建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)自學(xué)指導(dǎo)書(shū)120323

1、福建工程學(xué)院繼續(xù)教育學(xué)院成人高等學(xué)歷教育課程自學(xué)指導(dǎo)書(shū)課程名稱(chēng) 建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 適用專(zhuān)業(yè) 土木工程專(zhuān)業(yè) 適用層次 專(zhuān)升本函授 學(xué)習(xí)形式 自學(xué) 編 寫(xiě) 者 洪芳 審 定 人 福建工程學(xué)院繼續(xù)教育學(xué)院目錄第一章 緒論1一、目的和要求3二、重點(diǎn)和難點(diǎn)3三、內(nèi)容提要3第二章 平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4一、目的和要求4二、重點(diǎn)和難點(diǎn)4三、內(nèi)容提要41、型鋼梁設(shè)計(jì)步驟42、組合梁設(shè)計(jì)步驟43、實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件設(shè)計(jì)步驟104、格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件設(shè)計(jì)步驟115、柱節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)12四、典型例題12五、思考題及習(xí)題18第三章 輕型門(mén)式剛架設(shè)計(jì)19一、目的和要求19二、重點(diǎn)和難點(diǎn)19三、內(nèi)容提要191、門(mén)式剛架結(jié)構(gòu)形式及支撐體

2、系192、檁條設(shè)計(jì)193、剛架設(shè)計(jì)步驟和過(guò)程20四、思考題21第四章 多層框架鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)22一、目的和要求22二、重點(diǎn)和難點(diǎn)22三、內(nèi)容提要221、鋼框架結(jié)構(gòu)形式的分類(lèi)222、鋼框架的設(shè)計(jì)內(nèi)容和設(shè)計(jì)步驟223、多層多跨框架支撐的類(lèi)型及布置234、實(shí)腹式壓彎構(gòu)件設(shè)計(jì)235、樓蓋設(shè)計(jì)246、框架節(jié)點(diǎn)構(gòu)造及計(jì)算26四、典型例題32五、思考題及習(xí)題33第五章 普通鋼屋架單層廠房設(shè)計(jì)34一、目的和要求34二、重點(diǎn)和難點(diǎn)34三、內(nèi)容提要341、廠房結(jié)構(gòu)橫向框架342、支撐體系353、普通鋼屋架設(shè)計(jì)354、吊車(chē)梁的設(shè)計(jì)38四、思考題及習(xí)題39第一章 緒論一、目的和要求1、掌握鋼結(jié)構(gòu)的主要優(yōu)缺點(diǎn)和應(yīng)用范圍。2

3、、掌握鋼結(jié)構(gòu)的主要荷載和計(jì)算要求。3、了解鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢(shì)。4、掌握節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)的分類(lèi)和類(lèi)型。二、重點(diǎn)和難點(diǎn)1、鋼結(jié)構(gòu)的主要優(yōu)缺點(diǎn)和應(yīng)用范圍。2、鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)的分類(lèi)和類(lèi)型。三、內(nèi)容提要1、鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍大跨度建筑結(jié)構(gòu)；高層及超高層建筑結(jié)構(gòu)；高聳鋼結(jié)構(gòu)等。2、鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)高強(qiáng)輕質(zhì)，塑性韌性好，工業(yè)化、施工速度快；耐火、耐腐蝕性差。3、鋼結(jié)構(gòu)主要荷載和計(jì)算要求風(fēng)荷載，冰雪荷載，溫度荷載和地震作用。承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算。4、鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展采用高性能鋼材；深入了解和掌握結(jié)構(gòu)的真實(shí)極限狀態(tài)；開(kāi)發(fā)新的結(jié)構(gòu)形式；提高鋼結(jié)構(gòu)制造工業(yè)的技術(shù)水平。5、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)的分類(lèi)和類(lèi)型剛接、鉸接和半剛性連接。焊接

4、和螺栓連接。第二章 平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一、目的和要求1、掌握平臺(tái)板的設(shè)計(jì)與計(jì)算。2、掌握平臺(tái)梁的設(shè)計(jì)與計(jì)算。3、掌握平臺(tái)柱的設(shè)計(jì)與計(jì)算。二、重點(diǎn)和難點(diǎn)1、型鋼及組合平臺(tái)梁的設(shè)計(jì)。2、實(shí)腹式和格構(gòu)式柱的設(shè)計(jì)。3、梁、柱的連接及節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)。三、內(nèi)容提要1、型鋼梁設(shè)計(jì)步驟根據(jù)梁的荷載，跨度及支座情況求出根據(jù)選用的鋼號(hào)確定其抗彎設(shè)計(jì)強(qiáng)度f(wàn)單向受彎梁：選擇工字鋼或H型鋼的型號(hào)雙向受彎梁：適當(dāng)增加Wx（30%50%）后選擇型號(hào) 強(qiáng)度考慮自重后重新計(jì)算M、V，然后驗(yàn)算整體穩(wěn)定 剛度 不滿(mǎn)足重選型號(hào)滿(mǎn)足（結(jié)束）2、組合梁設(shè)計(jì)步驟 梁截面確定梁高h(yuǎn)的確定： hmin h hmax，且h he。tw的確定： 假定翼緣寬

5、度： 由 得t 梁截面驗(yàn)算 強(qiáng)度驗(yàn)算抗彎強(qiáng)度： 單向受彎 雙向受彎 抗剪強(qiáng)度： 局部承壓強(qiáng)度： 折算應(yīng)力： 剛度驗(yàn)算 整體穩(wěn)定單向彎曲梁（最大剛度平面內(nèi)受彎的梁）： 雙向彎曲梁： 局部穩(wěn)定翼緣： 工字型：（）；（）箱 型：腹板：按計(jì)算或構(gòu)造設(shè)置加勁肋A加勁肋的配置要求a 當(dāng)時(shí)，若時(shí)可不配置加勁肋；若時(shí)（設(shè)支承加勁肋）應(yīng)按構(gòu)造要求（，但對(duì)且的梁，允許）配置橫向加勁肋。b 當(dāng)時(shí)，應(yīng)配置橫向加勁肋并滿(mǎn)足構(gòu)造和計(jì)算要求。c 當(dāng)時(shí)（受壓翼緣扭轉(zhuǎn)受到約束，如有剛性鋪板、制動(dòng)板或焊有鋼軌時(shí)）或時(shí)（受壓翼緣扭轉(zhuǎn)未受到約束時(shí)）或按計(jì)算需要時(shí)，應(yīng)在彎曲應(yīng)力較大區(qū)格的受壓區(qū)增配縱向加勁肋（）。局部壓應(yīng)力很大的梁，必

6、要時(shí)尚宜在受壓區(qū)配置短加勁肋。d 梁的支座處和上翼緣受有較大固定集中荷載處，宜設(shè)置支承加勁肋。e 任何情況下，（避免高厚比過(guò)大時(shí)產(chǎn)生焊接翹曲）。B組合梁腹板局部穩(wěn)定驗(yàn)算 僅配置橫向加勁肋的腹板（右圖），其各區(qū)格的局部穩(wěn)定應(yīng)按下式計(jì)算：式中：s所計(jì)算腹板區(qū)格內(nèi)，由平均彎矩產(chǎn)生的腹板計(jì)算高度邊緣的彎曲壓應(yīng)力s=M hc/I， hc為腹板彎曲受壓區(qū)高度。 t所計(jì)算腹板區(qū)格內(nèi)，由平均剪力產(chǎn)生的腹板平均剪應(yīng)力t=V/(hw tw)，hw為腹板高度。 sc腹板計(jì)算高度邊緣的局部壓應(yīng)力sc =F /(lz tw) scr、tcr、sc,cr各種應(yīng)力單獨(dú)作用下的臨界應(yīng)力，計(jì)算如下：a. 按下列公式計(jì)算：當(dāng)時(shí)：

7、 當(dāng)時(shí)： 當(dāng)時(shí)： 式中：用于腹板受彎計(jì)算時(shí)的通用高厚比；當(dāng)梁受壓翼緣扭轉(zhuǎn)受到約束時(shí)： 當(dāng)梁受壓翼緣扭轉(zhuǎn)未受到約束時(shí)：梁腹板彎曲受壓區(qū)高度。b. 按下列公式計(jì)算：當(dāng)時(shí)： 當(dāng)時(shí)： 當(dāng)時(shí)： 式中 用于腹板受剪計(jì)算時(shí)的通用高厚比。當(dāng)時(shí)： 當(dāng)時(shí)： c. 計(jì)算當(dāng)時(shí)： 當(dāng)時(shí)： 當(dāng)時(shí)： 式中 用于腹板受壓計(jì)算時(shí)的通用高厚比。當(dāng)時(shí)：當(dāng)時(shí)： 同時(shí)用橫向加勁肋和縱向加勁肋加強(qiáng)的腹板（如圖所示），其局部穩(wěn)定性應(yīng)按下列公式計(jì)算：()() 受壓翼緣與縱向加勁肋之間的區(qū)格()：式中scr1、tcr1、sc,cr1的計(jì)算公式同scr、tcr、sc,cr，只要將scr式中的lb改為lb1，將tcr式中的h0改為h1，將sc,c

8、r式中的lc改為lc1，lb1、lc1分別如下：當(dāng)梁受壓翼緣扭轉(zhuǎn)受到約束時(shí)： 當(dāng)梁受壓翼緣扭轉(zhuǎn)未受到約束時(shí)：受拉翼緣與縱向加勁肋之間的區(qū)格()： 式中s2所計(jì)算區(qū)格內(nèi)由平均彎矩產(chǎn)生的腹板在縱向加勁肋處的彎曲壓應(yīng)力；sc2腹板在縱向加勁肋處的橫向壓應(yīng)力，取0.3sc。scr2、tcr2、sc,cr2的計(jì)算公式同scr、tcr、sc,cr，只要將scr式中的lb改為lb2，將tcr、sc,cr式中的h0改為h2，lb2如下： 在受壓翼緣與縱向加勁肋之間設(shè)有短加勁肋的區(qū)格（如圖所示），可按相關(guān)規(guī)范計(jì)算（略） 腹板加勁肋的構(gòu)造要求 a. 加勁肋宜在腹板兩側(cè)成對(duì)配置，也允許單側(cè)配置，但支承加勁肋和重級(jí)工

9、作制吊車(chē)梁的加勁肋不應(yīng)單側(cè)配置。 b. 加勁肋可以采用鋼板或型鋼，應(yīng)有足夠的剛度，使其成為腹板的不動(dòng)支承。 c. 橫向加勁肋的最小間距為0.5h0，最大間距為2h0（對(duì)無(wú)局部壓應(yīng)力的梁，當(dāng)h0/tw100時(shí)，可采用2.5h0）。d. 在腹板兩側(cè)成對(duì)配置的鋼板橫向加勁肋，其截面尺寸應(yīng)按下列公式確定： 外伸寬度bsh0/30+40 (mm) 厚度tsbs/15 (mm) 若在腹板一側(cè)配置的鋼板橫向加勁肋，其外伸寬度應(yīng)大于按上式算得的1.2倍，厚度應(yīng)不小于其外伸寬度的1/15。tsbs/15xbsh0/30+40mmbs/2(60)bs/3(40)ya1=0.75h10.5h0a2h0(2.5h0)

10、h0h2h1=(1/51/4) h0縱向加勁肋橫向加勁肋短加勁肋a1a1a1 e. 在同時(shí)用橫向加勁肋和縱向加勁肋加強(qiáng)的腹板中，橫向加勁肋的截面尺寸除應(yīng)符合上述規(guī)定外，其對(duì)腹板水平軸的截面慣性矩Iz，應(yīng)滿(mǎn)足下式的要求：；縱向加勁肋對(duì)腹板豎直軸的截面慣性矩Iy應(yīng)滿(mǎn)足下式的要求：當(dāng)時(shí)，當(dāng)時(shí)，f. 當(dāng)配置短加勁肋時(shí)其最小間距為0.75h1。鋼板短加勁肋的外伸寬度應(yīng)取為橫向加勁肋外伸寬度的0.71.0倍，厚度不應(yīng)小于短加勁肋外伸寬度的1/15。 g. 為了避免焊縫的集中和交叉以及減小焊接應(yīng)力，焊接梁的橫向加勁肋與翼緣連接處，應(yīng)切成斜角如右圖，其寬度約為bs / 3(40 mm)，高約為bs /3 (

11、60mm)；在縱橫向加勁肋交接處縱加勁肋也采用切角。 h. 吊車(chē)梁橫向加勁肋上端應(yīng)與上翼緣刨平頂緊（當(dāng)為焊接吊車(chē)梁時(shí)應(yīng)焊牢），中間橫向加勁肋下端不應(yīng)與受拉翼緣焊牢，一般在距受拉翼緣50100mm處斷開(kāi)，為提高抗扭剛度，也可另加短角鋼與加勁肋下端焊牢，但抵緊于受拉翼緣而不焊。 梁截面沿長(zhǎng)度改變?cè)O(shè)計(jì)梁截面沿長(zhǎng)度改變可節(jié)約鋼材，其變化有兩種方式：一種式變化梁高，通常是將梁下翼緣做成折線外形，翼緣截面保持不變，僅在靠近梁端l/6l/5處變化腹板高度；另一種是變化翼緣板面積來(lái)改變梁面積，通常是改變翼緣板的寬度來(lái)實(shí)現(xiàn)，約在距離兩端支座l/6處。 焊接梁節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)梁的拼接節(jié)點(diǎn)包括工廠拼接和工地拼接，前者多為焊

12、接，后者可采用焊接或螺栓連接。主次梁連接節(jié)點(diǎn)多為鉸接連接，按其連接位置可分為疊接和平接。前者構(gòu)造簡(jiǎn)單，次梁安裝方便，但建筑高度較大，使用常受到限制；后者構(gòu)造相對(duì)較為復(fù)雜，需將次梁的上翼緣和部分腹板以及下翼緣的局部切除，建筑高度小，安裝精度高。3、實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件設(shè)計(jì)步驟 截面尺寸的確定假定柱的長(zhǎng)細(xì)比 查得j確定所需截面面積 根據(jù)和可求得 、型鋼截面： 由As、和查表組合截面：截面高度和寬度分別為：由局部穩(wěn)定條件確定厚度t： 由面積可翼緣板厚度tw ， 驗(yàn)算強(qiáng)度 當(dāng)截面無(wú)削弱時(shí)，強(qiáng)度可不必驗(yàn)算整體穩(wěn)定 局部穩(wěn)定剛度 4、格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件設(shè)計(jì)步驟 由繞實(shí)軸整體穩(wěn)定，選擇肢件截面規(guī)格假定 ly=

13、60100查得fy確定所需截面面積 根據(jù)l0y可求得 由 As和， 選擇肢件； 由繞虛軸整體穩(wěn)定，選擇肢件間距：綴條柱：；綴板柱：根據(jù)可求得 則 驗(yàn)算（同實(shí)腹式，只是將局部穩(wěn)定改為肢件的單肢穩(wěn)定驗(yàn)算） 綴材設(shè)計(jì)綴材受力：綴條設(shè)計(jì)：將綴條與肢件簡(jiǎn)化為平行弦桁架，計(jì)算出綴條的內(nèi)力，后按軸壓構(gòu)件進(jìn)行強(qiáng)度和穩(wěn)定驗(yàn)算。綴板設(shè)計(jì)：將綴板與肢件簡(jiǎn)化為單跨多層剛架，計(jì)算綴板的內(nèi)力，后按受彎構(gòu)件進(jìn)行強(qiáng)度和連接計(jì)算。 鉸接連接 剛接連接柱頂支承梁的構(gòu)造5、柱節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì) 柱頭設(shè)計(jì)柱頭的作用是將梁格體系上的荷載傳給平臺(tái)柱，一般情況下只承受梁傳給柱的壓力，柱頭按梁柱之間的連接形式可分為柱頂支承梁的構(gòu)造和柱側(cè)支承梁的構(gòu)造形

14、式，明確這兩種構(gòu)造的傳力路線和構(gòu)造。 鉸接連接 剛接連接柱側(cè)支承梁的構(gòu)造 柱腳設(shè)計(jì)柱腳的作用是將柱固定于基礎(chǔ)，并把柱的內(nèi)力傳給基礎(chǔ)，可設(shè)計(jì)成剛接也可設(shè)計(jì)成鉸接形式。重點(diǎn)掌握鉸接柱腳的傳力路線和構(gòu)造要求。四、典型例題例1：有一平臺(tái)的梁格布置如圖所示。鋪板為預(yù)制鋼筋混凝土板，焊于次梁上。平臺(tái)永久荷載（包括鋪板重量）為，荷載分項(xiàng)系數(shù)為1.2；可變荷載為，荷載分項(xiàng)系數(shù)為1.4。鋼材采用Q345鋼，用E50型焊條，手工焊。要求： 選擇次梁截面； 選擇主梁（焊接組合梁）截面，計(jì)算梁的強(qiáng)度時(shí)不考慮截面塑性變形的發(fā)展。圖1 梁格布置 圖2 次梁計(jì)算簡(jiǎn)圖解： 次梁次梁的計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖2所示。先暫不考慮次梁自重。次

15、梁上的均布荷載為跨中最大彎矩： 需要截面抵抗矩：截面選取用I28a，其截面特性為：，腹板厚度，自重為?？紤]梁自重后，最大彎矩為：最大剪力：抗彎強(qiáng)度驗(yàn)算：剪應(yīng)力驗(yàn)算： 支座處局部壓應(yīng)力驗(yàn)算：支座反力為151.4kN。假定支承長(zhǎng)a=15cm，由型鋼表查得，局部壓應(yīng)力為因有鋪板密鋪在梁的受壓翼緣上并與其牢固相連，能阻止受壓翼緣的側(cè)向位移，故不必驗(yàn)算整體穩(wěn)定。撓度驗(yàn)算：均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值為因此，次梁能滿(mǎn)足強(qiáng)度和剛度的要求。圖3主梁計(jì)算簡(jiǎn)圖 主梁1) 截面選擇主梁的計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖3所示。次梁傳來(lái)的集中荷截 最大彎矩（不含主梁自重）：最大剪力（不含主梁自重）：需要的截面抵抗矩（因翼緣板厚度為20cm，所以）梁的

16、最小高度，根據(jù)表得剛度要求，查表得：梁的經(jīng)濟(jì)高度：取腹板高：。腹板厚度：取腹板厚度：=10mm。所需翼緣面積：取上、下翼緣寬度：b=320mm，厚度t =20mm；翼緣面積：受壓翼緣自由外伸寬度b'與其厚度t之比：因此受壓翼緣的局部穩(wěn)定能保證。2) 跨中截面抗彎強(qiáng)度驗(yàn)算梁的截面積：梁?jiǎn)挝婚L(zhǎng)度的自重為：取自重的荷載分薦系數(shù)為1.2，并考慮加勁肋等重量采用構(gòu)造系數(shù)1.2，因此梁自重的荷載設(shè)計(jì)值為：梁的支座反力即最大剪力：跨中最大彎矩：截面特性：抗彎強(qiáng)度驗(yàn)算：3) 整體穩(wěn)定驗(yàn)算次梁為主梁的側(cè)向支承，故主梁受壓翼緣的自由長(zhǎng)度等于200cm，與梁受壓翼緣寬度之比；因此梁的整體穩(wěn)定有保證。4) 梁

17、的截面改變本例題采用改變翼緣寬度的方法以改變梁的截面。截面改變處離支座距離x取為：截面改變處的彎矩M1和剪力V1為：需要的截面抵抗矩需要的翼緣面積取翼緣寬度16cm，厚度2cm，面積，大于25.6cm。變截面處強(qiáng)度驗(yàn)算支座處剪應(yīng)力驗(yàn)算5) 剛度驗(yàn)算近似地按等截面梁計(jì)算。集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值：均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值：圖4主梁的剪力和彎矩圖 圖5主梁施工圖6) 翼緣和腹板的連接焊縫采用直角角焊縫。所需焊腳尺寸采用。7) 腹板局部穩(wěn)定驗(yàn)算和加勁肋設(shè)計(jì)（圖4、5）： 參考教材例題。 梁的支座采用突緣支座形式，支承加勁肋截面采用。計(jì)算支承加勁肋在腹板平面外的穩(wěn)定性，其有效截面積如圖6中陰影線所示。圖6 加勁肋布置圖，

18、查表得 支座加勁肋端部刨平頂緊。其端面承壓應(yīng)力：支座加勁肋與腹板用直角角焊縫連接，焊縫的焊腳尺寸取 。主梁的施工圖如圖5示。例2：詳教材例2-4。五、思考題及習(xí)題 1、平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)中梁格布置的形式和特點(diǎn)？2、平臺(tái)鋪板中采用壓型鋼板和混凝土組合樓板時(shí)，各有幾種構(gòu)造形式？如何受力？3、如何確定組合梁的截面高度？4、試述組合梁的設(shè)計(jì)步驟。5、組合梁腹板加勁肋有哪幾種形式，如何設(shè)置？要滿(mǎn)足哪些構(gòu)造要求？6、試分析實(shí)腹軸壓柱截面設(shè)計(jì)的步驟及截面驗(yàn)算內(nèi)容。7、試分析格構(gòu)軸壓柱截面設(shè)計(jì)的步驟及截面驗(yàn)算內(nèi)容。8、一鋼平臺(tái)主梁為兩端簡(jiǎn)支組合工字梁，荷載形式如下圖所示，梁材料選用Q235，l=15m，均布荷載設(shè)計(jì)值

19、q=10kN/m，集中荷載設(shè)計(jì)值F=350kN，梁上有4個(gè)側(cè)向支撐點(diǎn)在集中荷載作用處，梁允許撓度為l/400。試設(shè)計(jì)梁截面，并進(jìn)行梁強(qiáng)度、剛度和整體穩(wěn)定驗(yàn)算。9、一鋼結(jié)構(gòu)平臺(tái)次梁為兩端簡(jiǎn)支型鋼梁，截面形式為工字鋼，梁材料選用Q235，跨度l=5m，梁上作用均布荷載，其中永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值gk=4kN/m，活荷載標(biāo)準(zhǔn)值qk=10kN/m，允許撓度為l/250。試選擇梁截面，并進(jìn)行強(qiáng)度、剛度和整體穩(wěn)定驗(yàn)算。10、設(shè)計(jì)一平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)軸心受壓實(shí)腹柱，柱截面采用焊接組合H形，翼緣為火焰切割邊，鋼材為Q345，已知柱軸心壓力N2000kN（包括自重），計(jì)算長(zhǎng)度l0x=8m，l0y=4m。第三章 輕型門(mén)式剛架設(shè)計(jì)

20、一、目的和要求1、了解門(mén)式剛架特點(diǎn)及適用范圍。2、掌握門(mén)式剛架的結(jié)構(gòu)體系和支撐體系的作用、具體布置及構(gòu)造。3、掌握實(shí)腹式檁條的計(jì)算和構(gòu)造要求。4、掌握門(mén)式剛架的具體設(shè)計(jì)過(guò)程。5、了解維護(hù)結(jié)構(gòu)的連接構(gòu)造和計(jì)算。二、重點(diǎn)和難點(diǎn)1、門(mén)式剛架結(jié)構(gòu)支撐體系的作用及其種類(lèi)和具體布置。2、門(mén)式剛架的設(shè)計(jì)和計(jì)算。三、內(nèi)容提要1、門(mén)式剛架結(jié)構(gòu)形式及支撐體系門(mén)式剛架分為單跨、雙跨、多跨以及帶挑檐的和帶毗屋的剛架等形式。剛架支撐體系包括柱間支撐和屋面支撐，其布置要滿(mǎn)足相應(yīng)的構(gòu)造要求，具體詳教材。2、檁條設(shè)計(jì)鋼檁條一般采用單跨簡(jiǎn)支，有實(shí)腹式和桁架式兩大類(lèi)，前者構(gòu)造簡(jiǎn)單，安裝及制造方便，常用于36m跨度的情況；后者多用

21、于跨度較大（>6m）的情況下。薄壁型鋼是最常用的實(shí)腹式檁條，通過(guò)檁托與屋架上弦連接，垂至于屋架坡度放置，在豎向荷載作用下為雙向受彎構(gòu)件，其強(qiáng)度驗(yàn)算公式為冷彎薄壁型鋼： 熱軋型鋼： 當(dāng)屋面與檁條有可靠連接，能阻止檁條側(cè)向失穩(wěn)和扭轉(zhuǎn)時(shí)，可不計(jì)算整體穩(wěn)定性，否則按下式驗(yàn)算檁條整體穩(wěn)定性熱軋型鋼：冷彎薄壁型鋼： 同時(shí)還要滿(mǎn)足撓度要求，當(dāng)有拉條時(shí)，驗(yàn)算公式為為給檁條提供側(cè)向支承，減小檁條沿屋面坡度方向的跨度，減少檁條在施工和使用階段的側(cè)向變形和扭轉(zhuǎn)，在檁條間設(shè)置拉條或撐桿，其布置原則如下：當(dāng)檁條跨度大于4m時(shí)，應(yīng)在檁條間跨中位置設(shè)置拉條。當(dāng)檁條跨度大6m時(shí)，應(yīng)在檁條跨度三分點(diǎn)處各設(shè)置一道拉條。應(yīng)在

22、屋脊或檐口處設(shè)置斜拉條和直撐桿，當(dāng)屋蓋有天窗時(shí)，應(yīng)在天窗兩側(cè)檁條之間設(shè)置斜拉條和直撐桿。拉條通常用圓鋼做成，圓鋼直徑不宜小于10mm。圓鋼拉條可設(shè)在距檁條上翼緣13腹板高度范圍內(nèi)。當(dāng)在風(fēng)吸力作用下檁條下翼緣受壓時(shí)，屋面宜用自攻螺釘直接與檁條連接，拉條宜設(shè)在下翼緣附近。為了兼顧無(wú)風(fēng)和有風(fēng)兩種情況，可在上、下翼緣附近交替布置。3、剛架設(shè)計(jì)步驟和過(guò)程 荷載計(jì)算永久荷載：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、墻面構(gòu)件和剛架自重等。 可變荷載：屋面活荷載:0.5kN/m2(A60m2)；0.3kN/m2(A>60m2) 屋面雪荷載和積灰荷載吊車(chē)荷載:豎向

23、荷載和（橫向、縱向）水平荷載地震作用風(fēng)荷載：垂至于建筑物表面 荷載組合剛架荷載組合分為無(wú)震組合和有震組合，具體詳見(jiàn)教材。 剛架截面設(shè)計(jì) 內(nèi)力計(jì)算原則： 根據(jù)不同荷載組合下內(nèi)力分析結(jié)果，找出控制截面的內(nèi)力組合，控制截面位置一般在柱底、柱頂、柱牛腿連接處及梁端、梁跨中等截面。 剛架控制截面的內(nèi)力組合主要有：最大軸壓力Nmax和同時(shí)出現(xiàn)的M及V的較大值。 最大彎矩Mmax和同時(shí)出現(xiàn)的V及N的較大值。 最小軸壓力Nmin和相應(yīng)的M及V，出現(xiàn)在永久荷載和風(fēng)荷載共同作用下，當(dāng)柱腳鉸接時(shí)M=0。 構(gòu)件驗(yàn)算 節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì) 梁柱連接及拼接節(jié)點(diǎn)：梁柱連接可采用端板豎放、端板橫放和端板斜放三種形式，按其所受最大內(nèi)力設(shè)計(jì)

24、，一般采用高強(qiáng)度螺栓連接，通常采用M16M24。斜梁拼接處應(yīng)采用將端板兩端伸出截面高度范圍以外的外伸式連接，并使得翼緣內(nèi)外的螺栓中心和翼緣中心重合或接近，與斜梁端板連接的柱翼緣部分應(yīng)與端板等厚度。 門(mén)式剛架柱腳 宜采用平板式鉸接柱腳，必要時(shí)，可采用剛接柱腳。柱腳螺栓不宜用于承受柱底剪力，應(yīng)另外設(shè)置抗剪鍵承受。四、思考題1、輕鋼結(jié)構(gòu)的適用范圍? 2、輕鋼結(jié)構(gòu)的支撐體系有哪些組成？3、輕型門(mén)式剛架適用范圍如何？4、輕型門(mén)式剛架的柱間支撐如何布置？5、輕型門(mén)式剛架的屋面水平橫向支撐如何布置？6、隅撐的設(shè)置及設(shè)計(jì)？7、在檁條間設(shè)置拉條或撐桿，有哪些的布置原則？ 8、輕型門(mén)式剛架設(shè)計(jì)時(shí)，荷載組合應(yīng)考慮哪

25、些原則？9、剛架設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容及過(guò)程？10、剛架節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括哪些？各有哪些構(gòu)造要求？11、輕型圍護(hù)結(jié)構(gòu)按構(gòu)造做法可分為幾類(lèi)？各有什么特點(diǎn)？第四章 多層框架鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一、目的和要求1、了解鋼框架體系的組成，掌握鋼框架結(jié)構(gòu)形式的分類(lèi)及其特點(diǎn)和適用情況。2、了解單層鋼框架體系的平面及支撐布置。3、掌握鋼框架的設(shè)計(jì)內(nèi)容和設(shè)計(jì)步驟。4、掌握壓型鋼板混凝土板組合樓蓋的設(shè)計(jì)及構(gòu)造要求。5、掌握多層多跨框架的設(shè)計(jì)。6、掌握鋼框架結(jié)構(gòu)中壓彎構(gòu)件的設(shè)計(jì)。二、重點(diǎn)和難點(diǎn)1、鋼框架的設(shè)計(jì)內(nèi)容和設(shè)計(jì)步驟。2、多層多跨框架構(gòu)造及節(jié)點(diǎn)計(jì)算。3、鋼框架結(jié)構(gòu)中壓彎構(gòu)件的設(shè)計(jì)。4、壓型鋼板混凝土板組合樓蓋的設(shè)計(jì)及構(gòu)造要求。

26、三、內(nèi)容提要1、鋼框架結(jié)構(gòu)形式的分類(lèi)鋼框架結(jié)構(gòu)多數(shù)由橫梁與立柱剛接而成，橫向剛度較好，橫梁高度也較小，是一種比較經(jīng)濟(jì)的結(jié)構(gòu)形式。根據(jù)結(jié)構(gòu)受力特征，鋼框架結(jié)構(gòu)可設(shè)計(jì)成靜定三鉸框架、超靜定雙鉸框架和無(wú)鉸框架；根據(jù)結(jié)構(gòu)構(gòu)件形式不同，鋼框架結(jié)構(gòu)有實(shí)腹式框架、格構(gòu)式框架和混合式框架；根據(jù)結(jié)構(gòu)的幾何外形特征可分為矩形框架、拱形框架、折線形框架、懸臂框架和特殊形框架；根據(jù)結(jié)構(gòu)抗側(cè)力體系的不同，鋼結(jié)構(gòu)框架可分為純框架、中心支撐框架、偏心支撐框架和框筒結(jié)構(gòu)。2、鋼框架的設(shè)計(jì)內(nèi)容和設(shè)計(jì)步驟 準(zhǔn)備設(shè)計(jì)資料：主要確定工程性質(zhì)和建筑物安全等級(jí)、荷載和作用等。 確定結(jié)構(gòu)平面布置 確定支撐體系的布置 確定框架梁柱截面形式并

27、初估截面尺寸 框架梁、柱線剛度計(jì)算及計(jì)算長(zhǎng)度確定 荷載計(jì)算 風(fēng)荷載和地震作用下的水平側(cè)移驗(yàn)算 荷載作用下的框架內(nèi)力分析 荷載組合和內(nèi)力計(jì)算 構(gòu)件及連接設(shè)計(jì)3、多層多跨框架支撐的類(lèi)型及布置多層框架結(jié)構(gòu)的支撐體系主要有剛架式支撐和桁架式支撐，前者就是將梁和柱連接全部或局部做成剛接，支撐結(jié)構(gòu)平面布置靈活，但是剛度較小且材料較浪費(fèi)，一般用于高度較小的多層框架結(jié)構(gòu)中；后者指在多層框架結(jié)構(gòu)中適當(dāng)布置各種形式的支撐，當(dāng)對(duì)于側(cè)移要求較高時(shí)采用。多層框架支撐布置原則是：承受各個(gè)方向的水平荷載，保證結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定和安裝過(guò)程中的局部整體穩(wěn)定，避免結(jié)構(gòu)出現(xiàn)較大的次應(yīng)力和溫度應(yīng)力；布置時(shí)最好與框架主軸對(duì)稱(chēng)；當(dāng)結(jié)構(gòu)平面為

28、正方形時(shí)，桁架式支撐可布置在房屋中央和四角，當(dāng)為長(zhǎng)方形時(shí)，衣布置在短邊兩端及中部；沿高度布置時(shí)最好上下貫通，若無(wú)法貫通時(shí)可將支撐移到相鄰區(qū)格，并搭接一層以利于水平力的傳遞。4、實(shí)腹式壓彎構(gòu)件設(shè)計(jì) 初選截面（采用試算法）由假定的以及計(jì)算 由查附表得，則 計(jì)算 由平面內(nèi)失穩(wěn)公式計(jì)算 計(jì)算 由平面外失穩(wěn)公式計(jì)算 由反查出，則 驗(yàn)算強(qiáng)度： 整體穩(wěn)定ü 平面內(nèi)整體穩(wěn)定： ü 平面外整體穩(wěn)定： ü 單軸對(duì)稱(chēng)截面受拉一側(cè)：局部穩(wěn)定：ü 翼緣： 工字型：（）；（）箱 型：ü 腹板：當(dāng)時(shí)， 當(dāng)時(shí)， 剛度：5、樓蓋設(shè)計(jì)樓蓋系統(tǒng)由樓面板和梁體系組成，按照樓板形式不同

29、，可分為三種類(lèi)型：現(xiàn)澆鋼筋混凝土組合樓蓋、預(yù)制鋼筋混凝土板組合樓蓋和壓型鋼板鋼筋混凝土板組合樓蓋。組合梁設(shè)計(jì)組合梁由鋼梁與鋼筋混凝土板或組合板構(gòu)成，鋼梁可以采用工字型實(shí)腹式截面梁和蜂窩梁，板稱(chēng)作組合梁的翼緣。其基本特點(diǎn)是要求混凝土翼緣板與鋼梁共同受力，通過(guò)在鋼梁上翼緣焊一系列特殊的抗剪連接件保持兩者的變形協(xié)調(diào)，使之作為一個(gè)整體受彎構(gòu)件共同工作。組合梁的主要優(yōu)點(diǎn)：A、節(jié)省鋼材；B、降低鋼梁的截面高度，提高建筑凈高；C、提供梁的剛度；D、有良好的抗震性；E、混凝土樓板或組合板對(duì)鋼梁形成防繡保護(hù)。 組合梁的基本設(shè)計(jì)原則A、 組合梁按全截面塑性設(shè)計(jì)，一般不宜承受直接動(dòng)力荷載；B、 應(yīng)按承載能力極限狀態(tài)

30、和正常使用極限狀態(tài)進(jìn)行設(shè)計(jì)；C、 對(duì)于施工時(shí)鋼梁下不設(shè)置臨時(shí)支撐的組合梁，應(yīng)分別按施工階段和正常使用階段進(jìn)行兩階段設(shè)計(jì)；D、 設(shè)置混凝土板托的組合梁，計(jì)算截面時(shí)可近似不考慮板托影響；E、 組合梁必須設(shè)置抗剪連接件；F、 組合梁應(yīng)滿(mǎn)足相應(yīng)的構(gòu)造要求。 完全抗剪連接組合梁設(shè)計(jì)A、 組合梁截面尺寸確定混凝土翼板有效寬度bce ： bce=b0+bc1+bc2B、 抗彎強(qiáng)度驗(yàn)算a 正彎矩作用梁段時(shí)，；時(shí)，b 負(fù)彎矩作用梁段， C、 抗彎強(qiáng)度驗(yàn)算假定組合梁截面上全部剪力僅有鋼梁腹板承擔(dān)，則D、 穩(wěn)定驗(yàn)算組合梁腹板與上翼緣連續(xù)地連接成一體，板面內(nèi)剛度一般較大，可不驗(yàn)算整體穩(wěn)定。對(duì)局部穩(wěn)定可偏安全地按塑性設(shè)

31、計(jì)規(guī)定驗(yàn)算。E、 抗剪連接件計(jì)算連接件主要傳遞鋼筋混凝土板與鋼梁之間的縱向水平剪力，并承受當(dāng)組合梁彎曲時(shí)，由于鋼梁和混凝土板剛度差異導(dǎo)致在垂至于梁長(zhǎng)度方向的掀起作用所產(chǎn)生的向上拉力，從而時(shí)其成為一個(gè)整體，共同發(fā)揮結(jié)構(gòu)作用。連接件形式主要有栓釘、槽鋼和彎起鋼筋等。主要掌握栓釘連接件的設(shè)計(jì)。a 栓釘連接件受剪承載力設(shè)計(jì)值計(jì)算b 求承載力折減系數(shù)c 連接件數(shù)量計(jì)算F、 撓度驗(yàn)算 連接組合梁的構(gòu)造要求 組合板設(shè)計(jì)保證壓型鋼板與混凝土能夠共同作用，可采取下列措施使壓型鋼板與混凝土之間的交界面有足夠傳遞縱向剪力而不發(fā)生相對(duì)滑移：A、依靠壓型鋼板板面上的壓痕或沖壓孔；B、依靠壓型鋼板上焊接的橫向鋼筋；C、依

32、靠壓型鋼板的縱向波槽；D、依靠壓型鋼板板端的焊接錨固件。設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)對(duì)壓型鋼板混凝土組合板分別進(jìn)行施工階段和使用階段計(jì)算，這兩階段的計(jì)算均應(yīng)按承載能力極限狀態(tài)驗(yàn)算組合板的強(qiáng)度和按正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算組合板的變形。此外，壓型鋼板混凝土組合板應(yīng)滿(mǎn)足相應(yīng)的構(gòu)造要求。6、框架節(jié)點(diǎn)構(gòu)造及計(jì)算 梁與梁的拼接連接梁的拼接節(jié)點(diǎn)一般設(shè)在內(nèi)力較小的位置，工廠拼接時(shí)多采用翼緣和腹板完全焊透的對(duì)接焊縫連接，工地拼接時(shí)采用翼緣和腹板借助拼接板的角焊縫連接，也可采用翼緣和腹板的高強(qiáng)度螺栓連接。計(jì)算時(shí)，梁翼緣承擔(dān)彎矩，腹板承擔(dān)彎矩和剪力，彎矩的分配按各自剛度成比例分配；實(shí)際應(yīng)用中采取簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，彎矩由翼緣承擔(dān)，剪力由腹板承擔(dān)。

33、 主次梁的連接為了最大程度保持建筑的凈空高度，主次梁連接多采用側(cè)面連接，分為鉸接和剛接兩種形式。 次梁與主梁的疊接（鉸接） 次梁與主梁的疊接（剛接）次梁與主梁的平接（鉸接）次梁與主梁的平接（剛接） 柱與柱的拼接連接柱與柱的拼接連接節(jié)點(diǎn)一般位于距樓板頂面1.11.3m處，型鋼和H形截面柱的連接方式由兩種：一是翼緣采用完全焊透的坡口對(duì)接焊縫連接，腹板采用高強(qiáng)度螺栓連接，二是翼緣和腹板均采用高強(qiáng)度螺栓連接；箱形或管形截面采用完全焊透的坡口對(duì)接焊縫連接。柱拼接計(jì)算方法有等強(qiáng)度設(shè)計(jì)法和實(shí)用設(shè)計(jì)法兩種。前者是按被連接的柱翼緣和腹板凈截面面積的等強(qiáng)度條件來(lái)設(shè)計(jì)，多用于抗震設(shè)計(jì)或按彈塑性設(shè)計(jì)中柱的連接，以確保

34、結(jié)構(gòu)的連續(xù)性、強(qiáng)度和剛度，如采用完全焊透的坡口對(duì)接焊縫；后者是以連接處柱翼緣和腹板各自的截面面積分擔(dān)作用在拼接連接處的軸心壓力，柱翼緣同時(shí)承受軸向壓力和繞強(qiáng)軸的全部彎矩，而腹板同時(shí)承受軸向壓力和全部剪力來(lái)設(shè)計(jì)。 梁柱連接梁柱連接采用柱貫通型連接形式，按梁對(duì)柱的約束剛度可分為三類(lèi)：鉸接連接、半剛性連接和剛性連接，簡(jiǎn)化計(jì)算是假定完全鉸接和完全剛性?xún)煞N。梁支承于柱頂?shù)你q接連接梁支承于柱側(cè)面的鉸接連接梁與柱的半剛性連接梁與柱的剛性連接鉸接形式構(gòu)造同平臺(tái)梁柱的連接相同；剛性連接節(jié)點(diǎn)構(gòu)造詳見(jiàn)教材，設(shè)計(jì)要滿(mǎn)足以下要求：一是柱承受梁傳來(lái)的M和V要有足夠承載力，二是節(jié)點(diǎn)不能產(chǎn)生局部破壞，三是連接節(jié)點(diǎn)板域要有足夠

35、的承載力和變形能力，四是抗震設(shè)計(jì)和塑性設(shè)計(jì)的節(jié)點(diǎn)要有充分的塑性變形和吸震能力。剛性連接計(jì)算方法有常用計(jì)算方法和精確計(jì)算法。 支撐與梁柱的連接支撐主要承受側(cè)向水平荷載，通常采用雙角鋼或雙槽鋼組合截面、H型截面或箱形截面，可通過(guò)節(jié)點(diǎn)板與梁柱連接，也借助于焊接在梁柱上的懸臂支撐桿與梁柱連接。支撐與梁柱連接時(shí)應(yīng)按截面等強(qiáng)度條件確定。 柱腳柱腳分為鉸接和剛接兩類(lèi)，鉸接柱腳僅傳遞垂直力和水平力，剛接柱腳同時(shí)傳遞垂直力、水平力和彎矩。 鉸接柱腳設(shè)計(jì)鉸接柱腳構(gòu)造鉸接柱腳的構(gòu)造如圖所示，其設(shè)計(jì)內(nèi)容有底板平面尺寸和厚度、靴梁和肋板尺寸以及連接焊縫，具體如下：A底板尺寸由基礎(chǔ)混凝土抗壓強(qiáng)度確定式中：N 柱的軸心壓力

36、基礎(chǔ)所用鋼筋砼的局部承壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值錨栓孔的面積B底板厚度由底板抗彎強(qiáng)度確定式中：M1四邊支承板彎矩：其中a、 b為短邊和長(zhǎng)邊長(zhǎng)度；是系數(shù)，由查表求得。M 2三邊支承，一邊自由板或兩鄰邊支承板彎矩： 其中、為自由板的自由邊長(zhǎng)或兩鄰邊支承板的對(duì)角線長(zhǎng)度，兩相鄰的固定邊頂點(diǎn)到的垂直距離；系數(shù)，由查表求得。當(dāng)時(shí)，按懸臂長(zhǎng)為的懸臂板計(jì)算。 M 3一邊支承，三邊自由板彎矩：其中C為懸臂長(zhǎng)度。C焊縫計(jì)算焊縫承受柱內(nèi)力，可采用角焊縫，計(jì)算時(shí)分成兩部分，一是柱與靴梁連接的豎直焊縫，另一是靴梁與底板的水平焊縫，均按柱的軸心力計(jì)算。D靴梁計(jì)算a靴梁高度由靴梁與柱身間的連接焊縫長(zhǎng)度確定，即：由 得 且b靴梁厚度t靴梁

37、通過(guò)靴梁與底板的連接焊縫將軸力傳給底板，同樣靴梁邊承受由底面焊縫傳來(lái)的均布力，且支承于柱邊，柱以外部分的靴梁作懸臂處理，計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖所示 且 對(duì)上述簡(jiǎn)支梁，求出梁中最大彎矩和最大剪力，則由 得且同時(shí)還應(yīng)驗(yàn)算抗剪強(qiáng)度，即： E隔板計(jì)算隔板所受的荷載為上圖陰影部分，且兩端支承于靴梁上，計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖所示按上述荷載算出內(nèi)力后進(jìn)行抗彎和抗剪驗(yàn)算以及連接焊縫的計(jì)算。F錨栓計(jì)算 露出式剛接柱腳構(gòu)造鉸接柱腳中不需計(jì)算螺栓，按構(gòu)造設(shè)置，一般取錨栓直徑為2024mm。 剛接柱腳設(shè)計(jì)剛接柱腳按構(gòu)造形式分為露出式柱腳、埋入式柱腳和包腳式柱腳三種，露出式柱腳由底板、加勁肋、錨栓及錨栓支承托座組成；埋入式柱腳直接將鋼柱買(mǎi)

38、入鋼筋混凝土基礎(chǔ)或基礎(chǔ)梁的混凝土；包腳式柱腳指按一定的要求將鋼柱腳用鋼筋混凝土包裹起來(lái)。重點(diǎn)掌握露出式剛接柱腳的設(shè)計(jì)和構(gòu)造。A底板尺寸假定底板下的壓應(yīng)力成直線分布（見(jiàn)圖）式中：N ，M 柱的軸心壓力和彎矩。B底板厚度計(jì)算同鉸接柱腳取C錨栓計(jì)算當(dāng)時(shí)，底板與基礎(chǔ)開(kāi)始脫離，從而產(chǎn)生拉應(yīng)力，而該拉應(yīng)力的合力正好由錨栓來(lái)承擔(dān)。 得式中：；則錨栓所需要的凈截面面積為：式中： 錨栓的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。D焊縫計(jì)算：同鉸接柱腳E靴梁計(jì)算a靴梁高度由受力較大一側(cè)柱與靴梁的兩條連接焊縫確定得b 靴梁厚度t一般情況下，在受力較大一側(cè)靴梁的懸臂部分比較不利，所以靴梁可按懸臂梁進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖所示，從而可求出M 和V

39、抗彎驗(yàn)算： ；抗剪驗(yàn)算： 則靴梁厚度F隔板計(jì)算：同鉸接柱腳四、典型例題例1：詳教材例4-1。例2：詳教材例2-3。例3：詳教材例2-7。五、思考題及習(xí)題 1、鋼結(jié)構(gòu)框架根據(jù)抗側(cè)力體系的不同，可分為哪幾類(lèi)？各有什么特點(diǎn)？2、鋼框架體系中梁間、柱間支撐有哪些主要作用？ 3、在分析計(jì)算鋼框架結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)如何考慮荷載和內(nèi)力組合？4、在平面鋼框架體系中，單榀框架上作用的主要荷載有哪些，一般都采用什么方法分析每種荷載下的內(nèi)力5、多層多跨框架支撐體系有哪些？各有什么特點(diǎn)？有哪些布置原則？6、多層框架結(jié)構(gòu)的樓蓋有哪幾種形式？各有什么特點(diǎn)？7、簡(jiǎn)述多層框架支撐布置原則？8、框架柱計(jì)算長(zhǎng)度的近似計(jì)算有哪些基本假定？

40、9、梁柱設(shè)計(jì)為剛性連接節(jié)點(diǎn)時(shí)，應(yīng)滿(mǎn)足什么要求？10、多層多跨鋼框架中，梁柱連接一般采用什么樣的連接形式，按梁對(duì)柱的約束剛度可分為哪三類(lèi)，試選擇一類(lèi)做構(gòu)造圖。11、柱腳按傳力方式可分為哪兩類(lèi)，各有什么特點(diǎn)？試選擇其中一類(lèi)做構(gòu)造圖。12、用分層法計(jì)算豎向荷載作用下框架的內(nèi)力時(shí)，其主要計(jì)算要點(diǎn)有哪些？13、壓型鋼板組合樓板中，壓型鋼板和混凝土之間水平剪力的傳遞有哪幾種形式？14、多層鋼框架結(jié)構(gòu)平面不規(guī)則的類(lèi)型有哪些？如何定義？15、多層鋼框架結(jié)構(gòu)豎向不規(guī)則的類(lèi)型有哪些？如何定義？16、考慮鋼梁和鋼筋混凝土板共同作用的梁稱(chēng)為組合梁，其共同受力主要通過(guò)連接件來(lái)傳遞，試用簡(jiǎn)圖表示連接件采用栓釘時(shí)的組合梁構(gòu)

41、造要求。17、框架梁長(zhǎng)18m，兩端鉸接，彎矩作用平面外支承點(diǎn)設(shè)置如圖所示，承受軸心壓力N=1000kN，橫向荷載F=200kN。材料為Q345，要求選該梁的截面尺寸。第五章 普通鋼屋架單層廠房設(shè)計(jì)一、目的和要求1、了解單層廠房鋼結(jié)構(gòu)的組成，掌握其受力體系。2、掌握廠房結(jié)構(gòu)橫向框架主要尺寸的確定；了解單層廠房鋼結(jié)構(gòu)橫向框架梁、柱的形式和應(yīng)用范圍。3、掌握廠房支撐體系的作用和具體設(shè)置。4、掌握普通鋼屋架的具體設(shè)計(jì)。5、了解吊車(chē)梁的類(lèi)型和應(yīng)用范圍；掌握吊車(chē)梁的荷載計(jì)算和內(nèi)力分析。6、掌握實(shí)腹式吊車(chē)梁的截面選擇和截面驗(yàn)算。7、了解吊車(chē)梁的制動(dòng)結(jié)構(gòu)、支撐和梁柱連接。二、重點(diǎn)和難點(diǎn)1、廠房結(jié)構(gòu)橫向框架主要

42、尺寸的確定。2、廠房支撐體系的作用和具體設(shè)置。3、吊車(chē)梁的設(shè)計(jì)。三、內(nèi)容提要1、廠房結(jié)構(gòu)橫向框架橫向框架體系是廠房最常用也最基本的承重結(jié)構(gòu)，確定框架的主要尺寸有跨度和高度，前者由吊車(chē)跨度決定，后者由吊車(chē)在廠房運(yùn)行所需的凈高決定?？缍龋褐饕傻踯?chē)的跨度確定式中l(wèi)k吊車(chē)跨度；d吊車(chē)橋架尾部長(zhǎng)度；m吊車(chē)與柱之間必要空隙；b框架邊柱或中柱的截面高度。高度：指基礎(chǔ)頂面到屋架下弦的距離，由吊車(chē)所需的凈空確定式中h1軌頂至吊車(chē)頂?shù)母叨龋紤]100mm空隙；h2地面至軌頂高度；h3地面至基礎(chǔ)高度。橫向框架橫梁可采用實(shí)腹式和桁架式兩種，實(shí)腹式橫梁由三塊鋼板焊接成工字形截面，兩端與柱頂剛接形成門(mén)架，其高度約為跨度

43、的1/251/45；桁架式橫梁可采用平行弦、梯形和多邊形的桁架，端部高度約為跨度的1/101/16；中部高度約為1/81/10。廠房橫向框架柱可根據(jù)廠房吊車(chē)噸位、柱高度分別選用工字形截面柱、均勻變截面柱、臺(tái)階式柱和分離式柱。等截面柱及臺(tái)階式柱下段的截面高度為車(chē)間高度的1/151/20（重級(jí)工作制吊車(chē)為1/111/17）；上段柱截面高度約為該柱段柱高的1/101/12（重級(jí)工作制吊車(chē)為1/81/10），若腹板中設(shè)有人孔，截面高度>800mm；分離式柱中的框架支柱的截面高度為車(chē)間高度的1/151/20，吊車(chē)支柱的截面高度約為其本身高度的1/15。2、支撐體系 單層廠房的支撐體系包括屋蓋支撐和

44、柱間支撐。 屋蓋支撐主要是保證屋蓋結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定，增強(qiáng)屋蓋剛度和側(cè)向穩(wěn)定，并承擔(dān)和傳遞屋蓋的水平荷載，還便于屋蓋的安裝與施工。屋蓋支撐根據(jù)布置的位置分為：A、上弦橫向水平支撐：布置在屋蓋兩端（或每個(gè)穩(wěn)定區(qū)段的兩端）的兩榀相鄰屋架的上弦桿之間，位于屋架上弦平面內(nèi)沿屋架全垮布置，形成平行弦桁架。B、下弦橫向水平支撐：與上弦橫向支撐同一開(kāi)間布置，位于屋架下弦平面，構(gòu)造同上弦。C、下弦縱向水平支撐：位于屋架下弦兩端節(jié)間處，位于下弦平面，沿房屋全長(zhǎng)布置，與橫向組成封閉的支撐框架。一般可不設(shè)置，僅在有振動(dòng)荷載時(shí)和有托架時(shí)用。D、垂直支撐：在上、下弦橫向水平支撐同一開(kāi)間內(nèi)，形成一個(gè)跨長(zhǎng)為屋架間距的平行弦桁架

45、。梯形屋架：l < 30m，兩端和跨中各設(shè)一道；l 30m，兩端和1/3處共設(shè)4道。三角形屋架：l < 18m，跨中設(shè)一道；l 18m，1/3處共設(shè)2道。E、系桿：在未設(shè)置橫向支撐的開(kāi)間，相鄰屋架由系桿連接，通常在屋架兩端，有垂直支撐位置的上下弦節(jié)點(diǎn)及屋脊和天窗側(cè)柱位置，沿房屋縱向通長(zhǎng)布置，對(duì)有檁體系可用檁條代替。 柱間支撐分為兩個(gè)部分：在吊車(chē)梁以上的部分稱(chēng)為上層支撐，吊車(chē)梁以下部分稱(chēng)為下層支撐。 下層支撐一般布置在溫度區(qū)段的中部，溫度區(qū)段小于90m可在區(qū)段中央設(shè)置一道柱間支撐；區(qū)段長(zhǎng)度超過(guò)90m，應(yīng)在長(zhǎng)度1/3處各設(shè)置一道支撐，支撐形式采用十字交叉形和門(mén)式支撐；上柱支撐一般布置在

46、溫度區(qū)段的兩端及有下層支撐的開(kāi)間中，支撐形式采用十字交叉形、八字形和人字形。柱間支撐在柱側(cè)面上的位置確定如下：等截面柱的上下層柱間支撐以及臺(tái)階式柱的上層支撐應(yīng)布置在柱的軸線上；若有人孔時(shí)，則移向兩側(cè)布置；在臺(tái)階式邊列柱的下層支撐，若外緣有大型板材或墻梁等構(gòu)件牢固連接時(shí)，支撐可只沿柱的內(nèi)緣布置，否則兩側(cè)布置；中列柱中，柱兩側(cè)均布置下層支撐，之間用桿件聯(lián)系起來(lái)。3、普通鋼屋架設(shè)計(jì)普通鋼屋架是指由兩個(gè)角鋼組成的T形和十字形桿件，在桿件匯交處（節(jié)點(diǎn)）通過(guò)節(jié)點(diǎn)板用焊縫連接而成的鋼桁架。 屋架形式綜合考慮房屋的用途、建筑造型、屋面材料的排水要求、屋架的跨度、荷載的大小等因素，使之符合適用、受力合理、經(jīng)濟(jì)和

47、施工方便等原則來(lái)選取。 三角形屋架：適用于屋面坡度較大的有檁屋蓋結(jié)構(gòu)，i=1/21/3，l=1824m，屋架與柱鉸接。 梯形屋架：適用于屋面坡度較小的無(wú)檁屋蓋結(jié)構(gòu)，i=1/81/6，l36m，屋架與柱可剛接也可鉸接。 平行弦屋架：一般用于單坡屋面的屋架及托架或支撐體系。 屋架主要尺寸確定屋架主要尺寸包括屋架的跨度、高度和節(jié)間寬度。 跨度Ø 標(biāo)志跨度l：指柱網(wǎng)軸線間的橫向間距，以3m為模數(shù)；Ø 計(jì)算跨度l0：屋架兩端支座反力間的距離。簡(jiǎn)支于柱上，柱網(wǎng)封閉式： 柱網(wǎng)非封閉式：剛接時(shí)：取鋼柱內(nèi)側(cè)面距離。 高度應(yīng)根據(jù)經(jīng)濟(jì)、剛度和建筑等要求，以及屋面坡度、運(yùn)輸條件。ü 最大

48、高度由運(yùn)輸條件和建筑高度確定；ü 最小高度由屋架容許撓度確定；ü 經(jīng)濟(jì)高度由屋架桿件的總用鋼量最少的條件確定。具體取值（估算）：ü 三角形（跨中）：ü 梯形（跨中）：梯形（端部）：注：跨度較大（15m的三角形屋架和24m的梯形屋架）的屋架，因較大撓度不滿(mǎn)足要求時(shí)，可起拱（預(yù)先給屋架一個(gè)向上的反撓度），以抵消屋架受荷后的部分撓度，起拱高度為跨度的1/500。 屋架桿件的計(jì)算長(zhǎng)度和l 屋架平面內(nèi)計(jì)算長(zhǎng)度普通鋼屋架弦桿、支座豎桿和端斜桿的兩端節(jié)點(diǎn)上壓桿多拉桿少，桿件本身線剛度較大，節(jié)點(diǎn)的嵌固程度較弱，且考慮桿件的重要性，取；對(duì)于其它腹桿，由于一端與上弦桿相連，

49、嵌固作用不大，另一端與下弦桿相連，受拉桿約束作用較大，取。 屋架平面外的計(jì)算長(zhǎng)度上、下弦桿在屋架平面外的計(jì)算長(zhǎng)度取屋架側(cè)向支撐點(diǎn)間距離，即；而腹桿取其兩端節(jié)點(diǎn)間距離，即。 斜平面計(jì)算長(zhǎng)度對(duì)雙角鋼組成的十字形和單角鋼截面，繞斜平面（最小主軸）失穩(wěn)，取。 屋架桿件的截面選擇一般采用兩個(gè)角鋼組成的T形截面和十字形截面，桿件通過(guò)夾在角鋼中的節(jié)點(diǎn)板連接形成，常見(jiàn)的截面上弦桿：無(wú)彎矩時(shí)，因?yàn)?，由，要求所以選不等邊短肢相連的T形截面；有彎矩時(shí)，提高平面內(nèi)的抗彎承載力，宜采用不等邊長(zhǎng)肢相連或等邊相連組成的T形截面；下弦桿：由強(qiáng)度確定，優(yōu)先采用不等邊短肢相連或等邊相連組成的T形截面，剛度大，便于連接；端斜桿：，宜采用不等邊角鋼長(zhǎng)肢相連組成的T形；其它腹桿：，宜用等邊角鋼相連組成的T形截面。 桿件截面選擇原則和節(jié)點(diǎn)板厚度確定選擇屋架桿件截面時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：相同A時(shí)，選用寬肢薄壁角鋼；最小角鋼規(guī)格：L45×4或L56×36×4；角鋼規(guī)格盡量統(tǒng)一；屋架弦桿沿全跨采用等截面，若要采用變截面時(shí)，半跨內(nèi)宜改變一次，保持厚度不變。節(jié)點(diǎn)板厚度應(yīng)有足夠強(qiáng)度，以保證弦桿與腹桿的內(nèi)力能安全地傳遞。其內(nèi)力與所連構(gòu)件內(nèi)力大小有關(guān)，但一般不做計(jì)算，同一榀屋架中，取一種厚度，支座可比中間大2mm；梯形屋架根據(jù)受力最大腹桿內(nèi)力確定，三角形屋架按弦桿最大內(nèi)力確定。 屋架的節(jié)