门式刚架轻钢结构抗风柱的设计与分析_pdf

抗风柱设计和支撑设计

一、 抗风柱设计和支撑设计 1、抗风柱设计 跨度18米的两端山墙封闭单层厂房，檐口标高8米，每侧山墙设置两根抗风柱，形式为实腹工字钢。山墙墙面板及檩条自重为0.15kN/m 2，基本风压为0.55kN/m 2，试设计抗风柱的截面。 1）荷载计算 墙面恒载值2/15.0m kN p =; 风压高度变化系数0.1=z μ，风压体型系数9.0=s μ,风压设计值20/693.055.00.19.04.14.1m kN z s =×××==ωμμω； 单根抗风柱承受的均布线荷载设计值： 恒载m kN L p q /26.11815.03 14.1314.1=×××=×××=； 风荷载m kN L q W /82.518693.03 14.1314.1=×××=×××=ω。 2） 内力分析 抗风柱分析模型 抗风柱的柱脚和柱顶分别由基础和屋面支撑提供竖向及水平支承，分析模型如上图。可得到构件的最大轴压力为12.3kN ，最大弯矩为46.6m kN ?。 3） 截面选择 取工字钢截面为300x200x6x8，绕强轴长细比62，绕弱轴考虑墙面檩条隅撑的支承作用，计算长度取3米，那么绕弱轴的长细比为65，满足抗风柱的控制长细比限值[]λ150的要求。 强度校核： a a e MP MP W M A N 2152.90531209/106.464904/1230061<=×+=+=σ 稳定验算：

a a x by tx y MP MP W M A N 21509.93531209 97.0466000004904783.01230011<=×+×=+?β? 挠度验算： 在横向风荷载作用下，抗风柱的水平挠度为13.6mm 小于L/400(20mm)，满足挠度要求。 2、支撑设计 跨度18米的两端山墙封闭单层厂房，檐口标高8米，榀距6米，每侧边柱各设有一道柱间支撑，形式为单层X 形交叉支撑。取山墙面的基本风压0.55，试设计支撑形式及截面。 对于单层无吊车普通厂房，支撑采用张紧的圆钢截面，预张力控制在杆件拉力设计值的10%左右。 1）荷载计算 风压高度变化系数0.1=z μ，风压体型系数9.0=s μ，风压设计值20/693.055.00.19.04.14.1m kN z s =×××==ωμμω； 单片柱间支撑柱顶风荷载集中力： kN S F W 95.24188693.04 141=×××=××=ω。 2） 内力分析 柱间支撑分析模型 如上图的计算模型，考虑张紧的圆钢只能受拉，故虚线部分退出计算，得到的支撑杆件拉力值kN N 5.41=； 考虑钢杆的预加张力作用，在拉杆设计中留出20%的余量，杆件拉力设计值kN N 8.492.15.41=×=； 3)截面选择 杆件净面积223221549800mm f N A ===。取20φ的圆钢，截面积为314mm 2

抗风柱设计(相关知识)

抗风柱设计 | | 钢材等级：Q345 柱距(m)：8.000 柱高(m)：12.100 柱截面：焊接组合H形截面: H*B1*B2*Tw*T1*T2=400*200*220*6*10*10 铰接信息：两端铰接 柱平面内计算长度系数：1.000 柱平面外计算长度：7.000 强度计算净截面系数：1.000 设计规范:《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》 容许挠度限值[υ]: l/400 = 30.250 (mm) 风载信息： 基本风压W0(kN/m2)：0.420 风压力体形系数μs1：1.000 风吸力体形系数μs2：-1.000 风压高度变化系数μz：1.050 柱顶恒载(kN)：0.000 柱顶活载(kN)：0.000 墙板自承重 风载作用起始高度 y0(m)：1.100 ----- 设计依据 ----- 1、《建筑结构荷载规范》 (GB 50009-2012) 2、《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范》(GB 51022-2015) ----- 抗风柱设计 ----- 1、截面特性计算 A =6.4800e-003; Xc =1.1000e-001; Yc =2.0602e-001; Ix =1.8694e-004; Iy =1.5547e-005; ix =1.6985e-001; iy =4.8982e-002; W1x=9.0740e-004; W2x=9.6371e-004; W1y=1.4133e-004; W2y=1.4133e-004; 2、风载计算

抗风柱上风压力作用均布风载标准值(kN/m): 3.528 抗风柱上风吸力作用均布风载标准值(kN/m): -3.528 3、柱上各断面内力计算结果 △组合号 1：1.35恒+0.7*1.4活 断面号： 1 2 3 4 5 6 7 弯矩(kN.m)： 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 轴力(kN) ： 8.256 7.568 6.880 6.192 5.504 4.816 4.128 断面号： 8 9 10 11 12 13 弯矩(kN.m)： 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 轴力(kN) ： 3.440 2.752 2.064 1.376 0.688 0.000 △组合号 2：1.2恒+1.4风压+0.7*1.4活 断面号： 1 2 3 4 5 6 7 弯矩(kN.m)： 0.000 -24.902 -47.728 -65.554 -78.358 -86.139 -88.899 轴力(kN) ： 7.339 6.727 6.116 5.504 4.893 4.281 3.669 断面号： 8 9 10 11 12 13 弯矩(kN.m)： -86.638 -79.354 -67.048 -49.721 -27.371 0.000 轴力(kN) ： 3.058 2.446 1.835 1.223 0.612 0.000 △组合号 3：1.2恒+0.6*1.4风压+1.4活 断面号： 1 2 3 4 5 6 7 弯矩(kN.m)： 0.000 -14.941 -28.637 -39.332 -47.015 -51.684 -53.340 轴力(kN) ： 7.339 6.727 6.116 5.504 4.893 4.281 3.669 断面号： 8 9 10 11 12 13 弯矩(kN.m)： -51.983 -47.612 -40.229 -29.832 -16.423 0.000 轴力(kN) ： 3.058 2.446 1.835 1.223 0.612 0.000

门式刚架计算模板

一、设计资料 某单层工业厂房，采用单跨双坡门式刚架，刚架跨度24m ，长度48m ，柱距6m ，檐口标高11m ，屋面坡度1/10。屋面及墙面板均为彩色钢板，内填充保温层，考虑经济、制造和安装方便，檩条和墙梁 均采用冷弯薄壁卷边C 型钢，钢材采用Q345钢，2 /310mm N f =，2/180mm N f v =，基础混凝土标号C30，2 /3.14mm N f c =，焊条采用E50型。刚架平面布置图，屋面檩条布置图，柱间支撑布置草图， 钢架计算模型及风荷载体形系数如下图所示。 刚架平面布置图 屋面檩条布置图

柱间支撑布置草图 计算模型及风荷载体形系数 二、荷载计算 2.1 计算模型的选取 取一榀刚架进行分析，柱脚采用铰接，刚架梁和柱采用等截面设计。 2.2 荷载取值计算： （1） 屋盖永久荷载标准值 彩色钢板 0.40 2kN m 保温层 0.60 2kN m 檩条 0.08 2kN m 钢架梁自重 0.15 2kN m 合计 1.23 2 kN m （2） 屋面活载和雪载 0.30 2 /KN m 。

（3） 轻质墙面及柱自重标准值 0.50 2 /KN m （4） 风荷载标准值 基本风压：m kN /525.050.005.10=?=ω。根据地面粗糙度类别为B 类，查得风荷载高度变化系数：当高度小于10m 时，按10m 高度处的数值采用，z μ=1.0。风荷载体型系数s μ：迎风柱及屋面分别为＋0.25和－1.0，背风面柱及屋面分别为－0.55和－0.65。 2.3 各部分作用的荷载标准值计算 （1） 屋面荷载： 标 准 值： m kN /42.7cos 1 623.1=??θ 柱身恒载： m kN /00.3650.0=? （2） 屋面活载 屋面活载雪载m kN /81.1cos 1 630.0=? ?θ （3） 风荷载 以左吹风为例计算，右吹风同理计算，根据公式0ωμμωs z k =计算，z μ查表m h 10≤，取1.0，s μ取值如图1.2所示。（地面粗糙度B 类） 迎风面 侧面2 /131.050.005.10.125.0m kN k =???=ω，m kN q /79.06131.01=?= 屋顶2 /525.050.005.10.100.1m kN k -=???-=ω，m kN q /15.36525.02-=?-=

钢结构抗风柱的设计样本

钢构造抗风柱设计 一、简介设立在房屋构造两端山墙内，抵抗水平风荷载钢筋混凝土构造柱简称为抗风柱。将抗风柱在水平方向连接起来、起整体加固作用钢筋混凝土梁简称为抗风横梁。普通用于高耸、内部大空间、横墙少砖混构造房屋，如工业厂房、大型仓库等。图1为单层厂房透视图，咱们从图中可以看一下抗风柱位置状况： 抗风柱虽然在《钢构造设计规范》和《门式刚架规范》中均未有专门条文简介如何设计，但是作为构造受力构件，只要分析清晰它在构造体系中受力状态，按照规范有关条文进行计算分析，并满足规范规定构造规定，咱们就能合理设计出安全经济抗风柱。接下来咱们就抗风柱设计全面简介如下： 二、力学分析 抗风柱有三种布置办法： (1) 即抗风柱柱脚与基本刚接，柱顶与屋架通过弹簧片连接。 (2) 即抗风柱柱脚与基本铰接，柱顶与屋架通过长圆孔连接板或弹簧片连接。按这两种布置办法，屋面荷载所有由刚架承受,抗风柱不承受上部刚架传递竖向荷载，只承受墙体和自身重量和风荷载,成为名副其实“抗风柱”。 (3)按门式刚架轻钢构造布置，抗风柱与屋架梁刚接，与钢梁、钢柱一起构成门式刚架构造。即抗风柱柱脚与基本铰接(或刚接)，柱顶与屋架刚接。按

这种布置办法，屋面荷载由刚架及抗风柱共同承担。抗风柱同步承担竖向荷载和风荷载。 第一种布置方式即悬臂梁式。 重要特点是：抗风柱柱脚刚接，相称于咱们普通悬臂梁受力形式，抗风柱自身独立承受墙面传递风荷载。在过去重屋面单层工业厂房中，由于抗风柱和厂房构造柱所承受竖向荷载差距较大，为避免不均匀沉降对构造受力形式变化和不利影响，普通需要释放竖向约束。在轻钢厂房开始初期，咱们经常看到某些图纸中，在抗风柱顶部加设弹簧板，与主钢架连接，就是这种设计理念。 这种抗风柱重要特点是： 1）柱脚刚接； 2）截面依照实际状况，有时较大，有时就会很节约； 3）顶部弹簧板连接。 咱们当前把悬臂梁式抗风柱力学模型展示如图2所示：第二种为简支梁式，这种抗风柱特点是：柱脚铰接、顶部与主钢架铰接，这种抗风柱受力形式简朴，采用较小截面就能满足。风荷载通过抗风柱传递到主钢架，依托主钢架支撑体系承受水平风荷载。在轻型钢构造厂房设计中，受力形式简朴，力传递途径明确。 重要特点是： 1）主钢架承受竖向荷载和横向水平荷载；

门式刚架设计经验知识

门式刚架设计经验知识

一知识点： 门式刚架一般多采用变截面构件，当有吊车时，柱多采用等截面。常用的柱截面高度一般为300~700mm。 截面定义时考虑的原则有： （1）翼缘必须满足宽厚比要求，腹板满足高厚比要求。对于腹板，当不满足要求时，程序按考虑屈曲强度计算。所以说，截面翼缘满足宽厚比，显得很重要。 （2）截面选择要考虑常用的板型，结合市场上常用的材料规格选择比较好。对于翼缘，常选用的规格有180、200、220、250等。 （3）选择截面还要考虑节点螺栓布置的实际情况，满足规范对于螺栓的容许距离要求。 （4）对于腹板截面，考虑的往往是制作问题，以及和翼缘截面厚度的协调问题。腹板的厚度一般以比翼缘的小些为宜，其高厚比用到150左右比较合适。这样，制作中的变形也比较小，板件厚度不宜低于6mm，否则焊穿。 （5）常用的门式刚架翼缘截面一般为：180x8, 180x10, 200x8, 200x10, 220x10, 220x12, 240x10, 240x12, 250x10, 250x12, 260x12,

260x14, 270x12, 280x12, 300x12, 320x14等。 （6）常用的腹板截面一般为6mm和8mm厚。对6mm的其高度范围一般为300~750mmzui最大可到900mm;对8mm厚的腹板高度范围一般为300~900mm,最大可到1200mm。 二知识点： 梁的平面外计算长度通常情况下对于下翼缘取隅撑作为其侧向支撑点，计算长度取隅撑之间的距离。对于上翼缘，一般也可以取有隅撑的檩条之间的距离。檩距 1.5m，隅撑隔一个檩条布置。所以，梁的平面外计算长度取3m。 柱的平面外长度取决于其平面外支点距离，本刚架在牛腿位置设置面外支撑。由于设置了吊车，程序在此把柱分为2段，柱子平面外长度取各段柱实际长度即可。对于平面内计算长度，在通常情况下不需要修改。但有时平面内长度需要根据实际修改。当有夹层时，对于按框架设计的柱的平面内计算长度需要修改。

钢结构抗风柱地设计

钢结构抗风柱的设计 一、介绍设置在房屋结构两端山墙内，抵抗水平风荷载的钢筋混凝土构造 柱简称为抗风柱。将抗风柱在水平方向连接起来、起整体加固作用的钢筋混凝 土梁简称为抗风横梁。一般用于高耸、内部大空间、横墙少的砖混结构房屋， 如工业厂房、大型仓库等。图1为单层厂房透视图，我们从图中可以看一下抗 风柱的位置情况： 抗风柱虽然在《钢结构设计规范》和《门式刚架规范》中均未有专 门条文介绍如何设计，但是作为结构受力构件，只要分析清楚它在结构体系中 的受力状态，按照规范相关条文进行计算分析，并满足规范规定的构造要求， 我们就能合理的设计出安全经济的抗风柱。接下来我们就抗风柱的设计全面介 绍如下： 二、力学分析 抗风柱有三种布置方法： (1) 即抗风柱柱脚与基础刚接，柱顶与屋架通过弹簧片连接。 (2) 即抗风柱柱脚与基础铰接，柱顶与屋架通过长圆孔连接板或弹簧片连接。按这两种布置方法，屋面荷载全部由刚架承受,抗风柱不承受上部刚架传递的竖向荷载，只承受墙体和自身的重量和风荷载,成为名副其实的“抗风柱”。 (3)按门式刚架轻钢结构布置，抗风柱与屋架梁刚接，与钢梁、钢柱一起组成门式刚架结构。即抗风柱柱脚与基础铰接(或刚接)，柱顶与屋架刚接。按这种布置方法，屋面荷载由刚架及抗风柱共同承担。抗风柱同时承担竖向荷 载和风荷载。 第一种布置方式即悬臂梁式。 主要特点是：抗风柱柱脚刚接，相当于我们一般的悬臂梁受力形式，抗风柱本身独立承受墙面传递的风荷载。在过去重屋面的单层工业厂房中，因

为抗风柱和厂房结构柱所承受的竖向荷载差距较大，为避免不均匀沉降对结构 受力形式的改变和不利影响，一般需要释放竖向约束。在轻钢厂房开始的初期，我们经常看到一些图纸中，在抗风柱的顶部加设弹簧板，与主钢架连接，就是 这种设计理念。 这种抗风柱的主要特点是： 1）柱脚刚接； 2）截面根据实际情况，有时较大，有时就会很节省； 3）顶部弹簧板连接。 我们现在把悬臂梁式抗风柱力学模型展示如图2所示：第二种为简 支梁式，这种抗风柱的特点是：柱脚铰接、顶部与主钢架铰接，这种抗风柱的 受力形式简单，采用较小的截面就能满足。风荷载通过抗风柱传递到主钢架， 依靠主钢架的支撑体系承受水平风荷载。在轻型钢结构厂房设计中，受力形式 简单，力的传递途径明确。 主要的特点是： 1）主钢架承受竖向荷载和横向水平荷载； 2）抗风柱承受和传递水平纵向风荷载； 3）支撑体系承受纵向水平荷载。 这种抗风柱的优点是： 1）受力形式简单，截面较小； 2）铰接节点加工和安装比较方便，成本低； 3）充分发挥了整体结构的承载能力，总体成本低。 我们现在把简支梁式抗风柱力学模型展示如图3所示： 三、设计计算对于抗风柱首先要满足《钢结构设计规范》中对于钢柱的基 本规定： 1、容许长细比

抗风柱设计

抗风柱设计 抗风柱就是一根梁，无非是两段都是铰接，或是一端铰接一端固结，或者都是固结。 抗风柱受力的模型： 大家可以清楚的看到，抗风柱只是承受一个均部的风荷载（如果考虑高度变化的话，其实应该是一个梯形荷载，就是下端小，上端大）。这里还需要注意一个问题，就是抗风柱其实也是多少承担一些屋面梁的恒载和活载的。不过我们通常的做法是不考虑屋面梁恒载和活载传递给抗风柱的。而实际上，就是考虑也没有多少力量，轴向力对于抗风柱来说就无关紧要了。（大家注意，我们一定要忽略一些对主体影响很小的因素，这样才能保证我们计算的简单化）

抗风柱的计算要点： A 需要参考的是轻钢规程附录的风荷载规定

我们来简单解释下轻钢规程中的风荷载规定： 轻型房屋钢结构的风荷载，是以我国现行国家标准《建筑结构荷载规范》为基础确定的。计算这种房屋结构风荷载标准值时所需的风荷载体型系数，由于我国现有资料不完备，因此主要采用了美国金属房屋制造商协会《低层房屋体系手册》（）中有关小坡度房屋的规定。分析研究表明，当柱脚铰接且刚架的小于 和柱脚刚接且小于（例如，檐口高度为，刚架跨度分别小于和）时，采用规定的风荷载体型系数计 GB50009MBMA 1996l/h 2.3l/h 3.0h 8m l 18m 24m GB50009

算所得控制截面的弯矩，较按规定的体型系数计算所得值低，即严重不安全。因此，需要采用的规定值。 手册中关于风荷载的规定，是在有国际权威性的加拿大西安大略大学边界层风动试验室，由美国钢铁研究会、美国和加拿大钢铁工业结构研究会等专业机构共同试验研究得出，是专门针对低层钢结构房屋的，内容全面且详尽，已为多国采用，并纳入国际标准。 手册规定的风荷载体型系数必须与以年一遇的最大英里风速为基础的速度风压配套使用。因此转换到与我国荷载规范规定的以年一遇的平均最大风速为基础的基本风压㎡配套使用时，必须乘以的平均换算系数。此外，美国规范规定，这遇风组合时，结构构件设计的允许应力可提高 倍。考虑到这两个因素的影响，引用的体型系数后，我国的基本风压值应乘以综合调整系数即。 关于阵风系数，荷载规范的说明中指出，“对于低矮房屋的围护结构，按本规范提供的阵风系数确定的风荷载，与某些国外规范专为低矮房屋制定的规定相比，有估计过高的可能。考虑到近地面湍流规律的复杂性，在取得更多资料以前，本规范暂不明确低矮房屋围护结构风荷载的具体规定，容许设计者参照国外对低矮房屋的边界层风洞试验资料或有关规定进行设计”。由于手册中规定的风荷载体型系数已经包含了阵风效应，且是内、外压力的峰值组合，因此可以不用考虑阵风系数。 MBMA 0~60%MBMA MBMA AISI MBMA SICC ISO MBMA 50(mph)(psf)GB500095010min (m/s)(kN/) 1.41.33MBMA 1.05( 1.4/1.33)GB50009MBMA

门式刚架设计论文

TONGJI UNIVERSITY 《建筑钢结构课程设计》课程设计 课题名称轻型门式钢架单层工业厂房院(系) 土木工程学院建筑工程系专业土木工程 姓名 学号 指导教师 日期

┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊ 目录: 第一章基本设计资料 (3) 第二章主钢架设计与计算 (4) 第三章节点设计 (7) 第四章屋面檩条的计算与布置 (13) 第五章屋面水平支撑及柱间支撑的设计 (24)

┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊ 第一章基本设计资料1.1设计题目 门式刚架设计 1.2设计资料 1．车间柱网布置要求 车间长度63m，跨度21m，柱距9m，檐高9m。 2．屋面坡度：1:10 3．屋面材料：夹芯板 4. 墙面材料：单层彩板或夹芯板 5. 天沟：彩板天沟或钢板天沟 6. 基础混凝土标号为C30 1.3荷载资料 恒载 0.25kN/m2活载 0.5kN/m2基本雪压 0.2kN/m2基本风压 0.6kN/m2 3．材料选用 主刚架：Q345B 抗风柱、屋面支撑，柱间支撑等：Q235B 檩条、墙梁：Q235B

┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊ 第二章主刚架设计与计算 单元编号图 截面信息： 荷载组合： (1) 1.20 恒载+ 1.40 活载工况1 (2) 1.20 恒载+ 1.40 风载工况2 (3) 1.20 恒载+ 1.40 风载工况3 (4) 1.20 恒载+ 1.40 活载工况1 + 1.40 x 0.60 风载工况2 (5) 1.20 恒载+ 1.40 活载工况1 + 1.40 x 0.60 风载工况3 (6) 1.20 恒载+ 1.40 x 0.70 活载工况1 + 1.40 风载工况2 (7) 1.20 恒载+ 1.40 x 0.70 活载工况1 + 1.40 风载工况3 (8) 1.00 恒载+ 1.40 风载工况2 (9) 1.00 恒载+ 1.40 风载工况3

门式刚架设计实例

轻型门式刚架 ——计算原理 和设计实例 <9> 来源：https://www.360docs.net/doc/7016964652.html, 发布时间：06-06 编辑：段文雁

二、设计实例一 1 设计资料 门式刚架车间柱网布置：长度60m；柱距6m；跨度18m。 刚架檐高：6m；屋面坡度1：10；屋面材料：夹心板；墙面材料：夹心板；天沟：钢板天沟；基础混凝土标号为C25，fc=12.5 N/mm2；材质选用：Q235-B f=215 N/mm2 f=125 N/mm2。 2 荷载取值 静载：为0.2 kN/m2；活载：0.5 kN/m2 ；雪载：0.2 kN/m2；风载：基本风压W0=0.55 kN/m2，地面粗糙度B类，风载体型系数如下图： 图3-41 风载体型系数示意图 3 荷载组合 (1). 1.2 恒载+ 1.4 活载 (2). 1.0 恒载+ 1.4 风载 (3). 1.2 恒载+ 1.4 活载+ 1.4×0.6 风载 (4). 1.2 恒载+1.4×0.7 活载+ 1.4 风载 4 内力计算 （1）计算模型 图3-42 计算模型示意图 （2）工况荷载取用 恒载活载 左风右风 图3-43 刚架上的恒载、活载、风载示意图 各单元信息如下表：

表3-5 单元信息表 单元号截面名称长度(mm) 面积(mm2) 绕2轴惯性矩(x104mm4) 绕3轴惯性矩(x104mm4) 1 Z250~450x160x8x10 5700 54407040 973974 599822728 2 L450x180x8x10 9045 7040 974 22728 3 L450x180x8x10 9045 7040 97 4 22728 表中：面积和惯性矩的上下行分别指小头和大头的值 图3-44 梁柱截面示意简图 （3）计算结果 刚架梁柱的M、N、Q见下图所示： 图3-45 恒载作用时的刚架M、N、Q图 图3-46 活载作用时的刚架M、N、Q图 图3-47 （左风）风载作用时的刚架M、N、Q图 选取荷载效应组合：（1.20 恒载+ 1.40 活载）情况下的构件内力值进行验算。组合内力数值如下表所示： 表3-6 组合内力表 单元号小节点轴力N(kN) 小节点剪力Q2(kN) 小节点弯距M(kN.m) 大节点轴力N(kN) 大节点剪力Q2(kN) 大节点弯距M(kN.m) 1 -67.97 23.16 0.00 -56.89 -23.16 132.03 2 -28.71 -54.30 -132.0 3 -23.05 -2.30 -103.14 3 -23.05 -2.30 103.1 4 -28.71 -54.30 132.03 4 -56.89 -23.16 -132.03 -67.97 23.16 0.00 5构件截面验算

抗风柱计算书

#、#抗风柱计算书 ------------------------------- | 抗风柱设计| | | | 构件：KFZ1 | | 日期：2012/11/09 | | 时间：09:09:59 | ------------------------------- ----- 设计信息----- 钢材等级：Q235 柱距(m)：8.800 柱高(m)：7.440 柱截面：焊接组合H形截面: H*B1*B2*Tw*T1*T2=300*250*250*6*10*10

铰接信息：两端铰接 柱平面内计算长度系数：1.000 柱平面外计算长度：7.440 强度计算净截面系数：1.000 设计规范:《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》容许挠度限值[υ]: l/400 = 18.600 (mm) 风载信息： 基本风压W0(kN/m2)：0.400 风压力体形系数μs1：1.000 风吸力体形系数μs2：-1.000 风压高度变化系数μz：1.000 柱顶恒载(kN)：0.000 柱顶活载(kN)：0.000 考虑墙板荷载 风载、墙板荷载作用起始高度y0(m)：0.000 ----- 设计依据----- 1、《建筑结构荷载规范》(GB 50009-2012)

2、《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》(CECS 102:2002) ----- 抗风柱设计----- 1、截面特性计算 A =6.6800e-003; Xc =1.2500e-001; Yc =1.5000e-001; Ix =1.1614e-004; Iy =2.6047e-005; ix =1.3186e-001; iy =6.2444e-002; W1x=7.7428e-004; W2x=7.7428e-004; W1y=2.0837e-004; W2y=2.0837e-004; 2、风载计算 抗风柱上风压力作用均布风载标准值(kN/m): 3.520 抗风柱上风吸力作用均布风载标准值(kN/m): -3.520 3、墙板荷载计算 墙板自重(kN/m2) : 0.200 墙板中心偏柱形心距(m): 0.260 墙梁数: 6

抗风柱的设计理念与建议

抗风柱的设计理念与建议 王崇帅1,周光华2 摘要：抗风柱是排架结构或门式刚架结构中支撑山墙墙板抵抗水平风荷载作用的主要构件。抗风柱的上端与刚架梁相连，下端设置单独的基础。抗风柱的设计方法和构造措施不但影响到抗风柱本身的受力特点，而且影响到与之相连的刚架、屋面支撑和基础的设计与受力。关键词：抗风柱，山墙，铰接，刚接。 前言：在工业厂房设计中，承担厂房山墙墙板承受的风荷载需要设置抗风柱，抗风柱是厂房支撑山墙抵抗水平风荷载作用的主要受力构件。但是由于规范、规程在抗风柱设计方面没有明确的设计规定，因此对抗风柱的设计理念说法不一。不同的节点做法不仅仅影响到抗风柱本身的受力，也对与之相连的屋面结构和基础影响较大。基于上述原因，本文对抗风柱的设计方法进行探讨，论述了一些抗风柱的设计理念与建议。 一、山墙抗风的主要结构形式山墙抗风形式主要有两种；一种是采用抗风柱与抗风梁或抗风桁架的组合，另一种是抗风柱及其屋面结构的组合。第一种结构形式在较高厂房中比较普遍，这种是把山墙柱的水平风荷载通过抗风桁架传给纵向的框架及排架，其优点是充分利用了框架及排架柱的纵向刚度，从而减小山墙柱的截面尺寸。缺点是当采用抗风梁时，抗风梁截面很大，总体而言不经济。当采用抗风桁架时，抗风桁架占据了厂房空间，致使主厂房吊车的有效起吊范围变窄，而且抗风桁架安装的精度要求很高。随着社会经济的发展，钢结构越来越多地应用于各种工业与民用建筑房屋中，山墙抗风柱大多采用钢柱。钢柱与屋面结构共同承受山墙水平风荷载是现阶段用得最广泛的形式。它考虑了屋架对钢柱的约束作用，充分利用屋架承受一部分水平风荷载的作用。 二、抗风柱有两种布置方法 1、按传统抗风柱布置。即抗风柱柱脚与基础铰接(或刚接)，柱顶与屋架通过弹簧片连接。按这种布置方法，屋面荷载全部由刚架承受,抗风柱不承受上部刚架传递的竖向荷载，只承受墙体和自身的重量和风荷载,成为名副其实的“抗风柱”。 2、按门式刚架轻钢结构布置。即抗风柱柱脚与基础铰接(或刚接)，柱顶与屋架铰接。按这种布置方法，屋面荷载由刚架及抗风柱共同承担。抗风柱同时承担竖向荷载和风荷载。对于第一种布置方式，抗风柱就可以按两端简支的梁考虑，承受计算宽度内的均布风荷载。计算长度可以按支承情况分别取值。对于第二种布置方式，抗风柱就需要按双向受压的压弯构件考虑，在抗风柱平面内承受计算宽度内的均布风荷载，同时还受轴向压力。 第一种布置方式在社会中普通使用。第二种布置方式有些钢结构企业也会使用。因边框架受荷面积较小，屋面荷载较小，故抗风柱所受轴力不大，与只受风荷载的抗风柱相比没有很大区别，用钢量不会增加多少。但同时会带来一个问题，就是边框架与中间框架的变形相差比较大，屋面板最后使用能适应大变形的锁缝板来弥补。 三、抗风柱柱脚与柱顶连接方式 1、抗风柱的柱脚节点分刚接和铰接两种形式。铰接时,基础只承受较小的轴力与剪力，设计和构造件简单。抗风柱传递给基础的轴力只有抗风柱本身的重量和相邻山墙墙板的重量。如果采用刚接,传递给基础的弯矩和轴力要大得多,偏心距非常大,不利于基础的设计。但抗风柱比较高的时候，如果柱脚还采用铰接模式，抗风柱截面将很不经济，这时候可以做成刚接柱脚、或者设置抗风桁架。 2、抗风钢柱与屋架的连接形式分为：铰接和弹簧板连接。但是铰接传递的屋面桁架竖向力

门式刚架计算原理和设计实例之二

第二章轻型门式钢刚架设计的差不多理论 第一节结构布置和材料选用 一、结构组成 轻型门式钢刚架的结构体系包括以下组成部分： （1）主结构：横向刚架（包括中部和端部刚架）、楼面梁、托梁、支撑体系等； （2）次结构：屋面檩条和墙面檩条等； （3）围护结构：屋面板和墙板； （4）辅助结构：楼梯、平台、扶栏等； （5）基础。 图2-1给出了轻型门式钢刚架组成的图示讲明。 图2-1 轻型钢结构的组成

平面门式刚架和支撑体系再加上托梁、楼面梁等组成了轻型钢结构的要紧受力骨架，即主结构体系。屋面檩条和墙面檩条既是围护材料的支承结构，又为主结构梁柱提供了部分侧向支撑作用，构成了轻型钢建筑的次结构。屋面板和墙面板起整个结构的围护和封闭作用，由于蒙皮效应事实上也增加了轻型钢建筑的整体刚度。 外部荷载直接作用在围护结构上。其中，竖向和横向荷载通过次结构传递到主结构的横向门式刚架上，依靠门式刚架的自身刚度抵抗外部作用。纵向风荷载通过屋面和墙面支撑传递到基础上。 二、结构布置 轻型门式钢刚架的跨度和柱距要紧依照工艺和建筑要求确定。结构布置要考虑的要紧问题是温度区间的确定和支撑体系的布置。 考虑到温度效应，轻型钢结构建筑的纵向温度区段长度不应大于300m，横向温度区段不应大于150m。当建筑尺寸超过时，应设置温度伸缩缝。温度伸缩缝可通过设置双柱，或设置次结构

及檩条的可调节构造来实现。 支撑布置的目的是使每个温度区段或分期建设的区段建筑能构成稳定的空间结构骨架。布置的要紧原则如下：（1）柱间支撑和屋面支撑必须布置在同一开间内形成抵抗纵向荷载的支撑桁架。支撑桁架的直杆和单斜杆应采纳刚性系杆，交叉斜杆可采纳柔性构件。刚性系杆是指圆管、H型截面、Z或C型冷弯薄壁截面等，柔性构件是指圆钢、拉索等只受拉截面。柔性拉杆必须施加预紧力以抵消其自重作用引起的下垂； （2）支撑的间距一般为30m-40m，不应大于60m； （3）支撑可布置在温度区间的第一个或第二个开间，当布置在第二个开间时，第一开间的相应位置应设置刚性系杆； （4） 45的支撑斜杆能最有效地传递水平荷载，当柱子较高导致单层支撑构件角度过大时应考虑设置双层柱间支撑； （5）刚架柱顶、屋脊等转折处应设置刚性系杆。结构纵向于支撑桁架节点处应设置通长的刚性系杆； （6）轻钢结构的刚性系杆可由相应位置处的檩条兼作，刚度或承载力不足时设置附加系杆。 除了结构设计中必须正确设置支撑体系以确保其整体稳定性之外，还必须注意结构安装过程中的整体稳定性。安装时应该

轻钢门式刚架设计

轻钢门式刚架厂房设计 1 设计资料 某单跨车间，跨度21m ，柱距6m ，总长90m ，设有两台A5工作级别轿式吊车。一台5t ，一台10t 。吊车采用大连重工起重集团有限公司DQQD 型吊车，轨顶标高6.6m 。设计使用年限50年，结构安全等级为二级，建筑耐火等级三级，地基基础设计等级为丙级。不考虑抗震设防。 厂房围护结构系统采用太空板屋面及墙面，塑钢窗。室内外高差0.3m 。 厂房所在地的地面粗糙度为B 类，基本风压20/70.0m kN w =，组合值系6.0=ψc ；基本雪压20/5.0m kN s =，组合值系数6.0=ψc 。 基础持力层为粉土，粘粒含量8.0=c ρ，地基承载力特征值2/180m kN f ak =，埋深-1.8m ，基底以上土的加权平均重度3/17m kN m =γ，基底以下土的重度3/18m kN m =γ，地基基础的设计等级为丙级。 2 方案设计 2.1平面布置 一、柱网布置与定位轴线 厂房总长度为90m<300m ，无需设伸缩缝。除房屋端部外，刚架柱柱距采用6m ，横向定位轴线与刚架柱形心轴重合；端部刚架柱形心轴与横向定位轴线相距600m 。山墙等距离布置4根抗风柱，间距4.2m 。 纵向定位轴线之间的距离为21m 。假定刚架柱截面高度为700mm ，采用非封闭结合，取D=260mm ，则刚架柱内皮至纵向定位周线的距离=700mm ；查书后附表A.1、5t ，10t 吊车，吊车跨度m m m l l k 50.1975.02212=?-=-=λ，吊车轮中心线至轿身外缘的距离=230mm 。 吊车架外缘与刚架柱内皮的净空尺寸： mm mm mm mm mm B B B 8080)700230(260750)(312≥=+-+=+-=λ满足要求。 结构平面布置如图1所示。

钢结构抗风柱的设计

钢结构抗风柱的设计 、介绍设置在房屋结构两端山墙内，抵抗水平风荷载的钢筋混凝土构造 柱简称为抗风柱。将抗风柱在水平方向连接起来、起整体加固作用的钢筋混凝土梁简称为抗风横梁。一般用于高耸、内部大空间、横墙少的砖混结构房屋, 如工业厂房、大型仓库等。图1为单层厂房透视图，我们从图中可以看一下抗风柱的位置情况: 抗风柱虽然在《钢结构设计规范》和《门式刚架规范》中均未有专门条 文介绍如何设计，但是作为结构受力构件，只要分析清楚它在结构体系中的受力状态，按照规范相关条文进行计算分析，并满足规范规定的构造要求，我们就能合理的设计出安全经济的抗风柱。接下来我们就抗风柱的设计全面介绍如下： 二、力学分析 抗风柱有三种布置方法: (1)即抗风柱柱脚与基础刚接，柱顶与屋架通过弹簧片连接。 (2)即抗风柱柱脚与基础铰接，柱顶与屋架通过长圆孔连接板或弹簧片连 接。按这两种布置方法，屋面荷载全部由刚架承受，抗风柱不承受上部刚架传递的竖向荷载，只承受墙体和自身的重量和风荷载，成为名副其实的“抗风柱”。 ⑶按门式刚架轻钢结构布置，抗风柱与屋架梁刚接，与钢梁、钢柱一起 组成门式刚架结构。即抗风柱柱脚与基础铰接(或刚接)，柱顶与屋架刚接。按这种布置方法，屋面荷载由刚架及抗风柱共同承担。抗风柱同时承担竖向荷载和风荷载。 第一种布置方式即悬臂梁式。 主要特点是：抗风柱柱脚刚接，相当于我们一般的悬臂梁受力形式，抗 风柱本身独立承受墙面传递的风荷载。在过去重屋面的单层工业厂房中，因为抗风柱和厂房结构柱所承受的竖向荷载差距较大，为避免不均匀沉降对结构受力形式的改变和不利影响，一般需要释放竖向约束。在轻钢厂房开始的初期, 我们经常看到一些图纸中，在抗风柱的顶部加设弹簧板，与主钢架连接，就是这种设计理念。 这种抗风柱的主要特点是: 1）柱脚刚接; 2 ）截面根据实际情况，有时较大，有时就会很节省; 3）顶部弹簧板连接。

钢结构门式钢架设计实例

门式钢架设计 一、设计资料 某厂房为单跨双坡门式刚架，跨度24m ，长度90m ，柱距67.5m ，檐高8m ，屋面坡度1/10。刚架为等截面的梁、柱，柱脚为刚接。屋面材料、墙面材料采用单层彩板。檩条和墙梁均采用冷弯薄壁卷边Z 型钢，间距为1.5m ，钢材采用Q235钢，焊条采用E43型。基本风压 20.55/O W KN m ，基本雪压 20.2/KN m ，地面粗糙度B 类。 二、结构平面柱网及支撑布置 该厂房长度90m ，跨度24m ，柱距67.5m ，共有1613榀刚架，由于纵向温度区段不大于300m 、横向温度区段不大于150m ，因此不用设置伸缩缝。 厂房长度>60m ，因此在厂房第一开间和中部设置屋盖横向水平支撑；并在屋盖相应部位设置檩条、斜拉条、拉条和撑杆，檩条间距为1.5m ；同时应该在与屋盖横向水平支撑相对应的柱间设置柱间支撑，由于柱高＞柱距，因此柱间支撑用分层布置，布置图详见施工图。 刚架平面布置见图 1，刚架形式及几何尺寸见图 2。 图1 刚架平面布置图

图2 刚架形式及几何尺寸 三、荷载的计算 （一）计算模型的选取 取一榀刚架进行分析，柱脚采用刚接，刚架梁和柱采用等截面设计。厂房檐高8m ；屋面坡度为1：10。 （二）荷载取值计算 1．屋盖永久荷载标准值 屋面板 20.30/K N m 刚架斜梁自重（先估算自重） 20.15/KN m 合计 0.45 2/KN m 2．屋面可变荷载标准值 屋面活荷载：按不上人屋面考虑，取为0.50 2/KN m 。

雪荷载：0.22 / KN m 取屋面活荷载与雪荷载中的较大值0.50 2 / KN m，不考虑积灰荷载。 3．轻质墙面自重标准值0.25 2 / KN m 4．风荷载标准值 按《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102：2002附录A的规定计算。基本风压ω0=0.55 2 / KN m，地面粗糙度类别为B类；风荷载高度变化系数按《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)的规定采用，当高度小于10m时，按10m高度处的数值采用，μz=1.0。风荷载体型系数μs：迎风面柱及屋面分别为＋0.25和－1.0，背风面柱及屋面分别为＋0.55和－0.65(CECS102：2002中间区)。 （三）各部分作用荷载： （1）屋面荷载： 标准值： 1 0.456 2.71/ cos KN M θ ??= 柱身恒载：0.256 1.5/ KN M ?= （2）屋面活载 屋面雪荷载小于屋面活荷载，取活荷载 1 0.506 3.01/ cos KN M θ ??=

门式钢架设计实例(带计算书)

门式刚架厂房设计计 算书

门式刚架厂房设计计算书 一、设计资料 该厂房采用单跨双坡门式刚架，厂房跨度21m ，长度90m ，柱距9m ，檐高7.5m ，屋面坡度1/10。刚架为等截面的梁、柱，柱脚为铰接。 材料采用Q235钢材，焊条采用E43型。 22750.6450/160/mm EPS mm N mm g mm ≥2y 屋面和墙面采用厚夹芯板，底面和外面二层采用厚镀锌彩板，锌板厚度为275/gm ；檩条采用高强镀锌冷弯薄壁卷边Z 形钢檩条，屈服强度f ，镀锌厚度为。(不考虑墙面自重) 自然条件：基本风压：20.5/O W KN m =，基本雪压20.3/KN m 地面粗糙度B 类 二、结构平面柱网及支撑布置 该厂房长度90m ，跨度21m ，柱距9m ，共有11榀刚架，由于纵向温度区段不大于300m 、横向温度区段不大于150m ，因此不用设置伸缩缝。 檩条间距为1.5m 。 厂房长度>60m ，因此在厂房第二开间和中部设置屋盖横向水平支撑；并在屋盖相应部位设置檩条、斜拉条、拉条和撑杆；同时应该在与屋盖横向水平支撑相对应的柱间设置柱间支撑，由于柱高<柱距，因此柱间支撑不用分层布置。 （布置图详见施工图） 三、荷载的计算 1、计算模型选取 取一榀刚架进行分析，柱脚采用铰接，刚架梁和柱采用等截面设计。厂房檐高7.5m ，考虑到檩条和梁截面自身高度，近似取柱高为7.2m ；屋面坡度为1：10。 因此得到刚架计算模型： 2.荷载取值 屋面自重：

屋面板：0.182/KN m 檩条支撑：0.152/KN m 横梁自重：0.152/KN m 总计：0.482/KN m 屋面雪荷载：0.32/KN m 屋面活荷载：0.52/KN m （与雪荷载不同时考虑） 柱自重：0.352/KN m 风载：基本风压200.5/W kN m = 3.各部分作用荷载： （1）屋面荷载： 标准值： 10.489 4.30/cos KN M θ ??= 柱身恒载：0.359 3.15/KN M ?= kn/m （2）屋面活载 屋面雪荷载小于屋面活荷载，取活荷载10.509 4.50/cos KN M θ ??=

关于底框架上门式刚架结构的设计分析

关于底框架上门式刚架结构的设计分析 摘要:根据底框架上门式刚架的结构特点，介绍了在实际工程中如何利用PKPM软件对该结构进行设计的过程，并提出该结构的整体设计方法。 关键词: 框架，门式刚架，整体设计，PKPM Abstract: according to the bottom frame the door frame structure characteristics, this paper introduces how to use in a practical project of the structure of software PKPM design process, and puts forward the structure of the whole design method. Keywords: framework, door frame, overall design, PKPM 1工程概况 随着工业经济的快速发展，越来越多的建筑采用下部为框架结构，而顶层为门式刚架轻的结构类型。本工程实例为天津同安实业1#标准厂房，三层结构，下部为两层钢筋混凝土框架结构，柱距6m；顶层为轻型门式刚架结构，钢架跨度24m，焊接工字型钢柱、钢梁，以及压型钢板轻型屋面。 2结构特点及设计计算 该工程结构特点是框架结构和门式刚架结构的结合，下部结构由于功能需要，按钢筋混凝土框架结构进行设计，楼盖的刚度较大，上部结构只承担屋面的荷载，跨度大，荷载轻，为节省材料，按门式刚架的要求进行布置，采用支撑系统来满足结构的整体刚度，并采用压型钢板、檩条等作为屋面系统，屋盖的刚度相对较小。 对于这种结构，既要对下部框架与上部门式刚架的设计区别对待，又要考虑它们之间的相互作用，相互影响，需作为一个整体来分析计算。 2.1三维模型输入 按实际模型，真实地输入设计结构的梁、柱、支撑构件等所有受力构件，建立下部框架以及上部门式刚架的整体模型。除了梁、柱外，支撑构件(柱间支撑、屋面支撑)也需要准确输入，这样整体分析时才能够准确计算结构的刚度，支撑可按照单拉杆件设计，对结构楼面布置信息，下部框架的楼板输入，按框架方式输入，顶层轻型门式刚架屋面，其刚度有刚架梁、屋面支撑系统、檩条、屋面板等共同组成，其平面内的刚度很难准确考虑，可以偏安全地忽略屋面板的刚度，把楼板厚度取为0，不考虑楼板的作用，将节点视为弹性节点，仅考虑刚架梁、屋面支撑系统的作用。 2.2结构设计依据的规范和规程

门式刚架课程设计

. 《房屋钢结构》门式钢架课程设计 姓名：杜修磊 学号：20110380 班级：2011级土木3班 指导教师：张杰 2014年12月

一、题目要求 现有一单层门式钢架厂房，布置一台10t 中级工作制桥式吊车，单跨双坡，跨长18m 。 设计参数： 1、建筑物安全等级为三级，设计使用年限为50年； 2、基本风压为2 /4.0m kN （50年一遇），B 类粗糙度； 3、基本雪压为2/35.0m kN （50年一遇）； 4、屋面恒载为2/3.0m kN ，屋面活载为2/5.0m kN ； 5、抗震设防烈度为8度，设计地震分组为第二组，场地类别为II 类，抗震设防类别为丙类； 6、基础顶面标高为0.000m 。 结构布置形式如图所示：

二、输入参数 工程名: 01 ************ PK11.EXE ***************** 日期:12/18/2014 时间: 20:12:44 设计主要依据: 《建筑结构荷载规范》(GB 50009-2012); 《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2010); 《钢结构设计规范》(GB 50017-2003); 《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》(CECS 102:2002，2012年版); 结果输出 ---- 总信息---- 结构类型: 门式刚架轻型房屋钢结构 设计规范: 按《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》计算 结构重要性系数: 1.00 节点总数: 9 柱数: 4 梁数: 4 支座约束数: 2 标准截面总数: 5 活荷载计算信息: 考虑活荷载不利布置 风荷载计算信息: 计算风荷载 钢材: Q235 梁柱自重计算信息: 柱梁自重都计算 恒载作用下柱的轴向变形: 考虑 梁柱自重计算增大系数: 1.20 基础计算信息: 不计算基础 梁刚度增大系数: 1.00 钢结构净截面面积与毛截面面积比: 0.85 门式刚架梁平面内的整体稳定性: 按压弯构件验算 钢结构受拉柱容许长细比: 400 钢结构受压柱容许长细比: 180 钢梁(恒+活)容许挠跨比: l / 180 柱顶容许水平位移/柱高: l / 180 地震作用计算: 计算水平地震作用 计算振型数： 3 地震烈度：7.00 场地土类别：Ⅱ类