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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。
毕业设计--轻型门式刚架厂房焊接结构及工艺设计（含全套资料）摘要本论文论述了轻型门式刚架厂房的焊接结构设计和焊接工艺的制作，针对跨度为24米的轻型门式刚架厂房，结合《钢结构设计手册》、《建筑结构载荷规范》等资料首先选择了结构整体用钢的型号然后进行了轻型门式刚架厂房整体平面结构的布置，起重机的型号选取，根据沈阳地区的自然情况对刚架结构进行了设计以及强度校核，选择了合适的柱脚和牛腿以及刚架柱与梁等节点，并且选取合适的柱间支撑和屋顶水平支撑等保证强度的维护体系，参照《GB985.1-2008》和《焊接手册》等资料选择了丝极埋弧焊和二氧化碳气体保护焊的焊接方法进行施工，并设计了坡口形式和尺寸等参数的焊接工艺，还叙述了轻型门式刚架厂房的现场施工工艺流程，和施工注意事项。
关键词：钢结构；轻型门式刚架厂房；埋弧焊AbstractThis paper discusses the structural design and welding process of welding of the singlelayer steel structure workshop production,for steel structure workshop of 24 span, first select the model of structural steel as a whole and the overall layout of the planar structure of the steel structure workshop, crane model selection, combined with "Steel Design Manual " , "construction structural load norms" and other information.Then combined with the nature of Shenyang, design and strength check of steel-framed structures, and select the appropriate level of support and roof support column ensuring the strength to maintain the system. Reference to " GB985.1 - 2008 " and "Welding Handbook" and other information,choose the hidden arc welding and the Carbon dioxide gas shielded arc welding,and design the groove type and the size and other Welding parameters, it also describes the site of the steel plant construction process, and Construction Notes .Key words: steel structure; steel structure workshop; submerged arc welding目录摘要 ......................................................................................................................................... I I Abstract . (III)1 绪论 ................................................................................................................................. - 1 -1.1 课题背景和意义............................................................................................. - 1 -1.2 国内外研究现状............................................................................................. - 2 -1.3 本课题的研究内容及方案............................................................................. - 3 -2 建筑结构布置设计......................................................................................................... - 4 -2.1 建筑平面设计................................................................................................. - 4 -2.1.1 厂房平面形式的选择 .................................................................... - 4 -2.1.2 柱网的选择 .................................................................................... - 5 -2.1.3 屋面维护体系选择 ........................................................................ - 5 -2.1.4 定位轴线的确定 ............................................................................ - 7 -2.2 建筑剖面设计................................................................................................. - 7 -2.2.1 柱顶标高的确定 ............................................................................ - 7 -2.2.2 屋脊高度确定 ................................................................................ - 9 -2.2.3 刚架结构形式的确定 .................................................................. - 10 -3 刚架内力计算 ............................................................................................................... - 12 -3.1 刚架截面尺寸的确定................................................................................... - 12 -3.2 材料的选择................................................................................................... - 13 -3.3 计算............................................................................................................... - 16 -3.3.1 恒荷载标准值（对水平投影面） .............................................. - 16 -3.3.2 活荷载标准值 .............................................................................. - 16 -3.3.3 屋面荷载值 .................................................................................. - 16 -3.3.4 风荷载标准值 .............................................................................. - 17 -3.3.5 恒载作用内力计算 ...................................................................... - 18 -3.3.6 活载作用 ...................................................................................... - 20 -3.3.7 风荷载作用 .................................................................................. - 21 -3.3.8 起重机荷载作用 .......................................................................... - 29 -4 刚架强度验算 ............................................................................................................... - 45 -4.1 梁柱截面宽厚比验算................................................................................... - 45 -4.2 梁的验算....................................................................................................... - 45 -4.2.1 抗剪验算 ...................................................................................... - 45 -4.2.2 弯、剪、压共同作用下的验算 .................................................. - 46 -4.3 柱的验算....................................................................................................... - 46 -4.3.1 抗剪验算 ...................................................................................... - 46 -4.3.2 弯、剪、压共同作用下的验算 .................................................. - 46 -4.3.3 整体稳定性的验算 ...................................................................... - 47 -5 牛腿尺寸确定及验算................................................................................................... - 49 -5.1 牛腿尺寸....................................................................................................... - 49 -5.2 验算............................................................................................................... - 50 -6 焊接工艺 ....................................................................................................................... - 51 -6.1 材料焊接性分析........................................................................................... - 51 -6.2 焊接工艺的制定........................................................................................... - 52 -6.2.1 焊接方法的选择 .......................................................................... - 52 -6.2.2 焊接材料的选择 .......................................................................... - 52 -6.2.3 坡口形式及尺寸的选择 .............................................................. - 53 -6.2.4 焊接参数的选择 .......................................................................... - 53 -6.2.5 焊接防止变形及矫正措施 .......................................................... - 54 -6.2.6 焊缝检测 ...................................................................................... - 54 -6.2.7 焊缝缺陷的补救 .......................................................................... - 55 -6.3 施工流程....................................................................................................... - 55 -6.3.1 下料切割 ...................................................................................... - 55 -6.3.2 钢结构的焊接 .............................................................................. - 56 -6.3.3 除锈及涂装 .................................................................................. - 56 -6.3.4 钢结构的安装 .............................................................................. - 56 - 结论 ..................................................................................................................................... - 58 -致谢 ..................................................................................................................................... - 59 -参考文献 ............................................................................................................................. - 60 -附录A：英文原文 ........................................................................................................... - 62 -附录B：中文翻译 ............................................................................................................. - 71 -附录C：焊接工艺卡 ......................................................................................................... - 77 -1 绪论1.1 课题背景和意义被喻为“绿色工厂”的轻型门式刚架厂房体系具有自重轻、安装容易、施工周期短、抗震性能好、投资回收快、环境污染少等综合优势，与钢筋混凝土结构相比，更具有在“高、大、轻”三个方面发展的独特优势。
浅述轻型门式刚架厂房结构设计摘要：近年来，随着我国彩色钢板产量的增加和焊接H型钢的出现，门式刚架迅猛地发展，本文仅对门式刚架设计中的结构形式、结构布置及设计中的注意事项做了简要论述。
关键词：轻型；门式刚架；结构设计1门式刚架结构的特点1.1质量轻门式刚架是由质量较轻的金属板、玻璃棉等材料组成，因此在地震时自身所产生的地震反应就比较小，减少建筑物自身的震动带来的破坏，但是质地轻就会受到风的影响，在风很大的时候就会使钢结构产生很大的荷载，对刚架整体荷载产生一定的影响。
1.2工业化程度高，施工周期短门式刚架所需要的材料基本都是来自大型的钢材工厂，这样就使建筑材料的质量得到了保证，有利于工程整体质量的提高，由于门式刚架的施工只是把刚架的每个部分通过螺丝等连接起来，安装的时间相对比较短。
1.3综合经济效益高门式刚架结构作为厂房的主承重结构，其主要是通过电脑进行整体的结构设计，使用的建筑材料形式比较简单，特别是在安装的时候操作简单，这就会大大的缩短工程周期，也会使厂房提早的投入使用，资金的回报比较快，对于企业来说整体的经济效益也会提高。
2门式刚架设计中的结构形式门式刚架的结构形式很多，按构件体系分有实腹式和格构式；按截面组成分有等截面和变截面；按结构选材分有普通型钢、薄壁型钢、钢管或钢板焊成。
①实腹式刚架的横截面一般为H型，少数为Z型。
门式实腹式刚架适用于荷载和跨度小，尢吊车或吊车起重量较小的单层厂房或仓库等。
实腹式刚架结构构件整齐，构件的刚度较大，拆装方便，受力性能好。
②格构式的横截面为双腹杆矩形或三面腹杆三角形。
格构式刚架常用于跨度吊车吨位较大的建筑，可采用普通角钢、槽钢及钢管等，其材料选用和截面组成比较灵活。
③实腹式或格构式刚架都可以做成等截面或变截面。
当跨度和荷载较大时宜采用变截面结构，当跨度和荷载较小时，一般采用等截面结构，为的是使结构造型趋于荷载作用的弯矩图形材料分布更加合理。
对于格构式刚架来说，一般柱采用变截面，而横梁采用等截面。
门式刚架轻型房屋钢结构的合理设计0、前言在90年代前，我国房屋钢结构主要是应用于重型厂房，90年初，轻型门式刚架开始得到应用。
门式刚架轻钢房屋结构体系由主刚架体系、檩条和支撑体系、围护体系三大体系构成。
其中围护体系采用压型钢板作为面板带来了两大主要特点:①结构自重轻②蒙皮效应强。
充分利用这两大特点,在保证安全可靠的前提下,可以在结构造型（变截面）、支撑体系、刚度设计（侧移限制）、稳定设计（利用隅撑）、局部稳定（按剪应力大小设加劲肋，利用屈曲后强度）、蒙皮效应利用、简单的端板式连接等方面采用了先进的模式与技术，从而降低了造价，比传统钢结构更为经济合理。
1、选材1.1 主刚架和吊车梁:主刚架选用Q235B、Q345A及以上等级的钢材。
吊车梁:行车吨位≤5t的轻级工作制吊车梁宜选用Q235B、Q345A等级的钢材；行车吨位较大或≥10t中级工作制吊车梁宜选用Q345B及以上等级的钢材。
1.2 檩条:简支、小跨度的檩条宜选用Q235A等级的钢材；连续或大跨度的檩条宜选用Q345A等级的钢材。
一般情况下,当由强度控制设计时宜用Q345A级钢材，充分利用其屈服强度高的优势。
当由刚度控制设计时宜用Q235A 级钢材，在同等用钢量的情况下利用其价格优势。
当由稳定控制设计时，可根据具体情况选择Q345A 或Q235A级钢材。
1.3支撑:屋面及柱间支撑一般采用张紧的圆钢,有较大吨位行车时柱间支撑用角钢，隅撑一般采用角钢，这类型钢根据市场情况采用Q235钢。
1.4压型钢板:基材:钢板基材在根本上决定彩涂钢板的承力性能和压型加工性能,因此在选用基材等级或牌号时,主要考虑其力学性能、化学成分及其冷弯性能。
一般情况下,钢板基材宜选用Q235或性能与其相近的牌号;若为暗扣式压型钢板,则宜选用Q345或性能与其相近的牌号。
镀层:镀层在钢板防腐性能方面起主要作用。
各种彩板镀层厚度分别为:a)热镀锌钢板的镀层厚度双面和最小应不小于180g/m2,一般外层板采用180g/m2∽275g/m2, 内层板可采用180g/m2; b)热镀锌合金化钢板的镀层厚度双面和一般取为180g/m2; c)热镀5%铝锌钢板(Galfan) 的镀层厚度双面和一般采用180g/m2∽275g/m2; d)热镀55%铝锌钢板(Galvalume) 的镀层厚度双面和一般取用150g/m2。
门式刚架轻型房屋钢结构技术规范完整版20231总则1.0.1为规范门式刚架轻型房屋钢结构的设计、制作、安装及验收，做到安全适用、技术先进、经济合理、确保质量，制定本规范。
1.0.2本规范适用于房屋高度不大于18m，房屋高宽比小于1，承重结构为单跨或多跨实腹门式刚架、具有轻型屋盖、无桥式吊车或有起重量不大于20t的A1～A5工作级别桥式吊车或3t悬挂式起重机的单层钢结构房屋。
本规范不适用于按现行国家标准《工业建筑防腐蚀设计规范》GB 50046规定的对钢结构具有强腐蚀介质作用的房屋。
1.0.3门式刚架轻型房屋钢结构的设计、制作、安装及验收，除应符合本规范外，尚应符合国家现行有关标准的规定。
2术语和符号2.1术语2.1.1门式刚架轻型房屋light-weight building with gabled frames承重结构采用变截面或等截面实腹刚架，围护系统采用轻型钢屋面和轻型外墙的单层房屋。
2.1.2房屋高度height of building自室外地面至屋面的平均高度。
当屋面坡度角不大于10°时可取檐口高度。
当屋面坡度角大于10°时应取檐口高度和屋脊高度的平均值。
单坡房屋当屋面坡度角不大于10°时，可取较低的檐口高度。
2.1.3夹层mezzanine为一侧与刚架柱连接的室内平台，通常沿房屋纵向设置，少数情况沿山墙设置。
2.1.4摇摆柱leaning stanchion上、下端铰接的轴心受压构件。
2.1.5隅撑diagonal brace用于支承斜梁和柱受压翼缘的支撑构件。
2.1.6抗风柱end wall column设置于山墙，用于将山墙风荷载传到屋盖水平支撑的柱子。
2.1.7孔口opening在房屋的外包面(墙面和屋面)上未设置永久性有效封闭装置的部分。
2.1.8敞开式房屋opening building各墙面都至少有80％面积为孔口的房屋。
2.1.9部分封闭式房屋partially enclosed building受外部正风压力的墙面上孔口总面积超过该房屋其余外包面(墙面和屋面)上孔口面积的总和，并超过该墙毛面积的10％，且其余外包面的开孔率不超过20％的房屋。
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。
