【正文】 第七章 輕型門式剛架結(jié)構(gòu)設(shè)計 本章內(nèi)容 ? 第一節(jié) 結(jié)構(gòu)形式和布置 ? 第二節(jié) 檁條設(shè)計 ? 第三節(jié) 結(jié)構(gòu)設(shè)計 ? 第四節(jié) 圍護結(jié)構(gòu) ? 第五節(jié) 設(shè)計實例 了解輕型門式剛架的特點、應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展前景，熟悉門式剛架的結(jié)構(gòu)體系、維護結(jié)構(gòu)及設(shè)計方法。 學(xué)習(xí)目標(biāo) 學(xué)習(xí)難點 理解輕型鋼結(jié)構(gòu)和普通鋼結(jié)構(gòu)的區(qū)別。 第一節(jié) 結(jié)構(gòu)形式和布置 一、門式剛架特點及適用范圍 （一）結(jié)構(gòu)特點 （ 1）剛架 梁、柱采用輕型 H型鋼（ 等截面 或 變截面 ）組成 ； （ 2）剛架梁與柱剛接，柱腳與基礎(chǔ)宜采用鉸接；當(dāng)設(shè)有橋式吊車、檐口標(biāo)高較高或?qū)偠纫筝^高時，柱腳和基礎(chǔ)可采用剛接； （ 3）構(gòu)件單元可根據(jù)運輸條件劃分，單元之間在現(xiàn)場用螺栓連接，安裝方便快捷，土建工作量小。 （ 4）在非地震區(qū)可采用張緊的圓鋼作為支撐； （ 5）用 C形、 Z形薄壁型鋼做檁條、墻梁，以彩鋼板或夾芯板做屋面、墻面。 山墻角柱山墻抗風(fēng)柱山墻檁條門洞立柱通長剛性系桿剛性系桿墻面直拉條墻面斜拉條窗邊立柱屋脊斜拉條通長剛性系桿柱間支撐屋面水平支撐剛架梁剛架柱屋面檁條屋檐斜拉條屋面直拉條門式剛架結(jié)構(gòu)示意 廠房內(nèi)部 廠房外立面 （二）適用范圍 跨度 9～ 36m、柱距 6m～ 9m、柱高 ～ 12m、設(shè)有吊車起重量較小的單層工業(yè)房屋或公共建筑（潮濕、車站候車室、碼頭建筑等）。目前國內(nèi)單跨剛架的跨度已達(dá)到 72m。 （三）優(yōu)點 和 屋架結(jié)構(gòu) 相比，整個構(gòu)件的橫截面尺寸較小，可以有效地利用建筑空間，降低房屋的高度，減小建筑體積，在建筑造型上也較簡潔美觀。 屋架結(jié)構(gòu) (一 ) 結(jié)構(gòu)形式與布置 1 結(jié)構(gòu)形式 ：分為單跨、雙跨、多跨剛架以及帶挑檐的和帶毗屋的剛架等形式。 二、結(jié)構(gòu)形式與布置 （ a）單跨剛架 （ b）雙跨剛架 （ c）多跨剛架 （ d）帶挑檐剛架 （ e）帶毗屋剛架 （ f）單坡剛架 跨度 ：橫向剛架柱軸線間的距離； 高度 ：地坪至柱軸線與橫梁軸線交點的高度，根據(jù)使用要求的室內(nèi)凈高確定。無吊車時，高度一般為 ～ 9m；有吊車時應(yīng)根據(jù)軌頂標(biāo)高和吊車凈空要求確定，一般為 9～ 12m。 柱距 ：宜為 6m，通常介于 ～ 9m之間。 檐口高度 ：地坪至房屋外側(cè)檁條上緣的高度； 最大高度 ：地坪至房屋頂部檁條上緣的高度； 房屋寬度 ：房屋側(cè)墻墻梁外皮之間的距離； 房屋長度 ：房屋兩端山墻墻梁外皮之間的距離； 屋面坡度 ：宜取 1/8～ 1/20，在雨水較多地區(qū)可取較大值。 2．門式剛架的尺寸 （ 1）溫度區(qū)段布置 （ 2）伸縮縫設(shè)置 可通過設(shè)置雙柱，或搭接檁條及吊車梁的螺拴連接處采用長圓孔進(jìn)行調(diào)節(jié)。 3．結(jié)構(gòu)布置 溫度區(qū)段長度 結(jié)構(gòu)情況 縱向溫度區(qū)段 橫向溫度區(qū)段 柱頂為剛接 柱頂為鉸接 采暖和非采暖 地區(qū)房屋 220 120 150 熱車間和采暖 地區(qū)非采暖房屋 180 120 125 露天結(jié)構(gòu) 120 － － 4． 實腹屋面梁和托梁 （ 1） 實腹屋面梁 實腹屋面梁結(jié)構(gòu)體系是在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)上用鋼梁、檁條、屋面支撐和屋面板搭建而成。屋面鋼梁采用人字鋼梁，按簡支梁設(shè)計，可根據(jù)受力情況分段采用變截面，鋼梁對混凝土柱有推力。 實腹梁鋼屋架形式 （ 2） 托梁 當(dāng)因建筑或工藝要求門式剛架柱被抽除時，應(yīng)沿縱向柱列布置托梁以支承已抽位置上的中間榀剛架上的斜梁。 托梁一般采用焊接工字形截面，當(dāng)屋面荷載偏心產(chǎn)生較大扭矩時，可采用箱型截面。 托梁的形式和尺寸 1． 柱間支撐 （ 1）無吊車時柱間支撐的間距宜取 30～ 45m；當(dāng)有吊車時宜設(shè)設(shè)在溫度區(qū)段中部，或當(dāng)溫度區(qū)段較長時宜設(shè)在三分點處，且間距不宜大于 60m； （ 2）當(dāng)建筑物寬度大于 60m時，內(nèi)柱列宜適當(dāng)增加柱間支撐； （ 3）支撐與構(gòu)件的夾角應(yīng)在 30176。 ～ 60176。 范圍內(nèi)，宜接近 45176。 ； （ 4）柱間支撐可采用帶張緊裝置的十字交叉圓鋼支撐，當(dāng)橋式吊車起重量大于 5ｔ時，宜采用型鋼支撐； （ 5）柱間支撐的內(nèi)力，應(yīng)根據(jù)該柱列所受縱向荷載（如風(fēng)、吊車制動力）按支承于柱腳基礎(chǔ)上的豎向懸臂桁架計算； 三、支撐體系布置 柱間支撐布置 （ 6）對于交叉支撐可不計壓桿的受力。當(dāng)同一柱列設(shè)有多道柱間支撐時，縱向力在支撐間可按均勻分布考慮； （ 7）在每一伸縮縫區(qū)段，沿每一縱向柱列均應(yīng)設(shè)置柱間垂直支撐。 2．屋面水平支撐 （ 1）屋蓋橫向支撐宜設(shè)在溫度區(qū)間端部的第一個或第二個開間； （ 2）在剛架轉(zhuǎn)折處（柱頂和屋脊）應(yīng)沿房屋全長設(shè)置剛性系桿； （ a） （ b） 屋面水平支撐布置 （ 3）柱間支撐和屋面支撐必須布置在同一開間內(nèi)，形成抵抗縱向荷載的支撐桁架； （ 4）屋面交叉支撐和柔性系桿可按拉桿設(shè)計，非交叉支撐中的受壓桿件及剛性系桿應(yīng)按壓桿設(shè)計； （ 5）剛性系桿可由檁條兼作，此時檁條應(yīng)滿足對壓彎構(gòu)件的剛度和承載力要求； （ 6）屋蓋橫向水平支撐可僅設(shè)在靠近上翼緣處； （ 7） 交叉支撐可采用圓鋼，按拉桿設(shè)計 ； （ 8）屋面橫向水平支撐內(nèi)力，應(yīng)根據(jù)縱向風(fēng)荷載按支承于柱頂?shù)乃借旒苡嬎?，對于交叉支撐可不計壓桿的受力 。 為保證剛架梁下翼緣和柱內(nèi)翼緣的平面外穩(wěn)定性，可在梁與檁條或柱與墻梁之間增設(shè)隅撐。 隅撐應(yīng)按軸心受壓構(gòu)件設(shè)計，軸壓力按下式計算 3 隅撐布置 隅撐構(gòu)造 235c os60yfAfN??A—— 實腹式橫梁被支承翼緣的截面面積； f—— 實腹式橫梁鋼材的強度設(shè)計值； fy—— 實腹式橫梁鋼材的屈服強度； ? —— 隅撐與檁條軸線間的夾角。 檁條檁托屋架上弦檁托 檁條檁條檁托檁托 檁條屋架上弦第二節(jié) 檁條設(shè)計 （ a） （ b） （ c） （ d） （ e） （ f） 實腹式檁條 （一）截面形式 檁條一般設(shè)計成單跨簡支構(gòu)件，有實腹式和桁架式兩大類，實腹式檁條也可以設(shè)計成連續(xù)構(gòu)件。 一、檁條布置和連接 桁架式檁條 （ 1）檁條承受彎曲和扭轉(zhuǎn)的共同作用； （ 2） C形和 Z形檁條，宜將上翼緣肢尖（或卷邊）朝向屋脊方向； （ 3）屋脊檁條應(yīng)采用雙檁條方案，并應(yīng)在高度 1/3處用圓鋼或鋼管相互拉結(jié)； （ 4）檁條跨度由主剛架柱距決定； （ 5）檁條間距應(yīng)綜合考慮天窗、通風(fēng)屋脊、采光帶、天溝、屋面材料、檁條規(guī)格等因素，一般應(yīng)等間距布置，但在屋脊和檐口處，為便于屋脊蓋板和天溝收邊，檁條布置應(yīng)做局部調(diào)整。 （二）布置和連接 （三）連接 （ 1） 檁條 可設(shè)計 為單跨簡支構(gòu)件 或 連續(xù)構(gòu)件 ； （ 2） 簡支檁條和連續(xù)檁條一般通過搭接方式不同實現(xiàn) 。 連續(xù) C形檁條可通過采用稍大一點足夠長的 C形槽鋼套在屋面檁條外后用螺栓鎖緊實現(xiàn)，直卷邊或帶斜卷邊的 Z形連續(xù)檁條可采用疊置搭接來實現(xiàn)。 檁條剛架梁角鋼檁托剛架梁 剛架梁檁條剛架梁檁條鋼板檁托檁條角鋼檁托（ a）鋼板檁托 （ b）角鋼檁托 檁條連接構(gòu)造 拉條（圖（ a） ～ （ c））和撐桿（圖（ d））是提高檁條側(cè)向穩(wěn)定性的重要構(gòu)造措施，拉條僅傳遞拉力，撐桿主要承受壓力 ，和拉條共同作用，將檁條沿屋面坡度方向的分力傳給梁或柱。 拉條和撐桿的截面應(yīng)按計算確定，拉條一般采用直徑8～ 16mm的 圓鋼，撐桿可采用鋼管、方管或角鋼做成，也可采用鋼管內(nèi)設(shè)拉條的做法，其長細(xì)比按壓桿要求不能大于 200。 （四）拉條與撐桿 檁條間距 圓鋼檁條間距圓鋼檁條間距檁條1/3h1/3hh圓管 圓鋼拉條（ a）直拉條 （ b）斜拉條 （ c）剪刀拉條 （ d）撐桿 拉條和撐桿的布置原則： （ 1）當(dāng)檁條跨度 l≤4m 時，可按計算要求確定是否需要設(shè)置拉條； （ 2） 當(dāng)屋面坡度 i≥1/10 或檁條跨度 l＞ 4m時，應(yīng)在檁條跨中受壓翼緣設(shè)置一道拉條；當(dāng)跨度大于 6m時，宜在檁條三分點處各設(shè)一道拉條（圖 313） ； （ 3）當(dāng)屋蓋有天窗時，應(yīng)在天窗兩側(cè)檁條之間設(shè)置斜拉條和直撐桿； 撐桿處應(yīng)同時設(shè)置斜拉條，將檁條沿屋面坡度方向的分力傳到鋼梁或鋼柱上。 （ 4）拉條一般設(shè)置在離檁條上翼緣 1/3高度處，當(dāng)檁條在風(fēng)吸力作用下，受力反號且平面外穩(wěn)定不滿足要求時，宜在檁條的上下翼緣 1/3腹板高度處設(shè)剪刀式拉條 。 （一）荷載 屋面材料重量（包括防水、保溫、隔熱層等）、支撐和檁條自重； 屋