门式钢架结构设计详解

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。
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。
选择支座是铰接还是固接，这不仅是经济上
的考虑，而且土壤条件更是一个重要的因素。当
土壤的压缩性为可疑或不可靠时，铰接支座比固
接好，因为支座有任何位移时，对固接刚架内力
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，柱脚与基础可采
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。
二、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
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。
12.3 门式刚架结构布置
一、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 摇摆柱 多跨（中间摇摆柱）
单跨双坡
多跨（梁柱刚结）
四坡双跨
高底跨
双坡双跨
高低跨单坡
门式刚架的各种结构形式
门式刚架的横梁与柱为刚接，柱脚与基础宜采
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。
中国工程建设 三、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。
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。
的影响比铰接刚架的影响大得多，铰接刚架柱截
面向上逐渐增大，目的是与弯矩的变化相适应。
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
变截面
刚架梁
等截面 刚架柱
12.2 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。
采用轻质围护结构，大大减轻恒载，整体结
构自重轻；
采用标准化、自动化生产构件，现场装配，
施工进度快；
广泛用于大中小跨度、工业与民用建筑，空
间布置灵活，建筑造型轻；
可回收，符合环保及可持续发展原则。
压型彩色钢板（板壁厚0.4～1.5mm）
冷弯薄壁型钢 （壁厚1.5～5mm）
12 门式刚架结构
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
门式刚架的柱高与跨度的比例（高跨比H/L）
是选型的主要参数。从结构观点看，由于柱高的减
少将使推力增大，因而对三铰门架来说，最好的形



酯泡沫塑料、岩棉等

支撑—屋面支撑、柱间支撑
单层轻型钢结构房屋的组成
二、门式刚架结构的特点

重量轻(20～50kg/m2)
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，
端部柱间支撑考虑温度应力影响宜设置在第 二柱间。 当房屋内设有不小于5t的吊车时，柱间支撑
宜用型钢；当房屋中不允许设置柱间支撑时，
应设置纵向刚架。
⑤ 刚架转折处（单跨房屋边柱柱顶和屋脊，以及多
跨房屋某些中间柱顶和屋脊）宜沿房屋全长设置
刚性系杆。
刚性系杆可由檩条兼作，此时檩条应满足压
弯杆件的刚度和承载力要求，若刚度或承载力不
天窗架
吊车梁
山墙抗风柱
轻钢结构工业厂房
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。
压型钢板外墙板
一、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、聚氨
轻型房屋钢结构体系
在传统观念中，一般指由圆钢、小角钢 （∟45×4及∟56×36×4以下）组成的小型或小
跨度屋架、钢架结构，采用砖墙、混凝土墙板和
屋面板，多用于小型厂房、仓库或临时建筑。
随着冷弯薄壁型钢和彩色压型钢板等新型围
护结构和材料的出现，其概念已发生根本性变革，
与传统钢结构相比，其“轻”主要体现在:
12.1 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： 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。 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。
屋面刚架用钢量仅为普通钢屋架用钢量的1/5～
1/10(20～50kg/m2)，是一种经济可靠的结构形式。
四、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。
五、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。
六、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
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
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/L＝0.75是比较合理的。
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ຫໍສະໝຸດ Baidu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。