(完整版)第1章轻型门式刚架结构

(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。

门式刚架轻型房屋钢结构设计及施工(1)自《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS 102：98）公布已来，此类工程发展很快，但也陆续听到一些令人不安的情况。

去年雨水较大，降雪较多，有些地方雪特别大，结构被压坏恐怕很难避免，但有的地方雪不大房子也有垮的，漏水的更多。

另外，也看到一些工程，有的框架梁太细，令人担心，遇到大雪很可能出问题。

有的骨架立起来摇摇晃晃，没有支撑，说装上墙板就好了，好象有了墙板就可以不支撑。

现在排架多起来。

用钢筋砼柱、轻钢梁，造价较低，但有的严重不合规定。

以下就轻钢结构设计及施工谈自己的几点体会。

关键词：门式刚架钢结构一。

设计方面1.屋面活荷载取值框架荷载取0.3kN/m2 已经沿用多年，但屋面结构，包括屋面板和檩条，其活荷载提高到0.5kN/m2.《钢结构设计规范》规定不上人屋面的活荷载为0.5kN/m2，但构件的荷载面积大于60m2的可乘折减系数0.6.门式刚架一般符合此条件，所以可用0.3kN/m2，与钢结构设计规范保持一致。

国外这类，考虑0.15 -0.5N/m2的附加荷载，而我们无此规定，遇到超载情况，就出安全问题。

设计时可适当提高至0.5kN/m2.现在有的框架梁太细，檩条太小，明显有人为减少荷载情况，应特别注意，决不允许在有限的活荷载中“偷工减料”。

2.屋脊垂度控制框架斜梁的竖向挠度限值一般情况规定为1/180，除验算坡面斜梁挠度外，是否验算跨中下垂度？过去不明确，可能不包括屋脊点垂度。

现在应该是计算的。

一般是将构件分段，用等截面程序计算，每段都计算水平和竖向位移，不能大于允许值，等于验算跨中垂度。

跨中垂度反映屋面竖向刚度，刚度太小竖向变形就大。

的度本来就小，脊点下垂后引起屋面漏水，是漏水的原因之一。

有的工程由于屋面竖向刚度过小，第一榀刚架与山墙间的屋面出现斜坡，使屋面变形。

本人有此想法，刚架侧移后，当山尖下垂对坡度影响较大时（例如使坡度小于1/20），验算山尖垂度，以便对屋面刚度进行控制。

文章编号：1009-6825（2012）34-0038-03轻型门式刚架结构设计研究★收稿日期：2012-09-22★：中国石油天然气集团公司重点项目资助（项目编号：S2011-4E ）作者简介：唐鹭（1984-），女，工程师；董君（1982-），男，工程师；陈海鹏（1980-），男，工程师唐鹭董君陈海鹏（中国石油集团工程设计有限责任公司西南分公司，四川成都610041）摘要：说明了轻型门式刚架的主要特点，简要介绍了目前门式刚架应用的状况，总结了门式刚架结构形式，对其材料的选用，梁、柱、檩条设计及其荷载计算、侧位移计算进行了详细的研究和分析，以便于轻型门式刚架的推广。

关键词：门式刚架，荷载，荷载组合，铰接，刚接，计算长度中图分类号：TU391文献标识码：A0引言门式刚架结构在我国的应用始于20世纪60年代初期，由于柱网布置灵活，最大跨度可做到70m ，可用于大空间建筑体，但是科学、经济的跨度为9m 36m ，因此门式刚架常用于体育馆、展览厅、车库、工业厂房、仓库等。

由于它具有质量轻、施工方便且施工周期短等特点，因此在近十多年来得到了迅速的发展，目前国内有大量的钢结构工程正在开展。

1轻型门式刚架结构形式轻型门式刚架结构是梁、柱构件单元的组合体，其形式种类多样，在单层工业和民用房屋的钢结构中应用较多的是单跨、双跨或多跨的单双坡形门式刚架。

按构件体系分，有实腹式与格构式；按截面形式分，有等截面和变截面。

实腹式刚架的截面一般为工字形，格构式刚架的截面通常为矩形或三角形。

单层门式刚架主要是以焊接H 形钢（等截面或变截面）或热轧H 形钢（等截面）或格构式门式刚架作为主要承重骨架，用冷弯薄壁型钢（C ，Z ，H 形等）做檩条与墙梁；采用压型金属板做屋面和墙面，并在屋面梁之间、柱之间设置支撑的一种结构体系。

2轻型门式刚架设计2．1建筑结构平面布置通过大量的工程实践，并综合各种因素总结出如下经验成果：轻型门式刚架的跨度宜为9m 36m ，通常以3m 为模数；房屋高度，无吊车时一般为4．5m 9m ，有吊车时常为9m 12m ；房屋坡度宜取1/8 1/20，在雨水较多地区可取较大值；门式刚架间距，即柱网轴线纵方向的距离宜为6m ，亦可采用7．5m 或9m ，最大可采用12m ，当跨度较小时可采用4．5m ；当门式刚架房屋纵向长度超过300m 或横向长度超过150m 时应设置伸缩缝。

《建筑钢结构设计》复习思考题2016.11.24第1章轻型门式刚架结构1.单层门式刚架结构有哪些特点？（1）质量轻（2）工业化程度高，施工周期短（3）综合经济效益高（4）柱网布置比较灵活2.轻型门式刚架的适用范围及截面形式？柱脚形式？(1).屋面荷载较小，横向跨度为12～48m(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。

门式刚架柱脚分为铰接和刚接两种连接形式。

当吊车起重量≥5吨时应考虑设置刚性柱脚。

当有桥式吊车或刚架侧向刚度过弱时为刚接柱脚。

3.什么是摇摆住？摇摆柱：梁柱节点铰接连接4.门式刚架柱间支撑的布置原则是什么？柱间支撑的间距应根据房屋柱距、纵向受力情况、温度以及安装条件确定，无吊车时宜取30m-45m，端部柱间支撑宜设置在第一或第二柱间。

●当房屋高度较大时，柱间支撑应分层设置；有吊车时，下层柱间支撑宜设置在温度区中部。

柱间支撑间距不大于50m。

●端部柱间支撑考虑温度应力影响宜设置在第二柱间。

5.门式刚架所受的荷载有哪些？风荷载在规范中是怎么考虑的，风荷载标准值如何计算？风荷载系数是什么？风荷载系数 w考虑了结构内、外风压最大值组合。

风可以从任意方向吹来，需要考虑“鼓风效应”（+i）和“吸风效应”（-i）分别与外部压力系数组合的两种工况。

设计时，两种工况均需要考虑，取最不利工况。

6.荷载效应组合的原则是什么？（1）屋面均布活荷载不与雪荷载同时考虑，应取两者中的较大者（2）积灰荷载应与雪荷载或屋面均布活荷载中的较大者同时考虑（3）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（4）多台吊车的组合应符合《荷载规范》的规定（5）当需要考虑地震作用时，风荷载不与地震作用同时考虑7.刚架侧移计算的原则是什么？（1）变截面门式刚架柱顶侧移应采用弹性分析方法确定。

第一章1、轻型门式刚架结构的定义及适用范围及特点定义：单层门式刚架是指以轻型焊接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（槽钢、卷边槽钢、Z形等）做檩条、墙梁；以压型金属板（压型钢板、压型铝板）做屋面、墙面；采用聚苯乙烯泡沫塑料、硬质聚氨酯泡沫塑料、岩棉、矿棉、玻璃棉等作为保温隔热材料并适当支撑的一种轻型房屋结构体系。

适用范围：1、具有轻型屋盖和轻型墙板的房屋，2、门式刚架的跨度取横向钢架柱间的距离宜为9-36m，3、无桥式吊车或有起重量不大于20t的中轻级工作制（A1-A5）桥式吊车或3t悬挂式起重机的单层房屋钢结构，4、不适于强腐蚀介质环境的房屋特点：1、质量轻2、工业化程度高，施工周期短3、综合经济效益高4、柱网布置比较灵活5、门式刚架体系的整体性可以依靠檩条、墙梁及隅撑来保证，从而减少了屋盖支撑的数量，同时支撑多用张紧的圆钢制成，很轻便6、门式刚架的梁、柱多采用变截面杆、可以节省材料7、组成构件的杆件较薄，对制作、涂装、运输、安装的要求高8、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2、门式刚架的结构类型按跨度分：单跨(ab) 双跨（e f g i）多跨(c d)按屋面坡脊数分：单脊单坡(a) 单脊双坡(bcdgh ) 双脊双坡(efi)3、门式刚架结构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、端部支撑宜设置在温度区端部的第一或第二个开间。

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，一般取30-45m；有吊车时不宜大于60m；4、当房屋高度较大时，柱间支撑应分层设置，当房屋宽度大于60m时，内柱列宜适当设置支撑；5、当端部支撑设在端部第二个开间时，在第一个开间的相应位置应设置刚性系杆；6、在钢架转折处应沿房屋全长设置刚性系杆；7、由支撑斜杆等组成的水平桁架，其直腹杆宜按钢性系杆考虑；8、刚性系杆可由檀条兼任，此时檩条应满足压弯构件的承载力和刚度要求，当不满足时可在钢架斜梁间设置钢管，H形钢或其他截面形式的杆件。

第1章轻型门式刚架结构1．1 概述1．1．1 单层门式刚架结构的组成如图1—1所示，单层门式刚架结构是指以轻型焊接H形钢(等截面或变截面)、热轧H形钢(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；以压型金属板(压型钢板、压型铝板)做屋面、墙面；采用聚苯乙烯泡沫塑料、硬质聚氨酯泡沫塑料、岩棉、矿棉、玻璃棉等作为保温隔热材料并适当设臵支撑的一种轻型房屋结构体系。

在目前的工程实践中，门式刚架的梁、柱构件多采用焊接变截面的H形截面，单跨刚架的梁-柱节点采用刚接，多跨者大多刚接和铰接并用。

柱脚可与基础刚接或铰接。

围护结构采用压型钢板的居多，玻璃棉则由于其具有自重轻、保温隔热性能好及安装方便等特点，用作保温隔热材料最为普遍。

1．1．2 单层门式刚架结构的特点单层门式刚架结构和钢筋混凝土结构相比具：有以下特点：(1)质量轻围护结构由于采用压型金属板、玻璃棉及冷弯薄壁型钢等材料组成，屋面、墙面的质量都很轻，因而支承它们的门式刚架也很轻。

根据国内的工程实例统计，单层门式刚架房屋承重结构的用钢量一般为10～30kg／m2；在相同的跨度和荷载条件情况下自重约仅为钢筋混凝土结构的1／20～1／30。

由于单层门式刚架结构的质量轻，地基的处理费用相对较低，基础也可以做得比较小。

同时在相同地震烈度下门式刚架结构的地震反应小，一般情况下，地震作用参与的内力组合对刚架梁、柱杆件的设计不起控制作用。

但是风荷载对门式刚架结构构件的受力影响较大，风荷载产生的吸力可能会使屋面金属压型板、檩条的受力反向，当风荷载较大或房屋较高时，风荷载可能是刚架设计的控制荷载。

(2)工业化程度高，施工周期短门式刚架结构的主要构件和配件均为工厂制作，质量易于保证，工地安装方便。

除基础施工外，基本没有湿作业，现场施工人员的需要量也很少。

构件之间的连接多采用高强度螺栓连接，是安装迅速的一个重要方面，但必须注意设计为刚性连接的节点，应具有足够的转动刚度。

第一章轻型钢结构加工制造的基本知识轻型钢结构工程是一个系统工程，它包括设计、加工制造和施工安装三个过程；包含的具体内容有：主结构系统、次结构系统和围护系统三大方面。

了解轻型钢结构各个组成部分的加工制造过程对于工程师而言是十分必要的。

主结构系统包括主刚架和支撑体系。

支撑体系包括水平支撑、柱间支撑和刚性系杆等部分。

由于支撑体系采用的构件大多为圆钢、角钢和钢管等，构件简单、制作方便，且支撑体系节点多为标准节点，因此这部分产品大多为各公司的标准产品。

本章仅从轻型钢结构的主刚架和围护系统两方面介绍轻型钢结构的加工制造；同时介绍钢结构的防腐处理和防火处理的相关知识。

第一节 H型钢的制作及其设备轻型钢结构的主刚架包括门式刚架和山墙抗风柱等部分。

主刚架作为建筑结构的骨架，支承整个建筑结构系统，承受和传递着各类荷载。

根据跨度、高度及荷载的不同，门式刚架的梁、柱一般采用变截面或等截面的实腹式焊接H型截面或轧制H型截面。

变截面构件通常改变腹板的高度做成楔形形状，必要时也可改变腹板的厚度。

结构构件在运输单元内一般不改变翼缘截面，邻接的运输单元可采用不同厚度和宽度的翼缘截面。

因受加工设备限制，H 型钢截面高度一般不能超过2m。

下面将按焊接H型钢生产工艺流程的顺序介绍焊接H型钢的制作机器设备。

一、板材下料切割板材下料切割的方法有：机械切割法、气割法、等离子切割法等。

在钢结构制造厂中，一般情况下，钢板厚度在12～16mm以下的直线型切割，采用剪切下料。

常用的剪切机械有剪板机。

气割多用于带曲线的零件和厚钢板的切割。

气割能切割各种厚度的钢材，设备灵活、费用经济、切割精度较高，是目前使用最广泛的切割方法。

气割按切割设备可分为：手工气割、半自动气割、仿型气割、多头气割、数控气割和光电跟踪气割。

焊接H型钢生产线的下料设备一般配备数控多头切割机或直条多头切割机，此类切割设备是高效率的板条切割设备，纵向割矩可根据要求配置，可一次同时加工多块板条。

轻型房屋钢结构实用技术手册（门式刚架轻钢住宅）魏潮文弓晓芸陈友泉第一篇概述第一章材料第一节结构钢材在门式刚架轻型房屋钢结构及轻钢住宅中所用钢材主要有普通碳素结构钢和低合金结构钢，其标号（牌号）按屈服强度级别表示，如Q235,Q345,标号中的数字表示其屈服强度（Mpa）;按质量等级Q235分为A、B、C、D 四个等级,Q345分为A、B、C、D、E五个等级，分别对应于相应的化学成分、冲击功及脱氧方法等，以便于应用。

1.1.1-1普通碳素结构钢普通碳素结构钢当采用Q235时，其化学成分及力学性能均应符合现行国家标准《碳素结构钢》（GB/T700-1988）的规定。

Q235钢按化学成分含量或限值的不同，以及脱氧（冶炼）方法与冲击韧性的不同分为A、B、C 、D四个等级，其脱氧方法分别以符号F、b、Z、TZ表示沸腾、半镇静钢及镇静钢、特殊镇静钢，因此在设计中应注明所用钢材的牌号、级别，对Q235A、B级钢尚应注明脱氧方法，如Q235B（即Q235BZ，对于镇静钢可不注脱氧方法的符号Z），Q235AF，Q235BF等。

Q235级钢的力学性能、冷弯性能及化学成分要求分别见表1.1.1-1～表1.1.1-3。

表1.1.1-1 Q235级钢力学性能表1.1.1-2 Q235级钢冷弯性能注：B为试样宽度；a为钢材厚度（直径）。

表1.1.1-3 Q235级钢化学成分注：A级钢含碳量、含锰量及B、C、D级钢碳锰含量下限在保证力学性能条件下可不作交货条件。

1.1.1-2低合金结构钢采用牌号Q345时，其力学性能及化学成分均应符合现行国家标准《低合金高强度结构钢》（GB/T1591－1994）的规定，且亦按化学成分、伸长率及冲击功等的不同分为A、B、C、D、E等五个等级，在设计中亦应注明所选用的牌号及等级，如Q345A或Q345C等；其力学性能及化学成分要求分别见表1.1.1-4、表1.1.1-5。

表1.1.1-4 Q345级钢的力学性能 mm表1.1.1-5 Q345级钢的化学成分1.1.1-3钢材选用1．为保证承重结构的承载能力和防止在一定条件下出现脆性破坏，应根据结构的重要性、荷载特征、结构形式、应力状态、连接方法、钢材厚度和工作环境等因素综合考虑，选用合适的钢材牌号和材性。