轻型房屋钢结构设计规范解析

轻型房屋钢结构设计规范解析内容摘要：

661  BH 和 BS。  为刚架实体面积与山墙毛面积之比， H 为檐口高度， B 为房屋宽度， S 为柱间距。 部分封闭围护房屋指房屋中由一个受正风压的墙面，其上的永久性开口面积超过该墙面面积的 5%，也超过其余墙面和屋面上永久性开口面积之和，而其余墙面和屋面上的永久性开口之和不应超过这些墙面和屋面面积的 20%。 开敞式房屋 指全部外墙至少由 80%以上永久性开口面积。 此外都为封闭式房屋。 屋面或墙面上的采光、窗户以及由门的门洞，不作为永久性开口面积。 坡度不大于 1/6 的单坡屋面房屋承受横向风荷载时，以跨度的 1/2 作为屋顶风荷载体型系数分区界线；该界线分区作用与双坡房屋的屋脊线相同（图 ）；承受纵向风荷载时，山墙檐口较低一侧不另设区域 Wz（图 ）。 各区域上的风荷载体型系数μ s 与第 条的规定相同。 Wz 的取值同第 条。 (a) (b) 图 单坡屋面房屋风荷载体型系数的分区界线 坡度不大于 1/6 的房屋，局部风荷载体型系数μ s可按表 和表 的规定取用。 图 双坡屋面房屋风作用区域 双坡屋面房屋局部风荷载体型系数μ s 表 构件 风作用区域 全封闭围护房屋 部分封闭围护房屋 屋檩与墙梁 承载面积 A≥ 10m2 r s c w e 或 + 或 + 或 + 或 + 屋面板、墙板及连接件 承载面积 A≤ 1m2 r s c w e 或 + 或 + 或 + 或 + 外挑屋檐屋面及连接件承载面积 A≤ 1m2 r s c 外挑屋檐檩条及梁 承载面积 A≥ 10m2 r s c 山墙墙架抗风柱 承载面积 A≥ 20m2 w e 或 + 或 + 或 + 或 + 山墙墙架横梁 承载面积 A≥ 10m2 r s ,c 注：（ 1）当屋面结构以及外挑屋面构件承载面积介于 1m2 和 10m2之间时，可采用半对数线性插值，即      Asssss 10l o g2 110101   式中： 1s 和 10s 分别为 A=1 和 A=10 时的局部风荷载体型系数。 （ 2）风作用区域图见图 ，其中 Wz的取法与第 条相同。 （ 3）对于开敞式房屋，墙梁、墙板及连接件的风荷载体型系数取表 的值，屋檩、屋面板及连接件的风荷载体型系数取外挑屋檐与 乘表 两者中之较大值。 坡度大于 1/20但不大于 1/6的单坡屋面房屋局部风荷载体型系数μ s 表 风作用区域 承载面积 A（ m2） A≤ 1 1＜ A＜ 10 A≤ 10 c s r (10A)－ log(10A)－ log(10A)－ 注：（ 1）风作用区域图见图 ~2 （ 2）坡度大于 1/20 但不大于 1/10 时，局部风荷载体型系数可减少 15%。 （ 3）坡度小于等于 1/20 时，局部风荷载体型系数采用表 中屋檐、屋面板及连接件的风荷载体型系数。 （ 4）对于部分封闭围护房屋，风吸系数应增加 （指绝对值）。 （ 5）对于开敞式房屋，局部风荷载体型系数的取值与表 中的注（ 3）相同。 图 单坡屋面房屋风作用区域 高出屋面的周边凸出物，其局部风荷载体型系数μ s 取 (Ⅱ ) 轻型门式钢刚架的设计 一．结构设计 （一） 结构体系 屋面：压型钢板 墙面：压型钢板 檩条：冷弯薄壁型钢 墙梁：冷弯薄壁型钢 刚架：实腹变 截面工形柱和横梁。 （翼缘宽度不改变） 交叉支撑：张紧圆钢 （二） 刚架形式 单跨： 双跨： 多跨： （三） 结构要点 柱脚：多为铰接，有桥式吊车时，宜为刚接 屋面坡度：用压型钢板时，宜取 1/10~1/15 屋面隔热：常用隔热卷材，也用带隔热层的夹心板材 构件连接：工厂 焊接 工地 高强度螺栓连接 柱：工形截面 楔形柱 横梁：工形截面变高度梁 刚架跨度： 9~36m 刚架高度： ~ 刚架间距： ~12m 挑檐长： ~ 山墙：无吊车时，不设门式刚架 有吊车时，应设门式刚架 （四） 支撑布置 1． 屋盖支撑应使屋盖能够成独立的空间稳定体系。 2． 柱间支撑间距应按安装条件确定，不应大于 60m。 3． 柱间支撑开间应同时设置屋盖横向支撑。 4． 刚性系杆应设置在：刚架转折处，横梁和立柱需侧向支撑处。 刚性系杆可为钢管、 H 形钢等，也可用檩条或墙梁作。 二．结构分析 1． 变截面门式刚架应采用弹性方法分析。 2． 门式刚架通常按平 面结构分析，不考虑蒙皮效应，不考虑空间作用。 3． 门式刚架内力和位移可用有限单元法。 变截面构件可分成若干段等截面单元，也可采用楔形单元。 4． 地震作用可采用底部剪力法分析。 三．刚架构件设计 本节均按门式刚架技术规程（ CECS 102:98）编写。 上海市轻钢结构设计规程的公式并不一样，但计算结果基本相同。 可以参阅该设计规程。 （一） 变截面刚架构件 1． 受压板件的计算 （ 1） 工形截面构件的腹板，当腹板高度变化≤ 60mm/M 时可考虑屈曲后强度，其抗剪承载力设计值 dwwd thV  当 w vd f 当  w    vwd   当 w   vwd f  hw──── 楔形腹板取平均高度 λ w─── 参数 ywwwfkth23537  当 1wha 时，  ahk w 当 1wha 时，  ahk w 当仅有支座加劲肋时， kτ = （ 2） 工形截面受弯构件在弯矩和剪力共同作用下 当 V≤ ， M≤ Me 当 ＜ V≤ Vd时，     21 dfef VVMMMM fWM ee   fthAM wff  （ 3） 工形截面压弯构件在轴力、弯矩和剪力共同作用下 当 V≤ ， xee MM  当 ＜ V≤ Vd时，     21 dNfNexf VVMMMM eeeNe AWNMM   efwfNf A AthNMM  （ 4） 工形截面在考虑屈曲后强度时，应按腹板的有效宽度计算截面特性 腹板有效宽度分布，如下图所示： σ 2 = φσ 1σ 1σ 2σ 1 当截面全部受压，即 012  时 521 ee hh 12 eee hhh  当截面全部受拉 ，即 012  时 ee hh  ee hh  （ 5） 腹板的有效宽度 按下式计算 当截面全部受压时， ee hh  当截面全部受拉时，受拉区全部有效；受压区 ce hh  当 p 时 ρ =1 当  p 时，    p 当 p 时，    p ywwpfkth         16 22k 当板边最大应力 f1 时，可用 1Rr 代替上式中的 fy。 对 Q23 Q345 钢 Rr （ 6） 考虑横梁腹板的屈曲后强度时，横向加劲肋除承受集中荷载、翼缘转折产生的压力外，还承受腹板拉力场产生的压力 bwws thVN  当  w 时，    vwb   当 w 时，vwb f21  2． 变截面柱的稳定性计算 （ 1） 平面内稳定 fWNNMANexEmxex 11001  脚标 0：指变截面柱的较小端 脚标 1：指变截面柱的较大端 （ 2） 平面外稳定 fWMAN ebtey  1100  y ───变截面柱在弯矩作用平面外的 轴心受压稳定系数，以变截面柱的小头为准； b ───均匀弯曲的楔形受压构件的整体稳定系数 （ 3） 变截面楔形柱在刚架平面内的计算长度 H0=μ h μ───计算长度系数，柱脚为铰接时可按规程表查得。 柱脚为铰接或刚接时也可按下式计算 3024SHEI S───刚架在柱顶单位水平荷载作用下的侧移刚度 1S  ───按一阶弹性分析得到的在柱顶单位水平荷载下的侧移 在 一般的柱脚构造情况下，按公式计算μ时，μ还可以乘以 柱脚与基础铰接时， 柱脚与基础刚接时， （ 4） 多跨门式刚架变截面楔形柱在刚架平面内的计算长度的计算公式与单跨相同 a) 当中间柱为上下铰接时，计算长度系数的计算与单跨相同，但横梁的长度应取边柱到相邻柱之间距离的 2 倍。 计算长度系数还应乘以放大系数η  fNN11 N1───中间柱轴向力 Nf───边柱轴向力 中间柱的计算长度系数 μ = b) 当中间柱非上下铰接时，多柱的计算长度系数  ii iEi hNSNN 10  柱脚与基础铰接时，μ还可乘以 柱脚与基础刚接时，μ还可乘以 （ 5） 变截面柱在弯矩作用平面外的计算长度应取纵向支撑间的距离。 （ 6） 刚架柱的弯矩等效系数 a) 弯矩作用平面内 有侧移框架： mx 无侧移框架： 有横向荷载时， mx 无横向荷载时，    1 MMmx  101 dd b) 弯矩作用平面外 一端弯矩为零时， 200 ExExt NNNN 两端弯矩基本相同时， t （ 7） 均匀弯矩工形截面楔形受弯构件的整体稳定系数  yywsxyb fhtW hA 2 3 3 2 0 0040002  0ysy il  fs Alh   000 38 yw il  3． 门式刚架横梁的稳定性计算 （ 1） 横梁在平面内和平面外的稳定性计算公式与变截面柱的相同。 （ 2） 横梁在平面内的计算长度 山形门式刚架───斜梁长度 多跨门式刚架───相邻柱子间 的斜梁长度 （ 3） 横梁在平面外的计算长度应取最大受压翼缘侧向支撑点间的距离 四．支撑构件设计 （一） 隅撑 1． 隅撑布置： （ 1） 实腹式刚架横梁下翼缘受压时，可在下翼缘的受压处布置成对的隅撑，另一端连接在檩条上。 （ 2） 实腹式刚架柱内侧翼缘受压时，可沿内侧翼缘设置成对的隅撑，另一端连接在墙梁上。 2． 隅撑截面：一般用单角钢制作。 3． 隅撑的设计 按轴心受压构件设计，轴压力 N 为： yfAfN 235cos85  隅撑成对布置时，每根隅撑的计算轴力为 N/2 （二） 其他支撑 1． 支撑内力按桁架分析 起减小压杆计算长度作用的支撑尚应增加由上式算 得的内力。 式中 A为被支撑受压部位的截面面积 2． 交叉支撑和柔性系杆可按拉杆设计，非交叉支撑重的受压杆件以及刚性系杆应按压杆设计。 （Ⅱ） 冷弯薄壁型钢檩条与墙梁的设计 一．引言 轻型门式钢刚架因具有明显的优越性，已在单层轻型房屋中应用并正在日益推广。 在门式刚架轻型房屋钢结构体系中，屋盖应采用压型钢板屋面板和冷弯薄壁型钢檩条，外墙面也宜采用压型钢板墙面板和冷弯薄壁型钢墙梁。 本文主要介绍冷弯薄壁型钢檩条和墙梁的设计。 冷弯薄壁型钢与一般热扎型钢相比具有以下几个特点： 1． 材料性能 的冷弯效应。 冷弯效应将使材料的屈服强度提高。 如何利用这已特点，可在设计中采用考虑冷弯效应的强度设计值，在现行国家标准《冷弯薄壁型钢结构技术规范》中有明确规定，本文不再赘述。 2． 截面中受压板件的。