钢结构课程设计-门式钢架

浅析门式钢架设计方法

摘要：本文简要介绍了门式轻钢结构的概况，对它的设计方法、设计步骤和设计中需要注意的问题，做了简要介绍，有利于对轻型门式钢架结构设计有较为完整的认识。关键词：轻型门式钢架；结构设计

中图分类号：tg802 文献标识码：a

门式刚架作为一种传统的结构体系，该类结构的上部主构架包括刚架斜梁、刚架柱、支撑、檩条、系杆、山墙骨架等。门式钢架轻型房屋钢结构设计一般采用以概率理论为基础的极限状态设计法，按分项系数设计表达式进行计算；承重构件按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行设计。

结构体系布置

轻型门式钢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150m。当建筑尺寸超过时，应设置温度伸缩缝。温度伸缩缝克通过设置双柱，或设置次结构及檩条的可调节构造来实现。

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。布置主要原则如下：

①柱间支撑和屋面支撑必须布置在同一开间内，形成抵抗纵向

荷载的支撑桁架。支撑桁架的直杆和单斜杆应采用刚性系杆，交叉斜杆可采用柔性构件。

②支撑的间距一般为30~40m,不应大于60m。

③支撑可布置在温度区间的第一个或者第二个开间。当布置在第二个开间时，第一个开间的响应位置应设置刚性系刚。

二、门式钢架荷载取值

门式钢架房屋上作用的荷载一般有：恒载（结构自重和设备重），活载（包括屋面均布活载、检修集中荷载、积灰荷载、雪荷载等），风载，温度，吊车，还有地震荷载（水平和竖向）。由于轻钢结构自重较轻，所以对地震的反应也较轻，这一点对抗震非常有利。

应用技术与设计

2018年第03期129随着社会经济的发展以及科学技术的提升，钢结构厂房得到了广泛应用，其中轻型钢结构凭借自重较轻、安装便捷、加工制造简单等特点被广泛应用到厂房设计之中。设计者需要采用科学有效的轻型钢结构工业厂房设计方案，严格遵守设计轻型钢厂房的相关规章制度，让厂房兼具实用性、安全性和经济性。1　运用轻钢结构设计厂房的必要性钢结构在刚度、强度以及延展性方面均比钢筋混凝土具有优势，钢结构在本质属性和性能上明显优于钢筋混凝土。与钢筋混凝土相比，钢结构更适用于大跨度构件的建筑形式，能够有效增加设计的灵活性，让空间利用率实现最大化。随着钢铁行业的迅猛发展，钢结构既具有质量优势，还具有价格优势。与钢筋混凝土结构相比，钢结构具有取材方便、用料节省等特点，能够在保证质量的同时有效降低成本。参与混凝土建筑结构的施工人员远远多于参与钢结构的施工人员，轻钢结构厂房在具体施工时能够减少人力，节约人工成本。钢结构具有安装制作科学便捷、质量稳固可靠的特点，与混凝土结构相比，钢结构操作起来更为简单快捷。与此同时，钢结构相对灵活，具有极强的可塑性，遇到问题时更容易调整，当遇到需要附加支撑系统的情况时，钢结构能够有效提高施工效率。除此之外，轻钢结构具有较高的性价比，具有明显的经济效益。不得不说，钢结构的设计节点比混凝土结构要多很多。然而，钢结构能够采取规模化制作方式，能够有效降低生产成本，缩短厂房的竣工时间。另外，钢结构厂房的建筑材料能够重复利用，比混凝土结构环保。2　运用轻钢结构设计厂房的要点2.1　结构选型和柱网布置具体的使用需求以及建筑布局是决定门式钢架跨度的基本要素。钢梁内不同的含钢量使得门式钢架的跨度各有不同，跨度越大，则钢梁内平均用钢量越少。门式钢架的跨度大多控制在9-36m之间，其中跨度在21-30m这个区间范围内的性价比最优。柱网布置的最佳范围区间为6-9m，门式钢架的跨度越大则柱距越大，大跨度门式钢架的跨度和柱距要尽量控制在3.5-5m之间。门式钢架的房屋高度基本在4.5-9m之间，屋面的坡度最好能够高于5%，以有效缓解屋面荷载等。设计者在设计门式钢架轻型钢结构厂房结构时要结合具体使用需求，适当降低钢架的高度和坡度。当前钢柱截面大多为工字型截面，这种钢柱截面的腹板和翼缘在处理上具有不同的处理方式，以使得，门式钢架构件能够达到建设所需的强度。在具体应用时，设计者可以根据现实需要采用不同的工艺处理方式，以满足多种不同情况的需求。门式钢架结构的柱脚大多为绞接，这种处理方式能够满足建设需要，还能在一定程度上降低工程造价成本。当钢柱处于要受到较大的竖向荷载或水平荷载这类特殊情况时，柱脚宜采用刚接。2.2　基础设计要素在设计门式钢架轻型钢结构厂房结构时，设计者可以模拟现实条件进行实验，根据门式钢架搭建对应的模型，透过模型判断厂房结构的基本受力点，确保厂房结构的稳固性和科学性。钢柱所受的荷载可以被称之为厂房基础所受的力，设计者可以通过计算模型中钢柱的荷载力以及偏心荷载的偏心距，了解厂房结构设计时的要点。根据轻钢结构厂房基础受力特点，设计者在设计厂房结构时需要注意以下因素：首先，厂房内放置的大量大型机械设备或货物会产生多量的堆积荷载，导致基础偏心距增大，在这种情况下，审核和验算基础设计是十分必要的；其次，轻钢结构的杰出特点便是自重较轻，基于轻钢结构产生的基底净反力也就相应的较少。因风荷载导致的水平荷载由于十分常见可以忽略不计；再次，轻钢结构厂房在设计时厂房的基础大多不深，根基的深浅情况对受力具有不可忽视的重要影响。设计者可以结合当地的地质等实际情况以及厂房的需要适当增大根基的掩埋深度，以有效增强厂房的抗倒覆能力。设计者在进行设计厂房时需要结合建设厂房的不同需求，选择具有功能性的厂房形式，细致分析厂房根基的受力点，并根据受力点的差异对厂房的基础形式进行必要的调整。有的厂房内需要放置大量的带荷机械设备，设计者在设计厂房结构时可以选用刚性柱脚。厂房虽然已经采用了符合实际需求的刚性柱脚，然而在实际应用中，厂房会在外力的作用下导致偏移，致使偏心距扩大。2.3　厂房的支撑体系布置和钢结构保养门式钢架属于平面内受力，门式钢架轻钢厂房具备对抗平面内荷载的能力，但是在对抗平面外荷载方面，门式钢架轻钢厂房需要借助各种支撑体系。支撑系统作为保证门式钢架轻钢厂房稳定性的关键构造结构，设计者在设计时需要结合实际情况选择适宜的应用方式。柱间支撑和屋面支撑是支撑系统常见的分类方式。型钢一般适用于屋面支撑杆件。当前以钢管刚性系杆和圆钢柔性拉杆相结合的形式作为结构形式，用来承担由屋面荷载导致的水平荷载。柱间支撑在具体表现形式上具有多样性，其中识字交叉式凭借其简单、直接、节省的特点得到了广泛应用。由于钢结构构件在使用过程中容易被锈蚀，因此，钢结构的保养和防腐十分重要。油漆工艺是当前钢结构防腐的主要方式。为了延长钢结构的使用年限，厂房要进行定期的维护和保养。3　结语伴随着社会主义市场经济的发展，门式钢架轻型钢结构厂房的应用范围越来越广泛。门式钢架轻型钢结构具有钢筋混凝土所不具备的优势，设计者在设计厂房结构时需要将厂房的安全问题放在首位，选用适宜的工艺技巧，不断调整和优化设计理念，有效增强厂房的稳固性，在降低成本的同时减少污染。参考文献：[1] 杨宏超.门式钢架轻型钢结构厂房设计的相关问题分析[J].城市建筑,2016(21):51-51.[2] 王晓波.浅谈门式钢架轻型钢结构工业厂房的结构设计与研究[J].建筑与预算,2017(8):25-27.门式钢架轻型钢结构厂房结构设计分析赵　宁（山西国控环球工程有限公司，山西　太原　030024）摘　要：在当前社会经济发展形势下，门式钢架轻型钢结构厂房得到了普及和广泛应用。安全、稳定、经济是设计者设计门式钢架轻型结构厂房结构时需要重点关注的因素。文章将结合轻钢结构的特点和相关规章制度，简要分析门式钢架轻型钢结构厂房结构设计。关键词：门式钢架；轻钢结构；厂房设计

门式钢架轻型钢结构厂房设计

摘要：随着我国经济社会的转型升级，工业生产快速发展，生产企业的注册貴大幅增加。对于企业的生产厂房来说，一般情况下采用钢结构。这主要是因为钢结构厂房具有施工周期短、强度高和重量轻等优点。本文主要是对厂房设计的钢结构设计要求进行分析研究，进而提出了以下方面的内容。

关键词：厂房设计；钢结构设计；要点研究

1前言

随着时代的发展，工业厂房正在朝着重型复杂工业厂房的方向发展，柱距、跨度以及吨位都越来越大。从上个世纪九十年代开始，我国钢结构厂房经过了突飞猛进的发展，设计人员经过了大量的实践，积累了丰富的经验。经过实践研究表明，相较于传统的结构形式，钢结构厂房具有很大的优越性。本文以某设备库的设计为例，分析了钢结构厂房的设计要点。

2钢结构厂房基础简介

近年来，随着我国工业的迅速发展，厂房建设的需求量也不断增大，人们对厂房建筑也提出了更高的要求。在新的工业发展局势下，不仅要满足结构厂房基本的功能，还必须具有足够的安全性和对生产环境的适应性，厂房基础是保证厂房结构安全、满足厂房多方面功能的保障，因此加强对厂房基础的设计研究是非常有价值的。

随着我国经济和技术的进步，我国钢铁产量迅速增加，具有优质性能的钢材也大量出现，钢结构厂房建设具有易操作、省时、高效的特点，在日后的维护过程中，钢结构厂房承重能力较好，可以通过简单的焊接技术进行修复，而且还具有抗震能力强的优势。钢结构厂房的应用已经渗透到很多大型的工业厂房以及公共建筑等方面，对促进我国经济的迅速增长起到了很大的推动作用。正是因为钢结构厂房具有这些独特的优势、运用如此广泛，加强厂房的基础建设才显得尤为重要。钢结构厂房基础是指承受整个厂房建筑、工艺设备、管道、钢结构本身以及地震作用等载荷，并将作用力传给地基的土建结构。在钢结构厂房建筑规模不断扩大的生产形势下，厂房的基础设计往往会成为整个工程项目能否顺利完成的关键因素。因此，加强钢结构厂房的基础设计，系统分析基础的受力特征对促进钢结构厂房的安全建设，更好地为工业发展服务具有非常重要的意义。

门式刚架设计讲解

1综合概述

门式刚架就是典型得轻型钢结构,也就是目前国内应用最为广泛得轻型钢结构体系。

早期典型得门式刚架就是1910年布鲁塞尔世博会得德国机械工程展厅,采用了多层阶形钢框架结构;1９32年建成得德国埃森煤矿税收协会采用了门式钢框架结构。1954年由托罗哈设计得德国地铁站,采用得就是典型得门式刚架结构,她把装饰效果与门式刚架得受力完美结合。

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在国外预制轻钢建筑进入中国之前,中国就开始了自己得轻钢建筑体系得研究、２0世纪70~８0年代,部分设计人员已经开始尝试全钢结构建筑;但由于钢产量得限制及设计方法陈旧,钢结构建筑在中国发展举步维艰。在改革开放得十多年间,数不清得国外轻钢建筑厂商驻入中国,无数得本地轻钢建筑公司涌现。我国钢结构体系得发展大致经过了这样得时期:1990年以前,钢结构建筑在工业领域中得主要应用就是重型厂房中得排架结构体系,在民用领域中得主要应用就是螺栓球或焊接球网架结构;自1９90年代起,钢结构在我国进入了快速得全面得发展与应用时期。门式刚架结构被大量应用于工业厂房、超市、仓库中;钢框架在多高层建筑中也得到了越来越多得应用;薄壁彩钢板大量应用于各类结构得维护体系与无梁无柱穹顶中;钢管直接汇交焊接结构及其与高强度拉索得组合结构已推广应用于各类体育、文化等公共建筑中;冷弯薄壁型钢截面除广泛应用于檩条等维护 结构构件外也开始作为结构得主要受力构件或其组成部件得到应用、聞創沟燴鐺險爱氇谴净、现代钢结构体系由热轧截面、焊接截面与冷弯薄壁型钢截面构件组成。人们往往将钢结构划分为普通钢结构与轻型钢结构两大类。但就是,究竟如何定义或区分这两类结构,却存在着很多不同得标准、例如,结构跨度得标准,结构层数得标准,结构用途得标准,吊车吨位得标准等。这些标准都有一定得合理性,但就是都就是建立在结构体系外在因素或特征基础上得。事实上,轻型钢结构体系得本质就是“轻",实现这一本质得条件就是截面板件要“薄”,“薄”得板件受力时,容易造成局部失稳,局部失稳后,构件仍然具有承载能力,所以设计时必然要考虑板件局部失稳后得极限强度。