钢结构 门式刚架结构设计 PPT
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轻型门式刚架结构ppt演示
加工成型
对钢材进行弯曲、成型等加工，确保尺寸准确、 表面光滑。
焊接
按照焊接工艺要求进行焊接，确保焊缝质量符合要 求。
防腐处理
对加工完成的构件进行除锈、涂装等防腐处理。
运输
将加工完成的构件按照要求进行包装和固定，并运输到 施工现场。
安装工艺与质量控制
安装准备
01 熟悉图纸和安装工艺，检查构
件质量和数量，确定安装基准 线和标高等。
06 门式刚架结构发展趋势与 展望
新材料的应用
高强度钢材
随着高强度钢材的研发和应用，门式刚架结构能够实现更大的跨度和更轻的自 重，提高了结构的承载能力和稳定性。
新型防腐材料
新型防腐材料如氟碳漆、热镀锌等，能够提高门式刚架结构的耐久性和防腐性 能，延长结构的使用寿命。
智能化施工与管理
BIM技术的应用
04 门式刚架结构施工与安装
施工流程
施工准备
基础施工
包括现场勘查、设计交底、施工组织设计 、人员培训等。
根据设计要求进行基础开挖、垫层铺设、 钢筋绑扎、模板支设、混凝土浇筑等。
构件加工与运输
安装工艺与质量控制
按照设计图纸对钢构件进行加工、焊接、 防腐处理，然后运输到施工现场。
进行钢柱、钢梁的安装，连接件的安装， 防腐、防火涂装的施工等，并按照相关规 范进行质量检测和控制。
包括人员、设备、物料 等的重量，以及风、雪、 地震等自然力作用下的
动态荷载。
风载
根据当地气象条件和建 筑物高度等因素确定的
风荷载。
地震作用
根据地震烈度和场地地 质条件等因素确定的地
震作用。
结构选型与布置
根据工程需求和场地条件，选择合适的跨度、高度和柱距等参数，以满足 使用功能和工艺要求。
对钢材进行弯曲、成型等加工，确保尺寸准确、 表面光滑。
焊接
按照焊接工艺要求进行焊接，确保焊缝质量符合要 求。
防腐处理
对加工完成的构件进行除锈、涂装等防腐处理。
运输
将加工完成的构件按照要求进行包装和固定，并运输到 施工现场。
安装工艺与质量控制
安装准备
01 熟悉图纸和安装工艺，检查构
件质量和数量，确定安装基准 线和标高等。
06 门式刚架结构发展趋势与 展望
新材料的应用
高强度钢材
随着高强度钢材的研发和应用，门式刚架结构能够实现更大的跨度和更轻的自 重，提高了结构的承载能力和稳定性。
新型防腐材料
新型防腐材料如氟碳漆、热镀锌等，能够提高门式刚架结构的耐久性和防腐性 能，延长结构的使用寿命。
智能化施工与管理
BIM技术的应用
04 门式刚架结构施工与安装
施工流程
施工准备
基础施工
包括现场勘查、设计交底、施工组织设计 、人员培训等。
根据设计要求进行基础开挖、垫层铺设、 钢筋绑扎、模板支设、混凝土浇筑等。
构件加工与运输
安装工艺与质量控制
按照设计图纸对钢构件进行加工、焊接、 防腐处理，然后运输到施工现场。
进行钢柱、钢梁的安装，连接件的安装， 防腐、防火涂装的施工等，并按照相关规 范进行质量检测和控制。
包括人员、设备、物料 等的重量，以及风、雪、 地震等自然力作用下的
动态荷载。
风载
根据当地气象条件和建 筑物高度等因素确定的
风荷载。
地震作用
根据地震烈度和场地地 质条件等因素确定的地
震作用。
结构选型与布置
根据工程需求和场地条件，选择合适的跨度、高度和柱距等参数，以满足 使用功能和工艺要求。
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
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。
《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
21
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）。
精选ppt
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
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
26
27
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%
门式刚架轻型钢结构.pptx
第32页/共151页
3.结构体系及布置
• 结构布 置–门式刚架的间距
•柱网轴线纵向距离，6/7.5/9/12米 –温度区段长度
•伸缩缝间距离，纵向300米/横向150米 •伸缩缝做法：
檩条(吊车梁等)连接螺栓用长圆孔 设置双柱
第33页/共151页
3.结构体系及布置
• 结构布 –置支撑布置
•每个温度区段应设置独立、稳定支撑系统； •屋面水平支撑及柱间支撑位于同一柱间； •支撑间距30~45米； • 间距应根据纵向柱距/纵向受力/安装条件 确定；
•
综合经济效益好； 第5页/共151页
1.概述
• 门式钢架结构的特 缺点 •点 结构整体刚度小：
整体工作前应防止构件变形 • 杆件壁薄，锈蚀及局部变形影响大； • 制作、运输及安装要求高；
第6页/共151页
• 应用和发 应用 •展 单层工业厂房
• 超市 • 仓库等
• 跨度9m ~ 36m
第7页/共151页
• 结构自重；屋面；吊挂荷载等 • 屋面活荷：
• 标准值 0.5kN/m2; (A>60 m2时，0.3 kN/m2);
• 施工或检修集中荷载：
第16页/共151页
2.基本设计规定
• 荷载及荷载组 •合雪荷载
• 设置女儿墙时，应考虑女儿墙内侧积雪 • 积灰荷载
• 与屋面活荷、雪荷载较大者同时考虑 • 吊车荷载
• 屈曲后强 度• 板件在剪应力作用下的屈曲系数
a / hw 1 k 4 5.34 /(a / hw )2 a / hw 1 k 5.34 4 /(a / hw )2
a – 横向加劲肋间距；无加劲肋时
k 5.34
第45页/共151页
《门式刚架梁柱节点》课件
桥梁工程
在桥梁工程中，门式刚架 结构可以用于桥梁的跨越 部分，具有较好的承载能 力和稳定性。
门式刚架梁柱节点的重要性
01
承载能力
门式刚架梁柱节点是整个结构的关键部位，承担着主要的承载和传力作
用。节点的承载能力直接关系到整个结构的稳定性和安全性。
02 03
传力途径
门式刚架的传力途径较短，通过梁柱节点将荷载传递到柱子，再传递到 基础。因此，节点是整个传力途径中的重要环节，其设计必须合理、精 确。
案例描述
该厂房采用门式刚架结构，梁柱节点设计合理，结构稳固 ，安全可靠。经过多年的使用，未出现明显的结构变形和 损坏。
案例总结
该案例表明，合理的梁柱节点设计是门式刚架结构成功的 关键。
成功案例二
案例名称
某桥梁工程中的门式刚架结构
案例描述
该桥梁采用门式刚架结构，梁柱节点设计新颖，结构轻盈且稳固。经 过多年的使用，结构性能表现优异。
。
经济性要求
节点设计应尽可能降低 成本，避免材料浪费和
不必要的复杂性。
门式刚架梁柱节点的设计流程
01
02
03
04
确定节点类型
根据结构形式、承载要求和施 工条件等因素，选择合适的节
点类型。
计算承载力
根据设计要求，计算节点的承 载力，包括拉力、压力、剪切
力和扭矩等。
确定连接方式
根据节点承载力和结构形式， 选择合适的连接方式，如焊接
、螺栓连接或销轴连接。
绘制节点详图
根据设计要求和计算结果，绘 制节点的详细图纸，包括节点 大样图、零件图和材料表等。
03
门式刚架梁柱节点的施工工艺
施工前的准备
技术准备
《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。
门式刚架轻型钢结构ppt课件
.
5
1.概述
• 门式刚架结构的特点 优点
– 质量轻，用钢量省： 荷载轻/材料承载力高/变形能力强/变截 面构件/独特的支撑体系/利用薄壁构件 屈曲后强度
– 结构布置灵活：不受模数限制
– 工业化程度高，施工周期短：全钢结构
– 综合经济效益好；
.
6
1.概述
• 门式钢架结构的特点 缺点
– 结构整体刚度小： 整体工作前应防止构件变形
– 目前两种风荷载体型系数共存： 建筑结构荷载规范/ 门式刚架轻型房屋钢结构技术规程 美国金属房屋制造商协会 《低层房屋体系手册》
.
20
2.基本设计规定
• 荷载及荷载组合 关于风荷载体型系数
《全国民用建筑工程设计技术措施2003(结构)》 第18．1．6条规定：跨高比L／h小于等于4 的门式刚架应按“规范”(GB 50009—2001) 计算风荷载标准值及体型系数，跨高比大于 4时宜按“规程”(CECS 102：2002)取用。
• 体系构成及适用范围 传力途径
–竖向荷载 –横向水平荷载 –纵向水平荷载
*门式刚架是平面结构体系
.
4
1.概述
• 体系构成及适用范围 适用范围
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工作级别桥式 吊车或3t悬挂式起重机的单层房屋钢结构。
.
29
3.结构体系及布置
• 结构体系 支撑系统
屋面水平支撑： –柔性支撑：Φ20圆钢/交叉支撑/张紧装置 –30~60度/约45度
刚性系杆： –柱顶及刚架转折处 –可由檩条/墙梁兼作
.
30
3.结构体系及布置
• 结构体系 屋面墙面系统
门刚设计 PPT课件
，宽度应取房屋侧墙墙梁外皮之间的距离，长度应
取两端山墙墙梁外皮之间的距离。
❖ 挑檐长度可根据使
斜梁轴线
用要求确定。
房屋檐口高度 刚架高度 房屋最大高度
宜为0.5～1.2m， 其上翼缘坡度宜 与横梁坡度相同。
柱轴线
地坪
刚架跨度
建筑定位轴线
内房蒙屋宽古度 建築職業技術學院
钢结构
刚架设计
1 荷载和荷载组合计算 2 内力和位移计算 3 刚架梁柱设计
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、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；
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 他荷载同时考虑；
4、考虑地震作用时，风载不与地震作用同时考虑。 5、多台吊车的组合应符合《荷载规范》的规定；
内蒙古建築職業技術學院
关于风荷载体型系数钢结构内蒙古建築職業技術學院屋面平均高度不大于18m房屋高宽比不大于1檐口高度不大于房屋的最小水平尺寸时风荷载体型系数应按门式刚架轻型房屋钢结构技术规程计算分别考虑刚架上的风荷载体型系数檩条和墙梁的风荷载体型系数屋面板和墙板的风荷载体型系数山墙墙架构件的风荷载体型系数及屋面挑檐的风荷载体型系数等
钢结构
2、荷载效应组合
在进行刚架内力分析时，非地震荷载效应组合有：
组合（1）： 1.2×永久荷载+0.9×1.4×[积灰荷载+max{屋面均 布活荷载、雪荷载}]+0.9×1.4×(风荷载+吊车竖 向及水平荷载)
组合（2）： 1.2×永久荷载+1.4×风荷载
内蒙古建築職業技術學院
钢结构
考虑地震作用组合： 1.2×重力荷载代表值 + 1.3×水平地震作用
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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。
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பைடு நூலகம்
建筑
端
区
中间区
类型
1E 2E 3E 4E 5E 6E 1
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) 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，取 0.5kN/m2，常取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
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：
wkszw0
wk——风荷载标准值（kN/m2）； w0——基本风压，按《建筑结构荷载规范》的规定采用；
柱距：6m，7.5m或9m 挑檐：0.5~1m 温度区段：纵向≤300m，横向≤150m。
设置伸缩缝的方法：双柱；檩条和屋面板构造
有吊车时设置双柱，加插入距
图1.4 有吊车时的插入距
﹡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。
门式刚架结构设计
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
1.1.2 单层门式刚架结构的特点
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 门式刚架整体性可以依靠檩条、墙梁和隅撑来保证，支
﹡ 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。
﹡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(30～45;60)
高度大时分层设，宽度大时内柱设 刚架转折处 支撑交叉点
支撑形式：
十字交叉圆钢支撑，夹角30°-60°型钢支撑
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
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
2
3
4
5
6
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
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
➢ 在进行刚架内力分析时，需要考虑的荷载效应组合有： ⑴ 1.2× 永久荷载＋0.9× 1.4× [积灰荷载＋max｛屋面均 布活荷载、雪荷载｝＋（风荷载＋吊车竖向荷载＋吊车 水平荷载）］； ⑵ 1.0× 永久荷载＋1.4× 风荷载
或 1.0× 永久荷载＋1.4× 0.9×( 风荷载＋吊车荷载）
撑数量可减少，且多用张紧的圆钢
※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 ）
摇摆柱
柱脚约束
应力蒙皮效应
※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
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房屋，压
➢《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》
CECS102:98 CECS102:2002
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）
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）
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
摇摆柱
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
变截面门式刚架
❖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
坡度 1/20~1/8
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。
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
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
➢ 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。
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。
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பைடு நூலகம்
建筑
端
区
中间区
类型
1E 2E 3E 4E 5E 6E 1
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) 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，取 0.5kN/m2，常取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
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：
wkszw0
wk——风荷载标准值（kN/m2）； w0——基本风压，按《建筑结构荷载规范》的规定采用；
柱距：6m，7.5m或9m 挑檐：0.5~1m 温度区段：纵向≤300m，横向≤150m。
设置伸缩缝的方法：双柱；檩条和屋面板构造
有吊车时设置双柱，加插入距
图1.4 有吊车时的插入距
﹡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。
门式刚架结构设计
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
1.1.2 单层门式刚架结构的特点
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 门式刚架整体性可以依靠檩条、墙梁和隅撑来保证，支
﹡ 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。
﹡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(30～45;60)
高度大时分层设，宽度大时内柱设 刚架转折处 支撑交叉点
支撑形式：
十字交叉圆钢支撑，夹角30°-60°型钢支撑
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
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
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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
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
➢ 在进行刚架内力分析时，需要考虑的荷载效应组合有： ⑴ 1.2× 永久荷载＋0.9× 1.4× [积灰荷载＋max｛屋面均 布活荷载、雪荷载｝＋（风荷载＋吊车竖向荷载＋吊车 水平荷载）］； ⑵ 1.0× 永久荷载＋1.4× 风荷载
或 1.0× 永久荷载＋1.4× 0.9×( 风荷载＋吊车荷载）
撑数量可减少，且多用张紧的圆钢
※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 ）
摇摆柱
柱脚约束
应力蒙皮效应
※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
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房屋，压
➢《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》
CECS102:98 CECS102:2002
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）
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）
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
摇摆柱
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
变截面门式刚架
❖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
坡度 1/20~1/8
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。
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
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
➢ 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。