门式刚架结构设计PPT课件
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YJK二维门刚结构设计ppt课件
值。 ➢ 相对挠度：跨度L为本跨梁的距离。 ➢ 斜梁计算坡度图：屋面坡度改变率=（初始坡度-变形后坡度）/初始坡度
绝对扰度图
相对扰度图
14
01
施工图
节点设计和施工图绘制
➢ 节点设计用于节点参数设置、节点类型设置、墙面屋面檩托设置、节点修改和节 点结果文本查看。
➢ 施工图绘制用于整体绘图、节点详图、构件施工图 ➢ 材料统计 ➢ 辅助工具
➢ YJK对门式刚架采用平面结构计算提供了两种方式。
YJK软件提供了单独的二维门刚程序YJK_2WMG，该程序可以按照现行规范进行门式刚架、排架、 框架等计算、设计，但没有提供如二阶P-Δ弹性分析、性能设计、防火验算等内容。为解决这些问 题，YJK2.0.1版本增加了“三维门刚按平面结构方式计算”参数。勾选后，软件自动从三维模型中 提取各单榀模型作为独立的模型进行管理，计算时约束单榀面外自由度，按平面结构方式计算。该 方式可继承三维结构设计程序中的各项功能，如二阶P-Δ弹性分析、抗震性能化设计、防火验算等。 可在设计结果中查看单榀模型下计算结果，可生成单榀计算书。
11
01
优化计算
按照强度、稳定、长细比、挠度及位移限值，进行多次迭代计算，得到用钢量 最小的截面。
➢ 定义优化参数、设置优化分组、确定优化范围后软件自动完成结构模型优化。 ➢ 优化后可以查看截面应力 ➢ 截面支持H型及H型变截面
12
01
结构计算、结果查询
程序自动完成模型内力分析、强度、稳定验算及结构变形验算等
原则为侧向支撑点间的距离 应根据平面外支撑的设置情况修改
5
01
抗风柱
抗风柱类型
➢ 仅传递风荷载，不承担屋面竖向荷载 ➢ 不但传递风荷载，还承担屋面竖向荷载（兼做摇摆柱） ➢ 三种连接节点：弹簧板连接，长圆孔连接，柱顶端板连接
绝对扰度图
相对扰度图
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01
施工图
节点设计和施工图绘制
➢ 节点设计用于节点参数设置、节点类型设置、墙面屋面檩托设置、节点修改和节 点结果文本查看。
➢ 施工图绘制用于整体绘图、节点详图、构件施工图 ➢ 材料统计 ➢ 辅助工具
➢ YJK对门式刚架采用平面结构计算提供了两种方式。
YJK软件提供了单独的二维门刚程序YJK_2WMG，该程序可以按照现行规范进行门式刚架、排架、 框架等计算、设计，但没有提供如二阶P-Δ弹性分析、性能设计、防火验算等内容。为解决这些问 题，YJK2.0.1版本增加了“三维门刚按平面结构方式计算”参数。勾选后，软件自动从三维模型中 提取各单榀模型作为独立的模型进行管理，计算时约束单榀面外自由度，按平面结构方式计算。该 方式可继承三维结构设计程序中的各项功能，如二阶P-Δ弹性分析、抗震性能化设计、防火验算等。 可在设计结果中查看单榀模型下计算结果，可生成单榀计算书。
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01
优化计算
按照强度、稳定、长细比、挠度及位移限值，进行多次迭代计算，得到用钢量 最小的截面。
➢ 定义优化参数、设置优化分组、确定优化范围后软件自动完成结构模型优化。 ➢ 优化后可以查看截面应力 ➢ 截面支持H型及H型变截面
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01
结构计算、结果查询
程序自动完成模型内力分析、强度、稳定验算及结构变形验算等
原则为侧向支撑点间的距离 应根据平面外支撑的设置情况修改
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01
抗风柱
抗风柱类型
➢ 仅传递风荷载，不承担屋面竖向荷载 ➢ 不但传递风荷载，还承担屋面竖向荷载（兼做摇摆柱） ➢ 三种连接节点：弹簧板连接，长圆孔连接，柱顶端板连接
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。
第03讲-门式刚架结构设计
2.6 风荷载
比较2：封闭房屋与半封闭房屋的体型系数比较
封闭房屋
半封闭房屋
注意：部分封闭式房屋的屋面风吸力要比封闭式大50%！
同济大学建筑工程系
2015《建筑钢结构设计》
2.6 风荷载
比较3：中间区与端区的体型系数比较
中间区
端区
注意：端区风荷载较大，但是受风面积较小，因此通常端榀 刚架截面不需要加大。
同济大学建筑工程系
2015《建筑钢结构设计》
1.6 刚架布置
(5) 屋面坡度：1/20~1/8 (6) 截面形式：多采用焊接H型钢，可等截面，也可变截面； (7) 柱脚形式：可铰接，可刚接；
【思考03】右 图所示刚架， 柱脚是铰接还 是刚接？
同济大学建筑工程系
2015《建筑钢结构设计》
1.7 屋面支撑布置
部分封闭式 ＋0.10 －1.80 －1.20 －1.10 ＋1.00 －0.20 －0.15 －1.40 －1.05 －0.95 ＋0.75 －0.05
注：① 表中正号(压力)表示风力由外朝向表面，负号(吸力)表示风力自表面向外离开，下同；
同济大学建筑工程系(a)
( b ) 2015《建筑钢结构设计》
同济大学建筑工程系
2015《建筑钢结构设计》
1.8 柱间支撑布置
同济大学建筑工程系
2015《建筑钢结构设计》
1.8 柱间支撑布置
《门钢规范》第4.5节 (3) 当房屋高度较大时，宜分层
设置柱间支撑。斜撑和柱的 夹角应在30~60度之间，宜 接近45度。 (4) 柱间支撑可采用带张紧装置 的十字交叉圆钢支撑。
同济大学建筑工程系
2015《建筑钢结构设计》
2.3 雪荷载
钢结构课程设计-门式钢架
^1. 设计资料某车间跨度9m ，长度90m, 柱高，柱距6m ，采用单跨双破门式钢架，檩条间距1.5m ，屋面坡度i 1/10=，当地雪荷载㎡，基本风压 KN/㎡，地面粗糙度：B 类，风载体型系数如下图钢材采用Q235钢，焊条E43型。
屋面材料： 夹芯板 墙面材料： 夹芯板檩条墙梁： 薄壁卷边C 型钢 本课程设计不考虑地震作用-2．屋面构件1.夹芯板夹芯板型号采用JXB42-333-1000，芯板面板厚为㎜，板厚为80㎜。
2.檩条檩条采用冷弯薄壁卷边槽钢180×70×20×，跨中设拉条一道。
3．荷载和内力计算3．1 荷载 1. 永久荷载标准值 (屋面夹芯板 kN/㎡ 檩条 kN/㎡ 悬挂构件 kN/㎡kN/㎡2.可变荷载标准值由于钢架的受荷水平投影面积为9×6=54㎡＜60㎡，故取屋面活荷载标准值为㎡，雪荷载为㎡，取屋面活荷载与雪荷载中较大值㎡.3.风荷载标准值基本风压 kN/㎡，地面粗糙度为B 类，μz =,风荷载形体系数μs 迎风面柱及屋面分别为+和；背风面柱及屋面μ分别为和。
$荷载计算值1.屋面风荷载迎风面：ω2=×﹙﹚×××6=㎡ 背风面：ω3=×﹙﹚×××6=㎡ 2.墙面风荷载背风面：ω1=××××6=㎡ 背风面：ω4=×﹙﹚×××6=㎡3.屋面恒荷载 g 1=××αcos 1×= kN/㎡4.柱身恒荷载 g 2=××6= kN/㎡5.屋面活荷载 q=××= kN/㎡4. 屋面支撑1.屋面支撑布置檩条间距，水平支撑截距3m 。
2.屋面荷载及内力屋面支撑斜杆采用张紧的圆钢。
节点荷载标准值 F wk =××××﹙＋＋﹚／2＝ (节点荷载设计值 F w =×= 斜杆拉力设计值 N=／°= 3.斜杆斜杆选用φ12的圆钢，截面面积A=㎜² 强度校核：N A N .6431134932==/㎜²＜f 5. 柱间支撑柱间支撑直杆用檩条兼用，因檩条留有一定的应力余量，可不再验算。
门式刚架设计讲义最新版PPT
主要内容
STS的模型输入方法
➢ 三维模型方法 ➢ 二维模型方法
门式刚架设计
➢ 门式刚架二维设计 ➢ 门式刚架三维设计 ➢ 工具箱相关部分
1 STS的模型输入方法
➢ 三维模型方法
✓ 门式刚架（框排架）三维建模（以标准榀方式建立） ✓ 框架三维建模（以标准层方式建立） ✓ 空间结构建模（建模任意、灵活）
2 门式刚架二维设计
2.2 截面优化与结构计算，结果查询
钢梁挠度图（显示钢梁的变形）
（1）绝对挠度图
（2）相对挠度图
（3）坡度改变率
（4）注意： 相对挠度和绝对挠度值的区别； 程序对两种挠度的挠跨比都进行了控制；设计人员需根据工程实际选择控制。
节点位移图 显示各工况下的节点位移图 可查看柱顶水平位移是否超出容许限值
1 门式刚架三维建模
（1）完成主刚架立面的二维模型输入，包括建立立面网格、布置构件、输入
荷载、铰接构件等
不承担屋面竖向荷载；
2 门式刚架二维设计
2.4 门式刚架二维中常见结构模型建立
✓ 带吊车的门式刚架结构
吊车荷载（桥式吊车）
➢ 作用分两部分：
➢ 吊车梁的作用：以恒载输入 ➢ 吊车工作的作用：
吊车荷载考虑最不利情况
吊车梁的作用：以恒载输钢入板按厚度统计重量
（2）适用范围：STS二维设计程序只能完成独立基础的布置和计算
1 檩条、墙梁计算和施工图
2 门式刚架二维设计
3 门式刚架三维设计
增加导入dxf网格功能
3 门式刚架三维设计
完全抗剪连接构造（能够把梁端的推力以剪力的方式完全传递给混凝土柱）
按照强度、稳定、长细比、挠度及位移限值，进行多次迭代计算，最后得到用钢量最小的截面。
STS的模型输入方法
➢ 三维模型方法 ➢ 二维模型方法
门式刚架设计
➢ 门式刚架二维设计 ➢ 门式刚架三维设计 ➢ 工具箱相关部分
1 STS的模型输入方法
➢ 三维模型方法
✓ 门式刚架（框排架）三维建模（以标准榀方式建立） ✓ 框架三维建模（以标准层方式建立） ✓ 空间结构建模（建模任意、灵活）
2 门式刚架二维设计
2.2 截面优化与结构计算，结果查询
钢梁挠度图（显示钢梁的变形）
（1）绝对挠度图
（2）相对挠度图
（3）坡度改变率
（4）注意： 相对挠度和绝对挠度值的区别； 程序对两种挠度的挠跨比都进行了控制；设计人员需根据工程实际选择控制。
节点位移图 显示各工况下的节点位移图 可查看柱顶水平位移是否超出容许限值
1 门式刚架三维建模
（1）完成主刚架立面的二维模型输入，包括建立立面网格、布置构件、输入
荷载、铰接构件等
不承担屋面竖向荷载；
2 门式刚架二维设计
2.4 门式刚架二维中常见结构模型建立
✓ 带吊车的门式刚架结构
吊车荷载（桥式吊车）
➢ 作用分两部分：
➢ 吊车梁的作用：以恒载输入 ➢ 吊车工作的作用：
吊车荷载考虑最不利情况
吊车梁的作用：以恒载输钢入板按厚度统计重量
（2）适用范围：STS二维设计程序只能完成独立基础的布置和计算
1 檩条、墙梁计算和施工图
2 门式刚架二维设计
3 门式刚架三维设计
增加导入dxf网格功能
3 门式刚架三维设计
完全抗剪连接构造（能够把梁端的推力以剪力的方式完全传递给混凝土柱）
按照强度、稳定、长细比、挠度及位移限值，进行多次迭代计算，最后得到用钢量最小的截面。
钢结构PPT课件第六章 钢桁架与门式刚架
四、门式刚架支撑设计
1、门式刚架支撑的作用 2、支撑结构布置和计算
1、门式刚架支撑的作用
支撑与相邻两刚架的连接一般采用铰接连接。这些支撑杆
件与梁柱杆件的交点可以作为梁柱构件平面外的侧向支承
点（如图所示）。 门式刚架支撑主要有屋面横向水平支撑及系杆、柱间支撑 和水平系杆、隅撑等。 屋面横向水平支撑 >> 柱间支撑 >> 隅撑 >>
压杆：与它相交的另一斜杆受拉且二杆皆不中断时，取为0.5l；
与它相交另一斜杆受拉，两杆中有一杆中断并以节点板相搭接
时取为0.7l； 其它情况，如两杆皆受压（此时不宜有杆件中断）时，取为l。
拉杆: 因为压杆不作为它在平面外的支承点，故为l 。
受压弦杆 侧向支承点间距l1为弦杆节间长度的两倍，弦杆两节间的轴心 压力N1>N2，用N1验算弦杆平面外稳定时如果计算长度取用l1 显然过于保守。平面外的计算长度应为 且 loy≥0.5l1 计算时压力取正号，拉力取负号。
（3）隅撑
在框架梁中，隅撑设置在下翼缘受压的区段内，隅撑与框 架梁腹板的夹角不宜小于45°，一般在45°～60°之间。
在框架柱中，隅撑一端与框架柱的内翼缘或靠近内翼缘的
腹板用螺栓连接，另一端则与墙梁腹板相连，布置数量应 根据墙梁位置等具体情况而定，构造与框架梁中的隅撑相 同。
第三节 桁架设计
1．按结构选材分 有普通型钢、薄壁型钢和钢管刚架等；
2．按跨度分为 单跨、双跨或多跨的单、双坡门式刚架。
图示 >>
3、按截面形式分： 有等截面和变截面刚架。设有桥式吊车时，
柱宜采用等截面构件。
4、节点 横梁与柱为刚接，柱脚多采用铰支。当用于厂房且有吊 车时，或水平荷载较大，檐口标高较高或刚度要求较高时，宜将 柱脚设计为刚接。 5 、围护结构
第03讲-门式刚架结构设计
同济大学建筑工程系 2015《建筑钢结构设计》
1.4 结构形式
(a)单跨刚架
（b）双跨刚架
（c）多跨刚架
(d)带挑檐架
（e）带毗屋刚架
（f）单坡刚架
同济大学建筑工程系
2015《建筑钢结构设计》
1.5 温度区段
《门刚规范》第4.3.1条 纵向温度区段不大于300m； 横向温度区段不大于150m； 有计算依据时可适当加大； 《普钢规范》第8.1.5条
同济大学建筑工程系
2015《建筑钢结构设计》
2.4 吊车荷载
《荷载规范》第5.1节 （1）竖向荷载；最大轮压Pmax （2）纵向水平刹车力；10%×Pmax （3）横向水平刹车力； 起重量≤10T：12%×(G+Q) 起重量 > 10T：10%×(G+Q) 总横向水平力平均分布到各轮上。 其中G为小车重量；Q为额定起重量。
(2) 柱距：应综合考虑使用要求、刚架跨度、荷载条件等因 素，宜取6m、7.5m、9m。超过10m时，用钢量显著增加， 一般需要设置托架或托梁。 (3) 高度：由使用要求确定，常为4.5~9m；
注意：当有桥式吊车时，高度不宜大于12m。 (4) 挑檐长度：根据使用要 中 正 号 (压 力 )表 示 风 力 由 外 朝 向 表 面 ， 负 号 (吸 力 )表 示 风 力 自 表 面 向 外 离 开 ， 下 同 ；
同济大学建筑工程系 (a)
( b ) 2015《建筑钢结构设计》
2.6 风荷载
比较1：《门刚规程》与《荷载规范》的体型系数比较
《门刚规程》
同济大学建筑工程系
2015《建筑钢结构设计》
2.2 活荷载
《门刚规程》第3.2.2条
(1) 当采用压型钢板轻型屋面时，屋面竖向均布活荷载标准 值（按水平投影面积计算）应般取 0.5 kN/m2
《门式钢架》PPT课件
陡坡、缓坡屋面，
等截面、变截面、加腋，
实腹、空腹、格构梁柱
大跨：柱距6~18m，跨度15~72m；
精选ppt
20
二、刚架节点的连接构造
1、钢刚架节点的连接构造 2、混凝土刚架节点的连接构造
精选ppt
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三、刚架铰节点的构造
• 刚架铰节点包括三铰刚架中的顶铰及支座 铰。铰节点的构造应满足力学中的完全铰 的受力要求，即应保证节点能传递竖向压 力及水平推力、但不能传递弯矩。
门式刚架结构：通常是指由直线形杆件通过刚性节点连接起来的结构。在建筑工 程中，习惯把梁与柱之间为铰接的单层结构称为排架，多层多跨的刚架结构则常称 为框架。因单层单跨刚架具有“门”字型的外形之故，习称门式刚架。
精选ppt
3
二、门式刚架的特点与适用范围
门式刚架、薄腹梁、桁架、 拱结构都同属平面结构体系。不 过，薄腹梁、桁架、拱是与柱子 铰接的，而门式刚架的横梁是与 柱子刚性连接的。由于刚性连接 的缘故，横梁弯矩比铰接情况下 的弯矩得以减少，故门式刚架能 够适用于较大的跨度，在结构上 与框架同属一类结构问题，不过 在大跨度建筑屋盖上的应用，主 要就是“门式刚架”这种型式。
到36m。
规定跨度可作
精选ppt
30
2、结构特点
（1）主体结构采用门式刚架，刚架可以是单跨、双跨或多跨，还可带附跨。
精选ppt
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（2）采用变化构件截面的手段以适应弯矩变化是门式刚架轻型化的技术 措施之一。柱脚常用铰接（当有桥式吊车时用等截面、柱脚固定）。
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32
（3）刚架间距一般 6m 左右，亦可采用7.5~9m，间距太大将增加檩 条的用钢量。
观，在房屋建筑中可适用于覆盖大面积的单跨、多跨等厂房、仓库和各类公
第三章 门式刚架结构设计
第三章 轻型门式刚架设计
本章内容
结构形式及布置
檩条设计
刚架设计
围护结构
计算实例
屋檐斜拉条 屋面直拉条 刚架梁 通长刚性系杆 屋脊斜拉条 刚性系杆 通长刚性系杆 屋面檩条 屋面水平支撑
墙面斜拉条
山墙檩条 山墙抗风柱 墙面直拉条 柱间支撑 窗边立柱 门洞立柱 山墙角柱
刚架柱
门式刚架结构示意
圆钢、角钢
钢管、双角钢
杆件必须交于节点的中心
支撑的设计与构造
（2）柱间支撑 ①柱间支撑在建筑物跨度小、高度低的情况下，可用带张 紧装置的圆钢做成交叉型的拉杆。也可采用角钢或槽钢。
②在高大的建筑中柱间支撑的交叉杆除用角钢外，也可采
用钢管。 ③柱间支撑的上端与水平压杆必须与柱中心交于一点；柱 间支撑下端应尽可能与柱中心交于柱脚底面，避免出现偏 心受力。
（a）单跨刚架
（b）双跨刚架
（c）多跨刚架
（d）带挑檐刚架
（e）带毗屋刚架
（f）单坡刚架
3.1结构形式及布置
3.1.2．门式刚架的尺寸 跨度：横向刚架柱轴线间的距离，一般为9~36m；
高度：地坪至柱轴线与横梁轴线交点的高度，根据使用要 求的室内净高确定。无吊车时，高度一般为4.5～9m；有吊车 时应根据轨顶标高和吊车净空要求确定，一般为9～12m。 柱距：宜为6m，通常介于4.5～9m之间。
无吊车时柱间支撑的间距宜取30～45m；当有吊车时宜设在
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； 当建筑物宽度大于60m时，内柱列宜适当增加柱间支撑； 支撑与构件的夹角应在30°～60°范围内，宜接近45°；
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
本章内容
结构形式及布置
檩条设计
刚架设计
围护结构
计算实例
屋檐斜拉条 屋面直拉条 刚架梁 通长刚性系杆 屋脊斜拉条 刚性系杆 通长刚性系杆 屋面檩条 屋面水平支撑
墙面斜拉条
山墙檩条 山墙抗风柱 墙面直拉条 柱间支撑 窗边立柱 门洞立柱 山墙角柱
刚架柱
门式刚架结构示意
圆钢、角钢
钢管、双角钢
杆件必须交于节点的中心
支撑的设计与构造
（2）柱间支撑 ①柱间支撑在建筑物跨度小、高度低的情况下，可用带张 紧装置的圆钢做成交叉型的拉杆。也可采用角钢或槽钢。
②在高大的建筑中柱间支撑的交叉杆除用角钢外，也可采
用钢管。 ③柱间支撑的上端与水平压杆必须与柱中心交于一点；柱 间支撑下端应尽可能与柱中心交于柱脚底面，避免出现偏 心受力。
（a）单跨刚架
（b）双跨刚架
（c）多跨刚架
（d）带挑檐刚架
（e）带毗屋刚架
（f）单坡刚架
3.1结构形式及布置
3.1.2．门式刚架的尺寸 跨度：横向刚架柱轴线间的距离，一般为9~36m；
高度：地坪至柱轴线与横梁轴线交点的高度，根据使用要 求的室内净高确定。无吊车时，高度一般为4.5～9m；有吊车 时应根据轨顶标高和吊车净空要求确定，一般为9～12m。 柱距：宜为6m，通常介于4.5～9m之间。
无吊车时柱间支撑的间距宜取30～45m；当有吊车时宜设在
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； 当建筑物宽度大于60m时，内柱列宜适当增加柱间支撑； 支撑与构件的夹角应在30°～60°范围内，宜接近45°；
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
门式刚架 PPT课件
门式刚架结构设计中，为满足大跨度、大空间 设计需要，常常需要在边榀框架设置抗风柱。 为节省用钢量，抗风柱一般设计成上下两端铰 接的摇摆柱。设置摇摆柱可以同时减小梁柱内 力和截面，使结构用钢量更低，受力更合理， 然而摇摆柱的设置往往使刚架边柱的长细比超 限，为此提出降低边柱平面内计算长度，增大
稳定承载力的建议。
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。 门式刚架的梁、柱多采用变截面，可以节省材 料。柱为楔形构件，梁则多由多段楔形构件组 成。梁、柱腹板在设计时利用屈曲后强度，可 使腹板宽厚比放大（腹板厚度较薄）。当然， 由于变截面门式刚架达到极限承载力时，可能 会在多个截面处形成塑性铰而使刚架瞬间变成 机动体系，因此塑性设计不再适用。
1?门式刚架概述及特点?结构形式?建筑尺寸和结构布置?钢材的种类与规格?刚架系统?支撑系统?吊车系统?檩条拉条隅撑?天沟2?单层门式刚架结构是指以轻型焊接h型钢等截面或变截面热轧h型钢等截面或冷弯薄壁型钢等构成的实腹式门式刚架或格构式门式刚架作为主要承重骨架用冷弯薄壁型钢槽形卷边槽形z形等做檩条墙梁
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单脊双坡多跨刚架，用于无桥式吊车房屋时，当刚架柱不 是特别高且风荷载也不很大时，中柱宜采用两端铰接的摇 摆柱，中间摇摆柱和梁的连接构造简单，而且制作和安装 都省工。这些柱不参与抵抗侧力，截面也比较小。但是在 设有桥式吊车的房屋时，中柱宜为两端刚接，以增加刚架 的侧向刚度。中柱用摇摆柱的方案体现“材料集中使用”的 原则。边柱和梁形成刚架，承担全部抗侧力的任务（包括 传递水平荷载和防止门架侧移失稳）。由于边柱的高度相 对比较小（即长细比比较小），材料能够比较充分的发挥 作用。
7
4、增加结构有效使用面积 与混凝土结构相比，钢结构柱截面面积小，从而可增加建筑有效 使用面积，视建筑不同形式，能增加有效使用面积4-6%
门式刚架结构设计PPT104页
1.7 屋面支撑布置
【思考05】图示厂房，屋脊和柱顶布置了通长系杆，但是没有横 向水平支撑的屋面梁中间并没有布置通长系杆。请思考其原因。
1.8 柱间支撑布置
《门钢规范》第4.5节 (1) 柱间支撑间距应根据房屋的柱距、受力情况和安装条
件确定，当无吊车时，宜取30~45m。
(2) 当建筑物宽度大于60m时，在内柱柱列宜适当增加柱间 支撑。
第03章 门式刚架结构设计
提纲
1.门式刚架的结构布置 2.门式刚架的荷载 3.主刚架设计 4.支撑体系设计 5.围护结构设计 6.节点设计
第1节 门式刚架的结构布置
1.1 适用范围
《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102:2002
第1.0.2条规定，门式刚架适用于： 主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； 或起重量不大于20T的A1~A5工作级别桥式吊车； 或起重量不大于3T的悬挂式起重机； 外墙亦可采用砌体。
1.6 刚架布置
(5) 屋面坡度：1/20~1/8 (6) 截面形式：多采用焊接H型钢，可等截面，也可变截面； (7) 柱脚形式：可铰接，可刚接；
【思考03】右 图所示刚架， 柱脚是铰接还 是刚接？
1.7 屋面支撑布置
参《门钢规范》第4.5节 (1) 屋盖横向支撑宜设置在温度区段的第一个或第二个开间；当端
工作。刚性系杆则应按压杆设计。 (5) 屋面檩条可兼作刚性系杆。但此时檩条需按压弯构件进行验算。
1.7 屋面支撑布置
参《门钢规范》第4.5节 (6) 在设有带驾驶室且起重量大于15T的桥式吊车的跨间，应沿屋
盖边缘设置纵向支撑。
1.7 屋面支撑布置
【思考04】图示厂房，左侧山墙为开门方便，设置了2根抗风柱， 其屋面支撑布置是否合理？
《门式刚架结构》课件
特点与应用
门式刚架结构具有轻量化、高强度、抗震性能好等特点，因此在建筑领域已经被广泛应用。同时由于它 能够提供大空间、无柱达到大横跨距离，所以也受到了广泛关注。
结构组成
垂直荷载传递组件
通常由柱子和柱间横梁组成，主要用于支撑 屋面和承受楼板荷载。
钢结构主体
是门式刚架结构的核心部件，由截面较大、 强度较高的H型钢、管道等结构件制成。
维护常识
维护门式刚架需要经验丰富的人员，对于门式刚架结构的每个部分要有深刻的认识，以便及时发现和解 决问题。
保养措施
保养门式刚架结构需要注意其表面防腐、锈蚀等措施。定期对钢结构主体进行除锈、涂漆等保护处理。
结束语
门式刚架结构的未来发展
未来门式刚架结构将更加人性化、绿色化、智能化，以适应更多领域的应用 需求。
水平荷载传递组件
用于将荷载从垂直荷载传递组件传递到基础 上。通常由地脚、水平拉杆、膜杆组成。
支撑系统
用于提高整个结构的稳定性和安全性，通常 由支撑框架、脚手架、梯子、护栏组成。
结构设计
1
荷载计算
根据结构设计规范及项目实际情况进行荷载计算，确定结构参数。
2
主体结构设计
通过对荷载特性及房屋状况进行分析，采用有限元分析方法进行主体结构设计。
产业前景与展望
随着国家政策的支持和市场的不断壮大，门式刚架结构产业发展前景十分广 阔。我们对门式刚架结构的未来前景充满了信心！
案例分析
工业厂房门式刚架结构
工业厂房以生产为主要目的，因此清晰明了的工作环境、安全高效的操作流程等是关键。门式刚架结构 以自由度大、承载能力强、成本低等优点，成为了工业厂房的首选。
农业大棚门式刚架结构
农业大棚有着结构简单、施工方便、透光面积大等特点，通过选择合适的门式刚架结构方案，可以大大 降低施工难度、提高质量。
门式刚架结构具有轻量化、高强度、抗震性能好等特点，因此在建筑领域已经被广泛应用。同时由于它 能够提供大空间、无柱达到大横跨距离，所以也受到了广泛关注。
结构组成
垂直荷载传递组件
通常由柱子和柱间横梁组成，主要用于支撑 屋面和承受楼板荷载。
钢结构主体
是门式刚架结构的核心部件，由截面较大、 强度较高的H型钢、管道等结构件制成。
维护常识
维护门式刚架需要经验丰富的人员，对于门式刚架结构的每个部分要有深刻的认识，以便及时发现和解 决问题。
保养措施
保养门式刚架结构需要注意其表面防腐、锈蚀等措施。定期对钢结构主体进行除锈、涂漆等保护处理。
结束语
门式刚架结构的未来发展
未来门式刚架结构将更加人性化、绿色化、智能化，以适应更多领域的应用 需求。
水平荷载传递组件
用于将荷载从垂直荷载传递组件传递到基础 上。通常由地脚、水平拉杆、膜杆组成。
支撑系统
用于提高整个结构的稳定性和安全性，通常 由支撑框架、脚手架、梯子、护栏组成。
结构设计
1
荷载计算
根据结构设计规范及项目实际情况进行荷载计算，确定结构参数。
2
主体结构设计
通过对荷载特性及房屋状况进行分析，采用有限元分析方法进行主体结构设计。
产业前景与展望
随着国家政策的支持和市场的不断壮大，门式刚架结构产业发展前景十分广 阔。我们对门式刚架结构的未来前景充满了信心！
案例分析
工业厂房门式刚架结构
工业厂房以生产为主要目的，因此清晰明了的工作环境、安全高效的操作流程等是关键。门式刚架结构 以自由度大、承载能力强、成本低等优点，成为了工业厂房的首选。
农业大棚门式刚架结构
农业大棚有着结构简单、施工方便、透光面积大等特点，通过选择合适的门式刚架结构方案，可以大大 降低施工难度、提高质量。
YJK二维门刚结构设计ppt课件
19
01
三维门刚建模
三维门刚建模-二维计算
➢ 整体建立三维模型编辑立面进行抽榀计算 ➢ 横向立面编辑：自动切换到主刚架立面的二维模型输入 ➢ 纵向立面编辑：解决柱间支撑、系杆输入和计算
20
二维门刚支持二阶P-Δ弹性分析、性能设计、防火验算等内容
21
01
门式刚架钢结构改进
YJK对门式刚架采用平面结构计算提供了两种方式特点
2
01
门式刚架常见结构模型快速建立
参数化快速建模及网格输入建立模型
➢ 快速建模结构形式包括单坡、双坡、多跨、带夹层、带抗风柱及带牛腿门刚结构等。 ➢ 输入网格建立框架结构模型 ➢ 画线命令建立网格布置构件建立较多类型结构模型如框排架、桁架结构等 ➢ 材料可以是钢也可以是混凝土
3
01
自动布置构件截面和荷载
➢ 整体绘图：包括刚架立面图、各节点剖面图和材料表。 ➢ 选择构件：选择选中构件绘制此构件详图。 ➢ 所有构件：绘制所有构件详图，
用于工厂加工。 ➢ 选择节点：绘制选中节点详图 ➢ 所有节点：绘制所有节点详图包括
节点索引图和各节点详图。
18
01
施工图
设计信息
➢ 节点计算书：查看节点设计结果包括梁柱节点、梁梁拼接节点、柱脚节点等结果。 ➢ 材料统计：精确统计整榀刚接板件用钢量。 ➢ 工具：包括绘制、标注、修改及计算工具。
门式刚架钢结构改进01上部结构计算增加门式刚架按平面结构计算方式门式刚架按平面结构计算流程勾选门式刚架按平面结构计算后钢结构施工图将自动读取上部结构各榀按平面结构计算结果进行节点连接设计验算画图流程与之前门刚施工图绘图流程一致在立面图菜单下可绘制单榀框架详图绘制门刚支撑在材料统计中可进行单榀框架板材统计在屋面墙面菜单下绘制屋面墙面檩条施工图
01
三维门刚建模
三维门刚建模-二维计算
➢ 整体建立三维模型编辑立面进行抽榀计算 ➢ 横向立面编辑：自动切换到主刚架立面的二维模型输入 ➢ 纵向立面编辑：解决柱间支撑、系杆输入和计算
20
二维门刚支持二阶P-Δ弹性分析、性能设计、防火验算等内容
21
01
门式刚架钢结构改进
YJK对门式刚架采用平面结构计算提供了两种方式特点
2
01
门式刚架常见结构模型快速建立
参数化快速建模及网格输入建立模型
➢ 快速建模结构形式包括单坡、双坡、多跨、带夹层、带抗风柱及带牛腿门刚结构等。 ➢ 输入网格建立框架结构模型 ➢ 画线命令建立网格布置构件建立较多类型结构模型如框排架、桁架结构等 ➢ 材料可以是钢也可以是混凝土
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01
自动布置构件截面和荷载
➢ 整体绘图：包括刚架立面图、各节点剖面图和材料表。 ➢ 选择构件：选择选中构件绘制此构件详图。 ➢ 所有构件：绘制所有构件详图，
用于工厂加工。 ➢ 选择节点：绘制选中节点详图 ➢ 所有节点：绘制所有节点详图包括
节点索引图和各节点详图。
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01
施工图
设计信息
➢ 节点计算书：查看节点设计结果包括梁柱节点、梁梁拼接节点、柱脚节点等结果。 ➢ 材料统计：精确统计整榀刚接板件用钢量。 ➢ 工具：包括绘制、标注、修改及计算工具。
门式刚架钢结构改进01上部结构计算增加门式刚架按平面结构计算方式门式刚架按平面结构计算流程勾选门式刚架按平面结构计算后钢结构施工图将自动读取上部结构各榀按平面结构计算结果进行节点连接设计验算画图流程与之前门刚施工图绘图流程一致在立面图菜单下可绘制单榀框架详图绘制门刚支撑在材料统计中可进行单榀框架板材统计在屋面墙面菜单下绘制屋面墙面檩条施工图
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.
12
坡度 1/20~1/8
运输单元 ➢ 柱子单独一个，梁可为多个。单元内焊接，单元间可 通过端板用高强螺栓连接
吊车 ➢悬挂吊车：起重量不大于3吨 ➢桥式吊车：不大于20吨，轻、中级工作制
.
13
1.2.2 结构布置
➢刚架的建筑尺寸和布置
跨度：9~36m；高度：4.5~9m（室内净空）； 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 挑檐：0.5~1.2m 温度区段：纵向≤300m，横向≤150m。
➢《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》
CECS102:98
CECS102:2002
.
9
1.2 结构形式 和结构布置
1.2.1 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1.3 门式刚架形式示例（一）
.
10
常做成一个大双坡屋面，避免渗漏和堆雪
图1.3 门式刚架形式示例（二）
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11
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
设置伸缩缝的方法：双柱；檩条螺栓采用长圆孔
有吊车时设置双柱，加插入距
图1.4 有吊车时的插入距
.
14
➢ 檩条布置 ✓ 一般等间距布置，间距由计算确定； ✓ 屋脊附近双檩（距屋脊≤200mm ）； ✓ 天沟附近布置一根以固定天沟； ✓ 考虑天窗、采光带等的具体情况。
➢ 墙梁布置 ✓ 考虑门窗、挑檐、雨棚等的具体情况； ✓ 压型钢板墙面宜布置在柱外； ✓ 间距由计算确定。
➢ 质量轻
一般10~30kg/m2，基础费用低。地震反应小，注意风吸力
➢ 工业化程度高，施工周期短
主要构件工厂制作，现场高强螺栓安装
➢ 综合经济效益高 ➢ 柱网布置比较灵活 ➢ 门式刚架整体性依靠檩条、墙梁和隅撑来保证，支
撑多用张紧的圆钢
.
6
➢ 梁柱多用变截面，省材
✓ 梁、柱腹板利用屈曲后强度
✓ 塑性设计不再适用（多个塑性铰 ）
房屋，压型钢板始见用于屋面和墙面； ➢ 20世纪90年代初外国轻钢企业进入中国大陆，带
动了内资轻钢企业的发展。中期以来，采用门式 刚架轻型房屋钢结构的工程数量越来越多，工程 规模越来越大，充分展示了这种结构的优越性。
.
8
国家标准的制订情况
➢《冷弯薄壁型钢结构技术规范》
1966年版本未颁布； TJ18-75 GBJ18-87 GB50018-2002
.
15
➢支撑和刚性系杆布置
布置原则：
温度区段
柱间支撑与屋面横向支撑同时设置
位置、间距
高度大时分层设，跨度大时内柱设
刚架转折处
支撑组成水平桁架
支撑形式：
十字交叉圆钢支撑，夹角300~600
型钢支撑
.
16
1.3 刚架设计
1.3.1 荷载及荷载组合
除《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》(CECS 102)
门式刚架结构设计
.
1
1.1 概述
1.1.1 单层门式刚架的组成
✓ 主承重骨架 ✓ 檩条、墙梁 ✓ 屋面、墙面 ✓ 支撑
柱距
.
2
1.1 概述
1.1.1 单层门式刚架的组成
.
3
1.1 概述
1.1.1 单层门式刚架的组成
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4
1.1 概述
1.1.1 单层门式刚架的组成
.
5
1.1.2 单层门式刚架结构的特点
z——风荷载高度变化系数，按《建筑结构荷载规范》的规定采用；
当高度小于10m时，应按10m高度处的数值采用；
s——风荷载体型系数，考虑内、外风压最大值的组合，含阵风系数。
.
18
其中 风载体型系数按美国MBMA手册的规定采用。
表 1刚架的风荷载体型系数
分
区
建筑
端
区
中间区
类型
1E 2E 3E 4E 5E 6E 1
20
➢ 在进行刚架内力分析时，需要考虑的荷载效应组合有：
2
3
4
5
6
封闭式 部分封闭式
＋ 0.50 － 1.40 － 0.80 － 0.70 ＋ 0.90 － 0.30 ＋ 0.25 － 1.00 － 0.65 － 0.55 ＋ 0.65 － 0.15 ＋ 0.10 － 1.80 － 1.20 － 1.10 ＋ 1.00 － 0.20 － 0.15 － 1.40 － 1.05 － 0.95 ＋ 0.75 － 0.05
注 ： ① 表 中 正 号 (压 力 )表 示 风 力 由 外 朝 向 表 面 ， 负 号 (吸 力 )表 示 风 力 自 表 面 向 外 离 开 ， 下 同 ；
(a)
(b)
图图1.55刚刚架架的 的风 荷风载载体 体型 系型数系分数区 分区
( a ) 双 坡 刚 架 ； .( b ) 单 坡 刚 架
有专门规定外，按《建筑结构荷载规范》(GB50009)采用
➢永久荷载
结构自重：按《建筑结构荷载规范》GB50009采用
悬挂荷载：按实际情况
➢可变荷载
屋面活荷载：对压型钢板屋面，按水平投影计，一般
取0.5kN/m2，可取0.3kN/m2
施工检修集中荷载（人和小工具的重力）：1kN ，按
最不利位置
.
17
✓效应
➢ 板件较薄
✓ 焊接板件 ≥3mm
图1.2 变截面门式刚架
✓ 冷弯构件 ≥1.5mm
✓ 压型钢板 ≥0.4mm
.
7
1.1.3 我国工程应用情况
➢ 始于20世纪60年代，屋面用瓦材。 ➢ 20世纪70年代在工程上极少应用； ➢ 20世纪80年代在经济特区引进国外门式刚架轻钢
19
➢
荷载效应组合:
应符合以下原则
⑴ 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；
⑵ 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；
⑶ 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；
⑷ 多台吊车的组合应符合GB50009的规定；
⑸ 风荷载不与地震作用同时考虑。
.
屋面雪荷载和积灰荷载 ：按GB50009 采用，考虑荷载
增大系数和不均匀系数。
吊车荷载：竖向和水平荷载，按GB50009采用。
地震作用：按《建筑抗震设计规范》 GB50011采用。
风荷载：按《规程》，垂直于建筑物表面的风荷载：
wk szw0
wk——风荷载标准值（kN/m2）；
1.4/1.33
w0——基本风压，按《建筑结构荷载规范》的规定值乘以1.05采用；