(完整版)轻型门式刚架结构
轻型门式刚架结构
轻型门式刚架结构1.引言2.构造轻型门式刚架结构由水平梁和立柱构成，形成一个门型的结构。
这种结构的主要特点是梁柱节点简单，构造明了。
水平梁和立柱通过螺栓连接在一起，形成一个稳定的整体。
立柱一般设置在建筑物的四角，而横梁则负责承担水平荷载和重力荷载。
3.特点（1）重量轻：轻型门式刚架结构的主要材料是轻钢，因此整体结构的重量相对较轻，降低了施工成本和施工强度。
（2）施工便捷：轻型门式刚架结构采用模块化设计，构件预制，现场只需简单的机械操作和组装拼接即可完成，提高了施工效率。
（3）刚度较高：轻型门式刚架结构采用刚性的钢材构件，能够有效地抵抗风荷载和地震荷载，保证建筑物的稳定性和安全性。
（4）空间利用率高：轻型门式刚架结构不需要设置柱子，可以获得较大的内部空间，适合用作大跨度的建筑物。
（5）可更改性强：轻型门式刚架结构的构造灵活，可以根据实际需要灵活地添加或拆除构件，使得建筑物的形状和大小可以随意改变。
4.应用（1）工业厂房：轻型门式刚架结构适合用作工业厂房，可以满足大跨度、大空间的需求，并且能够有效地承受重荷和荷载。
（2）仓库：轻型门式刚架结构的组件可以简单地进行组装和拆卸，适合用作仓库，能够灵活地满足不同规模和用途的需求。
（3）体育馆：轻型门式刚架结构具有一定的美观性和功能性，在建造体育馆时，可以快速、经济地构建出稳定的建筑物。
（4）商业建筑：轻型门式刚架结构的外观造型简洁大方，适合用作商业建筑，能够与现代建筑风格相融合。
5.结论轻型门式刚架结构作为一种先进的建筑结构体系，具有重量轻、施工便捷、刚度高、空间利用率高等优点，在工业厂房、仓库、体育馆等领域得到了广泛的应用。
随着建筑技术的不断发展，轻型门式刚架结构将继续发挥其优势，成为未来建筑结构的重要发展方向。
(完整版)轻型门式刚架结构
(完整版)轻型门式刚架结构轻型门式刚架结构轻型门式刚架结构由柱、梁和框架组成，是一种常用于工业建筑和仓储设施的结构形式。
它具有简单、强度高、施工方便等特点，被广泛应用于各个领域。
本文将详细介绍轻型门式刚架结构的设计原理、优势和应用。
一、设计原理轻型门式刚架结构的设计原理主要依据荷载分析和力学计算。
在设计过程中，首先需要确定建筑的功能和使用要求，确定受力和荷载特点，进而确定结构的尺寸和布置。
设计中要考虑荷载的作用点、方向和强度，合理选择材料，确保结构的安全性和可靠性。
此外，还需要考虑建筑的抗震性和防火性能。
二、优势轻型门式刚架结构相比传统的混凝土结构具有以下优势：1. 轻量化：轻型门式刚架主要采用钢材作为结构材料，具有自身重量轻的特点，可以减少地基要求，降低建筑物整体重量，减少地震对结构的影响。
2. 高强度：钢材具有高强度和刚性，能够承受较大的荷载，在相同跨度下可以采用较小的截面尺寸，提高空间利用率。
3. 灵活性：轻型门式刚架结构可以根据建筑物的需要进行自由组合和调整。
梁和柱的连接采用螺栓连接，方便拆卸和重组，适应建筑功能的改变。
4. 施工方便：轻型门式刚架结构可以在工厂预制，到工地后进行简单的安装和拼装。
相较于传统的混凝土结构，可以大大缩短施工周期，提高施工效率。
三、应用轻型门式刚架结构广泛应用于工业建筑、仓储设施和物流中心等领域。
具体应用包括但不限于以下几个方面：1. 工业厂房：轻型门式刚架结构适用于各种工业厂房，如制造厂、加工厂等。
其灵活的组合方式可以满足不同功能和要求，并且可以根据生产线进行合理布局。
2. 仓储设施：轻型门式刚架结构的大跨度和高强度特性，使其成为理想的仓储设施搭建方案。
可以用于货物的存储和物流中心的建设。
3. 体育馆和展览馆：轻型门式刚架结构的设计灵活性，使其成为体育馆和展览馆的首选结构形式。
可以根据需要设计出大跨度的空间，并且提供较好的观赏性。
4. 市政工程：轻型门式刚架结构可用于市政工程，如桥梁、隧道等。
钢结构第2章 轻型门式刚架结构
按照不同荷载组合得到的内力计算结果， 按照不同荷载组合得到的内力计算结果，确定控制 截面的内力组合，控制截面的位置一般在柱底、 截面的内力组合，控制截面的位置一般在柱底、柱 柱牛腿连接处及梁端、梁跨中等截面， 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： 面的内力组合主要有： 和同时出现的M及 的较大值 的较大值。 （1）最大轴压力 ）最大轴压力Nmax和同时出现的 及V的较大值。 和同时出现的 和同时出现的N及 的较大值 的较大值。 （2）最大弯矩 ）最大弯矩Mmax和同时出现的 及V的较大值。 和同时出现的 和相应的M及 。 （3）最小轴压力 ）最小轴压力Nmin和相应的 及V。 和相应的 2.3.2.3 变形计算 刚架的柱顶位移(计算值 计算值)限值 表2-1 刚架的柱顶位移 计算值 限值 表2-2 受弯构件的挠度与跨度比限值
2．荷载组合 计算承载能力极限状态时，对于轻型钢结 构可取下述荷载组合 （1）1.2G+1.4L； （3）1.2G+1.4C; （7）1.2G+0.9(1.4C+1.4W); 计算正常使用承载能力时，对于轻型钢结 构可取下述荷载组合：
2.3.2 刚架计算
2.3.2.1 刚架计算模型 计算模型的简化和建立必须符合实际结构的受力 特点；反过来， 特点；反过来，实际结构的设计也必须考虑到现有 理论能够分析其计算模型。 理论能够分析其计算模型。 2.3.2.2 内力计算 门式刚架的内力可采用杆系单元有限元法编制 的程序计算，目前常用的国内软件有建研院STS、 的程序计算，目前常用的国内软件有建研院 、 同济大学3D3S等。计算时可将梁、柱构件分为若 同济大学 等 计算时可将梁、 干段，每段可按等截面确定几何特性参数， 干段，每段可按等截面确定几何特性参数，也可按 楔形单元选取。 楔形单元选取。由于单层门式刚架轻型房屋钢结构 屋盖的自重较小，经验表明，当抗震设防烈度为7 屋盖的自重较小，经验表明，当抗震设防烈度为 度时，一般不需做抗震验算；当为8度及以上时 度及以上时， 度时，一般不需做抗震验算；当为 度及以上时， 横向刚架和纵向框架均需做抗震验算。 横向刚架和纵向框架均需做抗震验算。地震作用效 应可以采用底部剪力法计算， 应可以采用底部剪力法计算，此时单层钢结构房屋 的阻尼比取0.05。 的阻尼比取 。
轻型门式刚架结构设计
民用建筑
在民用建筑领域，轻型门 式刚架结构可用于商场、 超市、仓库等建筑物的建 设。
轻型门式刚架结构的发展历程
起源
轻型门式刚架结构起源于20世纪初，随着工业和经济的发展，逐渐 得到广泛应用。
发展历程
随着科技的进步和工程实践的积累，轻型门式刚架结构在材料、设 计、施工等方面不断优化，逐步形成了完善的标准和规范。
根据设计图纸，完成门式刚架的基础施工，包括桩基、基础垫层、 钢筋混凝土浇筑等。
钢构件加工
按照设计图纸要求，对钢构件进行加工制作，确保尺寸、形状、焊 接质量等符合规范要求。
钢构件安装
将加工好的钢构件运输到施工现场，进行安装，确保安装位置准确、 稳固。
施工流程与要点
连接节点处理
根据设计图纸，对钢构件之间的 连接节点进行处理，确保节点连 接牢固、安全可靠。
未来趋势
未来，随着环保和节能要求的提高，轻型门式刚架结构将继续向着高 效、环保、可持续发展的方向发展。
02 轻型门式刚架结构设计原 理
结构设计的基本原则
安全性
确保结构在正常施工和使用过程 中能够承受各种可能的作用力， 不发生破坏、失稳或过大变形。
经济性
在满足安全性和使用功能的前 提下，尽可能降低结构造价， 提高经济性。
适用性
确保结构在使用过程中具有良 好的工作性能，满足正常使用 要求。
耐久性
考虑结构的使用寿命，确保结 构在使用期限内具有良好的耐
久性能。
结构分析方法
有限元分析
利用有限元方法对结构进 行离散化，通过计算和分 析离散化的模型来预测结 构的性能和响应。
线性分析
基于线性理论对结构进行 静力、动力和稳定性分析， 以确定结构的承载能力和 稳定性。
轻型门式刚架结构设计
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三、支撑体系布置
1．柱间支撑 （1）无吊车时柱间支撑的间距宜取30～45m；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）当建筑物宽度大于60m时，内柱列宜适当增加柱间支撑； （3）支撑与构件的夹角应在30°～60°范围内，宜接近45°； （4）柱间支撑可采用带张紧装置的十字交叉圆钢支撑，当桥 式吊车起重量大于5ｔ时，宜采用型钢支撑； （5）柱间支撑的内力，应根据该柱列所受纵向荷载（如风、 吊车制动力）按支承于柱脚基础上的竖向悬臂桁架计算；
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3.稳定计算
（1）当屋面能阻止檩条侧向失稳和扭转时，可不计算檩 条的整体稳定性。
（2）当屋面不能阻止檩条侧向失稳和扭转时，可按下式 计算檩条的稳定性
Mx My f bxWex Wey
Wex、Wey—— 对主轴x、y的毛截面模量；
bx—— 受弯构件绕强轴的整体稳定性；
f —— 钢材的强度设计值。
（二）计算
（a）C型截面 （b）Z型截面 檩条计算示意图
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1.内力分析 垂直于主轴x和y的分荷载按下式计算：
px psin 0
py p cos0
式中 p—— 檩条竖向荷载设计值；
0 ——p与主轴y的夹角：对C形、槽形和工字型截面 0=，为屋面坡角； 对Z形截面 0 ，
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（三）连接 （1）檩条可设计为单跨简支构件或连续构件； （2）简支檩条和连续檩条一般通过搭接方式不同实现。 连续C形檩条可通过采用稍大一点足够长的C形槽钢套在屋面 檩条外后用螺栓锁紧实现，直卷边或带斜卷边的Z形连续檩条 可采用叠置搭接来实现。
轻型门式刚架结构
3.2 檩条设计
(2)布置与连接
实腹式檩条可通过檩托与刚架斜梁连接，檩托可用角钢 和钢板做成，檩条与檩托的连接螺栓不应少于2个，并沿 檩条高度方向布置。设置檩托的目的是为了阻止檩条端 部截面的扭转，以增强其整体稳定性。
3.2 檩条设计
(3)拉条与撑杆(《规程》4.3.3条)
作用 拉条仅传递拉力，撑杆主要承受压力；
3.1 结构形式与布置
(4)门式刚架结构布置
跨度和柱距(《规程》4.2.2条) 温度区段布置
《规程》4.3.1条：纵向温度区段<300m，横向 温度区段<150m 《钢规》8.1.5条：
3.1 结构形式与布置
(4)门式刚架结构布置
跨度和柱距(《规程》4.2.2条) 温度区段布置(《规程》4.3.1条) 局部抽柱设置托梁或托架(《规程》4.3.2条)
3.1 结构形式与布置
(5)支撑体系
布置要求(《规程》4.5.1条)
在每个温度区段或分期建设的区段中，应分别设 置能独立构成空间稳定结构的支撑体系。
在设置柱间支撑的开间，应同时设置屋盖横向 支撑，以构成几何不变体系。
3.1 结构形式与布置
(5)支撑体系
布置要求(《规程》4.5.1条) 屋盖支撑布置(《规程》4.5.2条) 设置：
托梁可采用工字型和箱型（扭矩较大）截面 截面高度按建筑净空、刚度和经济要求确定 托梁按简支梁验算强度、刚度([vT]≤l/400)、 整体稳定和局部稳定（确定腹板加劲肋的间距 和截面尺寸）。
3.1 结构形式与布置
(4)门式刚架结构布置
跨度和柱距(《规程》4.2.2条) 温度区段布置(《规程》4.3.1条) 局部抽柱设置托梁或托架(《规程》4.3.2条) 伸缩缝设置(《规程》4.3.1条)
轻型门式刚架结构
根据跨度、高度及荷载不同，门式刚架的梁、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。
设有桥式吊车时，柱宜采用等截面形式。
变截面形式通常改变腹板的高度，做成楔形，必要时也可改变腹板厚度。
结构构件在运输单元内一般不改变翼缘截面，必要时可改变翼缘厚度，邻接的运输单元可采用不同的翼缘截面，两单元相邻截面高度宜相等。
铰接柱脚的刚架柱宜采用渐变截面的楔形柱。
刚接柱脚的刚架宜采用等截面柱或阶形柱。
设有桥式吊车时，柱宜采用等截面形式。
多跨刚架中间柱与刚架斜梁的连接可采用铰接，连接构造简单，制作、安装方便，两端铰接的中间柱称为摇摆柱。
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，中间柱宜采用摇摆柱，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。
但在设有桥式吊车的房屋中，中间柱两端宜采用刚接，以增加刚架的侧向刚度。
柱脚可采用刚接或铰接形式，前者可节约钢材，但基础费用有所提高，加工、安装也较为复杂。
门式刚架的柱脚通常按铰接设计。
当设有5t以上桥式吊车时，为提高厂房的抗侧移刚度，柱脚宜采用刚接形式，多跨房屋的中柱与斜梁也宜采用刚接连接。
门式刚架的跨度，应取横向刚架柱轴线间的距离。
宜为9～36m。
当边柱宽度不相等时，其外侧应对齐。
对无吊车或吊车吨位较小时，经济跨度在18m ~21m，而吊车吨位较大时，经济跨度在24m ~30m。
门式刚架的高度，应取地坪至柱轴线与斜梁轴线交点的高度，应根据使用要求的室内净高确定，有吊车的厂房应根据轨顶标高和吊车净空要求确定。
宜为4.5～9.0m，必要时可适当加大，当有桥式吊车时不宜大于12m。
当需要设置伸缩缝时，可在搭接檩条的螺栓连接处采用长圆孔，并使该处屋面板在构造上允许胀缩，吊车梁与柱的连接宜采用长圆孔。
或设置双柱。
屋面檩条一般应等间距布置。
但在屋脊处，应沿屋脊两侧各布置一道檩条，使得屋面板的外伸宽度不要太长（一般不大于200mm）；在天沟附近应布置一道檩条，以便与天沟固定。
轻型门式刚架结构1
接在檩条上。《规程》6.1.6.3条
2)在檐口位置，钢架斜梁与柱内翼缘交接点附近的檩条和墙梁处，应 各设置一道隅撑，在斜梁下翼缘受压处应设置隅撑，其间距不得大于 相应受压翼缘宽度的16(235/fy)0.5倍。如斜梁下翼缘受压区因故不设 隅撑，必须采取保证刚架稳定的可靠措施。《规程》 7.2.14条
2)刚性系杆可由檩条兼做，按压弯构件计算；也可单独设置钢管、 H型钢等截面杆件，按压杆设计。
3.1 结构形式与布置
(5)支撑体系
布置要求(《规程》4.5.1条) 屋盖支撑布置(《规程》4.5.2条) 柱间支撑布置(《规程》4.5.2条) 设置：
45~60m
1)柱间支撑的间距应根据房屋纵向受力情况及安装条件确定，当 无吊车时一般取30~45m；有吊车时不宜大于60m。
3.1 结构形式与布置
(5)支撑体系
布置要求(《规程》4.5.1条)
在每个温度区段或分期建设的区段中，应分别设 置能独立构成空间稳定结构的支撑体系。
在设置柱间支撑的开间，应同时设置屋盖横向 支撑，以构成几何不变体系。
3.1 结构形式与布置
(5)支撑体系
布置要求(《规程》4.5.1条) 屋盖支撑布置(《规程》4.5.2条) 设置：
3 轻型门式刚架设计
本章主要内容
3.1 结构形式与布置 3.2 檩条设计 3.3 刚架设计 3.4 围护结构
门式刚架设计规程：《门式刚架轻型房 屋钢结构技术规程》(CECS102:2002)
3.1 结构形式与布置
(1)门式刚架组成及特点 (2)门式刚架的适用范围 (3)门式刚架的结构形式 (4)门式刚架的结构布置 (5)门式刚架的支撑体系
1)屋面支撑宜设在温度区段端部的第一或第二个开间，端部支撑 考虑温度应力影响宜设置在第二柱间，在第一开间设刚性系杆。
门式钢架简介
轻型门式刚架结构简介一、结构组成轻型门式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 1 给出了轻型门式刚架组成的图示说明。
图 1 轻型门式刚架的组成二、结构形式在门式刚架轻型房屋钢结构体系中，屋面宜采用压型钢板屋面板和冷弯薄壁型钢檩条，外墙宜采用压型钢板墙面板和冷弯薄壁型钢墙梁。
主刚架由边柱、刚架梁、中柱等构件组成。
边柱和梁通常根据门式刚架弯矩包络图的形状制作成变截面，以达到节约材料的目的。
根据门式刚架横向平面承载、纵向支撑提供平面外稳定的特点，要求边柱和梁在横向平面内具有较大的刚度，一般采用焊接工字形截面。
中柱以承受轴压力为主，通常采用强弱轴惯性矩相差不大的宽翼缘工字钢、矩形钢管或圆管截面，主刚架的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。
刚架的主要构件运输到现场后通过高强度螺栓节点相连。
典型的主刚架如图 2 所示，典型的主刚架节点连接形式如图 3 所示。
(a) 门式刚架弯矩包络图 (b) 门式刚架梁柱截面形式(c) 单跨双坡 (d) 双跨(e) 双跨 (f) 多跨(g) 带挑檐 (h) 带毗屋(i) 单跨单坡 (j) 双跨单坡图 2 主刚架包络图及基本形式图 3 主刚架典型连接节点三、结构平面布置轻型门式刚架的跨度和柱距主要根据工艺和建筑要求确定。
结构布置要考虑的主要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，轻型门式刚架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 100m 。
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，吊车梁与柱的连接处宜采用长圆孔。
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。
第八章 轻型门式刚架钢结构
Dmin Q Dmin k Q P min y1 y2 P2 min y3 y4 1
其中：P1max,P2max—吊车1和吊车2最大轮压的标准值， 且P1max ≥ P2max ；P1min,P2min—吊车1和吊车2最小轮 压的标准值，且P1min ≥ P2min ； y1、y2、y3、y4 —与吊车1和吊车2的轮子相对应的支 座反力影响线上的竖标。 γQ—吊车荷载分项系数。 Σyi= y1+y2+y3+y4 —各轮子下影响线竖标的总和。 当仅有一台吊车时， Σyi= y1+y2
8.2 门式刚架计算简图的确定
门式刚架钢结构的尺寸应符合下列规定 ⑴门式刚架的跨度，应取横向刚架柱轴线间的距离； ⑵门式刚架的高度，应取地坪至柱轴线与斜梁轴线交 点的高度；
⑶柱的轴线可取通过柱下端（小头）中心的竖向直线， 工业建筑边柱的定位轴线宜取外皮，斜梁的轴线可取 通过变截面梁段最小端中心与斜梁上表面平行的轴线。 门式刚架的柱脚多为铰接，通常为平板支座，设一对 或两对地脚螺栓。 当用于工业厂房且有桥式吊车时，宜将柱脚设计为刚 接。 檐口高度，取地坪至房屋外侧檩条上缘的高度； 最大高度，取地坪至屋盖顶部檩条上缘的高度； 房屋的宽度，取房屋侧墙墙梁外皮之间的距离； 房屋的长度，取两端山墙墙梁外皮之间的距离。
其中 n—吊车每侧制动轮数，对于一般的四轮吊车 ，n=1。 计算吊车水平荷载时，不论是横向刹车力还是纵向 刹车力，最多只考虑两台吊车同时刹车。 四、地震作用（自学） 五、荷载组合（自学）
n TL Q Pmax 10
8.4 门式刚架的作用效应计算
一、刚架的内力计算 1、变截面（包括变截面梁及变截面柱） 变截面刚架一般采用弹性分析方法确定各种内力， 分析模型按平面结构，不考虑蒙皮效应，仅将屋 面的应力蒙皮效应作为结构的安全储备。 2、等截面：采用弹性或塑形分析方法，若采用塑形 分析方法，应符合《钢结构设计规范》的规定。
轻型门式刚架结构
第二节 轻型门式刚架的结构形式和布置
二、建筑尺寸
门式刚架的跨度，应取横向刚架柱轴线间的距离。 宜为9～36m。当边柱宽度不相等时，其外侧应对 齐。对无吊车或吊车吨位较小时，经济跨度在18m ~21m，而吊车吨位较大时，经济跨度在24m ~30m。
门式刚架的高度，应取地坪至柱轴线与斜梁轴线交 点的高度，应根据使用要求的室内净高确定，有吊 车的厂房应根据轨顶标高和吊车净空要求确定。宜 为4.5～9.0m，必要时可适当加大，当有桥式吊车 时不宜大于12m。
GXG
GXG
SC
XG
SC
XG
SC
SC
GXG
SC
GXG
ห้องสมุดไป่ตู้SC
SC
XG
SC
XG
SC
SC
6000
ZC
6000
6000
GXG
6000
GXG
6000
6000
SC
6000
ZC
6000
GXG
6000
GXG
6000
6000
SC
6000
ZC
5700
6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000
一、结构形式
多跨刚架中间柱与刚架斜梁的连接可采用铰接，连 接构造简单，制作、安装方便，两端铰接的中间柱 称为摇摆柱。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，中间柱宜采用摇摆柱，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。但在 设有桥式吊车的房屋中，中间柱两端宜采用刚接， 以增加刚架的侧向刚度。
轻型门式钢架结构
檩条和压型钢板一般采用热镀锌钢板，此外， 还可以采用： （1）热镀锌铝合金钢板：其耐蚀性能提高2～4倍， 加工成型性能好，价格提高不多。 （2）热镀铝锌合金钢板：镀铝锌钢板具有镀锌钢
板2～6倍的耐蚀性和抗高温氧化性。
（3）热镀铝钢板：我国尚无该类产品。
（4）合金化处理的镀锌钢板：该种钢板加工性能
好，有良好的可焊性，价格便宜。
轻型门式刚架结构设计
门式刚架轻型钢结构房屋是一种有效利用材
料的结构形式，是二战期间由美国的战时性建筑
发展而成的，称为“金属建筑体系”，我国改革
开放前没有这种结构， 95年由外企引入中国市场，
居于完全垄断地位。
1998年，《门式钢架轻型房屋钢结构技术规
程》正式推出。2002年，全面修订版正式颁布。
1
（3）“优质碳素结构钢” GB699 （4）“桥梁用结构钢” GB/T714
（5）“锅炉用碳素钢和低合金钢” GB713
（6）”船体用结构钢” GB712
（7）“压力容器用钢板” GB6654
（ 8 ） “ 耐 侯 钢 ” —〈 高 耐 侯 性 结 构 钢 〉 GB/T4171 〈焊接结构用耐侯钢〉GB/T4171 （9）“钢铸件用钢” GB11352 符号：ZG-200-400、ZG-270-570 屈服点 抗拉强度
但对吊车工作制的界定不能死搬硬套吊车工作制与 吊车工作级别的一般对应关系，而应根据吊车的具 体操作情况确定。
（3）常用跨度：18 30m，高度4.5 ~ 9m。规程
规定跨度可作到36m。 目前已建工程最大跨度为72m（粮库、机库），据计 算分析，门式刚架跨度大于42m经济性较差，所以技术规 程规定适用于跨度小于36m。 关于高度问题，美国MBMA有关条文规定的低层房屋 高度是小于60呎，相当于18m。我国的实践经验证明， 房子如到18m就6层楼高，那么风荷载、抗震设计、构造
项目8轻型门式刚架结构资料
8.2.1.2 结构形式和布置
1．刚架形式的确定 (5) 刚架梁、柱。
门式刚架可由多个梁、柱单元构件组成。柱一般为单 独单元构件，斜梁可根据运输条件划分为若干个单元。 单元本身采用焊接。单元构件之间可通过端板以高强螺 栓连接。
(6)隔热保温层 单层门式刚架轻型房屋，可采用隔热卷材做屋盖隔热 和保温层，也可采用隔热层的板材作为屋面。
任务8.2 轻型门式刚架设计
8.2.1 轻型门式刚架结构形式和布置
8.2.1.1 门式刚架的各种结构形式
实腹刚架的截面一般为工字形，格构式刚架的整体截面为矩 形或三角形。
结构形式的选取考虑生产工艺、吊车吨位及建筑尺寸等因素 门式刚架的横梁与柱为刚接，柱脚与基础宜采用铰接； 当水平荷载较大，檐口标高较高或刚度要求较高时，柱脚与 基础可采用刚接。如图8-2所示为门式刚架的形式。
(2) 柱脚形式。 门式刚架的柱脚多按照铰接支承设计，通常为平板支座， 设一对或两对地脚螺栓。当用于工业厂房有5t以上桥式吊 车时，宜将柱脚设计成刚接。
任务8.2 轻型门式刚架设计
8.2.1 轻型门式刚架结构形式和布置
8.2.1.2 结构形式和布置
1．刚架形式的确定
(3) 屋面坡度。 门式刚架轻型房屋屋面坡度宜取1/20～1/8，在雨水 较多的地区宜取其中较大值。
任务8.1 概 述
8.1.2 轻型门式刚架结构特点
8.1.2.3 综合经济效益高
门式刚架结构由于材料价格的原因其造价虽然比钢 筋混凝土结构等其他结构形式略高，但由于采用了 计算机辅助设计，设计周期短；构件采用先进自动 化设备制造；原材料的种类较少，易于筹措，便于 运输；所以任务8.2 轻型门式刚架设计
轻型门式刚架结构
➢ 构件截面尺寸小：由于结构自重轻，梁、柱截面尺寸较小，使用
面积和空间利用率高。
➢ 柱网布置比较灵活，适应性强：传统柱网受屋面板、墙板尺寸限
制。门式刚架采用压型钢板对于尺寸限制小，柱网相对灵活，可以 根据使用要求来确定。
三、门式刚架的特点
1.自重轻 2.工业化程度高，施工周期短，施工占地少 3.构件截面尺寸小 4.柱网布置比较灵活，适应性强 5.外形美观，现代感强，适用范围广泛 6.可拆迁
➢ 自重轻：采用压型钢板、冷弯薄壁型钢及玻璃棉等围护材料自重很
轻。承重门式刚架也很轻，上部结构重量减小，地基处理费用降低。
➢ 工业化程度高，施工周期短，施工占地少：所有构件均可以由
四、门式刚架的结构性能
1.屋面体系的整体性依靠檩条及隅撑来保证。 2.门式刚架的梁、柱多采用变截面形式，节省钢材。 3.组成构件较薄，对制作、涂装、运输、安装要求高。 4.构件的抗弯刚度、抗扭刚度比较小，结构整体刚度
也比较柔，易漏水。
第二章 轻型门式刚架结构
2.1 概述 2.2 设计的基本规定 2.3 结构形式和结构布置 2.4 刚架设计 2.5 刚架节点设计 2.6 檩条设计
2.1 概 述 一、轻型门式刚架结构的概念和应用
概念：以刚架作为主要承重构件，由檩条、墙 梁、压型钢板等构件组成屋面、墙面部分，结合保 温隔热材料并适当设置支撑结构组成的一种轻型房 屋结构体系。
厂房内部
厂房外立面
➢ 刚架斜梁、刚架柱－焊接H形截面或轧制H型钢 ➢ 檩条、墙梁－卷边C形或Z形冷弯薄壁型钢 ➢ 屋面板、墙面板－压型金属（钢、铝）板、彩钢夹芯板 ➢ 屋面及墙面保温芯材－聚
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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
工程实例一：
青岛南车集团，2004年4月投资新建了一座轻 钢结构生产车间，建筑面积5000平方米。于2004年 7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20吨，中级工作制。
为使立面效果简洁美观，屋面采用有组织内排 水形式。外墙面和屋面板均采用双层压型钢板，两 层压型钢板之间放置了耐火性能较好的岩棉保温隔 热层。
吊车梁
天窗架
山墙抗风柱
正在建设的门式刚架工程实例
轻钢结构工业厂房
工程实例二： 青岛永源体育用品有限公司加工车间，是由韩
国投资建设的2万平方米轻钢结构多层工业厂房。
主体结构采用轻钢结构框架体系。楼面板采用 钢－混凝土组合楼板。
屋面板采用压型钢板，波浪造型的轻钢结构屋 面梁轻盈、活泼，克服了工业建筑造型单一、立 面造型呆板的缺点。
房屋纵向受力情况及安 装条件确定，一般取 45~60m；
▪ 当房屋高度较大时，柱
间支撑应分层设置；
▪ 端部柱间支撑考虑温度
应力影响宜设置在第二 柱间。
1.3 刚架设计
❖ 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
1.3.1荷载及荷载组合
➢ 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。
2.檩条和墙梁的布置 檩条：应等间距布置。在屋脊处，应沿 屋脊两侧各布置一道檩条，使得屋面板 的外伸宽度不要太长(一般小于<200mm)， 在天沟附近应布置一道檩条，以便于天 沟的固定。确定檩条间距时，应综合考 虑屋面材料、檩条规格等因素按计算确 定。
屋面檁条布置
实例
屋面檁条布置实例
墙梁：墙梁的布置，应考虑设置门窗、挑檐、 遮雨篷等构件和围护材料的要求。
墙梁布置实例
3.屋面支撑和刚性系杆的布置原则：
▪ 在每个温度区段或分期建设的区段中，应分
别设置能独立构成空间稳定结构的支撑体系。
▪ 在设置柱间支撑的开间，应同时设置屋盖横
向支撑，以构成几何不变体系。
▪ 端部支撑宜设在温度区段端部的第一或第二
个开间。
4.柱间支撑的布置原则：
▪ 柱间支撑的间距应根据
加劲板 地脚螺栓
等截面 刚架柱
变截面 刚架梁
1.2 结构形式和结构布置
1.2.1 门式刚架的各种结构形式 门式刚架又称山形门式刚架。其结构形式
按跨度可分为单跨、双跨和多跨。按屋面坡脊 数可分为单坡、双坡、多坡屋面。
结构形式的选取考虑生产工艺、吊车吨位 及建筑尺寸等因素
单跨单坡 摇摆柱 多跨（中间摇摆柱）
第1章 轻型门式刚架结构
1.1 概述 1.2 结构形式和布置 1.3 刚架设计 1.4 压型钢板设计 1.5 檁条设计 1.6 墙梁设计 1.7 支撑及构造设计
1.1 概述
轻型门式刚架结构与一般普通钢结构相比具 有以下技术特征： 1.结构构件的横截面尺寸较小，可以有效地利用 建筑空间，降低房屋的高度，建筑造型美观。 2.门式刚架的刚度较好，自重轻，横梁与柱可以 组装，为制作、运输、安装提供了有利条件。 3.屋面刚架用钢量仅为普通钢屋架用钢量的1/51/10，是一种经济可靠的结构形式。
4.轻型门式刚架的适用范围及截面形式：
(1).屋面荷载较小，横向跨度为9～24m，柱高为 4.5～9m，
(2).没有吊车或设有中、轻级工作制吊车的厂房。
(3).当厂房横向跨度不超过15m，柱高不超过6m时， 屋面刚架梁宜采用等截面刚架形式。当厂房横向 跨度大于15m，柱高超过6m时，宜采用变截面刚 架形式。
5.变截面刚架与等截面刚架的对比:
▪ 柱和梁采用变截面形式时，截面形状与内力图
形附合较好，受力合理、节省材料。
▪ 变截面刚架在构造连接及加工制造方面不如等
截面方便。
6.柱脚形式:
门式刚架柱脚分为铰接和刚接两种连接形式。
ห้องสมุดไป่ตู้
刚接柱脚详图
变截面梁
刚接柱脚门式刚架
铰接柱脚详图
变截面梁、柱
铰接柱脚门式刚架
刚接柱脚工程实例
四坡双跨
单跨双坡 多跨（梁柱刚结）
高底跨
双坡双跨
门式刚架的各种结构形式
摇摆柱梁柱节点 铰接连接
梁柱节点 刚性连接
1.2.2 门式刚架的结构布置
1.刚架的建筑尺寸和布置 跨度：一般为9-24m 高度：取地坪柱轴线与斜梁轴线交点高度，宜取 4.5-9m 柱距：应综合考虑刚架跨度、荷载条件及使用要求 等因素，宜取6m、7.5m、或9m 挑檐长度：根据使用要求确定，宜为0.5—1.2m 温度分区 ：纵向温度区段<300m 横向温度区段<150m
1.1.2 门式刚架结构的特点
重量轻 工业化程度高、施
工周期短 柱网布置灵活 综合经济效益高
门式刚架结构性能：
1.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， 同时支撑多用张紧的圆钢做成，很轻便。
2.门式刚架的梁、柱多 采用变截面杆件，可 以节省材料。
3.组成构件的杆件较薄， 对制作、涂装、运输、 安装的要求高。
4.构件的抗弯刚度、抗 扭刚度比较小，结构 的整体刚度也比较柔。
1.1.3 门式刚架结构的应用情况
1.我国门式刚架设计规程：《门式刚架轻型房屋钢 结构技术规程》(CECS102:2002) 2.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。 3.应用规模：国内每年有一千万平方米的轻钢结构 建筑物竣工。
正在建设中的多层轻钢结构厂房
压型钢板外墙板
1.1.1 门式刚架结构的组成
主要承重骨架－门式刚架 檩条、墙梁 －冷弯薄壁型钢 屋面、墙面 －压型金属板、彩钢夹芯板 屋面及墙面保温芯材 －聚苯乙烯泡沫塑料、
聚氨酯泡沫塑料、岩棉等 支撑 －屋面支撑、柱间支撑
单层轻型钢结构房屋的组成