单层刚架结构.ppt

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1、第八章单层刚架刚架：梁、柱之间为刚性连接的结构称为刚架，单层刚架也称为门式刚架；排架：梁与柱之间为铰接的单层结构称为排架；框架：多层多跨的刚架结构称为框架。单层刚架是梁柱合一的结构，杆件较少，结构内部空间较大，便于利用；一般由直杆组成，制作方便。门式刚架从材料上来看，可采用钢筋混凝土结构或钢结构。横梁为折线形的门式刚架更具有受力性能良好、施工方便、造价较低和建筑造型美观等优点。适于双坡屋面的单层中、小型建筑，在中小型厂房、体育馆、礼堂、食堂等中小跨度的建筑中广泛应用。门式刚架刚度较差，受荷载后产生跨变，当用于工业厂房时，吊车起重量不

2、宜超过100kN。但与拱结构相比，刚架仍然属于以受弯为主的结构，材料强度不能充分发挥作用，结构自重较大，跨度受限。门式刚架排架钢框架门式刚架的外形选择主要考虑建筑排水和建筑造型的需要主要分为：单跨，双跨，多跨，带毗屋，带挑檐等形式门式刚架钢结构体系主要包括：主结构——刚架，吊车梁次结构——檩条，墙架柱（抗风柱），墙梁支撑结构——屋盖支撑，柱间支撑，系杆围护结构——屋面系统（屋面板、采光板、通风器等），墙面系统（墙板、门窗）单层刚架结构的特点：1、属于平面结构体系；2、横梁与柱刚接，梁跨中弯矩值得到降低，具有良好的受力性能（相对排架结

3、构，内力小于排架结构）；3、杆件较少，结构内部空间大，便于利用；4、杆件少，制作方便，施工方便，造价较低，建筑造型美观；5、适于双坡屋面的单层中、小型建筑（如中小型的厂房、体育馆、礼堂、食堂等）；6、刚度较差，受荷后易产生挠度(吊车起重量不宜超过10吨)；7、刚架结构自重较大，用料较多，适用跨度受到限制（相对拱结构）。影响单层刚架结构受力的主要因素1.支座约束条件2.梁柱线刚度比3.门式刚架的高跨比4.结构构造5.温度变化6.支座移动8.1单层刚架结构的种类与受力特点1、约束条件对结构受力的影响按构件布置和支座约束条件分类无铰刚架、

4、两铰刚架和三铰刚架。刚架随铰位的变化--结构内力不同与排架相比：在竖向荷载作用下，由于柱对梁的约束作用，减少了梁跨中的弯矩和挠度。与排架相比：在水平荷载作用下，由于梁对柱的约束作用减少了柱底的弯矩和侧向变位。刚架由于横梁与立柱整体刚性连接，减少了横梁中的弯矩值。排架由于横梁与立柱为铰接，弯矩峰值较刚架大很多。刚架结构比排架结构轻巧，并可节省钢材约10%，混凝土约20%。特点：梁的约束减少了柱内弯矩；因此，刚架在竖向荷载作用下，柱对梁的约束减少了梁的跨中弯矩；在水平荷载作用下，梁对柱的承载力和刚度都大于排架结构。三种门式刚架受力比较：

5、三种不同型式的刚架弯矩图无铰刚架两铰刚架三铰刚架1、无铰刚架：柱脚与基础固结，为超静定（三次）结构，刚度好、但与两铰、三铰拱比，基础承受的弯矩大，基础耗料大，且地基的不均匀沉降将会引起结构内力的变化，因此，地基条件较差时慎用。2、两铰刚架：铰接的柱基不承受弯矩作用，构造简单，省工省力，当基础有转角时，对结构内力没有影响。但基础发生不均匀沉降时，同样对结构内力有影响，其刚度较三铰刚架大，故适用于较大跨度。3、三铰刚架：梁、柱节点弯矩较大，刚度较差，不适合于有桥式吊车的厂房，仅用于无吊车或小吨位悬挂吊车的建筑。当其跨度较大时，半榀三铰刚

6、架的悬臂太长，致使吊装不便，而且吊装内力大，所以，它适用于跨度小于（<12m）或地基较差的情况。4、在实际工程中，大多采用两铰刚架和三铰刚架及由其组成的多跨结构，无铰刚架很少采用。5、约束条件：从受力分析可以看出，约束越多，内力变形越小；支座的移动也将使超静定结构产生内力。刚架结构并不是十分合理的结构。一方面它与连续梁相似。仍为利用梁柱受弯来承受荷载的结构，另一方面因为它是一个典型的平面结构，在其自身平面外刚度极小，必须布置适当的支撑。2、梁柱线刚度比对结构内力的影响根据力学原理，结构的内力按结构的刚度大小分配。因此，梁柱线刚度的的

7、比不同，它们各自分配的内力也不同，梁柱线刚度比大的，分配到的内力也越大。竖向荷载作用下k→∞，接近简支梁；k→0，接近两端固定的梁。顶端水平荷载作用下k→∞，接近单层框架；k→0，接近单层排架。3、门式刚架的高跨比对结构受力的影响高跨比越大，支座推力越小。门式刚架的跨度与柱高的比例问题，即高跨比h/L，从结构观点看，由于柱高的减少将使推力增大，从推力线来看，对三铰门架来说，最好的形式是高度大于跨度；但对两铰门架来说，由于跨中弯矩的存在，跨度稍大于高度就成为合理的了。总的来说，高跨比H/L=0.75是比较合理的。4、结构构造对结构受力

8、的影响用以减少刚架横梁的跨中弯矩及截面高度。对静定结构（三铰刚架）无影响5、温度变化6、支座位移按构件布置和支座约束条件分类无铰刚架、两铰刚架、三铰刚架按结构材料分类胶合木结构刚架、钢筋砼刚架、钢结构刚架按构件截面分类实腹式、空腹式、