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探讨门式刚架轻型钢结构设计

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探讨门式刚架轻型钢结构设计

摘要：门式刚架轻型钢结构房屋设计是一个较为复杂的体系，在设计中需要顾及很多方面的内容，需要按照各种原理进行，设计人员只有熟悉门式刚架轻型钢结构的特点、分类，以及使用范围，才能更好的在设计中发挥出门式刚架轻型钢结构的优势。本文具体分析研究了门式刚架轻型钢结构设计。

关键词：门式刚架；轻型钢结构；设计

引言

随着社会经济的不断发展进步，轻型门式刚架结构在我国已经普遍应用，并进入繁荣发展阶段。轻型门式刚架作为轻型房屋钢结构的一种结构形式，具有施工快捷、外型美观、节省耗材、抗震性能好、低成本且环保等优势。然而这种结构在实际工程中还存在一些问题。本文就门式刚架在工作实际中经常遇到的一些问题进行探讨，以供结构同行参考。

一、规范的选择

门式刚架轻型房屋钢结构是门式刚架的一种特殊情况，主要表现在具有轻型屋盖和轻型外墙、吊车荷载不大、房屋平均高度和跨度均不是太大。因此当有关工程条件不满足>( CECS 102∶2002)的适用范围时，设计不应依据CECS 102∶2002的规定，而应执行>( GB 50017-2003)的有关规定，有抗震设防要求的地区还应执行GB 50011-2010建筑抗震设计规范的有关规定。对于底部为多层钢框架上部为门式刚架轻型房屋的钢结构，上部结构可参照CECS 102∶2002设计，下部结构按GB 50017-2003设计，并整体抗震分析。门式刚架轻型房屋钢结构的构件厚度较薄，因此不适用于有强侵蚀介质的环境，如特殊化工产品的生产车间等。

二、基本规定

1、门式刚架活荷载取值

门式刚架房屋上作用的活荷载一般有:竖向荷载（雪荷载、积灰荷载等）、水平荷载（风荷载、吊车刹车力）及地震作用。由于轻钢结构自重较轻，所以对风荷载的反应非常敏感，这一点尤其应注意。风荷载依据《建筑结构荷载规范》（GB50011-2012）和《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102:2002进行设计，需要注意的是两本规范对风载的体型系数及取值都有很大不同,一般来说，《荷载规范》偏于保守。如果选择《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》计算端区和中间区迎风宽度按《门刚规程》附录A（风荷载计算章节）第A.0.3条计算。而屋面活荷载可根据工程条件进行折减。

雪荷载的设计取值应特别注意女儿墙及其他高低屋面处，《建筑结构荷载规范》(GB 50009)第6.2.1条第8项次:μr取2.0 (屋面积雪分布系数)，雪堆长度为2h，但不小于4 m，不大于8 m。垂直于建筑物表面的风荷载wk=μsμzw0，其中，

μs应按CECS102∶2002的表A.0.2-1～表A.0．2-5的有关规定采用。对于CECS

102∶2002未作规定的建筑类型和体型，如风荷载体型系数采用GB 50009的规定值，则基本风压和阵风系数也应配套地采用相应的规定值。采用CECS 102∶2002的风荷载体型系数时，已经包含了阵风系数，不能与GB 50009规定的系数混合使用。另外，在台风频发的地区应考虑门窗不能及时关闭的情况，应根据实际情况按房屋开敞或半开敞式结构计算风荷载。

2、变形控制

由于柱顶位移和构件挠度产生的屋面坡度改变值，不应大于坡度设计值的

1/3。此屋面坡度改变值，是指斜梁一坡的任意一段长度中的坡度改变，在雨或雪比较多的地区，应特别注意刚架坡度取值不宜过小，防止因钢梁相对挠度过大而导致的屋面积雨、雪荷载过大，造成屋面漏雨或结构破坏。

三、结构设计

初步设计的任务是确定合理的结构方案;施工图设计包含结构作用效应分析、构件截面校核与节点、施工图绘制等工作;施工详图是构件加工制作的依据。

1、初步设计

在初步设计阶段，应确定结构体系的布置方案。虽然门式刚架的基本结构体系已确定，但由于刚架结构系平面结构体系，其空间布置有诸多技术问题需注意:首先是结构的平面布置，主要目的是选择合理经济跨度与柱距，跨度与柱距直接影响结构的经济性，在确定跨度与柱距时既要考虑刚架的单位面积用钢量，同时还应考虑辅助构件如檩条、墙梁的耗钢量。其次，在结构平面布置确定后，则必须确保结构的空间稳定性，结构的空间稳定性主要通过支撑和刚性系杆得以实现，确保空间稳定性的设计原则是使结构几何稳定、传力路径明确快捷。第三，选择合理的节点连接方式和构件截面形式，节点的连接形式直接影响施工周期的长短，截面形式的选择应考虑结构所在地区的材料供应情况与加工制造水平。

2、施工图设计

2.1结构作用效应分析。结构作用效应分析的主要工作是确定结构构件的内力和变形。主要步骤为:根据概念设计确定的结构方案，结合构件的受力状态和节点构造特征，建立结构的力学计算模型进行结构与构件的作用效应分析。随着计算机的广泛应用和结构分析软件发展水平的不断提高，结构作用效应分析一般均采用电算程序。

2.2构件截面校核和节点承载力验算。截面校核的任务是验算构件的承载力是否满足要求。钢结构构件的承载力，尤其是存在压应力的构件，通常由稳定性决定其承载力。构件截面校核包括强度、变形、整体稳定性与局部稳定性等方面的内容，合理的设计应尽可能提高构件的稳定性，充分发挥构件的承载能力，提高稳定性的关键是使构件具有适当的长细比，因此构件截面形式和自由支撑长度

对构件的稳定性有直接的影响。

2.3施工图绘制。施工图是构件制作、安装的技术资料和依据。一般来说，施工图包含图纸目录、结构设计说明、结构平面布置图、结构立面图、结构剖面图、节点详图等内容，在钢结构说明中，应注明建筑结构的设计使用年限、钢材牌号、连接材料的型号(或钢号)和对钢材所要求的力学性能、化学成分及其他的附加保证项目。此外，还应注明所要求的焊缝形式、焊缝质量等级、端面刨平顶紧部位以及对施工的要求。为便于施工详图的绘制，结构施工图中的主刚架剖面图中还应给出柱端反力和梁柱连接处的节点力。由于钢结构工程一般存在施工详图绘制阶段，因此对图面表达深度要求更高。结构图的设计应能给构件加工和安装提供所有的必要信息，结构设计人员必须要摒弃“图中未尽事宜在技术交底时解决”的陋习。

3、施工详图绘制

施工详图主要是为了构件的加工制作，而对结构图按构件进行“拆”图，施工详图一般由钢结构制造企业完成，也可由设计单位提供。施工详图绘制最主要的任务是确保构件尺寸准确，为放样提供依据，同时还应注意构件拼接位置的确定。

四、关键节点处理

主刚架构件的节点连接采用摩擦性高强度螺栓连接时，端板与端板之间总是存在一定缝隙，潮气可能会侵入，没有油漆的端板表面抗腐蚀能力很差，所以需要对端板接触面防腐处理，另一方面选用过高的抗滑移系数时实际未必能容易达到。建议接触面的处理方法选用喷砂(丸)后涂无机富锌漆。在梁与梁或梁与端板拼接处，规程规定当端板上两对螺栓的最大距离大于400 mm时，应在端板的中间部位增设一对螺栓。考虑到加工单位未必能妥善处理好端板的焊接变形，建议以上两对螺栓的最大距离接近350 mm时,就在端板的中间部位增设一对螺栓，确保有效摩擦面或改善节点外观。在斜梁下翼缘受压区的关键位置，应优先减小檩条间距、增加隅撑布置，防止受压翼缘的屈曲破坏。此处减小檩条间距的布置方案，往往也符合屋面局部堆雪计算的要求。隅撑一端开普通圆孔，另一端开长圆孔便于安装。对于刚架跨度比较大的情况，钢梁平面外的计算长度可依据屋面支撑的位置布置来减小计算长度。

五、安装要求

结构设计说明图中宜注明在钢结构制作、安装前有关单位应办理基础(含锚栓预埋)交接手续。重点注明刚架在施工中应及时安装支撑，必要时增设缆风绳充分固定。

结束语

在对门式刚架轻型房屋钢构设计时，应对结构布置，结构计算及构造施工方面的问题应加以重视，认真对待。为了更安全、经济的设计门式刚架，需要进一

步研究设计与应用方面存在的问题，才能充分发挥门式刚架轻钢结构的优点。

参考文献

[1]CECS102:2002,门式刚架轻型房屋钢结构技术规程[S].

[2]宋曼华.钢结构设计与计算[M].北京:机械工业出版社,2000.3.

[4]]齐建新翟兆魁《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》.军事科学出版社.2003[4]陈绍蕃.钢结构原理,房屋建筑钢结构设计[M].北京:中国建筑工业出版社,2000

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浅谈门式刚架轻型房屋钢结构设计施工中的问题

浅谈门式刚架轻型房屋钢结构设计施工中的问题

浅谈门式刚架轻型房屋钢结构设计施工中的问题

摘要：本文从遵循设计规范规程的角度分析门式刚架轻型房屋钢结构此类房屋在设计中应注意的问题，如荷载取值、挠度控制、结构选型、支撑体系、节点设置、连接打孔对强度的减弱等方面是设计中容易忽略的。从施工的角度分析，是否执行了设计的意图，材料代换、端板连接缝隙的处理、支撑体系安装、防水系统处理的好坏等都是影响工程质量的关键问题。希望能通过从教训中吸取经验，从设计、加工、施工、安装、维护等各个环节严格控制，避免质量事故发生。

关键词：门式刚架轻型房屋钢结构 设计施工

一．前言

最近几年，随着我国钢材产量的不断攀升，门式刚架轻型房屋钢结构工程发展迅猛，但也陆续听到一些令人不安的情况。特别是2009年11月份，我国大部分地区遭受特大暴风雪的袭击，致使很多此类房屋垮塌，损失惨重。此类事故的发生，不能不引起我们设计人员的重视，现对发生此类事故的原因，作如下分析总结，以对设计施工有可借鉴之用。

二．设计方面

1屋面活荷载取值不够。《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS102:2002）第3.2.2条规定（后面简称门式刚架规程），当采用压型钢板轻型屋面时，屋面竖向均布活荷载的标准值（按水平投影面积计算）应取0.5

kN/m2，但对受荷水平投影面积大于60 m2的刚架构件，屋面竖向均布活荷载的标准值可取不小于0.3 kN/m2。第3.2.5条荷载效应组合原则规定，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。一般房屋的设计基准期为50年，邯郸地区（参考安阳的）50年一遇雪荷载值为0.40 kN/m2，根据荷载效应组合要求取两者较大值，这样就应该取雪荷载0.40 kN/m2参与计算。容易忽视的是“受荷水平投影面积大于60 m2”仅是针对于刚架构件，檩条的计算则应按规范要求取0.5 kN/m2，因为单根檩条的受荷面积较小，如取值不足，给建筑物的使用安全留下隐患。

门式刚架轻型房屋钢结构设计探究

门式刚架轻型房屋钢结构设计探究

河南建材201812023年第7期

装备维修技术,2021,2(32):1-7.[4]周荣灿.房屋建筑工程施工现场管理的问题及对策研究[J].江西建材,2021,38(11):188-189.[5]程福关.房屋建筑工程施工现场管理的问题及对策研究[J].门窗,2022,14(10):12-17.[6]冉津津.建筑施工现场管理存在的问题及改进对策[J].工程技术研究,2022,4(5):152-153.门式刚架轻型房屋钢结构设计探究

杨勇

山西省安装集团股份有限公司（030012）

摘要:随着我国钢结构工艺水平的提高，钢构件的质量与产量得到了很大提升。在此背景下，门式刚架结构在我国快速发展。文章主要从设计及应用方面讨论了门式刚架的特点及其需要注意的问题，并提出适当的建议。关键词:门式刚架；轻型房屋；钢结构；设计

与传统的钢筋混凝土结构相比，轻型门式刚架

结构用钢量少、自重轻、安装速度快、更容易获得大

空间，这些优势吸引着结构工程师在此领域进行不

断的探索和深化。此外，门式刚架在工厂制作后运

输至现场进行拼接，施工人员数量较少，更利于施

工单位进行成本及质量把控。1门式刚架结构的特点

1.1施工周期短

一般情况下，轻型门式刚架的相关构件需在工

厂制作完成，运输至现场进行组装后投入使用。得

益于门式刚架结构的受力特性，其梁柱等构件相对

于其他结构尺寸更小，重量更轻，施工方便快捷，施

工速度大幅提升。采用门式刚架结构有利于施工单

位完成项目进度目标[1-3]。1.2使用空间大

门式刚架结构单跨跨度12～48m。在实际工

程中，有许多跨度超过48m的案例，如我国的首都

机场机修库，跨度达到72m，高度达到28m。大空

间结构更加符合现代建筑的发展趋势，门式刚架得

到施工单位的青睐，带来的经济效益也十分显著。1.3便于安装拆卸，可循环使用

门式刚架结构房屋如果在施工或后续使用中

出现问题，可以拆卸相关构件重新进行安装。这就

意味着在建设的过程中，许多建筑材料可以循环使

浅析轻钢门式刚架设计要点

浅析轻钢门式刚架设计要点

浅析轻钢门式刚架设计要点

一.结构设计及构造要求常见问题

（一）、钢柱脚的保护

在结构设计说明中如果没有明确的说明钢柱脚需要用混凝土来进行保护，在进行设计与施工阶段也应该用混凝土进行包裹。之所以将柱脚底板以上一定距离进行混凝土包脚是因为因柱脚与地面接触部分易与周围水汽接触，使柱脚锈蚀，这样做可以有效防止柱脚锈蚀的问题，因此应按《钢结构设计规范》第 8.9.3 条（ 强制性条文） 规定，对柱脚在地面以下部分采用强度等级较低的混凝土包裹（ 保护层厚度不应小于50 mm） ，包裹的混凝土应高出地面不小于150 mm。当柱脚底面在地面以上时，柱脚高出地面的高度不应小于100 mm。

（二）、注意门式刚架的柱脚形式

铰接和刚接是门式刚架的柱脚的两种形式。门式刚架的柱脚多按铰接支承设计。在设计中大多采用平板支座，设一对或两对地脚螺栓当用于工业厂房且有 5t

以下桥式吊车时，宜将柱脚设计成刚接。在设计中门式刚架的柱脚。通常要结合结构的高度和荷载的大小，及土质情况及基础造价来确定采用铰接。如果采用刚接柱脚，就是在当房屋的高度荷载较大时，为控制柱顶位移要增大梁柱截面的问题，柱脚就应采用铰接，从而增加用钢量。由于基础的平面尺寸和造价等因素的影响，采用铰接柱脚要承受较大的偏心弯矩。因此，选择何种柱脚形式要根据具体情况综合对比考虑，选择最优方案。

（三）、柱间支撑的设置问题

一 般情况下柱顶位移满足规范要求，可以不没置柱间支撑。但是，对于同一结构，不加支撑时，大部分节点的变形值是设柱间支撑时的 5-10 倍。所以往往要增加柱、梁的截面的面积，不设柱间支撑时来控制柱顶位移，从而增加结构的用钢量。门式刚架房屋宜设置柱问支撑，这样结构刚度较均匀，纵向水平力传力途径较短，结构用钢量少，较为经济，所以在设置柱问支撑还可以提高钢结构的抗震性能。

（四）、结构布置中伸缩缝的设置 门式刚架的跨度和柱距主要根据工艺和建筑要求确定。结构布置主要是考虑温度区段的划分和支撑的布置。在这里要注意支撑的位置和形式应和工艺专业、管道专业等共同确定，以免影响建筑物的使用功能。考虑门式刚架房屋通常刚度不大，温度影响相对较小，一般纵向温度区段长度控制在300 m 以内，横向温度区段长度控制在150 m 以内。当建筑或工艺尺寸超过时，应该设置温度伸缩缝将其断开。温度伸缩缝有两种做法： 一种是可通过设置双柱，另一种是通过檩条的可调节构造（ 如开椭圆孔等） 来实现。

门式刚架轻型钢结构设计重点

门式刚架轻型钢结构设计重点

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门式刚架轻型钢结构设计重点

作者：杨君

来源：《城市建设理论研究》2013年第27期

【摘要】：本文围绕门式钢架轻型钢结构的设计进行了具体的论述。其中阐述了门式钢架结构受力体系，其中依托以往对钢结构设计的经验,结合轻型门式钢架结构,对轻型门式钢结构设计的特点进行了概述与分析, 重点对门式刚架轻型房屋钢结构设计要点进行了具体的阐述。以及在进行设计过程中应该注意的具体事项,从而确保高设计水平而提升轻型门式钢结构设计的经济性和安全性。

【关键词】：门式钢架，轻型钢结构，设计重点.

中图分类号： S611 文献标识码： A

1.引言

随着我国经济的迅速发展，近几年单层房屋采用钢结构呈逐步增加趋势，尤其是单层工业房屋采用门式刚架轻型钢结构较多，门式刚架具有独特的受力形式，它比以往排架结构更经济合理，为了适应门式刚架轻型房屋钢结构的发展，促进其合理的设计，必须正确的应用 STS

计算软件，做到设计安全可靠，经济合理。

2.门式钢架结构受力体系

门式刚架钢结构房屋主要是由横向结构和纵向结构系统组成，横向结构系统是门式刚架，它是单层房屋的基本承重结构，承受屋面荷载，横向风荷载和地震作用，在有吊车的工业房屋中还要承受吊车的竖向荷载和横向水平荷载。纵向结构系统是由抗风柱，屋面水平支撑，刚性系杆，柱间支撑等构件组成，纵向结构主要承受纵向水闰荷载，工业房屋内除上述构件外，还有吊车梁及吊车制动桁架等构件，此外还有屋面檩条外围墙梁共同组成空结构。横向水平风荷载通过墙板传结墙梁，最终由门式刚架承受，纵向水平风荷载是通过山墙板传至墙架，再传给抗风柱传至基础及屋面水平支撑最终由柱间支撑承受。

2.1门式刚架结构形式

根据建筑功能的要求，有单跨和多跨、带毗屋刚架，根据结构设计的要求 ，与基础连接有铰接和刚接和刚接两种刚架，一般情况采用铰接 ，当用于工业厂房且有5t以上桥式吊车时 ，宜将柱脚设计成刚接。屋面坡度宜到1/8～1/20。