6第六章 钢桁架与门式刚架解析
第六章钢结构的正常使用极限状态
第6章钢结构的正常使用极限状态6.1常使用极限状态的特点正常使用极限状态对应于结构或构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值。
《建筑结构可靠度设计统一标准》 (GB50068-2001 )规定，当结构或构件出现下列状态之一时，即认为超过了正常使用极限状态：1) 影响正常使用或外观的变形；2) 影响正常使用或耐久性能的局部破坏(包括裂缝)3) 影响正常使用或耐久性能的振动4) 影响正常使用或耐久性能的其它特定状态。
正常使用极限状态可以理解为适用性极限状态，常见的适用性问题有以下七类：1) 由荷载、温度变化、潮湿、收缩和徐变引起的非结构构件的局部损坏(如顶棚、隔墙、墙、窗) ；2) 荷载产生的挠度防碍家具或设备(如电梯)的正常使用功能；3) 明显的挠度使居住者感到不安；4) 由剧烈的自然现象(如飓风、龙卷风)造成的非结构构件彻底损坏；5) 结构因时效和服役而退化(如地下停车场结构因防水层破坏而损坏) ；6) 建筑物因活荷载、风荷载、或地震荷载造成的运动，导致居住者身体或心理上不舒适感；7) 使用荷载下的连续变形(如高强螺栓滑移) 。
长期以来，正常使用极限状态不如承载极限状态那样受到重视，认为只不过是适当限制一下挠度和侧移。
随着结构材料强度的提高和构件的轻型化 (包括围护结构和非承重结构构件)，情况已经有所改变，研究工作日趋活跃，包括分析正常使用极限状态的可靠指标取值问题。
不过我国的设计规范和规程中仍然只有变形和振动限制两个方面。
6.2 拉杆、压杆的刚度要求1. 轴心受力构件刚度验算按照结构的使用要求，钢结构的轴心拉杆、轴心压杆以及拉弯构件都不应过分柔弱而应该具有必要的刚度，保证构件不产生过度的变形。
这种变形可能因其自重而产生，也可能在运输或安装构件的过程中产生。
承受轴线拉力或压力的构件其刚度用长细比控制，即：入max= (L0/i) max < ［入］式中入ma --杆件的最大长细比L0——杆件的计算长度I —截面的回转半径[入]—容许长细比2. 轴心受力构件长容许细比规定一般而言，压杆由于对几何缺陷的影响较为敏感，所以对它的长细比要求较拉杆严格得多。
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。
【土木建筑】第七章 钢桁架与门式刚架-文档资料
（二）、桁架支撑的种类和布置
如图7-4（b）所示，桁架支撑一般包括下列几种： 1.上弦横向水平支撑 位于相邻两榀桁架上弦杆之间的横向水（斜）平面内。沿厂 房的纵向，上弦横向水平支撑应设置在房屋的两端，或当有 温度缝时设置在温度缝区段的两端。一般设在第一个柱间 （图7-4b）或设在第二个柱间。横向水平支撑的间距L0不宜 超过60m。 当温度区段长度Lt超过60m时，还应在温度区段 中部布置一道或几道横向水平支撑。
3．按跨度分为 单跨、双跨或多跨的单、双坡门 式刚架。
4．按截面形式分 有等截面和变截面刚架。设有 桥式吊车时，柱宜采用等截面构件。
5．节点 横梁与柱为刚接，柱脚多采用铰支。当 用于厂房且有吊车时，或水平荷载较大，檐口标高 较高或刚度要求较高时，宜将柱脚设计为刚接。
6．围护结构 屋盖常采用压型钢（铝）板屋面板和Z形冷 弯薄壁型钢檩条。 外墙宜采用槽形或帽形冷弯薄壁型钢墙梁和 双层压型钢板，并在双层压型钢板中间设置玻璃 纤维棉等卷材隔热(或保温)层的结构体系。墙梁 宜布置在刚架柱的外侧。墙体底部1m高也可采 用砌体结构，对保护墙体非常有利，在实际工程 中采用较多。 板缝宜采用咬合或扣合式方式。支座若采用 可滑动式连接件，可解决温度应力问题。
第七章 钢桁架与门式刚架
第一节 概述
一、桁架的特点和应用 桁架是指由直杆在杆端 相互连接而组成的以抗弯为主的格构式结构。桁架 中的杆件大多只承受轴向力，材料性能发挥较好， 特别适用于跨度或高度较大的结构。 桁架主要用于空间桁架（网架和塔架）、平面 桁架（屋架、吊车桁架、水工结构中的钢栈桥、钢 桁架引桥、钢闸门中的桁架等）。 本章主要介绍平面简支桁架的设计。 二、平面桁架的外形和腹杆体系 影响桁架外形选 择的因素：1.满足使用要求；2.受力合理 ；3.便于 制做和安装 ；4.综合技术经济效果好。
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。
建筑结构设计 第6章 中跨与大跨建筑结构
图5 首都人民大会堂
图6 鸟巢
6.2 桁架及屋架
桁架是由杆件组成的几何不变体，即是指由直杆在杆 桁架 端相互连接而组成的以抗弯为主的格构式结构。桁架 中的杆件大多只承受轴向力，杆件截面上应力分布均 匀，材料性能发挥较好，从而能节省钢材和减轻结构 自重，特别适用于跨度和高度较大的结构。 桁架在钢结构中应用很广 应用很广，分为空间桁架和平面桁架 应用很广 两类。网架结构和各种塔架结构为空间桁架，常用的 平面桁架如屋架、吊车桁架、支撑、桥梁等。平面简 支桁架的杆件内力不受支座沉降和温度变化的影响， 且构造简单、安装方便最为常用。
h = (1 / 10 ~ 1 / 6)l 0
6.3 单层钢架结构
单层钢架：一般由直线形杆件（梁和柱）组成 单层钢架 的具有刚性节点的结构。当横梁为折现形时称 为门式钢架 门式钢架；当横梁为弧形时，称为拱式钢架 拱式钢架。 门式钢架 拱式钢架 刚架结构由横梁、柱和基础组成。刚架的柱与 横梁刚接，与基础铰接。 排架结构由屋架、柱和基础组成，柱与屋架铰 接，而与基础刚接。
门式刚架从结构上分类有：
（1）无铰刚架；（2）两铰刚架；（3）三铰刚架
无铰刚架
两铰刚架
三铰刚架
三种刚架的经济指标 刚架用料 刚架形式 钢 (kg) 无铰 两铰 三铰 364 365 380 混凝土 钢 (m 3 ) (kg) 3.00 2.98 2.42 68.0 35.0 35.0 混凝土 钢 (m 3 ) (kg) 4.28 0.87 0.87 432 400 415 混凝土 (m 3 ) 7.28 3.76 3.29 基础用料 总材料用量
大跨建筑的发展概况
（1）罗马万神庙，见图1。穹顶直径达43.3m，顶端高度也是 43.3m，中央开一个直径8.9m的圆洞。 （2）威斯敏斯特教堂，见图2。总长156米，宽22米；大穹窿顶 高31米，跨度大19.3m，钟楼高68.5米，拱脚厚度达910mm。
土木工程知识点-钢结构的知识汇总
土木工程知识点-钢结构的知识汇总钢桁架，钢支撑，钢托架，钢支架的区别钢桁架：主要是采用型钢做成的平行结构，主要是在钢结构柱间垂直支撑作用。
在过路天桥上经常见到，两边的受力梁基本是桁架结构。
钢支撑：主要是梁与梁、柱与柱间的交叉支撑，一般是角钢拼焊的或是圆钢20以上直径做成。
钢托架：主要是用来支撑较重物体的钢结构，主要在于行车梁垂直的抗风柱结构上，用于安装桥架等，起到托付作用。
钢支架：在钢结构中主要在钢柱或行车梁下部使用，柱上起承压，行车梁下起受压力，为桥架、母线、管道进行承载，吊挂结构。
钢结构造价预算钢结构造价就是钢结构设计、制作、安装及维护的总价。
当然里面包含了各个单位的成本、管理费、利润和各种税费。
楼主说的钢结构造价应该是除设计外的制作及安装费用。
其中，制作包含:原材料费用、制作费用、油漆费用、运输费用;安装包含:材料费、人工费、机械费、措施费等。
除此外还包含各个单位的管理费、利润和税金。
钢结构工程的特点1、钢结构自重较轻；2、钢结构工作的可靠性较高；3、钢材的抗振（震）性、抗冲击性好；4、钢结构制造的工业化程度较高；5、钢结构可以准确快速地装配；6、钢结构室内空间大；7、容易做成密封结构；8、钢结构易腐蚀；9、钢结构耐火性差。
钢结构的类型钢结构包括四个类型：⒈门式钢结构；⒉框架钢结构纯框架、中心支撑框架、偏心支撑框架、框筒（密柱框架）;⒊网架结构网架、网壳；⒋索膜结构悬索结构、膜结构，其中膜结构又包括张拉式、骨架式和充气式膜结构。
钢结构除锈在金属管道的防腐蚀中，使用任何保护涂层的金属表面，在涂装前必须进行适当的表面处理，包括除锈、除油、磷化、氧化、表面调整和钝化封闭等，其中除锈是最常见的工作。
钢结构除锈剂不含有强酸、销酸等强腐蚀性的有机酸是由多种酸式盐、分散剂、渗透剂和清洗助剂、多种缓蚀剂等组成。
对金属工件完全没有任何腐蚀性，为最安全的除锈剂，本品只和金属表面锈迹和表面上的氧化皮层发生反应，不会金属本体发生反应。
第六章 钢结构的正常使用极限状态
第6章钢结构的正常使用极限状态6.1常使用极限状态的特点正常使用极限状态对应于结构或构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值。
《建筑结构可靠度设计统一标准》（GB50068-2001）规定，当结构或构件出现下列状态之一时，即认为超过了正常使用极限状态：1）影响正常使用或外观的变形；2）影响正常使用或耐久性能的局部破坏(包括裂缝)3）影响正常使用或耐久性能的振动4）影响正常使用或耐久性能的其它特定状态。
正常使用极限状态可以理解为适用性极限状态，常见的适用性问题有以下七类：1）由荷载、温度变化、潮湿、收缩和徐变引起的非结构构件的局部损坏（如顶棚、隔墙、墙、窗）；2）荷载产生的挠度防碍家具或设备（如电梯）的正常使用功能；3）明显的挠度使居住者感到不安；4）由剧烈的自然现象（如飓风、龙卷风）造成的非结构构件彻底损坏；5）结构因时效和服役而退化（如地下停车场结构因防水层破坏而损坏）；6）建筑物因活荷载、风荷载、或地震荷载造成的运动，导致居住者身体或心理上不舒适感；7）使用荷载下的连续变形（如高强螺栓滑移）。
长期以来，正常使用极限状态不如承载极限状态那样受到重视，认为只不过是适当限制一下挠度和侧移。
随着结构材料强度的提高和构件的轻型化（包括围护结构和非承重结构构件），情况已经有所改变，研究工作日趋活跃，包括分析正常使用极限状态的可靠指标取值问题。
不过我国的设计规范和规程中仍然只有变形和振动限制两个方面。
6.2拉杆、压杆的刚度要求1. 轴心受力构件刚度验算按照结构的使用要求，钢结构的轴心拉杆、轴心压杆以及拉弯构件都不应过分柔弱而应该具有必要的刚度，保证构件不产生过度的变形。
这种变形可能因其自重而产生，也可能在运输或安装构件的过程中产生。
承受轴线拉力或压力的构件其刚度用长细比控制，即：λmax=(L0/i) max≤[λ]式中λmax——杆件的最大长细比L0——杆件的计算长度I —截面的回转半径[λ]—容许长细比2.轴心受力构件长容许细比规定一般而言，压杆由于对几何缺陷的影响较为敏感，所以对它的长细比要求较拉杆严格得多。
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
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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。
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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
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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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【木建筑】第七章 钢桁架与门式刚架[资料]
![【木建筑】第七章 钢桁架与门式刚架[资料]](https://img.taocdn.com/s3/m/c31e38b7dd88d0d232d46a1d.png)
3.山墙结构布置 山墙结构方案（1）由屋面斜梁、 两侧角柱、抗风柱、墙梁和墙板组成的结构体系。 优点是角柱有利于纵、横两个方向的墙梁连接， 缺点是山墙架结构的横向刚度较差，并且不利于 房屋的纵向扩建。（2）用横向框架代替斜梁和 角柱。这种结构方案的优点是加强了山墙架结构 的横向刚度，特别适用于有桥式吊车的厂房和沿 纵向需要扩建的房屋。抗风柱的布置应与屋面横 向水平支撑的节点位置相配合。 4.墙梁布置 墙梁的间距与墙板的承载能力、房屋 所在地区的基本风压及房屋的高度等有关，同时 在门、窗框上端、窗台、檐口及室内地面处均应 设置墙梁。
常用的平面桁架的外形如图
桁架应具有适当的中部高度H和端部高度H0（三角形桁架端 部高度为零）。H取决于运输界限（铁路运输为3.85m）和建筑高 度要求的最大限值Hmax、刚度要求的最小限值Hmin、以及使弦杆 和腹杆总用钢量最少的经济高度Hec。简支梯形和平行弦桁架，通 常H=（1/6 ~ 1/10）L ,简支梯形钢桁架对端部高度H0无特殊要求。 当梯形钢桁架与柱刚接时，桁架端部有负弯矩，要求H0具有一定 高度。钢屋架中常用H0=（1.8~2.2）m。
三．结构平面布置
1.定位轴线及尺寸 刚架边柱的定位轴线取柱外皮； 斜梁轴线取通过变截面梁段最小端中心与斜梁上 表面平行的轴线。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；宽度取房屋侧墙墙梁外皮之间的距 离；长度取两端山墙墙梁外皮之间的距离。 2.柱网布置 在满足使用要求和经济要求的前提下 确定最佳跨度和柱距。门式刚架房屋钢结构的纵 向温度区段长度不大于300m，横向温度区段长度 不大于150m。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；或者设置双柱。
《门式钢架》PPT课件
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五、门式刚架的构造
1、门式刚架外形
有水平横梁式和折线横梁式两种，它的选择主要服从建筑排水和建筑造型 的考虑。
刚架之间是以纵梁及板整体连接（即屋盖相当于一肋形屋盖，刚架的横梁 相当于肋形楼盖的主梁）。
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2、支座构造
根据支座的构造，刚架分铰接与刚接两种。铰接时刚架横梁弯矩较 大，梁截面大些，柱一般做成变截面，基础较小。固接时刚架横梁截 面较小，柱为不变断面而基础较大。
• 门式刚架刚度较差，受荷载后产生挠 度。用于工业厂房时，吊车起重量不 能过大。
• 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，这就造成了刚架结构自重较大， 用料较多，适用跨度受到限制。
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第二节 门式刚架的类型与构造
• 一、 门式刚架的受力特点 • 梁和柱整体刚性连接，受力时相互约束，因
4、高跨比
门式刚架的跨度与柱高的比例问题，即高跨比了，从结构观点看，由于 柱高的减少将使推力增大，从推力线来看，对三铰门架来说，最好的形式 是高度大于跨度；但对两铰门架来说，由于跨中弯矩的存在，跨度稍大于 高度就成为合理的了。总的来说，高跨比h/H=0.75是比较合理的。
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5、刚架的配筋
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四、门式刚架结构的经济指标
刚架形式
刚架用料
钢（kg）
混凝土 （m3)
基础用料
总材料用量
混凝土
混凝土
钢（kg） （m3) 钢（kg） （m3)
无铰
364
3.00
68.0
4.28
432
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压杆：与它相交的另一斜杆受拉且二杆皆不中断时，取为0.5l；
与它相交另一斜杆受拉，两杆中有一杆中断并以节点板相搭接
时取为0.7l； 其它情况，如两杆皆受压（此时不宜有杆件中断）时，取为l。
拉杆: 因为压杆不作为它在平面外的支承点，故为l 。
受压弦杆 侧向支承点间距l1为弦杆节间长度的两倍，弦杆两节间的轴心 压力N1>N2，用N1验算弦杆平面外稳定时如果计算长度取用l1 显然过于保守。平面外的计算长度应为 且 loy≥0.5l1 计算时压力取正号，拉力取负号。
足受力要求，刚性系杆可采用钢管，也可以采用两根槽形截
面檩条。 计算横向水平支撑的内力时，应考虑由房屋两端抗风柱所传 递的纵向风荷载及阻止框架梁失稳而起支撑作用所应承受的 内力。横向水平支撑中的交叉杆件，通常采用圆钢，按拉杆 设计，通过两端螺帽或中间花兰螺栓使保证其张紧状态。横 向水平支撑中的竖杆应按压杆设计。
解决温度应力问题。
五、结构平面布置
1、定位轴线及尺寸
2、柱网布置
3、山墙结构布置
4、墙梁布置
1、定位轴线及尺寸
● 刚架边柱的定位轴线取柱外皮；斜梁轴线取通过变截面梁段
最小端中心与斜梁上表面平行的轴线。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；宽度取房屋侧墙墙梁外皮之间的距离；长度取两 端山墙墙梁外皮之间的距离。
求出支座反力 再把支座反力与节点荷载叠加，按 然后对有节间荷载的
只有节点荷载作用计算轴力 杆件计算局部弯矩。
进行荷载组合对比，求出杆件的最不利内力。
二、桁架的计算长度
（一） 桁架平面内的计算长度
（二） 桁架平面外的计算长度
（三） 斜平面的计算长度
（一）桁架平面内的计算长度
理想铰接节点桁架杆件在桁架平面内的计算长度lox应等
屋盖常采用压型钢（铝）板屋面板和Z形冷弯薄壁型钢檩条。
外墙宜采用槽形或帽形冷弯薄壁型钢墙梁和双层压型钢板，并在 双层压型钢板中间设置玻璃纤维棉等卷材隔热(或保温)层的结构 体系。墙梁宜布置在刚架柱的外侧。墙体底部1m高也可采用砌 体结构，对保护墙体非常有利，在实际工程中采用较多。
板缝宜采用咬合或扣合式方式。支座若采用可滑动式连接件，可
下弦端节间设置纵向水平支撑。
纵向水平支撑与横向水平支撑形成闭合框，加强了屋盖结 构的整体性并提高房屋纵、横向的刚度。
4、垂直支撑
房屋都应设置垂直支撑。梯形屋架两端都应设置，托架可
起垂直支撑作用。垂直支撑与上、下弦横向水平支撑布置
在同一柱间。
5、系杆
无横向支撑的其它桁架上下弦的侧向稳定性由与横向支撑
（3）隅撑
在框架梁中，隅撑设置在下翼缘受压的区段内，隅撑与框 架梁腹板的夹角不宜小于45°，一般在45°～60°之间。
在框架柱中，隅撑一端与框架柱的内翼缘或靠近内翼缘的
腹板用螺栓连接，另一端则与墙梁腹板相连，布置数量应 根据墙梁位置等具体情况而定，构造与框架梁中的隅撑相 同。
Байду номын сангаас
第三节 桁架设计
2、支撑结构布置和计算
（1）屋面横向水平支撑及系杆
（2）柱间支撑和水平系杆
（3）隅撑
（1）屋面横向水平支撑及系杆
房屋（或温度区段）两端应布置，最大间距≤60m。在横向
水平支撑的节点处应设通长系杆，其中屋脊和檐口处系杆及
当横向支撑布置在房屋两端第二开间时的第一开间系杆均为 刚性系杆，其它为柔性系杆。檩条可以代替系杆，但必须满
屋面横向水平支撑
屋面横向水平支撑一般设置在框架梁的上翼缘平面。由框 架梁的上翼缘作为弦杆，檩条和交叉斜杆作为腹杆而组成
的水平桁架，再通过系杆(或檩条)将不设横向水平支撑的
框架梁连系起来，使屋盖形成一个整体。 作用：能减小框架梁上翼缘的侧向计算长度，提高框架梁 的侧向稳定性，并增强屋盖结构的整体刚度及有效地传递 由山墙传来的风荷载及屋盖处的地震。
构式结构。桁架中的杆件大多只承受轴向力，材料性能发
挥较好，特别适用于跨度或高度较大的结构。 桁架在钢结构中应用很广，分为空间桁架和平面桁架两类。 空间桁架：网架结构、各种塔架 平面桁架：屋架、吊车桁架、水工结构中的钢栈桥、钢桁 架引桥、钢闸门中的桁架
二、平面钢桁架的外形和腹杆体系
影响桁架外形选择的因素：1.满足使用要求；2.受力合理 ； 3.便于制做和安装 ；4.综合技术经济效果好。
桁架形式
三、门式刚架的特点和应用
定义: 门式刚架是由梁、柱单元构件成的单跨或多跨刚架，具有 轻型屋盖和轻型外墙，可以设置起重量不大于300kN的中、 轻级工作制桥式吊车或30kN悬挂式起重机的单层房屋钢 结构。
图示
1、门式刚架的特点
（1） 结构自重轻, 基础造价低。 （2）外形简洁、美观。 （3） 对抗震非常有利。 （4）建造速度快，装拆方便。
侧向支承点，减小弦杆在桁架平面外的计算长度，提高其整体稳定承载力。
（4）承受并传递水平荷载。 （5）保证结构安装时的稳定且便于安装。
二、桁架支撑的种类和布置
种类： 1、上弦横向水平支撑 2、下弦横向水平支撑 3、纵向水平支撑 4、垂直支撑 5、系杆
1、 上弦横向水平支撑
柱间支撑
隅撑
在框架梁下翼缘受压区段内的每根檩条处和框架柱中靠近
柱上端内缘翼压应力较大的区段，均应设置隅撑（如图所 示）。 作用:作为框架梁和框架柱受压翼缘的侧向支承，可提高 框架梁、柱的整体稳定性；隅撑加强了檩条的竖向刚度， 有利于提高檩条的承载能力；隅撑对加强门式刚架房屋钢 结构的空间刚度非常有利。
节点相连的系杆来保证。能承受拉力也能承受压力的系杆，
叫刚性系杆；只能承受拉力的，叫柔性系杆。
三、桁架支撑的计算
当支撑桁架受力较大，或结构按空间工作计算（纵向水平支撑体系需作为
柱的弹性支座）时，支撑杆件应按桁架体系计算内力，进行截面设计。有 交叉斜腹杆的支撑桁架是超静定体系，一般常用简化方法进行分析。可采 用柔性方案设计，腹杆只考虑拉杆参于工作。如图中用虚线表示的一组斜 杆因受压而退出工作，此时桁架按单斜杆体系分析。当荷载反向作用时， 则认为另一组斜杆退出工作。当斜杆按可以承受压力设计时（刚性方案设 计），可按结构力学的方法进行内力分析。
1．按结构选材分 有普通型钢、薄壁型钢和钢管刚架等；
2．按跨度分为 单跨、双跨或多跨的单、双坡门式刚架。
图示 >>
3、按截面形式分： 有等截面和变截面刚架。设有桥式吊车时，
柱宜采用等截面构件。
4、节点 横梁与柱为刚接，柱脚多采用铰支。当用于厂房且有吊 车时，或水平荷载较大，檐口标高较高或刚度要求较高时，宜将 柱脚设计为刚接。 5 、围护结构
常用的平面桁架的外形如图所示。
桁架应具有适当的中部高度H和端部高度H0。H取决于运 输界限（铁路运输为3.85m）和建筑高度要求的最大限值、 刚度要求的最小限值、以及使弦杆和腹杆总用钢量最少的 经济高度。简支梯形和平行弦桁架，通常H=（1/6 ～ 1/10） L ,钢屋架中常用H0=1.8～2.2m。
（2）柱间支撑和水平系杆
沿纵向布置，最大间距≤60m，当房屋高度较大时，柱间支 撑应分层设置。在柱间支撑的节点处，沿纵向柱列应设通长
的刚性水平系杆。柱间支撑内力计算时应考虑由横向水平支
撑传来的纵向风荷载及为了减小柱的侧向计算长度而起支撑 作用所承受的力。当厂房内设置吊车时，还应计入吊车的纵 向制动力。 柱间支撑的计算简图可按支承于柱脚基础上的悬臂桁架计算。 支撑的交叉杆按拉杆设计。水平系杆按压杆设计。为了加强 房屋的纵向刚度，柱间交叉支撑有时也可按压杆设计。
一、桁架的内力计算
二、桁架的计算长度
三、桁架杆件的截面形式
四、杆件截面设计
五、桁架的节点设计
六、桁架的节点构造和计算
七、桁架的施工图
一、桁架的内力计算
一般情况按铰接桁架进行计算。
承受节点荷载时，数解法（节点法或截面法）、图解法或
有限元法。
有节间荷载作用的桁架，先把节间荷载按该段节间为简支
在有檩条或不用檩条而采用大型屋面板（无檩体系)的屋
盖中都应设置屋架上弦横向水平支撑，当有天窗架时，天
窗架上弦也应设置横向水平支撑。 上弦横向水平支撑应设置在房屋的两端或当有横向伸缩缝 时在温度缝区段的两端。横向水平支撑的间距L0以不超 过60m为宜
2、下弦横向水平支撑
3、纵向水平支撑
当房屋内设有托架，或有较大吨位的重级、中级工作制的 桥式吊车，或有壁行吊车，或有锻锤等大型振动设备，以 及房屋较高、跨度较大，空间刚度要求高时，均应在屋架
墙板组成的结构体系。优点是角柱有利于纵、横两个方向的 墙梁连接，缺点是山墙架结构的横向刚度较差，并且不利于 房屋的纵向扩建。（2）用横向框架代替斜梁和角柱。这种结 构方案的优点是加强了山墙架结构的横向刚度，特别适用于
有桥式吊车的厂房和沿纵向需要扩建的房屋。抗风柱的布置
应与屋面横向水平支撑的节点位置相配合。 4、墙梁布置 墙梁的间距与墙板的承载能力、房屋所在地区的基本风压及 房屋的高度等有关，同时在门、窗框上端、窗台、檐口及室
2、适用范围
门式刚架的适用范围很广，通常用于： 跨度9～36m，若有特殊需要，跨度可进一步加大，我国
单跨门式刚架的跨度已达到72m；
柱距为4.5～12m； 柱高为4.5～9m，必要时可适当加大； 设有吊车起重量较小的单层工业房屋或公共建筑(超市、 娱乐体育设施、车站候车室、码头建筑)。
四、门式刚架的结构形式
内地面处均应设置墙梁
第二节 支撑设计
一、桁架支撑的作用
二、桁架支撑的种类和布置
三、桁架支撑的计算
四、门式刚架支撑设计