门式刚架设计原理及设计方法

(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。

浅谈门式刚架房屋设计技术方案门式刚架房屋设计技术方案是一种新型的建筑设计技术，它采用了新型的结构形式，极大的减少了建筑的整体重量，提高了建筑的抗震性能，并且更加美观、实用。

以下是对门式刚架房屋设计技术方案的浅谈：一、门式刚架房屋的结构类型门式刚架房屋设计技术方案的结构类型有多种，比如说缓坡面刚架、三角刚架、平行四边形刚架等。

其中，缓坡面刚架的结构具有重量轻、刚度高、抗震性优良等特点，平行四边形刚架适合斜面设计，也可以用于旋转式建筑结构设计。

二、门式刚架房屋的特点门式刚架房屋设计技术方案具有下列特点：1、重量轻门式刚架房屋的主体结构采用轻型材料制作，比起传统型的建筑结构重量要轻得多，减轻了建筑物自身的重量。

2、刚度高门式刚架房屋采用了“框架”式的设计结构，使得建筑物的整体刚度大幅度提高，能够有效的抵抗风、雨、震、波等自然灾害的影响。

3、抗震性能优良门式刚架房屋的主体结构采用钢材制作，具有承载能力强、抗震性优良的特点，更能够保障人员和财产的安全。

4、美观实用门式刚架房屋的设计结构可变化性高，可以根据不同的建筑环境和需求灵活变化，使得建筑崭露新面貌，更美观实用。

三、门式刚架房屋的建造流程门式刚架房屋的建造流程主要分为以下几个步骤：1、设计方案：确定建筑风格、功能布局等，并根据实际条件，确定门式刚架房屋的结构类型和建造材料。

2、结构计算：按照门式刚架房屋的设计方案，计算出门式刚架房屋的结构尺寸、材料和设备等。

3、材料采购：购买门式刚架房屋建造所需的主要材料，并制作所需的附件。

4、现场施工：门式刚架房屋的现场施工包括桩基施工、基础制作、框架架设、屋面施工、装修等。

5、验收交付：门式刚架房屋的验收交付包括材料验收、结构验收、安装验收等。

四、门式刚架房屋的应用范围门式刚架房屋设计技术方案的适用范围非常广泛。

例如：1、大型工业厂房或采矿等行业生产厂房；2、城市住宅或公共建筑；3、城市圆顶、运动场馆、舞台等；4、军营、简易住宅和临时办公场所等。

门式钢架结构设计要点1.1 门刚结构体系基本情况门式刚架轻型钢结构主要指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、可以设置起重量不大于20t 的中、轻级工作制桥式吊车或 3t 悬挂式起重机的单层厂房钢结构。

在轻型门式刚架结构体系中，屋盖应采用压型钢板屋面板和冷弯薄壁型钢檩条，主刚架可采用变截面实腹刚架，外墙宜采用压型钢板墙板和冷弯薄壁型钢墙梁，也可以采用砌体外墙或底部为砌体、上部为轻质材料的外墙。

主刚架斜梁下翼缘和刚架柱内翼缘的出平面稳定性，由与檩条或墙梁相连接的隅撑来保证。

主刚架间的交叉支撑可采用角钢或张紧的圆钢。

单层门式刚架轻型房屋可采用隔热卷材做屋盖隔热和保温层，也可以采用带隔热层的板材作屋面。

门式刚架轻型房屋屋面坡度宜取 1/8~1/20，在雨水较多的地区宜取其中较大值。

门式刚架尺寸应符合下列规定：(1)、门式刚架的跨度，应取横向刚架柱轴线间的距离。

(2)、门式刚架的高度，应取地坪至柱轴线与斜梁轴线交点的高度。

门式刚架的高度，应根据使用要求的室内净高确定，设有吊车的厂房应根据轨顶标高和吊车净高要求而定。

(3)、柱的轴线可取通过柱下端（较小端）中心的竖向轴线。

工业建筑边柱的定位轴线宜取柱外皮。

斜梁的轴线可取通过变截面梁段最小端中心与斜梁上表面平行的轴线。

(4)、门式刚架轻型房屋的建筑尺寸：其檐口高度，应取地坪至房屋外侧檩条下缘的高度；其最大高度，应取地坪至屋盖顶部檩条上缘的高度；其宽度，应取房屋侧墙墙梁外皮之间的距离；其长度，应取两端山墙墙梁外皮之间的距离。

(5)、门式刚架的跨度，宜为9~36m，以3m 为模数。

边柱的宽度不相等时，其外侧要对齐。

5(6)、门式刚架的高度，宜为4.5~9.0m，必要时可适当加大。

当有桥式吊车时不宜大于 12m。

(7)、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。

跨度较小时可用 4.5m。

(8)、挑檐长度可根据使用要求确定，宜采用0.5~1.2m，其上翼缘坡度宜与斜梁坡度相同。

门式刚架计算原理和设计实例之五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。

第二章轻型门式钢刚架设计的差不多理论第一节结构布置和材料选用一、结构组成轻型门式钢刚架的结构体系包括以下组成部分：（1）主结构：横向刚架（包括中部和端部刚架）、楼面梁、托梁、支撑体系等；（2）次结构：屋面檩条和墙面檩条等；（3）围护结构：屋面板和墙板；（4）辅助结构：楼梯、平台、扶栏等；（5）基础。

图2-1给出了轻型门式钢刚架组成的图示讲明。

图2-1 轻型钢结构的组成平面门式刚架和支撑体系再加上托梁、楼面梁等组成了轻型钢结构的要紧受力骨架，即主结构体系。

屋面檩条和墙面檩条既是围护材料的支承结构，又为主结构梁柱提供了部分侧向支撑作用，构成了轻型钢建筑的次结构。

屋面板和墙面板起整个结构的围护和封闭作用，由于蒙皮效应事实上也增加了轻型钢建筑的整体刚度。

外部荷载直接作用在围护结构上。

其中，竖向和横向荷载通过次结构传递到主结构的横向门式刚架上，依靠门式刚架的自身刚度抵抗外部作用。

纵向风荷载通过屋面和墙面支撑传递到基础上。

二、结构布置轻型门式钢刚架的跨度和柱距要紧依照工艺和建筑要求确定。

结构布置要考虑的要紧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，轻型钢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。

温度伸缩缝可通过设置双柱，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。

布置的要紧原则如下：（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纳刚性系杆，交叉斜杆可采纳柔性构件。

刚性系杆是指圆管、H型截面、Z或C型冷弯薄壁截面等，柔性构件是指圆钢、拉索等只受拉截面。

柔性拉杆必须施加预紧力以抵消其自重作用引起的下垂；（2）支撑的间距一般为30m-40m，不应大于60m；（3）支撑可布置在温度区间的第一个或第二个开间，当布置在第二个开间时，第一开间的相应位置应设置刚性系杆；（4） 45的支撑斜杆能最有效地传递水平荷载，当柱子较高导致单层支撑构件角度过大时应考虑设置双层柱间支撑；（5）刚架柱顶、屋脊等转折处应设置刚性系杆。

YJK门式刚架设计YJK门式刚架是一种广泛应用于工业建筑、商业建筑等领域的钢结构构件。

它由主梁、副梁、柱子等组成，具有结构简单、承载能力高、抗震性能好等特点。

下面将详细介绍YJK门式刚架的设计流程和注意事项。

首先，在进行YJK门式刚架的设计之前，需要明确设计目标和要求。

这包括所承受的荷载、跨度、高度、使用环境等。

荷载可以分为静态荷载和动态荷载，例如自重、风载、雪载、地震力等。

根据不同的荷载要求，确定门式刚架的材料和截面尺寸。

其次，进行结构分析和计算。

通过应力分析和变形分析，确定门式刚架的主要构件的截面尺寸和型号。

根据设计要求，进行正常工作状态下的静力计算，考虑不同荷载的作用，计算构件的受力状态和内力情况。

根据力学平衡原理，计算出构件的截面尺寸和布置形式。

在进行计算时，需要注意以下几个方面。

首先，要合理选择门式刚架的荷载系数和荷载作用方式。

对于不同的荷载，需要采用相应的系数进行计算，以保证门式刚架的安全性。

其次，要考虑门式刚架的整体稳定性。

门式刚架的设计不仅要满足构件自身的强度要求，还要考虑整体的稳定性，防止结构失稳。

此外，还需要考虑门式刚架的变形情况，特别是在大跨度和高度的情况下，要进行合理的变形控制和抗震设计。

设计完门式刚架的结构后，还需要进行连接设计。

门式刚架的连接方式一般有焊接、螺栓连接等。

其中，螺栓连接是连接主要构件的常用方式。

在进行连接设计时，需要考虑连接形式、螺栓的规格和数量、连接点的受力情况等。

螺栓的规格和数量要根据构件的受力情况进行计算和选择，确保连接的安全可靠。

最后，对门式刚架进行初步设计后，还需要进行结构的检验和优化。

通过有限元分析等方法，对门式刚架在不同荷载下的受力状态进行模拟和分析，获取更准确的受力和变形情况。

根据分析结果，对门式刚架的设计进行修正和优化，提高结构的安全性和可靠性。

综上所述，YJK门式刚架的设计涉及多个方面，包括结构分析、计算、连接设计和优化。

在进行设计时，需要明确设计目标和要求，合理选择荷载系数和荷载作用方式，考虑整体稳定性和变形情况，进行连接设计和优化。

门式刚架设计步骤
1.设计门式刚架的步骤：
注：墙梁是指的墙面上的檩条。

檐高：檐高是指设计室外地坪到屋檐底的高度，如果屋檐有檐沟的话就是到檐口底的高度。

2.门式刚架设计要点：
门式钢架平面内外：
平面内：要有足够的平面内刚度。

措施：控制钢梁挠度和柱顶位移。

平面外：采取构造措施保证稳定。

措施：合理的结构平面布置、合理的支撑体系布置、通长的系杆连接、必要的隅撑布置。

对于受弯构件的整体变形主要从两方面加以限制，一方面是弯矩作用平面内的变形是直接限制其挠度；另一方面是保证弯矩作用平面外的整体稳定，可以利用密铺的钢板或钢筋混凝土板与梁受压翼缘牢固连接，或设置足够密的侧向支撑即验算自由长度与受压翼缘宽度之比不超过一定值，实际上就是限制受压翼缘的侧向长细比，两种方法都是确保受压翼缘不会向侧向失稳，这两种条件都不满足时则应该计算其稳定性。

这两种变形限制都比限制长细比更具体更有效，所以也就没有必要再限制长细比了。

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置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。

浅谈门式刚架房屋设计技术方案门式刚架是一种常见的建筑结构形式，由于其良好的可靠性和经济性，被广泛应用于工业、商业及农业建筑等领域。

门式刚架房屋的设计技术方案是确保结构安全、经济、实用的重要保障。

本文将从门式刚架房屋的设计材料、构造、受力形式等方面进行详细探讨并阐述门式刚架房屋设计的技术方案。

一、设计材料门式刚架房屋的设计材料主要包括：钢材、混凝土等。

门式刚架的骨架部分采用的是优质焊接钢管，钢材的强度和抗震性能非常优越。

在实际生产施工过程中，常采用Q235B、Q345B这两种材料，这两种材料的力学性能和力学指标非常符合建筑材料的要求，具有优异的可塑性和延展性，经过设计人员的合理优化后能够保证门式刚架的整体性和稳定性。

另外，混凝土的采用可以提高门式刚架的抗震性和耐久性。

二、构造门式刚架房屋的构造分为两种，一种是工厂预制，另一种是现场制造。

工厂预制的门式刚架可以大大的提高施工的效率，而现场制造需要更多的人力和物力。

门式刚架房屋的构造具体分为以下几个方面：（1）框架件。

框架件是门式刚架最核心的部分，其结构决定着整栋建筑的稳定性。

这种框架由竖立在地基上的两组柱子和横向的连梁组合而成。

（2）房屋墙体。

门式刚架房屋墙体采用轻质隔墙板，厚度一般为50mm。

隔墙板的优点在于重量轻、隔声效果好，同时还可以随时进行拆装，易于维修。

采用这种材料可以提高门式刚架墙体的承重能力和防火性能。

（3）屋顶构造。

门式刚架房屋的屋顶构造通常采用夹心彩钢板。

彩钢夹芯板既兼具保温隔热效果，又可以防火、防腐蚀、防水，是一种十分优良的材料。

三、受力形式门式刚架房屋的受力形式包括静荷载、动荷载和地震荷载。

对于不同类型的受力荷载，门式刚架房屋的设计方案也有所不同。

静荷载是指自重、铺装、家具、墙体等常见荷载，在设计门式刚架房屋时主要需要考虑框架的刚度和稳定性。

动荷载是指如人员流动等不稳定荷载，在设计时需要考虑框架的内部力学应力分析和优化。

地震荷载是指地震力对建筑物的作用，设计门式刚架结构时需要考虑地震作用下的结构强度和刚度，并加强结构中的稳定性。

第九章 应用实例一、工程资料：某单层工业厂房，跨度为18m ，长度为108m ，柱距6m ，檐高8m 。

内设一台10T 单梁吊车，中级工作制，牛腿面标高4.5m 。

3~1轴无吊车，且檐高为10m 。

屋面和墙面均为EPS 夹芯板，彩板外天沟。

kN T r T Q 9.41.0221004.01004.1112=⨯⨯⨯+⨯⨯==α()kN V 2.15565.3601.98max =+=4. 求m ax T V kN V T 76.72.15501.989.4max =⨯=㈡ 截面估算：（)235Q 1．梁高：①按经济条件确定：36820465215101472.1mm W sh =⨯⨯=mm W h sh 35530073=-⨯=②按允许挠度值确定：mm v ll f h 4.4641060060002156.0106.066min =⨯⨯⨯⨯=⨯⎥⎦⎤⎢⎣⎡⋅⋅=--③建筑净空无要求 ∴ 取mm h 550=2．腹板厚度①按经验公式：mm h t w 65.855.03737=⨯+=+=②按抗剪要求： mm f h V t w 57.1215550102.1552.12.13max min =⨯⨯⨯=⋅=③按局部挤压要求： mm f l Ft Z w 85.121595.010]5)215(2[1001.985.13min=⨯⨯⨯++⨯⨯=⋅⋅=ψ3 ∴㈢ 1 A y 1 y 2 x I 11w 32220674376.288596662459mm y I w X x ===433426250002501212130012121mm I y =⨯⨯+⨯⨯=31134100012542625000mm x I w Y y === 32228416715042625000mm x I w y y === mm AI i Yy 95.59== 1501.10095.596000<==y λ 吊车梁上翼缘：2360012300mm A =⨯=上 432700000030012121mm I y =⨯⨯=上 318000015027000000mm W y ==上2．强度验算： ①正应力：上翼缘正应力：yTx W M W M 上上+=1max σ f mm N <=+=⨯+⨯=26623.10583.404.641800001035.7228256510147②剪应力：突缘支座处剪应力：V w f mm N t h V <=⨯⨯⨯=⋅=230max 86.3310550102.1552.12.1τ③腹板局部稳定：f mm N l t FZ w c <=++⨯⨯⨯==232.31)]2120(250[101001.980.1ψσ3．稳定性验算： ①整体稳定性： 244.05503001260001111<=⨯⨯==h b t l ξ 81.044.018.073.018.073.0=⨯+=+=ξβb⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⨯⨯+⨯⨯⨯⨯⨯=-=125012121300121213001212128.0)12(8.0333b b αη ()213.01633.028.0=-⨯=Y b Y X y b b f h t w h A 2354.414320212⨯⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡+⎪⎭⎫ ⎝⎛+⋅⋅⋅=ηλλβψ 235235213.05504.4121.10012282565550118601.100432081.022⨯⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡+⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯+⨯⨯⨯= 326.1329.12282565550118601.100432081.02=⨯⨯⨯⨯= ∴ 832.0'=b ϕ2841672.11035.72282565832.01014766'⨯⨯+⨯⨯=+y y y x b x W r M w M ϕ f mm N<=+=295.9855.214.77②局部稳定： a)翼缘：1508.121251501<=-=t b b)腹板：806.52105260<==w t h4．加劲肋计算：①横向加劲肋的外伸宽度为： mm h b S 5.57403052640300=+=+≥，取mm b S 100= 横向加劲肋的厚度为： mm b t S S 7.61510015==≥∴横向加劲肋的尺寸为：1008⨯-②支座加劲肋 采用30020⨯- 20600030020mm A =⨯=207500101015600015mm t t A A w w =⨯⨯+=+= 434500000030020121mm I z =⨯⨯= mm AI i zz 46.77== 79.60==zz i h λa 、强度验算：f mm N A V <=⨯==230max 87.256000102.155σb 、整体稳定验算：此截面属b 类，查表得996.0=ϕf mm N A V <=⨯⨯==23max 78.207500996.0102.155ϕσ5．疲劳计算：本吊车为中级工作制吊车，不必进行疲劳验算。

第八章基础设计房屋建筑设计总体上分为上部结构设计和下部结构设计两大部分，轻型钢结构建筑也不例外，前面几章已介绍了其上部结构，本章对其下部结构一一基础作一些讨论。

众所周知，在房屋建筑中，基础造价约占整个建筑物的30%左右，对于轻钢结构而言，最大优点就是重量轻，从而直接影响基础设计，与其它结构型式的基础相比，轻钢结构基础尺寸小，可以减少整个建筑物造价，另外对于地质条件较差地区，可优先考虑采用轻钢结构，这样容易满足地基承载力方面的要求。

那么轻钢结构基础与砼结构基础有什么不同？轻钢结构基础是如何设计的？在轻钢结构基础设计时应注意哪些方面？本章针对这些问题进行探讨，而不涉及基础本身设计的有关内容。

第一节基础设计的特点由于结构型式、荷载取值、支座条件等方面的不同，传至基础顶面内力是不同的，轻钢结构与传统的砼结构相比，最大差别就是在柱脚处存在较小的竖向力和较大的水平力，对于固接柱脚，还存在较大的弯矩，在风荷载起控制作用的情况下，还存在较大的上拔力。

柱底水平力会使基础产生倾覆和滑移，基础受上拔力作用，在覆土较浅的情况下，会使基础向上拔起，有关这方面的问题，后面再作详述。

由于轻钢结构的这些受力特点，导致其基础设计与其它结构存在很大的不同，主要表现在以下几个方面：1.基础形式基础型式选择应根据建筑物所在地工程地质情况和建筑物上部结构型式综合考虑，对于砼结构基础，常见的基础型式有独立基础、条形基础、片筏基础、箱形基础、桩基等等，而对于轻钢结构而言，由于柱网尺寸较大，上部结构传至柱脚的内力较小，一般以独立基础为主，若地质条件较差，可考虑采用条形基础，遇到暗浜等不良地质情况，可考虑采用桩基础，一般情况下不采用片筏基础和箱形基础。

2.柱脚受力（a）铰接柱脚（b）刚接柱脚图8-1不同柱脚型式的受力情况砼结构柱脚均为刚接，即同时存在轴向力N、水平剪力V和弯矩M，故基础尺寸较大，轻钢结构常见的柱脚型式有刚接和铰接两种（图8-1 ），其受力是不同的，对于铰接柱脚，只存在轴向力N和水平力V，对于刚接柱脚，除存在轴向力N和水平力V之外，还存在一定的弯矩M，从而使刚接柱脚的基础大于铰接柱脚。

轻型门式刚架——计算原理和设计实例一：彩钢瓦屋面漏水的主要原因：1、生产和运输过程、施工过程中的不慎造成彩钢瓦的变形。

彩钢瓦质量差，上人屋面施工造成彩钢瓦变形。

2、风、雨等外力的作用,造成彩钢瓦屋面长时间的颤动,使钉眼处及铁皮接缝处长时间的磨损,遇到雨水就生锈.然后就再磨损再生锈,越来越严重。

3、自攻钉有橡胶垫为何还会渗水？第一：施工中自攻钉用力过猛已经把橡胶垫破坏。

第二：橡胶垫老化快,很快就失去了防水功效。

4、彩钢瓦屋面轻型门式刚架——计算原理和设计实例《2》四、荷载及其组合1．荷载作用在轻型钢结构上的荷载包括以下类型：（1）恒载(G)：结构自重和设备重。

按现行《建筑结构荷载规范》的规定采用；（2）活载：包括屋面均布活载、检修集中荷载(M)、积灰荷载(D)、雪荷载等。

其中，《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS102:98）[2]规定均布活载的标准值（按投影面积算）取0.3kN/m2；检修集中荷载标准值取1.0kN或实际值；积灰荷载与雪荷载按现行《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)[7]的规定采用。

均布活荷载与雪荷载不同时考虑，取其中较大值(记为L)计算；积灰荷载与雪和均布活载中的较大值同时考虑；检修荷载只与结构自重荷载同时考虑；（3）风载(W)：现行《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》(CECS102:2002)[3]对于风荷载的取用是以GB50009-2001为基础的，关于风荷载体形系数是按照美国金属房屋制造商协会MBMA《低层房屋体系手册》（1996）中有关小坡度房屋的规定取用的；（4）温度(T)：按实际环境温差考虑；（5）吊车(C)：按GB50009-2001的规定取用，但吊车的组合一般不超过两台；（6）**作用(E)：按GB50009-2001的规定取用，不与风荷载作用同时考虑。

2．荷载组合计算承载能力极限状态时，对于轻型钢结构可取下述荷载组合[1][3][7]：（1）1.2G+1.4L；（2）1.2G+1.4M；（3）1.2G+1.4C;（4）1.2G+1.4W；（5）1.2G+0.9(1.4L+1.4D)；（6）1.2G+0.9(1.4L+1.4W)；（7）1.2G+0.9(1.4C+1.4W);（8）1.2G+0.9(1.4L+1.4T)；（9）1.2G+0.9(1.4W+1.4T)（10）1.2G+1.4L+1.4E。

第八章基础设计房屋建筑设计总体上分为上部结构设计和下部结构设计两大部分，轻型钢结构建筑也不例外，前面几章已介绍了其上部结构，本章对其下部结构一一基础作一些讨论。

众所周知，在房屋建筑中，基础造价约占整个建筑物的30%左右，对于轻钢结构而言，最大优点就是重量轻，从而直接影响基础设计，与其它结构型式的基础相比，轻钢结构基础尺寸小，可以减少整个建筑物造价，另外对于地质条件较差地区，可优先考虑采用轻钢结构，这样容易满足地基承载力方面的要求。

那么轻钢结构基础与砼结构基础有什么不同？轻钢结构基础是如何设计的？在轻钢结构基础设计时应注意哪些方面？本章针对这些问题进行探讨，而不涉及基础本身设计的有关内容。

第一节基础设计的特点由于结构型式、荷载取值、支座条件等方面的不同，传至基础顶面内力是不同的，轻钢结构与传统的砼结构相比，最大差别就是在柱脚处存在较小的竖向力和较大的水平力，对于固接柱脚，还存在较大的弯矩，在风荷载起控制作用的情况下，还存在较大的上拔力。

柱底水平力会使基础产生倾覆和滑移，基础受上拔力作用，在覆土较浅的情况下，会使基础向上拔起，有关这方面的问题，后面再作详述。

由于轻钢结构的这些受力特点，导致其基础设计与其它结构存在很大的不同，主要表现在以下几个方面：1.基础形式基础型式选择应根据建筑物所在地工程地质情况和建筑物上部结构型式综合考虑，对于砼结构基础，常见的基础型式有独立基础、条形基础、片筏基础、箱形基础、桩基等等，而对于轻钢结构而言，由于柱网尺寸较大，上部结构传至柱脚的内力较小，一般以独立基础为主，若地质条件较差，可考虑采用条形基础，遇到暗浜等不良地质情况，可考虑采用桩基础，一般情况下不采用片筏基础和箱形基础。

2.柱脚受力（a）铰接柱脚（b）刚接柱脚图8-1不同柱脚型式的受力情况砼结构柱脚均为刚接，即同时存在轴向力N、水平剪力V和弯矩M，故基础尺寸较大，轻钢结构常见的柱脚型式有刚接和铰接两种（图8-1 ），其受力是不同的，对于铰接柱脚，只存在轴向力N和水平力V，对于刚接柱脚，除存在轴向力N和水平力V之外，还存在一定的弯矩M，从而使刚接柱脚的基础大于铰接柱脚。

门式刚架设计讲解1 综合概述门式刚架是典型的轻型钢结构，也是目前国应用最为广泛的轻型钢结构体系。

早期典型的门式刚架是1910年布鲁塞尔世博会的德国机械工程展厅，采用了多层阶形钢框架结构；1932年建成的德国埃森煤矿税收协会采用了门式钢框架结构。

1954年由托罗哈设计的德国地铁站，采用的是典型的门式刚架结构，他把装饰效果与门式刚架的受力完美结合。

在国外预制轻钢建筑进入中国之前，中国就开始了自己的轻钢建筑体系的研究。

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；但由于钢产量的限制及设计方法旧，钢结构建筑在中国发展举步维艰。

在改革开放的十多年间，数不清的国外轻钢建筑厂商驻入中国，无数的本地轻钢建筑公司涌现。

我国钢结构体系的发展大致经过了这样的时期：1990年以前，钢结构建筑在工业领域中的主要应用是重型厂房中的排架结构体系，在民用领域中的主要应用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的全面的发展和应用时期。

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的应用；薄壁彩钢板大量应用于各类结构的维护体系和无梁无柱穹顶中；钢管直接汇交焊接结构及其与高强度拉索的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的主要受力构件或其组成部件得到应用。

现代钢结构体系由热轧截面、焊接截面和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和轻型钢结构两大类。

但是，究竟如何定义或区分这两类结构，却存在着很多不同的标准。

例如，结构跨度的标准，结构层数的标准，结构用途的标准，吊车吨位的标准等。

这些标准都有一定的合理性，但是都是建立在结构体系外在因素或特征基础上的。

事实上，轻型钢结构体系的本质是“轻”，实现这一本质的条件是截面板件要“薄”，“薄”的板件受力时，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的极限强度。

第二章轻型门式钢刚架设计的基本理论第一节结构布置和材料选用一、结构组成轻型门式钢刚架的结构体系包括以下组成部分：（1）主结构：横向刚架（包括中部和端部刚架）、楼面梁、托梁、支撑体系等；（2）次结构：屋面檩条和墙面檩条等；（3）围护结构：屋面板和墙板；（4）辅助结构：楼梯、平台、扶栏等；（5）基础。

图2-1给出了轻型门式钢刚架组成的图示说明。

图2-1 轻型钢结构的组成平面门式刚架和支撑体系再加上托梁、楼面梁等组成了轻型钢结构的主要受力骨架，即主结构体系。

屋面檩条和墙面檩条既是围护材料的支承结构，又为主结构梁柱提供了部分侧向支撑作用，构成了轻型钢建筑的次结构。

屋面板和墙面板起整个结构的围护和封闭作用，由于蒙皮效应事实上也增加了轻型钢建筑的整体刚度。

外部荷载直接作用在围护结构上。

其中，竖向和横向荷载通过次结构传递到主结构的横向门式刚架上，依靠门式刚架的自身刚度抵抗外部作用。

纵向风荷载通过屋面和墙面支撑传递到基础上。

二、结构布置轻型门式钢刚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，轻型钢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。

温度伸缩缝可通过设置双柱，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。

布置的主要原则如下：（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。

刚性系杆是指圆管、H型截面、Z或C型冷弯薄壁截面等，柔性构件是指圆钢、拉索等只受拉截面。

柔性拉杆必须施加预紧力以抵消其自重作用引起的下垂；（2）支撑的间距一般为30m-40m，不应大于60m；（3）支撑可布置在温度区间的第一个或第二个开间，当布置在第二个开间时，第一开间的相应位置应设置刚性系杆；（4）45的支撑斜杆能最有效地传递水平荷载，当柱子较高导致单层支撑构件角度过大时应考虑设置双层柱间支撑；（5）刚架柱顶、屋脊等转折处应设置刚性系杆。