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门式钢结构基础知识门式钢结构，听起来好像很复杂的样子，其实啊，就像搭积木一样有趣呢。
门式钢结构主要就是由门架组成的呀。
这门架就好比是一个人的骨架，支撑起整个结构的重量。
它有两根柱子，就像人的两条腿，稳稳地站在地上，而横梁呢，就像是人的肩膀，把两边的柱子连接起来。
这个结构看起来简单，可作用大着呢。
我们再说说它的材料吧。
一般都是钢材，钢材这东西，硬邦邦的，就像硬汉一样。
它的强度高啊，能承受很大的压力。
你想啊，如果把一个房子比作一个大家庭，那门式钢结构里的钢材就是这个家庭里最能扛事儿的那个成员。
不管是风啊，雪啊，还是房子里面放了很多重物，它都能顶得住。
不像那些软弱的材料，稍微有点压力就垮掉了。
门式钢结构的连接也很有讲究。
就像是拼图一样，每个部分都得严丝合缝地拼在一起。
焊接就是一种常见的连接方式，把两个钢材部件牢牢地粘在一起，这就像是给它们之间打了个超牢固的胶水。
螺栓连接也常用啊，螺栓就像是小纽扣一样，把各个部件紧紧地扣在一起。
要是连接没做好，那就像衣服上的纽扣掉了，整个结构就会散架，这可不得了。
门式钢结构在建筑中的应用可广泛了。
比如说厂房，那些大大的厂房好多都是用门式钢结构建造的。
为什么呢？因为厂房里面往往要放很多大型的机器设备，对空间的要求很高。
门式钢结构搭建起来比较快，就像搭乐高积木一样，一块一块地很快就能搭出一个很大的空间来。
而且它的成本相对来说比较低，对于那些想要节省成本又想快速建成厂房的企业来说，简直是再好不过的选择了。
还有仓库也是啊，仓库要堆放货物，门式钢结构能够提供宽敞的内部空间。
这空间就像一个大口袋，可以装下很多东西。
它的结构稳定，不用担心货物太多把仓库压垮。
这就好比一个强壮的人背着重重的行囊，依然能够健步如飞。
在设计门式钢结构的时候，那可是要考虑很多因素的。
要考虑当地的气候条件，要是在经常刮大风的地方，就得把结构设计得更坚固些，就像给一个战士穿上更厚的铠甲一样。
还要考虑建筑物的用途，如果是存放易燃易爆物品的仓库，那在防火防爆方面就得特别用心设计，这就像给危险物品加上层层保护罩一样。
第四章门式刚架第一节结构体系门式刚架是二战期间迅速发展起来的，由相互依存的构件组成统一体，即由梁、柱、檩条、墙梁支撑和金属波形板材设计成协同工作的金属预制装配的建筑体系。
战后被广泛采用，我国六十年代中期开始推广，并在援外工程中使用，取得良好的国际赞同。
由于十年动乱终止了这种建筑体系的发展，改革开放以来，特别是民营企业的蓬勃发展，门式刚架结构体系据不完全统计已建了800万m2，而且每年以100万m2的速度递增。
这种结构体系设计经济，安装快捷，造价低廉，装卸方便，维护费用低，单一供货，为业主认可。
我们萧山成为钢结构之乡，竞争十分激烈，萧山的钢结构应由价位的竞争逐步转向价值的竞争，就是创造精品钢结构，扩展使用范围，建造独具建筑风格的金属建筑体系，使钢结构应与时俱进，演变及发展是同时进行的。
一、结构概念设计1.三维设计(方案阶段)——（详见附图三十四）假定是整体性，并具有总体性能。
将结构形式作为总体分析。
1)建筑功能是否满足使用要求；2)高度、跨度是否合理，是否经济；3)在垂直和水平荷载作用下，是否安全可靠；4)房屋的安全等级，抗震等级。
2.二维设计——（详见附图三十五）确定基本的水平和竖向分体系。
建立关键构件的相互关系。
3.一维设计(平面、立体—施工图阶段)——（详见附图三十六）1)选择一个合理的结构体系，使传力途径明确合理。
2)选择合理的计算方法，同时采取相应的构造措施，保证计算模型(建模)与实际情况符合。
3)增加结构刚度，减少用钢量，且有很好的经济技术指标。
4)工厂化生产，全预制装配。
第二节门式刚架的分类一、实腹式门式刚架——（详见附图三十七）采用H型钢组成的梁柱构件的截面形状，按结构受力的弯矩包络图来确定，使实腹式门式刚架达到经济，轻巧，美观的效果。
工厂化生产水平较高，可以达到工地全装配化，缩短工期。
在同等条件与普通钢结构可节约钢材10%～20%。
二、格构式门式钢架——（详见附图三十八）采用型钢或钢管组成的门式刚架，同样可达到更为经济，轻巧，美观的效果。
门式刚架的⼀些基本概念1.1.横向：边跨：抗风柱、⾓柱、底部螺栓、屋⾯梁、端部框架（梁、柱整体）。
中间跨：中柱、连续框架梁、屋⾯梁、净跨、净⾼、⾼强度螺栓。
1.2.纵向：边柱、柱距、桁车梁、檐⾼。
1.3.墙⾯：墙⾯板、墙⾯檩条、墙⾯剪⼒撑、檐⾼。
1.4.屋⾯：屋⾯板、采光板、屋⾯檩条、檐⼝檩条、屋脊、屋⾯剪⼒撑。
以上概念如下图所⽰：image1.5.隅撑：隅撑就是在靠边墙⾓的部位、梁与柱之间、梁与檩、柱与檩之间的⽀撑杆。
墙⾯上的叫墙隅撑，屋⾯上的叫屋⾯隅撑。
亦有⼈定义为连接钢梁和檩条的接近45度⽅向斜撑(在梁上的连接点靠近梁的下翼缘板).[1]:为了保证构件的平⾯外的稳定性，减⼩构件平⾯外的计算长度。
当横梁和柱的内侧翼缘需要设置侧向⽀撑点时，可以利⽤连接于外侧翼缘的檩条或墙梁设置隅撑。
隅撑⼀般宜采⽤单⾓钢制作，按照轴⼼受压构件设计。
[2]:为了防⽌受压翼缘（梁下翼缘和柱的内侧翼缘）屈曲失稳，增加受压翼缘的稳定性⽽设置的。
" 隅撑的设置是⽤来保证梁的下翼缘受压部分的局部稳定。
梁的上翼缘的局部稳定由与之连接的檩条保证（原因：梁的上翼缘是受拉区，不存在整体稳定问题。
但是由于多少程度地存在潜在的局部稳定问题；但是⼀般情况下，由于局部失稳产⽣的横向⼒很⼩。
因此，檩条作为与之联系的构件，可以保证翼缘不失稳。
Yc-1：有的直接⽤三⾓形表⽰，imageimageimageimage1.6：檩条、檩托：檩托：指钢檩条搁在钢屋架上弦的斜⾯上，需要有⼀个三⾓形的钢件托住，称钢檩托。
imageimage檩条、檩托⾼度：我们⼀般是檩条底与屋⾯梁空10mm，因为檩条端部计算模型应为铰接，还有就是孔的加⼯也会有误差的，空⼀点这样也好安装，檩条⾼度⽐檩托⾼度⾼10或15，这样不会碰到屋⾯板。
有如果有内天沟为提⾼天沟深度,必须加⾼檩托的。
檩条、天沟：image1、天沟与梁柱连接节点板的处理可以是（1）加宽柱顶部的宽度；（2）将柱与梁连接部分加出⼀部分在做节点板；（3）将天沟板底部折⼀⼩⾓。
门式刚架的一些基础知识（精）门式刚架规程适用范围：1.跨度：宜9-36米。
2.高度：宜4.5-9米。
3.挑檐长度：宜0.5-1.2米。
4。
吊车：可设置起重量<3吨的悬挂起重机，起重量<20吨的轻、中级工作制的单梁或双梁桥式车。
一、如何既保证强度，稳定性等指标，又兼顾结构的刚度在设计中，人们常常比较重视强度，稳定性等指标，由于大部分程序不对结构的刚度进行比较，而忽略了结构的刚度。
提高结构的刚度的方法：a.构件的翼缘，腹板不要太厚（6-12mm)b.翼缘的宽度不要太宽（150-220），尽量用高度调整强度，稳定性等指标二、如何确定梁的分段比：为了降低用钢量，对梁进行分段是个有效的措施之一。
分段比的确定：1、分段点的确定2、一般比率：1：2：1或1：23、参照弯距图调整三、如何定义梁、柱的平面外计算长度：梁、柱平面外计算长度应取侧向支撑点的距离；当两翼缘侧向支撑点间的距离不等时，应取最大受压翼缘侧向支撑点间的距离。
注意：边柱的平面外计算长度中柱的平面外计算长度四、支撑的布置：无吊车门刚的支撑布置：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在同时设计屋盖横向水平支撑，以组成几何不变体系。
3、有托架，托架处应局部加强时，有较大振动设备，且对结构产生一定影响时或对厂房有较大空间刚度要求时，可设置纵向水平支撑。
4、柱间支撑的间距一般取30米—40米，且不大于60米。
5、当房屋较高时，柱间支撑应分层设置。
6、当端部支撑设在第二开间时，在第一开间的相应位置应设刚性系杆7、在刚架转折处（柱顶和屋脊）应设刚性系杆。
8、由支撑斜杆、竖杆组成的水平桁架和柱间竖向平面内的桁架，其直腹杆应按刚性系杆考虑，可由檩条兼作。
9、门式刚架的支撑宜采用张的十字交叉圆钢支撑，用Ф18～Ф22或更大。
10、圆钢支撑与刚架构件的连接，一般不设连接板，可直接在刚架构件上靠外侧设孔连接。
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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。
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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陈旧，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。
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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。
轻钢门式钢架基本知识刚架结构：工程中习惯把由直线形杆件（梁和柱）通过刚性节点连接起来的钢结构排架：梁与柱之间为铰接的单层结构轻钢门式刚架结构：通常指的单层单跨或单层多跨的“门”字型刚架结构框架：多层多跨的钢架结构柱间支撑的布置原则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。
刚性系杆受压（中空钢管）；柔性系杆受拉（细长管）2、支撑的间距一般为30—40m，≤60m3、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。
结构纵向于支撑桁架节点处应设置通长的刚性系杆6、轻钢门式刚架的刚性系杆可由相应位置处的檩条兼作，刚度或承载力不足时设置附加系杆钢结构常用材料：碳素结构钢，低合金结构钢碳素结构钢：按含碳量的大小，分为低碳钢（0.03%—0.25%）含碳量越高，钢材强度越高，中碳钢（0.26%—0.60%）建筑结构中主要使用低碳钢高碳钢（0.60%—2.00%）按钢材质量，分为A B C D四个等级，A质量最低按冶炼中的脱氧方法，分为沸腾钢 F半镇静钢 b镇静钢 Z特殊镇静钢TZ低合金结构钢：低合金钢是在碳素结构钢中添加一种或几种少量的合金元素合金元素含量＜5%按质量等级分为A B C D E 五个等级，A质量最低按脱氧方法分为镇静钢Z特殊镇静钢TZ钢板1、厚度方向性能板，适用板厚15—150mm,屈服点≤500Pa的镇静钢板，抗层状撕裂性能好2、厚钢板主要用于焊接梁柱构件的腹板和翼缘及节点板薄钢板主要用于制造冷弯薄壁型钢扁钢可作为节点板和连接板对钢材结构的质量要求受拉构件＞受压构件低温结构＞高温结构厚钢板结构＞薄钢板结构焊接结构构件＞螺栓连接的结构受动力荷载结构＞受静力荷载结构轻型钢结构：承重结构和维护结构都是薄钢板组成，一般钢板厚度＜16mm (8mm)轻型门式钢架结构体系1、主结构：横向钢架（包括中部和端部钢架）、楼面梁、托梁、支撑体系等2、次结构：屋面檩条，墙面檩条3、围护结构：屋面板，墙板4、辅助结构：楼梯、平台、扶栏5、基础荷载传递：外部荷载直接作用在维护结构上竖向和横向荷载通过次结构传递到主结构的横向门式钢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轻钢门式刚架结构的特点：自重轻，综合经济效益高，工业化程度高，施工速度快，柱网布置灵活，梁柱变截面，地震反应小主梁和主梁主要设计成刚接主梁和次梁主要设计成铰接最常用的是铰接柱角，需2次灌浆铰接柱脚和刚接柱脚的区别（施工里）1、铰接柱脚的垫板和柱子是一个整体，铰接柱脚需要二次灌浆2、刚接柱脚的垫板和基础是一个整体，并没有二次灌浆屋面钢结构：在混凝土结构上部搭建的钢结构屋面系统（屋面梁，檩条，屋面支撑，屋面板）当跨度较小时，可以使用平面变形结构当跨度较大时，可以使用人字梁形这种截面形式会造成跨中截面高度过高而使材料浪费当沿建筑物纵向要在外墙设置＞10m的开间，需要设置托梁低波纹和高波纹板屋面两者的区别在于肋高不同，从而排水效果也不同高屋面板的肋高较高，排水也比较通畅，一般适用于屋面坡度比较平缓的屋面，通常屋面坡度为1:20左右，最小坡度可以做到1:40低屋面板一般适用于屋面坡度较陡的屋面，常见的屋面坡度在1:10左右为防止金属屋面板漏水，最好采用高波纹屋面板，或尽量使屋面坡度大一点金属屋面板常用的连接形式：搭接，平接，扣件连接，直立连接高强螺栓可分为扭剪型和大六角型两种根据受力特性分为摩擦型高强螺栓，承压型高强螺栓摩擦型高强螺栓通过连接板间的摩擦力来传递剪力，按板层间出现滑动作为其承载能力的极限状态。
门式刚架的一些规范《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102:2010《钢结构设计规范》GB50017-2003《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018-2002实腹式、空腹式、以及格构式的区别:实腹式就是腹板是不开洞的,如工字钢、C型钢等空腹式就是腹板是开洞的,如蜂窝梁等格构式,就是中间腹板使用缀板或缀条将两个或多个构件联系在一起成为一个整体门式刚架轻型房屋由主体承重结构、围护结构和辅助结构三部分组成。
主体承重结构包含钢结构承重系统和基础。
钢结构系统一般由主钢架、支撑系统(屋面水平支撑和柱间支撑)、系杆组成。
基础一般是钢筋混凝土独立基础。
维护系统包括屋面和墙面两部分。
屋面维护结构由彩色压型钢板和檩条共同组成,檩条多采用C型或Z型冷弯薄壁型钢制作,一般在檩条间顺屋面方向设置拉条,檩条和刚架斜梁之间设有隅撑;墙面维护结构由彩色压型钢板墙板和墙骨架组成辅助结构为平台、楼梯、气楼和雨棚等。
门式刚架轻型房屋的竖向荷载作用传力路径:屋面荷载作用于屋面板→檩条→刚架斜梁→(托架)→刚架柱→基础。
水平荷载分为横向水平作用和竖向水平作用。
横向水平作用主要有横向刚架承受,刚架依靠自身的的刚度抵抗外部作用,传力路径为:维护结构→主钢架→基础纵向水平作用通过屋面水平支撑和柱间支撑系统传递,纵向风荷载作用的传递路径:风荷载作用于山墙墙面板→墙梁→墙架柱→屋盖水平支撑→柱顶系杆→柱间支撑→基础。
门式刚架结构的柱和基础的连接可采用铰接和刚接两种连接方式。
相同条件下采用刚接连接时基础的费用将增加,但在外荷载作用下柱顶的侧移将有所减小。
一般情况下,门式刚架的柱脚采用铰接的形式。
结构的脆性破坏表现为节点的脆性破坏和构件的脆性破坏。
门式刚架轻型房屋钢结构一般采用碳素结构钢和低合金高强度结构钢。
门式刚架的的构件设计由强度、稳定和变形共同控制。
钢材的构件厚度由构件的稳定性和变形(挠度)常起控制作用。
对于以强度控制为主的构件,可采用低合金高强度结构钢,而已变形控制为主的构件,则采用碳素结构钢较为经济、合理。
1、建筑体系1-1、门式刚架体系1-1-1、基本构件图1-1-2、说明力学原理门式刚架结构以柱、梁组成的横向刚架为主受力结构,刚架为平面受力体系。
为保证纵向稳定,设置柱间支撑和屋面支撑。
刚架刚架柱和梁均采用截面H型钢制作,各种荷载通过柱和梁传给基础。
支撑、系杆刚性支撑采用热轧型钢制作,一般为角钢。
柔性支撑为圆钢。
系杆为受压圆钢管,与支撑组成受力封闭体系。
屋面檩条、墙梁一般为C型钢、Z型钢。
承受屋面板和墙面板上传递来的力,并将该力传递给柱和梁。
1-1-3、门式刚架的基本形式a.典型门式刚架b.带吊车的门式刚架c.带局部二层的门式刚架1-1-4、基本节点a.柱脚节点铰接柱脚刚接柱脚一刚接柱脚二b.梁、柱节点柱头节点一柱头节点二梁间连接节点吊车梁牛腿节点抗风柱连接节点■局部二层节点参照多层框架体系。
1-1-5、刚架衍生形式a.单坡单跨b.山墙刚架c.连跨多屋脊d.连跨单屋脊e.单坡连跨■吊车和局部二层可在衍生形式刚架中布置。
■山墙刚架其本质也是多连跨刚架,不过中间柱与刚架柱比截面旋转了90度。
1-2、多层框架体系1-2-1、框架图示1-2-2、说明力学模型a.纯刚接框架:纵横两个方向均采用刚接的框架。
b.刚接-支撑框架:横向采用刚接,纵向采用铰接,并在纵向设置支撑,以传递水平力。
c.支撑式框架:纵横向均采用铰接,两向均设置支撑传递水平力。
d.有时为保证足够的刚度,在刚接框架中亦设置支撑。
框架柱框架柱可采用H型截面、箱形截面、十字形截面、圆管形截面等。
所有上部结构的力都通过框架柱传递给基础。
框架梁框架梁一般采用H型截面。
楼盖和屋盖上的力通过框架梁传递给框架柱。
支撑支撑采用一般采用热轧型钢制作,其功能是传递层间水平力和保证结构的刚度。
1-2-3、基本节点a.柱脚节点■柱脚节点同门式刚架体系。
b.柱、梁节点梁柱双向刚接节点一梁柱双向刚接节点二梁柱单向刚接节点梁柱双向铰接节点通梁方式柱顶节点主次梁连接节点2、支撑、系杆2-1、图示柱间柔性支撑柱间刚性支撑2-2、说明■支撑分为柔性支撑和刚性支撑两种。
