1、教学内容教学内容第一学期（第一学期（136=78学时学时）模块一模块一 钢结构基础（材料、连接、构件设计）钢结构基础（材料、连接、构件设计）第二学期（第二学期（164=64学时学时）模块三模块三 单层门式刚架体系单层门式刚架体系模块四模块四 钢框架体系钢框架体系模块五模块五 网架体系网架体系钢结构 1、本学期钢结构课程为考查课，采用过程考核。包含对学生考勤、作业、学习态度等平时表现的考核。 2、在进行能力训练模块的过程中考核，各训练模块所得成绩之和为其成绩。考核方案上课要求:一、不迟到、不早退、不旷课二、不接、打、玩手机三、按时交作业四、要求记听课记录（笔记）上课要求成绩评定：注：1、旷课3次
2、视为不及格； 2、两次迟到或两次早退视旷课1次1 概述1 单层门式刚架的概念2 单层门式刚架结构的组成和特点3 门式刚架结构适用范围2 结构形式和结构布置1 门式刚架的结构形式2 门式刚架的结构布置3 节点构造1 刚架梁、柱连接节点及梁拼接节点2 柱脚设计4 围护系统 门式刚架结构是将刚架柱与刚架梁的连接处设为刚性节点，刚架柱与基础一般设为铰接节点。 刚架结构的优点是梁柱合一，构件种类较少。 1、门式刚架结构的概念1 概述 式刚架是典型的轻型钢结构，也是目前国内应用最为广泛的轻型钢结构。 应用范围：轻型厂房、物流中心、大型超市、体育馆、展览厅、活动房屋、加层建筑等。 工程实例：工程实例： 青岛
3、南车集团，青岛南车集团，20042004年年4 4月投资新建了一座轻月投资新建了一座轻钢结构生产车间，建筑面积钢结构生产车间，建筑面积50005000平方米。于平方米。于20042004年年7 7月竣工。主体结构采用轻型单跨门式刚架形式，月竣工。主体结构采用轻型单跨门式刚架形式，吊车最大起重量为吊车最大起重量为2020吨，中级工作制。吨，中级工作制。 为使立面效果简洁美观，屋面采用为使立面效果简洁美观，屋面采用有组织内排有组织内排水形式水形式。外墙面和屋面板均采用双层压型钢板外墙面和屋面板均采用双层压型钢板，两，两层压型钢板之间放置了耐火性能较好的层压型钢板之间放置了耐火性能较好的岩棉保温隔岩
4、棉保温隔热层。热层。正在建设的门式刚架山墙抗风柱吊车梁天窗架轻钢结构工业厂房 我国门式刚架设计规程：我国门式刚架设计规程：门式刚架轻型房屋钢结构门式刚架轻型房屋钢结构技术规程技术规程(CECS102:2002)(CECS102:2002) 1 单层门式刚架的组成 柱距 2. 门式刚架结构的组成和特点 刚架梁刚架柱柱间支撑屋面水平支撑檩条墙梁墙梁系杆抗风柱墙面板屋面板吊车梁主要承重骨架：主要承重骨架：门式刚架门式刚架支撑体系：支撑体系：屋面水平支撑、柱间支撑屋面水平支撑、柱间支撑注：注：门式刚架是平面结构体系，附加构件必不可少。门式刚架是平面结构体系，附加构件必不可少。檩条和墙梁檩条和墙梁围护结
5、构围护结构 ： 轻型屋面板轻型屋面板/ /轻型墙面板轻型墙面板小结 单层门式刚架的组成 在门式刚架轻型房屋钢结构体系中， 屋盖宜采用压型钢板屋面板和冷弯薄壁型钢檩条； 主刚架可采用变截面实腹刚架； 主刚架斜梁下翼缘和刚架柱内翼缘出平面的稳定性，由与檩条或墙梁相连接的隅撑来保证。 主刚架间的交叉支撑可采用张紧的圆钢。 外墙宜采用压型钢板墙面板和冷弯薄壁型钢墙梁。竖向荷载竖向荷载横向水平荷载横向水平荷载 纵向水平荷载纵向水平荷载传力途径？思考题重量轻重量轻工业化程度高、施工周期短工业化程度高、施工周期短柱网布置灵活柱网布置灵活采用轻型屋面，可减小梁柱截面尺寸，基础也相应减小；采用轻型屋面，可减小梁
6、柱截面尺寸，基础也相应减小；在多跨建筑中可做成一个屋脊的大双坡屋面，为长坡面排水在多跨建筑中可做成一个屋脊的大双坡屋面，为长坡面排水创造了条件。设中间柱可减小横梁的跨度，从而降低造价。创造了条件。设中间柱可减小横梁的跨度，从而降低造价。 中间柱采用钢管制作的上下铰接摇摆柱，占空间小。中间柱采用钢管制作的上下铰接摇摆柱，占空间小。2. 门式刚架结构的特点门式刚架其它的结构性能：门式刚架其它的结构性能：1.1.门式刚架屋面体系的整体性可以依靠檩条、隅撑来保门式刚架屋面体系的整体性可以依靠檩条、隅撑来保证，从而减少了屋盖支撑的数量。证，从而减少了屋盖支撑的数量。 支撑多用张紧的圆钢做成，很轻便。可将
7、其直接或用支撑多用张紧的圆钢做成，很轻便。可将其直接或用水平节点板连接在腹板上。水平节点板连接在腹板上。2.2.门式刚架的梁、柱多采用门式刚架的梁、柱多采用变截面杆件，可以节省材变截面杆件，可以节省材料。料。 3.3.组成构件的杆件较薄，对组成构件的杆件较薄，对制作、涂装、运输、安装制作、涂装、运输、安装的要求高。的要求高。 4.4.构件的抗弯刚度、抗扭刚构件的抗弯刚度、抗扭刚度比较小，结构的整体刚度比较小，结构的整体刚度也比较柔。度也比较柔。 4. 门式刚架结构的适用范围 主要承重结构为单跨或多跨实腹门式刚架、具有轻型屋盖和轻型外墙、无桥式吊车或有起重量不大于20t的A1A5工作级别桥式吊车
8、或3t悬挂式起重机的单层房屋钢结构。2 结构形式和结构布置1、门式刚架的结构形式按跨度：单跨、双跨、多跨刚架以及带挑檐的和带毗屋的形式。按屋面坡脊数：单脊单坡、单脊双坡和多脊多坡。 图 2 门式刚架形式示例 (d) (e) (f) (a) (b) (c) 1）温度区段设置2、结构布置纵向温度区段不大于300m；横向温度区段150m。 设置伸缩缝时，两种做法：1、设置双柱；2、在搭接檩条的螺拴连接处采用长圆孔进行调节，并使屋面板在构造上允许胀缩。柱间支撑（1）无吊车时柱间支撑的间距宜取3045m；当有吊车时宜设设在温度区段中部，或当温度区段较长时宜设在三分点处，且间距不宜大于60m；2）支撑体系
9、布置 （2）当建筑物宽度大于60m时，内柱列宜适当增加柱间支撑； （3）房屋高度相对于柱间距较大时，柱间支撑宜分层设置； （4）门式刚架轻型房屋钢结构的支撑，可采用带张紧装置的十字交叉圆钢支撑。圆钢与构件的夹角应在30O60O范围内，宜接近45O。 当吊车起重量大于5吨，宜采用型钢支撑。 （5）在设有带驾驶室且起重量大于15t 桥式吊车的跨间，应在屋盖处设置纵向支撑桁架。屋面水平支撑1 1）屋盖横向支撑宜设在温度区间端部的第一个或第二个开）屋盖横向支撑宜设在温度区间端部的第一个或第二个开间；当设置在第二个开间时，第一开间的相应位置设刚性系间；当设置在第二个开间时，第一开间的相应位置设刚性系杆；
10、杆；2 2）在刚架转折处（单跨房屋边往柱顶和屋脊，以及多跨房屋在刚架转折处（单跨房屋边往柱顶和屋脊，以及多跨房屋某些中间柱柱顶和屋脊）应沿房屋全长设置刚性系杆。某些中间柱柱顶和屋脊）应沿房屋全长设置刚性系杆。 图3.2.2门式刚架端开间屋面刚性系杆布置示意图（3 3）柱间支撑和屋面支撑必须布置在同一开间内，形成抵抗）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；纵向荷载的支撑桁架；（4 4）刚性系杆可由檩条兼作，此时檩条应满足对压弯构件的）刚性系杆可由檩条兼作，此时檩条应满足对压弯构件的刚度和承载力要求；刚度和承载力要求；（5 5）屋盖横向水平支撑可仅设在靠近上翼缘处；）
11、屋盖横向水平支撑可仅设在靠近上翼缘处； 为保证刚架梁下翼缘和柱内翼缘的平面外稳定性，可在刚架梁与檩条或柱与墙梁之间增设隅撑。隅撑布置隅撑间距：在斜梁下翼缘受压区设置隅撑，其间距不得大于相应受压翼缘宽度的 倍。yf23516 隅撑宜采用单角钢，与刚架腹板的夹角不宜小于45据翼缘不大于100，隅撑与刚架、檩条或墙梁应采用螺栓连接，每端通常采用单个螺栓，计算时考虑强度设计值折减系数。1 概述1 门式刚架的概念2 门式刚架结构的组成和特点3 门式刚架结构适用范围2 结构形式和结构布置1 门式刚架的结构形式2 门式刚架的结构布置3 节点构造1 刚架梁、柱连接节点及梁拼接节点2 柱脚设计4 围护系统写出下
12、图所示门式刚架结构体系中9种构件的名称 1 1、何谓摇摆柱？、何谓摇摆柱？2 2、门式刚架的屋面坡度通常为多少？、门式刚架的屋面坡度通常为多少？3 3、山墙处门式刚架结构有哪两种处理方法。、山墙处门式刚架结构有哪两种处理方法。4 4、门式刚架房屋的温度区段长度为多少？、门式刚架房屋的温度区段长度为多少？5 5、伸缩缝处结构如何处理？、伸缩缝处结构如何处理？6 6、柱间支撑如何设置？、柱间支撑如何设置？7 7、屋面支撑如何设置？、屋面支撑如何设置？8 8、隅撑起什么作用？绘图说明如何连接？、隅撑起什么作用？绘图说明如何连接？多跨刚架中间柱与刚架斜梁的连接可采用铰接，连接构造简多跨刚架中间柱与刚架
13、斜梁的连接可采用铰接，连接构造简单，制作、安装方便，单，制作、安装方便，两端铰接的中间柱称为摇摆柱。两端铰接的中间柱称为摇摆柱。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。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，中间柱宜采用摇摆柱，由于边柱的高度相对比较小，材料，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。能够比较充分地发挥作用。在设有桥式吊车的房屋中，中间柱两端宜采用刚接，以增加在设有桥式吊
14、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。刚架的侧向刚度。摇摆柱根据根据门式刚架规程门式刚架规程CECS102CECS102第第6.3.56.3.5条和条和6.3.66.3.6条的规定：条的规定：当檩条跨度大于当檩条跨度大于4m4m不大于不大于6m6m时，应在檩条跨中设置时，应在檩条跨中设置一道拉条；一道拉条；当檩条跨度大于当檩条跨度大于6m6m时，应在檩条跨度时，应在檩条跨度 3 3分点处各设分点处各设一道拉条。一道拉条。拉条宜设置在距檩条上翼缘拉条宜设置在距檩条上翼缘 1/31/3腹板高度范围内。腹板高度范围内。为了防止檩条向屋脊方向弯扭失稳，在设置拉条的为了防止檩条向屋脊方
15、向弯扭失稳，在设置拉条的同时，应在檐口处增设斜拉条和撑杆；同时，应在檐口处增设斜拉条和撑杆；拉条的设置为了承受屋面的坡向分力，在屋脊处为了承受屋面的坡向分力，在屋脊处( (有天窗时在有天窗时在天窗处）亦应增设斜拉条和撑杆；当屋面坡面过大天窗处）亦应增设斜拉条和撑杆；当屋面坡面过大时，在檐口和屋脊之间的适当位置必要时也宜增设时，在檐口和屋脊之间的适当位置必要时也宜增设斜拉条和撑杆。斜拉条和撑杆。拉条应根据最大的屋面坡向分力按拉杆计算确定，拉条应根据最大的屋面坡向分力按拉杆计算确定，撑杆则按压杆设计撑杆则按压杆设计檩条间拉条布置示意图檩条间拉条布置示意图 轻型门式刚架结构中节点包括梁与柱连接节点、
16、梁与梁拼接节点和柱脚节点。 1、刚架梁、柱连接节点及梁拼接节点 门式刚架斜梁与柱的连接形式有三种: 端板竖放 端板斜放 端板平放 斜梁拼接时宜使端板与构件外边缘垂直。 3 节点构造 h1Me（a）端板竖放（b）端板斜放（c）端板平放（d）斜梁拼接刚架斜梁与柱的连接及斜梁间的拼接 在可能的情况下，应选用在可能的情况下，应选用端板平放端板平放的连接形式，以的连接形式，以 减小节点的设计剪力，柱能在安装时起到临时支撑的作减小节点的设计剪力，柱能在安装时起到临时支撑的作 用用。 当梁柱节点的弯矩较大时，可采用当梁柱节点的弯矩较大时，可采用端板竖放、斜放端板竖放、斜放 以增大力臂；端板斜放时，对加工要求
17、较高，且应注意以增大力臂；端板斜放时，对加工要求较高，且应注意 高强螺栓安装空间的问题。高强螺栓安装空间的问题。思考题门式刚架斜梁与柱的连接形式有几种？试绘图说明。严格控制端板厚度不小于16mm，以保证端板有足够的刚度。工程习惯上，端板的厚度也不宜小于节点所用高强度螺栓的直径d。2 2、节点加腋、节点加腋 节点有加腋与不加腋两种基本形式。节点有加腋与不加腋两种基本形式。 加腋连接作用加腋连接作用: :可使截面的变化符合弯矩图形的要求，可使截面的变化符合弯矩图形的要求，并大大提高了刚架的承载能力。并大大提高了刚架的承载能力。 加腋形式加腋形式: :直线加腋直线加腋: :曲线加腋；曲线加腋； 一般
18、采用直线加腋并在加腋部分的两端设置加劲肋及一般采用直线加腋并在加腋部分的两端设置加劲肋及侧向支撑，以保证该加腋部分的稳定性，防止侧向压屈。侧向支撑，以保证该加腋部分的稳定性，防止侧向压屈。平板式铰接柱脚刚接柱脚一般情况当用于工业厂房且有桥式吊车5t以上3、柱脚刚接、铰接思考题门式刚架柱脚有哪两种形式？适用何种情况？平板式铰接柱脚刚接柱脚加劲板加劲板地脚螺栓浇入素混凝土保护地脚锚栓 1、柱脚锚栓应采用Q235或Q345钢材制作。 2、锚栓的锚固长度应符合现行国家标准建筑地基基础设计规范(GB 50007)的规定，锚栓端部应设置弯钩、或锚板。 3、锚栓的直径不宜小于24mm，且应采用双螺帽。 柱脚
19、底板的锚栓孔径，宜取锚栓直径加510 mm； 锚栓垫板的锚栓孔径，取锚栓直径加2mm；锚栓垫板的厚度通常取与底板厚度相同。 锚栓的数目常采用2个或4个。在柱子安装校正完毕后，应将锚栓垫板与柱底板焊牢 。柱脚锚栓 锚栓不宜用于承受柱脚底部的水平剪力，应由柱脚底板与其下部的混凝土基础间的摩擦力来抵抗或设置抗剪键承受。1、屋面和墙面板材料 彩色镀锌钢板、彩色镀铝锌钢板、夹芯压型复合板、玻璃纤维增强水泥外墙板（GRC板）等轻质材料。2、一般屋面和墙面采用的压型钢板厚度： 一般 0.41.6mm，不宜小于0.4mm4 围护结构（a）压型钢板 （b）夹芯板屋面板作法表示方法：YX波高-波距-有效覆盖宽度：
20、YX35-125-750压型钢板的截面根据其波形可分为：高波板：波高大于70mm，多用作屋面板；中波板：波高5070mm，多用作楼面板及中小跨度 的屋面板；低波板：波高小于50mm，多用作墙面板。 图（图（a）、（）、（b）是早期的压型钢板板型，截面形）是早期的压型钢板板型，截面形式较为简单，板和檩条、墙梁的连接采用钩头螺栓、自式较为简单，板和檩条、墙梁的连接采用钩头螺栓、自攻螺钉和拉铆钉。攻螺钉和拉铆钉。 当作屋面板时，因板需要开孔，所以防水问题难以当作屋面板时，因板需要开孔，所以防水问题难以解决，目前应用较少。解决，目前应用较少。 （a）（b） 压型钢板的截面形式（板型）较多，下图给出了几
21、种压型钢板的截面形式。 图（图（c）、（）、（d）为带加劲的板型，增加了板的截）为带加劲的板型，增加了板的截面刚度，用作墙板时加劲产生的竖向线条可增加墙板的面刚度，用作墙板时加劲产生的竖向线条可增加墙板的美感。美感。 图（图（e）、（）、（f）是近年来用在屋面上的板型，其特）是近年来用在屋面上的板型，其特点是板和板、板与檩条的连接通过支架咬合在一起，板点是板和板、板与檩条的连接通过支架咬合在一起，板无需开口，从而有效地解决了屋面防水、渗漏问题无需开口，从而有效地解决了屋面防水、渗漏问题 （c）（e）（f）（d）屋面构造作法按构造作法屋面和墙面板可分为三大类即螺钉外露式、暗扣式和锁缝式。彩板84
22、0型彩板彩板867型型彩板彩板880型型彩板彩板760型型彩板加工设备彩板加工设备彩钢板安装注意板材损伤、板搭接长度等压型钢板外墙板 墙梁一般采用C型和Z型冷弯薄壁型钢纵墙结构布置（1）墙梁的间距取决于墙板的材料强度、尺寸、所受荷载的大小、门窗洞口等（一般不大于2.5m）；（2）墙梁跨度为46m时，宜在跨中设一道拉条； 当墙梁跨度大于6m时，宜在跨间三分点处各设一道拉条。 当墙梁单侧挂墙板时，拉条应连接在墙梁挂墙板的一侧1/3处；当墙梁两侧均挂有墙板时，拉条宜连接在墙梁重心点处。（3）在最上层墙梁处宜设拉条将拉力传至承重柱或墙架柱。2、墙面布置和连接撑杆斜拉条墙梁刚架柱刚架柱门框直拉条111-
23、1兼做窗框窗框纵墙结构布置山墙结构布置墙梁焊于屋面檩条下墙面檩条刚架梁门框22刚架柱2-2直拉条撑杆斜拉条刚架柱抗风柱山墙结构布置小 结 1、 应根据场地和起重设备条件，最大限度地将扩大拼装工作在地面完成。 2、安装顺序宜先从靠近山墙的有柱间支撑的两榀刚架开始。在刚架安装完毕后应将其间的檩条、支撑、隅撑等全部装好，并检查其铅垂度。然后，以这两榀刚架为起点，向房屋另一端顺序安装。 除最初安装的两榀刚架外，其余刚架间檩条、墙梁和檐檩等的螺栓均应在校准后再拧紧。 3、刚架安装宜先立柱子，然后将在地面组装好的斜梁吊起就位，并与柱连接。 构件的安装 建筑界有一种说法“出名的是建筑师，出事的是结构工程师。
24、”土木工程专业的本科生要想未来成为一名合格的结构工程师，在校学习期间扎实专业基础固然重要，培养高度的责任感和敬业精神更不容忽视!中国有句名言：失败是成功之母。但能否从失败走向成功，贵在能否深刻反思并吸取教训 。刚架在施工中应及时安装支撑，必要时增设缆风绳充分固定。“424”廊坊金博服装厂坍塌 金博服装厂10多天前刚从廊坊火车站搬到安次区北史家务乡，厂房系从双力家私有限责任公司租用。 4.24早晨7:40左右坍塌。 据当地一名村民介绍 ，厂房宽约15米，长约50米。“厂房内部也没有任何支撑的柱子和房梁”。倒塌厂房共有14间房，只有最西侧两间是隔开的，其他12间其实是连成一个大空间，内部没有任何隔
25、断。 厂房建于1995年，房顶的瓦下铺有泥土和苇席，下方用木头支撑。整个12间房的房顶是用几根铁制三角架作为房梁支撑。此前，双力公司除了对厂房外表进行粉刷外，没有进行过大的修整。事发前几日，当地下过下雨，前日傍晚还出现了雷阵雨。（4月23日晚上开始，当地下了一夜的大雨，到24日清晨才停。） 坍塌下来的房顶是钢木结构，木质主梁没有发现腐朽迹象，倒是钢架锈迹斑斑，严重扭曲。 “424”廊坊金博服装厂坍塌现场 4、构件悬吊应选择合理的吊点，大跨度构件的吊点须经计算确定。对于侧向刚度小、腹板宽厚比大的构件，应采取防止构件扭曲和损坏的措施。构件的捆绑和悬吊部位，应采取防止构件局部变形和损坏的措施。 5、
26、不得利用已安装就位的构件起吊其它重物。不得在主要受力部位焊其它物件。 6、当山墙墙架宽度较小时，可先在地面装好，整体起吊安装。 7、各种支撑的拧紧程度，以不将构件拉弯为原则。 8、檩条和墙梁安装时，应及时设置拉条并拉紧，但不应将檩条和墙梁拉弯。 9 、刚架和支撑等配件安装就位，并经检测和校正几何尺寸确认无误后，应对柱脚底板和基础顶面之间的空间采用灌浆料填实。二次灌浆的预留空间，当柱脚铰接时不宜大于50mm，柱脚刚接时不宜大于100mm。在抗风柱与刚架斜梁连接处，刚架斜梁下翼缘应设隅撑。如图3.2.4所示。图3.2.4 抗风柱连接节点示意图檩条 檩条的截面形式 冷弯薄壁型钢檩条 卷边Z形檩条适用
27、于屋面坡度i1/3的情况，Z形檩条的主平面x轴的刚度大。 卷边C形檩条适用于屋面坡度i1/3的情况，其截面在使用中互换性大，用钢量省。 2、门式刚架的结构布置刚架的建筑尺寸和布置 跨度：936m；高度：4.59m； 柱轴线：下端中心线或柱外皮 梁轴线：最小截面中线，与上表面平行 柱距：6m，7.5m或9m 温度区段：纵向300m，横向150m。 设置伸缩缝的方法：双柱；檩条和屋面板构造檩条和墙梁布置 屋脊附近双檩（距屋脊200mm ），天沟附近布置一根以固定天沟单脊双坡多跨刚架无桥式吊车：中柱多为摇摆柱有桥式吊车：中柱宜两端刚接截面形式无桥式吊车：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形截面有桥式吊车：柱宜采用等截面形式柱脚形式无桥式吊车：多按铰接支承设计，通常为平板支座有桥式吊车：刚接坡度1/201/8运输单元柱子单独一个，梁可为多个。单元内焊接，单元间用通过端板用高强螺栓连接a)锚栓锚栓底板双螺母及垫板柱b)底板双螺母及垫板柱铰接柱脚（设一对或两对地脚螺栓）a)b)锚栓锚栓底板柱加劲板加劲板底板锚栓支承托座柱刚接柱脚
