门式刚架结构设计
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结构自重：按《建筑结构荷载规范》GB50009采用 悬挂荷载：按实际情况 ➢可变荷载 屋面活荷载：对压型钢板屋面，按水平投影计，一般 取0.5kN/m2，可取0.3kN/m2 施工检修集中荷载（人和小工具的重力）：1kN ，按 最不利位置
屋面雪荷载和积灰荷载 ：按GB50009 采用，考虑荷载
增大系数和不均匀系数。
截面形式 ➢无桥式吊车：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 ➢有桥式吊车：柱宜采用等截面形式
柱脚形式 ➢无桥式吊车：多按铰接支承设计，通常为平板支座 ➢有桥式吊车：刚接
坡度 1/20~1/8
运输单元 ➢ 柱子单独一个，梁可为多个。单元内焊接，单元间可 通过端板用高强螺栓连接
✓ 焊接板件 ≥3mm
图1.2 变截面门式刚架
✓ 冷弯构件 ≥1.5mm
✓ 压型钢板 ≥0.4mm
1.1.3 我国工程应用情况
➢ 始于20世纪60年代，屋面用瓦材。 ➢ 20世纪70年代在工程上极少应用； ➢ 20世纪80年代在经济特区引进国外门式刚架轻钢
房屋，压型钢板始见用于屋面和墙面； ➢ 20世纪90年代初外国轻钢企业进入中国大陆，带
➢ 工业化程度高，施工周期短
主要构件工厂制作，现场高强螺栓安装
➢ 综合经济效益高 ➢ 柱网布置比较灵活 ➢ 门式刚架整体性依靠檩条、墙梁和隅撑来保证，支
撑多用张紧的圆钢
➢ 梁柱多用变截面，省材
✓ 梁、柱腹板利用屈曲后强度
✓ 塑性设计不再适用（多个塑性铰 ）
✓ 摇摆柱
✓ 柱脚约束
✓ 应力蒙皮效应
➢ 板件较薄
动了内资轻钢企业的发展。中期以来，采用门式 刚架轻型房屋钢结构的工程数量越来越多，工程 规模越来越大，充分展示了这种结构的优越性。
国家标准的制订情况
➢《冷弯薄壁型钢结构技术规范》
1966年版本未颁布； TJ18-75 GBJ18-87 GB50018-2002
➢《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》
CECS102:98 CECS102:2002
注 ： ① 表 中 正 号 (压 力 )表 示 风 力 由 外 朝 向 表 面 ， 负 号 (吸 力 )表 示 风 力 自 表 面 向 外 离 开 ， 下 同 ；
(a)
(b)
图图1.55刚刚架架的 的风 荷风载载体 体型 系型数系分数区 分区
(a) 双 坡 刚 架 ； (b) 单 坡 刚 架
➢ 荷载效应组合: 应符合以下原则 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 积灰荷载应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 的其它荷载同时考虑； ⑷ 多台吊车的组合应符合GB50009的规定； ⑸ 风荷载不与地震作用同时考虑。
1.2 结构形式 和结构布置
1.2.1 门式刚架的结构形式
按跨度：单跨、双跨、多跨刚架以及带挑檐的和带毗屋的形式 按屋面坡脊数：单脊单坡、单脊双坡和多脊多坡
图1.3 门式刚架形式示例（一）
常做成一个大双坡屋面，避免渗漏和堆雪 图1.3 门式刚架形式示例（二）
单脊双坡多跨刚架 ➢无桥式吊车：中柱多为摇摆柱 ➢有桥式吊车：中柱宜两端刚接
➢ 在进行刚架内力分析时，需要考虑的荷载效应组合有： ⑴ 1.2× 永久荷载＋0.9× 1.4× [积灰荷载＋max｛屋面均 布活荷载、雪荷载｝＋（风荷载＋吊车竖向荷载＋吊车 水平荷载）］； ⑵ 1.0× 永久荷载＋1.4× 风荷载
当高度小于10m时，应按10m高度处的数值采用；
s——风荷载体型系数，考虑内、外风压最大值的组合，含阵风系数。
其中 风载体型系数按美国MBMA手册的规定采用。
表 1刚架的风荷载体型系数
分
区
建筑
端
区
中间区
类型
1E 2E 3E 4E 5E 6E 1
2
3
4
5
6
封闭式 部分封闭式
＋ 0.50 － 1.40 － 0.80 － 0.70 ＋ 0.90 － 0.30 ＋ 0.25 － 1.00 － 0.65 － 0.55 ＋ 0.65 － 0.15 ＋ 0.10 － 1.80 － 1.20 － 1.10 ＋ 1.00 － 0.20 － 0.15 － 1.40 － 1.05 － 0.95 ＋ 0.75 － 0.05
门式刚架结构设计
1.1 概述
1.1.1 单层门式刚架的组成
✓ 主承重骨架 ✓ 檩条、墙梁 ✓ 屋面、墙面 ✓ 支撑
柱距
1.1 概述
1.1.1 单层门式刚架的组成
1.1 概述
1.1.1 单层门式刚架的组成
1.1 概述
1.1.1 单层门式刚架的组成
1.1.2 单层门式刚架结构的特点
➢ 质量轻
一般10~30kg/m2，基础费用低。地震反应小，注意风吸力
吊车荷载：竖向和水平荷载，按GB50009采用。
地震作用：按《建筑抗震设计规范》 GB50011采用。 风荷载：按《规程》，垂直于建筑物表面的风荷载：
wk szw0
wk——风荷载标准值（kN/m2）；
百度文库1.4/1.33
w0——基本风压，按《建筑结构荷载规范》的规定值乘以1.05采用；
z——风荷载高度变化系数，按《建筑结构荷载规范》的规定采用；
设置伸缩缝的方法：双柱；檩条螺栓采用长圆孔
有吊车时设置双柱，加插入距
图1.4 有吊车时的插入距
➢ 檩条布置 ✓ 一般等间距布置，间距由计算确定； ✓ 屋脊附近双檩（距屋脊≤200mm ）； ✓ 天沟附近布置一根以固定天沟； ✓ 考虑天窗、采光带等的具体情况。
➢ 墙梁布置 ✓ 考虑门窗、挑檐、雨棚等的具体情况； ✓ 压型钢板墙面宜布置在柱外； ✓ 间距由计算确定。
➢支撑和刚性系杆布置 布置原则： 温度区段 柱间支撑与屋面横向支撑同时设置 位置、间距 高度大时分层设，跨度大时内柱设 刚架转折处 支撑组成水平桁架 支撑形式： 十字交叉圆钢支撑，夹角300~600 型钢支撑
1.3 刚架设计
1.3.1 荷载及荷载组合
除《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》(CECS 102) 有专门规定外，按《建筑结构荷载规范》(GB50009)采用 ➢永久荷载
吊车 ➢悬挂吊车：起重量不大于3吨 ➢桥式吊车：不大于20吨，轻、中级工作制
1.2.2 结构布置
➢刚架的建筑尺寸和布置
跨度：9~36m；高度：4.5~9m（室内净空）；
柱轴线：下端中心线或柱外皮
梁轴线：最小截面中线，与上表面平行
柱距：6m，7.5m或9m 挑檐：0.5~1.2m 温度区段：纵向≤300m，横向≤150m。
屋面雪荷载和积灰荷载 ：按GB50009 采用，考虑荷载
增大系数和不均匀系数。
截面形式 ➢无桥式吊车：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 ➢有桥式吊车：柱宜采用等截面形式
柱脚形式 ➢无桥式吊车：多按铰接支承设计，通常为平板支座 ➢有桥式吊车：刚接
坡度 1/20~1/8
运输单元 ➢ 柱子单独一个，梁可为多个。单元内焊接，单元间可 通过端板用高强螺栓连接
✓ 焊接板件 ≥3mm
图1.2 变截面门式刚架
✓ 冷弯构件 ≥1.5mm
✓ 压型钢板 ≥0.4mm
1.1.3 我国工程应用情况
➢ 始于20世纪60年代，屋面用瓦材。 ➢ 20世纪70年代在工程上极少应用； ➢ 20世纪80年代在经济特区引进国外门式刚架轻钢
房屋，压型钢板始见用于屋面和墙面； ➢ 20世纪90年代初外国轻钢企业进入中国大陆，带
➢ 工业化程度高，施工周期短
主要构件工厂制作，现场高强螺栓安装
➢ 综合经济效益高 ➢ 柱网布置比较灵活 ➢ 门式刚架整体性依靠檩条、墙梁和隅撑来保证，支
撑多用张紧的圆钢
➢ 梁柱多用变截面，省材
✓ 梁、柱腹板利用屈曲后强度
✓ 塑性设计不再适用（多个塑性铰 ）
✓ 摇摆柱
✓ 柱脚约束
✓ 应力蒙皮效应
➢ 板件较薄
动了内资轻钢企业的发展。中期以来，采用门式 刚架轻型房屋钢结构的工程数量越来越多，工程 规模越来越大，充分展示了这种结构的优越性。
国家标准的制订情况
➢《冷弯薄壁型钢结构技术规范》
1966年版本未颁布； TJ18-75 GBJ18-87 GB50018-2002
➢《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》
CECS102:98 CECS102:2002
注 ： ① 表 中 正 号 (压 力 )表 示 风 力 由 外 朝 向 表 面 ， 负 号 (吸 力 )表 示 风 力 自 表 面 向 外 离 开 ， 下 同 ；
(a)
(b)
图图1.55刚刚架架的 的风 荷风载载体 体型 系型数系分数区 分区
(a) 双 坡 刚 架 ； (b) 单 坡 刚 架
➢ 荷载效应组合: 应符合以下原则 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 积灰荷载应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 的其它荷载同时考虑； ⑷ 多台吊车的组合应符合GB50009的规定； ⑸ 风荷载不与地震作用同时考虑。
1.2 结构形式 和结构布置
1.2.1 门式刚架的结构形式
按跨度：单跨、双跨、多跨刚架以及带挑檐的和带毗屋的形式 按屋面坡脊数：单脊单坡、单脊双坡和多脊多坡
图1.3 门式刚架形式示例（一）
常做成一个大双坡屋面，避免渗漏和堆雪 图1.3 门式刚架形式示例（二）
单脊双坡多跨刚架 ➢无桥式吊车：中柱多为摇摆柱 ➢有桥式吊车：中柱宜两端刚接
➢ 在进行刚架内力分析时，需要考虑的荷载效应组合有： ⑴ 1.2× 永久荷载＋0.9× 1.4× [积灰荷载＋max｛屋面均 布活荷载、雪荷载｝＋（风荷载＋吊车竖向荷载＋吊车 水平荷载）］； ⑵ 1.0× 永久荷载＋1.4× 风荷载
当高度小于10m时，应按10m高度处的数值采用；
s——风荷载体型系数，考虑内、外风压最大值的组合，含阵风系数。
其中 风载体型系数按美国MBMA手册的规定采用。
表 1刚架的风荷载体型系数
分
区
建筑
端
区
中间区
类型
1E 2E 3E 4E 5E 6E 1
2
3
4
5
6
封闭式 部分封闭式
＋ 0.50 － 1.40 － 0.80 － 0.70 ＋ 0.90 － 0.30 ＋ 0.25 － 1.00 － 0.65 － 0.55 ＋ 0.65 － 0.15 ＋ 0.10 － 1.80 － 1.20 － 1.10 ＋ 1.00 － 0.20 － 0.15 － 1.40 － 1.05 － 0.95 ＋ 0.75 － 0.05
门式刚架结构设计
1.1 概述
1.1.1 单层门式刚架的组成
✓ 主承重骨架 ✓ 檩条、墙梁 ✓ 屋面、墙面 ✓ 支撑
柱距
1.1 概述
1.1.1 单层门式刚架的组成
1.1 概述
1.1.1 单层门式刚架的组成
1.1 概述
1.1.1 单层门式刚架的组成
1.1.2 单层门式刚架结构的特点
➢ 质量轻
一般10~30kg/m2，基础费用低。地震反应小，注意风吸力
吊车荷载：竖向和水平荷载，按GB50009采用。
地震作用：按《建筑抗震设计规范》 GB50011采用。 风荷载：按《规程》，垂直于建筑物表面的风荷载：
wk szw0
wk——风荷载标准值（kN/m2）；
百度文库1.4/1.33
w0——基本风压，按《建筑结构荷载规范》的规定值乘以1.05采用；
z——风荷载高度变化系数，按《建筑结构荷载规范》的规定采用；
设置伸缩缝的方法：双柱；檩条螺栓采用长圆孔
有吊车时设置双柱，加插入距
图1.4 有吊车时的插入距
➢ 檩条布置 ✓ 一般等间距布置，间距由计算确定； ✓ 屋脊附近双檩（距屋脊≤200mm ）； ✓ 天沟附近布置一根以固定天沟； ✓ 考虑天窗、采光带等的具体情况。
➢ 墙梁布置 ✓ 考虑门窗、挑檐、雨棚等的具体情况； ✓ 压型钢板墙面宜布置在柱外； ✓ 间距由计算确定。
➢支撑和刚性系杆布置 布置原则： 温度区段 柱间支撑与屋面横向支撑同时设置 位置、间距 高度大时分层设，跨度大时内柱设 刚架转折处 支撑组成水平桁架 支撑形式： 十字交叉圆钢支撑，夹角300~600 型钢支撑
1.3 刚架设计
1.3.1 荷载及荷载组合
除《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》(CECS 102) 有专门规定外，按《建筑结构荷载规范》(GB50009)采用 ➢永久荷载
吊车 ➢悬挂吊车：起重量不大于3吨 ➢桥式吊车：不大于20吨，轻、中级工作制
1.2.2 结构布置
➢刚架的建筑尺寸和布置
跨度：9~36m；高度：4.5~9m（室内净空）；
柱轴线：下端中心线或柱外皮
梁轴线：最小截面中线，与上表面平行
柱距：6m，7.5m或9m 挑檐：0.5~1.2m 温度区段：纵向≤300m，横向≤150m。