钢结构课程设计—门式钢架
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钢结构的课程设计计算书
（1）1.2X永久荷载标准值十1.4X0.85X（屋面可变荷载标准值十风荷载标 准值十吊车荷载标准值）。
（2）1.0X永久荷载标准值十1.4X风荷载标准值；
上述（1）项组合主要用于截面强度和构件稳定性计算；（2）项组合主要用于 锚栓抗拉计算。
一般对轻型屋面的刚架，当地震设防烈度为7度而相应风荷载大于0.35 kN/卅（标准值）或为8度（I、U类场地上）而风荷载大于0.45 kN/tf时，地震作用 组合不起控制作用，可只进行上述二项组合。
当使用及施工荷载较大时，应按实际情况采用。
屋面雪荷载、积灰荷载等按《建筑结构荷载规范》（GB50009）的规定采用。
荷载效应组合时应符合下列原则：
1）屋面均布活荷载不与雪荷载同时考虑，应取两者中的较大值；
2）积灰荷载与雪荷载或屋面均布活荷载中的较大值同时考虑；
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它荷载同时考虑。
根据跨度、高度和荷载的不同，门式刚架的梁、柱可采用变截面或等截面实 腹焊接工字形截面或轧制H形截面。设有桥式吊车时，柱宜采用等截面构件。变 截面构件通常改变腹板的高度做成楔形；必要时也可改变腹板厚度。结构构件在 安装单元内一般不改变翼缘截面，当必要时，可改变翼缘厚度；邻接的安装单元 可采用不同的翼缘截面，两单元相邻截面高度宜相等。
门式刚架的跨度宜采用9~36m,以3m为模数，必要时也可采用非模数跨度。 边柱的截面宽度不相等时，其外侧要对齐。
门式刚架的间距，即柱网轴线在纵向的距离宜为6m，也可采用7.5m或9m，
最大可用12m;跨度较小时也可用4.5m。
门式刚架的高度宜采用4.5~9.0m,必要时可适当加大。
在多跨刚架局部抽掉中柱处，可布置托架。
(3)墙梁布置
（2）1.0X永久荷载标准值十1.4X风荷载标准值；
上述（1）项组合主要用于截面强度和构件稳定性计算；（2）项组合主要用于 锚栓抗拉计算。
一般对轻型屋面的刚架，当地震设防烈度为7度而相应风荷载大于0.35 kN/卅（标准值）或为8度（I、U类场地上）而风荷载大于0.45 kN/tf时，地震作用 组合不起控制作用，可只进行上述二项组合。
当使用及施工荷载较大时，应按实际情况采用。
屋面雪荷载、积灰荷载等按《建筑结构荷载规范》（GB50009）的规定采用。
荷载效应组合时应符合下列原则：
1）屋面均布活荷载不与雪荷载同时考虑，应取两者中的较大值；
2）积灰荷载与雪荷载或屋面均布活荷载中的较大值同时考虑；
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它荷载同时考虑。
根据跨度、高度和荷载的不同，门式刚架的梁、柱可采用变截面或等截面实 腹焊接工字形截面或轧制H形截面。设有桥式吊车时，柱宜采用等截面构件。变 截面构件通常改变腹板的高度做成楔形；必要时也可改变腹板厚度。结构构件在 安装单元内一般不改变翼缘截面，当必要时，可改变翼缘厚度；邻接的安装单元 可采用不同的翼缘截面，两单元相邻截面高度宜相等。
门式刚架的跨度宜采用9~36m,以3m为模数，必要时也可采用非模数跨度。 边柱的截面宽度不相等时，其外侧要对齐。
门式刚架的间距，即柱网轴线在纵向的距离宜为6m，也可采用7.5m或9m，
最大可用12m;跨度较小时也可用4.5m。
门式刚架的高度宜采用4.5~9.0m,必要时可适当加大。
在多跨刚架局部抽掉中柱处，可布置托架。
(3)墙梁布置
(完整版)YJK门式刚架设计
YJK门式刚架设计用户例题展示：例题：单跨双坡门式刚架1.设计条件刚架跨度30m，柱高6m，柱距6m，屋面坡度1/10，柱网及平面布置见图，刚架形式及几何尺寸见图，屋面及墙面为压型钢板复合板。
檩条及墙梁为薄壁卷边C型钢，檩条间距 1.5m，钢材采用Q345钢。
2.荷载（1）永久荷载标准值(水平投影)屋面板及保温屋0.35 KN/m2檩条、拉条、支撑等0.05 KN/m2悬挂设备及照明灯0.10 KN/m2合计0.5KN/m2;（2）可变荷载标准值屋面活荷0.5KN/m2（3）风荷载标准值基本风压值0.5KN/m2;地面粗糙度系数按B类取值；风荷载高度变化系数按现行国家标准《建筑结构荷载规范》的规定采用。
当高度小雨10m时按10m高度处的数值采用，??2= 1.0；风荷载体型系数按荷载规范表8.3.1取用。
3.构件设计（1）门式刚柱、门式刚梁根据门规宽厚比、高厚比要求选用截面分别为：变截面柱H600~400x300x8x12,门式刚梁分成三段截面分别为：变截面H600~400x300x8x12,等截面H400x300x8x12, 变截面H400~600x300x8x12;（2）压型钢板厚度0.6mm。
（3）檩条选用C型薄壁卷边槽钢，檩条间距 1.5m，（4）屋面支撑系统：水平交叉支撑采用?16圆钢；（5）边跨及屋脊系杆采用圆钢管?200×180；（6）柱间交叉支撑采用角钢L80x6；（7）抗风柱截面为H400x250x8x10.一：建模型采用普通建模方式1：布置网格2：布置门式刚柱、门式刚梁（1）变截面边柱要根据柱外皮位置来定义垂直边（2）由于工业建筑边柱的定位轴线宜取柱外皮，可以填写偏轴偏心来实现，并在支撑布置以及边跨系杆布置时也要考虑偏心；也可以不考虑柱偏心避免建模的繁琐，使两边跨轴线向屋脊线各移动H（小头）/2，轴线跨度减小400即可。
如下轴线网格：3：布置柱间支撑及抗风柱4：布置屋面系杆、交叉支撑5：点高找坡使用三点点高时首先要选择三点来确定一个面，然后选择在这个面上的构件。
钢结构门式刚架结构设计
(2) 工字形截面压弯构件在剪力V、弯矩M和轴力N共同作用下
当V≤0.5Vd 时
M
M
N e
Me
N
We
Ae
当0.5Vd ＜V≤Vd 时
M
M
N f
M
N e
M
N f
1
V 0.5Vd
2 1
当为双轴对称截面时
M
N f
Af (hw
t)( f
N
A)
1.3.3.3 梁腹板加劲肋的配置
梁腹板应在与中柱连接处、较大集中荷截作用处和翼缘 转折处设置横向加劲肋。其间距a取hw~2 hw 。中间加劲肋的 设置应满足屈曲后强度计算要求。中间加劲肋除承受集中荷 载和翼缘转折产生的压力外，还应承受拉力场产生的压力：
b1 15 235
t
对于梁柱的腹板:
hw 250 235
tw
fy
腹板应按规程要求计算有效宽度。
(3)
图1.6 截面尺寸
(2)腹板屈曲后强度利用
工字形截面构件腹板的受剪板幅，当腹板高度变化
不超过60mm/m时可考虑屈曲后强度（拉力场），其抗剪 承载力设计值应按下列公式计算：
Vd hwtw fv
柱距：6m，7.5m或9m 挑檐：0.5~1m 温度区段：纵向≤300m，横向≤150m。
设置伸缩缝的方法：双柱；檩条和屋面板构造
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。
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，带动了内资
门式刚架课程设计
《房屋钢结构》门式钢架课程设计姓名：杜修磊学号：20110380班级：2011级土木3班指导教师：张杰2014年12月一、题目要求现有一单层门式钢架厂房，布置一台10t 中级工作制桥式吊车，单跨双坡，跨长18m 。
设计参数：1、建筑物安全等级为三级，设计使用年限为50年；2、基本风压为2/4.0m kN （50年一遇），B 类粗糙度；3、基本雪压为2/35.0m kN （50年一遇）；4、屋面恒载为2/3.0m kN ，屋面活载为2/5.0m kN ；5、抗震设防烈度为8度，设计地震分组为第二组，场地类别为II 类，抗震设防类别为丙类；6、基础顶面标高为0.000m 。
结构布置形式如图所示：二、输入参数工程名: 01************ PK11.EXE *****************日期:12/18/2014时间: 20:12:44设计主要依据:《建筑结构荷载规范》(GB 50009-2012);《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2010);《钢结构设计规范》(GB 50017-2003);《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》(CECS 102:2002，2012年版);结果输出---- 总信息----结构类型: 门式刚架轻型房屋钢结构设计规范: 按《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》计算结构重要性系数: 1.00节点总数: 9柱数: 4梁数: 4支座约束数: 2标准截面总数: 5活荷载计算信息: 考虑活荷载不利布置风荷载计算信息: 计算风荷载钢材: Q235梁柱自重计算信息: 柱梁自重都计算恒载作用下柱的轴向变形: 考虑梁柱自重计算增大系数: 1.20基础计算信息: 不计算基础梁刚度增大系数: 1.00钢结构净截面面积与毛截面面积比: 0.85门式刚架梁平面内的整体稳定性: 按压弯构件验算钢结构受拉柱容许长细比: 400钢结构受压柱容许长细比: 180钢梁(恒+活)容许挠跨比: l / 180柱顶容许水平位移/柱高: l / 180地震作用计算: 计算水平地震作用计算振型数： 3地震烈度：7.00场地土类别：Ⅱ类附加重量节点数：0设计地震分组：第一组周期折减系数:0.80地震力计算方法：振型分解法结构阻尼比：0.050按GB50011-2010 地震效应增大系数1.000窄行输出全部内容三、柱强度、稳定、配筋计算钢柱 1截面类型=16; 布置角度= 0; 计算长度：Lx= 13.07, Ly=5.50; 长细比：λx=52.1, λy=99.2构件长度= 5.50; 计算长度系数: Ux=2.38 Uy=1.00抗震等级: 三级截面参数: B1=250, B2=250, H=600, Tw=6, T1=10, T2=10轴压截面分类:X轴:b类, Y轴:c类构件钢号：Q235验算规范: 门规CECS102:2002考虑腹板屈曲后强度，强度计算控制组合号:123,M=-148.31,N=98.89,M=-74.58,N= -93.62考虑屈曲后强度强度计算应力比 = 0.483抗剪强度计算控制组合号:123,V=-43.30抗剪强度计算应力比 =0.126平面内稳定计算最大应力对应组合号:77,M=-67.25, N=281.33,M=-127.35,N= -276.05平面内稳定计算最大应力 (N/mm*mm) =113.21平面内稳定计算最大应力比 =0.527平面外稳定计算最大应力 (N/mm*mm) =150.69平面外稳定计算最大应力比 =0.701门规CECS102:2002腹板容许高厚比 [H0/TW] =250.00翼缘容许宽厚比 [B/T] =15.00考虑屈曲后强度强度计算应力比= 0.483 < 1.0抗剪强度计算应力比 = 0.126 < 1.0平面内稳定计算最大应力 < f=215.00平面外稳定计算最大应力 < f=215.00腹板高厚比 H0/TW=96.67 <[H0/TW]=250.00翼缘宽厚比 B/T=12.20 < [B/T]=15.00压杆,平面内长细比λ=52. ≤ [λ]=180压杆,平面外长细比λ=99.≤ [λ]=180构件重量 (Kg)=366.12四、梁强度、稳定、配筋计算1、钢梁 1截面类型=27; 布置角度=0;计算长度： Lx=18.09, Ly=3.00构件长度= 3.01; 计算长度系数: Ux=6.00 Uy=1.00抗震等级: 三级变截面 H 形截面 H: B1=250, B2=250, H1=600, H2=450 T1=6 T2=10 T3=10轴压截面分类:X轴:b类, Y轴:c类构件钢号：Q235验算规范: 门规CECS102:2002--- 梁的弯矩包络 ---梁下部受拉:截面 1 2 3 4 5 6 7弯矩 -28.81 -25.67 -26.71 -27.17 -27.06 -27.11 -29.32梁上部受拉:截面 1 2 3 4 5 6 7弯矩 144.94 117.73 97.98 78.91 60.52 43.08 32.58 考虑屈曲后强度强度计算应力比 =0.457抗剪强度计算应力比 = 0.144平面内稳定最大应力 (N/mm*mm) = 91.79平面内稳定计算最大应力比 =0.427平面外稳定最大应力(N/mm*mm) = 88.55平面外稳定计算最大应力比 = 0.412考虑屈曲后强度计算应力比 = 0.457 < 1.0抗剪强度计算应力比 = 0.144 < 1.0平面内稳定最大应力 < f= 215.00平面外稳定最大应力 < f= 215.00腹板高厚比 H0/TW= 84.17 < [H0/TW]= 250.00 (CECS102:2002)翼缘宽厚比 B/T = 12.20 < [B/T] = 15.00--- (恒+活)梁的相对挠度 (mm) ---截面 1 2 3 4 5 6 7 挠度值 0.00 -0.02 0.07 0.25 0.51 0.81 1.14最大挠度值 = 1.14 最大挠度/梁跨度 = 1/7910斜梁坡度初始值: 1/10.00变形后斜梁坡度最小值: 1/10.28变形后斜梁坡度改变率 = 0.027<1/3构件重量 (Kg)=190.052、钢梁 3截面类型= 27; 布置角度= 0;计算长度： Lx=18.09, Ly=3.00构件长度= 3.01; 计算长度系数: Ux=6.00 Uy=1.00抗震等级: 三级变截面 H 形截面 H: B1= 250, B2= 250, H1=450, H2=600 T1=6 T2=10 T3=10轴压截面分类:X轴:b类, Y轴:c类构件钢号：Q235验算规范: 门规CECS102:2002--- 梁的弯矩包络 ---梁下部受拉:截面 1 2 3 4 5 6 7弯矩 -76.34 -76.03 -73.78 -65.87 -52.31 -34.94 -29.32梁上部受拉:截面 1 2 3 4 5 6 7 弯矩 0.00 0.05 3.26 7.03 11.35 16.23 32.58考虑屈曲后强度强度计算应力比 = 0.279抗剪强度计算应力比 = 0.097平面内稳定最大应力 (N/mm*mm) =56.33平面内稳定计算最大应力比 =0.262平面外稳定最大应力(N/mm*mm) =54.20平面外稳定计算最大应力比 =0.252考虑屈曲后强度计算应力比 = 0.279<1.0抗剪强度计算应力比 = 0.097<1.0平面内稳定最大应力 < f= 215.00平面外稳定最大应力 < f= 215.00腹板高厚比 H0/TW= 80.00 <[H0/TW]=250.00 (CECS102:2002)翼缘宽厚比 B/T = 12.20 <[B/T] =15.00--- (恒+活)梁的相对挠度 (mm) ---截面 1 2 3 4 5 6 7 挠度值 0.00 1.75 2.80 3.16 2.89 2.14 1.14最大挠度值 =3.16 最大挠度/梁跨度 = 1/ 2866斜梁坡度初始值: 1/10.00变形后斜梁坡度最小值: 1/10.32变形后斜梁坡度改变率 = 0.031<1/3构件重量 (Kg)= 373.00五、各种荷载组合模式下的验算1、风荷载作用下柱顶最大水平（X 向）位移:节点(3), 水平位移 dx= 3.580(mm) = H / 20952、地震荷载作用下柱顶最大水平（X 向）位移:节点(3), 水平位移 dx= 3.934(mm) = H /19073、梁的(恒+活)最大挠度:梁( 4), 挠跨比 = 1 /28664、风载作用下柱顶最大水平位移:H/2095< 柱顶位移容许值: H/1805、地震作用下柱顶最大水平位移:H/1907< 柱顶位移容许值: H/1806、梁的(恒+活)最大挠跨比:1/2866< 梁的容许挠跨比: 1/180所有钢柱的总重量 (Kg)=999所有钢梁的总重量 (Kg)=1126钢梁与钢柱重量之和 (Kg)=2125-----PK11 计算结束-----。
2、门式刚架
轻型门式刚架结构
1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 概述 结构选型和布置 刚架设计 压型钢板设计 檩条设计 墙梁设计 支撑及构造设计
1.1
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：
1.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。 2.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。 3.屋面刚架用钢量仅为普通钢屋架用钢量的1/51/10，是一种经济可靠的结构形式。
1.3.2 刚架内力和侧移计算
内力计算原则： 根据不同荷载组合下内力分析结果，找出控 制截面的内力组合，控制截面位置一般在柱底、 柱顶、柱牛腿连接处及梁端、梁跨中等截面。 控制截面的内力组合主要有： 最大轴压力Nmax和同时出现的M及V的较大值。 最大弯矩Mmax和同时出现的V及N的较大值。 最大弯矩Mmax和同时出现的V及N的较大值。 最小轴压力Nmin和相应的M及V，出现在永久荷载 和风荷载共同作用下，当柱脚铰接时M=0。
非抗震设防地区：
抗震设防地区：
0S R
SE R / RE
正常使用极限状态
按荷载效应的标准组合计算变形 柱顶侧移： H/60， H/240;H/180，H/400 （多层层间H/500 ） 受弯构件挠度： 主梁：L/180;L/240;L/400（钢结构 L/400）
1.3.1荷载及荷载组合
门式刚架结构的特点
重量轻 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， 同时支撑多用张紧的圆钢做成，很轻便。
1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 概述 结构选型和布置 刚架设计 压型钢板设计 檩条设计 墙梁设计 支撑及构造设计
1.1
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：
1.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。 2.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。 3.屋面刚架用钢量仅为普通钢屋架用钢量的1/51/10，是一种经济可靠的结构形式。
1.3.2 刚架内力和侧移计算
内力计算原则： 根据不同荷载组合下内力分析结果，找出控 制截面的内力组合，控制截面位置一般在柱底、 柱顶、柱牛腿连接处及梁端、梁跨中等截面。 控制截面的内力组合主要有： 最大轴压力Nmax和同时出现的M及V的较大值。 最大弯矩Mmax和同时出现的V及N的较大值。 最大弯矩Mmax和同时出现的V及N的较大值。 最小轴压力Nmin和相应的M及V，出现在永久荷载 和风荷载共同作用下，当柱脚铰接时M=0。
非抗震设防地区：
抗震设防地区：
0S R
SE R / RE
正常使用极限状态
按荷载效应的标准组合计算变形 柱顶侧移： H/60， H/240;H/180，H/400 （多层层间H/500 ） 受弯构件挠度： 主梁：L/180;L/240;L/400（钢结构 L/400）
1.3.1荷载及荷载组合
门式刚架结构的特点
重量轻 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， 同时支撑多用张紧的圆钢做成，很轻便。
钢结构课程设计---门式刚架计算书
门式刚架计算书1、设计资料 (1)厂房柱网布置厂房为单跨双坡门式刚架（见图1－1）。
长度90m ，柱距6m ，跨度18m ，门式刚架檐高9m ，屋面坡度为1：10。
图1－1 门式刚架简图 (2)材料选用屋面材料：单层彩板。
墙面材料：单层彩板。
天沟：钢板天沟 (3)结构材料材质钢材：235Q ，22215/,125/v f N mm f N mm == 基础混凝土：225,12.5/c C f N mm = (4)荷载（标准值）Ⅰ静载：有吊顶（含附加荷载）0.52kN m Ⅱ活载：20.5/kN mⅢ风载：基本风压200.35/W kN m =，地面粗糙度为B 类，风载体型系数按《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS102：2002）封闭式建筑类型中间区的风荷载体型系数采用。
确定Z 值： ①180.1 1.8,2z 3.6m m ⨯==②0.40.49 3.6,2z 7.2H m m =⨯==取较小值为3.6m ，根据《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》表A.0.2-1注3，因柱距6 3.6m m >，故风荷载取中间值。
详见图1－2所示图1－2 风荷载体型系数示意图（左风）Ⅳ雪荷载：20.2/kN m (5)其它本课程设计不考虑地震作用 2、荷载计算 (1)荷载取值屋面静载：20.5/kN m 屋面活载：20.5/kN m 轻质墙面及柱自重（包括柱、墙骨架）：20.5/kN mm风荷载：基本风压20 1.050.350.37/W kN m ⨯＝＝，按地面粗糙度为B 类； 以柱顶为准风压高度变化系数211.0,0.37/z w kN m μ==； 以屋顶为准风压高度变化系数221.0,0.37/z w kN m μ== (2)各部分作用荷载1)屋面静载 标准值：0.56 3.0/kN m ⨯=活载 标准值：0.56 3.0/kN m ⨯= 2)柱荷载静载 标准值：0.56 3.0/kN m ⨯= 3)风荷载迎风面：柱上0.3760.250.555/w q kN m =⨯⨯= 横梁上0.376 1.0 2.22/w q kN m =-⨯⨯=- 背风面：柱上0.3760.55 1.22/w q kN m =-⨯⨯=- 横梁上0.3760.65 1.44/w q kN m =-⨯⨯=- 3、内力分析采用结构力学求解器求解内力，计算简图及结果如下：(1)静载作用下的内力计算图3-1-1 静载内力计算简图（单位：KN/m）图3-1-2 静载作用下弯矩图（单位：KN·m）图3-1-3 静载作用下剪力图（单位：KN）图3-1-4 静载作用下轴力图（单位：KN） (2)活载作用下的内力计算图3-2-1 活载内力计算简图（单位：KN/m）图3-2-2 活载作用下弯矩图（单位：KN·m）图3-2-3 活载作用下剪力图（单位：KN）图3-2-4 活载作用下轴力图（单位：KN）(3)风载作用下的内力计算1)左风情况下：图3-3-1 左风载内力计算简图（单位：KN/m）图3-3-2 左风载作用下弯矩图（单位：KN·m）图3-3-3 左风载作用下剪力图（单位：KN）图3-3-4 左风载作用下轴力图（单位：KN）2)右风情况下：右风荷载作用下，个内力图与左风荷载作用下的内力图刚好对称，不再画出。
第三章 门式刚架结构设计
第三章 轻型门式刚架设计
本章内容
结构形式及布置
檩条设计
刚架设计
围护结构
计算实例
屋檐斜拉条 屋面直拉条 刚架梁 通长刚性系杆 屋脊斜拉条 刚性系杆 通长刚性系杆 屋面檩条 屋面水平支撑
墙面斜拉条
山墙檩条 山墙抗风柱 墙面直拉条 柱间支撑 窗边立柱 门洞立柱 山墙角柱
刚架柱
门式刚架结构示意
圆钢、角钢
钢管、双角钢
杆件必须交于节点的中心
支撑的设计与构造
（2）柱间支撑 ①柱间支撑在建筑物跨度小、高度低的情况下，可用带张 紧装置的圆钢做成交叉型的拉杆。也可采用角钢或槽钢。
②在高大的建筑中柱间支撑的交叉杆除用角钢外，也可采
用钢管。 ③柱间支撑的上端与水平压杆必须与柱中心交于一点；柱 间支撑下端应尽可能与柱中心交于柱脚底面，避免出现偏 心受力。
（a）单跨刚架
（b）双跨刚架
（c）多跨刚架
（d）带挑檐刚架
（e）带毗屋刚架
（f）单坡刚架
3.1结构形式及布置
3.1.2．门式刚架的尺寸 跨度：横向刚架柱轴线间的距离，一般为9~36m；
高度：地坪至柱轴线与横梁轴线交点的高度，根据使用要 求的室内净高确定。无吊车时，高度一般为4.5～9m；有吊车 时应根据轨顶标高和吊车净空要求确定，一般为9～12m。 柱距：宜为6m，通常介于4.5～9m之间。
无吊车时柱间支撑的间距宜取30～45m；当有吊车时宜设在
温度区段中部，或当温度区段较长时宜设在三分点处，且间距 不宜大于60m； 当建筑物宽度大于60m时，内柱列宜适当增加柱间支撑； 支撑与构件的夹角应在30°～60°范围内，宜接近45°；
柱间支撑可采用带张紧装置的十字交叉圆钢支撑，当桥式吊
本章内容
结构形式及布置
檩条设计
刚架设计
围护结构
计算实例
屋檐斜拉条 屋面直拉条 刚架梁 通长刚性系杆 屋脊斜拉条 刚性系杆 通长刚性系杆 屋面檩条 屋面水平支撑
墙面斜拉条
山墙檩条 山墙抗风柱 墙面直拉条 柱间支撑 窗边立柱 门洞立柱 山墙角柱
刚架柱
门式刚架结构示意
圆钢、角钢
钢管、双角钢
杆件必须交于节点的中心
支撑的设计与构造
（2）柱间支撑 ①柱间支撑在建筑物跨度小、高度低的情况下，可用带张 紧装置的圆钢做成交叉型的拉杆。也可采用角钢或槽钢。
②在高大的建筑中柱间支撑的交叉杆除用角钢外，也可采
用钢管。 ③柱间支撑的上端与水平压杆必须与柱中心交于一点；柱 间支撑下端应尽可能与柱中心交于柱脚底面，避免出现偏 心受力。
（a）单跨刚架
（b）双跨刚架
（c）多跨刚架
（d）带挑檐刚架
（e）带毗屋刚架
（f）单坡刚架
3.1结构形式及布置
3.1.2．门式刚架的尺寸 跨度：横向刚架柱轴线间的距离，一般为9~36m；
高度：地坪至柱轴线与横梁轴线交点的高度，根据使用要 求的室内净高确定。无吊车时，高度一般为4.5～9m；有吊车 时应根据轨顶标高和吊车净空要求确定，一般为9～12m。 柱距：宜为6m，通常介于4.5～9m之间。
无吊车时柱间支撑的间距宜取30～45m；当有吊车时宜设在
温度区段中部，或当温度区段较长时宜设在三分点处，且间距 不宜大于60m； 当建筑物宽度大于60m时，内柱列宜适当增加柱间支撑； 支撑与构件的夹角应在30°～60°范围内，宜接近45°；
柱间支撑可采用带张紧装置的十字交叉圆钢支撑，当桥式吊
门式刚架结构设计PPT104页
1.7 屋面支撑布置
【思考05】图示厂房，屋脊和柱顶布置了通长系杆，但是没有横 向水平支撑的屋面梁中间并没有布置通长系杆。请思考其原因。
1.8 柱间支撑布置
《门钢规范》第4.5节 (1) 柱间支撑间距应根据房屋的柱距、受力情况和安装条
件确定，当无吊车时，宜取30~45m。
(2) 当建筑物宽度大于60m时，在内柱柱列宜适当增加柱间 支撑。
第03章 门式刚架结构设计
提纲
1.门式刚架的结构布置 2.门式刚架的荷载 3.主刚架设计 4.支撑体系设计 5.围护结构设计 6.节点设计
第1节 门式刚架的结构布置
1.1 适用范围
《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102:2002
第1.0.2条规定，门式刚架适用于： 主承重结构为单跨或多跨实腹门式刚架； 具有轻型屋盖和轻型外墙； 无桥式吊车； 或起重量不大于20T的A1~A5工作级别桥式吊车； 或起重量不大于3T的悬挂式起重机； 外墙亦可采用砌体。
1.6 刚架布置
(5) 屋面坡度：1/20~1/8 (6) 截面形式：多采用焊接H型钢，可等截面，也可变截面； (7) 柱脚形式：可铰接，可刚接；
【思考03】右 图所示刚架， 柱脚是铰接还 是刚接？
1.7 屋面支撑布置
参《门钢规范》第4.5节 (1) 屋盖横向支撑宜设置在温度区段的第一个或第二个开间；当端
工作。刚性系杆则应按压杆设计。 (5) 屋面檩条可兼作刚性系杆。但此时檩条需按压弯构件进行验算。
1.7 屋面支撑布置
参《门钢规范》第4.5节 (6) 在设有带驾驶室且起重量大于15T的桥式吊车的跨间，应沿屋
盖边缘设置纵向支撑。
1.7 屋面支撑布置
【思考04】图示厂房，左侧山墙为开门方便，设置了2根抗风柱， 其屋面支撑布置是否合理？
门式刚架课程设计1,同济大学
钢结构课程设计——门式刚架设计刘沈如钢结构课程设计——门式刚架设计刘沈如钢结构基本原理钢结构基本原理平台钢结构轻型钢结构重型钢结构多高层钢结构大跨度钢结构特殊钢结构平台钢结构轻型钢结构重型钢结构多高层钢结构大跨度钢结构特殊钢结构钢结构钢结构钢结构课程设计钢结构课程设计建筑钢结构设计建筑钢结构设计一般概念设计规定结构体系内力计算构件设计节点设计施工图一般概念设计规定结构体系内力计算构件设计节点设计施工图3D3S 软件应用3D3S 软件应用网架空间桁架：钢结构设计理论钢结构设计理论采用弹性理论和容许应力设计法采用弹性理论和容许应力设计法弹塑性理论和极限状态方法弹塑性理论和极限状态方法考虑板件局部屈曲后极限强度的设计方法考虑板件局部屈曲后极限强度的设计方法轻钢结构结构迅速发展轻钢结构结构迅速发展Light weighteffective cross section Light weight Thin wallThin wall bucklingbuckling effective cross section受压翼缘屈曲受压翼缘屈曲腹板屈曲腹板屈曲能继续承载吗？局部失稳局部失稳§1.1 轻型钢结构的特点§1.2 轻型钢结构的应用范围§1.3 轻型钢结构的结构体系1、主结构2、围护结构3、连接型式第一章轻型钢结构的一般概念第一章轻型钢结构的一般概念§1.1 轻型钢结构的特点§1.1 轻型钢结构的特点1、轻型钢结构的特点1、轻型钢结构的特点钢结构划分为普通钢结构和轻型钢结构两大类轻型钢结构的特征就是薄而轻。
轻型钢结构体系是指“结构构件采用较薄板件设计时考虑板件局部屈曲后的后继强度的钢结构体系§1.2 轻型钢结构应用范围§1.2 轻型钢结构应用范围、应用范围厂房、车间、仓库、超市、汽车展厅或维修站、暖棚、水产养殖场、加固加层工程、轻便简易房、可移动房屋及一些较大跨度的建筑等。
《门式刚架结构》课件
特点与应用
门式刚架结构具有轻量化、高强度、抗震性能好等特点，因此在建筑领域已经被广泛应用。同时由于它 能够提供大空间、无柱达到大横跨距离，所以也受到了广泛关注。
结构组成
垂直荷载传递组件
通常由柱子和柱间横梁组成，主要用于支撑 屋面和承受楼板荷载。
钢结构主体
是门式刚架结构的核心部件，由截面较大、 强度较高的H型钢、管道等结构件制成。
维护常识
维护门式刚架需要经验丰富的人员，对于门式刚架结构的每个部分要有深刻的认识，以便及时发现和解 决问题。
保养措施
保养门式刚架结构需要注意其表面防腐、锈蚀等措施。定期对钢结构主体进行除锈、涂漆等保护处理。
结束语
门式刚架结构的未来发展
未来门式刚架结构将更加人性化、绿色化、智能化，以适应更多领域的应用 需求。
水平荷载传递组件
用于将荷载从垂直荷载传递组件传递到基础 上。通常由地脚、水平拉杆、膜杆组成。
支撑系统
用于提高整个结构的稳定性和安全性，通常 由支撑框架、脚手架、梯子、护栏组成。
结构设计
1
荷载计算
根据结构设计规范及项目实际情况进行荷载计算，确定结构参数。
2
主体结构设计
通过对荷载特性及房屋状况进行分析，采用有限元分析方法进行主体结构设计。
产业前景与展望
随着国家政策的支持和市场的不断壮大，门式刚架结构产业发展前景十分广 阔。我们对门式刚架结构的未来前景充满了信心！
案例分析
工业厂房门式刚架结构
工业厂房以生产为主要目的，因此清晰明了的工作环境、安全高效的操作流程等是关键。门式刚架结构 以自由度大、承载能力强、成本低等优点，成为了工业厂房的首选。
农业大棚门式刚架结构
农业大棚有着结构简单、施工方便、透光面积大等特点，通过选择合适的门式刚架结构方案，可以大大 降低施工难度、提高质量。
门式刚架结构具有轻量化、高强度、抗震性能好等特点，因此在建筑领域已经被广泛应用。同时由于它 能够提供大空间、无柱达到大横跨距离，所以也受到了广泛关注。
结构组成
垂直荷载传递组件
通常由柱子和柱间横梁组成，主要用于支撑 屋面和承受楼板荷载。
钢结构主体
是门式刚架结构的核心部件，由截面较大、 强度较高的H型钢、管道等结构件制成。
维护常识
维护门式刚架需要经验丰富的人员，对于门式刚架结构的每个部分要有深刻的认识，以便及时发现和解 决问题。
保养措施
保养门式刚架结构需要注意其表面防腐、锈蚀等措施。定期对钢结构主体进行除锈、涂漆等保护处理。
结束语
门式刚架结构的未来发展
未来门式刚架结构将更加人性化、绿色化、智能化，以适应更多领域的应用 需求。
水平荷载传递组件
用于将荷载从垂直荷载传递组件传递到基础 上。通常由地脚、水平拉杆、膜杆组成。
支撑系统
用于提高整个结构的稳定性和安全性，通常 由支撑框架、脚手架、梯子、护栏组成。
结构设计
1
荷载计算
根据结构设计规范及项目实际情况进行荷载计算，确定结构参数。
2
主体结构设计
通过对荷载特性及房屋状况进行分析，采用有限元分析方法进行主体结构设计。
产业前景与展望
随着国家政策的支持和市场的不断壮大，门式刚架结构产业发展前景十分广 阔。我们对门式刚架结构的未来前景充满了信心！
案例分析
工业厂房门式刚架结构
工业厂房以生产为主要目的，因此清晰明了的工作环境、安全高效的操作流程等是关键。门式刚架结构 以自由度大、承载能力强、成本低等优点，成为了工业厂房的首选。
农业大棚门式刚架结构
农业大棚有着结构简单、施工方便、透光面积大等特点，通过选择合适的门式刚架结构方案，可以大大 降低施工难度、提高质量。
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门式钢架设计、设计资料某厂房为单跨双坡门式刚架，长度150m,檐高H=7.5m,屋面坡度B=1/10,跨度L=15m，柱距S=7.5m。
冈寸架为等截面的梁、柱，柱脚为铰接。
屋面材料、墙面材料米用单层彩板。
檩条和墙梁均采用冷弯薄壁卷边Z型钢，间距为1.5m，钢材采用Q235钢，焊条采用E43型。
基本风压W。
=0.35 kN /m2，地面粗糙度B类。
二、结构平面柱网及支撑布置该厂房长度150m，跨度12m，柱距7.5m，共有21榀刚架，由于纵向温度区段不大于300m、横向温度区段不大于150m,因此不用设置伸缩缝。
厂房长度>60m,因此在厂房第一开间和中部设置屋盖横向水平支撑；并在屋盖相应部位设置檩条、斜拉条、拉条和撑杆，檩条间距为 1.5m;同时应该在与屋盖横向水平支撑相对应的柱间设置柱间支撑，由于柱高〉柱距，因此柱间支撑用分层布置，布置图详见施工图。
三、荷载的计算（一）计算模型的选取取一榀刚架进行分析，柱脚采用铰接，刚架梁和柱采用等截面设计。
厂房檐高7.5m,考虑到檩条和梁截面自身高度，近似取柱高为7.2m；屋面坡度为1: 10< 因此得到刚架计算模型：(二) 荷载取值计算长度(m )柱距 (m )跨度 (m )檐高 (m )恒载 (kN/m2)活载 (kN/m2)基本风压 (kN/m2)1507.5 12 7.5 0.6 0.5 0.35o. 6k )N m 20.15kN /m20.75kN / m11B0.50kN / m1 2，不考虑积灰荷载。
CECS102: 2002附录A的规定计算基本风压3 0=1.05X 0.45 kN/m2,地面粗糙度类别为B类;1 .屋盖永久荷载标准值屋面板刚架斜梁自重(先估算自重)合计2. 屋面可变荷载标准值屋面活荷载：按不上人屋面考虑，取为23. 轻质墙面及柱自重标准值0.25kN/m4•风荷载标准值按《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》风荷载高度变化系数按《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)的规定采用，当高度小于10m时，按10m高度处的数值采用，卩z=1.0。
风荷载体型系数卩s：迎风面柱及屋面分别为+ 0.25和—1.0,背风面柱及屋面分别为一0.55和一0.65(CECS102 2002 中间区)。
(三)各部分作用荷载：(1)屋面恒载:标准值：10.75 7.5 = 5.60kN/mcosQ柱身恒载:0.25 7.5 = 1.88kN/m5.6kn/m1, E Ekn/n 1, SBkh/jR(2)屋面活载1 屋面活荷载0.50 7.5 = 3.76kN /mcos日3. TGkN' tn(3)风荷载以风左吹为例计算，风右吹同理计算：根据公式冷根据查表h乞10m,取1.0,」s根据门式刚架的设计规范，取下图: (地面粗糙度B类)风荷载如下图:(四)内力计算:(1)截面形式及尺寸初选梁、柱都米用热轧中翼缘H型钢梁的截面高度h—般取(1/30 — 1/45)L,故取梁截面高度为600mm 暂取HM588 300,截面尺寸见图所示,柱的截面采用与梁相同(2)截面内力根据各个计算简图，用《结构力学求解器V2.0》计算，得结构在各种荷载作用下的内力图如下：注：剪力图：“ +”表示方向“-”；轴力图：拉为正，压为负。
(A )恒载作用(标准值)下，计算简图及内力值(考虑基础埋深0.8m):恒载作用下弯矩图（B ）活载作用（标准值）下，计算简图及内力值（考虑基础埋深0.8m）:-6.113.89活荷载作用下剪力图活荷载作用下弯矩图（C）风荷载作用（标准值）下，计算简图及内力值（不考虑基础埋深）：风荷载作用下剪力图风荷载作用下弯矩图(3)内力组合由于恒载和活载关于结构竖向对称，因而风荷载只要考虑一个方向作用，风荷载只引起剪力不同，而剪力不起控制作用。
刚架结构构件按承载能力极限状态设计，根据《建筑结构荷载规范》(GB50009—2001)的规定，采用荷载效应的基本组合：丫o S< R。
本工程结构构件安全等级为二级，丫0=1.0按承载能力极限状态进行内力分析，需要进行以下3种组合：A: 1.2 X永久荷载+1.4 x max｛屋面均布活荷载｝ +1.4 X 0.7风荷载B: 1.2 X永久荷载+1.4 X 0.7 x max｛屋面均布活荷载｝+1.4 X风荷载C: 1.0 X永久荷载+1.4 X风荷载组合A、B --用于截面强度和构件稳定性计算，组合C --用于锚栓抗拉计算。
本工程不进行抗震验算。
最不利内力组合的计算控制截面取柱底、柱顶、梁端及梁跨中截面，取四个控制截面：如下图：控制截面示意图各情况作用下的截面内力及内力组合见下表：（五）截面验算控制内力组合项目有：① + M max 与相应的N , V （以最大正弯矩控制） ② —M max 与相应的N , V （以最大负弯矩控制） ③ N max 与相应的M , V （以最大轴力控制） ④ N min 与相应的M , V （以最小轴力控制） 所以以上内力组合值，各截面的控制内力为：1- 1 截面的控制内力为 M =0, N=-70.75KN , Q = -3.41KN2- 2 截面的控制内力为 M =-51.95KN ・M , N = -23.31KN , Q=2.61KN 3- 3截面的控制内力为 M H-146.25KN *M , N =-42.87KN , Q=51.62KN 4- 4 截面的控制内力为 M =92.77 KN ・M , N - -6.32 KN , Q - -1.14KN（1）刚架柱验算：取2-2截面内力 平面内长度计算系数：H 0x =8 1.115 =8.92M平面外长度计算系数：考虑压型钢板墙面与墙梁紧密连接，起到应力蒙皮作用，与柱连接的墙梁 可作为柱平面外的支承点，但为了安全起见计算长度按两个墙梁间距考虑, 即 H DY =8000/2 = 4000mm（A ）局部稳定验算构件局部稳定验算是通过限制板件的宽厚比来实现的 ①柱翼缘,其中K=〔J RI R H12.06 8= 1.51 , . J0 .6^1.115 ,.7.5 1.51 18920 234 400061.6= 64.9 J 07.5K+47.5K150-3 26②柱腹板= 8.48 _166.15 上174.63 N / mm 2厂 157.67V d =h w t w f v=584 8 121.63 10”=568.2KN ■ Vmax ,满足要求。
(满足要求)= 250(满足要求)(B) 柱有效截面特征M —288.10 KN, N - -79.93KN ,Q =58.59KN5 ［J _巴-minA W X79.93 103 288.10 106CT —<5 . .max - min-0 :(Jmax174.63 157.67 174.63 -1.90匹 二584 =97 ::: 48 0 0.5 x —26.2 =84.1 t w 6因97>70,故可以考虑屈曲后强度。
由于考虑屈曲后强度：；丁2 -157.670.906174.63584 h c = 174.63174.63 157.67 =306.9mm16k = _____________ _ ___________ —215 厂［(1「)2 0.112(1 )2］0.5 1「°九几 ==584/^= 0.56 兰 0.8,y 28.121.5p28.1235/ f 则匸刊，截面全部有效。
(C )抗剪强度验算:柱截面的最大剪力为 W37 k '230.8 ：：： * :：1.4,则 f V nax 二 58.59kN584/8 ecu0.8537 「5.34 1h w / tw5 / f y2二［1 -0.64( w -0.8)］仁=0.973 125 =121.63N / mm235 = 12.17 <15 y=15 235 =15V235600 -16 4=146 ：：二 250 235V235弯剪压共同作用下的验算:因为V ：：：0.5V d ,按公式M 乞M ； =M e -NW e /人进行验算， 其中 M e 二W e f=173 104 215 10^ =371.95kN m M ； =M e —NW e /A e =371.95 -79.93 371.95/9472= 371.95 -3.14 =368.81kN m ■ 288.10 kN m,满足要求。
(D )稳定性验算： ① 刚架柱平面内稳定性验算:X=38.1 ：：丨 1-180,— = x. f y /235 =38.1b 类截面，由《钢结构设计规范》附表 C-2查得，x = 0.906 二 2EA 3.142 2.06 1 05 9 4 722~ =2(1.1x )(1.1 38.1 )N仏M x _________79.93 103 1.0 288.10106不 X [1-0.8(N/N EX )]W X =°.906 9472〔a 173 馆 口心 型) 12048 = 9.31 159.45 =168.76N/mm ::: f 满足要求。
②刚架柱平面外稳定性验算■ - ■ f / 235 二 64.9b 类截面，由《钢结构设计规范》查得， \ = 0.78二 0.65 0.35匹=0.65 0.35 丄二 0.825M 12—260.825 288.10 10 0.974 173 104= 10.81 141.0^151.82N/mm 2 < f 满足要求。
(2)刚架梁验算:取 3-3 截面内力；M =288.10KN *M ，N - -77.03KN ，Q =83.45KN(A )局部稳定验算①梁翼缘N EX = 12048kN, Fx =1.0,则= 1.07 -4400 = 1.07 - 0.974 440003 79.93 100.78 94721.0②梁腹板（B ）梁有效截面特征门式刚架坡度为1/10<1/5，可以不考虑横梁轴梁的影响，按受弯构件验算。
G M 288.10 10624166.53N / mm6W e 173 104.上三―1-1h e =584 1 二 292mmc 2(C) 强度计算① 抗剪强度验算：梁截面的最大剪力为V max=83.45kNk =5.34扎二 九冬584/8w37 k 235/ f y 37 , 5.34 10.8 ： w 1.4,则f v 二[1 一 0.64( w - 0.8)] f v =0.973 125 = 121.63N / mm V d 二h w t w f v'=584 8 121.63 10°=568.25kN Wax ,满足要求。