荷载和荷载组合.ppt

1.3.1荷载及荷载组合
1.3.2刚架的内力和侧移计算
1.3.3刚架柱和梁的设计
永久荷载：包括结构构件的自重和悬挂在结构上的非结构构件的重力荷载，如屋面、檩条、支撑、吊顶、墙面构件和刚架自重等。
可变荷载：屋面活荷载、屋面雪荷载和积灰荷载
吊车荷载、地震作用、风荷载。荷载组合原则：
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；
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；
施工或检修集中荷载不与屋面材料或檩条自重以外的其他荷载同时考虑；
多台吊车的组合应符合《荷载规范》的规定；
当需要考虑地震作用时，风荷载不与地震作用同时考虑。在进行刚架内力分析时，荷载效应组合主要有：
组合（1）：
1.2×永久荷载+0.9×1.4×[积灰荷载+max{屋面均布活荷载、雪荷载}]+0.9×1.4×(风荷载+吊车竖向及水平荷载)
组合（2）：
1.0×永久荷载+1.4×风荷载
组合(1)－用于截面强度和构件稳定性计算，
组合(2)－用于锚栓抗拉计算。内力计算原则：
根据不同荷载组合下内力分析结果，找出控制截面的内力组合，控制截面位置一般在柱底、柱顶、柱牛腿连接处及梁端、梁跨中等截面。
控制截面的内力组合主要有：
最大轴压力Nmax和同时出现的M及V的较大值。
最大弯矩Mmax和同时出现的V及N的较大值。
最大弯矩Mmax和同时出现的V及N的较大值。
最小轴压力Nmin和相应的M及V，出现在永久荷载和风荷载共同作用下，当柱脚铰接时M=0。侧移计算原则：
变截面门式刚架柱顶侧移应采用弹性分析方法确定。计算时荷载取标准值，不考虑荷载分项系数。
如果最后验算时刚架的侧移不满足要求，即需要采用下列措施之一进行调整：
放大柱或梁的截面尺寸；
改铰接柱脚为刚接柱脚；
把多跨框架中的摇摆柱改为上端和梁刚接的节点连接形式。梁、柱板件的宽厚比限值：
工字形截面构件受压翼缘板的宽厚比：

工字形截面梁、柱构件腹板的宽厚比：腹板屈曲后强度利用：
在进行刚架梁、柱截面设计时，为了节省钢材，允许腹板发生局部构件的屈曲，并利用其屈曲后强度。
腹板的有效宽度：
当工字形截面梁、柱构件的腹板受弯及受压板幅利用屈曲后强度时，应按有效宽度计算其截面几何特性。
有效宽度取值：
当腹板全部受压时：
当腹板部分受拉时，受拉区全部有效，受压区有效宽度为：刚架梁、柱构件的强度计算
刚架内力分析
在横向均布荷载作用下，刚架弯矩图如下在水平风荷载作用下，刚架弯矩图如下：轻型钢结构是以构件边缘最大压应力达到钢材屈服点作为临界状态，没有考虑塑性发展的影响，所以门式刚架一般按弹性理论设计。

考虑各种荷载组合内力分析结果，取出最大荷载值控制设计，对初选截面梁柱按压弯构件进行验算。

正应力验算：

剪应力验算：
弯矩作用平面内：

弯矩作用平面外：

工字形截面受弯构件在剪力V和弯矩M
共同作用下的强度应符合下列要求：

当时
当时

当截面为双轴对称时

工字形截面受弯构件在剪力V、弯矩M和轴力N
共同作用下的强度应符合下列要求：
当时

当时

当截面为双轴对称时

梁腹板加劲肋的配置:
梁腹板应在中柱连接处、较大固定集中荷载作用处和翼缘转折处设置横向加劲肋。其他部位是否设置中间加劲肋，根据计算需要确定。但《规程》规定,当利用腹板屈曲后抗剪强度时，横向加劲肋间距a宜取hw～2hw。
当梁腹板在剪应力作用下发生屈曲后，将以拉力带的方式承受继续增加的剪力，亦即起类似桁架斜腹杆的作用，而横向加劲肋则相当于受压的桁架竖杆。因此，中间横向加劲肋除承受集中荷载和翼缘转折产生的压力外，还要承受拉力场产生的压力。
加劲肋稳定性验算按规范规定进行，计算长度
取腹板高度hw，截面取加劲肋全部和其两侧各
宽度范围内的腹板面积，按两端铰
接轴心受压构件进行计算。变截面柱在刚架平面内的整体稳定计算:

变截面柱在刚架平面内的整体稳定按下列公式
计算：

对于变截面柱，变化截面高度的目的是为了适应弯矩的变化，合理的截面变化方式应使两端截面的最大应力纤维同时达到限值。但是实际上往往是大头截面用足，其应力大于小头截面，故公式左端第二项的弯矩M1，和有效截面模量We1应以大头为准。

公式第一项源自等截面的稳定计算。根据分析，小头稳定承载力的小于大头，且刚架柱的最大轴力就作用在小头截面上，故第一项按小头运算比按大头运算安全。
变截面柱在刚架平面内的计算长度
截面高度呈线形变化的柱，在刚架平面内的计算长度应取为，式中为柱的几何高度，为计算长度系数。
可由下列三种方法确定：
查表法（适合于手算）
一阶分析法（普遍适用于各种情况，并且适合上机计算)
二阶分析法（要求有二阶分析的计算程序）查表法在图1-9中，λ1和λ分别为第一、二楔形段的斜率。图19楔形梁在刚架平面内的换算长度系数柱脚铰接楔形柱