基于门式刚架优化设计的探析

2019.04Doors &Windows摘The portal frame is an important structural system in the field of construction industry It is one of the more tra ditional architectural structure systems and is widely used the portal steel frame structure system used in the building structure system of our country is late mainly single-layer portal frame and the portal frame structure based on the factory building design appears with the development of social economy the structure system in the construction field has been introduced from the old Based on this the design optimization of portal frame is studied and the basic requirements of structure selection and other optimization design content are expounded for reference Key words portal frame 门式刚架结构在钢结构厂房建筑结构体系中应用范围逐支撑梁3门式刚架设计过程中需要关注的影响因素较多门式刚架厂房设计具备多样化的特征建筑规划与设计872019.04Doors &Windows上4首先用钢材质的选择选材是门式刚架结构体系优化设计的重中之重尽可能地缩小横截面面积通过建模设计优化的重点并不是用钢量[建筑规划与设计88。

小议门式刚架轻型钢结构的优化设计摘要：笔者根据多年从业经验，对门式刚架轻型钢结构中的设计经行深入探讨。

关键词：门式刚架结构，优化设计，轻钢结构1 结构形式与跨度对用钢量的影响门式刚架的结构形式按跨度可以分为单跨，双跨和多跨，按屋面坡脊数可分为多脊双坡，单脊双坡和单脊单坡。

由于多脊双坡常常采用内天沟排水，而内天沟排水的体系因其特点从而具有下列缺点：1)钢耗量增大；2)室内排水系统增多；3)由于屋面节点较多为日后房屋漏水留下较多隐患；从而在刚架形式上，设计工程师常采用外挂彩板天沟，单屋脊的多跨大双坡的形式。

在设计中，房屋高度往往由生产条件和使用要求所确定，而房屋的高度对应其合理的跨度。

总体来说，在一定的荷载和柱高条件下，由于跨度的适当增加所引起的用钢量增加并不是很明显，但跨度的增大却多出了有效的使用面积，同时也降低了基础的造价。

在用钢量最小的求解过程中，不同的柱高对应不同的最优经济跨度。

通过特定条件下的计算表明，无吊车轻型门式刚架单位用钢量随着跨度的增加是单调递增的，而有吊车的门式刚架情况较为复杂，总体来说，吊车的起重量与经济跨度密切相关，不同吨位的吊车又对应不同的经济跨度，随着吊车起重量的增加，经济跨度向高处攀升。

2 刚架最优柱距的确定从综合的角度分析，柱距(模数)的选择对设计的优劣影响极大。

归纳起来有以下几点：1)钢用量始终是评价刚架结构方案优劣的有效指标，研究表明，柱距和门式刚架用钢量关系最为密切。

2)使用轻质屋面材料和轻型墙体材料，取代传统工艺所常用的钢筋混凝土屋面板和钢筋混凝土围护墙体的做法，可以降低厂房总体造价。

3)钢材的供应与费用，标准化程度等指标都与厂房的柱距(模数)有关。

刚架的间距与刚架的跨度大小、屋面荷载多少、檩条间距的大小等多种因素有密切关系。

正常情况下，间距的增大，檩条和墙梁跨度增大，直接导致其相应用钢量增加，同时支撑的用钢量也增加，但主刚架榀数的减少可以降低总用钢量。

工程经验表明，6m～9m是门式刚架的合理柱距，7.5m左右的经济效果最好。

论工业厂房轻型门式刚架的优化摘要：门式刚架结构是梁、柱单元构件的组合体，其结构美观经济安装方便，在玻璃工业厂房以及其他工业领域，应用得相当广泛。

本文结合实际工程经验, 提出了轻型门式刚架普通钢结构厂房的优化设计方法，希望能够为今后同类型的厂房设计提供简便的设计思路。

关键词：工业厂房设计、门式刚架、优化1、前言：轻型钢结构门式刚架与屋架结构相比,整个构件的横截面尺寸相对较小,可以有效地利用建筑空间，从而有效降低房屋的高度，减小建筑体积；其次，刚架构件本身的刚度较好，其平面内、外的刚度都较好，为运输、安装提供较有利的条件。

另外轻型门式在建筑造型上也较简洁美观。

因此，轻型门式刚架结构形式不光用于中、小跨度的玻璃及其他工业房屋，也能应用到较小跨度的公共建筑，都能取得较好的经济效果和时间效益。

在玻璃行业中，不管是玻璃原片生产线还是玻璃深加工厂房，都大量采用了轻型门式刚架结构形式的厂房。

这种厂房结构构件单一，在工厂采用焊机流水线焊接，在现场采用螺栓拼接安装，施工简单快捷，能够节约大量人力和时间。

而传统的钢屋架结构形式体系,用钢量大,构件多,施工安装量大,质量不易保证,结构占用建筑空间大等缺点。

因此，在中、小型跨度结构中，轻型门式刚架取代传统的桁架或网架结构成为必然的趋势。

2、门式实腹刚架门式实腹刚架适用于荷载较小、跨度约为9～36m、柱高约为4．5～12m，无吊车或吊车起重量较小的房屋。

当跨度不超过15m，柱高不超过6m，弯矩变化不大。

以及按塑性理论设计时，宜采用等截面；当跨度大于15m，柱高为7m 以上以及有吊车时，弯矩变化较大，宜采用变截面。

变截面随着弯矩变化，能够充分材料性能，因而更节约材料，但在裁剪材料及加工制造方面，不如等截面方便。

用上下翼缘和腹板三块钢板焊成的工字形截面的实腹刚架，截面形式简单，受力性能好，在玻璃厂房门式刚架中都采用这种工字型实腹刚架。

为保证门式刚架制作的焊接质量和提高工效，变截面钢柱和钢梁一般在工厂采用自动焊机焊接成型。

轻型门式刚架的特点和优化方法分析摘要门式刚架是单层工业厂房中一种常见的结构形式，本文分析了门式刚架结构的特点，并从柱距、跨度、次构件以及钢材类型等几方面探讨如何降低门式刚架的用钢量，并根据分析结果提出了相关合理化建议。

关键词门式刚架用钢量柱距跨度AbstractThe portal frame for single storey industrial buildings is a common form of structure,this paper analyzes the characteristics of portal frame structure,and from column space,span,components and types of steel and so on several aspects to discuss how to reduce portal frame steel consumption,and according to the analysis results puts forward some reasonable suggestions.Key wordsportal frame; Steel consumption; column space; span1 前言近几年来，我国轻钢结构发展迅速，单层门式刚架轻型房屋钢结构具有跨度大、用钢量低、重量轻、施工速度快、综合造价低和适用范围广等特点，在轻工业厂房、仓库、交易市场等各类建筑结构中得到了广泛的应用，其中用钢量省、结构轻巧、适用范围广是门式刚架最主要的特点。

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棉。

2 轻型门式刚架结构的特点2.1 自重轻围护结构采用压型金属板、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。

（三）综合优化
确定了门式刚架的材质、截面型式以后，即可根据STS软件显示的计算结果信息，综合调整梁、柱的截面尺寸，进行整体优化。

STS计算钢结构应力比图说明：
柱左：作用弯矩与考虑屈曲后强度抗弯承载力比值；
右上：平面内稳定应力比（对应长细比）；
右下：平面外稳定应力比（对应长细比）；
梁上：作用弯矩与考虑屈曲后强度抗弯承载力比值；
左下：平面内稳定应力比；
右下：平面外稳定应力比。

1．针对梁、柱构件的强度抗弯承载力，应调整杆件的整个截面尺寸，即同时调整梁、柱腹板和翼缘的尺寸，以达到应力比值合适。

2．针对梁、柱平面内的稳定应力比及柱对应的长细比，应主要调整梁、柱腹板的尺寸，辅助调整翼缘板的规格，以达到合适的应力比及长细比。

3．针对梁、柱平面外的稳定应力比及柱对应的长细比，应主要调整梁、柱翼缘板的尺寸，辅助调整腹板的高、厚，以达到合适的应力比及长细比。

总之，在进行门式刚架的综合优化时，不论上述哪一项内容都不能孤立调整，而应当全面考虑，单独改变某一个数据都会对其他数据带来或多或少的影响，改变截面平面内的数据会对平面外的数据产生影响；改变钢柱的数据会对钢梁产生影响等；反之亦然。

因此优化时要配合所有数据的协调变化，以使计算结果最优。

建筑规划与设计Doors&Windows D0I：10.12258/j.issn.1673-8780.2021.01.039门式刚架结构厂房结构的优化设计宋慧斌山西潞安工程勘察设计咨询有限责任公司摘要：门式刚架以其工厂化生产、安装便捷、结构稳定、成本低廉的优势，得到了广泛应用，具有一套完善的设计、加工、安装的标准体系。

由于其是运输至施工现场进行组装，需要设计人员在设计阶段进行统筹规划,注重施工中细节上的设计,依据业主方的实际需求，对厂房结构进行优化设计，确保门式刚架结构与厂房结构实际需求的一致性，以提升厂房结构设计的效果。

关键词：门式刚架结构；厂房结构；结构设计1前言门式刚架结构在厂房建设中的应用，可提高厂房建设的速度，并可保证厂房结构的稳定性和可靠性。

目前，门式刚架一般采用的是新型环保材料，质量更轻,并且是工厂化生产，将刚架运输至施工现场直接进行组装，施工速度快，与传统施工建设相比,刚架组装更加的方便快捷,并且组装后的厂房兼具美观和实用性，进一步扩展了刚架结构的应用范围，除了在厂房结构设计中的应用，还可用于市场、库房，以及民用建筑等设计中。

2门式刚架结构厂房结构设计要求第一，门式刚架在用于厂房结构设计时,有一个非常明显的劣势，主要是其构件的强度不够，弯折性不好，进而导致整个结构的刚性不够，因此，需要在施工和运输环节多加注意，尽量避免构件变形问题的岀现。

第二，门式刚架在设计阶段,要从整体布局入手,进行统一的规划和设计,对门式刚架安装过程中的各个构成要素进行有序对接,尤其是墙体与屋顶之间,以及各个面板之间的对接,其决定着整个结构的牢固程度。

第三，由于门式刚架结构是由众多的构件组成，这些构件多数使用的是轻质材料制作,在安装和运输中容易岀现破损，需在这两个环节做好防护措施。

第四，门式刚架结构主体使用的是钢材料,在用于厂房结构设计时，需要考虑到防腐措施,避免刚架锈蚀，降低刚架结构的荷载能力。

第五，在设计中需慎重考虑塑性设计问题,如果刚架梁柱使用的是变截面杆件，梁柱腹板的强度,在设计中要采用使用后的屈曲强度，也就不能使用塑性设计。

门式刚架轻型钢结构房屋合理设计的研究门式刚架轻型钢结构房屋是一种新型的建筑结构体系，其具有重量轻、施工快、抗震性能好等优点。

在目前的建筑领域中，越来越多的人开始关注和研究这种新型的建筑结构体系。

本文将从设计的角度来对门式刚架轻型钢结构房屋进行合理设计的研究，探讨如何实现优良的建筑设计效果，以期为相关领域的研究和实践提供有益的参考。

门式刚架轻型钢结构房屋的设计必须考虑其整体结构的稳定性和承载能力。

在设计之初，需要充分考虑房屋的整体布局、结构形式和受力情况，合理确定门式刚架的尺寸和布置，保证其能够承受各种外部荷载，并满足建筑的使用要求。

还需要考虑门式刚架和墙体、楼板等部件之间的连接方式，确保其具有良好的整体稳定性和耐久性。

门式刚架轻型钢结构房屋的设计需充分考虑其节能、隔热、防水等性能。

在设计阶段，应合理选择保温材料和隔热材料，保证房屋具有良好的保温性能和隔热性能，减少能源消耗。

还需要考虑房屋的防水设计，包括屋面防水、墙体防水等，保证房屋能够有效防止水的渗透，延长房屋的使用寿命。

门式刚架轻型钢结构房屋的设计还需要考虑其建筑美学和人性化设计。

在外观设计上，应该注重考虑建筑的整体风格、立面处理、色彩搭配等，使其符合当地的建筑文化和环境特点，营造出美观的建筑形象。

在内部设计上，还需要考虑房屋的功能布局、采光、通风等问题，为居住者创造舒适的居住环境。

在门式刚架轻型钢结构房屋的设计中，还需要充分考虑其施工和成本的问题。

设计应该尽量简化构件的制作和加工工艺，降低建筑的施工难度和成本。

在设计时还需要充分考虑房屋的材料选择、结构布局等问题，以尽量降低建筑的造价，提高建筑的经济性。

门式刚架轻型钢结构房屋的合理设计需要充分考虑建筑的整体结构、性能要求、美学设计、施工成本等诸多方面的因素。

只有充分考虑这些因素，才能够设计出满足建筑使用要求，具有良好外观和舒适环境的门式刚架轻型钢结构房屋。

未来，随着社会的发展和科技的进步，门式刚架轻型钢结构房屋将会得到越来越广泛的应用和推广，其设计研究也将会得到越来越多的关注和重视。

门式刚架轻型钢结构房屋合理设计的研究
首先，门式刚架轻型钢结构房屋的设计需要考虑结构的刚度和稳定性。

刚度是指结构
对外力的响应能力，稳定性则是指结构失效前的变形差异程度。

为了保证门式刚架轻型钢
结构房屋的刚度和稳定性，设计应该选择高强度的材料，减小变形量，增加结构的纵向刚
度和反弯刚度，合理设置剪力墙和抗侧稳定系统。

其次，门式刚架轻型钢结构房屋的设计还需要考虑“三防”问题。

三防是指防火、防震、防腐三个方面。

为了提高房屋的防火性能，应选择具有防火等级的材料，设计合理的
隔热措施；为了提高房屋的抗震能力，应合理设计抗震结构，如增加抗震墙和加强柱子、
梁的剪力加固等；为了提高房屋的防腐性能，应根据使用环境和材料特性选择合适的保护
措施。

最后，门式刚架轻型钢结构房屋的设计还需要合理考虑使用功能和舒适性。

例如，为
了保证房屋的采光和通风，应合理设计窗户和门的位置和数量；为了保证房屋的隔音效果，应选择合适的隔音材料和对房屋进行隔音设计；为了提高房屋的舒适度和节能性能，应根
据使用环境选择合适的墙体、屋面、地面和采光设备。

综上所述，门式刚架轻型钢结构房屋的合理设计需要考虑结构刚度和稳定性、防火、
防震、防腐和使用功能和舒适性等因素。

只有综合考虑这些因素，才能设计出具有稳固耐用、舒适安全、绿色环保的钢结构房屋。

门式刚架厂房设计优化分析作者：段海燕来源：《装饰装修天地》2018年第12期摘要：伴随着当前社会经济的发展，我国在工业领域的设备生产及应用上都取得了较大的成就，用于产品生产的工业厂房内部结构设计就逐渐成为社会各界的关注重点。

一般来讲，产品的具体生产特点、技术工艺等是主要的工业厂房设计结构构成，使用的也通常是钢结构形式的，其中，门式钢架厂房应用最为普遍，相对其他结构具有一定程度上的使用优势。

鉴于此，本文对钢结构门式刚架厂房设计中常见问题进行分析，通过阐述实际的作业工序着手，提出了几项设计要点。

此次研究的主要目的是为了更好的提升现今钢结构门式刚架厂房设计的质量。

关键词：门式钢架；厂房结构；注意事项；优化对策1 前言伴随着我国高层建筑、大型厂房等建筑项目的增加，由于钢结构产品质量本身具备坚硬、坚固等优势，所以钢产量也随之增加。

在此基础上，实际工程中应用范畴最广泛的就是钢结构门式钢架厂房，该种结构下的厂房受到诸多工业生产企业青睐的另外以后总因素还在于其具备周期短、投资少的特点。

但是，由于部分工厂的施工实际水平优劣不等，在设计期间也存在一定程度上的质量问题以及资源浪费的问题。

基于此，针对钢结构门式刚架厂房设计中常见问题进行分析探讨相当有必要。

2 门式刚架结构设计注意事项（1）由于门式钢架结构的构件面外抗弯刚度、抗扭刚度较小，结构整体刚度较弱，因此，结构设计时，为避免在其运输或者安装的过程中，发生过大变形，应考虑采用必要的保护措施。

（2）重视屋面各种支撑体系设置，合理处理墙面板、屋面板与结构构件的连接，保证建筑物的整体稳定性。

（3）其组成构件多为轻质材料，物理性能较差，制作、安装、运输过程一定做好防护工作。

（4）尽量避免钢结构长期裸露产生锈蚀现象，影响钢结构构件承载力。

（5）当结构计算已经考虑梁柱腹板屈曲后强度时，塑性设计不适用门式钢架结构。

（6）设计过程要考虑自然因素的不利影响，如风载，雪载等。

3 门式刚架结构设计的优化对策3.1 选择最优化截面实腹式梁与柱是门式钢架最常应用的，其中，梁柱的截面变化主要取决于内力的变化，截面的储存也通常由挠度大小进行控制，与其强度并无关系。

门式刚架轻型房屋钢结构设计优化探讨发表时间：2018-08-30T13:42:41.107Z 来源：《防护工程》2018年第8期作者：杨飞[导读] 该结构形式被广泛应用在一般工业与民用建筑中，如各行各业中各种类型的厂房、仓库、超市、批发市场、商店建筑、小型体育馆、训练馆、健身房、体育建筑、展览馆、展示馆等文化建筑。

杨飞上海市政工程设计有限公司上海 200092摘要：门式刚架轻型钢结构是根据构件受力大小而采用的变截面的工字形梁、柱组合成刚架在平面内受力，刚架在平面外以支撑、檩条和墙檩等相连接受力的结构系统。

因其能够有效利用材料，构件尺寸小，重量轻，工艺化程度高，可以在工厂批量生产而保证质量，工地采用高强螺栓连接而简便迅速，土建施工量小，施工周期短，施工质量易于控制，自从GB51022－2015《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范》（以下简称《门钢规范》）1998颁布以后，该结构形式被广泛应用在一般工业与民用建筑中，如各行各业中各种类型的厂房、仓库、超市、批发市场、商店建筑、小型体育馆、训练馆、健身房、体育建筑、展览馆、展示馆等文化建筑。

关键词：门式刚架；轻型房屋；钢结构1门式刚架轻型钢结构房屋的应用与发展门式刚架轻型钢结构房屋的应用得追溯到上个世纪前期。

最开始是由于国外汽车行业的发展，用来建造车库；而在第二次世界大战时期，用于供战争使用的营房和库房等便捷建筑。

而到上个世纪中期，战争结束后，各国特别是美国和欧洲，终于回到了经济发展和提高人民生活水平的道路上来。

全球资本用于技术创新、经济发展。

这时建筑钢材产量骤增，H型钢、冷弯型钢等新建筑材料问世。

从生产加工，到运输安装等方面的技术同时也得到提高，钢结构设计形式也多样化。

门式刚架轻型钢结构房屋的使用，全面拓展开来，应用于轻型工业生产厂房，仓库、超市、车库、商场、事务所、展厅等工业及公共建筑。

在国外，门式刚架轻型钢结构房屋起初兴起在美国。

二战前有英国，美国，法国，德国，日本等富有国家，可二战后的美国，可以说是世界上最富有的国家。

关于工业厂房设计中轻型门式刚架的优化摘要：门式刚架是典型的轻型钢结构，它具有节省材料、施工周期短等优点，因而也是目前国内工业厂房设计中应用最广泛的轻型钢结构。

门式刚架的设计与施工与普通钢结构相比既有一致性，门式刚架的特点主要在于其节点方面，本文总结了门式刚架设计中一些设计要点，提出来供广大设计人员参考关键词：轻型钢结构门式刚架优化Abstract: the door frame is typical of light steel structure, it has to save material, construction period is short and other advantages, and thus as the current domestic industry workshop of the most widely applied in the design of light steel structure. The door frame of the design and construction of steel structure with ordinary compared both consistency, the door frame characteristics of lies mainly in its node, the paper summarizes the door frame design of some key points of the design, bring up for the designersKeywords: light steel structure the door frame of optimization随着科学技术的发展，生产力水平的提升，我国钢产量的不断提高、种类不断丰富。

彩色压型钢板生产的迅速发展，为轻型刚结构房屋的发展奠定了良好的物质基础。