(完整版)轻型门式刚架结构
(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。
钢结构第2章 轻型门式刚架结构
按照不同荷载组合得到的内力计算结果， 按照不同荷载组合得到的内力计算结果，确定控制 截面的内力组合，控制截面的位置一般在柱底、 截面的内力组合，控制截面的位置一般在柱底、柱 柱牛腿连接处及梁端、梁跨中等截面， 顶、柱牛腿连接处及梁端、梁跨中等截面，控制截 面的内力组合主要有： 面的内力组合主要有： 和同时出现的M及 的较大值 的较大值。 （1）最大轴压力 ）最大轴压力Nmax和同时出现的 及V的较大值。 和同时出现的 和同时出现的N及 的较大值 的较大值。 （2）最大弯矩 ）最大弯矩Mmax和同时出现的 及V的较大值。 和同时出现的 和相应的M及 。 （3）最小轴压力 ）最小轴压力Nmin和相应的 及V。 和相应的 2.3.2.3 变形计算 刚架的柱顶位移(计算值 计算值)限值 表2-1 刚架的柱顶位移 计算值 限值 表2-2 受弯构件的挠度与跨度比限值
2．荷载组合 计算承载能力极限状态时，对于轻型钢结 构可取下述荷载组合 （1）1.2G+1.4L； （3）1.2G+1.4C; （7）1.2G+0.9(1.4C+1.4W); 计算正常使用承载能力时，对于轻型钢结 构可取下述荷载组合：
2.3.2 刚架计算
2.3.2.1 刚架计算模型 计算模型的简化和建立必须符合实际结构的受力 特点；反过来， 特点；反过来，实际结构的设计也必须考虑到现有 理论能够分析其计算模型。 理论能够分析其计算模型。 2.3.2.2 内力计算 门式刚架的内力可采用杆系单元有限元法编制 的程序计算，目前常用的国内软件有建研院STS、 的程序计算，目前常用的国内软件有建研院 、 同济大学3D3S等。计算时可将梁、柱构件分为若 同济大学 等 计算时可将梁、 干段，每段可按等截面确定几何特性参数， 干段，每段可按等截面确定几何特性参数，也可按 楔形单元选取。 楔形单元选取。由于单层门式刚架轻型房屋钢结构 屋盖的自重较小，经验表明，当抗震设防烈度为7 屋盖的自重较小，经验表明，当抗震设防烈度为 度时，一般不需做抗震验算；当为8度及以上时 度及以上时， 度时，一般不需做抗震验算；当为 度及以上时， 横向刚架和纵向框架均需做抗震验算。 横向刚架和纵向框架均需做抗震验算。地震作用效 应可以采用底部剪力法计算， 应可以采用底部剪力法计算，此时单层钢结构房屋 的阻尼比取0.05。 的阻尼比取 。
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。
轻型门式刚架结构ppt演示
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1章-2 轻型门式刚架结构
结构选型→柱网布置→荷载取值→荷载组合 →内力分析→初选截面（梁 / 柱）→验算 （强度/刚度/稳定）→梁柱节点计算→檩 条 / 墙梁 / 支撑结构设计→刚架柱和梁的设计
第1步 依据对梁、柱宽厚比限值规定选取合适 的梁柱截面； 第2步 校核受力最大截面的强度 第4步 刚架平面外的稳定计算
第3步 刚架平面内的稳定计算（柱的计算长度）
1.3.3.8 门式刚架节点设计
• 斜梁与柱刚接节点
• 斜梁拼接节点 • 柱脚节点 • 斜梁与摇摆柱连接节点
• 斜梁拼接节点
高强螺栓-端板节点
铰接柱脚
刚接柱脚
谢
谢！
钢－混凝土组合梁板结构 ，梁下部用钢梁，上部用 混凝土（一般采用压型钢 板－混凝土组合板）。钢 梁和混凝土板之间用剪力 连接件连接。主要用于高 层楼盖、吊车梁和桥梁结 构。 优点：钢－混凝土组合梁 截面中混凝土主要受压， 钢梁受拉，充分利用材料 。混凝土板参与组合梁工 作，提高钢梁的竖向和侧 向刚度。 缺点：钢材易腐蚀，耐火 性差。
钢－混凝土组合梁板结构
YX130-300-600
YX114-300-600
YX75-200-600
1.4.6 压型钢板构造规定
（1）压型钢板腹板与翼缘夹角不应小于45o。
（2）宜采用长尺寸板件，以减少板长度方向的搭接。
（3）长度方向的搭接必须有可靠连接，搭接部位应设置防 水密封胶带，搭接长度符合下列要求：
1.6 制作与安装
1.6 制作与安装
波高≥70mm时：l >350mm；
波高 < 70mm时：
坡度<1/10，l >250mm， 坡度>1/10，l >200mm， 墙面压型钢板：l >120mm。
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。
门式刚架轻型房屋钢结构技术规范完整版2023
门式刚架轻型房屋钢结构技术规范完整版20231总则1.0.1为规范门式刚架轻型房屋钢结构的设计、制作、安装及验收，做到安全适用、技术先进、经济合理、确保质量，制定本规范。
1.0.2本规范适用于房屋高度不大于18m，房屋高宽比小于1，承重结构为单跨或多跨实腹门式刚架、具有轻型屋盖、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钢结构房屋。
本规范不适用于按现行国家标准《工业建筑防腐蚀设计规范》GB 50046规定的对钢结构具有强腐蚀介质作用的房屋。
1.0.3门式刚架轻型房屋钢结构的设计、制作、安装及验收，除应符合本规范外，尚应符合国家现行有关标准的规定。
2术语和符号2.1术语2.1.1门式刚架轻型房屋light-weight building with gabled frames承重结构采用变截面或等截面实腹刚架，围护系统采用轻型钢屋面和轻型外墙的单层房屋。
2.1.2房屋高度height of building自室外地面至屋面的平均高度。
当屋面坡度角不大于10°时可取檐口高度。
当屋面坡度角大于10°时应取檐口高度和屋脊高度的平均值。
单坡房屋当屋面坡度角不大于10°时，可取较低的檐口高度。
2.1.3夹层mezzanine为一侧与刚架柱连接的室内平台，通常沿房屋纵向设置，少数情况沿山墙设置。
2.1.4摇摆柱leaning stanchion上、下端铰接的轴心受压构件。
2.1.5隅撑diagonal brace用于支承斜梁和柱受压翼缘的支撑构件。
2.1.6抗风柱end wall column设置于山墙，用于将山墙风荷载传到屋盖水平支撑的柱子。
2.1.7孔口opening在房屋的外包面(墙面和屋面)上未设置永久性有效封闭装置的部分。
2.1.8敞开式房屋opening building各墙面都至少有80％面积为孔口的房屋。
2.1.9部分封闭式房屋partially enclosed building受外部正风压力的墙面上孔口总面积超过该房屋其余外包面(墙面和屋面)上孔口面积的总和，并超过该墙毛面积的10％，且其余外包面的开孔率不超过20％的房屋。
轻型门式钢架结构
檩条和压型钢板一般采用热镀锌钢板，此外， 还可以采用： （1）热镀锌铝合金钢板：其耐蚀性能提高2～4倍， 加工成型性能好，价格提高不多。 （2）热镀铝锌合金钢板：镀铝锌钢板具有镀锌钢
板2～6倍的耐蚀性和抗高温氧化性。
（3）热镀铝钢板：我国尚无该类产品。
（4）合金化处理的镀锌钢板：该种钢板加工性能
好，有良好的可焊性，价格便宜。
轻型门式刚架结构设计
门式刚架轻型钢结构房屋是一种有效利用材
料的结构形式，是二战期间由美国的战时性建筑
发展而成的，称为“金属建筑体系”，我国改革
开放前没有这种结构， 95年由外企引入中国市场，
居于完全垄断地位。
1998年，《门式钢架轻型房屋钢结构技术规
程》正式推出。2002年，全面修订版正式颁布。
1
（3）“优质碳素结构钢” GB699 （4）“桥梁用结构钢” GB/T714
（5）“锅炉用碳素钢和低合金钢” GB713
（6）”船体用结构钢” GB712
（7）“压力容器用钢板” GB6654
（ 8 ） “ 耐 侯 钢 ” —〈 高 耐 侯 性 结 构 钢 〉 GB/T4171 〈焊接结构用耐侯钢〉GB/T4171 （9）“钢铸件用钢” GB11352 符号：ZG-200-400、ZG-270-570 屈服点 抗拉强度
但对吊车工作制的界定不能死搬硬套吊车工作制与 吊车工作级别的一般对应关系，而应根据吊车的具 体操作情况确定。
（3）常用跨度：18 30m，高度4.5 ~ 9m。规程
规定跨度可作到36m。 目前已建工程最大跨度为72m（粮库、机库），据计 算分析，门式刚架跨度大于42m经济性较差，所以技术规 程规定适用于跨度小于36m。 关于高度问题，美国MBMA有关条文规定的低层房屋 高度是小于60呎，相当于18m。我国的实践经验证明， 房子如到18m就6层楼高，那么风荷载、抗震设计、构造
轻型门式刚架结构
3.2 檩条设计
(2)布置与连接
实腹式檩条可通过檩托与刚架斜梁连接，檩托可用角钢 和钢板做成，檩条与檩托的连接螺栓不应少于2个，并沿 檩条高度方向布置。设置檩托的目的是为了阻止檩条端 部截面的扭转，以增强其整体稳定性。
3.2 檩条设计
(3)拉条与撑杆(《规程》4.3.3条)
作用 拉条仅传递拉力，撑杆主要承受压力；
3.1 结构形式与布置
(4)门式刚架结构布置
跨度和柱距(《规程》4.2.2条) 温度区段布置
《规程》4.3.1条：纵向温度区段<300m，横向 温度区段<150m 《钢规》8.1.5条：
3.1 结构形式与布置
(4)门式刚架结构布置
跨度和柱距(《规程》4.2.2条) 温度区段布置(《规程》4.3.1条) 局部抽柱设置托梁或托架(《规程》4.3.2条)
3.1 结构形式与布置
(5)支撑体系
布置要求(《规程》4.5.1条)
在每个温度区段或分期建设的区段中，应分别设 置能独立构成空间稳定结构的支撑体系。
在设置柱间支撑的开间，应同时设置屋盖横向 支撑，以构成几何不变体系。
3.1 结构形式与布置
(5)支撑体系
布置要求(《规程》4.5.1条) 屋盖支撑布置(《规程》4.5.2条) 设置：
托梁可采用工字型和箱型（扭矩较大）截面 截面高度按建筑净空、刚度和经济要求确定 托梁按简支梁验算强度、刚度([vT]≤l/400)、 整体稳定和局部稳定（确定腹板加劲肋的间距 和截面尺寸）。
3.1 结构形式与布置
(4)门式刚架结构布置
跨度和柱距(《规程》4.2.2条) 温度区段布置(《规程》4.3.1条) 局部抽柱设置托梁或托架(《规程》4.3.2条) 伸缩缝设置(《规程》4.3.1条)
轻型门式刚架结构
根据跨度、高度及荷载不同，门式刚架的梁、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。
设有桥式吊车时，柱宜采用等截面形式。
变截面形式通常改变腹板的高度，做成楔形，必要时也可改变腹板厚度。
结构构件在运输单元内一般不改变翼缘截面，必要时可改变翼缘厚度，邻接的运输单元可采用不同的翼缘截面，两单元相邻截面高度宜相等。
铰接柱脚的刚架柱宜采用渐变截面的楔形柱。
刚接柱脚的刚架宜采用等截面柱或阶形柱。
设有桥式吊车时，柱宜采用等截面形式。
多跨刚架中间柱与刚架斜梁的连接可采用铰接，连接构造简单，制作、安装方便，两端铰接的中间柱称为摇摆柱。
摇摆柱不参与抵抗侧向力，截面也比较小，全部的抗侧力由边柱和梁形成的刚架承担。
当房屋无桥式吊车，且房屋不是很高、风荷载也不是很大时，中间柱宜采用摇摆柱，由于边柱的高度相对比较小，材料能够比较充分地发挥作用。
但在设有桥式吊车的房屋中，中间柱两端宜采用刚接，以增加刚架的侧向刚度。
柱脚可采用刚接或铰接形式，前者可节约钢材，但基础费用有所提高，加工、安装也较为复杂。
门式刚架的柱脚通常按铰接设计。
当设有5t以上桥式吊车时，为提高厂房的抗侧移刚度，柱脚宜采用刚接形式，多跨房屋的中柱与斜梁也宜采用刚接连接。
门式刚架的跨度，应取横向刚架柱轴线间的距离。
宜为9～36m。
当边柱宽度不相等时，其外侧应对齐。
对无吊车或吊车吨位较小时，经济跨度在18m ~21m，而吊车吨位较大时，经济跨度在24m ~30m。
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，应根据使用要求的室内净高确定，有吊车的厂房应根据轨顶标高和吊车净空要求确定。
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。
当需要设置伸缩缝时，可在搭接檩条的螺栓连接处采用长圆孔，并使该处屋面板在构造上允许胀缩，吊车梁与柱的连接宜采用长圆孔。
或设置双柱。
屋面檩条一般应等间距布置。
但在屋脊处，应沿屋脊两侧各布置一道檩条，使得屋面板的外伸宽度不要太长（一般不大于200mm）；在天沟附近应布置一道檩条，以便与天沟固定。
轻型门式刚架钢结构课件
适用性
满足结构的功能要求，保证结 构的正常使用。
耐久性
考虑结构的使用寿命，确保结 构在使用期内具有足够的耐久
性能。
结构体系的分类与特点
纯门式刚架结构体系
01
由门式刚架和支撑系统组成，具有受力明确、结构简单、施工
方便等优点。
框架-支撑结构体系
02
在门式刚架的基础上增设支撑系统，以提高结构的整体稳定性
防腐材料特性
这些防腐材料能够有效防止钢材腐蚀，延长 结构的使用寿命。
防火材料特性
这些防火材料能够提高结构的耐火极限，减 少火灾对结构的影响。
03 轻型门式刚架钢结构的结 构设计
结构设计的基本原则
安全性
确保结构在正常和异常使用情 况下均能保持稳定，不发生失 稳、倒塌或产生危及安全的变
形。
经济性
在满足安全性和使用要求的前 提下，力求做到经济合理，降 低工程成本。
解决节点设计中存在的难点问题，如连接方式的选择、焊接工艺的确 定等，以确保节点构造的安全性和可靠性。
04 轻型门式刚架钢结构的制 作与安装
制作流程与工艺要求
设计阶段
根据项目需求和规范进行结构设计，确定梁、柱、支撑等构件的尺寸和材料。
下料切割
按照设计图纸，使用切割机对钢材进行切割。
制作流程与工艺要求
质量检测与验收标准
验收标准
1
2
钢结构制作和安装应符合设计图纸和技术要求。
3
尺寸精度、平整度和焊接质量应符合相关规范和 标准。
质量检测与验收标准
防腐涂装应均匀、完整，涂层厚度和附着力应符合相关规范和标准。 安装完成的钢结构应牢固、稳定，满足安全使用要求。
05 轻型门式刚架钢结构的维 护与加固
3 轻型门式刚架结构
轻型门式刚架结构3CONTENTS 目录荷载及作用效应计算3.2构件设计3.3连接和节点设计3.4围护构件设计3.5门式刚架的结构形式和结构布置3.11. 门式刚架的组成及结构形式1）组成：由柱和斜梁刚接形成平面结构体系。
表面布置屋面檩条和墙梁（承受围护体系上的荷载）2）形式：按跨数：单跨刚架、双跨刚架、多跨刚架按屋面坡脊：双坡、单坡其他：带夹层、带挑檐刚架、带毗屋刚架门式刚架结构门式刚架的结构形式单跨刚架双跨刚架多跨刚架带挑檐刚架带毗屋刚架单坡刚架纵向带夹层刚架端跨带夹层刚架2. 门式刚架的适用范围♦具有轻型屋盖的、单层大跨度结构（仓库、场馆等），房屋高度≯9m，≯12m（有桥式吊车）♦各类工业厂房，吊车起重量不大于20t，桥式吊车工作级别为A1~A5；设置悬挂吊车时，其起重量不大于3t。
3. 结构布置1）柱网布置与建筑的生产工艺或使用要求相关。
♦跨度通常为12~48m，经济跨度为21~27m。
♦柱距以6~9m为宜；柱距超过10m后，屋面结构（如檩条）的耗钢量会显著增加，一般需设置托架或托梁，2）支撑设置①柱间支撑：♦一个温度区段中，同一柱列的柱间支撑间距不宜超过45m。
♦带柱间支撑的柱列间距不宜超多60m。
②屋盖支撑：♦一般情况下，无需设置纵向水平支撑。
♦需要设置纵向水平支撑的情况：有空中驾驶室的桥式吊车。
当有高低跨相连时。
3）温度区段♦纵向温度区段长度不大于300m；♦横向温度区段长度不大于150m。
柱间支撑CONTENTS 目录荷载及作用效应计算3.2构件设计3.3连接和节点设计3.4围护构件设计3.5门式刚架的结构形式和结构布置3.11. 荷载计算1）恒载屋面材料、墙面材料、檩条、刚架、墙架、支撑等结构自重。
悬挂荷载（吊顶、天窗、管道等）：0.1~0.5kN/m 22）活荷载不上人屋面活荷载：0.5kN/m 2计算单元的刚架负荷面积超过60m 2时，且只有一个可变荷载参与组合时，取0.3kN/m 2。
轻型门式刚架结构
➢ 构件截面尺寸小：由于结构自重轻，梁、柱截面尺寸较小，使用
面积和空间利用率高。
➢ 柱网布置比较灵活，适应性强：传统柱网受屋面板、墙板尺寸限
制。门式刚架采用压型钢板对于尺寸限制小，柱网相对灵活，可以 根据使用要求来确定。
三、门式刚架的特点
1.自重轻 2.工业化程度高，施工周期短，施工占地少 3.构件截面尺寸小 4.柱网布置比较灵活，适应性强 5.外形美观，现代感强，适用范围广泛 6.可拆迁
➢ 自重轻：采用压型钢板、冷弯薄壁型钢及玻璃棉等围护材料自重很
轻。承重门式刚架也很轻，上部结构重量减小，地基处理费用降低。
➢ 工业化程度高，施工周期短，施工占地少：所有构件均可以由
四、门式刚架的结构性能
1.屋面体系的整体性依靠檩条及隅撑来保证。 2.门式刚架的梁、柱多采用变截面形式，节省钢材。 3.组成构件较薄，对制作、涂装、运输、安装要求高。 4.构件的抗弯刚度、抗扭刚度比较小，结构整体刚度
也比较柔，易漏水。
第二章 轻型门式刚架结构
2.1 概述 2.2 设计的基本规定 2.3 结构形式和结构布置 2.4 刚架设计 2.5 刚架节点设计 2.6 檩条设计
2.1 概 述 一、轻型门式刚架结构的概念和应用
概念：以刚架作为主要承重构件，由檩条、墙 梁、压型钢板等构件组成屋面、墙面部分，结合保 温隔热材料并适当设置支撑结构组成的一种轻型房 屋结构体系。
厂房内部
厂房外立面
➢ 刚架斜梁、刚架柱－焊接H形截面或轧制H型钢 ➢ 檩条、墙梁－卷边C形或Z形冷弯薄壁型钢 ➢ 屋面板、墙面板－压型金属（钢、铝）板、彩钢夹芯板 ➢ 屋面及墙面保温芯材－聚
yd-门式刚架轻型钢结构_图文
〔a〕单质点 〔b〕两质点
4.刚架内力与侧移计算
• 门式刚架内力分析 控制截面/控制内力
–柱顶/柱底/梁端/梁跨中/牛腿 –控制内力组合： –Nmax+M+V –Mmax+N+V –Nmin+M+V〔锚栓抗拔〕
4.刚架内力与侧移计算
• 门式刚架侧移分析
–侧移按弹性分析方法计算 –精确计算方法
•有限元法/矩阵位移法/直接刚度法 –近似计算方法-初选截面时
MMf (MeMf )[1(0.V 5Vd 1)2]
双轴对称截面 Mf Af(hwt)f
5.门式刚架构件设计
• 强度验算
压弯构件〔折线型横梁〕
V 0 .5 V d M M e N M e N W e/A e 0.5Vd VVd
MMfN(MeNMfN)[1(0.V 5Vd 1)2]
双轴对称截面 M fNA f(hwt)(fN/A )
1.概述
• 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
• 结构体系 门式刚架建筑尺寸
1.概述
跨度：横向刚架柱轴线间的距离； 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.
3.计算模型与荷载效应
• 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
3.计算模型与荷载效应
• 荷载及荷载组合
第八章 轻型门式刚架钢结构
Dmin Q Dmin k Q P min y1 y2 P2 min y3 y4 1
其中：P1max,P2max—吊车1和吊车2最大轮压的标准值， 且P1max ≥ P2max ；P1min,P2min—吊车1和吊车2最小轮 压的标准值，且P1min ≥ P2min ； y1、y2、y3、y4 —与吊车1和吊车2的轮子相对应的支 座反力影响线上的竖标。 γQ—吊车荷载分项系数。 Σyi= y1+y2+y3+y4 —各轮子下影响线竖标的总和。 当仅有一台吊车时， Σyi= y1+y2
8.2 门式刚架计算简图的确定
门式刚架钢结构的尺寸应符合下列规定 ⑴门式刚架的跨度，应取横向刚架柱轴线间的距离； ⑵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；
⑶柱的轴线可取通过柱下端（小头）中心的竖向直线， 工业建筑边柱的定位轴线宜取外皮，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。 门式刚架的柱脚多为铰接，通常为平板支座，设一对 或两对地脚螺栓。 当用于工业厂房且有桥式吊车时，宜将柱脚设计为刚 接。 檐口高度，取地坪至房屋外侧檩条上缘的高度； 最大高度，取地坪至屋盖顶部檩条上缘的高度； 房屋的宽度，取房屋侧墙墙梁外皮之间的距离； 房屋的长度，取两端山墙墙梁外皮之间的距离。
其中 n—吊车每侧制动轮数，对于一般的四轮吊车 ，n=1。 计算吊车水平荷载时，不论是横向刹车力还是纵向 刹车力，最多只考虑两台吊车同时刹车。 四、地震作用（自学） 五、荷载组合（自学）
n TL Q Pmax 10
8.4 门式刚架的作用效应计算
一、刚架的内力计算 1、变截面（包括变截面梁及变截面柱） 变截面刚架一般采用弹性分析方法确定各种内力， 分析模型按平面结构，不考虑蒙皮效应，仅将屋 面的应力蒙皮效应作为结构的安全储备。 2、等截面：采用弹性或塑形分析方法，若采用塑形 分析方法，应符合《钢结构设计规范》的规定。
第1章轻型门式刚架结构
1.3.3.6 变截面柱在刚架平面外的整体稳
定计算
N0 t M1 f y Ae 0 b We1
轴力取小头截面，弯矩取大头截面。
1.3.3.7 斜梁和隅撑的设计
（1）斜梁的设计 当斜梁坡度不超过1：5时，可按压弯构件 计算强度和刚架平面外的稳定，不计算平 面内的稳定。 实腹式斜梁的平面外计算长度，取侧向支 承点的间距。
外伸式连接在节点负弯矩作用下，可假定转 动中心位于下翼缘的中心线上。上翼缘对称 设置四个螺栓时，每个螺栓承受的拉力
端板从下翼缘中心伸出的宽度不应小于
M 1 e h1 2bf M Nt 4h1
当受拉翼缘两侧各设一排螺栓不能满足承 载力要求时，可在翼缘内侧增设螺栓。按 照绕下翼缘中心的转动保持在弹性范围内 的原则，第三排螺栓的拉力为
1.3.2.2 侧移计算
变截面门式刚架的柱顶位移应采用弹性分 析方法确定。计算时荷载取标准值，不考 虑荷载分项系数。 如果刚架的侧移不满足要求，可采用：放 大柱或（和）梁的截面尺寸，改铰接柱脚 为刚接柱脚；把多跨刚架中的个别摇摆柱 改为上端和梁刚接。
刚架柱顶位移（计算值）限值
吊车情况 不设吊车 设有桥式吊车 其他情况 当采用轻型钢板墙时 当采用砌体墙时 当吊车有驾驶室时 当吊车由地面操作时 柱顶位移限值 h/60 h/100 h/400 h/180
1.3 刚架设计
1.3.1荷载及荷载组合
1.3.1.1永久荷载
包括结构构件自重和悬挂在结构上的非结 构构件的重力荷载。 1.3.1.2可变荷载 包括屋面活荷载、屋面雪荷载、积灰荷载、 吊车荷载、地震作用、风荷载。
1.3.1.3 荷载效应组合
组合原则： 1.屋面均布活荷载不与雪荷载同时考虑，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.多台吊车的组合应符合《荷载规范》的规定； 5.当需要考虑地震作用时，风荷载不与地震作用同 时考虑。
轻型门式刚架结构 67页
第一节 门式刚架结构的组成和特点
二、门式刚架结构的特点
与钢筋混凝土结构、普通钢结构相比，轻型门式刚架 结构具有许多优越性。
（1）自重轻 承重结构的用钢量一般为10~30kg/m2，自重约仅为钢 筋混凝土结构的1/20~1/30，普通钢结构的1/2~1/3。由 此大大减小地震作用，降低了基础工程的费用。
GXG
G J1
二、门式刚架结构的特点
组成构件的板件较薄，对制作、涂装、运输、安装 的要求高。在门式刚架结构中，焊接构件中板的最 小厚度为3mm；冷弯簿壁型钢构件中板的最小厚度 为l.5m，压型钢板的最小厚度为0.4mm。构件在外力 撞击下容易发生局部变形。同时，锈蚀对构件截面 削弱带来的后果更为严重。
构件的抗弯刚度、抗扭刚度比较小，结构的整体刚 度也比较柔。因此，在运输和安装过程中要采取必 要的措施，防止构件发生弯曲和扭转变形。
体系主要由以下部分组成：门式刚架，支撑体系， 檩条、墙梁，屋面板和墙面板，吊车梁系统等。
一、门式刚架结构的组成
一、门式刚架结构的组成
一、门式刚架结构的组成
哈尔滨龙丹乳业项目
一、门式刚架结构的组成
一、门式刚架结构的组成
一、门式刚架结构的组成
双 跨 厂 房
一、门式刚架结构的组成
一、门式刚架结构的组成
第二节 轻型门式刚架的结构形式和布置
五、支撑布置
在每个温度区段或者分期建设的区段中，应分别设 置能独立构成空间稳定结构的支撑体系。在设置柱 间支撑的开间应同时设置屋盖横向支撑以组成几何 不变体系。
柱间支撑应在每一柱列布置，间距应根据房屋纵向 柱距、受力情况及安装条件确定。当无吊车时取 30～45m；当有吊车时宜设在温度区段的中部，或 当温度区段较长时宜设在三分点处，且间距不大于 60m。
- 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)。
刚接柱脚工程实例
加劲板 地脚螺栓
等截面刚 架柱
变截面 刚架梁
1.2 结构形式和结构布置
1.2.1 门式刚架的各种结构形式 门式刚架又称山形门式刚架。其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。
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）
4.构件的抗弯刚度、抗扭刚 度比较小，结构的整体刚 度也比较柔。
1.1.3 门式刚架结构的应用情况
1.我国门式刚架设计规程：《门式刚架轻型房屋钢结构技术规 程》(CECS102:2002) 2.应用范围：轻型厂房、物流中心、大型超市、体育馆、展览 厅、活动房屋、加层建筑等。 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。
4.轻型门式刚架的适用范围及截面形式： (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。
工程实例一：
青岛南车集团，2004年4月投资新建了一座轻钢结构生产 车间，建筑面积5000平方米。于2004年7月竣工。主体结构采 用轻型单跨门式刚架形式，吊车最大起重量为20吨，中级工作 制。
为使立面效果简洁美观，屋面采用有组织内排水形式。外 墙面和屋面板均采用双层压型钢板，两层压型钢板之间放置了 耐火性能较好的岩棉保温隔热层。
吊车梁
天窗架
山墙抗风柱
正在建设的门式刚架工程实例
轻钢结构工业厂房
工程实例二： 青岛永源体育用品有限公司加工车间，是由韩国投资建设
的2万平方米轻钢结构多层工业厂房。
主体结构采用轻钢结构框架体系。楼面板采用钢－混凝土 组合楼板。
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。
在进行刚架内力分析时，荷载效应组合主要有：
➢ 可变荷载：屋面活荷载 、屋面雪荷载和积灰荷载 吊车荷载 、地震作用 、风荷载。
荷载组合原则：
▪ 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； ▪ 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； ▪ 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；
▪ 多台吊车的组合应符合《荷载规范》的规定； ▪ 当需要考虑地震作用时，风荷载不与地震作用同时考虑。
2.檩条和墙梁的布置 檩条：应等间距布置。在屋脊处，应沿屋脊两侧 各布置一道檩条，使得屋面板的外伸宽度不要太 长(一般小于<200mm)，在天沟附近应布置一道檩 条，以便于天沟的固定。确定檩条间距时，应综 合考虑屋面材料、檩条规格等因素按计算确定。
屋面檁条布置 实例
屋面檁条布置实例
墙梁：墙梁的布置，应考虑设置门窗、挑檐、遮雨篷等 构件和围护材料的要求。
墙梁布置实例
3.屋面支撑和刚性系杆的布置原则：
▪ 在每个温度区段或分期建设的区段中，应分别设置能
独立构成空间稳定结构的支撑体系。
▪ 在设置柱间支撑的开间，应同时设置屋盖横向支撑，
以构成几何不变体系。
▪ 端部支撑宜设在温度区段端部的第一或第二个开间。
4.柱间支撑的布置原则：
▪ 柱间支撑的间距应根据房屋
正在建设中的多层轻钢结构厂房
压型钢板外墙板
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1.1.1 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、
泡沫塑料、岩棉等 支撑 －屋面支撑、柱间支撑
聚氨酯
单层轻型钢结构房屋的组成
1.1.2 门式刚架结构的特点
5.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。
6.柱脚形式:
门式刚架柱脚分为铰接和刚接两种连接形式。
刚接柱脚详图 铰接柱脚详图
变截面梁
刚接柱脚门式刚架
变截面梁、柱
铰接柱脚门式刚架
第1章 轻型门式刚架结构
1.1 概述 1.2 结构形式和布置 1.3 刚架设计 1.4 压型钢板设计 1.5 檁条设计 1.6 墙梁设计 1.7 支撑及构造设计
1.1 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： 1.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。 2.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。 3.屋面刚架用钢量仅为普通钢屋架用钢量的1/5-1/10，是一 种经济可靠的结构形式。
四坡双跨
单跨双坡 多跨（梁柱刚结）
高底跨
双坡双跨
门式刚架的各种结构形式
摇摆柱梁柱节点铰接 连接
梁柱节点 刚性连接
1.2.2 门式刚架的结构布置
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 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
纵向受力情况及安装条件确 定，一般取45~60m；
▪ 当房屋高度较大时，柱间支
撑应分层设置；
▪ 端部柱间支撑考虑温度应力
影响宜设置在第二柱间。
1.3 刚架设计
❖ 1.3.1 荷载及荷载组合 ❖ 1.3.2 刚架的内力和侧移计算 ❖ 1.3.3 刚架柱和梁的设计
1.3.1荷载及荷载组合
➢ 永久荷载：包括结构构件的自重和悬挂在结构上的非结构构 件的重力荷载，如屋面、檩条、支撑、吊顶、墙面构件和刚 架自重等。
重量轻 工业化程度高、施工周
期短 柱网布置灵活 综合经济效益高
门式刚架结构性能：
1.门式刚架屋面体系的整体性可以依靠檩条、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。
2.门式刚架的梁、柱多采用 变截面杆件，可以节省材 料。
3.组成构件的杆件较薄，对 制作、涂装、运输、安装 的要求高。