第七章钢架与门式刚 第一 桁架的特点和应用桁架是指由直杆在杆端 相互连接而组成的以抗弯为主的格构式结构。桁架 中的杆件大多只承受轴向力,材料性能发挥较好 特别适用于跨度或高度较大的结构。 桁架主要用于空间桁架(网架和塔架)、平面 桁架(屋架、吊车桁架、水工结构中的钢栈桥、钢 桁架引桥、钢闸门中的桁架等) 本章主要介绍平面简支桁架的设计。 影响桁架外形选 择的因素:1.满足使用要求;2受力合理;3便于 制做和安装;4.综合技术经济效果好
第七章 钢桁架与门式刚架 第一节 概述 一、桁架的特点和应用 桁架是指由直杆在杆端 相互连接而组成的以抗弯为主的格构式结构。桁架 中的杆件大多只承受轴向力，材料性能发挥较好， 特别适用于跨度或高度较大的结构。 桁架主要用于空间桁架（网架和塔架）、平面 桁架（屋架、吊车桁架、水工结构中的钢栈桥、钢 桁架引桥、钢闸门中的桁架等）。 本章主要介绍平面简支桁架的设计。 二、平面桁架的外形和腹杆体系 影响桁架外形选 择的因素：1.满足使用要求；2.受力合理 ；3.便于 制做和安装 ；4.综合技术经济效果好
常用的平面桁架的外形如图 个区 四 四区区科 (D 图71桁架形式 桁架应具有适当的中部高度H和端部高度H0(三角形桁架端 部高度为零)。H取决于运输界限(铁路运输为3.85m)和建筑高 度要求的最大限值 Hoy、刚度要求的最小限值Hm、以及使弦杆 和腹杆总用钢量最少的经济高度He。简支梯形和平行弦桁架,通 常H(1/6~1/10)L,简支梯形钢桁架对端部高度H无特殊要求 当梯形钢桁架与柱刚接时,桁架端部有负弯矩,要求H具有一定 高度。钢屋架中常用H=(1.8-2.2)m
常用的平面桁架的外形如图 桁架应具有适当的中部高度H和端部高度H0（三角形桁架端 部高度为零）。H取决于运输界限（铁路运输为3.85m）和建筑高 度要求的最大限值Hmax、刚度要求的最小限值Hmin、以及使弦杆 和腹杆总用钢量最少的经济高度Hec。简支梯形和平行弦桁架，通 常H=（1/6 ~ 1/10）L ,简支梯形钢桁架对端部高度H0无特殊要求。 当梯形钢桁架与柱刚接时，桁架端部有负弯矩，要求H0具有一定 高度。钢屋架中常用H0 =（1.8~2.2）m
门式刚槊的特点和应用 门式刚架是由梁、柱单元构件组成的 单跨或多跨刚架,具有轻型屋盖和轻型外墙,可以 设置起重量不大于300kN(30吨)的中、轻级工 作制桥式吊车或30kN(3吨)悬挂式起重机的单 层房屋钢结构。 Widespan大跨度结系篮 门式钢架缋墙 屈面系统 〔为日后扩建 檩条 面迟 内柱 边揹雨篷 边墙墙筋 饰面系统 直立柱 变面(中间框架 培面系統 瑞塔屋面梁句墙柱 边墙挑檐〈中间框架)支撑 翡遗端墙挑 墙筋
三．门式刚架的特点和应用 1.定义 门式刚架是由梁、柱单元构件组成的 单跨或多跨刚架，具有轻型屋盖和轻型外墙，可以 设置起重量不大于300kN（30吨）的中、轻级工 作制桥式吊车或30kN（3吨）悬挂式起重机的单 层房屋钢结构
压型钢 压型钢 刚架梁 架柱 a)横向倒面图 面盖板 屋脊盖板 拉条 檩条 屋酱镶边 墙 主框架梁 盖支 主框架 基础角钢 柱间支 l墙核梁 山墙镶边 山墙边角钢 墙角柱 山培板 抗风柱 外墙角镶边 cb)门式刚架房屋的组成 图7-2门式刚架
2.门式刚架的特点 (1)结构自重轻,基础造价低。 (2)外形简洁、美观。 (3)对抗震非常有利。 (4)建造速度快,装拆方便。 3,适用范围门式刚架通常用于跨度为9~36m(我国单 跨门式刚架的跨度已达到72m);柱距为45~12m;柱 高为4.5~9m;设有吊车起重量较小的单层工业房屋或 公共建筑 四,门式刚架的结构形式 门式刚架的结构形式可按不同的考虑划分 刚架的构件体系:可分为实腹式和格构式刚架。 分有普通型钢截面、薄壁型钢截面和钢 管截面刚架等;
2．门式刚架的特点 (1)结构自重轻, 基础造价低。 (2) 外形简洁、美观。 (3) 对抗震非常有利。 (4) 建造速度快，装拆方便。 3．适用范围 门式刚架通常用于跨度为9～36m（我国单 跨门式刚架的跨度已达到72m）；柱距为4.5～12m；柱 高为4.5～9m；设有吊车起重量较小的单层工业房屋或 公共建筑。 四．门式刚架的结构形式 门式刚架的结构形式可按不同的考虑划分： 1. 按刚架的构件体系：可分为实腹式和格构式刚架。 2. 按结构选材分 ：有普通型钢截面、薄壁型钢截面和钢 管截面刚架等 ；
3,按跨度分为单跨、双跨或多跨的单、双坡门 式刚架 1I111I1111 Cb) d II 图7-3门式刚架的形式 (a)单跨双坡(b)双跨双坡(c)四跨双坡(d)单跨双坡带挑檐 (e)双跨单坡(毗屋)(f)双跨单坡(g)双跨四坡 有等截面和变截面刚架。设有 桥式吊车时,柱宜采用等截面构件 点横梁与柱为刚接,柱脚多采用铰支。当 用于厂房且有吊车时,或水平荷载较大,檐口标 较高或刚度要求较高时,宜将柱脚设计为刚接
3．按跨度分为 单跨、双跨或多跨的单、双坡门 式刚架。 4．按截面形式分 有等截面和变截面刚架。设有 桥式吊车时，柱宜采用等截面构件。 5．节点 横梁与柱为刚接，柱脚多采用铰支。当 用于厂房且有吊车时，或水平荷载较大，檐口标高 较高或刚度要求较高时，宜将柱脚设计为刚接
6.围护结构 屋盖常采用压型钢(铝)板屋面板和Z形冷 弯薄壁型钢檩条。 外墙宜采用槽形或帽形冷弯薄壁型钢墙梁和 双层压型钢板,并在双层压型钢板中间设置玻璃 纤维棉等卷材隔热(或保温)层的结构体系。墙梁 宜布置在刚架柱的外侧。墙体底部1m高也可采 用砌体结构,对保护墙体非常有利,在实际工程 中采用较多。 板缝宜采用咬合或扣合式方式。支座若采用 可滑动式连接件,可解决温度应力问题
6．围护结构 屋盖常采用压型钢（铝）板屋面板和Z形冷 弯薄壁型钢檩条。 外墙宜采用槽形或帽形冷弯薄壁型钢墙梁和 双层压型钢板，并在双层压型钢板中间设置玻璃 纤维棉等卷材隔热(或保温)层的结构体系。墙梁 宜布置在刚架柱的外侧。墙体底部1m高也可采 用砌体结构，对保护墙体非常有利，在实际工程 中采用较多。 板缝宜采用咬合或扣合式方式。支座若采用 可滑动式连接件，可解决温度应力问题
结构平面布置 定位轴线及尺于刚架柱的定位轴线取柱外皮 轴线取通过变截面梁段最小端中心与斜梁上 表面平行的轴线。檐口高度取地坪至房屋外侧檩 条上缘的高度;最大高度取地坪至屋盖顶部檩条 上缘的高度;宽度取房屋侧墙墙梁外皮之间的距 离;长度取两端山墙墙梁外皮之间的距离。 2桂网布置在满足使用要求和经济要求的前提下 确定最佳跨度和柱距。门式刚架房屋钢结构的纵 向温度区段长度不大于300m,横向温度区段长 度不大于150m。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;或者设置双柱
三．结构平面布置 1.定位轴线及尺寸 刚架边柱的定位轴线取柱外皮； 斜梁轴线取通过变截面梁段最小端中心与斜梁上 表面平行的轴线。檐口高度取地坪至房屋外侧檩 条上缘的高度；最大高度取地坪至屋盖顶部檩条 上缘的高度；宽度取房屋侧墙墙梁外皮之间的距 离；长度取两端山墙墙梁外皮之间的距离。 2.柱网布置 在满足使用要求和经济要求的前提下 确定最佳跨度和柱距。门式刚架房屋钢结构的纵 向温度区段长度不大于300m，横向温度区段长 度不大于150m。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；或者设置双柱
3山墙结构布置山墙结构方案(1)由屋面斜 两侧角柱、抗风柱、墙梁和墙板组成的结构体系 优点是角柱有利于纵、横两个方向的墙梁连接, 缺点是山墙架结构的横向刚度较差,并且不利于 房屋的纵向扩建。(2)用横向框架代替斜梁和 角柱。这种结构方案的优点是加强了山墙架结构 的横向刚度,特别适用于有桥式吊车的厂房和沿 纵向需要扩建的房屋。抗风柱的布置应与屋面横 向水平支撑的节点位置相配合。 4墙布置墙梁的间距与墙板的承载能力、房屋 所在地区的基本风压及房屋的高度等有关,同时 在门、窗框上端、窗台、檐口及室内地面处均应 设置墙梁
3.山墙结构布置 山墙结构方案（1）由屋面斜梁、 两侧角柱、抗风柱、墙梁和墙板组成的结构体系。 优点是角柱有利于纵、横两个方向的墙梁连接， 缺点是山墙架结构的横向刚度较差，并且不利于 房屋的纵向扩建。（2）用横向框架代替斜梁和 角柱。这种结构方案的优点是加强了山墙架结构 的横向刚度，特别适用于有桥式吊车的厂房和沿 纵向需要扩建的房屋。抗风柱的布置应与屋面横 向水平支撑的节点位置相配合。 4.墙梁布置 墙梁的间距与墙板的承载能力、房屋 所在地区的基本风压及房屋的高度等有关，同时 在门、窗框上端、窗台、檐口及室内地面处均应 设置墙梁
第二节支撑设计 桁架支撑设计 (-)桁架支撑的作用 平面桁架在其本身平面内具有较大的刚度, 但在垂直于桁架平面方向(桁架平面外)不能保 持其几何不变,即使桁架上弦与檩条或屋面等铰 接相连桁架仍会侧向倾倒(如图74()中虚线 所示)。为了防止桁架侧向倾倒破坏和改善桁架 工作性能,对于平面桁架体系,必须设置支撑系 统(水工结构中也称为联结系)。 桁架支撑的作用主 (1)保证桁架结构的空间几何稳定性即形状不变
第二节 支撑设计 一、桁架支撑设计 （一）桁架支撑的作用 平面桁架在其本身平面内具有较大的刚度， 但在垂直于桁架平面方向（桁架平面外）不能保 持其几何不变，即使桁架上弦与檩条或屋面等铰 接相连桁架仍会侧向倾倒（如图7-4（(a)中虚线 所示）。为了防止桁架侧向倾倒破坏和改善桁架 工作性能，对于平面桁架体系，必须设置支撑系 统（水工结构中也称为联结系）。 桁架支撑的作用主要是： （1）保证桁架结构的空间几何稳定性即形状不变