按门式刚架的钢架类型分类
钢结构快速入门教材(第四章门式刚架)
第四章门式刚架第一节结构体系门式刚架是二战期间迅速发展起来的，由相互依存的构件组成统一体，即由梁、柱、檩条、墙梁支撑和金属波形板材设计成协同工作的金属预制装配的建筑体系。
战后被广泛采用，我国六十年代中期开始推广，并在援外工程中使用，取得良好的国际赞同。
由于十年动乱终止了这种建筑体系的发展，改革开放以来，特别是民营企业的蓬勃发展，门式刚架结构体系据不完全统计已建了800万m2，而且每年以100万m2的速度递增。
这种结构体系设计经济，安装快捷，造价低廉，装卸方便，维护费用低，单一供货，为业主认可。
我们萧山成为钢结构之乡，竞争十分激烈，萧山的钢结构应由价位的竞争逐步转向价值的竞争，就是创造精品钢结构，扩展使用范围，建造独具建筑风格的金属建筑体系，使钢结构应与时俱进，演变及发展是同时进行的。
一、结构概念设计1.三维设计(方案阶段)——（详见附图三十四）假定是整体性，并具有总体性能。
将结构形式作为总体分析。
1)建筑功能是否满足使用要求；2)高度、跨度是否合理，是否经济；3)在垂直和水平荷载作用下，是否安全可靠；4)房屋的安全等级，抗震等级。
2.二维设计——（详见附图三十五）确定基本的水平和竖向分体系。
建立关键构件的相互关系。
3.一维设计(平面、立体—施工图阶段)——（详见附图三十六）1)选择一个合理的结构体系，使传力途径明确合理。
2)选择合理的计算方法，同时采取相应的构造措施，保证计算模型(建模)与实际情况符合。
3)增加结构刚度，减少用钢量，且有很好的经济技术指标。
4)工厂化生产，全预制装配。
第二节门式刚架的分类一、实腹式门式刚架——（详见附图三十七）采用H型钢组成的梁柱构件的截面形状，按结构受力的弯矩包络图来确定，使实腹式门式刚架达到经济，轻巧，美观的效果。
工厂化生产水平较高，可以达到工地全装配化，缩短工期。
在同等条件与普通钢结构可节约钢材10%～20%。
二、格构式门式钢架——（详见附图三十八）采用型钢或钢管组成的门式刚架，同样可达到更为经济，轻巧，美观的效果。
钢结构课程设计门式钢架
门式钢架结构灵活多变，可根据 不同需求进行个性化设计，适应 性强。
优点与局限性分析
耐腐蚀性差
钢材易受到腐蚀的影响，需要采 取相应的防护措施来延长其使用
寿命。
对温度敏感
钢材在高温下容易失去承载能力， 而在低温下则容易发生脆性破坏。
造价相对较高
与混凝土结构相比，门式钢架的造 价相对较高，需要在经济上进行权 衡。
02
门式钢架设计原则与方法
设计原则概述
安全可靠
确保门式钢架在各种荷载作用下具有 足够的强度和稳定性，防止发生破坏 或失稳。
经济合理
适用耐久
根据使用环境和功能要求，选择适当 的材料和结构形式，确保门式钢架在 长期使用过程中保持良好的性能。
在满足安全要求的前提下，尽量降低 材料消耗和造价，提高经济效益。
钢结构课程设计门式钢 架
2024-01-25
目 录
• 门式钢架基本概念与特点 • 门式钢架设计原则与方法 • 门式钢架材料选择与加工制作 • 门式钢架安装施工流程与质量控制 • 门式钢架结构性能评价与加固方法探讨 • 门式钢架在实际工程中的应用案例分析
01
门式钢架基本概念与特点
门式钢架定义及作用
支撑系统设计
根据厂房的空间布局和使用要求，设置合理的支撑系统， 包括柱间支撑和屋盖支撑。确保结构的整体稳定性和抗风 能力。
案例二：某仓库门式钢架改造案例剖析
工程背景
本案例为一座既有仓库的改造项目， 原结构为砖混结构，因使用功能改变 ，需将其改造为门式钢架结构。
钢架设计与施工
根据改造方案，设计新的门式钢架结 构。在施工过程中，注意与原结构的 连接和过渡处理，确保改造后的结构 安全可靠。
足要求。
门式刚架的一些基本概念
门式刚架的⼀些基本概念1.1.横向：边跨：抗风柱、⾓柱、底部螺栓、屋⾯梁、端部框架（梁、柱整体）。
中间跨：中柱、连续框架梁、屋⾯梁、净跨、净⾼、⾼强度螺栓。
1.2.纵向：边柱、柱距、桁车梁、檐⾼。
1.3.墙⾯：墙⾯板、墙⾯檩条、墙⾯剪⼒撑、檐⾼。
1.4.屋⾯：屋⾯板、采光板、屋⾯檩条、檐⼝檩条、屋脊、屋⾯剪⼒撑。
以上概念如下图所⽰：image1.5.隅撑：隅撑就是在靠边墙⾓的部位、梁与柱之间、梁与檩、柱与檩之间的⽀撑杆。
墙⾯上的叫墙隅撑，屋⾯上的叫屋⾯隅撑。
亦有⼈定义为连接钢梁和檩条的接近45度⽅向斜撑(在梁上的连接点靠近梁的下翼缘板).[1]:为了保证构件的平⾯外的稳定性，减⼩构件平⾯外的计算长度。
当横梁和柱的内侧翼缘需要设置侧向⽀撑点时，可以利⽤连接于外侧翼缘的檩条或墙梁设置隅撑。
隅撑⼀般宜采⽤单⾓钢制作，按照轴⼼受压构件设计。
[2]:为了防⽌受压翼缘（梁下翼缘和柱的内侧翼缘）屈曲失稳，增加受压翼缘的稳定性⽽设置的。
" 隅撑的设置是⽤来保证梁的下翼缘受压部分的局部稳定。
梁的上翼缘的局部稳定由与之连接的檩条保证（原因：梁的上翼缘是受拉区，不存在整体稳定问题。
但是由于多少程度地存在潜在的局部稳定问题；但是⼀般情况下，由于局部失稳产⽣的横向⼒很⼩。
因此，檩条作为与之联系的构件，可以保证翼缘不失稳。
Yc-1：有的直接⽤三⾓形表⽰，imageimageimageimage1.6：檩条、檩托：檩托：指钢檩条搁在钢屋架上弦的斜⾯上，需要有⼀个三⾓形的钢件托住，称钢檩托。
imageimage檩条、檩托⾼度：我们⼀般是檩条底与屋⾯梁空10mm，因为檩条端部计算模型应为铰接，还有就是孔的加⼯也会有误差的，空⼀点这样也好安装，檩条⾼度⽐檩托⾼度⾼10或15，这样不会碰到屋⾯板。
有如果有内天沟为提⾼天沟深度,必须加⾼檩托的。
檩条、天沟：image1、天沟与梁柱连接节点板的处理可以是（1）加宽柱顶部的宽度；（2）将柱与梁连接部分加出⼀部分在做节点板；（3）将天沟板底部折⼀⼩⾓。
门式刚架基础理论知识简介
涂装工艺
制定合理的涂装工艺流程，确保 涂装质量符合要求，包括涂装前 的表面处理、涂装施工和涂层厚
度控制等。
涂层维护
对涂层进行定期维护和保养，确 保其长期有效性和美观性。
04 门式刚架的安装与维护
安装流程
安装主梁
按照设计图纸确定主梁位置， 并使用高强度螺栓连接主梁。
安装支撑系统
按照设计要求安装水平支撑和 垂直支撑，确保整体结构的稳 定性。
焊接工艺
焊接方法
根据材料和设计要求，选择合适 的焊接方法，如手工电弧焊、气 体保护焊等。
焊接质量
确保焊接质量符合相关标准和设 计要求，对焊缝进行外观检查和 无损检测。
焊接变形控制
采取有效措施控制焊接变形，如 选择合适的焊接顺序、预热和后 热处理等。
防腐与涂装工艺
防腐涂料选择
根据使用环境和设计要求，选择 合适的防腐涂料，如防锈漆、面
准备工作
检查基础、清理现场、准备材 料和工具。
安装次梁
根据主梁的位置和设计图纸， 安装次梁并确保其与主梁连接 牢固。
安装附件
包括屋面板、墙面板、门窗等， 确保其与主体结构的连接牢固。
维护与保养
定期检查
清洁保养
定期对门式刚架进行检查，包括结构连接 、支撑系统、屋面和墙面等。
定期清理门式刚架表面，保持其外观整洁 ，同时对金属表面进行防锈处理。
结构变形
如发现结构变形，应立即停止使用 并进行修复或更换。
04
05 门式刚架的未来发展
新材料的应用
高强度钢材
随着冶金技术的进步，高强度钢材具 有更高的屈服强度和抗拉强度，能够 减少用钢量，降低结构自重。
耐候钢材
耐候钢材能够抵抗腐蚀、氧化等环境 因素，提高门式刚架的使用寿命，适 用于各种恶劣环境下的建筑结构。
门式钢架结构设计要点
门式钢架结构设计要点1.1 门刚结构体系基本情况门式刚架轻型钢结构主要指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、可以设置起重量不大于20t 的中、轻级工作制桥式吊车或 3t 悬挂式起重机的单层厂房钢结构。
在轻型门式刚架结构体系中，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，也可以采用砌体外墙或底部为砌体、上部为轻质材料的外墙。
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采用角钢或张紧的圆钢。
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，也可以采用带隔热层的板材作屋面。
门式刚架轻型房屋屋面坡度宜取 1/8~1/20，在雨水较多的地区宜取其中较大值。
门式刚架尺寸应符合下列规定：(1)、门式刚架的跨度，应取横向刚架柱轴线间的距离。
(2)、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。
门式刚架的高度，应根据使用要求的室内净高确定，设有吊车的厂房应根据轨顶标高和吊车净高要求而定。
(3)、柱的轴线可取通过柱下端（较小端）中心的竖向轴线。
工业建筑边柱的定位轴线宜取柱外皮。
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。
(4)、门式刚架轻型房屋的建筑尺寸：其檐口高度，应取地坪至房屋外侧檩条下缘的高度；其最大高度，应取地坪至屋盖顶部檩条上缘的高度；其宽度，应取房屋侧墙墙梁外皮之间的距离；其长度，应取两端山墙墙梁外皮之间的距离。
(5)、门式刚架的跨度，宜为9~36m，以3m 为模数。
边柱的宽度不相等时，其外侧要对齐。
5(6)、门式刚架的高度，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。
(7)、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。
跨度较小时可用 4.5m。
(8)、挑檐长度可根据使用要求确定，宜采用0.5~1.2m，其上翼缘坡度宜与斜梁坡度相同。
门式刚架
门式刚架结构与普通钢结构相比具有以下技术特征：
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。 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。
屋面刚架用钢量仅为普通钢屋架用钢量的1/5～
1/10(20～50kg/m2)，是一种经济可靠的结构形式。
采用铰接当设有桥式吊车、檐口标高较高或刚
度较高时，柱脚与基础可采用刚接。
刚接柱脚
加劲肋
地脚螺栓
5.3 檩条的布置
檩条一般应等间距布置，但在屋脊处应沿屋脊两侧各条布置
檩条
屋面板安装
屋面PVC膜固定
隅撑连接
梁柱连接
五、门式刚架的结构形式
5.1 截面形式 按截面形式分，有等截面和变截面两种形式。 变截面与等截面相比，前者可以适应弯矩变化， 节约材料，但在构造连接及加工制造方面，不 如等截面方便，故当刚架跨度较大或 房屋较高时才设计成变截面。
变截面刚架梁
等截面刚架柱
5.2 柱脚形式 门式刚架柱脚分为铰接和刚接两种连接形式。 门式刚架的横梁与柱为刚接时，柱脚与基础宜
天窗架
吊车梁
山墙抗风柱
轻型门式刚架结构工业厂房
正在建设中的多层轻钢结构厂房
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。
压型钢板外墙板
二、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
门式刚架轻型钢结构
基础施工
基础设计
根据门式刚架轻型钢结构的特点和承载要求，设 计合理的基础结构，确保结构安全稳定。
基础开挖
按照基础图纸进行基础开挖，并确保开挖深度和 宽度符合设计要求。
基础浇注
浇注混凝土基础，确保混凝土强度和质量符合要 求，同时进行必要的养护。
钢构件加工与运
钢材采购
根据设计要求选购质量合格的钢材，确保材 料性能符合标准。
根据结构自重、材料和施工等 因素，计算结构的恒载。
活载
根据使用功能和规范要求，确 定结构的活载，包括人员、设 备、物料等重量。
风载
根据当地气象条件和规范要求 ，计算结构承受的风载。
雪载
根据当地气象条件和规范要求 ，计算结构承受的雪载。
结构稳定性计算
01
02
03
屈曲分析
对结构进行屈曲分析，确 保结构在载荷作用下不会 发生屈曲失稳。
防腐与防火材料
防腐材料
常用的防腐涂层包括防锈漆、富锌底漆等，根据环境和使用 条件选择合适的防腐方案，确保钢结构的使用寿命。
防火材料
在钢结构表面涂抹防火涂料，提高结构的耐火极限，保障建 筑安全。根据防火等级要求选择合适的防火涂料和涂装方案 。
03
CATALOGUE
门式刚架轻型钢结构的设计与计算
结构设计原则
定期对门式刚架轻型钢结构进行检查， 包括焊缝、螺栓连接、涂层等部位，确
保结构的完好和安全。
防锈处理
对于容易生锈的部位，应进行防锈处 理，如涂抹防锈漆、镀锌等。
防腐涂层保护
根据钢结构所处的环境和条件，选择 合适的防腐涂层，并进行定期维护和 保养。
定期保养
对钢结构进行定期保养，包括清洁、 除尘、润滑等，以延长其使用寿命。
门式刚架结构大跨度建筑屋盖结构
混凝土 (m 3)
68.0 4.28
总材料用量
钢 (kg)
混凝土 (m 3)
432
7.28
365
2.98
35.0 0.87
400
3.76
380
2.42
35.0 0.87
415
3.29
2.门式刚架的类型与构造
门式刚架外形有水平横梁式和折线横梁式 刚架之间是以纵梁及板整体连接
2.门式刚架的类型与构造
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4. 轻型门式刚架钢结构
问题： 1. 轻型门式刚架钢结构传力路线如何？ 2. 柱间支撑有什么作用？
铰接——横梁弯矩较大，柱可做成变截面 固接——横梁弯矩较小，柱做成等截面
无铰刚架
两铰刚架
三铰刚架
3.钢筋混凝土门式刚架
பைடு நூலகம்
3.钢筋混凝土门式刚架
柱与基础的铰接
(a)
弹性垫板
(b)
铰钢条
(c)
弹性垫板 铰钢条
4. 轻型门式刚架钢结构
结构形式：单跨、双跨、多跨等等
单跨双坡 双跨双坡带毗屋
双跨双坡 双跨单坡
四跨双坡 双跨四坡
4. 轻型门式刚架钢结构
建筑尺寸：
（1）门式刚架的跨度
常用跨度宜为9~36 m，以3 m为模数
经济跨度范围约在18~21m
（2）门式刚架的跨度
无吊车房屋门式钢架高度宜取4.5~9 m
有吊车的厂房一般宜为9~12 m
（3）门式刚架的间距（柱距）
常有6m、9m、12m等
l 倍讯易
大跨度建筑屋盖结构 ——门式刚架结构
大跨度建筑屋盖结构
门式刚架 薄腹梁结构 桁架结构 拱结构 薄壳结构 网架结构
门式钢架钢结构(精)
1、建筑体系1-1、门式刚架体系1-1-1、基本构件图1-1-2、说明力学原理门式刚架结构以柱、梁组成的横向刚架为主受力结构,刚架为平面受力体系。
为保证纵向稳定,设置柱间支撑和屋面支撑。
刚架刚架柱和梁均采用截面H型钢制作,各种荷载通过柱和梁传给基础。
支撑、系杆刚性支撑采用热轧型钢制作,一般为角钢。
柔性支撑为圆钢。
系杆为受压圆钢管,与支撑组成受力封闭体系。
屋面檩条、墙梁一般为C型钢、Z型钢。
承受屋面板和墙面板上传递来的力,并将该力传递给柱和梁。
1-1-3、门式刚架的基本形式a.典型门式刚架b.带吊车的门式刚架c.带局部二层的门式刚架1-1-4、基本节点a.柱脚节点铰接柱脚刚接柱脚一刚接柱脚二b.梁、柱节点柱头节点一柱头节点二梁间连接节点吊车梁牛腿节点抗风柱连接节点■局部二层节点参照多层框架体系。
1-1-5、刚架衍生形式a.单坡单跨b.山墙刚架c.连跨多屋脊d.连跨单屋脊e.单坡连跨■吊车和局部二层可在衍生形式刚架中布置。
■山墙刚架其本质也是多连跨刚架,不过中间柱与刚架柱比截面旋转了90度。
1-2、多层框架体系1-2-1、框架图示1-2-2、说明力学模型a.纯刚接框架:纵横两个方向均采用刚接的框架。
b.刚接-支撑框架:横向采用刚接,纵向采用铰接,并在纵向设置支撑,以传递水平力。
c.支撑式框架:纵横向均采用铰接,两向均设置支撑传递水平力。
d.有时为保证足够的刚度,在刚接框架中亦设置支撑。
框架柱框架柱可采用H型截面、箱形截面、十字形截面、圆管形截面等。
所有上部结构的力都通过框架柱传递给基础。
框架梁框架梁一般采用H型截面。
楼盖和屋盖上的力通过框架梁传递给框架柱。
支撑支撑采用一般采用热轧型钢制作,其功能是传递层间水平力和保证结构的刚度。
1-2-3、基本节点a.柱脚节点■柱脚节点同门式刚架体系。
b.柱、梁节点梁柱双向刚接节点一梁柱双向刚接节点二梁柱单向刚接节点梁柱双向铰接节点通梁方式柱顶节点主次梁连接节点2、支撑、系杆2-1、图示柱间柔性支撑柱间刚性支撑2-2、说明■支撑分为柔性支撑和刚性支撑两种。
门式钢架结构详解
单跨单坡 摇摆柱 多跨（中间摇摆柱）
单跨双坡
多跨（梁柱刚结）
四坡双跨
高底跨
双坡双跨
高低跨单坡
门式刚架的各种结构形式
门式刚架的横梁与柱为刚接，柱脚与基础宜采
天窗架
吊车梁
山墙抗风柱
轻钢结构工业厂房
正在建设中的多层轻钢结构厂房
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。
压型钢板外墙板
一、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
足、可在刚架斜梁间设置钢管、H型钢或其他截
面形式的杆件。
的影响比铰接刚架的影响大得多，铰接刚架柱截
面向上逐渐增大，目的是与弯矩的变化相适应。
刚接柱脚工程实例
加劲板
地脚螺栓
浇入素混凝土 保护地脚锚栓
变截面
刚架梁
等截面 刚架柱
12.2 刚架的受力特点
无铰刚架：柱脚与基础固接，三次超静定结构，刚 度好，内力分布均匀。柱底有弯矩，对地基与基础 要求高。地基的不均匀沉降会产生附加内力。
五、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。
六、柱脚形式:
门式刚架柱脚分为铰接和刚接两种连接形式。
门式刚架结构的特点、适用范围及常用形式
门式刚架结构的特点、适用范围及常用形式轻型门式刚架是梁柱采用刚性连接的单层钢结构，其具有结构简单、自重轻、受力合理、施工方便等特点，并便于工厂、标准化的加工制作。
门式刚架的适用范围为轻型工业建筑，无桥式吊车或仅有起重量不大于20t的中、轻级工作制桥式吊车或3t悬挂式起重机的单层房屋钢结构。
由于门式刚架构件板件厚度较薄，其不宜用于较强腐蚀介质的环境中。
门式刚架根据结构类型可分为单跨（图3-1a）、双跨（图3-1b）、多跨（图3-1c）刚架以及带挑檐的（图3-1d）和带毗屋的（图3-1e）刚架等形式。
多跨刚架中间柱与斜梁的连接一般采用铰接，多跨刚架宜采用双坡或单坡屋盖（图3-1f），必要时也可采用由多个双坡屋盖组成的多跨刚架形式（图3-1g）。
其梁柱截面可为等截面或变截面，柱脚一般为铰接或刚接。
一、建筑物长与宽的选择一般来说，在布置柱网时应遵循长度大于宽度的原则，能减轻刚架用钢量，同时也能减少柱间支撑的风荷载，从而降低支撑系统的用钢量。
例1：建筑物尺寸为60x50m,则在布置厂房时应将60m作为长度方向，50m作为跨度方向，即：60(L)x50（W），而不是50（L）x60(W).二、柱距选择技术经济比较表明，标准荷载作用下的最经济柱距是8～9m，超过9m时，屋面檩条与墙架体系的用钢量增加太多，综合造价并不经济。
这里标准荷载是指：屋面活载0.3KN/m2，基本风压0.5KN/m2，当荷载更大时，经济柱距应相应减少。
对于带有10吨以上行车的厂房，经济柱距应该是6～7m。
在布置柱距时，如需采用不等柱距时，应尽量将端跨柱距布置得比中间跨小，这是由于端跨风荷载要比中间跨大，另外在采用连续檩条设计时，端跨的挠度及跨中弯距总是比其他跨要大。
采用较小的端跨能使屋面檩条设计更方便节省。
例1：建筑物长度 = 70m经济柱距可取：1 @ 7 + 7 @ 8 + 1 @ 7 或者1 @ 8 + 6 @ 9 + 1 @ 8例2：建筑物长度 = 130m ，行车10吨经济柱距可取：*****+17@7+*****或者20 @ 6.5三、合理跨度的确定不同的生产工艺流程和使用功能在很大程度上决定着厂房跨度，有的业主甚至要求轻钢生产厂家根据自己的使用功能，确定较为经济的跨度。
门式刚架轻型钢结构
下结构失效：雪荷载、风荷载 ◦ 进一步轻型化 ◦ 提高制作、安装精度
2.基本设计规定
◦ 以概率理论为基础的极限状态设计法 ◦ 极限状态的概念
承载能力极限状态 正常使用极限状态
2.基本设计规定
承载能力极限状态 ◦ 非抗震设防地区：
0S R
– 抗震设防地区：
◦ H形钢受压翼缘板宽厚比
b1 15 235
t
fy
– H形钢腹板高厚比
hw 250 235
tw
fy
5.门式刚架构件设计
◦ 抗剪强度&板件失稳 ◦ 腹板抗剪承载力
Vd hwtw fv '
hw - 腹板平均高度；δhw<60mm/m tw - 腹板厚度；
5.门式刚架构件设计
◦ 腹板屈曲后抗剪强度设计值
h0 h
1 (Pli / hli ) (Pfi / hfi )
– 摇摆柱计算长度系数为1.0
5.门式刚架构件设计
N0
mx M1
f
x Ae0 [1 (N0 / N 'Ex0 )x ]We1
N 'Ex0 2 EAe0 /(1.12 )
– 钢结构规范压弯构件平面内稳定性
h0 h
–计算长度系数确定 •查表法-用于柱脚铰接的刚架柱 •一阶分析法 •二阶分析法
5.门式刚架构件设计
◦ 单跨刚架楔形边柱
h0 h
查表法
K1 Ic1 / h
K2 Ib0 /(2s)
5.门式刚架构件设计
查表法
5.门式刚架构件设计
查表法 ◦ 多跨刚架楔形边柱（中柱为摇摆柱）
N
门式刚架基础理论知识简介
柱构件多采用焊接变截面的H型截面，
4
门式刚架应满足《门式刚架轻型 房屋钢结构技术规范》GB 51022-2015。
规范的适用范围：
a. 房屋高度不大于18m;
b. 房屋高宽比小于1.0；
c. 具有轻型屋盖、无桥式吊车或起 重量不大于20t的A1~A5工作级别的桥式 吊车或3t悬挂起重机的单层钢结构房屋；
摆柱自身的稳定性依赖刚架的抗侧移
刚度，作用于摇摆柱中的内力将起促 进刚架失稳的作用。
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。 16
主刚架连接节点
端板竖放、平放刚接
屋面梁刚接
天沟做内天沟时，尽量做横 板连接，做竖板的话，外侧 的加劲板很可能会和天沟碰。 屋面梁和摇摆柱连接
门式刚架的跨度取横向刚架柱间的距 离，跨度宜为9-36m。门式刚架的高度 应取柱轴线与斜梁轴线交点至地坪的 高度，宜取6-9m，必要时可适当放大， 但经济性稍差。当边柱采用变截面时， 应保证外侧对齐，以利于外侧维护檩 条及墙板的安装。
结构 形式
按跨度
按屋面 坡脊数
单跨、双跨、多跨
单脊单坡、单脊 双坡、多脊多坡
12
结构形式
13
结构形式
14
刚架形式注意事项
对于多跨刚架，在相同跨度条件下，多脊 多坡与单脊双坡的刚架用钢量大致相当， 常做成一个屋脊的大双坡屋面。这是因为 金属压型板屋面为长坡面排水创造了条件。 而多脊多坡刚架的内天沟容易产生渗漏及 堆雪现象。不等高刚架这一问题更为严重， 在实际工程中应尽量避免这种刚架形式。
摇摆柱 提示
设置在结构房屋两端山墙内，抵抗水平风荷 载的简称为抗风柱。将抗风柱在水平方向连 接起来、起整体加固作用的钢梁简称为抗风 横梁。一般用于高耸、内部大空间、横墙少 的房屋，如工业厂房、大型仓库等。 抗风 柱和摇摆柱两者都可以是两端铰接.区别在 于摇摆柱承受轴力.而抗风柱不承受
门式钢架结构详解提纲资料
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）
四坡双跨
单跨双坡 多跨（梁柱刚结） 高底跨
双坡双跨
高低跨单坡
门式刚架的各种结构形式
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。
(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。
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 求较高或有中重级工作制吊车时，柱脚与基础可采 用刚接。
变截面与等截面相比，前者可适应弯矩变化， 节约材料，但在构造连接及加工制造方面，不如等 截面方便，故当刚架跨度较大或房屋较高时才设计 成变截面。
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，最大12m 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
无铰刚架是超静定结构。结构刚度较大，但地基 有不均匀沉降时，特使结构产生附加内力。三铰刚架 是静定结构，地基有不均匀沉降时，对结构不会引起 附加内力，但跨度大时，半榀三铰刚架的悬臂吊装内 力也不少，而且三铰刚架的刚度也较差，故三铰刚架 一般多用于小跨度(12米)和地基较差的情况。
门式钢架结构详解
➢ 采用轻质围护结构，大大减轻恒载，整体结
构自重轻；
➢ 采用标准化、自动化生产构件，现场装配，
施工进度快；
➢ 广泛用于大中小跨度、工业与民用建筑，空
间布置灵活，建筑造型轻；
➢ 可回收，符合环保及可持续发展原则。
压型彩色钢板（板壁厚0.4～1.5mm）
冷弯薄壁型钢 （壁厚1.5～5mm）
12 门式刚架结构
➢ 三铰刚架：柱脚、屋脊处均为铰接，为静定结构。 刚度较差，结构内力大。变形及不均匀沉降均不会 产生附加内力。适用于小跨度和基础性能较差的工 程建筑。
无铰刚架是超静定结构。结构刚度较大，但地基有 不均匀沉降时，特使结构产生附加内力。三铰刚架是 静定结构，地基有不均匀沉降时，对结构不会引起附 加内力，但跨度大时，半榀三铰刚架的悬臂吊装内力 也不少，而且三铰刚架的刚度也较差，故三铰刚架一 般多用于小跨度(12米)和地基较差的情况。
12.1 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： ➢ 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。 ➢ 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。 ➢ 屋面刚架用钢量仅为普通钢屋架用钢量的1/5～ 1/10(20～50kg/m2)，是一种经济可靠的结构形
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。
五、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。
六、柱脚形式:
门式刚架柱脚分为铰接和刚接两种连接形式。
建筑结构选型12门式刚架结构
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单层轻型钢结构厂房的组成
2021/2/10
李广军
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轻型门式刚架结构的特点：
重量轻(20～ 50kg/m2)
工业化程度高、施工 周期短
柱网布置灵活 综合经济效益高
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檩条和墙梁的布置： 檩条：一般应等间距布置，但在屋脊处应沿屋脊
12.5 门式刚架节点的连接构造
12.5.3 刚架铰节点的构造
顶铰节点的构造
12.5 门式刚架节点的连接构造
12.5.3 刚架铰节点的构造 钢柱脚-铰支座形式
浇入素混凝土 保护地脚锚栓
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12.5 门式刚架节点的连接构造
12.5.3 刚架铰节点的构造 混凝土柱脚-铰支座形式
门式刚架刚度较差，受荷载后产生跨变，当用于工 业厂房时，吊车起重量不宜超过100kN。但与拱结构 相比，刚架仍然属于以受弯为主的结构，材料强度不 能充分发挥作用，结构自重较大，跨度受限。
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12.2 门式刚架结构的种类与受力特点
种类：无铰刚架、两铰刚架和三铰刚架
一、约束条件对结构内力的影响
12.3 门式刚架的结构选型
三、钢刚架结构
——格构式
12.3 门式刚架的结构选型
四、胶合木刚架结构
12.4 门式刚架的结构布置
门式刚架的各种结构形式：
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。 按截面形式分，有等截面与变截面。
单层刚架结构的外形