水平荷载吊车轨道吊车轨道吊车梁吊车梁牛腿牛腿 刚架刚架柱柱柱间支撑柱间支撑基础基础1.3 传力路径传力路径20152015建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系1.4 结构形式结构形式 (a)单单跨跨刚刚架架 （b）双跨）双跨刚刚架（架（c）多跨）多跨刚刚架架 (d)带带挑檐架挑檐架 （e）带带毗屋毗屋刚刚架架 （f）单单坡坡刚刚架架 20152015建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系1.5 温度区段温度区
6、段 门刚规门刚规范范第第4.3.1条条纵纵向温度区段不大于向温度区段不大于300m；横向温度区段不大于横向温度区段不大于150m；有有计计算依据算依据时时可适当加大；可适当加大；普普钢规钢规范范第第8.1.5条条门钢规范取值门钢规范取值更宽松更宽松20152015建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系1.5 温度区段温度区段A A）设置双柱；设置双柱；B B）吊车梁及檩条连接采用长圆孔；吊车梁及檩条连接采用长圆孔；C C）每个温度区段形成独立的支撑体系每个温度区段形成独立的支撑体系温度缝构造温度缝构造20152015建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大
7、学建筑工程系1.6 刚架布置刚架布置门钢规范门钢规范第第4.2节：节：(1)跨度：跨度：一般为一般为936m，常以，常以3m为模数为模数(2)柱距：柱距：应综合考虑使用要求、刚架跨度、荷载条件等因应综合考虑使用要求、刚架跨度、荷载条件等因素，宜取素，宜取6m、7.5m、9m。超过。超过10m时，用钢量显著增加，时，用钢量显著增加，一般需要设置托架或托梁。一般需要设置托架或托梁。(3)高度：高度：由使用要求确定，常为由使用要求确定，常为4.59m；注意：当有桥式吊车时，高度不宜大于注意：当有桥式吊车时，高度不宜大于12m。(4)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.
8、51.2m20152015建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系(5)屋面坡度：屋面坡度：1/201/8(6)截面形式：截面形式：多采用焊接多采用焊接H型钢，可等截面，也可变截面；型钢，可等截面，也可变截面；(7)柱脚形式：柱脚形式：可铰接，可刚接；可铰接，可刚接；【思考思考0303】右右图所示刚架，图所示刚架，柱脚是铰接还柱脚是铰接还是刚接？是刚接？1.6 刚架布置刚架布置20152015建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系1.7 屋面支撑布置屋面支撑布置参参门钢规范门钢规范第第4.5节节(1)屋盖横向支撑屋盖横向支撑宜设置在温度区段的第
9、一个或第二个开间；当端宜设置在温度区段的第一个或第二个开间；当端部支撑设置在第二个开间时，在第一个开间的相应位置应设置部支撑设置在第二个开间时，在第一个开间的相应位置应设置刚性系杆。刚性系杆。20152015建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系【思考思考0404】图示厂房，左侧山墙为开门方便，设置了图示厂房，左侧山墙为开门方便，设置了2 2根抗风柱，根抗风柱，其屋面支撑布置是否合理其屋面支撑布置是否合理？1.7 屋面支撑布置屋面支撑布置20152015建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系【思考思考0505】图示厂房，屋脊和柱顶布置了通长系
10、杆，但是没有横向图示厂房，屋脊和柱顶布置了通长系杆，但是没有横向水平支撑的屋面梁中间并没有布置通长系杆。请思考其原因。水平支撑的屋面梁中间并没有布置通长系杆。请思考其原因。1.7 屋面支撑布置屋面支撑布置20152015建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系参参门钢规范门钢规范第第4.5节节(2)在刚架转折处（如屋在刚架转折处（如屋脊和柱顶）应沿厂房脊和柱顶）应沿厂房全长设置刚性系杆；全长设置刚性系杆；(3)在设置柱间支撑的开在设置柱间支撑的开间，宜同时设置屋盖间，宜同时设置屋盖横向支撑，以组成几横向支撑，以组成几何不变体系。何不变体系。1.7 屋面支撑布置屋面支撑布
11、置20152015建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系参参门钢规范门钢规范第第4.5节节(4)屋面交叉支撑一般按柔性拉杆设计，考虑一根受拉另一根退出屋面交叉支撑一般按柔性拉杆设计，考虑一根受拉另一根退出工作。刚性系杆则应按压杆设计。工作。刚性系杆则应按压杆设计。(5)屋面檩条可兼作刚性系杆。但此时檩条需按压弯构件进行验算。屋面檩条可兼作刚性系杆。但此时檩条需按压弯构件进行验算。1.7 屋面支撑布置屋面支撑布置20152015建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系参参门钢规范门钢规范第第4.5节节(6)在设有在设有带驾驶室带驾驶室且起重量大于
12、且起重量大于15T的桥式吊车的跨间，应沿屋的桥式吊车的跨间，应沿屋盖边缘设置纵向支撑。盖边缘设置纵向支撑。1.7 屋面支撑布置屋面支撑布置20152015建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系门钢规门钢规范范第第4.5节节(1)柱柱间间支撑支撑间间距距应应根据房屋的柱距、受力情况和安装条根据房屋的柱距、受力情况和安装条件确定，当无吊件确定，当无吊车时车时，宜取，宜取3045m。(2)当建筑物当建筑物宽宽度大于度大于60m时时，在内柱柱列宜适当增加柱，在内柱柱列宜适当增加柱间间支撑。支撑。1.8 柱间支撑布置柱间支撑布置20152015建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大
13、学建筑工程系同济大学建筑工程系【思考思考0606】图示图示2 2跨厂房。中柱布置柱间支撑和不布置柱间支撑的跨厂房。中柱布置柱间支撑和不布置柱间支撑的情况下，屋面支撑的计算简图有何差别？山墙纵向风荷载的传递路情况下，屋面支撑的计算简图有何差别？山墙纵向风荷载的传递路径有和差别？径有和差别？1.8 柱间支撑布置柱间支撑布置20152015建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系1.8 柱间支撑布置柱间支撑布置20152015建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系门钢规门钢规范范第第4.5节节(3)当房屋高度当房屋高度较较大大时时，宜，宜分分层层设设
14、置置柱柱间间支撑。斜撑和柱的支撑。斜撑和柱的夹夹角角应应在在3060度之度之间间，宜，宜接近接近45度。度。(4)柱柱间间支撑可采用支撑可采用带带张紧张紧装置装置的十字交叉的十字交叉圆钢圆钢支撑。支撑。1.8 柱间支撑布置柱间支撑布置20152015建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系(5)当当设设有起重量不小于有起重量不小于5T的的桥桥式吊式吊车时车时，柱，柱间间宜采用宜采用刚刚性支撑。性支撑。在温度区段端部，吊在温度区段端部，吊车车梁以下不宜梁以下不宜设设置置刚刚性柱性柱间间支撑。支撑。【思考思考0707】以下两种柱间支撑布置方式，哪个更好以下两种柱间支撑布置方
15、式，哪个更好？1.8 柱间支撑布置柱间支撑布置第第2 2节节门式刚架的荷载门式刚架的荷载20152015建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系2.1 恒荷载恒荷载(1)结结构自重、构自重、围护结围护结构自重：按构自重：按建筑建筑结结构荷构荷载规载规范范；(2)悬悬挂荷挂荷载载、设备设备荷荷载载等固定荷等固定荷载载：按：按实际实际情况情况p常用数据常用数据(1)压压型型钢钢板、板、夹夹芯板自重：芯板自重：0.100.25 kN/m2(2)屋面屋面檩檩条、隅撑、屋面支撑等自重：条、隅撑、屋面支撑等自重：0.100.15 kN/m2(3)屋面恒屋面恒载载通常取通常取值值：0
16、.200.30 kN/m220152015建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系2.2 活荷载活荷载门刚规门刚规程程第第3.2.2条条(1)当采用当采用压压型型钢钢板板轻轻型屋面型屋面时时，屋面，屋面竖竖向均布活荷向均布活荷载标载标准准值值（按水平投影面（按水平投影面积计积计算）算）应应般取般取0.5 kN/m2(2)注：构件注：构件负负荷面荷面积积超超过过60m2可取可取0.3 kN/m2p常用数据常用数据(1)屋面活荷屋面活荷载载：验验算算刚刚架架时时取取0.30 kN/m2(2)屋面活荷屋面活荷载载：验验算屋面算屋面檩檩条条时时取取0.50 kN/m220152
17、015建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系2.3 雪荷载雪荷载(1)按按荷荷载规载规范范采用，考采用，考虑虑增大系数和不均匀系数。增大系数和不均匀系数。(2)屋面雪荷屋面雪荷载载不与屋面活荷不与屋面活荷载载同同时时考考虑虑。【思考思考08】某某轻轻型型门门式式刚刚架厂房位于架厂房位于南京南京，计计算屋面算屋面檩檩条条时时活荷活荷载载取取为为0.50kN/m2，檩檩条是否安全？条是否安全？20152015建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系2.3 雪荷载雪荷载20152015建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系2
18、.4 吊车荷载吊车荷载荷荷载规载规范范第第5.1节节（1）竖竖向荷向荷载载；最大；最大轮压轮压Pmax（2）纵纵向水平刹向水平刹车车力；力；10%Pmax（3）横向水平刹）横向水平刹车车力；力；起重量起重量10T：12%(G+Q)起重量起重量 10T：10%(G+Q)总总横向水平力平均分布到各横向水平力平均分布到各轮轮上。上。其中其中G为为小小车车重量；重量；Q为额为额定起重量。定起重量。注：手注：手动动吊吊车车和和电动电动葫芦可不考葫芦可不考虑虑水平荷水平荷载载。20152015建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系2.5 地震作用地震作用门刚规门刚规程程第第3.2
19、.4条条地震作用地震作用按按建筑抗震建筑抗震设计规设计规范范 GB50011采用。采用。门刚规门刚规程程第第3.1.6条条抗震抗震验验算算时时，结结构的阻尼比可取构的阻尼比可取0.05。p比较比较抗震抗震规规范范第第9.2.5条条单层厂房钢结构：根据围护结构情况，取单层厂房钢结构：根据围护结构情况，取0.0450.0520152015建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系2.6 风荷载风荷载wk风风荷荷载标载标准准值值（kN/m2）；）；w0基本基本风压风压，按，按建筑建筑结结构荷构荷载规载规范范的的规规定定值值乘乘1.05；z风风荷荷载载高度高度变变化系数，按化系数
20、，按建筑建筑结结构荷构荷载规载规范范规规定；定；当高度小于当高度小于10m时时，应应按按10m高度高度处处的数的数值值采用采用；s风风荷荷载载体型系数。体型系数。门钢规门钢规程程第第3.2.3条、附条、附录录A20152015建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系2.6 风荷载风荷载20152015建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系门刚规程门刚规程荷载规范荷载规范p比比较较1：门刚规门刚规程程与与荷荷载规载规范范的体型系数比的体型系数比较较【思考思考0909】当房屋檐口较低、跨度较大时，采用当房屋檐口较低、跨度较大时，采用门钢规范门钢规范
21、与与荷载规范荷载规范的体型系数，哪个更偏于安全？的体型系数，哪个更偏于安全？2.6 风荷载风荷载20152015建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系门刚规门刚规程程荷荷载规载规范范【算例算例01】柱距柱距6m，檐高，檐高6m，跨度，跨度20m，上海。，上海。最大弯矩：最大弯矩：Mmax=111.07 kN*m总总剪力剪力Vx：Vx=15.419 kN总总吸力吸力Nz：Nz=57.172 kN最大弯矩：最大弯矩：Mmax=100.8 kN*m总总剪力剪力Vx：Vx=26.680 kN总总吸力吸力Nz：Nz=38.115 kN2.6 风荷载风荷载20152015建筑钢结
22、构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系【算例算例02】柱距柱距6m，檐高，檐高10m，跨度，跨度15m，上海。，上海。门刚规门刚规程程荷荷载规载规范范Mmax=119.0 kN*mVx=26.810 kNNz=43.330 kNMmax=148.2 kN*mVx=44.782 kNNz=28.886 kN2.6 风荷载风荷载20152015建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系封闭房屋封闭房屋半封闭房屋半封闭房屋p比比较较2：封闭房屋封闭房屋与与半封闭房屋半封闭房屋的体型系数比较的体型系数比较p注意：注意：部分封部分封闭闭式房屋的屋面式房屋的屋面风风
23、吸力要比封吸力要比封闭闭式式大大50%！2.6 风荷载风荷载20152015建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系中间区中间区端区端区p比比较较3：中中间间区区与与端区端区的体型系数比较的体型系数比较p注意：注意：端区风荷载较大，但是受风面积较小，因此通常端榀端区风荷载较大，但是受风面积较小，因此通常端榀刚架截面不需要加大。刚架截面不需要加大。2.6 风荷载风荷载20152015建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系2.7 荷载组合荷载组合l1.2D+1.4 Ll1.2D+1.4 Wl1.0D+1.4 W（恒（恒载载有利有利时时）l1.2D+
24、1.4 Cl1.2D+1.4 L+1.4 0.6 Wl1.2D+1.40.7 L+1.4 W地震地震组组合：合：抗震抗震规规范范第第5.4.1条条非地震非地震组组合：合：荷荷载规载规范范第第3.2.4条条l1.2Gek+1.3 Eh第第3 3节节主刚架设计主刚架设计20152015建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系3.1 计算简图计算简图l按按平面刚架平面刚架计算；计算；l约束条件根据柱脚构造决定；约束条件根据柱脚构造决定；l梁柱节点刚接还是铰接根据构造决定；梁柱节点刚接还是铰接根据构造决定；20152015建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建
25、筑工程系3.2 截面选取截面选取l无无桥桥式吊式吊车车：梁、柱可采用：梁、柱可采用变变截面或等截面截面或等截面l有有桥桥式吊式吊车车：柱宜采用等截面形式：柱宜采用等截面形式l跨度跨度 15m，柱高，柱高 6m时时，刚刚架梁宜采用等截面。架梁宜采用等截面。l跨度跨度 15m，柱高，柱高 6m时时，宜采用，宜采用变变截面。截面。多采用多采用焊焊接接H型截面：型截面：变变截面或等截面截面或等截面20152015建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系3.3 截面校核截面校核l腹板的屈曲后腹板的屈曲后强强度度计计算算l强强度度验验算算l平面内整体平面内整体稳稳定定验验算算l平面
26、外整体平面外整体稳稳定定验验算算l局部局部稳稳定定验验算算特点：考特点：考虑虑腹板腹板的的屈曲后屈曲后强强度度验验算内容：按算内容：按压压弯构件弯构件验验算以下内容：算以下内容：20152015建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系3.4 腹板的屈曲后强度腹板的屈曲后强度(A)构造要求构造要求(1)腹板应为直线变化，变化率（腹板应为直线变化，变化率（楔率楔率）60mm/m；(2)板件宽厚比限值：板件宽厚比限值：20152015建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系(B)受压和受弯受压和受弯腹板的有效宽度腹板的有效宽度：利用屈曲后强度时，应按利
27、用屈曲后强度时，应按有效宽度有效宽度计算其截面几何特性。计算其截面几何特性。l当腹板全部受压时：当腹板全部受压时：l当腹板部分受拉时，当腹板部分受拉时，受拉区全部有受拉区全部有效效，受压区有效宽度为：，受压区有效宽度为：3.4 腹板的屈曲后强度腹板的屈曲后强度20152015建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系(B)受压和受弯受压和受弯腹板的有效宽度腹板的有效宽度：3.4 腹板的屈曲后强度腹板的屈曲后强度20152015建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系(1)腹板两边缘的压应力分布不均匀系数腹板两边缘的压应力分布不均匀系数 腹板板件边缘
28、中压应力较大的值，取为正；腹板板件边缘中压应力较大的值，取为正；腹板板件另侧边缘的应力，以压为正，拉为负腹板板件另侧边缘的应力，以压为正，拉为负(2)受压板件稳定系数受压板件稳定系数(3)计算参数计算参数 有效宽度的计算步骤：有效宽度的计算步骤：3.4 腹板的屈曲后强度腹板的屈曲后强度20152015建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系有效宽度的计算步骤：有效宽度的计算步骤：(4)有效宽度系数有效宽度系数(5)腹板受压区的有效宽度腹板受压区的有效宽度(6)腹板有腹板有效宽度效宽度的分布的分布 当截面全部受压当截面全部受压当截面部分受拉当截面部分受拉3.4 腹板的屈曲
29、后强度腹板的屈曲后强度20152015建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系(C)受剪受剪腹板的有效宽度腹板的有效宽度：(1)计算板件受剪时计算板件受剪时的局部稳定系数的局部稳定系数(2)参数参数(3)腹板屈曲后腹板屈曲后的抗剪强度的抗剪强度(4)腹板的抗剪承载力腹板的抗剪承载力3.4 腹板的屈曲后强度腹板的屈曲后强度20152015建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系3.5 强度验算强度验算(A)受弯构件受弯构件当截面为双轴对称时当截面为双轴对称时l当当 时时：l当当 时：时：p理解公式理解公式V=Vd时，时，【思考思考1010】此处的此
30、处的受弯构件强度验算受弯构件强度验算公式，和公式，和钢结构钢结构设计规范设计规范相比有相比有何不同？何不同？20152015建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系(B)压弯构件压弯构件l当当 时时：l当当 时：时：当截面为双轴对称时当截面为双轴对称时3.5 强度验算强度验算20152015建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系平面内整体稳定验算平面内整体稳定验算(A)验算公式验算公式3.6 平面内稳定验算平面内稳定验算l下标下标“0”表示小头端，下标表示小头端，下标“1”表示大头端表示大头端l当柱的最大弯矩不出现在大头时，当柱的最大弯矩不出现
31、在大头时，M1和和We1分别取最大分别取最大弯矩和该弯矩所在截面的有效截面模量。弯矩和该弯矩所在截面的有效截面模量。门钢规程门钢规程第第6.1.36.1.3条条20152015建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系钢结构设计规范钢结构设计规范第第5.2.25.2.2条条l均采用了相关公式均采用了相关公式l楔形截面柱，采用楔形截面柱，采用小头小头计算压力效应，采用计算压力效应，采用大头大头计算弯计算弯矩效应。矩效应。3.6 平面内稳定验算平面内稳定验算20152015建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系(B)平面内计算长度平面内计算长度lh0
32、为刚架平面内的计算长度；为刚架平面内的计算长度；h为柱高；为柱高；l 为计算长度系数。为计算长度系数。三种计算方法：三种计算方法：（1）查表法查表法（适合于手算）（适合于手算）（2）一阶分析法一阶分析法（普遍适用于各种情况（普遍适用于各种情况)（3）二阶分析法二阶分析法（要求有二阶分析的计算程序）（要求有二阶分析的计算程序）门钢规程门钢规程第第6.1.36.1.3条条3.6 平面内稳定验算平面内稳定验算20152015建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系（B.1B.1）查表法）查表法l柱脚铰接的单跨刚架楔形柱的计算长度系数可查下表：柱脚铰接的单跨刚架楔形柱的计算长度
33、系数可查下表：3.6 平面内稳定验算平面内稳定验算20152015建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系柱的线刚度柱的线刚度横梁的线刚度横梁的线刚度柱柱大头大头的截面惯性矩的截面惯性矩柱柱小头小头的截面惯性矩的截面惯性矩梁梁最小截面最小截面的截面惯性矩的截面惯性矩半跨斜梁长度半跨斜梁长度斜梁换算长度系数。查附录斜梁换算长度系数。查附录D。对于等截面梁，。对于等截面梁，l表中符号的意义表中符号的意义：3.6 平面内稳定验算平面内稳定验算20152015建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系l柱脚铰接柱脚铰接的的多跨多跨刚架中柱为刚架中柱为摇摆柱
34、摇摆柱时，边柱的时，边柱的计算计算长度系数长度系数应按下式计算：应按下式计算：3.6 平面内稳定验算平面内稳定验算20152015建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系【思考思考0202】图示哪图示哪种刚架的稳定承载种刚架的稳定承载力高？比较刚架的力高？比较刚架的边柱和中柱的计算边柱和中柱的计算长度系数。长度系数。3.6 平面内稳定验算平面内稳定验算20152015建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系（B.2B.2）一阶分析法）一阶分析法 当刚架利用一阶分析计算程序得出柱顶水平荷载作用下的侧移当刚架利用一阶分析计算程序得出柱顶水平荷载作用下
35、的侧移刚度刚度K=H/u时，柱的计算长度系数可按下列公式计算：时，柱的计算长度系数可按下列公式计算：1）单跨对称刚架）单跨对称刚架l柱脚柱脚铰接铰接时时l柱脚柱脚刚接刚接时时【思考思考0303】柱脚刚柱脚刚接，计算长度系数接，计算长度系数反而变大了？反而变大了？3.6 平面内稳定验算平面内稳定验算20152015建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系2 2）单跨对称刚架，中间有摇摆柱时，乘以放大系数）单跨对称刚架，中间有摇摆柱时，乘以放大系数3 3）多跨刚架，中间非摇摆柱时）多跨刚架，中间非摇摆柱时3.6 平面内稳定验算平面内稳定验算20152015建筑钢结构设计建筑
36、钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系（B.3B.3）二阶分析法）二阶分析法 当采用计入竖向荷载一侧移效应（即当采用计入竖向荷载一侧移效应（即 P-u效应）的二阶分析程效应）的二阶分析程序计算内力时，计算长度系数可按下列公式计算：序计算内力时，计算长度系数可按下列公式计算：l计算长度系数仅仅是楔率计算长度系数仅仅是楔率的函数。的函数。l对于等截面构件，楔率为对于等截面构件，楔率为0，计算长度系数，计算长度系数=1.0；3.6 平面内稳定验算平面内稳定验算20152015建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系【算例算例1】用查表法和一阶分析法计算边柱的计算长度：
37、用查表法和一阶分析法计算边柱的计算长度：柱高柱高6m，截面为，截面为H250500*200*6*8；跨度跨度24m，屋面梁等分为，屋面梁等分为4段；段；边梁截面为边梁截面为H350500*200*6*8中梁截面为中梁截面为H350*180*6*83.6 平面内稳定验算平面内稳定验算20152015建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系【解解】查表法查表法 柱柱小头小头截面为截面为H250*200*6*8；柱柱大头大头截面为截面为H500*200*6*8；梁梁最小最小截面为截面为H350*180*6*8；根据已知条件查根据已知条件查门钢规程门钢规程附录附录D可得：可得：
38、柱线刚度：柱线刚度：梁线刚度：梁线刚度：梁柱线刚度比：梁柱线刚度比：梁大小头刚度比：梁大小头刚度比：取为取为0.20 查表得查表得：3.6 平面内稳定验算平面内稳定验算20152015建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系【解解】一阶分析法一阶分析法 用用3d3s软件求抗软件求抗侧刚度侧刚度K:柱顶施加柱顶施加100kN水平力，得到侧移为水平力，得到侧移为428.632mm刚架抗侧刚度为：刚架抗侧刚度为：比比 查表法查表法 所得所得大大8.5%3.6 平面内稳定验算平面内稳定验算20152015建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系平面外整体
39、稳定验算平面外整体稳定验算门钢规程门钢规程第第6.1.46.1.4条条对一端弯矩为零的区段对一端弯矩为零的区段 对两端弯曲应力基本相等的区段对两端弯曲应力基本相等的区段 均匀弯曲楔均匀弯曲楔形构件的整形构件的整体稳定系数体稳定系数 3.7 平面外稳定验算平面外稳定验算20152015建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系钢结构设计规范钢结构设计规范第第5.2.25.2.2条条稳定验算公式对比较稳定验算公式对比较门钢规程门钢规程第第6.1.46.1.4条条钢结构设计规范钢结构设计规范 附录附录B B整体稳定系数整体稳定系数门钢规程门钢规程 第第6.1.46.1.4条条3
40、.7 平面外稳定验算平面外稳定验算第第4 4节节支撑体系设计支撑体系设计20152015建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系4.1 屋面支撑屋面支撑计算简图计算简图l水平放置的桁架；承受抗风柱传来的纵向荷载；水平放置的桁架；承受抗风柱传来的纵向荷载；l柱间支撑位置为支点；柱间支撑位置为支点；l受压斜杆退出工作；受压斜杆退出工作；20152015建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系【思考思考1111】图中屋面图中屋面支撑布置有支撑布置有什么问题？什么问题？对结构受对结构受力有什么不力有什么不利影响？利影响？改进措施改进措施？屋面支撑屋面支撑
41、4.1 屋面支撑屋面支撑20152015建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系屋面支撑计算简图屋面支撑计算简图张紧斜拉杆防止屋面梁平面外受弯张紧斜拉杆防止屋面梁平面外受弯顺利传递抗风柱顶风荷载顺利传递抗风柱顶风荷载4.1 屋面支撑屋面支撑20152015建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系4.2 柱间支撑柱间支撑计算简图计算简图l竖向放置的桁架；竖向放置的桁架；l承受屋面支撑传来的纵承受屋面支撑传来的纵向风荷载；向风荷载；l承受吊车纵向刹车力；承受吊车纵向刹车力；l基础作为支点；基础作为支点；l受压斜杆退出工作；受压斜杆退出工作；20152
42、015建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系【思考思考1212】图中柱间支撑图中柱间支撑布置有什么问布置有什么问题？题？对结构受力有对结构受力有什么不利影响什么不利影响？有什么改进措有什么改进措施？施？柱间支撑柱间支撑钢柱钢柱系杆系杆4.2 柱间支撑柱间支撑20152015建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系正确布置正确布置错误布置错误布置合理布置支撑防止柱平面外受弯合理布置支撑防止柱平面外受弯顺利传递纵向荷载顺利传递纵向荷载4.2 柱间支撑柱间支撑20152015建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系4.3 隅撑
43、隅撑计算简图计算简图l减小刚架梁平面外计算长度；减小刚架梁平面外计算长度；l荷载：防止钢梁失稳所需的承载力荷载：防止钢梁失稳所需的承载力l按轴压构件设计；按轴压构件设计；第第5 5节节围护结构设计围护结构设计20152015建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系5.1 抗风柱抗风柱计算简图计算简图l柱脚多为铰接；柱脚多为铰接；l高度较大时，柱脚也可以高度较大时，柱脚也可以刚接；刚接；l承受山墙墙梁传来的纵向承受山墙墙梁传来的纵向风荷载；风荷载；l承受山墙墙板重量；承受山墙墙板重量；l按压弯构件设计；按压弯构件设计；【思考思考1313】抗风柱柱脚铰接抗风柱柱脚铰接和刚接
44、各有什么优缺点？和刚接各有什么优缺点？20152015建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系5.1 抗风柱抗风柱抗抗风风柱柱顶顶和屋面梁的和屋面梁的连连接构造接构造【思考思考1313】不传递竖向力，有什么优点和缺点？不传递竖向力，有什么优点和缺点？20152015建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系【思考思考1414】抗风柱顶节点抗风柱顶节点有什么问题？有什么问题？对抗风柱受力对抗风柱受力有什么影响？有什么影响？对屋面梁受力对屋面梁受力有什么影响？有什么影响？抗风柱抗风柱屋面梁屋面梁Z Z型板型板5.1 抗风柱抗风柱正确构造正确构造错误构造
45、错误构造Z Z形板正确放置保证纵向水平力顺利传递形板正确放置保证纵向水平力顺利传递5.1 抗风柱抗风柱20152015建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系5.2 屋面檩条屋面檩条1 1）常用截面）常用截面冷弯薄壁型冷弯薄壁型钢钢直边直边C C型、卷边型、卷边C C型、型、Z Z型、卷边型、卷边Z Z型、型、H H型型【思考思考1515】对于跨度相同的简支檩条，当屋面坡度较大时，对于跨度相同的简支檩条，当屋面坡度较大时，宜采用宜采用C C型檩条还是型檩条还是Z Z型檩条？型檩条？20152015建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系5.2 屋
46、面檩条屋面檩条2 2）放置方式）放置方式【思考思考1616】图示檩条哪种放置方式更好？图示檩条哪种放置方式更好？20152015建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系5.2 屋面檩条屋面檩条3 3）檩条形式）檩条形式：简支式、连续式简支式、连续式(1)简支檩条：多采用简支檩条：多采用C型钢，跨度较小时采用；型钢，跨度较小时采用；(2)连续檩条：多采用卷边连续檩条：多采用卷边Z型钢，跨度较大时采用；搭接长型钢，跨度较大时采用；搭接长度需计算确定。度需计算确定。20152015建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系5.2 屋面檩条屋面檩条(1)宜
47、等间距布置。确定檩条间距时，应综合考虑屋面材料、宜等间距布置。确定檩条间距时，应综合考虑屋面材料、檩条规格等因素按计算确定。檩条规格等因素按计算确定。(2)在屋脊处，应沿屋脊两侧各布置一道檩条，使得屋面板在屋脊处，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的外伸宽度不要太长(一般一般4m时，宜在檩条跨中位置设置时，宜在檩条跨中位置设置1道拉条或撑杆；道拉条或撑杆；当檩条跨度当檩条跨度6m时，宜在檩条三分点处各设置时，宜在檩条三分点处各设置1道拉条或撑杆；道拉条或撑杆；斜拉条需和檩条连接；斜拉条需和檩条连接；当采用圆钢作拉条时，拉条的直径不宜小于当采用圆钢作拉条时，拉条的直径不宜小
48、于10mm；圆钢拉条可设置在距离檩条上翼缘圆钢拉条可设置在距离檩条上翼缘1/3腹板高度范围内；腹板高度范围内；风吸力作用下檩条下翼缘受压时，宜设置在下翼缘附近；风吸力作用下檩条下翼缘受压时，宜设置在下翼缘附近；门钢规程门钢规程第第6.3.5条条门钢规程门钢规程第第6.3.6条条【思考思考1717】拉条和撑管拉条和撑管起什么作用？起什么作用？20152015建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系5.2 屋面檩条屋面檩条6 6）计算简图）计算简图l根据构造，按简支梁或者根据构造，按简支梁或者连续梁计算；连续梁计算；l承受屋面恒载、活载和屋承受屋面恒载、活载和屋面风吸力；面
49、风吸力；l按双向受弯构件计算；按双向受弯构件计算；具体计算详见具体计算详见钢结构课程设计钢结构课程设计20152015建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系平面内整体稳定验算平面内整体稳定验算平面外整体稳定验算平面外整体稳定验算详见详见钢结构课程设计钢结构课程设计5.2 屋面檩条屋面檩条强度验算强度验算局部稳定验算局部稳定验算20152015建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系5.3 墙梁墙梁计算简图计算简图l根据构造，按简支梁或者连根据构造，按简支梁或者连续梁计算；续梁计算；l承受屋面恒载和墙面风载；承受屋面恒载和墙面风载；l按双向受弯构
50、件计算；按双向受弯构件计算；20152015建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系平面内整体稳定验算平面内整体稳定验算平面外整体稳定验算平面外整体稳定验算详见详见钢结构课程设计钢结构课程设计强度验算强度验算局部稳定验算局部稳定验算5.3 墙梁墙梁20152015建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系5.3 墙梁墙梁【思考思考1818】指出图示墙梁布置的错误。指出图示墙梁布置的错误。20152015建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建筑工程系同济大学建筑工程系第第6 6节节节点设计节点设计20152015建筑钢结构设计建筑钢结构设计同济大学建