轻型门式刚架结构
轻型门式刚架结构
轻型门式刚架结构1.引言2.构造轻型门式刚架结构由水平梁和立柱构成，形成一个门型的结构。
这种结构的主要特点是梁柱节点简单，构造明了。
水平梁和立柱通过螺栓连接在一起，形成一个稳定的整体。
立柱一般设置在建筑物的四角，而横梁则负责承担水平荷载和重力荷载。
3.特点（1）重量轻：轻型门式刚架结构的主要材料是轻钢，因此整体结构的重量相对较轻，降低了施工成本和施工强度。
（2）施工便捷：轻型门式刚架结构采用模块化设计，构件预制，现场只需简单的机械操作和组装拼接即可完成，提高了施工效率。
（3）刚度较高：轻型门式刚架结构采用刚性的钢材构件，能够有效地抵抗风荷载和地震荷载，保证建筑物的稳定性和安全性。
（4）空间利用率高：轻型门式刚架结构不需要设置柱子，可以获得较大的内部空间，适合用作大跨度的建筑物。
（5）可更改性强：轻型门式刚架结构的构造灵活，可以根据实际需要灵活地添加或拆除构件，使得建筑物的形状和大小可以随意改变。
4.应用（1）工业厂房：轻型门式刚架结构适合用作工业厂房，可以满足大跨度、大空间的需求，并且能够有效地承受重荷和荷载。
（2）仓库：轻型门式刚架结构的组件可以简单地进行组装和拆卸，适合用作仓库，能够灵活地满足不同规模和用途的需求。
（3）体育馆：轻型门式刚架结构具有一定的美观性和功能性，在建造体育馆时，可以快速、经济地构建出稳定的建筑物。
（4）商业建筑：轻型门式刚架结构的外观造型简洁大方，适合用作商业建筑，能够与现代建筑风格相融合。
5.结论轻型门式刚架结构作为一种先进的建筑结构体系，具有重量轻、施工便捷、刚度高、空间利用率高等优点，在工业厂房、仓库、体育馆等领域得到了广泛的应用。
随着建筑技术的不断发展，轻型门式刚架结构将继续发挥其优势，成为未来建筑结构的重要发展方向。
门式刚架轻型钢结构房屋平面尺寸的长宽比
门式刚架轻型钢结构房屋平面尺寸的长宽比门式刚架轻型钢结构房屋在我国的建筑领域中得到了广泛的应用，其独特的结构设计和优越的性能使得这种类型的房屋在工业、商业和民用等领域受到了青睐。
本文将围绕门式刚架轻型钢结构房屋的平面尺寸长宽比进行分析，为大家提供其在设计和选型过程中的参考依据。
一、门式刚架轻型钢结构房屋概述门式刚架轻型钢结构房屋是一种以门式刚架为主要结构体系的轻型钢结构建筑。
其特点是跨度大、空间利用率高、自重轻、施工速度快、抗震性能好等。
这种类型的房屋在我国已经得到了广泛的应用，特别是在地震频发的地区，其优越的抗震性能使得它成为了许多项目的第一选择。
二、门式刚架轻型钢结构房屋平面尺寸长宽比的合理范围在设计门式刚架轻型钢结构房屋时，平面尺寸的长宽比是一个非常重要的参数。
一般来说，长宽比在1:1至1:2之间较为合理。
过小的长宽比会导致房屋的空间利用率不高，而过大的长宽比则可能影响到房屋的稳定性。
因此，在设计阶段就需要根据实际需求和场地条件，合理地确定房屋的长宽比。
三、长宽比对于房屋稳定性的影响门式刚架轻型钢结构房屋的长宽比直接关系到房屋的稳定性。
合理的长宽比可以提高房屋的空间利用率，同时保证房屋在遇到自然灾害时具有较好的抗倒塌性能。
过大的长宽比会导致房屋在受力分布上不均匀，可能出现局部应力过大，从而降低房屋的整体稳定性。
因此，在设计过程中，应充分考虑长宽比对房屋稳定性的影响。
四、如何根据实际需求选择合适的门式刚架轻型钢结构房屋长宽比1.根据项目功能需求：首先要明确房屋的使用功能，如工业厂房、仓库、商业建筑等，根据功能需求来确定合适的平面尺寸长宽比。
2.考虑场地条件：场地的大小、形状以及周边环境等因素都会影响到房屋的长宽比选择。
在满足功能需求的前提下，应尽可能利用场地，减小占地面积，提高空间利用率。
3.符合规范要求：在设计过程中，要遵循国家相关规范要求，确保房屋的安全性和稳定性。
4.经济性：在满足安全、稳定性的前提下，还要充分考虑经济性。
(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 。
第八章 轻型门式刚架钢结构
8.5 门式刚架构件的截面验算
一、截面有效宽度（仅指受压构件） 概念：把在宽度b上分布不均匀的应力图集中到板的 两侧，应力都是fy，即得到有效宽度be=bσcr/fy 影响有效宽度的因素：板件的约束条件、端部作用 应力及其分布。 板件约束的四种类型： ⑴两边支承板件（加劲板件）； ⑵一边支承一边卷边（边缘加劲板件） ⑶一边支承、一边自由（未加劲板件） ⑷两边支承且中部有中间加劲肋（中间加劲板件） 各类支承方式板的有效宽度计算（自学）
w 参数 w
hw / t w 37 k 235 / f y
2
当a / hw 1时，k 4 5.34 / a / hw 当a / hw 1时，k 5.34 4 / a / hw 式中
2
a 腹板横向加劲肋的间距，可取a hw 2hw k 腹板在纯剪切荷载作用下的屈曲系数， 当不设中间加劲肋时取为5.34。
荷载效应组合的原则： 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 外的其他荷载同时考虑； ⑷多台吊车的组合应符合现行国家荷载规范的规定； ⑸风荷载不与地震作用同时考虑。
二、风荷载
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。
门式钢架简介
轻型门式刚架结构简介一、结构组成轻型门式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 1 给出了轻型门式刚架组成的图示说明。
图 1 轻型门式刚架的组成二、结构形式在门式刚架轻型房屋钢结构体系中，屋面宜采用压型钢板屋面板和冷弯薄壁型钢檩条，外墙宜采用压型钢板墙面板和冷弯薄壁型钢墙梁。
主刚架由边柱、刚架梁、中柱等构件组成。
边柱和梁通常根据门式刚架弯矩包络图的形状制作成变截面，以达到节约材料的目的。
根据门式刚架横向平面承载、纵向支撑提供平面外稳定的特点，要求边柱和梁在横向平面内具有较大的刚度，一般采用焊接工字形截面。
中柱以承受轴压力为主，通常采用强弱轴惯性矩相差不大的宽翼缘工字钢、矩形钢管或圆管截面，主刚架的下翼缘和刚架柱内翼缘出平面的稳定性，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张紧的圆钢。
刚架的主要构件运输到现场后通过高强度螺栓节点相连。
典型的主刚架如图 2 所示，典型的主刚架节点连接形式如图 3 所示。
(a) 门式刚架弯矩包络图 (b) 门式刚架梁柱截面形式(c) 单跨双坡 (d) 双跨(e) 双跨 (f) 多跨(g) 带挑檐 (h) 带毗屋(i) 单跨单坡 (j) 双跨单坡图 2 主刚架包络图及基本形式图 3 主刚架典型连接节点三、结构平面布置轻型门式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，轻型门式刚架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 100m 。
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，吊车梁与柱的连接处宜采用长圆孔。
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。
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。
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。
轻型门式刚架结构支撑体系
轻型门式刚架结构支撑体系
轻型门式刚架结构支撑体系是一种轻量级结构，主要用于特种场合，具有结构简单、运行安全、整体强度可靠、能耐受很大荷载等优点。
轻型门式刚架结构支撑体系由水平支撑和立柱支撑两个主要部分组成。
水平支撑由木板组成，木板支撑坐标方位的变形，以及上下支撑的立柱，它们是由钢制的角钢构成的。
轻型门式刚架结构支撑体系对应江都区等地区，可以实现支撑地表水容积的装卸，可以作为重大建筑物的支撑结构，并可以在建筑物内部安装供暖或排水系统。
轻型门式刚架结构支撑体系在安装时，要特别注意水平定位及竖向定位，确保其4个定位点间框架稳定，并保持正确的垂直安装姿态，以保证刚架结构的安全性。
它的安装过程，要遵循安装规范，确保安装的可靠性。
从而保证轻型门式刚架结构支撑体系具有可靠的结构强度和可靠的防震性能。
另外，轻型门式刚架结构支撑体系需要定期检查，以确保其安全运行。
如果发现支撑结构有变形，则及时采取简单维修处理；如果支撑结构出现复杂变形，则应及时采取专业检测并进行维修或更换新的轻型门式刚架结构支撑体系，以确保其正常使用。
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
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
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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；
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• 应用和发 应用 •展 单层工业厂房
• 超市 • 仓库等
• 跨度9m ~ 36m
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• 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：
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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
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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。
轻型门式刚架结构
二、建筑尺寸
轻钢门式刚架的跨度，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，
轻钢门式刚架结构 steel structure of lightweight gabled frames
第一节 轻钢门式刚架结构的组成和特点
一、轻钢门式刚架的组成
门式刚架结构是指以轻型焊接H型钢、轧制H型
钢或冷弯薄壁型钢等构成的门式刚架作为主要承重
骨架，以冷弯薄壁型钢(槽形、卷边槽形、Z形等)檩
纵墙
檐口
檩条 主框架 辅助梁 交叉拉索 抗风住 山墙板
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二、轻钢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
来保证，从而减少了屋盖支撑的数量。
支撑多用张紧的圆钢做成，很轻便。 梁、柱多采用变截面，截面与弯矩成正比；腹板宽 厚比较大(腹板厚度较薄)，节省材料。
组成构件的板件较薄，对制作、涂装、运输、安装 的要求高。
三、轻钢门式刚架结构的应用
在工业发达国家，轻型门式刚架房屋钢结构历经数十年的
发展，目前已非常广泛的应用于各种房屋结构中。
（4）综合经济效益好
所用材料都是节约能源、大部分材料可回收利用、再生或降解， 不会造成很多垃圾。 施工现场湿作业少，尘埃少，对周围环境污染少。 工程建设周期短，资金回报快，投资效益高；结构截面小，增 加了房屋使用面积。 除上述优点外，门式刚架还具有如下一些结构特点。
轻型门式刚架结构1
接在檩条上。《规程》6.1.6.3条
2)在檐口位置，钢架斜梁与柱内翼缘交接点附近的檩条和墙梁处，应 各设置一道隅撑，在斜梁下翼缘受压处应设置隅撑，其间距不得大于 相应受压翼缘宽度的16(235/fy)0.5倍。如斜梁下翼缘受压区因故不设 隅撑，必须采取保证刚架稳定的可靠措施。《规程》 7.2.14条
2)刚性系杆可由檩条兼做，按压弯构件计算；也可单独设置钢管、 H型钢等截面杆件，按压杆设计。
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) 柱间支撑布置(《规程》4.5.2条) 设置：
45~60m
1)柱间支撑的间距应根据房屋纵向受力情况及安装条件确定，当 无吊车时一般取30~45m；有吊车时不宜大于60m。
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：
3 轻型门式刚架设计
本章主要内容
3.1 结构形式与布置 3.2 檩条设计 3.3 刚架设计 3.4 围护结构
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)
3.1 结构形式与布置
(1)门式刚架组成及特点 (2)门式刚架的适用范围 (3)门式刚架的结构形式 (4)门式刚架的结构布置 (5)门式刚架的支撑体系
1)屋面支撑宜设在温度区段端部的第一或第二个开间，端部支撑 考虑温度应力影响宜设置在第二柱间，在第一开间设刚性系杆。
轻型门式刚架结构设计
Wenx、Weny—— 对主轴x、y的有效净截面模量；
x、y—— 截面塑性发展系数；
f—— 钢材的强度设计值。
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
（7）交叉支撑可采用圆钢，按拉杆设计；
（8）屋面横向水平支撑内力，应根据纵向风荷载按支承于柱 顶的水平桁架计算，对于交叉支撑可不计压杆的受力。
3 隅撑布置 为保证刚架梁下翼缘和柱内翼缘的平面外稳定性，可在梁
与檩条或柱与墙梁之间增设隅撑。
隅撑构造 隅撑应按轴心受压构件设计，轴压力按下式计算
N Af
3．结构布置
（1）温度区段布置
（2）伸缩缝设置
可通过设置双柱，或搭接檩条及吊车梁的螺拴连接处 采用长圆孔进行调节。
温度区段长度
结构情况
采暖和非采暖 地区房屋
热车间和采暖 地区非采暖房屋
露天结构
纵向温度区段 220 180 120
横向温度区段 柱顶为刚接 柱顶为铰接
120
150
120
125
－
－
4．实腹屋面梁和托梁 （1）实腹屋面梁 实腹屋面梁结构体系是在钢筋混凝土结构上用钢梁、檩条
（d）带挑檐刚架 （e）带毗屋刚架 （f）单坡刚架
2．门式刚架的尺寸
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。 檐口高度：地坪至房屋外侧檩条上缘的高度； 最大高度：地坪至房屋顶部檩条上缘的高度； 房屋宽度：房屋侧墙墙梁外皮之间的距离； 房屋长度：房屋两端山墙墙梁外皮之间的距离； 屋面坡度：宜取1/8～1/20，在雨水较多地区可取较大值。
轻型门式刚架钢结构-荷载计算
轻型门式刚架钢结构——荷载计算恒载包括刚架自重及屋面板，檩条，保温棉等重量。
以下为一些常规的恒载取值：檩条＋屋面板（0.5mm）：0.10 KN/m2檩条＋屋面板（0.5mm）+屋面内衬板(0.5mm) 0.15 KN/m2檩条＋夹芯板：0.15 KN/m2具体的恒载计算还需要根据具体情况进行计算，如果屋面悬挂设备较多，用于悬挂设备的联系梁的重量也不容忽视，都应该计入屋面恒载。
2活载及屋面悬挂荷载屋面活荷载：当采用压型钢板轻型屋面时，屋面竖向活荷载的标准值应取0.5KN/m2 (注：当刚架或檩条仅有一个可变且受荷面积超过60m2时，对钢框架，活荷载可取0.3KN/m2)。
屋面悬挂荷载是指由喷淋，管道，灯具等，屋面悬挂荷载可以被包括在屋面活荷载内。
常用的屋面悬挂荷载值可参考如下：石膏天花板吊顶0.15 KN/m2空调管道0.05 KN/m2灯具0.05 KN/m2喷淋0.15 KN/m2需要指出的是，由于轻钢结构屋面系统很轻，当采用STS 等设计软件时（该软件不允许用户增加悬挂荷载工况），屋面悬挂核载归并在活荷载是比较适合的。
如将屋面悬挂荷载考虑在恒载内，则恒载＋风载组合时设计偏于不安全。
3雪荷载在考虑雪荷载时需要注意：1．需要按照规范50009-2012，考虑μr—屋面积雪分布系数，基本雪压乘以积雪系数便是雪荷载标准值；2．在设计建筑结构及屋面的承重构件时，可按下列规定采用积雪的分布情况：（1）屋面板和檩条按积雪不均匀分布的最不利情况采用；（2）屋架和拱壳可分别按积雪全跨均匀分布情况、不均匀分布的情况和半跨的均匀分布的情况采用；（3）框架和柱可按积雪全跨的均匀分布情况采用。
4风荷载门式刚架的风荷载体型系数，可以按《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）取值，也可按《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》(CECS102:2002，2012版)。
请注意以下事项：1．基本风压应按荷载规范附录E.4 中附表E.5给出的50 年一遇的风压采用，但不得小于0.3kN/m2。
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多跨（梁柱刚结）
四坡双跨
高底跨
双坡双跨（中间摇摆柱）
高低跨单坡
门式刚架的各种结构形式
屋面板 系杆 刚架梁 檩条 墙面板 墙梁
墙梁 抗风柱
刚架柱
吊车梁 屋面水平支撑 柱间支撑
钢结构摇摆柱与抗风柱的区别？
多跨刚架中采用上下两端均铰接的柱称为摇摆
柱。
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。
1.5、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。
1.6、柱脚形式:
门式刚架柱脚分为铰接和刚接两种连接形式。
变截面梁
刚接柱脚详图
刚接柱脚门式刚架
变截面梁、柱
铰接柱脚详图
铰接柱脚门式刚架
2.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 脊两侧各布置一道，在天沟附近布置一道 。
屋面檩条布置实例
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。
门式刚架轻型房屋钢结构的侧墙，在采 用压型钢板作围护面层时，墙梁宜布置在刚 架的外侧，其间距随墙板板型及规格而定。
双坡等截面柱和变截面梁
中国工程建设 1.3、门式刚架结构的应用情况 标准化协会 1.我国门式刚架设计标准：《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。
刚架设计 压型钢板设计 檩条设计 墙梁、支撑设计和小结
轻钢结构工业厂房
屋面板 系杆 刚架梁 檩条 墙面板 墙梁
墙梁 抗风柱
刚架柱
吊车梁 屋面水平支撑 柱间支撑
1.概述 1.1、门式刚架结构的组成
门式刚架结构是指： 以轻型焊接H型钢、轧制H型钢或冷弯薄壁型钢 等构成的实腹式门式刚架作为主要承重骨架， 以冷弯薄壁型钢(槽形、卷边槽形、Z形等)檩条、 墙梁和压型金属板作为维护结构，
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。
CAD图中的差别？？
当上端为刚接或是铰接
时，R４存在，当弹簧板 和长圆孔普通螺栓连接 时，R４不存在；
当墙面板落地，直接将
自重传至基础时，R２不 存在；
水平风荷载R１和抗风柱
和墙梁自重R３始终都存 在，故抗风柱的受力特 点为竖放的压弯构件。
1.4、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。
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。
谢
谢！
第2节 结构形式和结构布置
教学目标:
掌握轻型门式刚架结构厂房刚架形式，屋 盖结构 。
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。
例： 南京某公司拟建一长度72m、跨度18m的厂房，采用门式刚 架结构，柱距6m，刚架高度5.7m，屋面坡度1:10，屋面及墙 面采用夹心彩钢板，檩条间距15m。试布置厂房结构的屋盖横 向支撑和柱间支撑。
GXG GXG
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SCXGSCFra bibliotekSCGXG
SC
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6000
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6000
6000
6000
6000
6000
5700
ZC
ZC
ZC
4500
4500
屋面水平支撑、柱间支撑
檩条和墙梁：冷弯薄壁型钢 维护结构 ：
轻型屋面板/轻型墙面板
压型钢板外墙板
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。
冷弯薄壁型钢 （壁厚1.5～5mm）
压型彩色钢板（板壁厚0.4～1.5mm）
天窗架
吊车梁
山墙抗风柱
结构设计过程
混凝土结构和钢结构可有区别！
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→屋面板/墙板选择。
1.2 门式刚架结构的特点（和钢筋混凝土相比)
重量轻(10～30kg/m2)
总
结
分
析
问
题
1、题目很多空白； 2、时间紧，着急、慌乱 。
原 因
1、题目多、题目难；（60%）
2、准备不足（开卷）； 3、着急+慌乱（幻想） 。
为 什 么 总 结
第1章 轻型门式刚架结构
主讲人：丰正伟
本章主要学习以下几个方面：
第一节 概述
第二节
第三节 第四节 第五节 第六节
结构形式和结构布置
2.结构形式和结构布置
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。 按截面形式分，有等截面与变截面。
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 抗风柱 多跨（中间抗风柱）
单跨双坡
根据支座的构造，刚架分铰接与固接接两种，
铰接时横梁弯矩较大，因此梁的截面应大些，柱
一般做成变截面，基础较小。固接时刚架横梁截
面较小，柱为不变截面，而基础较大。
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
1.概述
1.7 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。
3 .支撑和刚性系杆的布置原则：
① 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。
② 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 屋面端部支撑宜设在温度区段端部的第一
或第二个开间。
④ 柱间支撑的间距应根据房屋纵向柱距、受力情 况和安装条件确定。 当无吊车时宜取30～45m； 当有吊车宜设在温度区段中部； 当温度区段较长时宜设在三分点处，间距常取 40m～60m，且不宜大于60m； 当建筑物宽度大于60m时，在内柱列宜适当增 加柱间支撑； 房屋高度较大时，柱间支撑要分层设置。
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、运输、安装的
要求高。 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.概述
采用聚苯乙烯泡沫塑料、硬质聚氨酪泡沫塑料、 岩棉、矿棉、玻璃棉等作为保温隔热材料并适当设 置支撑（柱间支撑、水平支撑、系杆）的一种轻型房屋 结构体系。 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。
1、概述 体系构成及适用范围 结构体系
主要承重骨架：门式刚架 纵向支撑体系：
两铰刚架：柱脚与基础铰接，结构内力大于无铰刚 架。但基础不承受弯矩，设计、施工简单。但柱脚 不均匀沉降会产生附加内力。
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
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。
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9～36m 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
GJ2
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