《钢结构设计》(门式刚架)课程设计指导书

钢结构（二）门式刚架轻型钢结构设计任务书广东石油化工学院建筑工程学院土木系2014年12月3日《门式刚架轻型钢结构设计》任务书一、设计资料：某无吊车厂房，设计使用年限50年。

拟采用单跨双坡对称门式刚架，跨度为L，柱高为H，斜梁坡度为i，见图1。

门式刚架柱距为l，共计11榀。

每个学生对应的门式刚架几何参数见附表A 和附表B。

由于使用需要，在厂房每道纵向墙上，布置2道宽门。

建筑平面、立面设计见附图。

刚架梁、柱采用H型变截面，翼缘沿长度或者高度方向不变化，腹板沿长度或者高度方向成线性变化，梁腹板在s处拼接并改变截面。

屋面及墙板的自重为q。

檩条为薄壁卷边C型钢，间距为1.5m。

钢材采用Q235钢，焊条为E43型。

基础采用C20混凝土。

设计荷载如下：1.屋面板自重（包含保温层等）标准值：0.30kN/m22.墙板自重（包含保温层等）标准值：0.25kN/m23.檩条、拉条和支撑自重标准值：0.10kN/m24.屋面门式刚架自重标准值：0.11+0.01L (kN/m2) (L为屋架跨度，单位米)5.屋面活荷载标准值：0.3kN/m2（计算刚架），0.5 kN/m2 (计算檩条和屋面板)6.不考虑积灰荷载和雪荷载7.基本风压：每个学生对应的w0见附表A和附表B；地面粗糙度类别为B类，刚架采用封闭式.图1 门式刚架示意图二、设计内容：1、门式刚架钢结构的设计与计算（设计说明书，采用统一的设计说明书用纸，手写，有封面）（1）刚架梁、柱截面选取；（2）刚架的荷载及荷载组合；（3）刚架的内力及强度、稳定计算；（4）刚架主要节点的构造与计算，包括梁、柱节点、拼接节点、柱脚。

（5）檩条的截面选取及内力、强度和稳定计算2、门式主刚架钢结构施工图绘制（A3图纸，机绘打印）（1）刚架梁、柱详图，绘图比例1：20。

（2）刚架节点详图，包括梁柱节点、梁拼接节点、柱脚，绘图比例1：10。

（3）平面图，门刚立面图，绘图比例1：100。

《钢结构设计基础》混合式教学课程规范（课程标准）一、课程性质与任务本课程根据岗位需求，课程性质和作用、课程目标以及前后课程的衔接，将教学内容按职业能力培养的需要规划为七个模块（即七学习情境），设计15个单项训练项目（即15个学习单元），1个综合训练项目模块（含2个综合训练项目）。

并围绕钢结构构件制作、连接工艺流程和操作方法及工地钢结构工程施工的工作内容和工作流程等，开设职业体验训练项目。

二、课程教学目标《钢结构设计基础》课程是建筑钢结构工程技术专业进行职业能力培养的一门核心课程。

近年来，随着我国钢产量的迅速增长，改革开放后建设事业的发展需求，工业与民用建筑、水利水电、桥梁工程等领域的钢结构、大跨度钢结构以及各种轻钢建筑结构的发展和应用日渐广泛，更显出学习本课程的重要性。

本课程集理论与实践为一体，使学生掌握钢结构的特点，掌握一般钢结构的基本概念、基本理论及其知识内容，能设计一般的钢结构构件。

通过本课程的学习，可获得很多有关钢结构的概念、计算方法和设计技能，这些知识和技能具有普遍意义，有助于培养分析问题和解决问题的能力，以及处理技术问题的能力和素质。

（一）素质目标16.通过结构设计计算训练，培养理论联系实际、严谨缜密的思维方式；17.培养严谨认真的工作作风和工作方法。

无论工程设计还是工程施工都是严肃的科学实践，要有严谨的科学态度；18.培养遵循设计规范和创新能力。

设计规范是工程技术人员必须严格遵守的指令性文件，要用发展的观点来灵活运用，处理遵守与创新能力的矛盾。

19.培养对多种因素进行综合分析和综合应用的能力。

能灵活处理施工现场出现的各种特殊情况，具备施工现场协调能力。

20.具备优良的职业道德修养，能遵守职业道德规范。

（二）知识目标1.掌握一般钢结构的基本理论知识及钢结构基本构件的构造要求、设计原理和设计方法，能进行普通钢屋盖结构的设计；2.掌握钢结构制作与安装工艺，及钢结构施工质量的验收要求。

有较强的钢结构施工操作指导能力。

《房屋钢结构》门式钢架课程设计姓名：杜修磊学号：20110380班级：2011级土木3班指导教师：张杰2014年12月一、题目要求现有一单层门式钢架厂房，布置一台10t 中级工作制桥式吊车，单跨双坡，跨长18m 。

设计参数：1、建筑物安全等级为三级，设计使用年限为50年；2、基本风压为2/4.0m kN （50年一遇），B 类粗糙度；3、基本雪压为2/35.0m kN （50年一遇）；4、屋面恒载为2/3.0m kN ，屋面活载为2/5.0m kN ；5、抗震设防烈度为8度，设计地震分组为第二组，场地类别为II 类，抗震设防类别为丙类；6、基础顶面标高为0.000m 。

结构布置形式如图所示：二、输入参数工程名: 01************ PK11.EXE *****************日期:12/18/2014时间: 20:12:44设计主要依据:《建筑结构荷载规范》(GB 50009-2012);《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2010);《钢结构设计规范》(GB 50017-2003);《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》(CECS 102:2002，2012年版);结果输出---- 总信息----结构类型: 门式刚架轻型房屋钢结构设计规范: 按《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》计算结构重要性系数: 1.00节点总数: 9柱数: 4梁数: 4支座约束数: 2标准截面总数: 5活荷载计算信息: 考虑活荷载不利布置风荷载计算信息: 计算风荷载钢材: Q235梁柱自重计算信息: 柱梁自重都计算恒载作用下柱的轴向变形: 考虑梁柱自重计算增大系数: 1.20基础计算信息: 不计算基础梁刚度增大系数: 1.00钢结构净截面面积与毛截面面积比: 0.85门式刚架梁平面内的整体稳定性: 按压弯构件验算钢结构受拉柱容许长细比: 400钢结构受压柱容许长细比: 180钢梁(恒+活)容许挠跨比: l / 180柱顶容许水平位移/柱高: l / 180地震作用计算: 计算水平地震作用计算振型数： 3地震烈度：7.00场地土类别：Ⅱ类附加重量节点数：0设计地震分组：第一组周期折减系数:0.80地震力计算方法：振型分解法结构阻尼比：0.050按GB50011-2010 地震效应增大系数1.000窄行输出全部内容三、柱强度、稳定、配筋计算钢柱 1截面类型=16; 布置角度= 0; 计算长度：Lx= 13.07, Ly=5.50; 长细比：λx=52.1, λy=99.2构件长度= 5.50; 计算长度系数: Ux=2.38 Uy=1.00抗震等级: 三级截面参数: B1=250, B2=250, H=600, Tw=6, T1=10, T2=10轴压截面分类:X轴:b类, Y轴:c类构件钢号：Q235验算规范: 门规CECS102:2002考虑腹板屈曲后强度，强度计算控制组合号:123,M=-148.31,N=98.89,M=-74.58,N= -93.62考虑屈曲后强度强度计算应力比 = 0.483抗剪强度计算控制组合号:123,V=-43.30抗剪强度计算应力比 =0.126平面内稳定计算最大应力对应组合号:77,M=-67.25, N=281.33,M=-127.35,N= -276.05平面内稳定计算最大应力 (N/mm*mm) =113.21平面内稳定计算最大应力比 =0.527平面外稳定计算最大应力 (N/mm*mm) =150.69平面外稳定计算最大应力比 =0.701门规CECS102:2002腹板容许高厚比 [H0/TW] =250.00翼缘容许宽厚比 [B/T] =15.00考虑屈曲后强度强度计算应力比= 0.483 < 1.0抗剪强度计算应力比 = 0.126 < 1.0平面内稳定计算最大应力 < f=215.00平面外稳定计算最大应力 < f=215.00腹板高厚比 H0/TW=96.67 <[H0/TW]=250.00翼缘宽厚比 B/T=12.20 < [B/T]=15.00压杆,平面内长细比λ=52. ≤ [λ]=180压杆,平面外长细比λ=99.≤ [λ]=180构件重量 (Kg)=366.12四、梁强度、稳定、配筋计算1、钢梁 1截面类型=27; 布置角度=0;计算长度： Lx=18.09, Ly=3.00构件长度= 3.01; 计算长度系数: Ux=6.00 Uy=1.00抗震等级: 三级变截面 H 形截面 H: B1=250, B2=250, H1=600, H2=450 T1=6 T2=10 T3=10轴压截面分类:X轴:b类, Y轴:c类构件钢号：Q235验算规范: 门规CECS102:2002--- 梁的弯矩包络 ---梁下部受拉:截面 1 2 3 4 5 6 7弯矩 -28.81 -25.67 -26.71 -27.17 -27.06 -27.11 -29.32梁上部受拉:截面 1 2 3 4 5 6 7弯矩 144.94 117.73 97.98 78.91 60.52 43.08 32.58 考虑屈曲后强度强度计算应力比 =0.457抗剪强度计算应力比 = 0.144平面内稳定最大应力 (N/mm*mm) = 91.79平面内稳定计算最大应力比 =0.427平面外稳定最大应力(N/mm*mm) = 88.55平面外稳定计算最大应力比 = 0.412考虑屈曲后强度计算应力比 = 0.457 < 1.0抗剪强度计算应力比 = 0.144 < 1.0平面内稳定最大应力 < f= 215.00平面外稳定最大应力 < f= 215.00腹板高厚比 H0/TW= 84.17 < [H0/TW]= 250.00 (CECS102:2002)翼缘宽厚比 B/T = 12.20 < [B/T] = 15.00--- (恒+活)梁的相对挠度 (mm) ---截面 1 2 3 4 5 6 7 挠度值 0.00 -0.02 0.07 0.25 0.51 0.81 1.14最大挠度值 = 1.14 最大挠度/梁跨度 = 1/7910斜梁坡度初始值: 1/10.00变形后斜梁坡度最小值: 1/10.28变形后斜梁坡度改变率 = 0.027<1/3构件重量 (Kg)=190.052、钢梁 3截面类型= 27; 布置角度= 0;计算长度： Lx=18.09, Ly=3.00构件长度= 3.01; 计算长度系数: Ux=6.00 Uy=1.00抗震等级: 三级变截面 H 形截面 H: B1= 250, B2= 250, H1=450, H2=600 T1=6 T2=10 T3=10轴压截面分类:X轴:b类, Y轴:c类构件钢号：Q235验算规范: 门规CECS102:2002--- 梁的弯矩包络 ---梁下部受拉:截面 1 2 3 4 5 6 7弯矩 -76.34 -76.03 -73.78 -65.87 -52.31 -34.94 -29.32梁上部受拉:截面 1 2 3 4 5 6 7 弯矩 0.00 0.05 3.26 7.03 11.35 16.23 32.58考虑屈曲后强度强度计算应力比 = 0.279抗剪强度计算应力比 = 0.097平面内稳定最大应力 (N/mm*mm) =56.33平面内稳定计算最大应力比 =0.262平面外稳定最大应力(N/mm*mm) =54.20平面外稳定计算最大应力比 =0.252考虑屈曲后强度计算应力比 = 0.279<1.0抗剪强度计算应力比 = 0.097<1.0平面内稳定最大应力 < f= 215.00平面外稳定最大应力 < f= 215.00腹板高厚比 H0/TW= 80.00 <[H0/TW]=250.00 (CECS102:2002)翼缘宽厚比 B/T = 12.20 <[B/T] =15.00--- (恒+活)梁的相对挠度 (mm) ---截面 1 2 3 4 5 6 7 挠度值 0.00 1.75 2.80 3.16 2.89 2.14 1.14最大挠度值 =3.16 最大挠度/梁跨度 = 1/ 2866斜梁坡度初始值: 1/10.00变形后斜梁坡度最小值: 1/10.32变形后斜梁坡度改变率 = 0.031<1/3构件重量 (Kg)= 373.00五、各种荷载组合模式下的验算1、风荷载作用下柱顶最大水平（X 向）位移:节点(3), 水平位移 dx= 3.580(mm) = H / 20952、地震荷载作用下柱顶最大水平（X 向）位移:节点(3), 水平位移 dx= 3.934(mm) = H /19073、梁的(恒+活)最大挠度:梁( 4), 挠跨比 = 1 /28664、风载作用下柱顶最大水平位移:H/2095< 柱顶位移容许值: H/1805、地震作用下柱顶最大水平位移:H/1907< 柱顶位移容许值: H/1806、梁的(恒+活)最大挠跨比:1/2866< 梁的容许挠跨比: 1/180所有钢柱的总重量 (Kg)=999所有钢梁的总重量 (Kg)=1126钢梁与钢柱重量之和 (Kg)=2125-----PK11 计算结束-----。

设计资料xxx市某单层工业厂房，采用单跨双坡门式刚架，刚架跨度21m，柱距6m，柱高6m，屋面坡度1/10，地震设防烈度为6度。

刚架平面布置如下图a所示，刚架形式及几何尺寸如下图b所示。

屋面及墙面板均为彩色压型钢板，内填充以保温玻璃棉板，考虑经济、制造和安装方便，檩条和墙梁均采用冷弯薄壁卷边C型钢，间距为1.5米，钢材采用Q235钢，焊条采用E43型。

（a）（b）一、荷载计算1、荷载取值计算（1）屋盖永久荷载标准值彩色压型钢板0.15 kN/m250 mm厚保温玻璃棉板0.05 kN/m2pvc 铝箔及不锈钢丝网0.02 kN/m2檩条及支撑0.10 kN/m2刚架斜梁自重0.20 kN/m2悬挂设备0.20 kN/m2合计0.72 kN/m2（2）屋面可变荷载标准值屋面活荷载：对不上人屋面一般按0.5 kN/m2取用。

雪荷载：查《建筑结构荷载规范》哈尔滨市，S=0.45 kN/m2，对于单跨双坡屋面，屋面坡角αμz S k=10.45 kN/m2=0.45 kN/m2取屋面活荷载与雪荷载中的较大值0.5 kN/m2，不考虑积灰荷载。

（3）轻质墙面及柱自重标准值0.50 kN/m2（4）风荷载标准值按《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102：2002附录A的规定计算。

基本风压ω0=1.050.55 kN/m2=0.58 kN/m2，地面粗糙度类别为B类；风荷载高度变化系数按《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)的规定采用，当高度小于10m时，按10m高度处的数值采用，μz=1.0。

风荷载体型系数μs：迎风面柱及屋面分别为＋0.25和－1.0，背风面柱及屋面分别为-0.55和－0.65(CECS102：2002中间区)。

2.各部分作用的荷载标准值计算（1）屋面恒活载标准值：0.72 6 kN/m=4.32 kN/m活荷载标准值：0.50 6 kN/m=3.00 kN/m（2）柱荷载恒荷载标准值：（0.5+4.3210.5）kN/m=63.36 kN活荷载标准值：3.0010.5 kN/m= 31.50 kN（3）风荷载标准值迎风面：柱上q w1=0.5860.25 kN/m=0.87 kN/m 横梁上q w2=-0.586 1.0 kN/m=-3.48 kN/m 背风面：柱上 q w3=-0.5860.55 kN/m=-1.91 kN/m 横梁上q w4=-0.580.65 kN/m =-2.26 kN/m二．各种荷载作用下的内力分析1.在恒荷载作用下图2.1 恒荷载作用下的M 图图2.2 恒载作用下的N 图2128.11kN .m 87.61kN .mg=4.32kN/mA B C DE2128.11kN .m2128.11kN .m2128.11kN .mA BC DE--45.36kN --21.25kN---25.76kN -45.36kN -25.76kN -63.36kN -63.36kN图2.3 恒载作用下的V 图2.在活荷载作用下图2.4 在活荷载作用下M 图图2.5 在活荷载作用下N 图60.84kN .mq=3.0kN/mA BCDE288.97kN .m 288.97kN .m288.97kN .m 288.97kN .mAB CDE1.43kN1.43kN11122243.01kN43.01kN 21.35kN21.35kN 21.35kN 21.35kNAB DE-14.75kNC-17.89kN-31.50kN -31.50kN -17.89kN----图2.6 在活荷载作用下V 图3.在风荷载作用下图2.7 在左风向风荷载作用下M 图ABD E1.48kN1.48kN C 29.87kN29.87kN14.83kN 14.83kN121212q w2y =3.48kN/mA BCDEq w4y =2.262kN/mq w4x =2.262kN/mq w 3=1.914k N /mq w2x =3.48kN/mq w 1=0.87k N /m102.28kN .m55.83kN .m-51.99kN .mABCDE34.59kN34.59kN18.20kN17.81kN22.01kN22.01kN2222图2.8 在左风向风荷载作用下N 图图2.9 在左向风荷载作用下V 图刚架的内力图正负号规定：弯矩图以刚架外侧受拉为正，轴力图以杆件受拉为正，剪力以绕杆端顺时针方向为正。

门式刚架计算书1、设计资料 (1)厂房柱网布置厂房为单跨双坡门式刚架（见图1－1）。

长度90m ，柱距6m ，跨度18m ，门式刚架檐高9m ，屋面坡度为1：10。

图1－1 门式刚架简图 (2)材料选用屋面材料：单层彩板。

墙面材料：单层彩板。

天沟：钢板天沟 (3)结构材料材质钢材：235Q ，22215/,125/v f N mm f N mm == 基础混凝土：225,12.5/c C f N mm = (4)荷载（标准值）Ⅰ静载：有吊顶（含附加荷载）0.52kN m Ⅱ活载：20.5/kN mⅢ风载：基本风压200.35/W kN m =，地面粗糙度为B 类，风载体型系数按《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS102：2002）封闭式建筑类型中间区的风荷载体型系数采用。

确定Z 值： ①180.1 1.8,2z 3.6m m ⨯==②0.40.49 3.6,2z 7.2H m m =⨯==取较小值为3.6m ，根据《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》表A.0.2-1注3，因柱距6 3.6m m >，故风荷载取中间值。

详见图1－2所示图1－2 风荷载体型系数示意图（左风）Ⅳ雪荷载：20.2/kN m (5)其它本课程设计不考虑地震作用 2、荷载计算 (1)荷载取值屋面静载：20.5/kN m 屋面活载：20.5/kN m 轻质墙面及柱自重（包括柱、墙骨架）：20.5/kN mm风荷载：基本风压20 1.050.350.37/W kN m ⨯＝＝，按地面粗糙度为B 类； 以柱顶为准风压高度变化系数211.0,0.37/z w kN m μ==； 以屋顶为准风压高度变化系数221.0,0.37/z w kN m μ== (2)各部分作用荷载1)屋面静载 标准值：0.56 3.0/kN m ⨯=活载 标准值：0.56 3.0/kN m ⨯= 2)柱荷载静载 标准值：0.56 3.0/kN m ⨯= 3)风荷载迎风面：柱上0.3760.250.555/w q kN m =⨯⨯= 横梁上0.376 1.0 2.22/w q kN m =-⨯⨯=- 背风面：柱上0.3760.55 1.22/w q kN m =-⨯⨯=- 横梁上0.3760.65 1.44/w q kN m =-⨯⨯=- 3、内力分析采用结构力学求解器求解内力，计算简图及结果如下：(1)静载作用下的内力计算图3-1-1 静载内力计算简图（单位：KN/m）图3-1-2 静载作用下弯矩图（单位：KN·m）图3-1-3 静载作用下剪力图（单位：KN）图3-1-4 静载作用下轴力图（单位：KN） (2)活载作用下的内力计算图3-2-1 活载内力计算简图（单位：KN/m）图3-2-2 活载作用下弯矩图（单位：KN·m）图3-2-3 活载作用下剪力图（单位：KN）图3-2-4 活载作用下轴力图（单位：KN）(3)风载作用下的内力计算1)左风情况下：图3-3-1 左风载内力计算简图（单位：KN/m）图3-3-2 左风载作用下弯矩图（单位：KN·m）图3-3-3 左风载作用下剪力图（单位：KN）图3-3-4 左风载作用下轴力图（单位：KN）2)右风情况下：右风荷载作用下，个内力图与左风荷载作用下的内力图刚好对称，不再画出。

附1：房屋长度有4组数据：（1）60m；（2）102m；（3）120m；（4）150m；附2：屋盖所承受的竖向均布荷载标准值（恒载），共10组。

(a)、2.25 KN/m²；(b)、2.5 KN/m²；(c)、2.75 KN/m²；（d)、3.0 KN/m²；（e)、3.25 KN/m²；(f)、3.5 KN/m²；（g)、3.75 KN/m²；（h)、4.0 KN/m²（i)、4.25 KN/m²；(l)、4.5KN/m²；附3：屋盖所承受的竖向均布荷载标准值（活载），共4组。

(a)、0.5 KN/m²；(b)、0.6 KN/m²；(c)、0.7 KN/m²；（d)、0.8 KN/m²；（e)、0.9 KN/m²；(f)、1.0 KN/m²；（g)、0.4 KN/m²2、设计内容:1）、作支撑布置图,其中包括上、下弦横向水平支撑、纵向水平支撑、垂直支撑、系杆.2）、求屋架杆件内力.必要时应进行内力组合。

3）、选择屋架各杆件的截面形式和尺寸.4）、节点设计,包括支座节点a、屋脊节点I、下弦拼接节点i、上、下弦中间节点E、e、d.5）、绘制屋架的一个运送单元的施工图并作材料表二、普通钢屋架设计指导书1、引言：钢屋架课程设计历年来一直是钢结构课程设计的必做题目，通过钢屋架课程设计的学习，对钢桁架的设计，钢结构节点设计，钢结构支撑体系都会有较深的了解，对钢结构施工图，施工详图的绘制方法也会有较深刻的理解和体会。

近些年来，门式刚架，网架的广泛应用。

致使钢屋架的应用受到了限制。

但是，一方面，仍然有许多情况，如大坡度屋盖、狭长结构屋盖，桁架结构仍是首选结构形式；另一方面，通过对钢屋盖这种最基本的桁架结构设计的学习，对学习其他结构如门式刚架结构（特别是支撑体系），网架结构，其他空间桁架结构也会有很大的帮助。

钢结构课程设计——门式刚架设计刘沈如钢结构课程设计——门式刚架设计刘沈如钢结构基本原理钢结构基本原理平台钢结构轻型钢结构重型钢结构多高层钢结构大跨度钢结构特殊钢结构平台钢结构轻型钢结构重型钢结构多高层钢结构大跨度钢结构特殊钢结构钢结构钢结构钢结构课程设计钢结构课程设计建筑钢结构设计建筑钢结构设计一般概念设计规定结构体系内力计算构件设计节点设计施工图一般概念设计规定结构体系内力计算构件设计节点设计施工图3D3S 软件应用3D3S 软件应用网架空间桁架：钢结构设计理论钢结构设计理论采用弹性理论和容许应力设计法采用弹性理论和容许应力设计法弹塑性理论和极限状态方法弹塑性理论和极限状态方法考虑板件局部屈曲后极限强度的设计方法考虑板件局部屈曲后极限强度的设计方法轻钢结构结构迅速发展轻钢结构结构迅速发展Light weighteffective cross section Light weight Thin wallThin wall bucklingbuckling effective cross section受压翼缘屈曲受压翼缘屈曲腹板屈曲腹板屈曲能继续承载吗？局部失稳局部失稳§1.1 轻型钢结构的特点§1.2 轻型钢结构的应用范围§1.3 轻型钢结构的结构体系1、主结构2、围护结构3、连接型式第一章轻型钢结构的一般概念第一章轻型钢结构的一般概念§1.1 轻型钢结构的特点§1.1 轻型钢结构的特点1、轻型钢结构的特点1、轻型钢结构的特点钢结构划分为普通钢结构和轻型钢结构两大类轻型钢结构的特征就是薄而轻。

轻型钢结构体系是指“结构构件采用较薄板件设计时考虑板件局部屈曲后的后继强度的钢结构体系§1.2 轻型钢结构应用范围§1.2 轻型钢结构应用范围、应用范围厂房、车间、仓库、超市、汽车展厅或维修站、暖棚、水产养殖场、加固加层工程、轻便简易房、可移动房屋及一些较大跨度的建筑等。

钢结构设计教学⼤纲《钢结构设计》课程教学⼤纲（The Design of Steel Structure）⼀、课程代码：08081321⼆、课程类型：必修课三、课程性质：专业课四、学分：2.5 课时：40五、考核⽅式：考试六、先修课程：房屋建筑学、材料⼒学、结构⼒学、钢结构设计原理七、适⽤专业：⼟⽊⼯程⼋、课程教学⽬标：通过本课程的学习使学⽣掌握整体结构的概念和设计⽅法，掌握常见的轻型房屋门式刚架、重型⼚房结构(含钢屋架)和多⾼层房屋结构的设计原理及⽅法，形成学⽣结构整体分析概念，培养学⽣综合运⽤所学知识解决实际问题的能⼒。

九、说明本课程是⾼等院校⼟⽊⼯程本科专业的⼀门必修课，具有理论性、综合性、应⽤性较强的特点，是⾼等院校⼟⽊⼯程专业重要的专业课之⼀。

它是钢结构设计原理的后续部分，是在学⽣掌握钢结构基本设计⽅法和各种受⼒构件和连接设计之后，掌握房屋建筑结构的设计，建⽴起整体结构的概念，把钢结构基础中学到的各部分知识结合起来，为后⾯的毕业设计和将来的⼯作打好基础。

教学过程能够根据钢结构理论、规范、实际⼯程案例和应⽤研究的最新发展、最新研究成果以及钢结构应⽤，及时补充新的教学内容和钢结构施⼯的基本知识。

本⼤纲坚持以中国特⾊社会主义理论体系为指导，借鉴省内外同类⾼校有关该学科的理论研究成果与应⽤实践，⼒图合理、准确、全⾯概括钢结构设计的基本内容，期望能较好的体现以下特点：1、反映钢结构整体结构设计最基本、最必需和最重要的内容；2、反映独⽴学院应⽤型⼈才培养的个性；3、结构安排科学，内容取舍合理，尽可能反映钢结构⼯程设计与施⼯的最新应⽤成果。

4、使⽤教材及参考资料教材：王燕、李军、刁延松，钢结构设计，建筑⼯业出版社，2009，ISBN：9787112108213.参考资料：（1）马⼈乐，主编，建筑钢结构设计（第⼆版），同济⼤学出版社，2008，ISBN：9787560838335；（2）王仕统，主编，钢结构设计，华南理⼯⼤学出版社，2009，ISBN：9787562332725。

目录一、设计资料........................................................... 错误!未定义书签。

二、结构平面柱网及支撑布置...................................................... - 3 -三、荷载的计算 ................................................................... - 4 -（1）、计算模型选取.............................................................. - 5 - （2）、荷载计算.................................................................. - 6 - （3）、内力计算....................................................... 错误!未定义书签。

四、主钢架设计 ........................................................ 错误!未定义书签。

（1）、刚架梁验算..................................................... 错误!未定义书签。

（2）、刚架柱验算..................................................... 错误!未定义书签。

（3）、位移验算....................................................... 错误!未定义书签。

五、次结构结构 ........................................................ 错误!未定义书签。

第三章门式刚架轻钢结构设计§3.1设计一般规定一、结构形式1.门式刚架分为单跨、双跨、多跨（刚架以及带挑檐的和带毗屋的刚架形式。

多跨刚架中间柱与刚架斜梁的连接，可采用铰接（俗称摇摆柱）。

多跨刚架宜采用双坡或单坡屋盖，必要时也可采用由多个双坡单跨相连的多跨刚架形式。

2.在门式刚架轻型房屋钢结构中，屋盖应采用压型钢板屋面板和冷弯薄壁型钢檩条，主刚架可采用变截面实腹刚架，外墙宜采用压型钢板墙板和冷弯薄壁型钢墙梁。

主刚架斜梁下翼缘和刚架柱内翼缘的出平面稳定性，由与檩条或墙梁相连接的隅撑来保证。

主刚架间的交叉支撑可用张紧的圆钢。

3.根据跨度、高度和荷载的不同，门式刚架的梁、柱可采用变截面或等截面实腹焊接工字形截面或轧制H形截面。

设有桥式吊车时，柱宜采用等截面构件。

4. 门式刚架轻型房屋的屋面坡度宜取1/8～1/20，在雨水较多的地区可取其中较大值。

5.外墙除采用以压型钢板作维护面的轻质墙体外，上可采用砌体外墙或底部为砌体、上部为轻质材料的墙。

二、.建筑尺寸1.门式刚架的跨度，应取横向刚架柱轴线间的距离，宜为9~36m，以3m为模数，必要时也可采用非模数跨度。

边柱的截面高度不相等时其外侧应对齐。

2.门式刚架的高度，应根据使用要求的室内净高确定，应取地坪至柱轴线与斜梁轴线交点之间的高度。

无吊车房屋门式钢架高度宜取 4.5~9m；有吊车的厂房应根据轨顶标高和吊车净空要求确定，一般宜为9~12m。

3.门式刚架的间距，即柱网轴线在纵向的距离宜为6m，也可采用7.5m或9m，最大可用12m。

门式刚架跨度较小时可用4.5m。

4.门式刚架的高、宽、长⑴门式刚架轻型房屋的檐口高度，应取地坪至房屋外侧檩条上缘的高度。

⑵门式刚架轻型房屋的最大高度，应取地坪至屋盖顶部檩条上缘的高度。

⑶门式刚架轻型房屋的宽度，应取房屋侧墙墙梁外皮之间的距离。

挑檐长度可根据使用要求确定，宜为0.5~1.2m，其上翼缘坡度宜与斜梁坡度相同。

某车间跨度9m ，长度90m, 柱高4.5m ，柱距6m ，采用单跨双破门式钢架，檩条间距1.5m ，屋面坡度i 1/10=，当地雪荷载0.25kN/㎡，基本风压0.4 KN/㎡，地面粗糙度：B 类，风载体型系数如下图钢材采用Q235钢，焊条E43型。

屋面材料： 夹芯板 墙面材料： 夹芯板檩条墙梁： 薄壁卷边C 型钢 本课程设计不考虑地震作用2．屋面构件1.夹芯板夹芯板型号采用JXB42-333-1000，芯板面板厚为0.50㎜，板厚为80㎜。

2.檩条檩条采用冷弯薄壁卷边槽钢180×70×20×3.0，跨中设拉条一道。

3．荷载和内力计算3．1 荷载 1. 永久荷载标准值屋面夹芯板 0.25 kN/㎡ 檩条 0.05 kN/㎡ 悬挂构件 0.15 kN/㎡0.50 kN/㎡2.可变荷载标准值由于钢架的受荷水平投影面积为9×6=54㎡＜60㎡，故取屋面活荷载标准值为0.5kN/㎡，雪荷载为0.25kN/㎡，取屋面活荷载与雪荷载中较大值0.5kN/㎡.3.风荷载标准值基本风压0.4 kN/㎡，地面粗糙度为B 类，μz =1.0,风荷载形体系数μs 迎风面柱及屋面分别为+0.25和-1.0；背风面柱及屋面μ分别为-0.55和-0.65。

3.2 荷载计算值1.屋面风荷载迎风面：ω2=1.4×﹙-0.1﹚×1.0×0.4×6=-3.36kN/㎡ 背风面：ω3=1.4×﹙-0.65﹚×1.0×0.4×6=-2.18kN/㎡ 2.墙面风荷载背风面：ω1=1.4×0.25×1.0×0.4×6=0.84kN/㎡背风面：ω4=1.4×﹙-0.55﹚×1.0×0.4×6=-1.85kN/㎡3.屋面恒荷载 g 1=1.2×0.45×αcos 1×4.5=2.45 kN/㎡4.柱身恒荷载 g 2=1.2×0.45×6=3.24 kN/㎡5.屋面活荷载 q=1.4×0.5×4.5=3.15 kN/㎡4. 屋面支撑1.屋面支撑布置檩条间距1.5m ，水平支撑截距3m 。

YJK门式刚架设计用户例题展示：例题：单跨双坡门式刚架1.设计条件刚架跨度30m，柱高6m，柱距6m，屋面坡度1/10，柱网及平面布置见图，刚架形式及几何尺寸见图，屋面及墙面为压型钢板复合板。

檩条及墙梁为薄壁卷边C型钢，檩条间距1.5m，钢材采用Q345钢。

2.荷载（1）永久荷载标准值(水平投影)屋面板及保温屋 0.35 KN/m2檩条、拉条、支撑等 0.05 KN/m2悬挂设备及照明灯 0.10 KN/m2合计 0.5KN/m2;（2）可变荷载标准值屋面活荷 0.5KN/m2（3）风荷载标准值基本风压值0.5KN/m2;地面粗糙度系数按B类取值；风荷载高度变化系数按现行国家标准《建筑结构荷载规范》的规定采用。

当高度小雨10m时按10m高度处的数值采用， ；风荷载体型系数按荷载规范表8.3.1取用。

3.构件设计（1）门式刚柱、门式刚梁根据门规宽厚比、高厚比要求选用截面分别为：变截面柱H600~400x300x8x12,门式刚梁分成三段截面分别为：变截面H600~400x300x8x12,等截面H400x300x8x12, 变截面H400~600x300x8x12;（2）压型钢板厚度0.6mm。

（3）檩条选用C型薄壁卷边槽钢，檩条间距1.5m，（4）屋面支撑系统：水平交叉支撑采用 圆钢；（5）边跨及屋脊系杆采用圆钢管 ；（6）柱间交叉支撑采用角钢L80x6；（7）抗风柱截面为H400x250x8x10.一：建模型采用普通建模方式1：布置网格2：布置门式刚柱、门式刚梁（1）变截面边柱要根据柱外皮位置来定义垂直边（2）由于工业建筑边柱的定位轴线宜取柱外皮，可以填写偏轴偏心来实现，并在支撑布置以及边跨系杆布置时也要考虑偏心；也可以不考虑柱偏心避免建模的繁琐，使两边跨轴线向屋脊线各移动H（小头）/2，轴线跨度减小400即可。

如下轴线网格：3：布置柱间支撑及抗风柱4：布置屋面系杆、交叉支撑5：点高找坡使用三点点高时首先要选择三点来确定一个面，然后选择在这个面上的构件。