副本门式刚架辅助设计工具箱(1)

门式刚架结构的设计与优化摘要：门式刚架结构是一种广泛应用于工业和商业建筑的重要结构形式。

本文旨在探讨门式刚架结构的设计与优化方法，以提高其结构性能和经济性。

首先，介绍了门式刚架结构的基本原理和常见应用领域。

然后，讨论了门式刚架结构设计中需要考虑的关键因素，包括荷载条件、结构材料、连接方式等。

接下来，介绍了现有的门式刚架结构设计方法，包括经验设计和基于计算机模拟的优化设计。

最后，总结了门式刚架结构设计与优化的挑战，并提出了未来的研究方向。

关键词：门式刚架结构、设计、优化、结构性能、经济性一、引言门式刚架结构作为一种常见的建筑结构形式，广泛应用于工业和商业建筑领域。

它具有结构强度高、刚度好、施工方便等优点，因此备受青睐。

然而，在门式刚架结构的设计过程中，需要考虑多种因素，如荷载条件、结构材料、连接方式等，以确保结构的安全性和经济性。

同时，设计人员也面临着如何优化门式刚架结构的挑战，以提高其结构性能和减少成本。

因此，对门式刚架结构的设计与优化方法进行研究具有重要意义。

本文将探讨门式刚架结构设计与优化的基本原理和方法，以期为相关领域的研究和实践提供参考。

二、门式刚架结构的基本原理和应用领域2.1 门式刚架结构的定义与特点门式刚架结构是一种以钢材构成的框架结构，其特点包括以下几个方面。

首先，它是由水平和垂直的钢梁和柱组成的框架结构，具有稳定性和强度。

其次，门式刚架结构的构件相对简单，易于制造和安装。

此外，钢材具有高强度和刚性，使得门式刚架结构能够承受较大的荷载。

此外，门式刚架结构还具备大跨度的特点，可以创造出宽敞的空间。

2.2 门式刚架结构的常见应用领域门式刚架结构在多个领域得到广泛应用，以下是常见的应用领域。

首先，工业建筑是门式刚架结构的主要应用领域之一，如厂房、仓库、物流中心等，为工业生产和储存提供了宽敞的空间。

其次，商业建筑如购物中心、超市、展览馆等也常采用门式刚架结构，以满足大空间展示和经营的需求。

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。

第五章辅助结构系统轻型钢结构的辅助结构系统包括挑檐、雨篷、吊车梁、牛腿、楼梯、栏杆、检修平台和女儿墙等，它们构成了轻型钢结构完整的建筑和结构功能。

第一节雨篷和挑檐一、雨篷钢结构雨篷同钢筋混凝土结构雨篷一样，按排水方式可分为有组织排水和自由落水两种。

钢结构雨篷的主要受力构件为雨篷梁，其常用的截面形式有轧制普通工字钢、槽钢、H型钢、焊接工字形截面等，当雨篷的造型为复杂的曲线时亦可选用矩形管或箱形截面等。

在轻型门式刚架结构中，雨篷宽度通常取柱距，即每柱上挑出一根雨篷梁，雨篷梁间通过C型钢连接形成平面。

挑出长度通常为1.5m 或更大，视建筑要求而定。

雨篷梁可做成等截面或变截面，截面高度应按承载能力计算确定。

通常情况下雨篷梁挑出的长度较小，按构造做法，其截面做成与其相连的C型钢截面同高：当柱距为6m时，连接雨篷梁的C型钢为16＃，雨篷梁亦取16＃槽钢；当柱距为9m时，连接雨篷梁的C型钢为24＃，雨篷梁取25＃槽钢；有组织排水的雨篷可将天沟设置在雨篷的根部或将天沟悬挂在雨篷的端部，雨篷四周设置凸沿，以便能有组织的将雨水排入天沟内。

图5-1～5-3为几种常见雨篷的做法。

（a）(b)图5-1 自由落水雨篷(a)(b)(c)图5-2 有组织排水雨篷（a）A-A （b）B-B（c）C-C图5-3 雨篷节点详图二、挑檐在轻型门式刚架厂房结构中，通常将天沟（彩钢或不锈钢）放置在挑檐上，形成外天沟。

挑檐挑出构件的间距取柱距，即挑出构件作为主刚架的一部分，挑出构件之间由C型钢檩条连接，。

图5-4所示为典型的挑檐构造。

图5-4 典型的挑檐构造挑檐柱承受C型钢墙梁传递轻质墙体的竖向荷载和风荷载，挑檐梁主要承受考虑天沟积水满布荷载或积雪荷载。

挑檐各构件（挑檐柱、挑檐梁）截面通常采用轧制工字钢或高频H型钢，截面大小由承载力计算确定。

挑檐计算简图如图5-5所示，将挑檐柱和挑檐梁示作一个整体，端部与刚架柱固接，即作为悬臂构件计算。

通常情况下轻钢厂房结构的挑檐所承受的荷载较小，截面多选择200高的高频焊接H型钢。

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，μ2=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。

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。

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。

第五课门式刚架设计1、钢结构单层厂房的组成由柱和屋架（屋面梁）构成的若干榀横向框架用纵向构件和支撑连接而成的空间稳定骨架。

根据各承重结构的不同功能，可划分为下列四大系统：屋盖系统：包括天窗、檩条、屋架（屋面梁）、托架（托梁）以及屋盖系统的支撑和系杆等。

柱子系统：柱及柱间支撑。

吊车梁系统：含吊车梁（吊车桁架）、辅助桁架、制动结构以及支撑等。

墙架系统：包括墙架柱、墙架横梁、抗风桁架以及支撑、系杆。

2、横向框架常见的类型A：铰接排架。

优点：计算简单，受力明确，对桩基沉降的适应性强，且安装方便。

缺点：下段柱弯矩较大，厂房横向刚度差。

B：刚接框架特点：a:对减小下柱弯矩，增加厂房横向刚度有利。

b:下柱截面高度较小，从而减少厂房建筑面积。

c:屋架受力复杂化，连接构造亦麻烦，且对桩基的沉降较为敏感。

d:适用于桩基沉降差较小，对横向刚度要求较高的单跨厂房。

C：上刚架下悬壁式框架3、单层厂房计算A：单层厂房的横向框架通常采用一阶弹性分析。

B：横向框架一般按平面结构计算，必要时可按空间结构进行计算，按平面结构计算时，要先划分计算单元并假定屋盖在计算单元内为刚体，即不考虑其变形，各刚架顶部的水平位移相同4、单层刚架设计基本规则轻钢结构厂房适用范围如何界定？有关规定：《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范》GB51022-2015中规定：（1）适用于主要承重结构为单跨或多跨实腹门式刚架、具有轻型外墙、无桥式吊车或有起重重量不大于20t的A1～A5工作制级别桥式吊车或3t悬挂式起重机的单层房屋钢结构；（2）房屋高宽度小于1（2）跨度宜12～48m，有根据时可用于更大跨度。

5.2.2（3）门架高度不大于18m；（4）柱距宜6～9m。

A：实腹式刚架横梁的高跨比宜取为1/25~1/35;变截面构件最小最大高度之比为0.3~0.6.B:刚架梁柱连接节点应具有足够的强度和刚度，以及适当变形的能力，同时要求构造简单、加工、制作、安装方便，其形式和特点见下表C：实腹式刚架一般仅设单片柱间支撑。

Tekla门式刚架建模主要节点选用及设置一、门式刚架主要结构形式门式刚架主要由钢柱、抗风柱、钢架梁、柱间支撑、水平支撑、系杆、门柱、门梁、窗柱、檩条、隅撑、拉条、撑杆几部分组成，有些还有吊车梁、走道、制动等。

门式刚架的钢柱及抗风柱主要分为格构柱和独立柱。

其使用型钢截面主要为楔形和H型、圆管以及矩管四种，尤其以前两种最为常见。

抗风柱多为H型截面，与边跨钢梁通过单板连接，且有长孔。

其钢架也分为桁架和独立钢梁，独立钢梁最为常见。

独立钢梁截面多为楔形和H型。

钢架梁一般在跨中对接，跨中为屋脊线。

钢梁上翼板为坡屋面，多段梁组成的一般也保持坡度一致。

钢柱与钢梁、钢梁与钢梁常使用接头板连接。

檩条多为C型和Z型，一般通过檩托板固定于梁柱外侧。

细杆多为圆管和矩管，用连接板固定与两品门架之间。

柱间支撑多为角钢或圆钢，用连接板或柱上直接开孔进行连接。

水平支撑多为圆钢，用连接板或梁上开孔连接。

隅撑、拉条和撑杆用于稳定檩条。

二、柱脚节点钢柱底板主要选用底板（1004）、底板（1042）、加劲肋底板（1014）、美国底板（1047）、楔形柱底板（1068）、圆形底板（1052）。

以美国底板（1047）为例介绍设置。

1、图形选项卡里设置柱底板及加劲肋的一些相关参数。

注意：h和b与后面设置底板规格对应。

2、零件选项卡里设置柱底板零件规格、位置编号、材料、名称，以及衬板的孔位、孔径。

注意：板、层板、衬板规格参数只需要设置厚度t的参数。

b和h的参数会根据螺栓孔位置自动获取。

3、参数选项卡里主要设置柱和抗剪键与底板的相对关系，以及螺栓显示特性。

4、通用性里主要是节点的位置属性，一般可以不用调整。

5、螺栓选项卡里设置的是柱底板螺栓参数。

6、加劲肋选项卡设置的是加劲肋的相关位置参数。

7、锚栓杆选项卡里可创建锚栓及垫板。

一般只使用钢垫板。

8、附加板选项卡里可设置锚栓预埋定位用零件参数。

一般不用设置。

三、梁柱节点梁和刚架柱主要是使用29、40、102、144、199号节点，除199#节点以外，其余一般不用于楔形柱，否则定位会有问题。

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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。

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先闻CAD工具箱门刚拆图工具使用手册目录先闻门刚拆图工具简介 (4)功能介绍 (4)如何安装门刚拆图工具 (4)门刚拆图工具使用方法 (6)绘图比例及线型设置 (6)工具特点及基本设定 (7)绘图流程及内容 (9)参数输入类型 (10)数值输入 (10)判断输入 (11)多项选择 (11)拾取点输入 (11)多个数据输入 (11)截面输入 (12)模块参数介绍 (13)辅助线 (13)绘制门刚框架轴线 (13)绘制梁坡度辅助线 (14)绘制梁水平辅助线 (15)边柱 (16)边柱—端板竖放 (16)边柱—端板斜放 (19)边柱—端板横放 (21)中柱 (24)中柱—端板竖放 (24)中柱—端板斜放 (26)抗风柱 (29)屋架梁 (31)边梁 (31)中梁 (34)吊车梁 (38)等截面吊车梁 (38)吊车牛腿 (41)端板 (44)柱端板剖视（竖放） (44)柱端板剖视（横放，斜放） (45)梁端板剖视（横放） (47)梁端板剖视（竖放，斜放） (49)柱脚 (51)平板式铰接柱脚 (51)平板式刚接柱脚 (53)系杆 (55)圆管系杆 (55)系杆连接 (57)系杆连接 (57)圆钢支撑 (58)圆钢支撑布置图 (59)圆钢中部连接详图 (59)檩条 (60)C型檩条 (60)檩托 (61)连续檩托 (61)檩托详图 (62)檩托剖视 (64)柱檩托剖视 (64)梁檩托剖视 (66)山墙檩托剖视 (67)腹板加劲肋 (69)三角加劲肋 (70)型钢材料表 (71)板材材料表 (72)一、先闻门刚拆图工具简介先闻CAD工具箱—门刚拆图工具是专门为门式刚架详图深化工作开发的。

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