大跨与空间结构1.ppt

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1、大跨与空间结构1 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望参考书目：参考书目：参考书目：参考书目：1.1.1.1.空间网架结构，贵州人民出版社；空间网架结构，贵州人民出版社；空间网架结构，贵州人民出版社；空间网架结构，贵州人民出版社；2.2.2.2.钢结构设计规范钢结构设计规范钢结构设计规范钢结构设计规范GB50017-2003GB50017-2003；3.3.3.3.网架结构设计与施工规程网架结构设计与施工规程网架结构设计与施工规程网架结构设计与施工规程J

2、GJ7-91JGJ7-91；4.4.4.4.大跨度房屋钢结构，中国建筑工业出版社；大跨度房屋钢结构，中国建筑工业出版社；大跨度房屋钢结构，中国建筑工业出版社；大跨度房屋钢结构，中国建筑工业出版社；5.5.5.5.网壳结构设计，中国建筑工业出版社；网壳结构设计，中国建筑工业出版社；网壳结构设计，中国建筑工业出版社；网壳结构设计，中国建筑工业出版社；6.6.6.6.空间结构设计与施工，东南大学出版社；空间结构设计与施工，东南大学出版社；空间结构设计与施工，东南大学出版社；空间结构设计与施工，东南大学出版社；7.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门式刚架轻型房屋钢结构技术规

3、程门式刚架轻型房屋钢结构技术规程CECS CECS 102102：2002 2002。概概 述述 大大跨跨与与空空间间钢钢结结构构主主要要用用于于公公共共建建筑筑，如如大大会会堂堂、影影剧剧院院、展展览览馆馆、音音乐乐厅厅、体体育育馆馆、加加盖盖体体育育场、航空港等。场、航空港等。大大跨跨度度结结构构也也用用于于工工业业建建筑筑，如如飞飞机机制制造造厂厂的的总总装装配配车车间间、飞飞机机库库、造造船船厂厂的的船船体体结结构构车车间间等等等等。这这些些建建筑筑采采用用大大跨跨结结构构是是受受装装配配机机器器（如如船船舶舶、飞飞机）的大型尺寸或工艺过程要求所决定的。机）的大型尺寸或工艺过程要求所决

4、定的。展览馆展览馆日本大分体育公园综合竞技场伦敦千年穹顶 大跨度结构的跨度没有统一的衡量标准，国家大跨度结构的跨度没有统一的衡量标准，国家标准钢结构设计规范、网架结构设计与施工标准钢结构设计规范、网架结构设计与施工规程将规程将6060m以上定义为以上定义为大跨度结构，计算和构造大跨度结构，计算和构造均有特殊规定。我国目前最大跨度做到均有特殊规定。我国目前最大跨度做到153153m，以钢，以钢索和膜材做成的索膜结构最大已做到索和膜材做成的索膜结构最大已做到320m。大大跨跨度度结结构构主主要要是是在在自自重重荷荷载载下下工工作作，主主要要矛矛盾盾是是减减轻轻结结构构自自重重，故故最最适适宜宜采采

5、用用钢钢结结构构。在在大大跨跨度度屋屋盖盖中中应应尽尽可可能能使使用用轻轻质质屋屋面面结结构构及及轻轻质质屋屋面面材材料，如彩色涂层压型钢板、压型铝合金板等。料，如彩色涂层压型钢板、压型铝合金板等。主要分为两大类：主要分为两大类：平面结构体系平面结构体系梁式体系梁式体系框架式体系框架式体系拱式体系拱式体系空间结构体系空间结构体系网架及网壳结构网架及网壳结构悬索结构悬索结构膜结构膜结构平面承重的大跨度钢结构平面承重的大跨度钢结构1 1 梁式结构体系梁式结构体系 梁式结构体系一般采用简支桁架的形式，桁架梁式结构体系一般采用简支桁架的形式，桁架的优点是制作与安装都比较简单，其上、下弦及腹的优点是制作

6、与安装都比较简单，其上、下弦及腹杆仅承受拉力或压力，对支座也没有横推力。杆仅承受拉力或压力，对支座也没有横推力。适用跨度：适用跨度：4040 6060m，更大的跨度由于耗钢量，更大的跨度由于耗钢量过大而不经济。过大而不经济。重点是支撑系统的布置，对保证整个结构体系重点是支撑系统的布置，对保证整个结构体系的整体刚度是非常重要的。的整体刚度是非常重要的。大跨度梁式结构的外形及腹杆体系，决定于跨大跨度梁式结构的外形及腹杆体系，决定于跨度、屋面型式及吊天棚结构的形式，常用的有梯形度、屋面型式及吊天棚结构的形式，常用的有梯形和拱形桁架。按重量最优确定的桁架的高跨比一般和拱形桁架。按重量最优确定的桁架的高

7、跨比一般为为1/61/61/81/8。常用形式：常用形式：（1 1）角钢（或）角钢（或T型钢）桁架型钢）桁架 （2）H型钢重型桁架型钢重型桁架*（3）钢管桁架（圆钢管或矩形管）钢管桁架（圆钢管或矩形管）*桁架设计的难点在节点和支座，跨度大于桁架设计的难点在节点和支座，跨度大于35354040m时，梁式结构的支座之一必须作成可移动的，以时，梁式结构的支座之一必须作成可移动的，以减小对支承墙体或支柱传递的横向反力，横向反力减小对支承墙体或支柱传递的横向反力，横向反力一般由屋架下弦的弹性变形产生。一般由屋架下弦的弹性变形产生。*上海证卷大厦上海证卷大厦 连接两幢主楼连接两幢主楼的天桥桁架跨度的天桥桁

8、架跨度63m，共支承着从，共支承着从17层至层至26层共层共8个个楼层，采用了楼层，采用了H型型钢重型桁架。钢重型桁架。上海浦东国际机场 上海浦东国际机场候机楼屋架梁跨度上海浦东国际机场候机楼屋架梁跨度83m，跨，跨中高度超过中高度超过11m，单榀屋架梁重，单榀屋架梁重55吨。吨。为了增加屋架结构的刚度，同时为保证屋架梁为了增加屋架结构的刚度，同时为保证屋架梁在风吸力作用下始终处于受拉状态，下弦布置了在风吸力作用下始终处于受拉状态，下弦布置了一根预应力钢索，对下弦施加足够的预应力。一根预应力钢索，对下弦施加足够的预应力。（1 1）角钢（或）角钢（或T T型钢）桁架型钢）桁架 一般用节点板连接，

9、过去采用的方法是按桁架一般用节点板连接，过去采用的方法是按桁架弦杆或腹杆的最大内力选择节点板厚，当受力较复弦杆或腹杆的最大内力选择节点板厚，当受力较复杂时不可靠。国外有些规范（如美国杂时不可靠。国外有些规范（如美国AISC规范）规规范）规定需进行计算。定需进行计算。88规范后的规范后的9090年代，重庆钢铁设计研究院会同云年代，重庆钢铁设计研究院会同云南省建筑设计院作了一系列双角钢杆件桁架节点板南省建筑设计院作了一系列双角钢杆件桁架节点板的试验，其中受拉试件的试验，其中受拉试件1616个，受压试件个，受压试件8 8个。个。a.受拉节点受拉节点 试件的破坏特征均为沿最危险的试件的破坏特征均为沿最

10、危险的 线段撕裂破坏，即图线段撕裂破坏，即图b中的三折线撕裂，中的三折线撕裂，和和 均与节点板边缘线基本垂直均与节点板边缘线基本垂直。*钢钢结结构构设设计计规规范范建建议议用用撕撕裂裂面面法法，沿沿BACD撕撕裂裂线线割割取取自自由由体体，假假定定由由于于板板内内塑塑性性区区的的发发展展引引起起应应力力重重分分布布，破破坏坏时时撕撕裂裂面面各各线线段段上上的的折折算应力算应力 均均匀匀分分布布且且平平行行于于腹腹杆杆轴轴力力*，当当各各撕撕裂裂段段上上的的折折算算应应力力均均达达到到抗抗拉拉强强度度fu时时板板件件破破坏坏。根根据据平平衡衡条条件件并并忽忽略略M和和V，则则第第i 段段撕撕裂裂

11、面面的的平平均均正正应力应力 i 和平均剪应力和平均剪应力 i 为为:折算应力为折算应力为即即令令第第i 段的拉剪折算系数段的拉剪折算系数 则则 由由 写成计算式则为写成计算式则为 （b b）第第i段撕裂面与拉力作用线的夹角。段撕裂面与拉力作用线的夹角。公公式式（b）符符合合破破坏坏机机理理，其其计计算算结结果果与与试试验验值值之之比平均为比平均为87.5%，略偏安全且离散性小。，略偏安全且离散性小。公式还适用于下图两种板件的撕裂面的计算。公式还适用于下图两种板件的撕裂面的计算。由由于于桁桁架架节节点点板板的的外外形形往往往往不不规规则则，同同时时，一一些些受受动动力力荷荷载载的的桁桁架架还还

12、需需要要计计算算节节点点板板的的疲疲劳劳，用用撕撕裂裂面面法法推推导导出出来来的的公公式式计计算算比比较较麻麻烦烦。故故参参照照国国外外多多数数国国家家的的经经验验，规规范范建建议议对对桁桁架架节节点点板板也也可可采采用用有有效效宽宽度法进行承载力计算。度法进行承载力计算。有有效效宽宽度度法法假假定定腹腹杆杆轴轴力力通通过过连连接接件件在在节节点点板板内内按按照照应应力力扩扩散散角角度度传传至至连连接接件件端端部部与与N 相相垂垂直直的的一一定宽度范围内，称为有效宽度定宽度范围内，称为有效宽度be。假假定定b be e范范围围内内的的节节点点板板应应力力达达到到fu，并并令令betfu=Nu(

13、节节点点板板破破坏坏时时的的腹腹杆杆轴轴力力)，按按此此法法拟拟合合的的结结果果，当当应应力力扩扩散散角角=270时时精精度度最最高高，计计算算值值与与试试验验值值的的比比值值平平均均为为98.9%；当当=300时时，比比值值为为106.8%，考考虑虑到到国国外外多多数数国国家家对对应应力力扩扩散散角角均均取取为为300，为为与与国国际际接接轨轨且且误误差差较较小小，建建议议取取=300。有有效效宽宽度度法法适适用用于于腹腹杆杆与与节节点点板板采采用用侧侧焊焊、围围焊焊、铆铆钉钉、螺螺栓栓等等多多种种连连接接情情况况，（采采用用铆铆钉钉或或螺栓连接时，螺栓连接时，be应取为有效净宽度）。应取为

14、有效净宽度）。b.受压节点受压节点 在在压压力力作作用用下下，与与受受压压杆杆件件相相连连的的节节点点板板区区域域除除强强度度破破坏坏外外，还还有有可可能能丧丧失失稳稳定定。试试验验共共作作了了8个个受受压压斜斜腹腹杆杆的的试试件件，其其中中有有、无无竖竖腹腹杆杆的的试试件件各各4 4个个。试验结果有以下特点：试验结果有以下特点：当节点板的自由边长度当节点板的自由边长度 lf 与厚度与厚度 t 之比之比 时时（一一般般出出现现在在无无竖竖腹腹杆杆的的节节点点板板），*节节点点板板稳稳定定性性很很差差，此此时时应应沿沿自自由由边边加加劲劲。加劲后，稳定承载力有较大提高。加劲后，稳定承载力有较大提

15、高。在在斜斜腹腹杆杆压压力力作作用用下下，失失稳稳形形式式一一般般为为在在ABBCCD 线线附附近近或或前前方方呈呈三三折折线线屈屈折折破破坏坏。屈屈折折线线的的位位置置和和方方向向与与受受拉拉时时的的撕撕裂裂线线类类似似，而而且且一一般在般在 区的前方首先失稳，其它各区相继失稳。区的前方首先失稳，其它各区相继失稳。*节节点点板板的的抗抗压压性性能能取取决决于于c/t 的的大大小小（c为为受受压压斜斜腹腹杆杆连连接接肢肢端端面面中中点点沿沿腹腹杆杆轴轴线线方方向向至至弦弦杆杆的的净净距距），在在一一般般情情况况下下，c/t 愈愈大大稳稳定定承承载载力力愈愈低，对有竖腹杆的节点板，当低，对有竖腹

16、杆的节点板，当时，可不验算节点板的稳定。时，可不验算节点板的稳定。对对无无竖竖腹腹杆杆的的节节点点板板，当当 时时，节节点点板板的的稳稳定定承承载载力力约约为为强强度度承承载载力力的的80%，故故可可将将受受压压腹腹杆杆的的内内力力乘乘以以增增大大系系数数1.25后后再再按按受受拉拉节节点点板板的的强强度度计计算算进进行行计计算算，当当 时时应应按按规规范附录范附录F进行稳定计算。但当进行稳定计算。但当 时时，规规范范规规定定的的计计算算值值将将大大于于试试验验值值，不不安安全全，故故规规定定 c/t 不不能能超超过过 。对对自自由由边边加加劲劲的的无无竖腹杆节点板，要求与有竖腹杆的相同。竖腹

17、杆节点板，要求与有竖腹杆的相同。桁架节点板厚度选用表桁架节点板厚度选用表 一一般般的的钢钢结结构构教教科科书书和和手手册册均均列列有有“桁桁架架节节点点板板厚厚度度选选用用表表”，但但都都系系互互相相参参考考，缺缺乏乏科科学学依依据据。这这次次该该研研究究组组先先制制作作了了N-t/b关关系系表表（N为为腹腹杆杆最最大大拉拉力力；t为为节节点点板板厚厚度度；b为为连连接接肢肢宽宽度度），反反映映了了侧侧焊焊缝缝焊焊脚脚尺尺寸寸hf1、hf2的的影影响响。同同时时又又在在上上述述参参数数组组合合的的最最不不利利情情况况下下，重重新新整整理理出出偏偏于于安安全全的的Nt表表。相相对对来来说说它比以

18、往的它比以往的Nt表更符合实际。表更符合实际。为为保保证证节节点点板板受受压压时时的的稳稳定定，桁桁架架杆杆件件间间间间隙隙不不能能太太大大，例例如如有有竖竖腹腹杆杆的的节节点点板板（或或自自由由边边有有加加劲劲的的节节点点板板），不不能能理理解解为为c c 值值愈愈小小愈愈好好。规规范范规规定定“弦弦杆杆与与腹腹杆杆、腹腹杆杆与与腹腹杆杆之之间间的的间间隙隙，不不应应小小于于20mm”，是是由由于于间间隙隙过过小小，焊焊接接残残余余应应力力影影响响过过大大。而而对对吊吊车车桁桁架架，为为避避免免疲疲劳劳破破坏坏又又规规定定此此间间隙隙“不不宜宜小小于于50mm”；同同时时还还规规定定在在工工

19、作作温温度度-20 C地地区区的的桁桁架架，为为防防冷冷脆脆，“腹腹杆杆与与弦弦杆杆相相邻邻焊焊缝缝焊焊趾趾间间净净距距不不宜宜小小于于2.5t”。同同样样，这这些些规规定定不不能能理理解解为为杆杆件件间间间间隙隙愈愈大大愈愈好好，在在某某些些情情况况如如出现矛盾，应妥善处理。出现矛盾，应妥善处理。随着热轧随着热轧H型钢在我国投产，剖分型钢在我国投产，剖分T型钢用于型钢用于桁桁架弦杆或腹杆的情况越来越多。架弦杆或腹杆的情况越来越多。T 型钢桁架的优点型钢桁架的优点是：无离缝、防腐易处理、用钢量省。是：无离缝、防腐易处理、用钢量省。问题：问题：（1 1）节点施工不方便；）节点施工不方便；（2 2

20、）节点构造方式不同，节点内的应力状态更加）节点构造方式不同，节点内的应力状态更加复杂，同时，对节点受力研究不够，故规范公式均复杂，同时，对节点受力研究不够，故规范公式均不适用；不适用；（3 3）板件的局部稳定难以满足）板件的局部稳定难以满足8888规范的规定。规范的规定。轴心受压构件和弯矩使自由边受拉的压弯构件，轴心受压构件和弯矩使自由边受拉的压弯构件，对热轧剖分对热轧剖分T型钢的局部稳定：型钢的局部稳定：原原88规范规定的宽厚比限值：规范规定的宽厚比限值：新规范规定的宽厚比限值：新规范规定的宽厚比限值：计计算算模模型型为为考考虑虑翼翼缘缘与与腹腹板板完完全全嵌嵌固固，取取屈屈曲曲系数为系数为

21、1.28，不近合理，需试验验证。，不近合理，需试验验证。（2 2）H型型钢重型桁架钢重型桁架 桁桁架架节节点点铰铰接接是是一一种种近近似似，条条件件是是杆杆件件较较细细长长，以以H型型钢钢作作弦弦杆杆或或腹腹杆杆的的重重型型桁桁架架，设设计计时时应应注注意意节节点点的的次次应应力力，或或按按刚刚接接节节点点设设计计，对对重重要要的的节节点点还还应进行有限元分析。应进行有限元分析。（3 3）钢管桁架（圆管或矩形管）钢管桁架（圆管或矩形管）钢钢管管桁桁架架节节点点受受力力复复杂杂，原原8888规规范范只只有有直直接接焊焊接接的的平平面面桁桁架架式式圆圆管管结结构构的的条条文文。近近几几年年同同济济

22、大大学学对对圆圆钢钢管管空空间间桁桁架架节节点点作作了了一一些些试试验验和和分分析析；哈哈建建大大对对直直接接焊焊接接的的方方管管桁桁架架结结构构（主主管管为为方方管管，支支管管为为方方管管或或圆圆管管）的的节节点点作作了了一一些些试试验验和和分分析析，钢钢结构设计规范修订时，其成果已部分纳入。结构设计规范修订时，其成果已部分纳入。直接焊接的平面圆钢管节点直接焊接的平面圆钢管节点a)X型节点；型节点；b)T型或型或Y型节点；型节点；c）K型节点型节点直接焊接的空间圆钢管节点直接焊接的空间圆钢管节点e)TT型节点；型节点；f)KK型节点型节点XXXXXXXX型管节点：型管节点：型管节点：型管节点

23、：XX型型管管节节点点的的数数据据量量较较少少，计计算算结结果果与与试试验验结结果果吻吻合合情情况况也也不不甚甚理理想想，而而这这种种节节点点类类型型目目前前在实际应用中较少用到，故在规范内未予列入。在实际应用中较少用到，故在规范内未予列入。直接焊接的矩形管（含方管）平面管节点直接焊接的矩形管（含方管）平面管节点 a)T、Y型节点；型节点；b)X型节点；型节点；c)K、N型节点，有间隙；型节点，有间隙；d）K、N型节点，搭接。型节点，搭接。管结构的适用范围：管结构的适用范围：（1 1）不不直直接接承承受受动动力力荷荷载载。对对于于承承受受交交变变荷荷载载的的直直接接焊焊接接钢钢管管节节点点，其

24、其疲疲劳劳问问题题远远较较其其它它型型钢钢杆杆件件节点受力情况复杂。节点受力情况复杂。（2 2）为为防防止止钢钢管管发发生生局局部部屈屈曲曲，限限制制钢钢管管的的径径厚厚比或宽厚比比或宽厚比 ；（或（或 ）（3 3）管管结结构构采采用用的的管管材材不不应应采采用用屈屈服服强强度度fy超超过过345N/mm2以以及及屈屈强强比比fy/fu0.8的的钢钢材材，且且钢钢管管壁壁厚厚不不宜宜大大于于25mm。因因为为目目前前国国内内外外对对钢钢管管节节点点的的试试验研究工作仅限于此范围。验研究工作仅限于此范围。管结构节点的失效模式管结构节点的失效模式 钢钢管管结结构构构构件件的的管管壁壁一一般般很很薄

25、薄，而而管管径径较较大大，在在节节点点处处直直接接焊焊接接的的钢钢管管节节点点实实际际上上是是由由几几个个圆圆筒筒壳壳交交汇汇在在一一起起的的一一个个空空间间薄薄壳壳结结构构。理理论论上上采采用用有有限限元元方方法法或或弹弹性性薄薄壳壳理理论论进进行行分分析析是是可可行行的的，全全过过程程分分析析需需考考虑虑局局部部材材料料进进入入塑塑性性造造成成的的材材料料非非线线形形和和节节点点处处主主管管局局部部变变形形造造成成的的几几何何非非线线形形。但但目目前前主主要要依依赖赖试试验验。圆形和矩形的管节点有圆形和矩形的管节点有7种破坏模式：种破坏模式：（1 1）主管壁因冲切或剪切而破坏；）主管壁因冲

26、切或剪切而破坏；（2 2）主管壁因受拉屈服或受压局部失稳而破坏；）主管壁因受拉屈服或受压局部失稳而破坏；（3 3）与与支支管管相相连连的的主主管管壁壁因因形形成成塑塑性性铰铰线线而失效；而失效；（4 4）支支管管与与主主管管间间连接焊缝的破坏；连接焊缝的破坏；（5 5）受受压压支支管管管管壁壁的局部屈曲；的局部屈曲；（6 6）受受拉拉支支管管侧侧主主管壁的局部屈曲；管壁的局部屈曲；（7 7）有有间间隙隙的的K、N形形节节点点中中，主主管管在在间间隙隙处处被被剪剪坏或丧失轴向承载力而破坏。坏或丧失轴向承载力而破坏。以以上上几几种种失失效效模模式式，有有时时会会同同时时发发生生。规规范范针针对对不

27、不同同破破坏坏模模式式给给出出了了节节点点承承载载力力的的计计算算公公式式及及构构造造要要求求，这这些些公公式式只只有有少少数数是是理理论论推推出出的的，大大部部分分是是经经验验公式。公式。例如：例如：（1 1）当当由由支支管管与与主主管管间间连连接接焊焊缝缝的的破破坏坏控控制制时时，可可视视支支管管与与主主管管的的连连接接焊焊缝缝为为全全周周角角焊焊缝缝按按正正面面角角焊焊缝缝公公式式进进行行计计算算，但但取取 f1 1。角角焊焊缝缝的的计计算算厚厚度度沿沿支支管管周周长长是是变变化化的的，当当支支管管轴轴心心受受力力时时，平平均均计计算厚度可取算厚度可取0.7hf。焊焊缝缝的的长长度度实实

28、际际上上是是支支管管与与主主管管相相交交线线长长度度，主主、支支管管均均为为圆圆管管的的节节点点焊焊缝缝传传力力较较为为均均匀匀，焊焊缝缝的的计计算算长长度度取取为为相相交交线线长长度度，该该相相交交线线是是一一条条空空间间曲线。规范取为：曲线。规范取为：当当di/d0.65时：时：lw(3.25di0.025d)(0.466)当当di/d0.65时：时：lw(3.81di0.389d)(0.466)式中式中 d、di分别为主管和支管外径；分别为主管和支管外径；i支管轴线与主管轴线的夹角。支管轴线与主管轴线的夹角。（2）当当由由主主管管壁壁塑塑性性铰铰线线的的失失效效模模式式控控制制时时，对对

29、X形形节节点点，受受压压支支管管在在管管节节点点处处的的承承载载力力设设计计值值按按下下式式计算：计算：式中式中 n参数；参数；n1-0.3 -0.3()2；当节点两；当节点两 侧或一侧主管受拉时，侧或一侧主管受拉时，n1。t主管壁厚；主管壁厚；支管轴线与主管轴线之夹角；支管轴线与主管轴线之夹角；f主管钢材抗拉、抗压和抗弯强度设计值；主管钢材抗拉、抗压和抗弯强度设计值；fy主管钢材的屈服强度；主管钢材的屈服强度；节点两侧主管较小轴心压应力的绝对值。节点两侧主管较小轴心压应力的绝对值。2 2 框架结构体系框架结构体系 与与梁梁式式结结构构体体系系相相比比，框框架架式式体体系系比比较较经经济济，且

30、且横横梁梁高高度度可可以以取取得得比比梁梁式式结结构构的的高高度度小小，刚刚度度也较大，常用于工业建筑。也较大，常用于工业建筑。框框架架柱柱柱柱脚脚可可以以作作成成铰铰接接，也也可可以以作作成成刚刚接接。无无铰铰框框架架刚刚度度更更好好，用用钢钢量量省省、便便于于安安装装，但但这这种种框框架架对对温温度度作作用用比比较较敏敏感感，对对基基础础及及地地基基的的要要求较高。求较高。主要有实腹式和格构式两大类。主要有实腹式和格构式两大类。（1）实腹式框架结构体系）实腹式框架结构体系 实实腹腹式式框框架架适适用用于于跨跨度度不不太太大大（L=18=186060m）的的框框架架结结构构。它它的的优优点点

31、是是制制作作简简单单、便便于于运运输输，还还能能降降低房屋高度。实腹框架常设计成铰接柱脚。低房屋高度。实腹框架常设计成铰接柱脚。由由于于框框架架支支座座弯弯矩矩的的卸卸载载作作用用使使实实腹腹框框架架的的横横梁梁高度不大，可取跨度的高度不大，可取跨度的1/301/301/401/40。在在我我国国得得到到大大力力发发展展的的轻轻型型门门式式刚刚架架结结构构，是是实实腹腹式式框框架架结结构构体体系系的的一一种种，其其特特点点是是屋屋盖盖及及墙墙体体均均采采用压型钢板，结构主要承受自身的重量。用压型钢板，结构主要承受自身的重量。轻型门式刚架结构设计轻型门式刚架结构设计 门门门门式式式式刚刚刚刚架是

32、一种有效利用材料的架是一种有效利用材料的架是一种有效利用材料的架是一种有效利用材料的结结结结构形式。构形式。构形式。构形式。由于构件尺寸小，房屋高度相由于构件尺寸小，房屋高度相由于构件尺寸小，房屋高度相由于构件尺寸小，房屋高度相应应应应降低，减降低，减降低，减降低，减轻轻轻轻了建了建了建了建筑体筑体筑体筑体积积积积和重量。构件可以在工和重量。构件可以在工和重量。构件可以在工和重量。构件可以在工厂厂厂厂批量生批量生批量生批量生产产产产，工地，工地，工地，工地安装用高安装用高安装用高安装用高强强强强螺栓螺栓螺栓螺栓连连连连接，接，接，接，简简简简便而迅速，施工期短。便而迅速，施工期短。便而迅速，施

33、工期短。便而迅速，施工期短。同同同同时时时时，门门门门武武武武刚刚刚刚架造型架造型架造型架造型简洁简洁简洁简洁美美美美观观观观，在房屋建筑中，在房屋建筑中，在房屋建筑中，在房屋建筑中可可可可适用适用适用适用于于于于覆盖大面覆盖大面覆盖大面覆盖大面积积积积的的的的单跨、单跨、单跨、单跨、多跨多跨多跨多跨等等等等厂房、厂房、厂房、厂房、仓库仓库仓库仓库和和和和各各各各类类类类公共建筑。公共建筑。公共建筑。公共建筑。1 1 建筑特点建筑特点（1 1 1 1）轻型化，屋盖及墙体均为压型钢板，以减轻）轻型化，屋盖及墙体均为压型钢板，以减轻）轻型化，屋盖及墙体均为压型钢板，以减轻）轻型化，屋盖及墙体均为压

34、型钢板，以减轻 建筑自重；建筑自重；建筑自重；建筑自重；（2 2 2 2）吊车吨位：）吊车吨位：）吊车吨位：）吊车吨位：A1A5A1A5工作级别的桥式吊车工作级别的桥式吊车工作级别的桥式吊车工作级别的桥式吊车 20t20t；悬挂式起重机悬挂式起重机悬挂式起重机悬挂式起重机 3t3t。（3 3 3 3）常用跨度：）常用跨度：）常用跨度：）常用跨度：18 18 18 18 30 30 30 30mm，高度，高度，高度，高度4.5 9m4.5 9m。规程规程规程规程 规定跨度可作到规定跨度可作到规定跨度可作到规定跨度可作到36363636mm。2 2 结构特点结构特点 （1 1）主主主主体体体体结结

35、结结构构构构采采采采用用用用门门门门式式式式刚刚刚刚架架架架，刚刚刚刚架架架架可可可可以以以以是是是是单单单单跨跨跨跨、双跨或多跨，还可带附跨。双跨或多跨，还可带附跨。双跨或多跨，还可带附跨。双跨或多跨，还可带附跨。把中柱做成摇摆柱体现了材料集中使用的原则。把中柱做成摇摆柱体现了材料集中使用的原则。把中柱做成摇摆柱体现了材料集中使用的原则。把中柱做成摇摆柱体现了材料集中使用的原则。（2 2）采采采采用用用用变变变变化化化化构构构构件件件件截截截截面面面面的的的的手手手手段段段段以以以以适适适适应应应应弯弯弯弯矩矩矩矩变变变变化化化化是是是是门门门门式式式式刚刚刚刚架架架架轻轻轻轻型型型型化化化

36、化的的的的技技技技术术术术措措措措施施施施之之之之一一一一。柱柱柱柱脚脚脚脚常常常常用用用用铰铰铰铰接接接接，（当有桥式吊车时用等截面、柱脚当有桥式吊车时用等截面、柱脚当有桥式吊车时用等截面、柱脚当有桥式吊车时用等截面、柱脚固定固定固定固定）。）。）。）。（3 3 3 3）刚架间距一般）刚架间距一般）刚架间距一般）刚架间距一般 6 6 6 6m m 左右，亦可采用左右，亦可采用左右，亦可采用左右，亦可采用7.59m7.59m，间距太大将增加檩条的用钢量。，间距太大将增加檩条的用钢量。，间距太大将增加檩条的用钢量。，间距太大将增加檩条的用钢量。温度区段长度：温度区段长度：温度区段长度：温度区段长

37、度：纵向纵向纵向纵向 300m 300m；横向横向横向横向 150m 150m。当当当当不不不不超超超超过过过过以以以以上上上上数数数数值值值值时时时时，一一一一般般般般情情情情况况况况下下下下可可可可不不不不考考考考虑虑虑虑温温温温度应力和温度变形的影响。度应力和温度变形的影响。度应力和温度变形的影响。度应力和温度变形的影响。柱柱柱柱间间间间支支支支撑撑撑撑的的的的纵纵纵纵向向向向水水水水平平平平刚刚刚刚度度度度较较较较单单单单独独独独柱柱柱柱大大大大得得得得多多多多（约约约约10102020倍倍倍倍），故故故故厂厂厂厂房房房房纵纵纵纵向向向向温温温温度度度度变变变变形形形形的的的的不不不不

38、动动动动点点点点接接接接近近近近于于于于柱柱柱柱间间间间支支支支撑撑撑撑的的的的中中中中点点点点（有有有有两两两两道道道道柱柱柱柱间间间间支支支支撑撑撑撑时时时时，为为为为两两两两支支支支撑撑撑撑距距距距离的中点）。离的中点）。离的中点）。离的中点）。新新新新规规规规范范范范增增增增加加加加：“当当当当有有有有计计计计算算算算依依依依据据据据时时时时，温温温温度度度度区区区区段段段段长长长长度度度度可可可可适适适适当当当当加加加加大大大大”，是是是是考考考考虑虑虑虑到到到到影影影影响响响响温温温温度度度度区区区区段段段段长长长长度度度度限限限限值值值值的的的的因因因因素素素素较较较较多多多多，

39、在在在在规规规规范范范范中中中中无无无无法法法法逐逐逐逐一一一一反反反反映映映映，让让让让设设设设计计计计人人人人员员员员根根根根据据据据具具具具体情况考虑增减。体情况考虑增减。体情况考虑增减。体情况考虑增减。当当当当温温温温度度度度区区区区段段段段长长长长度度度度超超超超过过过过规规规规范范范范规规规规定定定定的的的的数数数数值值值值时时时时，应应应应进进进进行行行行温度应力的计算或设置温度伸缩缝。温度应力的计算或设置温度伸缩缝。温度应力的计算或设置温度伸缩缝。温度应力的计算或设置温度伸缩缝。温度伸缩缝的两种做法：温度伸缩缝的两种做法：温度伸缩缝的两种做法：温度伸缩缝的两种做法：a.a.在搭

40、接檩条的螺栓连接处采用长圆孔；在搭接檩条的螺栓连接处采用长圆孔；在搭接檩条的螺栓连接处采用长圆孔；在搭接檩条的螺栓连接处采用长圆孔；b.b.设置双柱。设置双柱。设置双柱。设置双柱。此外，吊车梁与柱的连接宜采用长圆孔。此外，吊车梁与柱的连接宜采用长圆孔。此外，吊车梁与柱的连接宜采用长圆孔。此外，吊车梁与柱的连接宜采用长圆孔。（4 4）刚刚刚刚架架架架斜斜斜斜梁梁梁梁的的的的坡坡坡坡度度度度取取取取决决决决于于于于屋屋屋屋面面面面排排排排水水水水坡坡坡坡度度度度，一一一一般般般般i i=1/81/20=1/81/20。减减减减小小小小构构构构件件件件腹腹腹腹板板板板厚厚厚厚度度度度，一一一一般般般

41、般腹腹腹腹板板板板壁壁壁壁厚厚厚厚在在在在4 4 10mm10mm，（4mm4mm是是是是规规规规程程程程规规规规定定定定的的的的下下下下限限限限），主主主主要要要要利利利利用用用用腹腹腹腹板板板板截截截截面面面面的屈曲后强度。的屈曲后强度。的屈曲后强度。的屈曲后强度。门门门门式式式式刚刚刚刚架架架架轻轻轻轻型型型型房房房房屋屋屋屋钢钢钢钢结结结结构构构构技技技技术术术术规规规规程程程程CECS CECS 102102：2002 2002 推荐采用推荐采用推荐采用推荐采用Q235Q235、Q345Q345钢材。钢材。钢材。钢材。（5 5）檩檩檩檩条条条条采采采采用用用用冷冷冷冷弯弯弯弯薄薄薄薄

42、壁壁壁壁型型型型钢钢钢钢，截截截截面面面面一一一一般般般般为为为为C C型型型型钢钢钢钢或或或或Z Z型型型型钢钢钢钢（坡坡坡坡度度度度较较较较大大大大时时时时，可可可可以以以以做做做做到到到到主主主主轴轴轴轴与与与与地地地地面面面面平平平平行行行行）。檩檩檩檩条条条条壁壁壁壁厚厚厚厚一一一一般般般般1.5 1.5 3.0mm3.0mm，1.5mm1.5mm为为为为规规规规范范范范规规规规定定定定的的的的下限。下限。下限。下限。新新新新修修修修定定定定的的的的国国国国家家家家标标标标准准准准冷冷冷冷弯弯弯弯薄薄薄薄壁壁壁壁型型型型钢钢钢钢结结结结构构构构技技技技术术术术规规规规范范范范GB50

43、018-2002 GB50018-2002 已已已已取取取取消消消消了了了了壁壁壁壁厚厚厚厚6mm6mm上上上上限限限限的的的的规规规规定定定定，板板板板厚厚厚厚由由由由设设设设计计计计者者者者自自自自行行行行掌掌掌掌握握握握（未未未未试试试试验验验验），我我我我国国国国目目目目前前前前已已已已能能能能生产生产生产生产12.5mm12.5mm厚的冷弯薄壁型钢。厚的冷弯薄壁型钢。厚的冷弯薄壁型钢。厚的冷弯薄壁型钢。（6 6 6 6）支撑体系：）支撑体系：）支撑体系：）支撑体系：必须设屋盖支撑系统和柱间支撑系统。屋盖支必须设屋盖支撑系统和柱间支撑系统。屋盖支必须设屋盖支撑系统和柱间支撑系统。屋盖支

44、必须设屋盖支撑系统和柱间支撑系统。屋盖支撑布置在温度区段的两端或端部第二开间（此时第撑布置在温度区段的两端或端部第二开间（此时第撑布置在温度区段的两端或端部第二开间（此时第撑布置在温度区段的两端或端部第二开间（此时第一开间设刚性系杆）。一开间设刚性系杆）。一开间设刚性系杆）。一开间设刚性系杆）。柱间支撑设在与屋盖支撑相同的柱间，无吊车柱间支撑设在与屋盖支撑相同的柱间，无吊车柱间支撑设在与屋盖支撑相同的柱间，无吊车柱间支撑设在与屋盖支撑相同的柱间，无吊车时，间距一般时，间距一般时，间距一般时，间距一般30303030 45454545mm，不大于，不大于，不大于，不大于60m60m。有吊车时。有

45、吊车时。有吊车时。有吊车时柱间柱间柱间柱间支撑宜设在温度区段中部。支撑宜设在温度区段中部。支撑宜设在温度区段中部。支撑宜设在温度区段中部。支撑一般为十字交叉，截面采用张紧的圆钢或支撑一般为十字交叉，截面采用张紧的圆钢或支撑一般为十字交叉，截面采用张紧的圆钢或支撑一般为十字交叉，截面采用张紧的圆钢或小角钢小角钢小角钢小角钢 。3 3 荷载计算的特点荷载计算的特点 （1 1 1 1）新新新新修修修修订订订订的的的的建建建建筑筑筑筑结结结结构构构构荷荷荷荷载载载载规规规规范范范范将将将将不不不不上上上上人人人人的的的的屋屋屋屋面面面面均均均均布布布布活活活活荷荷荷荷载载载载标标标标准准准准值值值值统

46、统统统一一一一规规规规定定定定为为为为0.5kN/m0.5kN/m2 2（原原原原规规规规范范范范分分分分0.30.3、0.50.5、0.7kN/m0.7kN/m2 2三级）。三级）。三级）。三级）。对对对对不不不不上上上上人人人人的的的的屋屋屋屋面面面面均均均均布布布布活活活活荷荷荷荷载载载载，较较较较早早早早的的的的荷荷荷荷载载载载规规规规范范范范取取取取0.3kN/m0.3kN/m2 2，后后后后 发发发发 现现现现 对对对对 重重重重 屋屋屋屋 面面面面 偏偏偏偏 低低低低，7474规规规规 范范范范 改改改改 为为为为0.5kN/m0.5kN/m2 2。采采采采用用用用概概概概率率率

47、率极极极极限限限限状状状状态态态态设设设设计计计计法法法法后后后后发发发发现现现现对对对对以以以以恒恒恒恒载载载载为为为为主主主主的的的的结结结结构构构构（混混混混凝凝凝凝土土土土结结结结构构构构）可可可可靠靠靠靠度度度度下下下下降降降降，故故故故又又又又提提提提高高高高到到到到0.7kN/m0.7kN/m2 2。新新新新修修修修订订订订的的的的荷荷荷荷载载载载规规规规范范范范增增增增加加加加了了了了以以以以恒恒恒恒载载载载为为为为主主主主的的的的不不不不利利利利组组组组合合合合式式式式，屋屋屋屋面面面面活活活活荷荷荷荷载载载载中中中中主主主主要要要要考考考考虑虑虑虑的的的的仅仅仅仅是是是是施

48、施施施工工工工荷荷荷荷载载载载即即即即偶偶偶偶然然然然因因因因素素素素的的的的不不不不利利利利影影影影响响响响，故故故故又又又又恢恢恢恢复复复复到到到到0.5kN/m0.5kN/m2 2。但但但但注注注注明明明明“对对对对不不不不同同同同结结结结构构构构可可可可按按按按有有有有关关关关设设设设计计计计规规规规范范范范作作作作0.2kN/m0.2kN/m2 2的的的的增增增增减减减减”。新新新新修修修修订订订订的的的的钢钢钢钢结结结结构构构构设设设设计计计计规规规规范范范范规规规规定定定定“对对对对支支支支承承承承轻轻轻轻屋屋屋屋面面面面的的的的构构构构件件件件或或或或结结结结构构构构，当当当当

49、仅仅仅仅有有有有一一一一个个个个可可可可变变变变荷荷荷荷载载载载且且且且受受受受荷荷荷荷面面面面积积积积超超超超过过过过60m60m2 2时时时时，取取取取0.3kN/m0.3kN/m2 2 ”。这这这这与与与与原原原原门门门门式式式式刚刚刚刚架架架架轻轻轻轻型型型型房房房房屋屋屋屋钢钢钢钢结结结结构构构构技技技技术术术术规规规规程程程程的的的的规规规规定定定定有有有有所所所所不不不不同同同同，应应应应注注注注意檩条的计算。意檩条的计算。意檩条的计算。意檩条的计算。（2 2 2 2）门门门门式式式式刚刚刚刚架架架架轻轻轻轻型型型型房房房房屋屋屋屋钢钢钢钢结结结结构构构构技技技技术术术术规规规规

50、程程程程CECS CECS 102102：2002 2002 对对对对风风风风荷荷荷荷载载载载作作作作用用用用下下下下的的的的体体体体型型型型系系系系数数数数有有有有特特特特殊殊殊殊规规规规定定定定。对对对对刚刚刚刚架架架架、檩檩檩檩条条条条、屋屋屋屋面面面面板板板板、墙墙墙墙梁梁梁梁等等等等均均均均有有有有专专专专门门门门的的的的规规规规定定定定。特特特特别别别别应应应应注注注注意意意意房房房房屋屋屋屋端端端端区区区区的的的的风风风风荷荷荷荷载载载载体体体体型型型型系系系系数数数数不不不不同于中间区。同于中间区。同于中间区。同于中间区。4 4 檩条的设计特点檩条的设计特点 （1 1 1 1）