CECS102:2002门式刚架轻型房屋钢结构技术规程.pdf
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1、 CECS 102:2002 中国工程建设标准化协会标准 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 Technical specification for steed structure of light-weight Buildings with gabled frames 2003 北 京 第 1 页 目 录 目 录 1 总总 则则 . 7 2 术语、符号术语、符号 8 2.1 术 语 8 2.2 符 号 8 3 基本设计规定基本设计规定 12 3.1 设计原则 . 12 3.2 作 用 13 3.3 材 料 14
2、 3.4 变形规定. 17 3.5 构造要求. 18 4 结构形式和布置结构形式和布置. 19 4.1 结构形式. 19 4.2 建筑尺寸. 20 4.3 结构平面布置 . 21 4.4 墙架来布置 . 21 4.5 支撑布置. 22 5 作用效应计算作用效应计算 23 5.1 变截面刚架内力计算 23 5.2 变截面刚架侧移计算 23 6 构件设计构件设计 27 6.1 变截面刚架构件计算 27 6.2 等截面刚架物件计算 37 6.3 檩条设计. 37 6.4 墙架构件设计 . 39 6.5 支撑构件设计 . 40 6.6 屋面板和墙板设计 41 7 连接和节点设计连接和节点设计. 42
3、第 5 页 7.1 焊 接 42 7.2 节点设计. 44 8 制作和安装制作和安装 50 8.1 制作. 50 8.2 安 装 50 9 隔热和涂装隔热和涂装 56 9.1 隔 热 56 9.2 涂 装 56 附录附录 A 风荷载计算风荷载计算. 58 附录附录 B 斜卷边斜卷边 Z 星冷弯型钢的截面特性星冷弯型钢的截面特性. 64 附录附录 C 卷边槽形冷弯型钢的截面特性卷边槽形冷弯型钢的截面特性. 68 附录附录 D 楔形粱在刚架平面内的换算长度系数楔形粱在刚架平面内的换算长度系数 . 71 附录附录 E 檀条在风吸力作用下的稳定计算檀条在风吸力作用下的稳定计算 . 77 附录附录 F
4、单面角焊缝的技术要求单面角焊缝的技术要求 82 本规程用词说明本规程用词说明 83 第 6 页 1 总 则 1 总 则 1.0.11.0.1 为了适应门式刚架轻型房屋钢结构的发展, 促进其合理的设计、 制作和安装, 做到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量,制定本规程。 1.0.21.0.2 本规程适用于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 A1 A5 工作级另晰式吊车或 3t 悬 挂式起重机的单层房屋钢结构的设计、制作和安装。 门式刚架轻型房屋的外墙亦可采用砌体,此时应符合本规程第 4.4.3 条的规定。 本规程不适用于强侵
5、蚀介质环境中的房屋。 1.0.3 1.0.3 本规程遵照现行国家标准建筑结构可靠度设计统一标准GB 50068 规定的 原则,根据现行国家标准建筑结构设计术语和符号标准GBT50083 、建筑结 构荷载规范GB 50009、建筑抗震设计规范GB 50011 、钢结构设计规范GB 50017、冷弯薄壁型钢结构技术规范GB 50018 、钢结构工程施工质量验收规 范GB 50205 等的一般规定,立足于我国轻型房屋钢结构设计和施工的具体条件编 制而成。 1.0.41.0.4 门式刚架轻型房屋钢结构的设计、 制限安装和防护要求, 本规程未作规定者, 均应按现行有关标准执行。 第 7 页 2 术语、符
6、号 2 术语、符号 2.1 术 语 2.1 术 语 2.1.12.1.1 孔口 opening 在建筑的外包面(墙面和屋面)上未设置永久性有效封闭装置的部分。 2.1.22.1.2 敞开式建筑 opening building 外墙面至少有 80敞开的建筑。 2.1.3 2.1.3 部分封闭式建筑 pariial1y enc1osed bulldinR 受外部正风压力的墙面上孔口总面积超过该建筑物其余外包面(墙面和屋面) 上孔口面积的总和,并超过该墙毛面积的 5,且建筑物其余外包面的开孔率不超过 20的建筑。 2.1.42.1.4 封闭式建筑 enclosed building 在所封闭的空间
7、中无符合部分封闭式建筑或敞开式建筑定义的那类孔口的建 筑。 2.1.5 2.1.5 边缘带 edge strip 确定围护结构构件和面板上风荷载体型系数时,在外墙和屋面上划分的位于建 筑物端部和边缘的区域。凡不属边缘带的均为中间区。如附录 A 中图 A.0.2-2 和图 A.0.2-3 所示。 2.1.62.1.6 端区 end Zone 确定主刚架上风荷载体型系数时,在外墙和屋面上划分的位于建筑物端部和边 缘的区域。凡不属端区的均为中间区。如附录 A 中图 A.0.2-1 所示。 2.1.72.1.7 有效受风面积 effective wind 1oad area 确定风荷载体型系数时取用的
8、承受风荷载的有效面积。 2.2 符 号 2.2 符 号 2.2.1 作用和作用效应 第 8 页 F集中荷载; H刚架拄顶等效水平力; M弯矩; M 垂直荷载引起的模条下翼缘侧向弯矩; f M 工字形截面两翼缘所承担的弯矩; l M 构件大头的弯矩设计值; 0y M 忽略弹性支座影响的自由翼缘侧向弯矩; N轴心力; E N 欧拉临界力; 0 N 构件小头的轴向压力设计值; P高强度螺栓的预拉力; 1 P 中间柱(即摇摆柱)承受的荷载; f P 边柱承受的荷载; y q 由截面扭转引起的作用于自由翼缘的假想侧向荷载; R支座反力; u刚架柱顶的水平侧移; V剪力; d V 腹板受剪板幅考虑屈曲后强
9、度的抗剪承载力设计值; cr 利用拉力场时腹板的屈曲剪应力。 2.2.22.2.2 材料指标 f钢材抗拉、抗压、抗弯强度设计值; y f 钢材屈服强度; V f 钢材抗剪强度设计值; V f 腹板屈曲后抗剪强度设计值。 2.2.3 2.2.3 几何参数 A截面毛面积;有效受风面积; 第 9 页 a加劲肋间距;螺栓间距; B建筑宽度; S b 子板件宽度; 0 d 、分别为构件小头和大头的截面高度; 1 d W e 、分别为螺栓中心至腹板和翼缘边缘的距离; t e H屋面至地面的平均高度; h刚架柱高度; W h 腹板高度; C h 腹板受压区高度; e h 截面全部受压时的腹板有效高度; 1e
10、 h 、分别为腹板受压区上、下有效截面的高度; 2e h b I 、分别为横梁和柱的平均截面惯性矩; C I e I 截面等效惯性矩; l I 、分别为左、右两柱的截面惯性矩; r I L刚架跨度; fZ l自由翼缘的计算长度; S纵向柱距;斜梁长度; W t 腹板厚度; W截面最大受压纤维的截面模量; e W 有效截面最大受压纤维的截面模量; el W 构件大头有效截面最大受压纤维的截面模量; en W 有效净截面最大受压纤维的截面模量; Z用于计算风荷载的边缘带宽度。 2.2.42.2.4 计算系数及其它 K侧向刚度; 第 10 页 r K 受剪板件的凸曲系数; K 受弯板件的凸曲系数;
11、屋面坡角; mx 等效弯矩系数; 变截面构件的楔率; R 抗力分项系数; 放大系数;考虑自由翼缘弹性支承影响的修正系数; P 与板件受弯、受压有关的参数; W 与板件受剪有关的参数; 楔形柱计算长度系数; t 刚架柱与刚架梁的线刚度比值; 有效宽度系数; b 梁的整体稳定系数; b均匀弯曲楔形受弯构件的整体稳定系数。 第 11 页 3 基本设计规定 3 基本设计规定 3.1 设计原则 3.1 设计原则 3.1.13.1.1 门式刚架轻型房屋钢结构设计应采用以概率理论为基础的极限状态设计 法,按分项系数设计表达式进行计算。 3.1.23.1.2 门式刚架轻型房屋钢结构的承重构件,应按承载能力极限
12、状态和正常使用极 限状态进行设计。 3.1.33.1.3 当结构构件按承载能力极限状态设计时,应根据现行国家标准建筑结构荷 载规范GB 50009 的规定采用荷载效应的基本组合计算,并符合下列要求: 当结构构件按承载能力极限状态设计时,应根据现行国家标准建筑结构荷 载规范GB 50009 的规定采用荷载效应的基本组合计算,并符合下列要求: SR (3.1.3) SR (3.1.3) 0 式中 结构重要性系数。对一般的门式刚架钢结构构件安全等级取二级,当 设计使用年限为 50 年时,结构承重性系数取不小于 1.0;当设计使用 年限为 25 年时,取不小于 0.95; 式中 结构重要性系数。对一般
13、的门式刚架钢结构构件安全等级取二级,当 设计使用年限为 50 年时,结构承重性系数取不小于 1.0;当设计使用 年限为 25 年时,取不小于 0.95; 0 S不考虑地震作用时,荷载效应组合的设计值; S不考虑地震作用时,荷载效应组合的设计值; R结构构件承载力的设计值。 R结构构件承载力的设计值。 3.1.43.1.4 在抗震设防地区,门式刚架轻型房屋钢结构应按现行国家标准建筑抗震设 计规范GB 50011 进行抗震验算,并符合下列要求: R/ (3.1.4) E S RE 式中 考虑多遇地震作用时,荷载和地震作用效应组合的设计值; E S RE 承载力抗震调整系数。 当由抗震控制结构设计时
14、,尚应采取抗震构造措施。 表 3.1.5 承载力抗震调整系数 表 3.1.5 承载力抗震调整系数 RE 构件或连接 构件或连接 梁 梁 柱 柱 支撑 支撑 节点 节点 螺栓 螺栓 焊缝 焊缝 RE 0.75 0.75 0.75 0.75 0.80 0.80 0.85 0.85 0.85 0.85 0.90 0.90 第 12 页 3.1.53.1.5 承载力抗震调整系数应按表 3.1.5 的规定采用: 3.1.63.1.6 门式刚架轻型房屋钢结构的地震作用效应可采用底部剪力法分析确定。抗震 验算时,结构的阻尼比可取 0.05。 3.1.73.1.7 当结构构件按正常使用极限状态设计时,应根据现
15、行国家标准。建筑结构荷 载规范GB 50009 的规定采用荷载效应的标准组合计算变形,并符合本规程 3.4 节 的要求。 3.1.83.1.8 结构构件的受拉强度应按净截面计算,受压强度应按有效净截面计算,稳定 性应按有效截面计算,变形和各种稳定系数均可按毛截面计算。 3.2 作 用 3.2 作 用 3.2.1 3.2.1 结构自重、施工或检修集中荷载、屋面雪荷载荷载、积灰荷载和吊车荷载, 应按现行国家标准建筑结构荷载规范GB 50009 的规定采用。悬挂荷载应按实际情 况取用。 结构自重、施工或检修集中荷载、屋面雪荷载荷载、积灰荷载和吊车荷载, 应按现行国家标准建筑结构荷载规范GB 5000
16、9 的规定采用。悬挂荷载应按实际情 况取用。 3.2.2 当采用压型钢板轻型屋面时,屋面竖向均布活荷载的标准值(按水平投影面积 计算)应取 0.5KN/m 3.2.2 当采用压型钢板轻型屋面时,屋面竖向均布活荷载的标准值(按水平投影面积 计算)应取 0.5KN/m 2 2。 。 注:对受荷水平投影面积大于 60m2 刚架构件,屋面坚向均布活荷载的标准值可取下小于 0.3KNm 2。 3.2.3 垂直于建筑物表面的风荷载标准值,应按本规程附录 A 的规定计算。 3.2.3 垂直于建筑物表面的风荷载标准值,应按本规程附录 A 的规定计算。 3.2.4 地震作用应按现行国家标准建筑坑震设计规范GB
17、50011 的规定计算。 3.2.4 地震作用应按现行国家标准建筑坑震设计规范GB 50011 的规定计算。 3.2.53.2.5 荷载效应组合应符合下列原则: 1 1 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; 2 2 积灰荷载与雪荷载或屋面均布活荷载中的较大值同时考虑; 3 3 施工或检修集中荷载不与屋面材料或檩条自重以外的其它荷载同时考虑; 4 4 多台吊车的组合应符合现行国家标准 建筑结构荷载规范 GB 50009 的规定; 5 5 风荷载不与地震作用同时考虑。 第 13 页 3.3 材 料 3.3 材 料 3.3.13.3.1 钢材选用应符合下列规定: 1 1 用于承重的
18、冷弯薄壁型钢、轻型热轧型钢和钢板,应采用现行国家标准碳 素结构钢GBT 700 规定的 Q235 钢和低合金高强度结构钢GBT 1591 规定的 Q345 钢。 2 2 门式刚架、吊车梁和焊接的檩条、墙梁等构件宜采用 Q235B 或 Q345A 及以上 等级的钢。非焊接的檩条和墙梁等构件可采用 Q235A 钢。 当有根据时,门式刚架、檩条和墙梁可采用其它牌号的钢制作。 3 3 门式刚架轻型房屋的擦条和墙梁,宜选用本规程附录 B 规定的斜卷边之形冷 弯型钢或附录 C 规定的卷边槽形冷弯型钢。 3.3.2 钢材设计指标应符合下列规定: 3.3.2 钢材设计指标应符合下列规定: 1 钢材强度设计值应
19、按表 3.3.2-1 采用。 1 钢材强度设计值应按表 3.3.2-1 采用。 2 焊缝强度设计值应按表 3.3.2-2 采用。 2 焊缝强度设计值应按表 3.3.2-2 采用。 表 3.3.2-2 焊缝强度设计值(N/mm表 3.3.2-2 焊缝强度设计值(N/mm 2 2) ) 对接焊缝 对接焊缝 角焊缝 角焊缝 抗拉 抗拉 w t f焊接方法和焊 条型号 焊接方法和焊 条型号 牌 牌 号 号 钢材厚度 或直径 (mm) 钢材厚度 或直径 (mm) 抗压 抗压 w C f 一、二级 焊缝 一、二级 焊缝 三级 三级 焊缝 焊缝 抗剪 抗剪 w V f 抗拉、压、 剪 抗拉、压、 剪 w f
20、 f 16 16 215 215 215 215 185 185 125 125 自动焊、 半自动 焊和 E43 型焊 条的手工焊 自动焊、 半自动 焊和 E43 型焊 条的手工焊 Q235 Q235 钢 钢 1640 1640 205 205 205 205 175 175 120 120 160 160 16 16 310 310 310 310 265 265 180 180 自动焊、 半自动 焊和 E50 型涵 条的手工焊 自动焊、 半自动 焊和 E50 型涵 条的手工焊 Q345 Q345 钢 钢 1635 1635 295 295 295 295 250 250 170 170 2
21、00 200 注:1 自动焊和半自动焊采用的焊丝和焊剂,应保证其熔敷金属的力学性能不低于现行国 家标准碳素钢埋孤焊用焊剂GBT 5293 和低合金钢埋孤焊用焊剂GB/T 12470 中相关的规定。 2 焊缝质量等级应符合现行国家标准钢结构工程施工质量验收规范GB 50205 的 第 14 页 规定。其中厚度小于 8mm 的对接焊缝,不宜用超声波探伤确定焊缝质量等级。 3 对接焊缝抗弯受压区强度设计值取,抗弯受拉区强度设计值取。 w C f w t f 4 表中厚度系指计算点钢材的厚度,对轴心受力构件系指截面中较厚板件的厚度 3 3 螺栓连接强度设计值应按来 3.3.2-3 采用。 表 3.3.
22、2-3 螺栓连接强度设计值(n/mm表 3.3.2-3 螺栓连接强度设计值(n/mm 2 2) ) 普通螺栓 普通螺栓 C 级螺栓 C 级螺栓 A 级、B 级螺栓 A 级、B 级螺栓 锚栓 锚栓 承压型连接高强度 螺栓 承压型连接高强度 螺栓 钢材牌号或性能等级 钢材牌号或性能等级 抗拉 抗拉 b t f 抗剪 抗剪 b V f 承压 承压 b C f 抗拉 抗拉 b t f 抗剪 抗剪 b V f 承压 承压 b C f 抗拉 抗拉 a t f 抗拉 抗拉 b t f 抗剪 抗剪 b V f 承压 承压 b C f 4.6 级 4.6 级 4.8 级 4.8 级 170 170 140 14
23、0 5.6 级 5.6 级 210 210 190 190 普通螺栓 普通螺栓 8.8 级 8.8 级 400 400 320 320 Q235 钢 Q235 钢 140 140 锚栓 锚栓 Q345 钢 Q345 钢 180 180 8.8 级 8.8 级 400 400 250 250 承压型连接高 强度螺栓 承压型连接高 强度螺栓 10.9 级 10.9 级 500 500 310 310 Q235 钢 Q235 钢 305 305 405 405 470 470 构件 构件 Q345 钢 Q345 钢 385 385 510 510 590 590 注:1 A 级螺栓用于 d24mm
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