轻型门式刚架结构

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根据跨度、高度及荷载不同，门式刚架的梁、柱可采用变截面或等截面的实腹焊接工字形截面或轧制H形截面。设有桥式吊车时，柱宜采用等截面形式。变截面形式通常改变腹板的高度，做成楔形，必要时也可改变腹板厚度。结构构件在运输单元内一般不改变翼缘截面，必要时可改变翼缘厚度，邻接的运输单元可采用不同的翼缘截面，两单元相邻截面高度宜相等。铰接柱脚的刚架柱宜采用渐变截面的楔形柱。刚接柱脚的刚架宜采用等截面柱或阶形柱。设有桥式吊车时，柱宜采用等截面形式。多跨刚架中间柱与刚架斜梁的连接可采用铰接，连接构造简单，制作、安装方便，两端铰接的中间柱称为摇摆柱。摇摆柱不参与抵抗侧向力，截面也比较小，全部的抗侧力由边柱和梁形成的刚架承担。当房屋无桥式吊车，且房屋不是很高、风荷载也不是很大时，中间柱宜采用摇摆柱，由于边柱的高度相对比较小，材料能够比较充分地发挥作用。但在设有桥式吊车的房屋中，中间柱两端宜采用刚接，以增加刚架的侧向刚度。柱脚可采用刚接或铰接形式，前者可节约钢材，但基础费用有所提高，加工、安装也较为复杂。门式刚架的柱脚通常按铰接设计。当设有5t以上桥式吊车时，为提高厂房的抗侧移刚度，柱脚宜采用刚接形式，多跨房屋的中柱与斜梁也宜采用刚接连接。门式刚架的跨度，应取横向刚架柱轴线间的距离。宜为9～36m。当边柱宽度不相等时，其外侧应对齐。对无吊车或吊车吨位较小时，经济跨度在18m~21m，而吊车吨位较大时，经济跨度在24m~30m。门式刚架的高度，应取地坪至柱轴线与斜梁轴线交点的高度，应根据使用要求的室内净高确定，有吊车的厂房应根据轨顶标高和吊车净空要求确定。宜为4.5～9.0m，必要时可适当加大，当有桥式吊车时不宜大于12m。当需要设置伸缩缝时，可在搭接檩条的螺栓连接处采用长圆孔，并使该处屋面板在构造上允许胀缩，吊车梁与柱的连接宜采用长圆孔。或设置双柱。屋面檩条一般应等间距布置。但在屋脊处，应沿屋脊两侧各布置一道檩条，使得屋面板的外伸宽度不要太长（一般不大于200mm）；在天沟附近应布置一道檩条，以便与天沟固定。门式刚架轻型房屋钢结构的支撑，宜采用带张紧装置的十字交叉圆钢组成，圆钢与构件的夹角宜接近45o，在30o~60o范围。当设有不小于5t的桥式吊车时，柱间支撑宜采用型钢形式。由支撑斜杆等组成的水平桁架，其直腹杆宜按刚性系杆考虑，在温度区段端部吊车梁以下不宜设置柱间刚性支撑。刚性系杆可由檩条兼作，此时应满足对压弯构件的刚度和承载力的要求。当不满足时，可在刚架斜梁间加设钢管、H型钢或其它截面的杆件。第二节轻型门式刚架的结构形式和布置[例3-1]南京某公司拟建一长度72m、跨度18m的厂房，采用门式刚架结构，柱距6m，刚架高度5.7m，屋面坡度1:10，屋面及墙面采用夹心彩钢板，檩条间距15m。试布置厂房结构的屋盖横向支撑和柱间支撑。 二、荷载效应组合荷载效应组合应符合以下原则：⑴屋面均布活荷载不与雪荷载同时考虑，应取两者中的较大值；⑵积灰荷载应与雪荷载或屋面均布活荷载中的较大值同时考虑；⑶施工或检修集中荷载不与屋面材料或檩条自重以外的其它荷载同时考虑；⑷多台吊车的组合应符合现行国家标准《建筑结构荷载规范》的规定；⑸风荷载不与地震作用同时考虑。在风荷载标准值作用下的刚架柱顶位移不应超过下列限值：(1)不设吊车：采用轻型钢板墙时为h/60，采用砌体墙时为h/100，h为柱高；(2)设有桥式吊车：吊车有驾驶室时为h/400，吊车由地面操作时为h/180，h为柱高。[例3-2]试进行中间门式刚架的荷载、内力计算和位移验算，地面粗糙度B类。其它条件同例3-1。解：本刚架采用铰接柱脚，柱为变截面焊接H型钢，假定小头截面为H220×200×6×10，大头截面为H500×200×6×10；梁为等截面焊接H型钢，采用H500×180×6×10。（1）荷载取值：根据门刚规程CECS102:2002，由于门式刚架受荷投影面积6×18=108m2＞60m2，屋面竖向均布活荷载标准值取0.3kN/m2，根据《建筑结构荷载规范》，南京市50年基本风压W0=0.40kN/m2，基本雪压S0=0.65kN/m2；夹心彩钢板0.15kN/m2，檩条或墙梁及支撑取0.1kN/m2。门式刚架的风荷载体型系数按表3-1封闭式中间区取值，如图3-16。（2）荷载计算1）横梁上作用荷载恒载标准值：g=（0.15+0.1）×6=1.5kN/m当刚架梁、柱自重不是由有限元程序自动计算时，恒载标准值中应计入梁、柱自重。活载标准值：q=0.65×6=3.9kN/m（基本雪压大于均布活荷载）2）风荷载（垂直于构件表面）风压高度变化系数μz=1.0迎风面柱上：qw=1.0×0.25×0.40×6=0.6kN/m横梁上：qw=1.0×1.0×0.40×6=2.4kN/m背风面柱上：qw=1.0×0.55×0.40×6=1.32kN/m 横梁上：qw=1.0×0.65×0.40×6=1.56kN/m