轻钢门式刚架设计
(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。
轻型门式刚架结构设计
第12页/共119页
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；
第32页/共119页
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
第30页/共119页
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 ，
第22页/共119页
（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。
轻钢门式刚架结构的设计要点
ＤＥＳ Ｇ Ｎ Ｉ ＦＥＡＴＵＲＥＳ ＡＢｏＵＴ ＧＨ Ｔ ＴＥＥＬ ＬＩ Ｓ ＰｏＲＴＡＬ ＦＲＡＭ Ｅ ＴＲＵＣＴＵＲＥ Ｓ
所 组成 的结 构体 系 。轻钢 结构 和其 他材 料 的结构 相
比 ， 有如下 优 点 。 具
１ 自重 轻 。轻 钢 框架 结 构 重 量 比很 高 ， 厚较 ） 墙 薄 ， 此可 以使 房屋 的跨度 达到很 大 ， 材可 根据 不 因 钢 同用 途 合理分 配 截 面尺 寸 的高 宽 比， 用 面 积较 其 使 他结 构要 提高 很 多 。这 种 截 面模 数 大 ， 具有 优 良的 力学 性能 和优 越 的使用 性 能 ， 结构 强 度 高 。轻 钢 结
ｇ ｏ ｔｕ ｔ ｒ ｆ ｎ ｔ ｎ， ｓ ｖｎ — ｎ ｒ ｙ ｎ ｅ ｖ ｒ ｎ ｅ ｔ ｌ ｒ ｔ ｃ ｉｎ， ｅ ｃ Ｔｈ ｍａ ｎ ｏ ｍｓ ｎ ｔ ｐ ｃ ｌ ｏ ｄ ｓ ｒ ｃ ｕ ｅ ｕ ｃｉ ｏ ａ ｉ ｇ ｅ ｅ ｇ ａ ｄ ｎ ｉ ｍ ｎ ａ ｐ ｏ ｅ ｔ ｏ ｏ ｔ． ｅ ｉ ｆ ｒ ａ ｄ ｙ ｉａ ｍｏ ｅ ｄｌ ａ ｖ ｎ ａ ｅ ｆｌ ｈ ｔ ｅ ｏ ｔｌｆａ ｔ ｕ ｔ ｒ ｒ ｎ ｌ ｓ ｄ，ａ ｄ ｉ ｅ ｉ ｎ ｆ ａ ｕ ｅ ｒ ｉｃ ｓ ｅ ． ｄ ａ ｔ ｇ ｓ ｏ ｉ ｔ ｓ ｅ ｌｐ ｒａ ｒ ｍｅ ｓ ｒ ｃ ｕ ｅ ａ ｅ ａ ａｙ ｅ ｇ ｎ ｔ ｄ ｓｇ ｅ ｔ ｒ ｓ ａ ｅ ｄ ｓ ｕ ｓ ｄ ｓ
在 我 国工程 的建 设 中发挥 了不可替 代 的作 用 。本文
门式刚架轻钢结构设计分析
门式刚架轻钢结构设计分析摘要：对于门式刚架而言，其属于轻型房屋钢结构中非常重要的一种结构形式。
在对门式刚架轻型钢结构进行实际设计的过程中，其设计阶段的不同，实际的特点也有极大的不同，在进行设计的过程中，必须要对其中实际存在的主要矛盾进行全面的了解并掌握，以结构设计的基本原则作为实际的依据，将科学合理的技术措施应用进来，最终使更加经济、耐久、安全的结构设计出来。
基于此，本篇文章主要对门式刚架轻钢结构的设计进行深入的分析和探讨。
关键词：门式刚架轻钢结构设计分析前言：就门式刚架轻型钢结构来讲，其主要有以下特点和特征：首先，就是形式非常多，其次，就是布置具备灵活性，最后就是可以使各种使用功能的厂房设计要求得以满足。
与以往的普通钢结构相比，门式刚架轻钢结构不但具备施工速度快的特点，还具备施工速度快的特点，不仅如此，其质量相对较轻，是普通钢结构的1/2~1/3，非常便于施工。
除此以外，门式刚架轻钢结构的主要结构不仅有主钢架，还有基础和支撑体系、抗风柱等。
1.门式刚架节点和梁柱连接设计在对门式刚架与柱进行实际连接的过程中，其必须要将刚接的方式采取进来，正常情况下，有以下几种方式，即腹板焊接、腹板栓接、翼缘焊接、翼缘栓接，而具体采取哪一种方式，则要依据与梁柱截面的大小以及实际摆放的位置。
在梁祝钢接的过程中，其最重要的保障就是梁柱节点端板，对于端板的摆放形式而言，其主要有以下三种，即横放、竖放和斜放，在对端板连接进行设计的过程中，IXUS要以实际承受最大的内力为基础进而进行设计。
如果实际的内力相对较小，在进行端板连接的谷草中，要以其承受不小于较小被连接构建截面承载力的一般为基础，进而进行设计。
在对主钢架构件进行实际连接的过程中，必须要将高强度的螺栓应用进来，进而对其连接，其主要包含两种类型，即承压型和摩擦型。
如果在对端板进行连接的过程中，其只会受到弯矩或者是轴向力的作用，又或者是实际的剪力比抗滑移承载力小很多，则可以不对端板的表面进行针对性的处理。
轻钢门式刚架结构的设计要点
轻钢门式刚架结构的设计要点摘要：轻型钢门式钢架结构在建筑物的设计和规划中具有广泛的应用。
因为这种结构设计具有其他结构设计无法比拟的强大优势。
为了加强这种结构设计的优点,保证这种钢结构的质量,必须分析钢结构设计的要点,掌握基本设计模式,进一步发展轻型钢门结构。
近年来,随着我国彩色钢产量的增加和H型焊接钢的出现,我国轻钢结构进入了发展阶段。
门式刚架构的施工一般采用概率论,设计系数的表达式按极限状态设计法计算，承重部件的设计符合最大负载和操作限制。
关键词：轻钢门式；刚架结构；设计要点轻钢门结构的特点是结构美观,强度高,伸长率好,重量轻,施工速度快,钢材用量少。
他们在项目的开发中发挥了重要作用，在详细总结和分析轻钢结构典型优势的基础上,本文着重介绍了轻钢门式刚架结构优化时需要注意的一些常见问题。
一、轻钢门式刚架结构相关概述1.结构形式。
有不同类型的轻钢门式刚架结构,有单、跨、多跨、带挑檐几种。
2.典型结构优势。
轻钢门式刚架是一种系统结构,从刚架到支撑结构,伴随着屋盖和墙体保护结构,相应的支撑系统。
与其他材料相比,轻钢结构具有以下优点。
(1)重量轻。
轻钢框架结构由于薄壁的重量比高、厚度高,可增加居住面积,并可根据截面尺寸合理划分,与其他结构相比,表面利用率大大提高。
这个横截面模块很棒,有一些好东西优异的机械性能和性能,结构强度高,与混凝土结构相比,轻钢的重量约为后者的一半。
通过工程设计,可以根据实际情况满足调整要求。
（2）稳定性好结构,抗震性好。
稳定性好轻钢框架结构,钢梁和钢柱由柔性框架组成,钢的高强度、良好的韧性和塑性变形特性可以充分利用,吸收一些地震能量,提高房屋的拉伸、变形和振动性能。
一般来说,它的抗震性是砖结构的两倍以上,大地震后维护成本降低。
它也适用于各种地质条件下的施工,提高了设计的安全性和可靠性。
(3)施工快。
总体而言,轻钢框架结构由于其结构标准化、造型、加工和产业化,除了现场安装工艺不受气候影响外,简单快捷,与混合钢结构相比,可缩短工作时间1/3至1/2%,加快资本周转,提高投资回报率。
《轻型门式刚架设计》(含设计方法与流程)
第1章轻型门式刚架结构1．1 概述1．1．1 单层门式刚架结构的组成如图1—1所示，单层门式刚架结构是指以轻型焊接H形钢(等截面或变截面)、热轧H 形钢(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；以压型金属板 (压型钢板、压型铝板)做屋面、墙面；采用聚苯乙烯泡沫塑料、硬质聚氨酯泡沫塑料、岩棉、矿棉、玻璃棉等作为保温隔热材料并适当设置支撑的一种轻型房屋结构体系。
在目前的工程实践中，门式刚架的梁、柱构件多采用焊接变截面的H形截面，单跨刚架的梁-柱节点采用刚接，多跨者大多刚接和铰接并用。
柱脚可与基础刚接或铰接。
围护结构采用压型钢板的居多，玻璃棉则由于其具有自重轻、保温隔热性能好及安装方便等特点，用作保温隔热材料最为普遍。
1．1．2 单层门式刚架结构的特点单层门式刚架结构和钢筋混凝土结构相比具：有以下特点：(1)质量轻围护结构由于采用压型金属板、玻璃棉及冷弯薄壁型钢等材料组成，屋面、墙面的质量都很轻，因而支承它们的门式刚架也很轻。
根据国内的工程实例统计，单层门式刚架房屋承重结构的用钢量一般为10～30kg／m2；在相同的跨度和荷载条件情况下自重约仅为钢筋混凝土结构的1／20～1／30。
由于单层门式刚架结构的质量轻，地基的处理费用相对较低，基础也可以做得比较小。
同时在相同地震烈度下门式刚架结构的地震反应小，一般情况下，地震作用参与的内力组合对刚架梁、柱杆件的设计不起控制作用。
但是风荷载对门式刚架结构构件的受力影响较大，风荷载产生的吸力可能会使屋面金属压型板、檩条的受力反向，当风荷载较大或房屋较高时，风荷载可能是刚架设计的控制荷载。
(2)工业化程度高，施工周期短门式刚架结构的主要构件和配件均为工厂制作，质量易于保证，工地安装方便。
除基础施工外，基本没有湿作业，现场施工人员的需要量也很少。
构件之间的连接多采用高强度螺栓连接，是安装迅速的一个重要方面，但必须注意设计为刚性连接的节点，应具有足够的转动刚度。
(整理)门式刚架轻型钢结构手算设计
《门式刚架轻型钢结构设计》计算书1、工程情况：无吊车门式刚架跨度13.1m，刚架间距5m，共10榀。
钢架柱高4.6 m，屋面坡度1/6，屋面及墙板采用加JXB42-333-1000型岩棉夹芯彩色钢制夹芯板，芯板面板厚为0.50mm，板厚为80mm，自重0.25 kN/m2，檩条为薄壁卷边C型钢，间距为1.5m，自重0.05kN/m2。
钢材采用Q235钢，焊条为E43型。
抗震设防烈度为6度。
刚架梁在1/3处变截面。
静载：为0.2 kN/m2；活载：0.5 kN/m2 ；雪载：0.2 kN/m2；风载：基本风压W0=0.55 kN/m2，地面粗糙度B类i=1;61 /3处拼接图1.刚架简图2、钢架的布置及类型2.1钢架的布置按CECS102:2002规范,门式钢架轻型钢结构广房的纵向温度区(伸缩缝间距)应不达于300m,横向温度区段应不大于150m.该工程可不设伸缩缝.柱网及平面布置如图2:AB1238910图2.刚架平面布置图2.2钢架的类型根据门式钢架类型钢结构特点,为了充分利用材料的作用达到节省材料的目的,截面应选用变截面实腹式门式钢架轻型钢架结构。
由于厂房内无吊车采用铰接柱脚刚架。
3、屋面构件与支撑设置 3.1屋面板根据保温隔热的要求及建筑外形设计要求,考虑施工方便选用JXB42-333-1000型岩棉夹芯彩色钢制夹芯板, 芯板面板厚为0.50mm ，板厚为80mm.。
3.2檩条根据屋面板对檩条的要求,檩条间距采用1.5m.按荷载采用冷弯薄壁C 型钢C180x70x20x3 ,跨中设拉条一道.3.3屋面支撑与柱间支撑为了保证厂房的强度 ，空间结构的稳定性，门式钢架结构左右跨横梁顶面设置横向水平支撑，在柱间设置柱间支撑。
3.3.1屋面横向支撑根据CECS102:2002的要求：屋盖的横向支撑和柱间的支撑一般设置在温度区段端部或第一或第二开间区。
柱间支撑布置如图3：1238910图3.刚架柱间支撑布置图（1）柱间支撑设计：柱间支撑计算简图见图4. 按CECS102：2002 附录A ：0.650.150.8s μ=+= z μ按GB50009-2001 低于10m 取0.1s μ=20.81.0 1.050.550.462k s z o kN w w m μμ=⨯⨯=⨯⨯⨯= 110.46213.1515.12w k N =⨯⨯⨯= 按一半山墙荷载的12考虑节点活荷载标准值：,111 3.77522w k F W kN =⨯⨯=即节点荷载设计值：1.43775 5.29w F k N =⨯=F w =5.29图4.柱间支撑计算图柱间支撑构件为柔性构件只能承受拉力。
门式刚架设计指南02轻型门式钢架设计的基本理论
第二章 轻型门式钢刚架设计的基本理论第一节 结构布置和材料选用一、结构组成轻型门式钢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2-1给出了轻型门式钢刚架组成的图示说明。
图2-1 轻型钢结构的组成平面门式刚架和支撑体系再加上托梁、楼面梁等组成了轻型钢结构的主要受力骨架，即主结构体系。
屋面檩条和墙面檩条既是围护材料的支承结构，又为主结构梁柱提供了部分侧向支撑作用，构成了轻型钢建筑的次结构。
屋面板和墙面板起整个结构的围护和封闭作用，由于蒙皮效应事实上也增加了轻型钢建筑的整体刚度。
外部荷载直接作用在围护结构上。
其中，竖向和横向荷载通过次结构传递到主结构的横向门式刚架上，依靠门式刚架的自身刚度抵抗外部作用。
纵向风荷载通过屋面和墙面支撑传递到基础上。
二、结构布置轻型门式钢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，轻型钢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150m。
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。
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。
布置的主要原则如下：（1）柱间支撑和屋面支撑必须布置在同一开间内形成抵抗纵向荷载的支撑桁架。
支撑桁架的直杆和单斜杆应采用刚性系杆，交叉斜杆可采用柔性构件。
刚性系杆是指圆管、H 型截面、Z 或C 型冷弯薄壁截面等，柔性构件是指圆钢、拉索等只受拉截面。
柔性拉杆必须施加预紧力以抵消其自重作用引起的下垂；（2）支撑的间距一般为30m-40m ，不应大于60m ；（3）支撑可布置在温度区间的第一个或第二个开间，当布置在第二个开间时，第一开间的相应位置应设置刚性系杆；（4）o 45的支撑斜杆能最有效地传递水平荷载，当柱子较高导致单层支撑构件角度过大时应考虑设置双层柱间支撑；（5）刚架柱顶、屋脊等转折处应设置刚性系杆。
门式刚架轻钢结构优化设计及程序开发
感谢观看
门式刚架轻钢结构的材料主要有H型钢、T型钢、角钢等。在实际设计中，需 要根据实际需求和承载要求选择合适的材料。一般来说，对于主要承受压力的结 构，应选用强度较高的H型钢；对于承受拉力的结构，应选用具有较高屈服强度 的T型钢或角钢。此外，在材料的选取过程中，还需要考虑材料的防腐、防火性 能等因素。
3、截面形状和尺寸的优化
三、结论
门式刚架轻钢结构作为一种广泛应用于各种建筑项目的结构形式，其优化设 计对于提高结构的承载能力、稳定性和使用寿命具有重要意义。本次演示从结构 形式的选择、材料的选取、截面形状和尺寸的优化、节点连接的设计以及防腐、 防火措施的选择等方面对门式刚架轻钢结构的优化设计进行了研究和探讨。通过 合理的优化设计，可以大大提高门式刚架轻钢结构的性能和使用寿命，同时也可 以降低施工成本和占地面积，具有广泛的应用前景。
门式刚架轻钢结构的截面形状和尺寸对结构的承载能力和稳定性有着重要影 响。在实际设计中，需要对截面形状和尺寸进行优化，以达到最佳的结构性能。 一般来说，可以通过调整截面高度、宽度和腹板厚度等参数来实现优化。例如， 可以通过增加腹板厚度来提高结构的稳定性；通过减小截面面设计是门式刚架轻钢结构设计的关键环节之一。在满足强度和稳定 性的前提下，应尽量减小截面尺寸，以降低用钢量，提高经济效益。对于常用的 H型钢或箱型梁截面，可以通过调整截面高度、翼缘宽度和厚度等参数来优化截 面设计。此外，还可以采用高强度钢、耐候钢等新型钢材，以进一步提高结构性 能和经济性。
3、节点设计
5、防腐、防火措施的选择
门式刚架轻钢结构在使用过程中会受到各种自然环境和化学物质的侵蚀，因 此需要进行防腐处理。同时，在火灾情况下，结构需要具备一定的耐火性能以保 证结构的安全性。因此，在优化设计中需要考虑到这些因素，并采取相应的防腐、 防火措施。例如，可以在钢材表面涂刷防腐涂料或采用耐火材料进行保护等措施 来提高结构的防腐、防火性能。
门式刚架轻钢结构设计指导
第三章门式刚架轻钢结构设计§3.1设计一般规定一、结构形式1.门式刚架分为单跨、双跨、多跨（刚架以及带挑檐的和带毗屋的刚架形式。
多跨刚架中间柱与刚架斜梁的连接，可采用铰接（俗称摇摆柱）。
多跨刚架宜采用双坡或单坡屋盖，必要时也可采用由多个双坡单跨相连的多跨刚架形式。
2.在门式刚架轻型房屋钢结构中，屋盖应采用压型钢板屋面板和冷弯薄壁型钢檩条，主刚架可采用变截面实腹刚架，外墙宜采用压型钢板墙板和冷弯薄壁型钢墙梁。
主刚架斜梁下翼缘和刚架柱内翼缘的出平面稳定性，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用张紧的圆钢。
3.根据跨度、高度和荷载的不同，门式刚架的梁、柱可采用变截面或等截面实腹焊接工字形截面或轧制H形截面。
设有桥式吊车时，柱宜采用等截面构件。
4. 门式刚架轻型房屋的屋面坡度宜取1/8～1/20，在雨水较多的地区可取其中较大值。
5.外墙除采用以压型钢板作维护面的轻质墙体外，上可采用砌体外墙或底部为砌体、上部为轻质材料的墙。
二、.建筑尺寸1.门式刚架的跨度，应取横向刚架柱轴线间的距离，宜为9~36m，以3m为模数，必要时也可采用非模数跨度。
边柱的截面高度不相等时其外侧应对齐。
2.门式刚架的高度，应根据使用要求的室内净高确定，应取地坪至柱轴线与斜梁轴线交点之间的高度。
无吊车房屋门式钢架高度宜取 4.5~9m；有吊车的厂房应根据轨顶标高和吊车净空要求确定，一般宜为9~12m。
3.门式刚架的间距，即柱网轴线在纵向的距离宜为6m，也可采用7.5m或9m，最大可用12m。
门式刚架跨度较小时可用4.5m。
4.门式刚架的高、宽、长⑴门式刚架轻型房屋的檐口高度，应取地坪至房屋外侧檩条上缘的高度。
⑵门式刚架轻型房屋的最大高度，应取地坪至屋盖顶部檩条上缘的高度。
⑶门式刚架轻型房屋的宽度，应取房屋侧墙墙梁外皮之间的距离。
挑檐长度可根据使用要求确定，宜为0.5~1.2m，其上翼缘坡度宜与斜梁坡度相同。
门式刚架轻型钢结构手算设计
门式刚架轻型钢结构手算设计门式刚架是一种常用的轻型钢结构，适用于工业建筑、仓库、车间等场所。
手算设计门式刚架需要考虑结构的承载能力、稳定性和刚度等方面的问题。
下面将介绍门式刚架的设计步骤，并对其中的一些关键问题进行详细说明。
门式刚架的设计步骤主要包括：结构分析、截面验算和连接设计。
在结构分析阶段，需要确定门式刚架的受力情况，包括重力荷载、风荷载和地震荷载等。
重力荷载由于自重和外部荷载产生，风荷载是根据场所的风速和相关规范计算得出的，地震荷载是根据场所的地震区划和设计地震烈度计算得出的。
通过结构分析，可以确定门式刚架的受力形式和受力程度。
截面验算是门式刚架设计的核心内容之一，通过对构件的截面形状、尺寸和材料进行验算，确保构件的安全使用。
截面验算的主要问题包括：弯曲承载力、压弯承载力、剪切承载力和轴心受力能力等。
弯曲承载力是指构件在受力状态下的变形能力，压弯承载力是指构件在受力状态下抵抗压力的能力，剪切承载力是指构件在受力状态下抵抗剪切力的能力，轴心受力能力是指构件在受力状态下抵抗拉力或压力的能力。
根据不同的受力情况，采用不同的验算方法进行截面验算。
连接设计是门式刚架设计的另一个重要内容，连接方式的选择和连接部位的设计对结构的整体性能有重要影响。
合理的连接设计可以保证结构的稳定性和刚度。
门式刚架的连接一般采用螺栓连接或焊接连接。
螺栓连接的好处是可以方便拆卸和更换，但对临时荷载的承载能力较低；焊接连接的好处是更牢固，但无法拆卸。
在连接部位的设计中，需要考虑构件的受力情况和连接的刚度。
门式刚架的设计还需要考虑结构的稳定性和刚度问题。
结构的稳定性是指结构在受外力作用下，不会发生过大的位移或失稳现象。
刚度是指结构在受力状态下的弯曲变形能力。
稳定性和刚度的设计根据构件的尺寸和材料来确定，确保结构在正常使用范围内能够满足稳定和刚度的要求。
综上所述，门式刚架轻型钢结构的手算设计需要进行结构分析、截面验算、连接设计、稳定性和刚度的考虑。
轻型门式刚架钢结构设计(配pkpm4.1实操)(谷风建筑)
利用建筑空间，降低房屋的高度，减小建筑体积。
建筑相关
36
建筑相关
37
2、 门式刚架结构的应用情况
建筑相关
38
国家标准的制定情况： ➢ 《冷弯薄壁型钢结构技术规范》（GB50018-2002） ➢ 《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（GB 51022-2015）
建筑相关
27
普通螺栓连接的构造 普通螺栓的形式和规格
钢结构采用的普通形式为大六角头型，其代号用字母M与公称 和直径（mm）表示。工程中常用M18，M20，M22，M24。按国际 标准，螺栓统一用螺栓的性能等级来表示，如“4.6级”、“8.8级” 等。小数点前数字表示螺栓材料的最低抗拉强度，如“4”表示 400N/mm2，“8”表示800N/mm2。小数点后的数字（0.6、0.8）表示 螺栓材料的屈强比，即屈服点与最低抗拉强度的比值。
缺点：耐腐蚀性较差，耐火性差，造价较高。
建筑相关
4
钢材种类及规格
（1）碳素结构钢
常用Q-235，质量等级A、B、C、D
（2）低合金高强度钢 常用Q345、Q390、Q420，质量等级A、B、C、D、E
建筑相关
5
设计指标
建筑相关
6
建筑相关
7
钢材的规格
1.钢板 热轧钢板有厚钢板（厚度4.5~60mm），薄钢板（厚度0.35~4mm）， 还有扁钢（厚度4~60mm，宽度30~200mm），符号“ -长度×宽度×厚度） 2.热轧型钢 H型钢、角钢、工字钢、槽钢 具体规格可查阅型热轧钢规格表 3.冷弯薄壁型钢 由薄钢板经模压或弯曲而制成，其壁厚一般为1.5~5mm，包括C型，Z型，
轻型门式刚架设计-03
梁-梁 刚接节点
梁柱节点刚性连接
2. 截面选取要点
无桥式吊车：梁、柱可采用变截面或等截面 有桥式吊车：柱宜采用等截面形式 跨度≯15m，柱高≯ 6m时，刚架梁宜采用等截面。 跨度 > 15m，柱高 > 6m时，宜采用变截面。
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。
按两端铰接轴心受压构件计算 计算长度取 hw 轴心压杆的截面为十字形
b = 15t w 235 fy
三、变截面刚架构件的强度验算
4. 斜梁腹板在集中荷载处的屈皱验算
《门钢规程》第6.1.6条
斜梁上翼缘承受集中荷载而不设置横向加劲肋时，除应按 《钢结构设计规范》验算腹板上边缘的折算应力外，还应满足 如下要求：
he —— 腹板受压区有效宽度； ρ ——有效宽度系数； hc —— 腹板受压区高度。
(1) 腹板两边缘的压应力分布不均匀系数
β = σ min σ max σ max ——腹板板件边缘中压应力较大的值，取为正； σ min ——腹板板件另侧边缘的应力，以压为正，拉为负
(2) 受压板件稳定系数
kσ = 16
2 ⎡ ⎛ V ⎞ ⎤ M ≤ M f + (M e − M f )⎢1 − ⎜ ⎜ 0.5V − 1⎟ ⎥ ⎟ ⎢ ⎝ d ⎠ ⎥ ⎣ ⎦
M e = We f
当截面为双轴对称时 理解公式
M V=Vd时， ≤ M f
M f = A f (hw + t ) f
三、变截面刚架构件的强度验算
2. 工字形截面压弯构件在V、M、N共同作用下的强度
4. 内力分析过程 (4) 内力包络图 所有组合中的最不利内力
轻钢门式刚架结构设计计算作业指导附注
门式钢架设计计算指导书编制附注附注1：门式钢架结构计算高度取值的规定:对变截面实腹式钢架，柱轴线可取通过柱下端中心的竖直线，斜梁的轴线可取通过变截面梁段最小端的中心与斜梁上表面平行的轴线。
见下图（注图1）。
门式钢架的建筑定位轴线与此含义不同，一般指柱外皮；钢架建筑高度为柱外皮与梁外表面交点的高度。
附注2：跨高比对于风荷载取值的影响：（1）对于柱脚铰接的门式钢架，跨高比<2.3，风荷载按荷载规范取用，其余情况按门式钢架规范取用。
（2）对于柱脚刚接，跨高比<3.0，风荷载按荷载规范取用，其余情况按门式钢架规范取用。
（3）当按荷载规范取用，风荷载调整系数取1；按门式钢架规范取用，调整系数取1.05。
附注3：门式钢架变形缝设置：纵向温度区段小于300m，横向温度区段小于150m （当有计算依据时，温度区段可适当放大）。
附注4：对于轻钢结构，没有抗震等级的概念。
对于“混凝土柱+钢梁”的排架结构，可根据《砼规》表11.1.4中“单层厂房结构”来确定抗震等级。
7度区混凝土排架抗震等级为3级。
具体可参见《门钢规范条文说明》的3.1.4条。
附注5：端区边缘宽度的取法，按照规范附录A，Z=min｛建筑最小水平尺寸的10%、0.4H｝同时不得小于建筑最小尺寸的4%或1m。
本文中，Z={2.46m,3.88m}=2.46m>[0.984m,1m];2Z=4.92m<柱距7.5m。
按照门钢规范附录A表A.0.2-1注3“当端部柱距不小于端区宽度时，端区风荷载超过中间区的部分，宜直接由端刚架承受”附注6：活荷载取值按门钢规范第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/m2。
注：对受荷水平投影面积大于60m2 刚架构件且只承受一个活荷载情况下，屋面坚向均布活荷载的标准值可取不小于0.3KN／m2。
本文中，中间跨钢架受荷面积为24.6x7.5=184.5>60m2，因此取值0.3KN／m2。
轻钢结构门式钢架设计参考模版
轻钢结构门式钢架设计参考模版第二章结构设计：1荷载条件：2KNm屋面恒载：板及保温层：0.352KNm檩条自重：0.052KNm刚架横梁：0.152KNm悬挂设备：0.10屋面活荷载:雪荷载：0.4KN/m2均布活荷载：0.30KN/m2墙面及柱荷载：0.50KN/m2基本风压：0.45KN/m2冬季室外计算温度-20度，选用Q235B钢材E43型焊条，混凝土等级为C25。
在有较好加工条件的工厂加工，运往工地，运输长度16米，运输高度3.8米。
外墙及屋面采用80mm金属压型彩钢复合板。
该地区抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度值为0.1g，设计地震分组为第一组。
基础设计选用天然地基，基础持力层为二层粉质粘土，承载力特征值120KPa。
地下水对基础混凝土无腐蚀。
地基土标准冻结深度Z0=0.6m。
2.荷载计算：1）荷载组合按下列规则：①屋面均布活荷载与雪荷载不同时考虑，设计时取两者较大者。
②积灰荷载与屋面活荷载或雪荷载中两者中较大者同时考虑。
③施工或检修荷载只与屋面材料或檩条自重荷载同时考虑。
④对于自重较轻的屋盖应验算在风吸力作用下屋架杆件檩条永久荷载与风荷组合下杆件截面应力反号的影响。
2）荷载计算：屋面恒载：板及保温层：0.35KN/m2，檩条自重：0.05KN/m2刚架横梁：0.15KN/m2，，悬挂设备：0.10KN/m2屋面恒载总计：0.65KN/m2屋面活载：雪荷载：0.4KN/m2均布活荷载：0.30KN/m2墙面及柱荷载：0.50KN/m2基本风压：0.45KN/m2由于是机械厂轻钢车间厂房，不考虑积灰荷载。
屋面活荷载选取雪荷载和均布活荷载中的较大值：0.40KN/m2。
3）各部分作用荷载①屋面荷载恒载标准值：0.651206095.87KN/m（9表示柱距）12000设计值：5.871.27.01KN/m活载标准值：0.49.03.60KN/m设计值：1.43.605.04kN/m①柱荷载柱荷载：恒荷载标准值：0.5某6(柱距)某6.5（檐口高度）+5.87某9（跨度的一半）=72.33KN设计值：1.272.33=86.79KN活荷载标准值：3.60某9（跨度的一半）=32.4KN设计值：1.4某32.4=45.36KN③风荷载1)左风荷载本工程总高小于30m且高宽比小于1.5，故不考虑风压脉动影响，取z1.0。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
轻钢门式刚架厂房设计1 设计资料某单跨车间，跨度21m ，柱距6m ，总长90m ，设有两台A5工作级别轿式吊车。
一台5t ，一台10t 。
吊车采用大连重工起重集团有限公司DQQD 型吊车，轨顶标高6.6m 。
设计使用年限50年，结构安全等级为二级，建筑耐火等级三级，地基基础设计等级为丙级。
不考虑抗震设防。
厂房围护结构系统采用太空板屋面及墙面，塑钢窗。
室内外高差0.3m 。
厂房所在地的地面粗糙度为B 类，基本风压20/70.0m kN w =，组合值系6.0=ψc ；基本雪压20/5.0m kN s =，组合值系数6.0=ψc 。
基础持力层为粉土，粘粒含量8.0=c ρ，地基承载力特征值2/180m kN f ak =，埋深-1.8m ，基底以上土的加权平均重度3/17m kN m =γ，基底以下土的重度3/18m kN m =γ，地基基础的设计等级为丙级。
2 方案设计2.1平面布置一、柱网布置与定位轴线厂房总长度为90m<300m ，无需设伸缩缝。
除房屋端部外，刚架柱柱距采用6m ，横向定位轴线与刚架柱形心轴重合；端部刚架柱形心轴与横向定位轴线相距600m 。
山墙等距离布置4根抗风柱，间距4.2m 。
纵向定位轴线之间的距离为21m 。
假定刚架柱截面高度为700mm ，采用非封闭结合，取D=260mm ，则刚架柱内皮至纵向定位周线的距离=700mm ；查书后附表A.1、5t ，10t 吊车，吊车跨度m m m l l k 50.1975.02212=⨯-=-=λ，吊车轮中心线至轿身外缘的距离=230mm 。
吊车架外缘与刚架柱内皮的净空尺寸：mm mm mm mm mm B B B 8080)700230(260750)(312≥=+-+=+-=λ满足要求。
结构平面布置如图1所示。
二、柱间支撑布置因设有吊车，柱间支撑采用型钢，布置在中部⑧，⑨轴线之间，上，下柱分层设置；另在房屋两端设置屋盖横向水平支撑的开间增设上柱支撑，如图２所示。
三、屋盖布置屋盖采用有檩体系，檩条水平间距1.5m。
在房屋两端第一开间和柱间支撑对应的开间布置屋盖横向水平支撑。
水平支撑的水平杆由檩条代替；斜杆采用圆钢。
无横向水平支撑的区段在刚架柱顶和屋脊处设置纵向水平系杆，其中柱顶纵向水平系杆用檩条替代，两侧用撑杆相连。
檩条跨中设置一道Φ12直拉条，檐口和屋脊处设置斜拉条和撑杆，撑杆外套Φ322钢管。
刚架梁两端负弯矩区段设置两道隅撑。
屋盖布置如图3所示。
2.2 构件选型与截面尺寸的估算 一、刚架刚架柱采用焊接工字型等截面柱。
刚架柱等截面高度一般取柱高的1/25~1/12，现初步选mm c 700h =，相当于14/0H 。
因跨度一般，采用等截面焊接工字形刚架梁。
刚架梁截面高度一般取跨度的1/45~1/30，现取=700mm ，相当于。
屋面坡度取1：10，α。
二、吊车梁及轨道吊车梁跨度与柱距相同，为6m ；吊车跨度m l k 5.19=；一台5t ，一台10t 的A5工作级别吊车。
查书后附表B.3，中间跨选用GDLM6-2B ，边跨选用GDLM6-2Z 。
钢轨型号38kg/m 。
吊车梁截面高度600mm ，上翼缘宽度300mm ，下翼缘宽度220mm ，腹板厚度6mm ，翼缘板厚度14mm ，质量507kg 。
檩条和墙架均采用C 形冷弯薄壁型钢。
2.3剖面设计轨顶标志标高6.6m ，吊车梁高（加垫板）600mm+20mm=620mm ，轨道高度200mm 。
取牛腿顶标高5.7m ，则轨顶实际标高m m m m H A 52.62.062.07.5=++=，与标志标高相差小于±200mm ，满足要求。
查书后附表 A.1，吊车轨顶至桥架顶面的高度m B 876.1H =，刚架截面高度mm h b 700=，桥架顶面至刚架梁底面的空隙距离应满足。
柱顶标高不小于m m m m m h H H H H b C B 399.971.5cos /7.03.0876.152.6cos /A =+++=+++= α，取9.6m ，符合300的模数。
3刚架结构分析3.1 计算简图一、结构形式与周线尺寸横向刚架取一个开间6m 宽作为计算单元。
横梁与立柱刚接，立柱与基础铰接，结构形式如图所示。
横梁计算跨度取立柱截面形心线之间的距离，mm mm mm mm D h l l c 2082026027002100020=⨯+-=+-=。
横梁坡高mm mm l f 104171.5tan 10410tan 5.00=⨯==α；坡长mm mm l s 1046271.5cos /10410cos /5.00=== α。
立柱计算高度取基础顶面到横梁截面形心线之间的距离，设基础顶面标高为-0.5m ，则m m m m h H H b 80.971.5cos /35.05.06.9cos /5.0)5.0(0=-+=---= α基础顶面到牛腿顶面的高度m m m H l 2.6)5.0(7.5=--=。
二、梁柱截面特征刚架梁、柱截面初步选用2013400700⨯⨯⨯焊接工字型截面，363648492310067.1,1017.6,1013.21016.2;132********.24mmW mm W mm I mm I mm t mm t mm h mm A y x y x f w ⨯=⨯=⨯=⨯====⨯=、、、3.2 荷载计算横向刚架的荷载包括永久荷载、屋面可变荷载、风荷载和吊车荷载。
一．永久荷载永久荷载包括屋面（屋面板、檩条及支撑）重量、刚架自重、墙面重量、吊车梁及轨道重量。
其中刚架梁自重以线分布荷载的形式作用于横梁，由檩条传来的屋面重量也近似看成作用于横梁的线分布荷载；刚架柱自重和墙面重量为沿柱高的线分布荷载，作用在柱截面行心线；吊车梁及轨道重量以集中荷载的形式作用于牛腿的轨道中心线位置。
1. 横梁线分布荷载屋面重量（屋面板、檩条、支撑等） m kN m kN m /0.3/5.062=⨯ 横梁自重m N m m /k 94.171.5cos /02458.0/kN 9.7602.123=⨯⨯︒小计 m kN k /94.4g = 2. 立柱线分布荷载立柱自重 m kN m m /94.102458.0/kN 9.7602.123=⨯⨯ 墙面重量（含窗） m kN m kN /0.3/5.0m 62=⨯ 小计 m kN /94.4g k = 刚架柱和墙面总重量 kN m kN m g H G k k 412.48/94.480.90=⨯== 3. 牛腿处集中荷载吊车梁重 kN 0.5kN 108.95073=⨯⨯- 轨道及连接重 kN m kN 4.2/4.0m 6=⨯ 小计 kN F k 4.7= 偏心距mm mm mm mm h c 5603507502602/D =-+=-+λ。
刚架永久荷载的分布如图所示。
二．屋面可变荷载屋面可变荷载取均匀可变荷载0.3kN/和雪荷载0.5kN/中的大值，m kN m kN m q k /00.3/5.062=⨯=。
三．风荷载屋脊离室外地面的高度：9.80m+1.041m-0.2m=10.641m ，风压高度系数019.1z =μ；屋面坡度=5.71°，查《基本教程》附表A.6，迎风墙面的风载体形系数；迎风坡面的风载体型系数；背风墙面和背风坡面的风载体型系数均为；单层，取风振系数。
0ωμμβωz s z k =m kN m k q k /42.3/N 6*7.0019.18.011=⨯⨯⨯=m kN m q k k /14.2/kN 67.0019.1)5.0(1q 42-=⨯⨯⨯-⨯== m kN m kN k /57.2/67.0019.1)6.0(1q 3-=⨯⨯⨯-⨯= 四、吊车荷载横向刚架上的吊车荷载包括作用于牛腿轨道中心线位置的竖向荷载；作用于吊车梁顶面位置、沿厂房横向的横向水平荷载。
1. 吊车竖向荷载查书后附表A.1，一台5t 一台10t 、A5工作级别吊车，5t 吊车桥身宽度B=5200mm 、轮距K=3550mm ，吊车总质量G+g=18.616t 、小车质量g=1.126t ，最大轮压kN 92P max =、最小轮压kN 72.23P min =。
16t 吊车桥身宽度B=5930mm 、轮距K=4050mm ，吊车总质量G+g=20.677t 、小车质量g=3.424t ，最大轮压kN 123P max =、最小轮压kN 32.27P min =。
图中mm K B K B x 17652/)(2/)(2211=-+-=。
由几何关系，325.0y 2=；706.0y 3=；114.0y 4=。
∑==kN y P i i k 57.214D max max,β kN y P i i k 08.50D min min,==∑β2. 吊车横向水平荷载A5工作级别，制动系数12.0=α，每个大车轮子传递的吊车横向水平荷载kN kN g Q 25.24/8.9)126.15(12.04/8.9)(T 1=⨯+⨯=⨯+=α kN kN g Q 95.34/8.9)424.310(12.04/8.9)(T 2=⨯+⨯=⨯+=α吊车横向水平荷载的反力影响线于竖向荷载相同，对于两台相同的吊车kN k 37.6114.0706.025.2325.0195.3T max,=+⨯++⨯=）（）（可变荷载的分布如图5所示。
3.3 内力计算一、永久荷载作用下刚架结构对称，荷载对称，所以可以取图所示的半结构进行分析。
一次超静定，取横梁跨中弯矩作为多余力，如图7所示。
立柱及墙面重量k G 仅引起柱轴力；吊车梁及轨道重量k F 可等效为轴向力和偏心力矩m kN kN m k ⋅=⨯=144.44.756.0M 。
轴向力可不参与内力分析，在计算立柱轴力时直接加上。
采用结构力学中的立法求解。
内力的正负号采取用如下规定：节点弯矩以逆时针为正，杆端弯矩以顺时针为正；杆端剪力以顺时针为正；轴力以受压为正。
在单位多余力1x 作用下，对A 点取矩，可求得C 支座反力)(092.0041.18.91x R 1C −→−=+=+=f H根据水平力平衡条件可求得092.0V ==C AB R根据竖向力平衡条件，0==BA AB N N 。
分别对D 点和B 点取距，可得到570.02.6092.0-=⨯-=-=l AB D A H V M902.08.9092.0BA -=⨯=-=H V M AB根据节点B 的力平衡条件，可得到0915.071.5cos 092.0cos -=⨯-=-= αBA BC V N 00906.071.5sin 092.0sin V =⨯== αBA BC V单位多余力作用下的弯矩图、轴力图和剪力图分别如图7 所示。