大跨与空间钢结构  概 述            大跨与空间钢结构主要用于公共建筑，如大会堂、影剧院、展览馆、音乐厅、体育馆、加盖体育场、航空港等。      大跨度结构也用于工业建筑，如飞机制造厂的总装配车间、飞机库、造船厂的船体结构车间等等。这些建筑采用大跨结构是受装配机器（如船舶、飞机）的大型尺寸或工艺过程要求所决定的。 平面承重的大跨度钢结构 1 梁式结构体系     梁式结构体系一般采用简支桁架的形式，桁架 的优点是制作与安装都比较简单，其上、下弦及腹 杆仅承受拉力或压力，对支座也没有横推力。     适用跨度：40?60m，更大的跨度由于耗钢量 过大而不经济。         重点是支撑系统的布置，对保证整个结构体系 的整体刚度是非常重要的。       轴心受压构件和弯矩使自由边受拉的压弯构件，  对热轧剖分T型钢的局部稳定：     原88规范规定的宽厚比限值：      新规范规定的宽厚比限值：           计算模型为考虑翼缘与腹板完全嵌固，取屈曲系数为1.28，不近合理，需试验验证。         （b）腹板受剪屈曲后的强度计算利用了张力场概念，使极限剪力大于屈曲剪力。精确确定张力场剪力值需要算出张力场宽度，比较复杂，为简化计算采用了相当于下限的近似公式。       （c）利用腹板屈曲后强度，即使hw/tw很大，只要腹板的抗剪承载力不低于构件的实际最大剪力，一般不再考虑设置加劲肋。 檩条的构造处理——加隅撑* 5  构件设计的特点    （1）斜梁轴力较大，一般按压弯构件设计，须满足强度、整体稳定、局部稳定的要求。工字形截面的腹板也可按考虑屈曲后强度进行设计，但最大高厚比不宜大于250。   工字形截面构件腹板考虑屈曲后强度的设计特点：    （a）条款不适用于吊车梁，因有关资料不充分，多次反复屈曲可能导致腹板边缘出现疲劳裂纹。    （d）利用腹板屈曲后强度后，构件的抗弯及抗压承载力有所降低，此时应按有效宽度计算截面特性，受压区的有效宽度取: 当截面全部受压时：he=?hw       当截面部分受拉时：he=?hc      有效宽度系数?，与板件局部稳定的临界应力 有关， ?以通用高厚比                        作为参数，分为三个阶段，完全弹性、完全塑性及弹塑性，即： 当                  时，                                                (a) 当                                       (b) 当                                                                        (c)    (e) 腹板屈曲后的抗剪承载力Vd，应为屈曲剪力与张力场剪力之和，用下列公式计算： 当λw? 0.8时         Vd=hwtwfv                           (a) 当0.8 λw 1.4时： Vd=hwtwfv[1-0.64(λw-0.8)]  (b) 当λw?1.4时：           Vd=hwtwfv(1-0.275λw )    (c) 式中 λw——用于抗剪计算的腹板通用高厚比。   （f）工字形截面受弯构件在剪力和弯矩作用下的强度，借用了欧洲规范EC3的基本计算式： 当V ?0.5 Vd时,           M?Me                                         (a) 当0.5Vd V ? Vd时,                                                          (b)  Mf —梁两翼缘所承担的弯矩，对双轴对称截面梁      Mf=Af( hw·+t)f（Af为一个翼缘截面积）； Me—构件有效截面所承担的弯矩，Me=We f 。 （g）工字形截面压弯构件在剪力、弯矩和轴力共同作用下的强度，采用以下基本计算式： 当V?0.5 Vd时,        M?Me -N We/ Ae                              (a) 当0.5Vd?V   Vd时,                                                          (b)       —兼受压力时梁两翼缘所承担的弯矩，对双轴      对称截面梁，   =Af ( hw·+t)(f - N/A )； Ae —构件的有效截面面积。 （h）考虑腹板屈曲后强度的加劲肋设计      梁腹板利用屈曲后强度时，其中间加劲肋除承受集中荷载和翼缘转折外，还承受张力场产生的压力，该压力按下式计算：Ｎs=V - 0.9hwtw?cr   式中，Ｎs为腹板屈曲后张力场产生的压力；?cr为临界剪应力。上式 比理论值偏大， 以考虑张力场张 力的水平分力的 不利影响。    （2）当采用变截面门式刚架时，刚架柱为楔形，其在刚架平面内的计算长度系数、不能再套用《钢结构设计规范》，*规程另有特殊规定。    变截面柱在刚架平面内的整体稳定计算公式仍借用了钢结构设计规范的形式。       轴力取小头，弯矩取大头。等效弯矩系数按有侧移刚架取1.0。 * 等截面刚架柱的计算长度*   （3）摇摆柱失稳时，其挠曲线类似于两端铰接的欧拉柱，因此计算长度取1.0 。   （4）连于刚架的摇摆柱，屈曲时对刚架产生水平力，使刚架柱的临界力降低，故刚架柱的计算长度应乘以增大系数： ? 6  变形控制     适当放宽框架梁的挠度及框架柱柱顶位移的限值，是门式刚架轻型化的一项保证。如：                          刚架柱顶位移限值   无吊车、采用轻形墙板        h/60（h/150）   无吊车、采用砌体墙         h/100（h/150）   有吊车、吊车有驾驶室       h/400   有吊车、地面操作           h/180（h/400）   框架斜梁挠度               L/180（ L/400） 7  节点设计    （1）门式刚架结构一般在梁柱节点及框架梁的跨中划分运送和安装单元。     门式刚架斜梁与柱的连接可采用端板竖放、端板横放和端板斜放三种形式。    （2）为保证节点的刚度，节点应采用摩擦型或承压型高强度螺栓连接，一般成对布置。   梁与柱的刚性连接节点       （3）用高强度螺栓连接的端板，为减小杠杆力的影响，其厚度不宜太薄，一般可取1.5~2d，或设置加劲肋。    （4）连接按承受的最大内力设计。斜梁与柱相交的节点域，应验算抗剪强度。     柱翼缘和横向加劲肋为边界的节点腹板区域所受的剪应力应满足下式要求:   公式来源于设置柱横向加劲肋时钢框架节点柱腹板节点域的抗剪强度计算。   柱节点腹板区域所受的剪力:     或                                                                                         两式等价，取其一。                节点域周边的内力                     

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