门式刚架设计实例
36米跨度轻型门式钢架结构设计
36米跨度轻型门式钢架结构设计前言我国钢结构体系的发展大致经过了这样的时期：1990年以前，钢结构建筑在工业领域中的主要应用是重型厂房中的排架结构体系，在民用领域中的主要应用是螺栓球或焊接球网架结构；自1990 年代起，钢结构在我国进入了快速的全面的发展和应用时期。
门式钢刚架结构被大量应用于工业厂房、超市、仓库中；钢框架在多高层建筑中也得到了越来越多的应用；薄壁彩钢板已大量应用于各类结构的维护体系和无梁无柱穹顶中；钢管直接汇交焊接结构及其与高强度拉索的组合结构已推广应用于各类体育、文化等公共建筑中；冷弯薄壁型钢截面除广泛应用于檩条等维护结构构件外也开始作为结构的主要受力构件或其组成部件得到应用。
现代钢结构体系由热轧截面、焊接截面和冷弯薄壁型钢截面构件组成。
人们往往将钢结构划分为普通钢结构和轻型钢结构两大类。
但是，究竟如何定义或区分这两类结构，却存在着很多不同的标准。
例如，结构跨度的标准，结构层数的标准，结构用途的标准，吊车吨位的标准等。
这些标准都有一定的合理性，但是都是建立在结构体系外在因素或特征基础上的。
事实上，轻型钢结构体系的本质是“轻”，实现这一本质的条件是截面板件要“薄”，设计时必然要考虑板件局部失稳后的极限强度。
所以，从结构工作机理和设计计算原理的角度出发，轻型钢结构体系是指“结构构件采用较薄板件，设计时考虑板件局部失稳后的后继强度的钢结构体系”。
门式钢刚架是典型的轻型钢结构，也是目前国内应用最为广泛的轻型钢结构。
早期典型的门式钢刚架是1910 年布鲁塞尔世博会的德国机械工程展厅，采用了多层阶形钢框架结构；1932 年建成的德国埃森煤矿税收协会采用了门式钢框架结构[1]。
现代轻型门式钢刚架体系是由国外钢结构专业公司引入我国的，它包括主结构系统（刚架、支撑、抗风柱等）、次结构系统（屋面和墙面檩条等）、辅助结构体系（挑檐、雨蓬、女儿墙、楼梯、吊车梁等）、围护板材体系、柱脚和基础等。
近年来钢结构建筑在我国出现了非常快的发展势头，应用范围不断扩大，目前，我国钢结构建筑的发展处在建国以来最好的一个时期。
门式刚架厂房结构l图（含设计说明）
门式刚架计算原理和设计实例--第五章辅助结构系统(DOC 68页)
第五章辅助结构系统轻型钢结构的辅助结构系统包括挑檐、雨篷、吊车梁、牛腿、楼梯、栏杆、检修平台和女儿墙等，它们构成了轻型钢结构完整的建筑和结构功能。
第一节雨篷和挑檐一、雨篷钢结构雨篷同钢筋混凝土结构雨篷一样，按排水方式可分为有组织排水和自由落水两种。
钢结构雨篷的主要受力构件为雨篷梁，其常用的截面形式有轧制普通工字钢、槽钢、H型钢、焊接工字形截面等，当雨篷的造型为复杂的曲线时亦可选用矩形管或箱形截面等。
在轻型门式刚架结构中，雨篷宽度通常取柱距，即每柱上挑出一根雨篷梁，雨篷梁间通过C型钢连接形成平面。
挑出长度通常为1.5m 或更大，视建筑要求而定。
雨篷梁可做成等截面或变截面，截面高度应按承载能力计算确定。
通常情况下雨篷梁挑出的长度较小，按构造做法，其截面做成与其相连的C型钢截面同高：当柱距为6m时，连接雨篷梁的C型钢为16＃，雨篷梁亦取16＃槽钢；当柱距为9m时，连接雨篷梁的C型钢为24＃，雨篷梁取25＃槽钢；有组织排水的雨篷可将天沟设置在雨篷的根部或将天沟悬挂在雨篷的端部，雨篷四周设置凸沿，以便能有组织的将雨水排入天沟内。
图5-1～5-3为几种常见雨篷的做法。
（a）(b)图5-1 自由落水雨篷(a)(b)(c)图5-2 有组织排水雨篷（a）A-A （b）B-B（c）C-C图5-3 雨篷节点详图二、挑檐在轻型门式刚架厂房结构中，通常将天沟（彩钢或不锈钢）放置在挑檐上，形成外天沟。
挑檐挑出构件的间距取柱距，即挑出构件作为主刚架的一部分，挑出构件之间由C型钢檩条连接，。
图5-4所示为典型的挑檐构造。
图5-4 典型的挑檐构造挑檐柱承受C型钢墙梁传递轻质墙体的竖向荷载和风荷载，挑檐梁主要承受考虑天沟积水满布荷载或积雪荷载。
挑檐各构件（挑檐柱、挑檐梁）截面通常采用轧制工字钢或高频H型钢，截面大小由承载力计算确定。
挑檐计算简图如图5-5所示，将挑檐柱和挑檐梁示作一个整体，端部与刚架柱固接，即作为悬臂构件计算。
通常情况下轻钢厂房结构的挑檐所承受的荷载较小，截面多选择200高的高频焊接H型钢。
(完整版)YJK门式刚架设计
YJK门式刚架设计用户例题展示：例题：单跨双坡门式刚架1.设计条件刚架跨度30m，柱高6m，柱距6m，屋面坡度1/10，柱网及平面布置见图，刚架形式及几何尺寸见图，屋面及墙面为压型钢板复合板。
檩条及墙梁为薄壁卷边C型钢，檩条间距1.5m，钢材采用Q345钢。
2.荷载（1）永久荷载标准值(水平投影)屋面板及保温屋0.35 KN/m2檩条、拉条、支撑等0.05 KN/m2悬挂设备及照明灯0.10 KN/m2合计0.5KN/m2;（2）可变荷载标准值屋面活荷0.5KN/m2（3）风荷载标准值基本风压值0.5KN/m2;地面粗糙度系数按B类取值；风荷载高度变化系数按现行国家标准《建筑结构荷载规范》的规定采用。
当高度小雨10m时按10m高度处的数值采用，μ2=1.0；风荷载体型系数按荷载规范表8.3.1取用。
3.构件设计（1）门式刚柱、门式刚梁根据门规宽厚比、高厚比要求选用截面分别为：变截面柱H600~400x300x8x12,门式刚梁分成三段截面分别为：变截面H600~400x300x8x12,等截面H400x300x8x12, 变截面H400~600x300x8x12;（2）压型钢板厚度0.6mm。
（3）檩条选用C型薄壁卷边槽钢，檩条间距1.5m，（4）屋面支撑系统：水平交叉支撑采用∅16圆钢；（5）边跨及屋脊系杆采用圆钢管∅200×180；（6）柱间交叉支撑采用角钢L80x6；（7）抗风柱截面为H400x250x8x10.一：建模型采用普通建模方式1：布置网格2：布置门式刚柱、门式刚梁（1）变截面边柱要根据柱外皮位置来定义垂直边（2）由于工业建筑边柱的定位轴线宜取柱外皮，可以填写偏轴偏心来实现，并在支撑布置以及边跨系杆布置时也要考虑偏心；也可以不考虑柱偏心避免建模的繁琐，使两边跨轴线向屋脊线各移动H（小头）/2，轴线跨度减小400即可。
如下轴线网格：3：布置柱间支撑及抗风柱4：布置屋面系杆、交叉支撑5：点高找坡使用三点点高时首先要选择三点来确定一个面，然后选择在这个面上的构件。
某门式刚架(吊车)厂房结构图纸
PKPM门式刚架二维教程
工程实例三：某展厅门式刚架设计
THANKS
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建立模型
根据设计图纸和相关规范，在PKPM门式刚架二维软件中建立结构的几何模型。
运行分析
选择合适的分析方法（如线性静力分析或动力时程分析）进行计算，得出各构件的应力、应变和位移等结果。
结果处理
对计算结果进行分析和处理，找出结构的薄弱环节，提出优化建议。
应力和应变分析
通过对各构件的应力和应变进行分析，判断其是否满足强度和刚度要求。
维护方便
Байду номын сангаас
门式刚架的特点
门式刚架广泛应用于工业厂房的建设，如机械制造、电子、轻工业等领域。
工业厂房
仓库
商业建筑
由于其大跨度和轻量化的特点，门式刚架也常用于仓库的建设。
在商场、办公楼等商业建筑中，门式刚架也得到了广泛应用。
03
02
01
门式刚架的应用场景
02
CHAPTER
PKPM软件介绍
PKPM软件简介
大型仓储设施
总结词
某仓库门式刚架设计，跨度为30米，高度为10米，需要承受较大的竖向和水平荷载。通过PKPM软件进行详细的结构分析和优化，确保仓库的安全性和稳定性。
详细描述
工程实例二：某仓库门式刚架设计
总结词
轻型展厅结构
详细描述
某展厅门式刚架设计，跨度为24米，高度为8米，要求结构轻盈、美观。利用PKPM软件进行建模、分析和优化，实现展厅的安全性、经济性和美观性。
PKPM门式刚架二维教程
目录
门式刚架简介 PKPM软件介绍 门式刚架二维建模 结构分析 设计优化 工程实例
01
CHAPTER
门式刚架简介
第九章门式刚架结构
檩条 檩托
檩托
檩条
屋架上弦
一、檩条布置和连接 （一）截面形式 檩条一般设计成单跨简支构件，有实腹式和桁架式两大
类，实腹式檩条也可以设计成连续构件。
（a） （b） （c） （d） （e） （f） 实腹式檩条
桁架式檩条
（二）布置和连接
（1）檩条承受弯曲和扭转的共同作用； （2）C形和Z形檩条，宜将上翼缘肢尖（或卷边）朝向屋脊方 向； （3）屋脊檩条应采用双檩条方案，并应在高度1/3处用圆钢 或钢管相互拉结； （4）檩条跨度由主刚架柱距决定； （5）檩条间距应综合考虑天窗、通风屋脊、采光带、天沟、 屋面材料、檩条规格等因素，一般应等间距布置，但在屋脊 和檐口处，为便于屋脊盖板和天沟收边，檩条布置应做局部 调整。
山墙檩条 山墙抗风柱 墙面直拉条
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
山墙角柱
刚架柱 窗边立柱 门洞立柱 柱间支撑
门式刚架结构示意
厂房内部
厂房外立面
（二）适用范围
跨度9～36m、柱距6m～9m、柱高4.5～12m、设有吊车 起重量较小的单层工业房屋或公共建筑（潮湿、车站候车 室、码头建筑等）。目前国内单跨刚架的跨度已达到72m。
、屋面支撑和屋面板搭建而成。屋面钢梁采用人字钢梁， 按简支梁设计，可根据受力情况分段采用变截面，钢梁对 混凝土柱有推力。
实腹梁钢屋架形式
（2）托梁 当因建筑或工艺要求门式刚架柱被抽除时，应沿纵向柱列 布置托梁以支承已抽位置上的中间榀刚架上的斜梁。托梁一 般采用焊接工字形截面，当屋面荷载偏心产生较大扭矩时， 可采用箱型截面。
3．结构布置
（1）温度区段布置
（2）伸缩缝设置
门式刚架结构设计_例题
门式刚架结构设计1 设计资料单跨双坡门式刚架轻钢厂房长度60m ，柱距6m ，刚架跨度24m ，屋面坡度为1：10。
刚架柱在柱高一半处设有侧向支撑。
屋面采用双层压型钢板复合保温板，屋面檩条间距为3m，在每根檩条位置处都有隅撑与梁下翼缘相连。
柱脚采用铰接柱脚。
梁柱节点连接采用高强度螺栓连接(摩擦型)，材质采用Q235B。
截面：梁为焊接等截面梁:H ‐600×300×8×12 翼缘为轧制边柱为焊接工字形截面(变截面) H ‐(600‐300)×300×8×12 翼缘为轧制边 荷载条件(标准值)：雪荷载：0.402m kN 基本风压：0.652m kN 积灰荷载：0.32m kN 屋面活荷载：0.502m kN双层压型钢板复合保温板：0.202m kN 檩条及支撑重：0.152m kN轻质墙面(包括墙骨架等)：0.202m kN 。
图1 刚架简图2 荷载计算(1) 恒载刚架梁：双层压型钢板复合保温板：0.20×6=1.2 m kN檩条及支撑重：0.15×6=0.9 m kN梁自重： 0.92m kN合计：刚架梁上荷载：3.02 m kN柱：轻质墙面(包括墙骨架等)：0.20×6=1.2 m kN自重(取柱中间截面计算)：0.828m kN合计：2.028 m kN(2) 活荷载屋面活荷载标准值为0.502m kN ，刚架受荷面积为24×6=1442m ＞602m ，所以屋面活荷载标准值取为0.302m kN (规程3.2.2条) 。
雪荷载为0.402m kN ，计算时取屋面活荷载和雪荷载中的较大值，即取0.402m kN 计算。
屋面活荷载和雪荷载中的较大值：0.4×6=2.4 m kN积灰荷载：0.3×6=1.8 m kN(3) 风荷载风荷载体型系数s μ按《门规》封闭式建筑类型中间区的风荷载体型系数采用，体系系数图2风荷载体型系数见图2 。
单层门式刚架厂房设计图（含钢量低至30kg）
某18米门式刚架厂房结构cad设计图
pkpm~门式刚架设计操作
目录
• 门式刚架设计概述 • PKPM软件介绍 • 门式刚架设计操作流程 • 门式刚架设计实例 • 门式刚架设计常见问题与解决方案
01
门式刚架设计概述
门式刚架的定义与特点
定义
门式刚架是一种具有三角形或梯 形截面的轻型钢结构，广泛应用 于工业厂房、仓库和商业设施等 领域。
特点
门式刚架具有结构轻巧、承载能 力强、施工方便、经济实用等优 点，能够满足现代工业和商业发 展的需求。
解决方案
在参数设置时，应充分了解材料的性能，并根据实际需求和规范要求进行合理设置。同时，应采用多种 计算和分析方法对参数进行校验和优化，确保参数设置的合理性和准确性。
问题三：计算结果不准确
总结词
详细描述
解决方案
计算结果是门式刚架设计的核心，如 果计算结果不准确，将直接影响结构 的性能和安全。
计算结果不准确可能是由于模型建立 不准确、参数设置不合理、计算方法 不正确等原因导致的。如果计算结果 不准确，可能会导致结构设计不合理、 安全性能不足等问题。
经济实用
在满足安全性和功能性的前提下，门式刚架设计应注重经济实用， 合理选用材料和施工方法，降低工程成本。
技术先进
采用先进的技术和设计理念，提高门式刚架的稳定性和承载能力， 延长其使用寿命。
02
PKPM软件介绍
PKPM软件的发展历程
1988年
1993年
PKPM系列软件的前身PMCAD诞生，标志 着中国建筑行业开始进入计算机辅助设计 时代。
在计算时，应采用合适的计算和分析 方法，确保计算结果的准确性和可靠 性。同时，应对计算结果进行校验和 优化，及时发现并修正问题。
问题四：优化方案不合理
(完整版)YJK门式刚架设计
YJK门式刚架设计用户例题展示：例题：单跨双坡门式刚架1.设计条件刚架跨度30m，柱高6m，柱距6m，屋面坡度1/10，柱网及平面布置见图，刚架形式及几何尺寸见图，屋面及墙面为压型钢板复合板。
檩条及墙梁为薄壁卷边C型钢，檩条间距 1.5m，钢材采用Q345钢。
2.荷载（1）永久荷载标准值(水平投影)屋面板及保温屋0.35 KN/m2檩条、拉条、支撑等0.05 KN/m2悬挂设备及照明灯0.10 KN/m2合计0.5KN/m2;（2）可变荷载标准值屋面活荷0.5KN/m2（3）风荷载标准值基本风压值0.5KN/m2;地面粗糙度系数按B类取值；风荷载高度变化系数按现行国家标准《建筑结构荷载规范》的规定采用。
当高度小雨10m时按10m高度处的数值采用，??2= 1.0；风荷载体型系数按荷载规范表8.3.1取用。
3.构件设计（1）门式刚柱、门式刚梁根据门规宽厚比、高厚比要求选用截面分别为：变截面柱H600~400x300x8x12,门式刚梁分成三段截面分别为：变截面H600~400x300x8x12,等截面H400x300x8x12, 变截面H400~600x300x8x12;（2）压型钢板厚度0.6mm。
（3）檩条选用C型薄壁卷边槽钢，檩条间距 1.5m，（4）屋面支撑系统：水平交叉支撑采用?16圆钢；（5）边跨及屋脊系杆采用圆钢管?200×180；（6）柱间交叉支撑采用角钢L80x6；（7）抗风柱截面为H400x250x8x10.一：建模型采用普通建模方式1：布置网格2：布置门式刚柱、门式刚梁（1）变截面边柱要根据柱外皮位置来定义垂直边（2）由于工业建筑边柱的定位轴线宜取柱外皮，可以填写偏轴偏心来实现，并在支撑布置以及边跨系杆布置时也要考虑偏心；也可以不考虑柱偏心避免建模的繁琐，使两边跨轴线向屋脊线各移动H（小头）/2，轴线跨度减小400即可。
如下轴线网格：3：布置柱间支撑及抗风柱4：布置屋面系杆、交叉支撑5：点高找坡使用三点点高时首先要选择三点来确定一个面，然后选择在这个面上的构件。
门式刚架-带吊车
挠度控制：
2）局部稳定 3）整体稳定 2、构造（加劲肋、拉条）
局部稳定 腹板局部稳定：
翼缘局部稳定：
6、檩条、墙梁设计 1）强度 2）挠度 3）构造要求
??本例工程位于上海市长度为1125米宽度为24米高度为11米跨度为24米开间为75米有1台10吨桥式吊车牛腿顶标高为75米屋面坡度为5
上海磨石建筑培训学校
钢结构计算机辅助设计
二维门式刚架
1、工程概况： 本例工程位于上海市，长度为112.5米，宽度 为24米，高度为11米，跨度为24米，开间为7.5米， 有1台10吨桥式吊车，牛腿顶标高为7.5米，屋面 坡度为5%。 基础采用条形基础。
2、刚架设计：
2.1网格输入：
2.2设计信息：
2.3规范选用： 满足《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》 CECS102:2002的1.0.2条，故计算时依据 《门式 刚架轻型房屋钢结构技术规程》。
3、参数选择及控制： 位移控制：
挠度控制：
长细比控制：
4、柱脚设计：
5、吊车梁设计：பைடு நூலகம் 荷载取值：
门式刚架
单层单跨门式刚架设计例题1.设计资料门式刚架车间柱网布置：长度60m；柱距6m；跨度18m。
刚架檐高：6m；屋面坡度1：10；屋面材料：夹心板；墙面材料：夹心板；天沟：钢板天沟；基础混凝土标号为C25，f c=12.5N/mm2；材质选用：Q235-B，f=215N/mm2，f v=125 N/mm2。
2.荷载取值静载：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，风载体型系数如下图：图3-44风载体型系数示意图3.荷载组合(1) 1.2 恒载+ 1.4 活载(2) 1.0 恒载+ 1.4 风载（左风）(3) 1.2 恒载+ 1.4 活载+ 1.4×0.6 风载（左风）(4) 1.2 恒载+1.4×0.7 活载+ 1.4 风载（左风）4.内力计算1图3-45 计算模型示意图2）工况荷载取用活载右风图3-46 刚架上的恒载、活载、风载示意图各单元信息如下表3-5。
图3-47 梁柱截面示意简图3）计算结果刚架梁柱的M 、N 、Q 见下图所示：-36.628.536.615.88.025.025.08.06.415.86.16.1-15.0-6.1-6.1-0.60.615.0-36.6-36.6图3-48 恒载作用时的刚架M 、N 、Q 图-62.949.262.927.127.127.113.727.113.711.0-25.9-1.11.125.9-62.9-62.9-10.6-10.610.610.6图3-49 活载作用时的刚架M 、N 、Q 图38.075.0-29.1-29.1-19.9-13.7-19.9-13.8-13.7-13.815.010.3-27.9-0.8-11.518.6-1.21.9-75.0-42.438.0图3-50 （左风）风载作用时的刚架M 、N 、Q 图选取荷载效应组合：（1.20 恒载 + 1.40 活载）情况下的构件内力值进行验算。
门式刚架常见节点设计(配实物图)
2 刚架体系
（4）柱间支撑
2 刚架体系
（4）柱间支撑
2 刚架体系
（5）钢梁
2 刚架体系
（5）钢梁
2 刚架体系
（6）梁梁节点
2 刚架体系
（7）梁柱连接
3 墙面体系
（1）墙面檩条
门式刚架常见节点设计 (配实物图)
目录
1.门式刚架简介 2.刚架体系 3.墙面体系 4.屋面体系
1 门式刚架简介
门式刚架系 统一般由主 刚架、支撑 系统（屋面 水平支撑和 柱间支撑）、 系杆等构成；
单层轻型门式刚架结构体系
2 刚架体系
（1）结构布置
主体承重结构为单 跨或多跨实腹式门 式刚架。
4 屋面结构
（2）女儿墙
女儿柱 天沟托架
4 屋面结构
（3）天沟
4 屋面结构
（3）天沟
4 屋面结构
（4）雨篷
4 屋面结构
（5）水平支撑
在设置柱间支撑的开间同时布置水 平支撑，形成沿刚架跨度方向的桁 架体系。
4 屋面结构
（6）钢系杆
GXG
在刚架转折处(单跨 房屋边柱柱顶和屋 脊，以及多跨房屋 某些中间柱柱顶和 屋脊)应沿房屋全长 设置刚性系杆。提 高结构的整体刚度， 使结构发挥空间作 用，保证结构的几 何稳定性和受压构 件的侧向稳定。
4 屋面结构
（6）钢系杆
4 屋面结构
（7）隅撑
为了防止梁受压翼缘平面外屈曲失稳， 设置隅撑（多采用等边角钢）。Βιβλιοθήκη 3 墙面结构（1）墙面檩条
3 墙面结构
（2）墙面檩托
门式刚架计算原理和设计实例-基础设计
第八章基础设计房屋建筑设计总体上分为上部结构设计和下部结构设计两大部分，轻型钢结构建筑也不例外，前面几章已介绍了其上部结构，本章对其下部结构一一基础作一些讨论。
众所周知，在房屋建筑中，基础造价约占整个建筑物的30%左右，对于轻钢结构而言，最大优点就是重量轻，从而直接影响基础设计，与其它结构型式的基础相比，轻钢结构基础尺寸小，可以减少整个建筑物造价，另外对于地质条件较差地区，可优先考虑采用轻钢结构，这样容易满足地基承载力方面的要求。
那么轻钢结构基础与砼结构基础有什么不同？轻钢结构基础是如何设计的？在轻钢结构基础设计时应注意哪些方面？本章针对这些问题进行探讨，而不涉及基础本身设计的有关内容。
第一节基础设计的特点由于结构型式、荷载取值、支座条件等方面的不同，传至基础顶面内力是不同的，轻钢结构与传统的砼结构相比，最大差别就是在柱脚处存在较小的竖向力和较大的水平力，对于固接柱脚，还存在较大的弯矩，在风荷载起控制作用的情况下，还存在较大的上拔力。
柱底水平力会使基础产生倾覆和滑移，基础受上拔力作用，在覆土较浅的情况下，会使基础向上拔起，有关这方面的问题，后面再作详述。
由于轻钢结构的这些受力特点，导致其基础设计与其它结构存在很大的不同，主要表现在以下几个方面：1.基础形式基础型式选择应根据建筑物所在地工程地质情况和建筑物上部结构型式综合考虑，对于砼结构基础，常见的基础型式有独立基础、条形基础、片筏基础、箱形基础、桩基等等，而对于轻钢结构而言，由于柱网尺寸较大，上部结构传至柱脚的内力较小，一般以独立基础为主，若地质条件较差，可考虑采用条形基础，遇到暗浜等不良地质情况，可考虑采用桩基础，一般情况下不采用片筏基础和箱形基础。
2.柱脚受力（a）铰接柱脚（b）刚接柱脚图8-1不同柱脚型式的受力情况砼结构柱脚均为刚接，即同时存在轴向力N、水平剪力V和弯矩M，故基础尺寸较大，轻钢结构常见的柱脚型式有刚接和铰接两种（图8-1 ），其受力是不同的，对于铰接柱脚，只存在轴向力N和水平力V，对于刚接柱脚，除存在轴向力N和水平力V之外，还存在一定的弯矩M，从而使刚接柱脚的基础大于铰接柱脚。
干货！门式刚架结构设计实例
干货！门式刚架结构设计实例工程概况（一）设计资料某客户需要建设66X75m的仓库，根据客户要求，宽度方向为66m，设3跨，跨度分别为24m、18m、24m，柱距取7.5m，檐口高度为6m。
屋面为0.5mm压型钢板+75mm 厚保温棉（容重14kg/m3）＋0.4mm内衬板，材质采用Q345。
（二）方案选取1．跨度：考虑到特殊的使用要求（中间18m兼做交通走道），客户指定了上述的跨度要求。
为使读者理解如何寻找最经济的结构方案，笔者又研究了21m＋24m＋21m或18m+30m+18m的跨度方案，三种方案的每榀框架的用钢量对比如下：24m+18m+24m，每榀框架用钢量 4.9吨；21m+24m+21m，每榀框架用钢量 4.2吨；18m+30m+18m.，每榀框架用钢量 4.6吨；通常来说，如可能尽量将框架设计成对称结构，各跨跨度基本相同，中间跨跨度度略大于边跨将是一种比较经济的方案。
本项目由于客户需要将中间跨(18m)设置为走道，故笔者没有建议他们改为较为经济的跨度方案（21m＋24m＋21m）。
2．柱距选择：鉴于本工程总长度为75m，故取柱距为7.5m，即10@7.5。
读者也可以比较7.75+*****+7.75的柱距方案。
后者也是一种比较经济的株距方案。
3．屋面梁拼接节点设置节点设置需要考虑下列因素：(1) 拼接点尽可能靠近反弯点，一般反弯点位置在1/4~1/6跨度处，按照此原则，对于24m跨，拼接点设在离柱24*(1/4~1/6)=4~6m处比较合适。
对于18m跨，则应该设在18*(1/4~1/6)=3~4.5m比较合适；(2) 单元长度不要超过可运输最大长度，一般不宜超过12.5 m；(3) 尽量减少拼接数量，因为拼接节点需要端板及高强螺栓，同样会增加项目造价；(4) 拼接节点应避开抗风柱及屋面系杆的连接位置，以避免出现连接上的不便；综合多种因素，我们将屋面梁做了分段，见图3-26。
A节点为边柱与梁拼接节点，D为中柱与梁拼接，通常此处屋面梁不断，这是考虑此处弯矩较大，对于屋脊节点 F，通常我们也不建议此处屋面梁断开，原因是此处通常会有抗风柱及屋面系杆，若设置屋面系杆，将引起连接上的不便。
门式刚架—节点实例
《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》 CECS 102:2002
6.3.5 当檩条跨度大于4m时，宜在檩条间
跨中位置设置拉条或撑杆。当檩条跨度大于
6m时，应在檩条跨度三分点处各设一道拉条 或撑杆。斜拉条应与刚性檩条连接。
Z型墙檩用于天沟以下的彩钢板墙体
（檩托板处采用连续节点），C型墙檩用于
门式刚架规程与施工实例
《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》 CECS 102:2002
4.2.2 门式刚架的跨度宜采用9～36m。
当边柱宽度等时，其外侧应对齐。
门式刚架的平均高度宜采用4.5～9.0mm当有
桥式吊车时不宜大于12m。
门式刚架的间距，即柱网轴线间的纵向距离
宜采用6～9m。
《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》 CECS 102:2002
屋面女儿墙墙体（檩托板处采用简支节点）。
（尚未安装内墙彩钢板）
上部吊挂-1
上部吊挂-2
上部风管吊挂
内部结构
带铝箔玻璃保温棉
门内框细部
4.5.1 -2 在设置柱间支撑的开间，宜同时
设置屋盖横向支撑，以组成几何不变体系。
4.5.2 -1 屋盖横向支撑宜设在温度区间端
部的第一个或第二个开间。当端部支撑设在
第二个开间时，在第一个开间的相应位置应
设置刚性系杆。
《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》 CECS 102:2002
6.1.2 -3 梁腹板应在与中柱连接处、较大 集中荷载作用处和翼缘转折处设置横向加劲 肋。 4.5.2 -5 在刚架转折处（单跨房屋边往柱 顶和屋脊，以及多跨房屋某些中间柱柱顶和 屋脊）应沿房屋全长设置刚性系杆。
柱一般为单独的单元构件，斜梁可根据运输
条件划分为若干个单元。单元构件本身采用
门式钢架设计实例(带计算书)
门式刚架厂房设计计算书门式刚架厂房设计计算书一、设计资料该厂房采用单跨双坡门式刚架，厂房跨度21m ，长度90m ，柱距9m ，檐高7.5m ，屋面坡度1/10。
刚架为等截面的梁、柱，柱脚为铰接。
材料采用Q235钢材，焊条采用E43型。
22750.6450/160/mm EPS mm N mm g mm ≥2y 屋面和墙面采用厚夹芯板，底面和外面二层采用厚镀锌彩板，锌板厚度为275/gm ；檩条采用高强镀锌冷弯薄壁卷边Z 形钢檩条，屈服强度f ，镀锌厚度为。
(不考虑墙面自重)自然条件：基本风压：20.5/O W KN m =，基本雪压20.3/KN m 地面粗糙度B 类二、结构平面柱网及支撑布置该厂房长度90m ，跨度21m ，柱距9m ，共有11榀刚架，由于纵向温度区段不大于300m 、横向温度区段不大于150m ，因此不用设置伸缩缝。
檩条间距为1.5m 。
厂房长度>60m ，因此在厂房第二开间和中部设置屋盖横向水平支撑；并在屋盖相应部位设置檩条、斜拉条、拉条和撑杆；同时应该在与屋盖横向水平支撑相对应的柱间设置柱间支撑，由于柱高<柱距，因此柱间支撑不用分层布置。
（布置图详见施工图） 三、荷载的计算1、计算模型选取取一榀刚架进行分析，柱脚采用铰接，刚架梁和柱采用等截面设计。
厂房檐高7.5m ，考虑到檩条和梁截面自身高度，近似取柱高为7.2m ；屋面坡度为1：10。
因此得到刚架计算模型：2.荷载取值 屋面自重：屋面板：0.182/KN m 檩条支撑：0.152/KN m 横梁自重：0.152/KN m 总计：0.482/KN m 屋面雪荷载：0.32/KN m屋面活荷载：0.52/KN m （与雪荷载不同时考虑） 柱自重：0.352/KN m风载：基本风压200.5/W kN m = 3.各部分作用荷载： （1）屋面荷载：标准值： 10.489 4.30/cos KN M θ⨯⨯=柱身恒载：0.359 3.15/KN M ⨯=kn/m（2）屋面活载屋面雪荷载小于屋面活荷载，取活荷载10.509 4.50/cos KN M θ⨯⨯=（3）风荷载010 1.0k z s z s h m ωμμωμμ=≤ 以风左吹为例计算，风右吹同理计算：根据公式计算:根据查表，取，根据门式刚架的设计规范，取下图：（地面粗糙度B 类）风载体形系数示意图2122231.00.250.50.125/0.1259 1.125/1.0 1.00.50.50/0.509 4.5/1.00.550.50.275/0.2759 2.475/1.00.650kN m q kN m kN m q kN m kN m q kN m ωωωω∴=⨯⨯==⨯==-⨯⨯=-=-⨯=-=-⨯⨯=-=-⨯=-=-⨯⨯k k k k 迎风面 侧面， 屋顶， 背风面 侧面， 屋顶24.50.325/0.3259 2.925/kN m q kN m =-=-⨯=-，荷载如下图：kn/mkn/m4.内力计算：（1）截面形式及尺寸初选： 梁柱都采用焊接的H 型钢68⨯⨯⨯梁的截面高度h 一般取(1/301/45)l,故取梁截面高度为600mm ；暂取H600300，截面尺寸见图所示柱的截面采用与梁相同截面截面名称长度()mm面积2()mmx I 64(10)mm ⨯x W 43(10)mm ⨯y I 64(10)mm ⨯y W 43(10)mm ⨯x i mm y imm柱 60030068H ⨯⨯⨯7200 9472 520 173 36 24234 61.6 梁60030068H ⨯⨯⨯10552 9472520 173 36 24234 61.68668612522.0610947210 1.9510, 2.06105201010 1.0710x EA kn EI kn m --=⨯⨯⨯=⨯=⨯⨯⨯⨯=⨯•（2）截面内力：根据各个计算简图，用结构力学求解器计算，得结构在各种荷载作用下的内力图如下： 计算项目计算简图及内力值(M 、N 、Q) 备注恒载作用恒载下弯矩 恒载下剪力弯矩图剪力图“+”→轴力图(拉为正，压为负)恒载下轴力（忽略柱自重）活荷载作用活荷载(标准值) 弯矩图弯矩图活荷载作用活荷载(标准值)剪力图活荷载(标准值)轴力图剪力图“+”→轴力图(拉为正，压为负)风荷风荷载(标准值)弯矩图弯矩图载作用.风荷载(标准值)剪力图风荷载(标准值)轴力图剪力图“+”→轴力图(拉为正，压为负)向作用，风荷载只引起剪力不同，而剪力不起控制作用) 按承载能力极限状态进行内力分析，需要进行以下可能的组合：① 1.2*恒载效应+1.4*活载效应② 1.2*恒载效应+1.4*风载效应③ 1.2*恒载效应+1.4*0.85*{活载效应+风载效应}取四个控制截面：如下图：各情况作用下的截面内力内力组合值控制内力组合项目有：① ＋M max 与相应的N ，V(以最大正弯矩控制) ② －M max 与相应的N ，V(以最大负弯矩控制) ③ N max 与相应的M ，V(以最大轴力控制) ④ N min 与相应的M ，V(以最小轴力控制) 所以以上内力组合值，各截面的控制内力为：1-1截面的控制内力为0120.5848.45M N KN Q KN ==-=-，，2-2截面的控制内力为335.33120.5848.45M KN M N KN Q KN =-•=-=-，， 3-3截面的控制内力为335.3364.30115.40M KN M N KN Q KN =-•=-=，， 4-4截面的控制内力为246.7857.82 5.79M KN M N KN Q KN =•=-=，， A ：刚架柱验算：取2-2截面内力 平面内长度计算系数：00010.520.45 1.4620.45 1.46 2.667.27.2 2.6619.1x R R l K I H H Mμμ=+==∴=+⨯==⨯=c I ，其中K=，，，7200/23600mm==0Y 平面外计算长度：考虑压型钢板墙面与墙梁紧密连接，起到应力蒙皮作用，与柱连接的墙梁可作为柱平面外的支承点，但为了安全起见计算长度按两个墙梁间距考虑，即H19100360081.658.423461.6x y λλ∴====，⑴ 局部稳定验算构件局部稳定验算是通过限制板件的宽厚比来实现的。
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轻型门式刚架——计算原理和设计实例<9>来源： 发布时间：06-06 编辑：段文雁二、设计实例一1 设计资料门式刚架车间柱网布置：长度60m；柱距6m；跨度18m。
刚架檐高：6m；屋面坡度1：10；屋面材料：夹心板；墙面材料：夹心板；天沟：钢板天沟；基础混凝土标号为C25，fc=12.5 N/mm2；材质选用：Q235-B f=215 N/mm2 f=125 N/mm2。
2 荷载取值静载：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，风载体型系数如下图：图3-41 风载体型系数示意图3 荷载组合(1). 1.2 恒载+ 1.4 活载(2). 1.0 恒载+ 1.4 风载(3). 1.2 恒载+ 1.4 活载+ 1.4×0.6 风载(4). 1.2 恒载+1.4×0.7 活载+ 1.4 风载4 内力计算（1）计算模型图3-42 计算模型示意图（2）工况荷载取用恒载活载左风右风图3-43 刚架上的恒载、活载、风载示意图各单元信息如下表：表3-5 单元信息表单元号截面名称长度(mm) 面积(mm2) 绕2轴惯性矩(x104mm4) 绕3轴惯性矩(x104mm4)1 Z250~450x160x8x10 5700 54407040 973974 5998227282 L450x180x8x10 9045 7040 974 227283 L450x180x8x10 9045 7040 974 22728表中：面积和惯性矩的上下行分别指小头和大头的值图3-44 梁柱截面示意简图（3）计算结果刚架梁柱的M、N、Q见下图所示：图3-45 恒载作用时的刚架M、N、Q图图3-46 活载作用时的刚架M、N、Q图图3-47 （左风）风载作用时的刚架M、N、Q图选取荷载效应组合：（1.20 恒载+ 1.40 活载）情况下的构件内力值进行验算。
组合内力数值如下表所示：表3-6 组合内力表单元号小节点轴力N(kN) 小节点剪力Q2(kN) 小节点弯距M(kN.m) 大节点轴力N(kN) 大节点剪力Q2(kN) 大节点弯距M(kN.m)1 -67.97 23.16 0.00 -56.89 -23.16 132.032 -28.71 -54.30 -132.03 -23.05 -2.30 -103.143 -23.05 -2.30 103.14 -28.71 -54.30 132.034 -56.89 -23.16 -132.03 -67.97 23.16 0.005构件截面验算根据协会规程第(6.1.1)条进行板件最大宽厚比验算。
翼缘板自由外伸宽厚比：（180-8）/（2×10）=8.6<15，满足协会规程得限值要求；腹板宽厚比：(450-2×10)/8=54<250，满足协会规程的限值要求。
腹板屈曲后强度的抗剪承载力设计值按如下考虑：腹板高度变化率：(450-250)/5.7=35mm/m<60 mm/m，故腹板抗剪可以考虑屈曲后强度。
加劲肋间距取为2hw，则其抗剪承载力设计值为：其中，因为，所以1）1号单元（柱）的截面验算I. 组合内力值如下：1号节点端M12= 0.00 kN.m N12= —67.97 kN Q12= 23.16 kN2号节点端M21= 132.03 kN.m N21= —56.89 kN Q21= 23.16 kNII. 强度验算先计算1号节点端。
67.97×103/5440=12.49N/mm2用代替式(6.1.1-7)中的fy。
=1.087×12.49=13.58 N/mm2，弯矩为0，故截面边缘正应力比值1.0。
根据规程中式(6.1.1-8)求得=4.0，进而得到=29/(28.1×2×4.2)=0.12。
因为=0.12，所以有效宽度系数=1，即此时1号节点端截面全部有效。
QAB1号节点端截面强度满足要求。
再验算2号节点端：=138.79 N/mm2= —122.62 N/mm2用代替规程中式(6.1.1-7)中的fy。
=1.087×133.15=150.86 N/mm2，截面边缘正应力比值—0.8883。
根据规程中式(6.1.1-8)求得= 51.310，进而得到=0.215。
因为=0.215，所以有效宽度系数=1，即此时2号节点端截面全部有效。
2号节点端同时受到压弯作用，根据协会规程第(6.1.2)条的第三款规定进行验算。
QBA <0.5d = 3440×125×0.5=215 kN (采用规程中式（6.1.2-3a）计算)=（215－56890/7040）×1010133= 209.02 kN.mM< ，故2号节点端截面强度满足要求。
III. 稳定验算对于1号单元（柱），已知柱平面外在柱高4m处设置柱间支撑，即平面外计算长度L0y=4000mm。
根据协会规程第6.1.3条可求出截面高度呈线性变化柱子的计算长度系数。
柱小头惯性矩Ic0=5998×104mm4，柱大头惯性矩Ic1= 22728×104mm4，Ic0/ Ic1= 0.264。
梁的最小截面惯性矩Ib0= 22728×104mm4，梁为等截面，斜梁换算长度系数取1.0。
对于横梁=22728×104/（2×1.0×9045）=12564，对于柱=22728×104/5700=39874，所以K2/ K1=0.315。
查规程中表6.1.3可得=1.429，平面内计算长度L0x=8150mm。
变截面柱在平面内的稳定性按照规程中第6.1.3条的规定进行验算。
=78，查表得=0.701，=1834 kN。
稳定验算公式为：=17.82+134.19=152.01 N/mm2<215 N/mm2变截面柱在平面外的稳定性按照规程第6.1.4条的规定进行验算。
=95，查表得=0.588，楔率为=0.8。
1号单元柱一端弯矩为0，故=0.96，=1.518，=1.035，=197，=1.22。
因为>0.6，按照现行国家标准《钢结构设计规范》GBJ17-88的规定，查出相应的=0.813代替，即=0.813。
平面外稳定的验算公式：=21.25+154.92=176.17 N/mm22）2号单元（梁）的截面验算I. 组合内力值如下：2号节点端M23= 132.03 kN.m N23= —28.71 kN Q23= 54.30 kN3号节点端M32= 103.14 kN.m N32= —23.05 kN Q32= 2.30 kNII. 强度验算先计算2号节点端。
=134.78 N/mm2= —126.63 N/mm2故截面边缘正应力比值—0.94。
用代替规程中式(6.1.1-7)中fy。
=1.087×134.78=146.51 N/mm2。
根据式规程中四式(6.1.1-8)求得=84.19，进而得到=0.165。
因为=0.0.165，所以有效宽度系数=1，即此时2号节点端截面全部有效。
2号节点端同时受到压弯作用，根据协会规程第6.1.2条的第三款规定进行验算。
QBC<0.5d = 3440×125×0.5=430 kN (采用规程中式6.1.2-3a计算)=（215－28710/7040）×1010133=213.06 kN.mM< ，故2号节点截面强度满足要求。
再验算3号节点端。
=105.38 N/mm2= —98.83 N/mm2故截面边缘正应力比值—0.938。
用代替规程中式(6.1.1-7)中的fy，=1.087×128.95=114.55 N/mm2，根据规程中式(6.1.1-8)求得= 82.521，进而得到=0.148。
因为=0.148，所以有效宽度系数=1，即此时3号节点端截面全部有效。
3号节点端同时受到压弯作用，根据协会规程第6.1.2条的第三款规定进行验算。
QCB<0.5d = 3440×125×0.5=215 kN (采用规程中式6.1.2-3a计算)=（215－23050/7040）×1010133=213.87 kN.mM< 故3号节点截面强度满足要求。
III．稳定验算根据协会规程第6.1.6条第一款的规定，实腹式刚架梁当屋面坡度小于10°时，在刚架平面内可可仅按压弯构件计算其强度。
本例的屋面坡度为5.7°小于10°，故可不验算梁平面内的稳定性。
刚架梁平面外的稳定性按照钢结构设计规范GBJ17-88第五章第二节的规定进行验算2号单元（梁）。
已知梁平面外侧向支撑点间距为3000 mm，即平面外计算长度L0y=3000mm。
梁的最小截面惯性矩Ib0y=974×104mm4，梁为等截面。
=81，查表得=0.681，=1.0，按照如下公式确定：=0.922因为>0.6，按照现行国家标准《钢结构设计规范》GBJ17-88的规定，查出相应的=0.739代替，即=0.739。
按2号节点端的受力验算构件平面外的稳定性：=5.99+176.75=182.74 kN.m6 连接节点计算（1）梁柱节点采用如下图所示的连接形式。
图3-48 梁柱连接节点示意图连接处的组合内力值：M = 132.03 kN.m，N = —28.71 kN，Q = 54. 30 kN。
1）.螺栓验算若采用摩擦型高强度螺栓连接，用8.8级M20高强螺栓，连接表面用钢丝刷除锈，，每个螺栓抗剪承载力为：=0.9×1×0.3×110000=29.7KN。
抗剪需用螺栓数量n=54.30/29.7=2，初步采用8个M20高强螺栓。
螺栓群布置如图3-49所示：图3-49 梁柱连接节点螺栓群布置图螺栓承受的最大拉力值按照如下公式计算（其中y1=270，y2=178，y3=113，y4=48各有4个螺栓）：== —1.794+74.480=72.69kn<0.8P=88kn以上计算说明：螺栓群抗剪、抗弯均满足要求。
2）连接板厚度的设计端板厚度t根据支承条件计算确定。
在本例中有两种计算类型：两边支承类端板（端板平齐）以及无加劲肋端板，分别按照协会规程中相应的公式计算各个板区的厚度值，然后取最大的板厚作为最终值。
两边支承类端板（端板平齐）：ef=42 mm，ew=40 mm，Nt=72.69 kn，b=180 mm，f=215 mm。