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(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。
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。
门式刚架轻钢结构设计摘要：从门式刚架的概述，荷载类型，材料，结构设计方法，结构设计原则等几个方面介绍了门式刚架轻钢结构的设计思路和设计原则关键词：门式刚架的设计思路和设计原则1门式刚架结构概述门式刚架是典型的轻型钢结构，造型简洁美观，在房屋建筑中广泛应用于大面积厂房、仓库、体育馆和超市等各类公共建筑。
它具有成本低、工期短，施工方便、预工程化程度高等优点。
轻型门式刚架包括主结构（刚架、支撑体系、抗风柱等）、次结构（屋面和墙面檩条等）、辅助结构（挑檐、雨蓬、吊车梁等）、围护板材、柱脚和基础等。
2作用于门式刚架结构上的荷载类型：（1）恒载(g)：结构自重和设备重；（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；（3）风载(w)（4）温度(t)（5）吊车(c)（6）地震作用荷载(e)3材料3.1门式刚架结构钢材选用的原则是既使结构安全可靠地满足使用要求，又尽量节约结构钢材和降低造价一般而言，轻型钢结构设计中钢材的选择应考虑以下方面：3.1.1根据结构重要性，用于承重的冷弯薄壁型钢、轻型热轧型钢和钢板，应采用q235钢和q345钢。
门式刚架、吊车梁和焊接的檩条、墙梁等构件宜采用q235b或q345a及以上等级的钢。
非焊接的檩条和墙梁等构件可采用q235a钢。
3.1.2根据荷载性质，直接承受动力荷载的结构一般采用q235b 及q345钢。
承受静力荷载或间接承受动力荷载的结构可选用q235b 钢。
3.2螺栓3.2.1高强螺栓应采用符合现行国家标准《钢结构用高强度大六角头螺栓大六角螺母垫圈技术条件》中规定的10.9级螺栓（摩擦型高强螺栓）。
3.2.2普通螺栓采用4.8级粗制螺栓（c级），应符合现行国家标准《六角头c级》的规定。
3.3焊条3.3.1手工焊用的碳钢焊条或低合金钢焊条的性能应符合《碳钢焊条》及《低合金钢焊条》的规定。
3.3.2埋弧焊用的碳钢焊丝与焊剂或低合金钢焊丝与焊剂的性能应符合《埋弧焊用碳钢焊丝和焊剂》及《低合金钢埋弧焊用焊剂》《熔化焊用钢丝》的规定。
刚架轻型房屋钢结构设计门式刚架为一种传统的结构体系，该类结构的上部主构架包括刚架斜梁、刚架柱、支撑、檩条、系杆、山墙骨架等。
门式刚架轻型房屋钢结构具有受力简单、传力路径明确、构件制作快捷、便于工厂化加工、施工周期短等特点，因此广泛应用于工业、商业及文化娱乐公共设施等工业与民用建筑中。
门式刚架轻型房屋钢结构起源于美国，经历了近百年的发展，目前已成为设计、制作与施工标准相对完善的一种结构体系。
从人类发展历史看,建筑形式与结构体系的产生与发展总与一定时期的生产和生活水平密切相关,门式刚架轻型房屋钢结构的产生也有着特定的历史背景。
轻型钢结构在国外发展较早,最初是随着汽车工业的发展,主要用于建造私人车库等简易房屋。
第二次世界大战期间,由于战争的需要,轻型房屋钢结构主要用于建造一些拆装方便的营房和库房。
门式刚架轻型房屋钢结构最早起源于美国,并且发展最快、应用最广。
后来在欧洲、日本和澳大利亚等国也得到了广泛发展和应用。
因其构件制作快捷、便于工厂化加工、施工周期短等特点,此种结构形式一经推出就深受建筑业喜爱。
上世纪20世纪中期,建筑钢材产量大增,钢材的冶炼水平也有了很大突破,色彩丰富、耐久性强的彩色压型钢板随之出现, H型钢和冷弯薄壁型钢相继问世,这些都极大地推动了门式刚架轻型房屋钢结构的发展。
加之加工设备的不断改善,设计形式的多样化,使门式刚架轻型房屋钢结构体系逐渐应用于大型工业厂房、商业建筑及公共交通设施等。
实现了结构分析、设计、出图的程序化,构件加工的工厂化,安装施工和经营管理的一体化流程。
目前,大部分国外轻钢结构公司都具有自己的门式刚架轻型房屋钢结构系列,由于门式刚架构件的刚度良好,其平面内、外的刚度差别较小,为制作、运输、安装提供了较有利的条件。
结构构件可全部在工厂制作,工业化程度高,运输便捷,安装方便快速,土建施工量小,综合经济效益高。
在美国、日本等一些钢结构技术比较发达的国家,门式刚架轻型房屋钢结构体系已经作为一种及既经济又快捷的建筑结构体系,以商品的形式对外出售。
门式刚架轻型房屋钢结构的发展及应用随着经济的飞速发展，我国已成为世界上钢产量大国之一，发展建筑钢结构是我国新的建筑技术政策，也是未来经济发展的必然选择。
本文结合自身实际经验为门式刚架轻钢结构和色彩丰富且耐久的围护结构作简单的阐述。
标签：结构设计；应用；建设1 发展概况1.1 国外发展状况早期，国外门式刚架轻钢结构主要用于建造私人汽车库等简易房屋。
二战中，一些拆装方便的轻钢结构建筑用于营房和车库。
随着材料的发展，色彩丰富且适应性强的彩色钢板的出现，H型钢和冷弯型钢的问世，极大地推动了门式刚架轻钢结构的发展，其作为一种特殊商品用于国外建筑中。
在美国，非居住单层建筑中50%以上为门式刚架轻钢结构体系，在英国则达到了60%以上。
日本新建的1～4层建筑，也多采用了门式刚架轻钢结构。
1.2 国内发展状况三十多年前，为援外工程和三线建设的需要，我国对门式刚架轻型钢结构进行了试验研究，并在广东韶关塑料厂工程中进行了试点。
文化大革命前，原建工部北京工业建筑设计院参考当时美国和英国资料，编制了一套门式刚架通用设计图集，跨度分别为12m、15m、18m，分单跨和双跨，可配2t悬挂吊车。
但当时围护结构的材料只有石棉水泥瓦，属轻屋面材料。
文化大革命期间，由于国内钢材供应紧张，门式刚架轻钢结构发展比较缓慢。
改革开放以来，外国轻钢结构公司纷纷进入中国市场。
进入八十年代后，在深圳等沿海地区的建设中，也从国外引进了大量的门式刚架轻型钢结构房屋，主要用于厂房、车间、样板房等，跨度以21～24m居多，这些房屋具有协调的色彩，搭配上铝合金门窗，使建筑物极具现代风格。
1994年建设部根据我国经济建设的需要，将“轻型钢结构门式刚架”作为“快速房屋体系”课题之一，列入新技术新产品开发项目，由北京华洋建设开发有限公司承担，建设部长沙建筑机械研究院协作，在长沙中联公司混凝土机械厂房工程中进行了试点，为门式刚架轻钢结构的销售、设计、制作、安装等积累了经验。
门式刚架轻钢结构设计分析摘要：对于门式刚架而言，其属于轻型房屋钢结构中非常重要的一种结构形式。
在对门式刚架轻型钢结构进行实际设计的过程中，其设计阶段的不同，实际的特点也有极大的不同，在进行设计的过程中，必须要对其中实际存在的主要矛盾进行全面的了解并掌握，以结构设计的基本原则作为实际的依据，将科学合理的技术措施应用进来，最终使更加经济、耐久、安全的结构设计出来。
基于此，本篇文章主要对门式刚架轻钢结构的设计进行深入的分析和探讨。
关键词：门式刚架轻钢结构设计分析前言：就门式刚架轻型钢结构来讲，其主要有以下特点和特征：首先，就是形式非常多，其次，就是布置具备灵活性，最后就是可以使各种使用功能的厂房设计要求得以满足。
与以往的普通钢结构相比，门式刚架轻钢结构不但具备施工速度快的特点，还具备施工速度快的特点，不仅如此，其质量相对较轻，是普通钢结构的1/2~1/3，非常便于施工。
除此以外，门式刚架轻钢结构的主要结构不仅有主钢架，还有基础和支撑体系、抗风柱等。
1.门式刚架节点和梁柱连接设计在对门式刚架与柱进行实际连接的过程中，其必须要将刚接的方式采取进来，正常情况下，有以下几种方式，即腹板焊接、腹板栓接、翼缘焊接、翼缘栓接，而具体采取哪一种方式，则要依据与梁柱截面的大小以及实际摆放的位置。
在梁祝钢接的过程中，其最重要的保障就是梁柱节点端板，对于端板的摆放形式而言，其主要有以下三种，即横放、竖放和斜放，在对端板连接进行设计的过程中，IXUS要以实际承受最大的内力为基础进而进行设计。
如果实际的内力相对较小，在进行端板连接的谷草中，要以其承受不小于较小被连接构建截面承载力的一般为基础，进而进行设计。
在对主钢架构件进行实际连接的过程中，必须要将高强度的螺栓应用进来，进而对其连接，其主要包含两种类型，即承压型和摩擦型。
如果在对端板进行连接的过程中，其只会受到弯矩或者是轴向力的作用，又或者是实际的剪力比抗滑移承载力小很多，则可以不对端板的表面进行针对性的处理。
轻型门式刚架钢结构的设计步骤与内容
在工业厂房的工艺条件明确之后，结构设计一般按如下步骤进行：
1)结构选型与布置：确定结构形式、拟定建筑尺寸、确定结构平面布置、确定墙架布置、确定支撑与刚性系杆的布置。
2）刚架设计
(1) 确定刚架计算单元与计算模型，预估构件截面；
(2) 荷载计算与荷载组合：包括确定刚架所承受永久荷载和可变荷载作用，列出可能的荷载组合形式；
(3)内力与侧移计算：依据《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》(CECS102：2002)，采用结构力学方法或有限元分析软件计算刚架所承受恒载和可变荷载的内力，画出刚架弯矩图、剪力图和轴力图，计算水平荷载作用下刚架侧移；
(4)确定控制截面，进行内力组合：确定刚架梁、柱内力控制截面位置及相应内力大小，按第(2)步荷载组合原则进行内力组合；
(5)构件强度、稳定性的计算复核，结构刚度要求校核：对梁、柱的强度、刚度及稳定性进行校核。
当计算复核、校核结果满足安全、经济要求时，可转到下一步骤，否则需调整截面后回到第(1)步，重新预估截面，重复(2)~ (5)步骤计算；
(6)隅撑的设计，节点和柱脚的构造设计及强度计算。
3)吊车梁、托梁（轻型门式刚架没有托架，应为托梁，只有中型、重型厂房才有托架？？）及次结构设计：吊车梁(如果有)、托梁（如有抽柱），支撑结构的屋面支撑、系杆与柱间支撑，围护结构的檩条、墙梁，以及抗风柱、连系梁等截面的尺寸初步拟定、荷载计算与荷载组合、内力计算及构件验算等。
4)其他构造措施的设计。
5)基础设计计算：关于柱脚以下部分的设计，可参考基础及混凝土相关资料。
简述轻型门式刚架结构的设计及应用
摘要：本文简要介绍了门式刚架结构的概况，对它的设计方法、设计步骤、材料选型和设计中需要注意的问题，做了简要介绍，有利于对轻型门式刚架结构设计有较为完整的认识。
关键词：轻型门式刚架设计步骤
中图分类号：s611 文献标识码：a 文章编号：
前言：
轻型门式刚架房屋钢结构在中国的应用在20世纪60年代开始兴起，20世纪90年代以来，中国的彩色钢板生产的增加和焊接h型钢的出现，轻钢结构在我国进入繁荣与发展的时代。
在目前的工程实践中，门式刚架的梁、柱多采用焊接ｈ形变截面构件，单跨刚架的梁柱节点多采用刚接，多跨者大多刚接和铰接并用；柱脚可与基础刚接或铰接；围护结构多采用压型钢板；保温隔热材料多采用玻璃丝棉。
门式刚架轻型房屋钢结构设计采用以概率理论为基础的极限状态设计法，按分项系数设计表达式进行计算；承重构件按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行设计。
一、柱网布置的确定
轻钢厂房结构设计中首先要解决的问题是如何配合工艺要求进行柱网的平面布置。
在尽可能满足生产工艺和使用功能上，应根据房屋的高度确定合理的跨度。
通过已往多个工程的设计实践，在门式刚架设计过程中对柱网布置得出以下结论：
（一）通过大量的计算发现，当檐高6米，柱间距7.5米，当负
载的情况是完全一样的情况下，跨度在18~30米之间的刚架单位用钢量（q235b）为18~28kg/m2；当跨度在21～48米之间的刚架单位用钢量为25～40 kg/m2；当檐高为12ｍ、跨度超过48ｍ时宜采用多跨刚架（中间设置摇摆柱），其用钢量较单跨钢架节约18％左右，因此设计门式刚架时应根据具体要求选择较为经济的跨度，不宜盲目追求大跨度。
对门式刚架轻型钢结构而言，刚架用钢量是最主要的，当刚架跨度较小时，刚架用钢量甚至占总用钢量的50％以上，而其它各构件用钢量，特别是墙架梁、柱间支撑、屋面支撑，其用钢量所占比例较小，因此，在设计门式刚架时应精确设计，合理使用。
（二）随着柱距增大，其它各部分结构的用钢量均随柱距的增加而增加，特别是吊车梁，由于柱距较大，其用钢量所占比例较大，并最终超过了刚架的用钢量。
其次是檩条，由于长细比的要求，用钢量增加也较快。
综合各项用钢量，设计时可以做出多种方案进行比较，最终选择最佳方案。
二、门式刚架荷载取值
门式刚架房屋上作用的荷载一般有：竖向荷载（结构自重、雪荷载、积灰荷载等）和水平荷载（风荷载、吊车刹车力），还有地震荷载（水平和竖向）。
由于轻钢结构自重较轻，所以对地震的反应也较轻，这一点对抗震非常有利。
三、刚架内力和侧移计算方法
（一）内力计算方法
对于变截面门式刚架，应采用弹性分析方法确定各种内力，只有当刚架的梁柱全部为等截面时才允许采用塑性分析方法。
变截面门式刚架的内力通常采用杆系单元的有限元法（直接刚度法）编制程序上机计算。
地震作用的效应可采用底部剪力法分析确定。
根据不同荷载组合下的内力分析结果，找出控制截面的内力组合，控制截面的位置一般在柱底、柱顶、柱牛腿连接处及梁端、梁跨中等截面。
（二）侧移计算方法
变截面门式刚架的柱顶侧移应采用弹性分析方法确定，计算时荷载取标准值，不考虑荷载分项系数。
如果最后验算时刚架的侧移刚度不满足要求，需采用下列措施进行调整：放大柱或梁的截面尺寸，改铰接柱脚为刚接柱脚，把多跨框架中的个别摇摆柱改为上端和梁刚接。
四、檩条、拉条和撑杆设计
（一）檩条设计
１、檩条属于双向受弯构件，在进行内力分析时应沿截面两个形心主轴方向计算弯矩。
设计
时，应对檩条进行强度计算、整体稳定计算、变形计算。
２、檩条设计时，要考虑檩条应为冷弯薄壁构件，受压板件或压弯板件的宽厚比大，在受力时要屈曲，强度计算应采用有效宽度，对原有截面要减弱。
同时强度计算要用净断面，要考虑钉孔减弱，这种减弱，一般达到6％～15％，对小截面窄翼缘的梁影响较大。
檩条优先采用实腹式构件，跨度大于9m时宜采用格构式构件。
檩
条计算时可简化成简支或连续构件，两端支承在刚架上。
计算时不应考虑隅撑作为檩条支承点。
３、檩条设计时，应考虑檩条不仅是支撑屋面板或悬挂墙面板的构件，而且也是刚架梁、柱隅撑设置的支撑体，设置一定数量的隅撑可减少钢架平面外的计算长度，有效的保证了钢架的平面外整体稳定性。
（二）檩条的拉条和撑杆设计
１、拉条的设置
檩条的拉条设置与否主要和檩条的侧向刚度有关，对于侧向刚度较大的轻型ｈ型钢和空间桁架式檩条一般可不设拉条。
对于侧向刚度较差的实腹时和平面桁架式檩条，为了减小檩条在安装和使用阶段的侧向变形和扭转，保证整体稳定性，一般需在檩条间设置拉条，作为侧向支撑点。
当檩条跨度≤4ｍ时，可按计算要求确定是否需要设置拉条；当屋面坡度ｉ＞1／10，檩条跨度＞4时，宜在檩条的跨中位置设置一道拉条；当跨度＞6ｍ时，宜在檩条跨度三分点处各设一道拉条或撑杆，在檐口处还应设置斜拉条和撑杆。
拉条的直径一般为10～14ｍｍ，根据荷载和檩距大小选用。
２、撑杆的设置
檩条撑杆的作用主要是限制檐檩和天窗缺口处边檩向上或向下
两个方向的侧向弯曲。
撑竿的长细比按压杆要求λ≤220，可采用钢管、方管或角钢做成。
目前也有采用钢管内设拉条的做法。
撑竿处应同时设置斜拉条。
五、如何确定屋面支撑与柱间支撑的大小
（一）屋面支撑
屋面支撑受力较小，杆件截面通常可按容许长细比选择。
轻型门式刚架房屋钢结构交叉支撑和柔性系杆可按拉杆设计，可采用单角钢；非交叉支撑中的受压杆件及刚性系杆应按压杆设计。
当屋架跨度较大、房屋较高且风压较大时，支撑杆件截面应按支承于柱顶的水平桁架体系计算出的内力确定，计算内力时，不计交叉支撑中的压杆受力。
（二）柱间支撑
柱间支撑的内力根据所受风荷载、地震荷载（有吊车时计入吊车荷载）按支承于柱脚上的竖向悬臂桁架计算，对于交叉支撑可不计压杆受力。
对于无吊车的厂房，柱间支撑一般采用圆钢，一般设在温度区段中部。
对于有吊车的厂房，柱间支撑分上层支撑和下层支撑，此时一般采用型钢支撑，支撑的布置应考虑尽量减少温度应力，上层支撑一般设置在温度区段中部和两端，下层支撑一般设置在温度区段中间。
柱间支撑可以起到减少柱计算长度的作用。
为提高厂房纵向刚度，屋面支撑与柱间支撑宜同时设置以组成几何不变体系。
六、隅撑的作用与设计
隅撑的作用主要是阻止梁的下翼缘及柱的内侧翼缘失稳。
并在设计计算中作为减少梁柱的平面外计算长度的最不利侧向支撑间的
最大间距。
隅撑之所以要设，是因为钢架斜梁受力的变化。
在恒荷
载和活荷载等荷载组合作用下，一般的梁受力是上翼缘受压，下翼缘受拉，这样檩条与钢梁的有效连接为梁上翼缘的稳定提供了可靠的支撑。
所以一般情况下梁的平面外计算长度取两倍的檩条间距，上翼缘的稳定可以保证。
但在受到风吸力荷载作用时，下翼缘受压，上翼缘受拉，这样下翼缘的稳定性没有可靠的平面外支撑。
因此，在梁的下翼缘上应加设隅撑给钢梁的下翼缘提供支撑。
隅撑一边与梁的下翼缘连接，一边与檩条连接。
七、结束语
在轻型门式刚架结构设计过程中，通过对设计要点和重点的把握及合理布置，可以有效地起到方便制作、安装，节约钢材用量的作用。
轻型门式刚架结构具有造价低、重量轻、安装方便、施工周期短等优点，在工业厂房中得到较为广泛的应用。
【参考文献】
1．《钢结构设计规范》ｇｂ５００１７－２００３３．《门式钢架轻型技术规程》ｃｅｃｓ１０２：２００２。
