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钢结构课程设计门式钢架

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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 。

2.屋面荷载及内力屋面支撑斜杆采用张紧的圆钢。

节点荷载标准值 F wk =0.4×1.0×1.0×3.0×﹙4.5＋0.3＋0.45﹚／2＝3.15kN 节点荷载设计值 F w =3.15×1.4=4.41kN斜杆拉力设计值 N=4.41／cos26.6°=4.93kN 3.斜杆斜杆选用φ12的圆钢，截面面积A=113.0㎜² 强度校核：N A N .6431134932==/㎜²＜f5. 柱间支撑柱间支撑直杆用檩条兼用，因檩条留有一定的应力余量，可不再验算。

1．柱间支撑布置2.柱间支撑荷载及内力作用于两侧山墙顶部节点的风荷载为（山墙高度取5.25m ） 取µs =0.8+0.5=1.3ω1=1.3×1.0×0.4×9×25.25=16.38kN 按一半山墙面作用风荷载的1/3考虑节点荷载标准值为：F wk ==⨯⨯8.31623 2.73kN 节点荷载设计值 F w =2.73×1.4=3.82kN 斜杆反力设计值 N=3.82/cos37°=4.78kN 3.斜杆校核斜杆选用φ12的圆钢，截面面积A=113.0㎜² 强度校核：N A N .3431134780==/㎜²＜f6. 杆件内力计算各种荷载作用下的门式钢架内力，并经最不利组合得出内力图。

计算结果显示钢架内力一般由恒荷载加活荷载组合控制。

1.截面内力 恒载(单位：kN ·m)(单位：kN)(单位：kN) 活荷载(单位：kN·m)(单位:kN)(单位:kN)风荷载(单位：kN·m)(单位:kN)(单位:kN) 2.内力组合1-1截面控制内力：M=0kN ·m ， N=-27.72kN ， V=11.9kN2-2截面控制内力：M=-29.0kN ·m ， N=-27.72kN ， V=10.14kN 3-3截面控制内力：M=-29.0kN·m ，N=3.58kN ， V=40.3kN 4-4截面控制内力：M=20.80kN ·m ， N=0.23kN ，V=-1.80kN7.构件截面设计1.构件截面几何参数梁柱均为高频焊接轻钢H 型钢（mm ）300×150×4.5×8，I x =5976.11㎝，4450.22y I cm =，3398.4x W cm =，360.03y W cm =，12.75x i cm =， 3.50y i cm =，236.78A cm =。

2）构件宽厚比的验算翼缘部分：1150 4.519.091528b t -=⨯=<= 腹板部分：3002863.12504.5w w h t -⨯==<= (3)刚架梁的验算○1强度 刚架梁端部为最不利截面，M=-29.0kN ·m ，N=3.58kN ， V=40.3kN a ．梁截面的最大剪力为max V =40.3kN考虑仅有支座加劲肋，即按w ah >1或者w h a =0计算，因不设中间加劲肋，所以k τ=5.34， w λ=74.023523534.537.163=⨯＜0.8d V ='w w v h t f =(300－2×8) ×4.5×125=159.75kN max V =40.3kN<d V ,满足要求b ．梁抗弯承载力设计值e M先计算梁的有效截面：腹板的最大应力max σ和最小盈应力min σ：max minσσ=y x M y N A I ±= 3678108.533⨯±7.90101.1597614210.02946=⨯⨯⨯±68.9 =﹛（受压）（受拉）2267.93N/mm -mm /7.868N 腹板的受压区高度： c h ==+⨯67.937.86828487.68143.0㎜β=min σ/max σ=﹣67.93／68.87=﹣0.986k σ===++⨯+）（）（）（86.90-186.90112.1086.90-1162223.7由于max σ= 68.872/N mm <f= 2152/N mm ,故取max R γσ= 1.1×68.87 =75.762/N mmp λ2356.7757.23.128.163=0.262＜0.8 因此，ρ=1，即梁腹板不屈曲全部有效。

从而可得按有效设计截面计算的梁抗弯承载力设计值：e M =e x Wf W f == 398.4×10³×215=85.66 kN ·mc ．弯剪压共同作用下的验算由于V=40.3 < 0.5d V =0.5×159.75 = 79.9kN,即NeM =e e e N W M A •-=85.66×367810.4398103.58-10336⨯⨯⨯=85.72610⨯kN ·m>M=29.0 kN ·m○2整体稳定验算 a ． 横梁平面内的整体稳定性验算当斜梁坡度不超过1:5时，因轴力很小可按弯压构件计算其强度和刚架平面外的稳定，不计算平面内的稳定。

b ． 横梁平面外的整体稳定验算考虑屋面压型钢板与檩条紧密连接，有蒙皮作用，檩条可作为横梁平面外的支承点，但为了安全起见计算长度按两个檩条或者隅撑间距考虑，即y l = 3015 mm因y l b=1503015= 20.1 >因此需计算刚架梁平面外整体稳定。

对于等截面构件γ=0，有 y z γγμμ==1.0 y λ= 3015/35 = 86.1根据试验，轻型H 型钢课按b 类截面，查附表4.2得y ϕ=0.647 。

计算：204320235by y y f ϕλ⎛⎫=⎪ ⎪⎝⎭=235235.428.44.80.1861.4398.4288.736.186432022⨯⨯⨯+⨯⨯⨯）（= 1.745 >0.6'b γϕ=1.07－45.7182.20=0.91 又有：201.00.75''t Ex Ex N N N N β⎛⎫=-+≈ ⎪⎝⎭101t Y e b e M N A W γβϕϕ+=3610.43981.9010.029*******.603580⨯⨯⨯⨯+⨯= 81.52/N mm <f,满足要求 4.刚架柱的验算○1强度钢架柱的强度也需按弯、剪、压共同作用下的压弯构件计算，并取最不利的柱顶面，N=-27.72KN ，V=10.14KN ，M=-29.0 KN ·m 。

a ． 柱抗剪承载力设计值d V 柱截面的最大剪力为max V = 10.14kN 考虑仅有支座加劲肋，则k τ=5.34，即按w ah >1或者w h a=0计算：w λ== 0.74<0.8'v v f f == 1252/N mmd V ='w w v h t f =284×4.5×125 = 159.75 kN max V <d V 满足要求 b ． 柱抗弯承载力设计值e M先计算柱的有效截面：腹板的最大应力max σ和最小应力min σ为：max minσσ=y x M y N A I ±=463101.1597614210293678102.727⨯⨯⨯±⨯=7.54±68.9=﹛受拉）（受压）(/6.361-mm /4.47622mm N N 腹板的受压区高度：c h =6.3614.4762844.476+⨯157.5㎜β=﹣61.36／76.44=﹣0.80得：k σ===++⨯+）（）（）（.80-1.80112.10.80-1162220.62由于max σ= 76.442/N mm <f= 2152/N mm ,故取max R γσ= 1.1×76.44=84.082/N mm 代替y f ，即：λ==2358.0842.620.128.163⨯⨯=0.30＜0.8 得ρ=1，即柱腹板全部有效，故同样可得：e x M Wf == 398.4×10³×215=85.66kN ·mc ． 弯压剪共同作用下的验算由于V=10.14kN < 0.5d V = 79.9kN ，即：NeM =e e e N W M A •-= 6106.685⨯－367810.4398102.72733⨯⨯⨯= 82.66kN ·m>M= 29.0 kN ·m ○2整体稳定性验算 构件的最大内力N= -27.72kN ，M=29.0kN ·m 。

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轻型门式钢架设计课件

轻型门式钢架设计课件

倍。
隅撑应根据规范规定按轴心受压构件的支撑来设
计。隅撑截面选用单根等边角钢，轴向压力按下 式计算：
N M h
60cos
当隅撑成对布置时，每根隅撑的计算轴压力可取
上式计算值的一半。
需要注意的是，单面连接的单角钢压杆在计算其
稳定性时，不用换算长细比，而是对f值乘以相 应的折减系数。
刚架横梁刚度和柱顶水平位移验算
横梁容许挠度：
l 180
柱顶水平容许位移：
H 500
式中 l 、H分别为刚架横梁的跨度和柱的高度。
刚架节点设计
刚架横梁与柱拼装节点 刚架横梁屋脊拼装节点 柱脚设计 牛腿设计
h fi ——刚架边柱高度。
引进放大系数的原因是：当框架趋于侧移或有初 始侧倾时，不仅框架柱上的荷载Pfi对框架起倾 覆作用，摇摆柱上的荷载Pli也同样起倾覆作用。 这就是说，图1-10框架边柱除承受自身荷载的不 稳定效应外，还要加上中间摇摆柱荷载效应。因 此需要根据比值Σ(Pli／hli)／Σ(Pfi／hfi)对 边柱计算长度做出调整。
F 15mtw2 f
tf 235 tw fy
m 1 .5 M W ef
隅撑设计
当实腹式刚架斜梁的下翼缘受压时，必须在受压 翼缘两侧布置隅撑(山墙处刚架仅布置在一侧)作、 为斜梁的侧向支承，隅撑的另一端连接在檩条上。
隅撑间距不应大于所撑梁受压翼缘宽度的 16 235 fy
0.20
1.745 1.395 1.254 1.140 1.080 1.045 1.000 0.969
多跨刚架的中间柱为摇摆柱时，边柱的计
算长度应取为
式中
——放大系数；
——计算长度系数，由表1．2查得，但公式
《轻型门式钢架设计》课件

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避免超载
在使用过程中，应避免超载，以免对钢架造成损坏。
常见问题及处理方法
结构变形
如发现结构变形，应及时进行校正或更换部件。
连接松动
定期检查连接部位，如发现松动应及时紧固。
锈蚀
如发现锈蚀，应立即进行清理和防锈处理。
保养与维修建议
制定维护计划
建立定期维护计划，并严格执行。
专业维修
对于较严重的损坏或问题，应请专业人员进行维修。
稳定性分析
进行稳定性分析，确保轻型门式钢架在各种工况下均能保持稳定 ，不发生失稳或屈曲。
疲劳强度分析
根据预期的循环载荷，进行疲劳强度分析，评估轻型门式钢架的 疲劳寿命。
施工图设计
细化设计
根据计算分析结果，对轻型门式钢架的各个 构件进行详细的结构设计，确定其截面尺寸 、连接方式等。
绘制施工图
根据细化的结构设计，绘制详细的施工图纸，包括 各个构件的详图、节点连接方式等。
更新部件
对于损坏或老化的部件，应及时进行更换。
连接方式优化
选择合适的连接方式，如焊接、螺栓连接等，以 确保结构的整体性和稳定性，同时满足施工工艺 的要求。
节能减排设计
绿色建材选择
优先选择可再生、可循环利用的环保建材，如H型钢 、高强度螺栓等，以减少对环境的污染。
节能措施
采用节能设计，如双层玻璃、保温材料等，以提高建 筑的保温隔热性能，降低能耗。
连接方式
了解轻型门式钢架常用的连接方 式，如焊接、螺栓连接等，掌握 各种连接方式的适用范围和设计 要点。
节点设计
了解节点设计的原则和方法，能 够根据实际情况进行节点设计， 确保结构的稳定性和安全性。
03 轻型门式钢架设计流程
方案设计
钢结构门式刚架结构设计

钢结构门式刚架结构设计


V 0.5Vd
2 1
当为双轴对称截面时
M
N f
Af
(hw
t)(
f
N
A)
目前三十二页\总数七十二页\编于十点
1.3.3.3 梁腹板加劲肋的配置
梁腹板应在与中柱连接处、较大集中荷截作用处和翼缘转折处设 置横向加劲肋。其间距a取hw~2 hw 。中间加劲肋的设置应满足屈曲 后强度计算要求。中间加劲肋除承受集中荷载和翼缘转折产生 的压力外，还应承受拉力场产生的压力：
❖ 放大截面 ❖ 修改柱脚约束
❖ 若有摇摆柱，上端改为刚接
目前二十三页\总数七十二页\编于十点
➢ 受弯构件的挠度限值
门式刚架斜梁竖向挠度：（L为构件跨度）
仅支承压型钢板和檩条 L/180
尚有吊顶
L/240
有悬挂起重机
L/400
屋面坡度改变值：≤屋面坡度的1/3
檩条竖向挠度：
仅支承压型钢板
L/150
he=hc
28.1
hw tw kσ 235
fy
目前二十八页\总数七十二页\编于十点
图1.7 有效宽度分布
k
16
1 2 0.1121 2 1
2 1
目前二十九页\总数七十二页\编于十点
当腹板边缘最大应力1<f时，计算时可用R1代替式fy ，R为
抗力分项系数，对Q235和Q345钢，R=1.1。 当截面全部受压，即>0时
GB50018-2002
➢《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》
CECS102:98
CECS102:2002
目前八页\总数七十二页\编于十点
1.2 结构形式 和结构布置
1.2.1 门式刚架的结构形式
门式刚架设计课件

门式刚架设计课件

门式刚架设计课件第一章：引言1.1 课程介绍本课程主要介绍门式刚架的设计原理、结构特点、计算方法以及实际应用。

通过学习本课程，学生将掌握门式刚架设计的关键知识和技能，为将来从事相关工程设计、施工和研究打下良好的基础。

1.2 课程目标通过本课程的学习，学生应能够：- 理解门式刚架的基本概念和分类；- 掌握门式刚架的结构特点；- 能够进行门式刚架的强度、稳定性和刚度分析；- 熟悉门式刚架的设计规范和标准；- 能够运用理论知识解决实际工程中的门式刚架设计问题。

第二章：门式刚架的基本概念2.1 门式刚架的定义门式刚架是一种常用于工业厂房、仓库、体育馆等建筑结构中的框架结构，其由立柱、横梁和斜撑组成。

门式刚架能够有效地承受垂直荷载和水平荷载，并具有较好的整体刚度和抗震性能。

2.2 门式刚架的分类门式刚架可以根据其横截面形状和结构形式进行分类，常见的分类包括热轧H型钢门式刚架、工字型钢门式刚架、箱形钢门式刚架等。

第三章：门式刚架的结构特点3.1 立柱门式刚架的立柱是承受垂直荷载的主要承重构件，通常采用H型钢或工字型钢。

立柱的截面积和截面尺寸将直接影响门式刚架的承载能力和稳定性。

3.2 横梁门式刚架的横梁承受横向荷载，连接立柱并支撑屋面或天棚。

横梁通常采用工字型钢、箱形钢或焊接钢板构成，其刚度和稳定性需满足设计要求。

3.3 斜撑门式刚架的斜撑通过连接立柱和横梁来增加结构的稳定性和抗侧移能力，一般采用角钢或圆钢构成。

第四章：门式刚架的设计原则4.1 强度设计门式刚架的设计应满足承载能力和变形要求，根据受力情况和材料特性合理确定截面尺寸和构件的截面积。

4.2 稳定性设计门式刚架的稳定性设计应满足构件的侧向稳定和整体稳定要求，通过合理设置斜撑和连接件来增强结构稳定性。

4.3 刚度设计门式刚架的刚度设计应满足结构在受力工况下的变形限制，通过合理设计构件截面尺寸和刚度布置来保证结构的刚度。

第五章：门式刚架的设计规范和标准5.1 国家标准门式刚架的设计应符合相关国家标准和规范要求，例如《钢结构设计规范》（GB 50017-2017）和《建筑结构荷载标准》（GB 50009-2012）等。