门式刚架轻型钢结构

门式刚架轻型钢结构（精选11篇）

门式刚架轻型钢结构 第1篇

1 结构设计基本原则

结构设计基本原则是结构的基础，准确把握结构设计基本原则是确保结构设计安全、合理和经济性的关键。

结构设计的目的是确定合理的结构形式和结构体系，使建筑物的结构系统既能满足使用功能、工艺要求，同时又具有足够的安全度，且具有良好的经济性。结构体系是建筑物的重要组成部分，建筑结构体系的设计与建筑设计都必须遵守技术政策和设计规范。1)适用性。结构体系的“适用”原则是针对结构体系的功能要求而言的，结构体系适用性与建筑物的适用功能有密切联系。建筑物是个综合体，其设计与施工是由多个专业共同完成的，结构专业仅为其中的一员，要满足“适用”原则，必然要联系其他多个专业。结构体系支承各专业的不同荷载，同时又与各专业的设备、设施、管线等相连。结构专业在民用建筑中应尽可能满足建筑要求，从某种意义上说，结构的初步设计与建筑的方案设计是同步进行的;在工业建筑中，则应同时满足工艺设计和建筑设计的双重要求;从本质上讲是为了满足使用要求。2)经济性。结构设计服务于结构的施工与使用，使用的目的是为了创造效益。公共建筑侧重于社会效益，工业建筑则侧重于经济效益。因此，“经济性”是结构设计的另一个重要方面。“经济性”原则应从总体上加以分析，不能仅从某一方面孤立地去考察。在很长一段时间内，钢结构设计以耗钢量为标准，即耗钢量低就是先进的设计、是好的结构体系或形式，这在钢材匮乏的年代，是节约钢材的一种重要手段，然而，总体而言，单纯以耗钢量为评价标准是不全面的，也不尽合理。对门式刚架轻型钢结构房屋，全面评价结构体系的合理性应综合考虑用钢量、加工制作费、安装费、施工周期及基础费用等。因此，结构设计时，必须对结构体系的经济性进行深入分析和全面的考察，只有综合效益最佳的方案或结构体系才是合理的。3)美观性。一般情况下，“美观”被认为是建筑设计师所关注的一个重要原则，实际不尽然，结构设计同样要遵循“美观”原则。对于钢结构设计，“美观”的原则可解读为设计时尽可能使结构杆件的布置和截面选择“和谐、对称”。在概念设计阶段尤其要注意“美观”的原则，钢结构的杆件一般比较纤细，整体结构具有坚实、轻盈和灵巧的特征，对于其中的一些构造杆件如按实际需要设计，则可能会比较细长，在结构充分发挥钢结构的特点，如构件的计算长度过大等，则会出现截面过于粗大、笨拙的情况，从而失去钢结构的一些优点。结构工程师往往不重视结构的美观问题，在结构体系布置与构件设计中仅从工程计算的角度出发，这种观点和做法是不全面的。“适用、经济、美观”是概念设计应遵循的基本原则，通过上述内容的阐述，为明确结构设计的主要目的和任务创造了条件。

2 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。

2.1 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。

2.2 施工图设计

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)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。

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、端面剖平顶紧部位及对施工的要求。

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，因此对图面标示要求更高。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。

2.3 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。

单层轻型门式刚架结构形式有哪些？ 第2篇

门式刚架的结构形式按跨度可分为单跨、双跨和多跨，

按屋面坡脊数可分为单脊单坡、单脊双坡、多脊多坡，

屋面坡度宜取1/20~1/8。单脊双坡多跨刚架，用于无桥式吊车的房屋时，当刚架柱不是特别高且风荷载也不是很大时，依据“材料集中使用的原则”，中柱宜采用两端铰接的摇摆柱方案。

门式刚架的柱脚多按铰接设计，当用于工业厂房且有桥式吊车时，宜将柱脚设计成刚接。

门式刚架轻型钢结构 第3篇

【关键词】门式刚架轻型房屋钢结构；基础设计；设计原则；技术应用；墙架构件设计

自上个世纪80年代起，门式刚架轻型房屋钢结构在我国建筑工程施工中得到了广泛的应用。门式刚架轻型房屋钢结构是指以轻型焊接H形钢（等截面或变截面）、热轧H型钢（等截面）或冷弯薄壁型钢等组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，其擦条、墙梁可选取冷弯薄壁型钢；屋面、墙面可选取压型金属板；保温隔热材料可选取聚苯乙烯泡沫塑料、硬质聚氨酷泡沫塑料、岩棉等，并进行支撑设置的一种轻型房屋结构体系。现阶段，一般选取焊接H形变截面构件作为门式刚架梁与柱，选取刚接作为单跨刚架梁柱节点，选取刚接与铰接结合的方式应用于多跨刚架梁柱节点，可选取刚接、铰接的方式应用于柱脚和基础。与传统钢筋混凝土结构相比，门式刚架轻型房屋钢结构的优势为柱网布置灵活、围护结构质量轻、抗震性能良好、工业化程度高及经济效益高。将该结构应用于工程建设中，可有效提升工程质量，推动建筑行业高速发展。

一、门式刚架轻型房屋钢结构基础设计

1、设计原则

以概率理论为前提作为门式刚架轻型房屋钢结构设计的极限状态设计法，根据分项系统设计表达式进行计算。并遵循承载能力极限状态、正常使用极限状态进行门式刚架轻型房屋钢结构承重构件设计。

如选取承载能力极限状态进行结构构件设计，需严格遵循《建筑结构荷载规范》相关要求，可选取荷载效应基本组合与偶然组合。在抗震设防区域，需遵循《建筑抗震设计规范》相关要求进行门式刚架轻型房屋钢结构设计，要求其必须符合以下公式：

其中，地震作用考虑分析状态下，荷载与地震作用效应组合设计值由SE表示；

承载力抗震调整系数则由表示。同时，需按照表1所示，确定承载力抗震调整系数。

表1 承载力抗震调整系数

2、基础设计

墙架构件设计：通常选取卷边槽形、Z形冷弯薄壁型钢作为轻型墙体结构墙梁。可选取简支、连续构件的方式设计墙梁，并在刚架柱上支承其2端。如墙梁具备相应竖向承载力及墙板落地或紧密连接墙板时，无需进行中间柱设置，并要对其自重产生的弯矩、剪力等进行充分考虑。如具有条形窗或较高房屋时，其具备较大墙梁跨度，则可依据墙架柱数量进行准确计算。如墙板与墙梁自身重量需墙梁承受，则需对双向弯曲状况加以考虑。

当4到6米为墙梁跨度，可将拉条设置于跨中位置；如跨度在6米以上，需将拉条分别设置于跨间三分点位置。通常将斜拉条设置于最上层墙梁位置，以此向承重柱、墙架柱等位置传递拉力。根据工程具体情况，墙板材料可选取轻质材料，如彩色镀锌或镀铝锌压型钢板、夹心压型复合板等。要求墙板处于落地状态，并连接基础。

支撑构件设计：根据拉杆原理，对门式刚架轻型房屋钢结构内交叉支撑与柔性系杆进行合理设计，选取压杆方式进行非交叉支撑内受压杆件、刚性系杆设计。按照纵向风荷载及支撑于柱顶的水平架对刚架斜梁上横向水平支撑内力进行计算，通常交叉支撑无法进行压杆受力计算。

屋面板与墙板设计：压型钢板为建筑屋面、墙面最常用的材料，选取预涂层彩色钢板进行压型钢板的制作，0.4到1毫米为其厚度。严格遵循《冷弯薄壁型钢结构技术规程》相关要求计算、构造压型钢板。

二、门式刚架轻型房屋钢结构基础施工技术应用

1、施工准备

交验完工基础是工程建设的重点，应对预埋地脚螺栓相关内容重点复核检查，如轴线位置、中心标高与预埋长度等。并将十字轴线在基础上弹出，支承面、支座与地脚螺栓位置等的误差需控制在允许范围内。同时钢柱脚下方支承构造需与施工规定相符，在钢板填垫中，要求每次控制在3块以下，如有空隙存在于钢柱脚底板面和基础间，需浇筑细石混凝土，确保其密实度符合施工要求。

检查与核对现场构件、配件质量，要求图纸、装箱单、实物具有一致性。复核完成后，如构件存有损坏，需做好修复工作，确保安装工作的科学性、合理性。

2、构件就位

选取加长平板运输车（5吨）向安装位置运送立柱、梁等构件，按照构件刚度在吊装过程中做好防变形措施。

3、吊装结构

（1）吊装起重。质量、安全与速度快为安装工作的要求，为确保施工质量，应按照工程施工情况合理选择吊装设备。通常选取23米臂长的16吨汽车进行吊装施工。

（2）安装高强度螺栓。调整好结构构件中心位置后，可及时安装高强度螺栓，以便于施工为主选取其穿入方向，要求其方向具有一致性。高强度螺栓与副组装连接时，螺母有圆台面的一边需朝向垫圈倒角一边。高强度螺栓安装过程中，禁止向螺栓强行穿入。如无法自由穿入，可选取铰刀对此孔进行修整，完成修整的孔径，相比螺栓直径需多出20%以上。为避免板缝内落入铁屑，孔洞修整时，4周螺栓需在铰孔前全部固定，扩孔时则禁止使用气割。固定螺栓通常分为2次，初次固定时，螺栓预拉力需控制在1/2左右，二次固定拧紧时必须达到预拉力标准值。

4、墙板施工

首先，墙板就位。先拆箱，再向安装地点运输各个部位的墙板，遵循一定顺序由上向下合理放置。

其次，打眼。根据檩条高低顺序在叠放好的墙板上打孔，应确保其尺寸等同于墙面檩条位置。指派施工技术人员进行检查，引眼过程中需对打孔距离加以重视，确保整个螺钉能够均匀分布。为体现墙面整体美观性，可在同一直线上钉钉子，板底需水平放置，测量时可选取水平仪等相关设备，随后将底线弹出，以此便于安装。同时，通过木方支撑全部檩条，确保其具有良好垂直性。

再次，墙板安装。墙板安装过程中，可在泛水位置放置一块木片，厚度为3毫米，固定样板后在将木片撤除，这样能够充分体现安装墙板的美观性。每进行5块板安装后，需利用垂线、经纬仪进行测量，避免墙体歪斜或锯齿形出现于下口位置。

最后，门窗框施工。以屋架窗框作为安装门窗框的标准，按照窗框高度、宽度切割墙板，同时应对现有垂直度与水平位置加以重视，门窗框泛水上下接口安装时，缝隙允许宽度为1毫米，防水处理时通常选取密胶施工。作为整个建筑外观的主要构成部分，阴阳角泛水安装时严禁弯据问题，需做好接头处理工作，安装阴阳角泛水是否合理直接影响着工程建设的整体性。

5、顶板施工

完成外墙板施工后，可进行外顶板施工。首先进行保温层铺设，选取订书钉对保温层纵向联接加以固定，拉直、拉紧作业需在屋面进行。如保温棉损坏需立即补贴，一般可选取单面胶带等材料。随后进行第一块顶板铺设，按照图纸需求，在屋面板上固定待邮防水垫圈的自攻螺钉。施工中檐口位置需拉钢锁绳，以此确保屋面檐口出口的统一性。每进行5块板安装需进行一次测量，工具为卷尺，以此保证板具有相同宽度。施工完成后，需将屋面杂物清理干净，避免对屋面面板面层造成严重损伤。屋面板安装施工顺序如图所示。

图1 屋面板安装施工顺序

三、结束语

综上所述，伴随社会主义市场经济发展速度的不断提升，我国建筑工程事业也得到了极大的发展。为有效解决施工问题，满足工程建设要求。必须重视结构选择及施工方式的应用。在确保门式刚架轻型房屋钢结构基础设计合理的前提下，可通过规范施工流程，提升施工技术应用水平，实现工程建设的社会效益与经济效益。

参考文献

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[3]郭彦林，王小安，张庆林，姜子钦.波浪腹板门式刚架轻型房屋钢结构设计理论及应用[J].建筑结构.2011（04）

[4]王元清，石永久，陈宏，张勇，李少甫.现代轻钢结构建筑及其在我国的应用[J].建筑结构学报.2002（01）

[5]张和平，程海琴，罗威年.论门式刚架截面优化设计在我国的发展[J].华东交通大学学报.2002（04）

浅谈轻型门式刚架结构 第4篇

1 刚架柱间距

应考虑使用要求、刚架跨度、檩条合理跨度及荷载条件等因素。大量计算发现,随着柱距的增大,刚架用钢量的比例是趋于逐渐下降的,但当柱距增大到一定数值后,刚架用钢量随着柱距的增大下降的幅度较为平缓。而其他构件,如檩条、吊车梁、墙梁等用钢量随着柱距的增大而增加。就房屋的总用钢量而言,随着柱距的增大先下降而后上升。因此,在一定条件下,轻钢房屋柱距有一个经济范围。一般情况下,门式刚架的最优间距应在6 m～9 m之间,柱距不宜超过9 m。一般来说,柱距在7.5 m左右较为经济。当然应视工程的实际情况确定刚架的合理布置以达到较好的经济效益。

2 刚架跨度

一般当柱高、荷载一定时,适当加大跨度,刚架的用钢量增加不太明显,但节省空间,基础造价低,综合效益较为可观。因此,设计者应根据具体要求在选择方案时选择较为经济的跨度,不宜盲目追求大跨度。轻型门式刚架的适宜跨度在30 m以下。

3 刚架截面

设计时应根据控制截面来确定构件的截面尺寸,同时应兼顾建筑功能要求,工艺要求,经济性等方面的因素。对于横梁,其截面形式和尺寸大小主要根据结构的跨度和横梁所承受的荷载及其组合,按照承载能力极限状态进行内力计算,同时应验证其刚度和稳定性。刚度主要根据跨度要求定出适当的截面高度,以控制其挠度变形。稳定性则需经过计算,防止发生整体失稳和局部失稳。对于柱,同样考虑这几方面。

4 刚节点

节点设计时既要考虑到传力机制明确,构造合理,具有必要的延性,避免应力集中及产生过大的约束应力,又要考虑到制作、安装方便,容易就位和调整。从减少柱截面,减少整体用钢量以及使刚架具有足够的侧移刚度等几个方面综合考虑,梁柱连接通常作为刚接节点进行计算和设计,通常是采用高强度螺栓端板连接形式。它是在构件端部截面上焊接一平板(端板),并用高强度螺栓与另一构件的端板或翼缘相连的一种连接形式。由于端板连接是半刚性连接,实际结构产生的挠度和变形会大于计算结果,为了减少计算误差,设计中宜采用较厚的端板,同时在节点区域宜设置抗剪加劲肋,起到减小节点的剪切变形,增大节点刚度的作用。另外还有外伸式连接形式,其受力合理,承载力显然高于平齐式节点。外伸式加劲肋的采用明显改善了螺栓的拉力分布状态,使受拉翼缘两侧螺栓均匀受力,从而提高节点抗弯能力。因此应尽量采用外伸式加劲肋端板连接,但当内力较小或有特殊要求时,可采用平齐式。此外,端板的放置方式对节点的刚度也有影响,端板的放置方式通常有3种形式:竖放、平放和斜放,以端板斜放节点的刚度为最大。

5 支撑体系

支撑体系的设计中应注意以下问题:1)屋面横向水平支撑和柱间支撑应布置在同一跨内,以形成独立的空间支撑体系。有些工程,屋面水平支撑与柱间支撑设于端部第二开间,必须注意的是在端跨相应位置设置刚性纵向系杆,使山墙的风荷载水平力能可靠传递,同时屋面支撑的布置必须与山墙抗风柱的位置相协调,使抗风柱的柱顶反力能直接传到屋面横向支撑的节点上。2)屋面横向水平支撑和柱间支撑的计算。屋面采用交叉式横向水平支撑,所有的交叉支撑仅考虑拉杆作用,采用单斜杆方式,压杆退出工作,这样每道支撑成为一个静定的桁架结构,各道静定桁架与纵向系杆一道传递山墙上的风荷载,按规程规定,需要将两端山墙风荷载加在一起除以支撑道数,即得到每幅柱间支撑所受的荷载。布置时将支撑布置在靠近翼缘一侧,以减小连接处腹板的局部变形,有利于侧向支点的刚度贡献。

6 檩条及拉条

6.1 檩条的设计

屋面檩条一般设计成单跨简支构件,实腹檩条也可设计成连续构件。连续檩条在不同跨度受到不同的弯矩,其最大弯应力发生在端跨,故端跨宜比中间跨檩条有更强的截面,并提供较大的搭接长度。连续檩条宜选用“Z”形檩条,在檩座连接处宜采用螺栓连接,避免连续檩条因温差作用产生内应力,影响构件的受力。为考虑施工方便,端跨檩条与中间跨檩条高度尽量等高,可采用不同厚度的檩条,或增加拉条来满足要求。

设计时可以利用屋脊处两根檩条连成格构式平面桁架兼作屋脊处刚性水平系杆。利用屋脊处的檩条兼作屋脊刚性系杆是可行的。因为在屋脊处附近的两根檩条,每根檩条承受屋面板传来的竖向荷载约为中间檩条的1/2,将屋脊处的两根檩条用水平杆件连成一个水平格构构件,保证平面外有足够的刚度。屋面檐口处,亦可利用天沟板与檩条组合替代柱顶的水平刚性系杆,但应保证天沟板本身具有足够刚度。

6.2拉条的设计

对于有檩条体系的压型钢板轻型屋面,为了减少檩条在所有阶段和施工过程中的侧向变形和扭转,防止檩条下弦在风吸力作用下失稳,通常在屋脊和檐口檩条间要设拉条(包括斜拉条和撑杆)作为檩条的侧面支撑,减少檩条的计算长度,保证檩条的侧向稳定。拉条按拉杆设计,当采用圆钢时直径不宜小于10 mm。圆钢拉条通常设置在距檩条上翼缘1/3腹板高度范围内。当风吸力作用下檩条下翼缘受压时,屋面板宜采用自攻螺钉直接与檩条下翼缘附近连接,拉条则宜设在下翼缘附近。因为如果只设直拉条,拉条不能受压,跨中拉条对墙檩并不能起支撑点的作用。但是,如果用较大的檩条,使檩条满足按双向单跨梁计算的强度和变形要求,也可不设拉条。

7内力分析

轻钢门式刚架为超静定结构,存在着某些不同于一般静定结构的设计问题。超静定结构的弯矩分配问题是由它的几何形式(即柱高与跨度之比和屋面高度与柱高之比)来决定的,且也与梁柱的相关刚度有关,刚架的几何形式由建筑专业考虑确定,唯一留下来影响弯矩分配的变数是构件本身的相关刚度,在许多设计中可以发现,除柱高与跨度的比值较大外,这个变数对弯矩分配的影响并不大,在大多数情况下可以忽略不计,对于单跨的铰接刚架,在内力初步分析工作中可按以下方法简化:

1)利用有关刚架内力计算图表,按等截面刚架求得各点的弯矩。对角隅处加腋的刚架,由于柱顶截面刚度的增加,可抵抗较大的弯矩,因而增大了柱脚的水平反力,增大幅度为2%～8%;

2)对变截面柱刚架,水平反力也可以按上述方法近似求出,柱截面惯性矩按0.7h(h为柱高)处的截面计算。

8结语

目前,轻型门式刚架结构仍具有很好的发展潜力,它以其自身的诸多优点在工程中得到越来越广泛的应用,所以仍要求科研和生产部门不断提高科研、设计、制作和安装的能力,促进该结构更好的发展。

摘要：从轻型门式刚架结构的优点出发,系统地阐述了轻型门式刚架结构的平面布置方案以及结构设计与内力分析等,并得出了一些参考性的建议,指出轻型门式刚架结构仍具有很好的发展潜力,在工程中会得到越来越广泛的应用。

关键词：门式刚架,平面布置,结构设计,内力分析

参考文献

[1]CECS 102∶2002,门式刚架轻型房屋钢结构技术规程[S].

[2]GB 50017-2003,钢结构设计规范[S].

[3]弓晓芸.轻型钢结构建筑体系的发展及展望[J].工业建筑,1995,25(7):18-24.

[4]中国建筑标准设计研究所.轻型钢结构设计资料集[M].北京:中国建筑工业出版社,1990.

门式刚架轻型钢结构 第5篇

轻型钢结构门式刚架柱间支撑有哪些设置？

轻钢门式刚架房屋是否必须设置柱间支撑?从理论上讲，如果设计成双向刚接框架，且在水平力作用下，柱顶位移满足“规范”(CECS102：)要求，可以不设置柱间支撑，但是，对于同一结构，一种情况设置柱间支撑，另一种情况不设置柱间支撑，通过计算机建模分析可发现，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；因此，为控制柱顶位移，不设柱间支撑时，往往要增加柱、梁的截面，从而增加结构的用钢量。另外，设置柱间支撑还可以提高钢结构的抗震性能；纵向设计成刚接刚架，也不容易实现。因此，轻钢门式刚架房屋宜设置柱间支撑。在设计集贸市场时，四周布置店面，外墙往往不允许设置交叉或斜向支撑，此时，可在需设置柱间支撑的柱间设置一小刚架，该刚架柱脚设计成刚接，柱顶与相邻柱铰接相连，通过此小刚架来传递纵向水平力，即用此小刚架来代替柱间支撑，

设中间摇摆柱的门式刚架，如果边柱柱间支撑、屋面支撑等均已设置，需设中柱的柱间支撑吗?设不设中柱柱间支撑从理论上讲不是绝对的，只要边柱有支撑，屋面有支撑，并形成一个空间体系，只要此体系有足够的平面刚度、侧向刚度，且有足够的承载力，能保证中柱的平面外稳定，中柱当然可以不设支撑。如果工艺允许，中柱还是应设置柱间支撑，这样各柱列纵向刚度较均匀，纵向水平力传力途径较短，结构用钢量少，较为经济。如果受工艺限制，厂房中柱不允许设置柱问支撑，此时为保证中柱纵向有一定的刚度，应将中柱纵向设计成刚接刚架，或在柱顶设置桁架，纵向设置成类似框架的结构形式；并取刚架的计算长度作为中柱的平面外计算长度进行计算；同时，边柱的柱间支撑、屋面支撑应按空间分析来确定。

门式刚架轻型钢结构 第6篇

关键词：钢结构设计；厂房设计；设计布置；防水设计

1.轻钢结构厂房的特点

（1）采用轻型围护结构。由于钢结构厂房采用彩色涂层的压型钢板和夹芯金属板，以其自重轻，保温隔热效果好，安装速度快，外表美观、简洁的优点，已经取代传统厂房的砌体围护墙体，成为轻钢结构厂房不可缺少的围护材料。

（2）构件截面尺寸较小，可充分的利用建筑空间，且系超静定结构，可充分发挥材料的强度。

（3）层高与柱网尺寸大。相对多层民用建筑，轻钢结构厂房根据工艺要求，层高比较大，一般为6—10m。轻钢厂房内部空间大，柱距多为6~12m，有时达18m。

（4）施工周期短，可异地搬迁，重复使用。与传统的钢筋混凝土厂房相比，轻型钢结构厂房的设计、生产、施工趋于一体化，加之现场无焊接，无湿作业，这些都有利于缩短周期，加快资金流通。

2. 工程概况

某钢结构厂房，采用门式钢架结构体系；厂房跨度42m，长度90m，柱距6m，屋面坡度为1:15，屋面墙面均采用镀锌钢板。厂房主体钢结构设计合理使用年限为 50 年；抗震设防烈度为八度；地震分组为第一组；建筑抗震设防类别为丙类，结构安全等级为二级；场地类别为Ⅱ类，地基基础设计等级为丙级；地面粗糙度为B类。钢架采用Q345B钢材，焊条采用E50。

3.荷载取值

（1）恒荷载选取。本工程的恒荷载包括屋面压型钢板自重等，计算刚架屋面恒载为0.5kN/m2；计算檩条恒载为0.5kN/m2。

（2）活荷载选取。计算刚架屋面活载为0.5kN/m2；计算檩条活载为0.5kN/m2。

（3）风荷载选取。荷载规范中的基本风压是按10m高50年一遇10min平均最大风速确定的，根据当地的基本风压选取为0.65kN/m2。

（4）基本雪压按50年一遇取值为0.20kN/m2。

4.轻钢结构厂房设计布置

4.1结构体系

明确钢结构厂房各种构件所承受的荷载，以及应设置的各项支撑等对于进行钢结构厂房的结构体系相当重要。

单层厂房钢结构一般是由屋盖结构、柱、吊车梁、制动梁（或制动桁架）、各种支撑以及墙架等构件组成的空间体系。这些构件按其作用具体可分为下面几类：

（1）横向框架。其由柱和它所支承的屋架或屋盖横梁组成，是单层厂房钢结构的主要承重体系，承受结构的自重、风、雪荷载和吊车的竖向与横向荷载，并把这些荷载传递到基础。

（2）屋盖结构。其主要承担屋盖荷载的结构体系，包括横向框架的横梁、托架、中间屋架、天窗架、檩条等。

（3）支撑体系。该体系主要包括屋盖部分的支撑和柱间支撑等，它一方面与柱、吊车梁等组成单层厂房钢结构的纵向框架，承担纵向水平荷载；另一方面又把主要承重体系由个别的平面结构连成空间的整体结构，从而保证了单层厂房钢结构所必需的刚度和稳定。

（4）吊车梁和制动梁（或制动桁架）主要承受吊车竖向及水平荷载，并将这些荷载传到横向框架和纵向框架上。

（5）墙架承受墙体的自重和风荷载。

此外，还有一些次要的构件如梯子、走道、门窗等，在某些单层厂房钢结构中，由于工艺操作上的要求，还可能设有工作平台。

本工程采用变截面双跨双坡门式钢架，柱脚为铰接，钢架的几何尺寸及平面布置如下图所示：

4.2柱网平面布置及温度伸缩缝的设置

（1）当钢构厂房的横向长度较大时，一般可将边列柱的上段柱刚度减小，使之产生塑性变形，从而避免设计纵向温度伸缩缝。

（2）门钢结构的纵向温度区段长度不大于300m，横向温度区段长度不大于150m。如需如设置温度伸缩缝，温度伸缩缝一般采用设置双柱的办法处理，在非地震区也可采用设计单柱的办法处理。

（3）为减少构件类型，采用双柱的伸缩缝，柱轴线与横向定位轴线的关系应与厂房端部柱的处理相同，一般采用不加插入距的方案，亦可采用加插入距的方案。

（4）双柱伸缩缝处两相邻柱中心线间的距离C，由柱脚的外包尺寸确定，并留出不小于30~50mm的净空，设计时可参考下列数值选用：轻、中型厂房C=1000mm；重、特重型厂房C=1500或2000mm。

4.3墙架、支撑的设置

门钢结构的墙梁宜布置在钢架柱的外侧，间距随墙板规格以计算确定，还应考虑如设置门窗，雨蓬的构件的要求。

每个温度区段内都应设置柱间支撑和屋盖横向支撑，组成横向不变体系，屋面转折处全长设置刚性系杆形成稳定的支撑体系，本工程设置了20T的桥式吊车，在屋盖边缘还设置了纵向支撑桁架，且柱间支撑和屋面支撑均采用型钢支撑。

4.4肩梁、牛腿、加劲肋的设置

实腹式上段柱在肩梁处的连接有两种方式：

（1）一般将上段柱腹板与肩梁上盖板用两条角焊缝相连，并按与腹板等强度考虑。上段柱翼缘的连接则根据不同情况分别考虑：对于边列柱的上段柱，可将外侧翼缘直接与下段柱外侧翼缘或屋盖肢腹板对焊；而边列柱的上段柱内侧翼缘及中列柱的上段柱的翼缘与肩梁的连接，均将翼缘开槽口插入肩梁腹板上，用4条角焊缝传力。

（2）亦可将实腹式上段柱直接对焊在肩梁上，此时宜将上盖板下移，变为两块加强板的形式，焊于肩梁腹板的两侧。

另外，当实腹式上段柱截面较小，设计假定与肩梁为铰接连接时，也可将上段柱直接对焊在肩梁上盖板上。吊车梁支承垫板的宽度一般比吊车梁支座宽80mm,其厚度一般为20~40mm。

加劲肋的设置位置：

（1）一般情况梁腹板应在与中柱连接处、较大集中荷载处（如牛腿）、翼缘转折处等位置设置横向加劲肋。梁腹板利用屈曲后强度时，其中间加劲肋除承受集中荷载和翼缘转折产生的压力外，还应承受拉力场的压力。

（2）支撑加劲肋一般布置在腹板两边，且应有足够刚度。

5.钢结构厂房防水

钢结构厂房屋面防水始终是建筑中关键的问题，而钢结构厂房是一个系统工程，对一些关键的位置进行处理，将会对防水达较好的功效。主要有以下设计措施：

（1）纵向搭接缝：这是存在于屋面因板材单位长度不够造成的搭接缝。处理方法是采用25cm宽的防水系统对板缝进行覆盖，对于屋面的原防水层，需清除。

（2）横向搭接缝：这是老旧板型的屋面及新型屋面板在边缘位置锁口不好也存在此类问题，通常处理方法是采用10cm宽的防水层覆盖 。

（3）屋面螺钉、紧固。处理方法是采用10cm×10cm宽的防水层覆盖。

（4）屋面的风机底座、排风口、透气窗等设备根部。首先要确保需要防水处理的部位排水通畅，如易留存积水，要对屋面板进行改造后再做防水。 通常很多施工单位在现场会增设一些挡水板(泛水)，但实际考虑不周时，还会起反作用，甚至在雨停后的相当长的一段时间雨水都会存留在里面，从而腐蚀设施及屋面板。 通常产生漏水的这些屋面设施，是因为其根部的迎水面排水不畅，加之采用的一些防水材料存在一些微孔、裂缝等原因。我们建议裁减掉迎水面设施根部20cm范围内屋面板隆起的波峰。

（5）屋脊盖板两侧。通常漏水原因是由于屋面板卷起高度不够，盖板封盖不到位，盖板固定不好。

6.钢结构厂房现场安装连接

门钢的安装需根据设计图纸的要求精心施工，安装程序应保证结构形成稳定的空间体系，且不能使结构永久变形。运输存放安装以及后续的结构的涂装和隔热均应符合相应的质量验收标准。本工程现场安装连接主要采取以下措施：

（1）钢柱与基础锚栓的连接采用双螺母加焊。

（2）压型板与檩条采用自攻螺栓连接。

（3）屋面檩条与檩托采用M12永久螺栓连接；屋面支撑采用M16安装螺栓加焊；钢架安装时先做好临时支撑，屋面檩条安装好后，将支撑花篮螺丝拧紧；各构件之间必须保证连接可靠；

（4）每个高强螺栓的预拉力见表1所示，而开孔的规定见表2所示。

本文简要地介绍门式钢架轻型钢结构厂房的优点，同时介绍某门式钢架轻型钢结构厂房结构设计，通过结合该钢结构厂房设计，探讨钢结构厂房的相关问题，为设计人员提供了一些参考依据，以便应用于以后的相关设计中。

参考文献：

[1] 闫桂森，陈 旭．设计钢结构厂房应注意的问题[J]．山西建筑，2008，22（04）：14-16．

[2] 宋新利．钢结构厂房设计应注意的几点问题[C]．河南省土木建筑学会2010年学术大会论文集，2010．

[3] 韩瑞芳．钢结构厂房设计中需注意的问题[J]．科学之友（B版），2009，21（07）：112-114．

[4] 周绪红.钢结构设计指导与实例精选[J]．中国建筑工业出版社，2007，196-257．

[5] 钢结构设计规范GB50017-2003[S]．中国建筑工业出版社，2003．

[6] 门式钢架轻型房屋钢结构技术规程CECS 102:2002[S]．中国计划出版社，2003．

[7] 建筑抗震设计规范GB50011-2001（2008版） [S]．中国建筑工业出版社，2008．

[8] 建筑结构荷载规范GB50017-2003（2006版）[S]．中国建筑工业出版社，2002．

[9] 建筑钢结构焊接技术规程JGJ81-2002 [S]．中国建筑工业出版社，2002．

门式刚架轻型结构设计要领 第7篇

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;柱脚可与基础采用刚接或铰接;围护结构多采用压型钢板;保温隔热材料多采用玻璃丝棉。

1 单层轻型门式刚架结构的特点

1)质量轻。2)机械化程度高,施工周期短。3)综合经济效益高。4)柱网布置比较灵活。

2 结构形式和结构布置

2.1 结构形式

门式刚架的结构形式按跨度可分为单跨、双跨和多跨,按屋面坡脊数可分为单脊单坡、单脊双坡、多脊多坡。屋面坡度宜取1/20～1/10。单脊双坡多跨刚架,用于无桥式吊车的房屋时,当刚架柱不是特别高且风荷载也不是很大时,依据“材料集中使用的原则”,中柱宜采用两端铰接的摇摆柱方案。门式刚架的柱脚多按铰接设计,当用于工业厂房且有桥式吊车时,宜将柱脚设计成刚接。门式刚架上可设置起重量不大于3 t的悬挂吊车和起重量不大于20 t的轻、中级(A1～A5)工作级别桥式吊车。

2.2 结构布置

2.2.1 刚架的建筑尺寸和布置

门式刚架的跨度宜为9 m～36 m,当柱宽度不等时,其外侧应对齐。高度应根据使用要求的室内净高确定,宜取4.5 m～12 m门式刚架的合理间距应综合考虑刚架跨度、荷载条件及使用要求等因素,一般宜取6 m,7.5 m,9 m,其中以7.5 m较佳。纵向温度区段不大于300 m,横向温度区段不大于150 m(当有计算依据时,温度区段可适当放大)。

2.2.2 檩条和墙梁的布置

檩条间距的确定应综合考虑天窗、通风屋脊、采光带、屋面材料、檩条规格等因素按计算确定,一般应等间距布置,但在屋脊处应沿屋脊两侧各200范围内布置1道,在天沟附近布置1道。侧墙墙梁的布置应考虑门窗、挑檐、雨篷等构件的设置和围护材料的要求。除此之外,应重视在合适的位置布置1道～2道拉条或撑杆。

2.2.3 支撑和刚性系杆的布置

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间,应同时设置屋盖横向支撑,以构成几何不变体系。3)屋盖横向支撑宜设在温度区段端部的第一个或第二个开间。当端部支撑设在第二个开间时,在第一个开间的相应位置应设刚性系杆。4)柱间支撑的间距应根据房屋纵向柱距、受力情况及安装条件确定,当无吊车时一般取30 m～45 m,有吊车时设在温度区段中部,或当温度区段较长时宜设在三分点处,且间距不宜大于60 m。5)当房屋较高时,柱间支撑应分层设置;当房屋宽度大于60 m时,内柱列宜适当设置支撑。6)在刚架的转折处(边柱柱顶、屋脊及多跨刚架的中柱柱顶)应沿房屋全长设置刚性系杆。7)由支撑斜杆等组成的水平桁架,其直腹杆宜按刚性系杆考虑。8)刚性系杆可由檩条兼作,此时檩条应满足压弯构件的承载力和刚度要求,当不满足时可在刚架斜梁间设置钢管、H型钢或其他截面形式的杆件。9)门式刚架轻型房屋钢结构的支撑,可采用带张紧装置的十字交叉圆钢支撑。圆钢与构件的夹角应在30°～60°范围内,宜接近45°。

3 刚架设计

3.1 荷载

3.1.1 永久荷载

永久荷载包括结构构件的自重和悬挂在结构上的非结构构件的重力荷载,如屋面、檩条、支撑、吊顶、墙面构件和刚架自重等;还包括悬挂的附加永久物体重量,如喷淋系统、机械设备、通风管道、电力系统和吊顶等。

3.1.2 可变荷载

可变荷载包括屋面活荷载(设计屋面板和檩条时应考虑施工和检修集中荷载,其标准值为1 kN)、屋面雪荷载和积灰荷载、吊车荷载、地震作用、风荷载等。

3.2 刚架内力和侧移计算

3.2.1 内力计算

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。控制截面的内力组合主要有:1)最大轴压力Nmax和同时出现的M及V的较大值。2)最大弯矩Mmax和同时出现的N及V的较大值。3)最小轴压力Nmin和相应的M及V,出现在永久荷载和风荷载共同作用下,当柱脚铰接时M=0。

3.2.2 侧移计算

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,需采用下列措施之一进行调整:放大柱或(和)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。

3.3 刚架柱和梁的设计

1)梁柱板件的宽厚比限值和腹板屈曲后的强度利用(主要包括梁柱板件的宽厚比限值验算、腹板屈曲后强度利用验算、腹板的有效宽度验算等内容)。2)刚架梁柱构件的强度验算。3)梁腹板加劲肋的配置(梁腹板应在中柱连接处、较大固定集中荷载作用处和翼缘转折处设置横向加劲肋)。4)变截面柱在刚架平面内的计算长度确定。5)变截面柱在刚架平面内的整体稳定计算。6)变截面柱在刚架平面外的整体稳定计算。7)斜梁和隅撑的强度与稳定性计算。8)节点设计。

4 附属结构构件设计

4.1 压型钢板设计

1)压型钢板材料的选择可根据建筑功能、使用条件、使用年限和结构形式等因素考虑,钢板基板的材料有Q215钢和Q235钢。2)压型钢板的截面形式较多,根据波高的不同,一般分为低波板、中波板和高波板。波高越高,截面的抗弯刚度就越大,承受的荷载也就越大。3)压型钢板的强度和挠度可取单槽口的有效截面按受弯构件计算。计算内容包括压型钢板腹板的剪应力计算、支座处腹板的局部受压承载力计算、挠度限值验算等。4)压型钢板尚应满足其他相关构造规定。

4.2 檩条设计

1)檩条的截面形式可分为实腹式和格构式两种。当檩条跨度不大于9 m时,应优先选用实腹式檩条。实腹式檩条宜采用卷边槽形和斜卷边Z形冷弯薄壁型钢,也可采用直卷边Z形冷弯薄壁型钢。2)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。3)檩条应进行强度计算、整体稳定计算、变形计算。4)檩条一般设计成单跨简支构件,实腹式可设计成连续构件。5)檩条尚应满足其他相关构造规定。

4.3 墙梁、支撑设计

1)墙梁一般采用冷弯卷边槽钢,有时也可采用卷边Z型钢。2)墙梁在其自重、墙体材料和水平风荷载作用下,也是双向受弯构件。3)墙梁应尽量等间距设置,在墙面的上沿、下沿及窗框的上沿、下沿处应设置一道墙梁。4)墙梁可根据柱距的大小做成跨越一个柱距的简支梁或两个柱距的连续梁。5)门式刚架结构中的交叉支撑和柔性系杆可按拉杆设计,非交叉支撑中的受压杆件及刚性系杆按压杆设计。6)刚架斜梁上横向水平支撑的内力,根据纵向风荷载按支撑于柱顶的水平桁架计算,并计入支撑对斜梁起减少计算长度作用而承受的力,对于交叉支撑可不计入压杆的受力。7)刚架柱间支撑的内力,应根据该柱列所受纵向风荷载按支撑于柱脚的竖向悬臂桁架计算,并计入支撑对柱起减少计算长度而应承受的力,对于交叉支撑可不计压杆的受力。当同一柱列设有多道柱间支撑时,纵向力在支撑间可平均分配。

5 结语

轻型门式刚架结构设计应遵守以下原则:1)保证结构的整体性。门式刚架属于平面结构,它们在纵向构件、支撑和围护结构的联系下形成空间的稳定体系,结构只有组成空间稳定整体,才能承担各种荷载和其他外在效应。2)明确各类外力从作用点到基础的传递路径和传递全过程中产生的效应。3)设计必须体现计算和构造的一致性。4)设计必须保证结构有规范要求的二级耐火等级,要求建设单位必须涂刷符合要求的防火涂料:柱子达到2.5 h,梁达到1.5 h。

摘要：介绍了单层轻型门式刚架结构及其特点,从结构形式、结构布置、刚架设计和附属结构构件设计等方面探讨了门式刚架轻型结构的设计,提出了轻型门式刚架结构设计应遵循的原则,从而完善该结构的设计。

关键词：轻型门式刚架结构,设计,内力计算,侧移计算

参考文献

浅谈门式刚架轻型钢结构设计过程 第8篇

关键词：门式刚架,轻型钢结构,经济跨度,平面外刚度,次结构

0 引言

相对于普通钢结构,轻型门式钢结构采用了轻型材料,自重较轻,一般情况下地震作用不控制设计,材质均匀,应力计算准确可靠,经济指标较好,主钢结构的造价相对较低,围护板采用压型钢板,通过一定方式固定在檩条或者墙梁这样的次结构上,两者的结合使压型钢板在其平面内具有很好的蒙皮抗剪强度,与次结构连接后具有较好的空间整体性和稳定能力;另外,在制作过程中工业化生产程度高,施工速度快,对环境的污染小,因此受到建设单位的普遍欢迎。在方案及施工图设计阶段,一般可分为如下几部分。

1 确定结构形式,选择经济的设计方案

CECS 102-2002中规定门式刚架轻型钢结构房屋的纵向温度区段不大于300 m,横向温度区段不大于150 m,当超过此规定时,应设置伸缩缝。当遇到超长、超宽的轻钢结构时,不仅应设置伸缩缝和相应的支撑加强房屋的整体刚度,还应注意考虑屋面排水要求(屋面坡度不应小于5%),防止屋面板长度过长引起的渗漏问题以及房屋通风采光问题。

通常的经济用钢跨度和刚架间距,是仅从总用钢量最少的角度来讨论的。无桥式吊车和悬挂吊车时,刚架的经济跨度约为21 m～24 m,大于36 m就不经济了;当有桥式吊车时,其经济跨度大概在30 m～34 m之间。有桥式吊车时的经济跨度反而大于无桥式吊车时的经济跨度,主要是因为吊车梁的用钢量在主结构(刚架与吊车梁)中所占比重随刚架跨度增加而减少。门式刚架的间距通常采用6 m,7.5 m,9 m,12 m等,大跨度刚架宜采用大间距,跨度与间距的比一般以3.5～5为宜。无桥式吊车时,刚架间距以7.5 m～9 m为宜,有桥式吊车或较大的悬挂荷载的单层门式刚架,刚架间距以6 m～7.5 m为宜。

2 根据体系特征进行支撑布置

门式刚架是一种平面受力结构形式,只能抵抗平面内的各种荷载作用。刚架平面外的荷载需要靠各种支撑体系去解决,这就需要合理的布置屋盖横向水平支撑和柱间支撑,支撑与刚架连在一起组成空间稳定的建筑体系结构,并解决刚架构件平面外刚度和稳定的问题。支撑的布置应注意以下几点:

1)横向水平支撑宜布置在每一个温度区段两端的第一开间内,若考虑将气楼、天窗的端部支撑布置在同一开间内,可将横向水平支撑移至第二个开间,但必须将所有支撑点对应的第一开间的纵向系杆设计成传力的刚性系杆;

2)屋盖横向水平支撑与柱间支撑宜设在同一开间,如因开门洞等原因,柱间支撑不能与屋盖横向水平支撑同处一开间,可移至相邻开间,在其偏移的开间处增设一较强的刚性系杆使屋盖水平力得以顺利通过柱间支撑传至基础;

3)若各区间的屋面不在同一高度,为保证每个高度的屋面区域形成独立的平面刚体,应针对每个高度的屋面区域分别设置横向水平支撑;

4)不同刚度的支撑不应处于同一纵向柱列中。支撑有几种常用的形式,首先,交叉式支撑这种形式最为经济合理;其次,为人字撑,但此时斜杆按压杆设计,需考虑稳定,因此用钢量增加;若设置支撑的开间大,可将压弯构件设计成桁架式;若无斜杆,则是完全的门式支撑,此时要靠梁—柱刚性连接构成受力体系,即依靠节点的抗剪切构成支撑的刚度,此时构件变形最大,刚度最低,用钢量最大,应避免使用。

当吊车吨位较大、横向位移要求较严、刚架平面内刚度突变、刚架柱间设有墙架柱或者近海、台风区、超高、超大跨度刚架、建筑平面不规则、刚架间距过大等情况时,要综合情况考虑设置屋盖横向及纵向水平支撑。

3 主要构件截面初估

支撑布置结束后,需对刚架截面作初步的估算,钢梁可以选择槽钢、轧制或焊接H型钢等截面。根据荷载与支座的情况,其截面高度通常为跨度的1/20～1/50;翼缘的宽度根据梁间侧向支撑的间距按l/b限值确定时,可回避钢梁整体稳定的复杂计算,这种方法很受欢迎。确定了截面高度和翼缘宽度后,其板件厚度可按规范中局部稳定的构造规定预估。

柱截面按长细比预估,通常50<λ<150,简单选择值在100附近。在钢柱的计算长度选择上,经常需考虑到外部其他结构对钢柱的平面外约束作用。比如说四周采用砖墙围护墙的结构,有的设计者考虑到圈梁里的拉结筋和钢柱外皮焊接固定,属可靠连接,故可以作为钢柱的平面外支点,但实际工程中却很难达到理想状态,原因有两点:1)即使混凝土圈梁对钢柱有约束作用,其作用点一般在钢柱的外皮,而钢柱主要是内侧受压,故效果不佳;2)因围护砖墙、混凝土和钢构件属于完全不同的材料,在荷载最不利情况下,砖墙、混凝土可能会较早开裂,使钢柱失去侧向约束,最终引起平面外失稳。因此,应尽量采用设置柱间系杆的方式来减少柱平面外计算长度。

4 结构分析及构件优化

目前通常的轻钢门式结构分析方法为线弹性分析法。众多的结构分析软件为精确的分析模型提供了便利条件。构件设计优化时应根据结果文件的输出做工程判定,首先考虑材料的选择。目前门钢中常用的是Q235和Q345(类似16Mn)材质,通常主结构采用同一材质便于工程管理,建模分析时,可根据起控制作用的因素选择,强度起控制作用时,采用Q345,稳定起控制作用时,采用Q235。当工程出于经济考虑时,也可选择不同强度钢材的组合截面。

构件细部优化时,可参照图形文件输出结果。如可以根据弯矩包络图确定变截面的分布;剪力图控制腹板高度;根据挠度和位移图可选择增加梁柱截面高度来限制变形等。当构件强度超限时,通常加大组成截面的板件厚度,其中抗弯强度不满足加大翼缘厚度,抗剪强度不满足加大腹板厚度;当变形超限时,出于经济,通常考虑加大截面高度而不是厚度;当腹板高厚比不满足时,根据规范增加构造措施达到要求。若整体结构的强度、稳定等多方面超限,则应根据工程实际情况选择修改模型重新分析。

5 主结构节点及围护构件设计

按照传力的特性不同,节点分为刚接、铰接和半刚接,因刚接与半刚接的界限不易区分,初学者可以选择能简单定量分析的刚接与铰接两种形式。在结构设计前,就应对节点形式做充分的思考和确定,保证结构中的节点连接的使用形式与结构分析时一致。另外,节点的设计还宜综合考虑制造工厂的工艺水平及现场安装定位方便等因素。

主体结构设计完成后,进入到支撑体系及围护构件的设计,一般简称为次构件设计。次构件一般为受力单一的简单构件,可借助软件工具,亦可通过手算进行分析。

6 图纸的编制

钢结构图纸的编制分为设计图和施工图两个阶段。设计图为设计单位编制;施工图通常由制造公司根据设计图编制。设计图是加工图编制的依据,在满足规范要求时还应尽量完整;对设计依据、荷载资料(包括地震作用)、技术数据、材料选用及材质要求(包括制造和安装、焊缝质量检验等级、涂装及运输等)也要表示清楚。

参考文献

[1]陈友泉,魏潮文.门式钢架轻型房屋钢结构设计与施工疑难问题释义[M].北京:中国建筑工业出版社2,009:336,6.

[2]陈绍蕃.钢结构稳定设计指南[M].第2版.北京:中国建筑工业出版社2,004.

浅谈轻型门式刚架结构设计 第9篇

关键词：轻型门式刚架,特点,结构设计

1 概述

虽然钢结构建筑在我国起步较晚, 但改革开放以来, 随着生产力水平的提高, 我国钢产量不断提高、品种不断丰富。彩色压型钢扳生产的迅速发展, 为轻型门式刚架的发展奠定了良好的物质基础。轻型门式刚架厂房是目前单层工业厂房中一种常见的结构形式。其用钢量少、造价低、施工方便易安装、施工周期短、适用范围广是此类厂房的主要特点, 因此在工业厂房、仓库、展览厅等工业与民用建筑中得到越来越多的应用和发展。为发挥其特有的特点, 在设计过程中对厂房结构进行优化设计, 降低用钢量就显得非常有必要。

2 单层轻型门式刚架结构的特点

单层轻型门式刚架结构相对于钢筋混凝土结构其有以下特点:

轻质、简捷、经济、灵活是轻型门式刚架最显著的特点。单层轻型门式刚架采用轻型屋面, 建筑体型简捷美观, 梁柱截面尺寸较小。根据国内工程实例统计, 单层轻型门式刚架房屋承重结构的用钢量一般为10~30kg/m2, 用钢量省, 在相同跨度和荷载情况下, 自重约为钢筋混凝土结构的1/20~1/30。由于结构质量轻, 相应的基础可以做得较小, 地基处理费用相对较低。原材料种类单一, 构件采用先进自动化设备制造, 运输方便, 装拆方便、建造速度快, 使门式刚架结构的工期短, 资金回报快, 投资效益相对较高。门式刚架结构的围护体系采用金属压型板, 使柱网布置不受模数限制, 布置较灵活。

3 轻型门式刚架设计

3.1 荷载及荷载组合

(1) 永久荷载。永久荷载包括结构构件的自重和悬挂在结构上的非结构构件的重力荷载, 如屋面、檩条、支撑、吊顶、墙面构件和刚架自重等。

(2) 可变荷载。可变荷载包括屋面活荷载 (设计屋面板和檩条时应考虑施工和检修集中荷载, 其标准值为IKN) 、屋面雪荷载和积灰荷载、吊车荷载、地震作用、风衙载等。

(3) 荷载组合。荷载组合一般应遵从建筑结构荷载设计规范》GB50009—2002的规定, 针对门式刚架的特点, 《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECSl02∶98给出下列组合原则:a.屋面均布活荷载不与雪荷载同时考虑, 应取两者中较大值。b.积灰荷载应与雪荷载或屋面均布活荷载中的较大值同时考虑。c.施工或检修集中荷载不与屋面材料或檩条自重以外的其他荷载同时考虑。d.多台吊车的组合应符合《建筑结构荷载设计规范》的规定。e.当需要考虑地震作用时, 风荷载不与地震作用同时考虑。

3.2 刚架内力和侧移计算

(1) 内力计算。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。控制截面的内力组合主要有:a最大轴压力Nmax和同时出现的M及V的较大值。b.撮大弯矩Nmax和同时出现的N及V的较大值。瀛小轴压力Nmin和相应的M及V, 出现在永久荷载和风荷载共同作用下, 当柱脚铰接时M=0。

(2) 侧移计算。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, 需采用下列措施之一进行调整:放大柱或 (和) 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。

3.3 刚架柱和梁的设计。

刚架梁和柱常采用Q235B或Q345A及以上等级的钢材。格构式刚架梁截面高度可取跨度的1/15~1/25, 实腹式刚架梁则采用跨度的1/30—1/45。门式刚架横梁与柱为刚性连接;柱与基础主要为铰接和固结, 铰接一般用于无吊车或桥式吊车小于5t的厂房、仓库等, 当设有大于5t桥式吊车、檐口高度较高或刚度要求较高时应采用固结。刚架梁、柱截面确定后, 在荷载作用下, 梁和柱的计算长度对其应力影响很大。梁、柱平面内的计算长度可采取调整其截面大小来满足要求。为了减小刚架梁平面外的计算长度, 通常在刚架梁之间设置水平支撑和隅撑等构造措施;同样可以在刚架柱之间设置刚性系杆和柱间支撑来控制。根据门式刚架所受弯矩的特点可知, 刚架梁两端的梁下翼缘受压, 柱端内翼缘受压, 因此在距梁两端3m的檩条处设隅撑, 当刚架梁跨度L≥24m时, 在距梁两端6m的檩条处均布两道隅撑。角隅撑通常设置在刚架柱顶端1/3柱高的内侧部分, 保证了柱的局部稳定性。

4 辅属结构构件设计

4.1 压型钢板设计

(1) 压型钢板材料的选择可根据建筑功能、使用条件、使用年限和结构形式等因素考虑, 钢板基板的材料有Q215钢和Q235钢, 工程中多用Q235一A钢。

(2) 压型钢板的截面形式较多, 根据波高的不同, —般分为低波板、中波板和高波板。波高越高, 截面的抗弯刚度就越大, 承受的荷载也就越大。

(3) 压型钢板的强度和挠度可取单槽口的有效截面按受弯构件计算。计算内容包括压型钢板腹板的剪应力计算、支座处腹板的局部受压承载力计算、挠度限值验算等。

(4) 压型钢板尚应满足其他雠廷构造规定。

4.2 檩条设计

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。格构式檩条加工复杂, 施工难度大, 并且不美观, 因此一般采用实腹式, 但是当跨度大于9m时宜采用格构式檩条。实腹式檩条有C形, Z形, H形等, 采用的是冷弯薄壁型钢, 与同样面积的热轧型钢相比, 它的回转半径可增大80%, 惯性矩和面积矩可增大50%~180%。在檩条之间通常设置拉条或撑杆, 不仅可以提高屋面刚度, 还可以减小檩条平面外计算长度, 当檩条跨度大于4m时, 宜在檩条间跨中设置拉条或撑杆, 当跨度大于6m时, 应在檩条跨度三分点处各设一道拉条或撑杆。

4.3 墙梁、支撑设计

(1) 墙梁—般采用冷弯卷边槽钢, 有时也可采用卷边Z形钢。

(2) 墙梁在其自重、墙体材料和水平风荷载作用下, 也是双向受弯构件。

(3) 墙梁应尽量等间距设置, 在墙面的上沿、下沿及窗框的上沿、下沿处应设置一道墙粱。为减少竖向荷载作用下墙梁的竖向挠度, 可在墙梁上没置拉条, 并在最匕层墙粱处设斜拉条将拉力传至刚架柱。

(4) 墙梁可根据柱距的大小做成跨越一个柱距的简支梁或两个柱距的连续梁。

(5) 门式刚架结构中的交叉支撑和柔性系杆可按拉杆设计, 非交叉支撑中的受压杆件及刚性系杆按压杆设计。

(6) 刚架斜梁匕横向水平支撑的内力, 根据纵向风荷载按支承于柱顶的水平桁架计算, 并计人支撑对斜梁起减少计算长度作用而承受的力, 对于交叉支撑可不计八压杆的受力。

(7) 刚架柱问支撑的内力, 应根据该柱列所受纵向风荷载按支承于柱脚的竖向悬臂桁架计算, 并计入支撑对柱起减少计算长度而应承受的力, 对于交叉支撑可不计压杆的受力。当同一柱列设有多道柱间支撑时, 纵向力在支撑问可平均分配。

5 结束语

单层轻型门式刚架结构的设计要点 第10篇

轻型门式刚架房屋结构在我国的应用大约始于20世纪80年代初期。近十多年来得到迅速的发展, 目前国内每年有上千万平方米的轻钢建筑工程, 主要用于轻型的厂房、仓库、体育馆、展览厅及活动房屋、加层建筑等。单层轻型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、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 结构形式和结构布置

2.1 结构形式

门式刚架的结构形式按跨度可分为单跨、双跨和多跨, 按屋面坡脊数可分为单脊单坡、单脊双坡、多脊多坡。屋面坡度宜取1/20~1/8。单脊双坡多跨刚架, 用于无桥式吊车的房屋时, 当刚架柱不是特别高且风荷载也不是很大时, 依据“材料集中使用的原则”, 中柱宜采用两端铰接的摇摆柱方案。门式刚架的柱脚多按铰接设计, 当用于工业厂房且有桥式吊车时, 宜将柱脚设计成刚接。门式刚架上可设置起重量不大于3t的悬挂吊车和起重量不大于20t的轻、中级工作制的单梁或双梁桥式吊车。

2.2 结构布置

2.2.1 刚架的建筑尺寸和布置。

门式刚架的跨度宜为9~36m, 当柱宽度不等时, 其外侧应对齐。高度应根据使用要求的室内净高确定, 宜取4.5~9m。门式刚架的合理间距应综合考虑刚架跨度、荷载条件及使用要求等因素, 一般宜取6m、7.5m、9m。纵向温度区段小于300m, 横向温度区段小于150m (当有计算依据时, 温度区段可适当放大) 。

2.2.2 檩条和墙梁的布置。

檩条间距的确定应综合考虑天窗、通风屋脊、采光带、屋面材料、檩条规格等因素按计算确定, 一般应等间距布置, 但在屋脊处应沿屋脊两侧各布置一道, 在天沟附近布置一道。侧墙墙梁的布置应考虑门窗、挑檐、雨蓬等构件的设置和围护材料的要求确定。

2.2.3 支撑和刚性系杆的布置。

(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间, 应同时设置屋盖横向支撑, 以构成几何不变体系。 (3) 端部支撑宜设在温度区段端部的第一或第二个开间。柱间支撑的间距应根据房屋纵向受力情况及安装条件确定, 一般取30~45m, 有吊车时不宜大于60m。

3 刚架设计

3.1 荷载及荷载组合

3.1.1 永久荷载。

永久荷载包括结构构件的自重和悬挂在结构上的非结构构件的重力荷载, 如屋面、檩条、支撑、吊顶、墙面构件和刚架自重等。

3.1.2 可变荷载。

可变荷载包括屋面活荷载 (设计屋面板和檩条时应考虑施工和检修集中荷载, 其标准值为1KN) 、屋面雪荷载和积灰荷载、吊车荷载、地震作用、风荷载等。

3.1.3 荷载组合。

荷载组合一般应遵从《建筑结构荷载设计规范》GB50009-2002的规定, 针对门式刚架的特点, 《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102:98给出下列组合原则: (1) 屋面均布活荷载不与雪荷载同时考虑, 应取两者中较大值。 (2) 积灰荷载应与雪荷载或屋面均布活荷载中的较大值同时考虑。 (3) 施工或检修集中荷载不与屋面材料或檩条自重以外的其他荷载同时考虑。 (4) 多台吊车的组合应符合《建筑结构荷载设计规范》的规定。 (5) 当需要考虑地震作用时, 风荷载不与地震作用同时考虑。

3.2 刚架内力和侧移计算

3.2.1 内力计算。

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。控制截面的内力组合主要有: (1) 最大轴压力Nmax和同时出现的M及V的较大值。 (2) 最大弯矩Mmax和同时出现的N及V的较大值。 (3) 最小轴压力Nmin和相应的M及V, 出现在永久荷载和风荷载共同作用下, 当柱脚铰接时M=0。

3.2.2 侧移计算。

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, 需采用下列措施之一进行调整:放大柱或 (和) 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。

4 辅属结构构件设计

4.1 压型钢板设计

(1) 压型钢板材料的选择可根据建筑功能、使用条件、使用年限和结构形式等因素考虑, 钢板基板的材料有Q215钢和Q235钢, 工程中多用Q235-A钢。 (2) 压型钢板的截面形式较多, 根据波高的不同, 一般分为低波板、中波板和高波板。波高越高, 截面的抗弯刚度就越大, 承受的荷载也就越大。 (3) 压型钢板的强度和挠度可取单槽口的有效截面按受弯构件计算。计算内容包括压型钢板腹板的剪应力计算、支座处腹板的局部受压承载力计算、挠度限值验算等。

4.2 檩条设计

(1) 檩条的截面形式可分为实腹式和格构式两种。当檩条跨度不大于9m时, 应优先选用实腹式檩条。 (2) 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。 (3) 檩条应进行强度计算、整体稳定计算、变形计算。

4.3 墙梁、支撑设计

(1) 墙梁一般采用冷弯卷边槽钢, 有时也可采用卷边Z形钢。 (2) 墙梁在其自重、墙体材料和水平风荷载作用下, 也是双向受弯构件。 (3) 墙梁应尽量等间距设置, 在墙面的上沿、下沿及窗框的上沿、下沿处应设置一道墙梁。为减少竖向荷载作用下墙梁的竖向挠度, 可在墙梁上设置拉条, 并在最上层墙梁处设斜拉条将拉力传至刚架柱。 (4) 墙梁可根据柱距的大小做成跨越一个柱距的简支梁或两个柱距的连续梁。 (5) 门式刚架结构中的交叉支撑和柔性系杆可按拉杆设计, 非交叉支撑中的受压杆件及刚性系杆按压杆设计。

5 结论

综上所述, 轻型门式刚架结构设计应遵守以下原则:

(1) 保证结构的整体性。门式刚架属于平面结构, 它们在纵向构件、支撑和围护结构的联系下形成空间的稳定体系, 结构只有组成空间稳定整体, 才能承担各种荷载和其他外在效应。 (2) 明确各类外力从作用点到基础的传递路径和传递全过程中产生的效应。 (3) 设计必须体现计算和构造的一致性。

参考文献

[1]门式钢架轻型房屋钢结构技术规程 (CECS102:2002) .

门式刚架轻型钢结构 第11篇

1) 门式刚架轻型房屋钢结构的特点。

该结构属于平面受力结构体系, 以不同跨度和高度的门式刚架为单元进行组合, 通过不同的变化来满足建筑不同的要求;另外其立面布置也可以设计成高低错落形式, 平面布置几乎不受限制。从方便制作方面来说, 单个构件设计可以以成品H型钢为主材;从节省用钢材量方面来说, 设计可以通过弯矩图选择合适的变截面型钢来实现。墙面及屋面采用轻型压型钢板改变了以笨重为特点的传统建筑外表。优点为:门式轻钢结构用钢量省、自重轻、造价低;外观漂亮, 具有现代感, 能满足大部分使用功能, 可以在各个工业领域中使用;施工中不用大型施工器械且施工周期短;压型钢板作为长坡屋面排水必要条件, 经常制作成单脊双坡的大空间建筑。

在门式轻钢结构的结构体系中, 由冷弯薄壁型钢的檩条和墙梁组成的次结构与压型钢板的围护结构之间, 次结构支撑围护结构传递的荷载, 同时围护结构的蒙皮效应作用对次结构提供了有效的作用。刚架作为门式轻钢结构的主结构, 它受到次结构和面板传递来的荷载, 反之它们对主刚架起重要的支撑作用。从压型钢板的面板到主结构, 其所有材料都发挥了应有的效能, 是一个经济合理的建筑结构体系, 受到钢构件厂, 施工单位及用户的欢迎。

2) 依据CECS 101∶2002门式刚架轻型房屋钢结构技术规程一般工程适用范围。

该规程适用主要承重结构是单跨及多跨的下列单层门式轻钢结构的设计、制作及安装。

a.具备轻型屋盖和外墙的房屋。轻型屋盖和外墙主要指采用压型钢板的屋面和外墙, 该建筑除了重量轻, 其蒙皮刚度对门式刚架的平面结构的整体刚度起到有利的加强作用, 这就是门式轻型房屋钢结构与普通钢结构的主要区别点。b.门式轻钢结构跨度最长不超过36 m, 最合适的经济跨度为12 m~20 m;檐口要求不高于15 m, 特殊情况下檐口高度不超过18 m。这是主要考虑檐口太高或跨度太大, 其刚架构件本身刚度很大, 墙面或屋面的蒙皮刚度相对较小, 对加强门式刚架轻钢结构的整体刚度的作用微乎其微, 可以忽略不计, 跟普通钢结构区别不大, 《门式刚架轻型房屋钢结构规程》规定的位移限值、长细比等都不适用, 而是按GB 50017-2010钢结构设计规范的相关规定执行。c.对吊车情况的要求:A1~A5的轻、中级工作制桥式吊车的起吊量不大于20 t或悬挂式起重机起吊量不大于3 t。依照门式刚架轻型房屋钢结构规程的规定, 用于桥式吊车的吊车梁放置于刚架柱子伸出的牛腿上, 故桥式吊车的起吊量不宜太大。d.对于顶层为门式刚架轻钢结构的多层房屋设计时, 该部分钢结构的设计、制作和安装可依照《门式刚架轻型房屋钢结构规程》执行, 但应将多层房屋和门式轻钢结构作为一体一起分析计算, 特别是抗震部分, 着重应注意多层房屋结构与顶层轻钢房屋内力和位移的影响。有些同行认为, 门式轻钢结构很轻, 放置在多层房屋顶上不会有问题。当然对于多层房屋结构的影响极小, 但是多层房屋的刚度普遍都大于顶层门式轻钢结构的刚度, 由于刚度的突变, 在地震力或风荷载作用下, 多层房屋结构的位移对顶层门式轻钢结构的影响就不能忽略不计, 做整体结构分析, 就能考虑多层房屋结构对顶层门式轻钢结构的影响了。e.从耐久性考虑, 因门式轻钢结构的构件截面较薄, 故《门式刚架轻型房屋钢结构规程》不适用于强侵蚀介质环境的房屋。f.以上条件仅适用于梁、柱为H型钢构件, 超出部分也可以采用门式刚架结构形式, 但梁、柱采用格构式或两型钢组合的实腹式, 主结构基本上按照GB 50017-2010钢结构设计规范的相关规定执行。

3) 在门式轻型房屋钢结构中由压型钢板组成的围护板的应力蒙皮效应的概念, 以及在应力蒙皮效应在规范中的体现。

在门式轻型房屋结构中檩条、脊檩把屋面压型钢板牢固连接, 墙梁把墙面压型钢板牢固连接, 门式刚架构件把檩条和墙梁牢固连接。从而屋面板和墙面板引起蒙皮应力作用的隔板。把单个所承受平面作用的刚架连接成整体, 既而提高了门式刚架的整体刚度, 从而减少了结构的实际位移量。由压型钢板组成的围护板的应力蒙皮作用, 极大的提高了由冷弯薄壁型钢构成的檩条和墙梁的整体稳定性, 同时使隅撑与由冷弯薄壁型钢构成的檩条和墙梁所组成的体系, 可以将门式刚架构件受压翼缘作为侧向支撑点。

水平荷载作用下, 坡度较小的双坡顶门式刚架结构由外部蒙皮围护构成体系的变形情况, 沿刚架方向整个单坡屋面像平躺的深梁一样工作, 其脊檩和檐口的檩条就像钢屋架的上、下弦杆, 除了受剪力外, 还受轴向压力作用、拉力作用。为了保证受力具有蒙皮作用, 山墙处的檩条端头设置沿屋面坡度的墙梁。作用在屋面的竖向荷载的变形:两侧的屋面像倾斜放置的深梁一样受弯, 屋脊处受弯, 檐口檩条处受拉。所以, 脊檩、檐口处檩条及山墙部位都是构成屋面整体蒙皮作用的主要部位, 在设计中要引起足够的重视。

4) 在CECS 101∶2002门式刚架轻型房屋钢结构技术规程中体现应力蒙皮作用。

a.规范第3.4.2条关于“钢柱柱顶位移设计值的限值”和“受弯构件的挠度与跨度的比值”都大于GB 50018-2002冷弯薄壁型钢结构技术规范第10.1.6条和GB 50017-2003钢结构设计规范的第3.5.1条中规定的限值, 其原因就是考虑围护压型钢板的应力蒙皮效应。b.规范第3.5.2-1条关于受压构件的长细比限值也是宽于GB 50017-2003钢结构设计规范第5.3.8条。也是考虑围护压型钢板的应力蒙皮效应而适当放宽。c.规范第6.5.3条“当同一柱列设有多道竖向支撑时, 纵向力在支撑间可按均匀分布考虑”, 同理, 当房顶有多道横向支撑时, 在支撑之间的风荷载也可以理解为均匀分布。这样的规定同样是考虑了围护压型钢板的应力蒙皮效应, 使结构考虑了一定量的空间作用。d.规范第6.6.3条“当在屋面板上开设直径大于300 mm的圆洞和单边长度大于300 mm的方洞时, 宜根据计算采用次结构加强。不宜在屋脊开洞。屋面板上应避免通长大面积开孔 (含采光孔) , 开孔宜分块均匀布置”。这个规定就是避免破坏屋面压型钢板的应力蒙皮效应。

5) 门式轻型房屋钢结构地震 (抗震) 特点。

a.门式轻钢结构的房屋由于自重轻, 具有低矮型的特点, 因此有良好的抗震性能。其表现在两个方面:其一具有良好的延性, 它是采用端板连接, 而不是钢框架结构的刚性连接。在弹塑性阶段, 这种端板连接是半刚性连接, 当外部荷载超过设计值时, 产生弹塑性变形, 加大变形, 使受弯承载力减小。另一方面是其自重轻地震作用力小, 虽然设计中屋面活荷载按0.5 k N/m2考虑, 但是在实际使用阶段, 屋面的荷载一般都很小。b.门式轻型房屋钢结构在地震作用下, 可能将横向地震力作为设计控制值;也可能横向地震力不作为设计控制值;或者可能将纵向地震力作为设计控制值, 其横向地震力不作为设计控制值。在《门式刚架结构抗震分析》[3]一文指出在水平地震力作用下, 当门式轻钢结构跨高比大于3.5时, 地震力组合不起控制设计。

6) 门式轻型房屋钢结构厂房因其围护结构采用轻型材料, 其自重轻, 与一般单层钢结构厂房的抗震规定不适用门式轻型房屋钢结构厂房, 故CECS 101∶2002门式刚架轻钢房屋钢结构技术规程规定:

a.第3.1.4条及其说明规定“当由抗震控制结构设计时, 尚应采取抗震构造措施”, 应执行GB 50011-2010建筑抗震设计规范第8.1.3条关于房屋应根据房屋高度、抗震烈度和设防类别采用不同的抗震等级。b.单层门式轻钢结构房屋属于低矮型, 高度一般不超过18 m, 属于剪切变形, 质量主要在屋顶处, 即结构的上部, 属于单质点体系结构, 满足GB 50011-2010建筑抗震设计规范第5.1.2条的底部剪力法条件, 所以CECS 101∶2002门式刚架轻钢房屋钢结构技术规程第3.1.6条规定抗震计算按底部剪力法。c.CECS 101∶2002门式刚架轻钢房屋钢结构技术规程第3.1.4条及条文说明指出, 当设计时由地震组合控制, 需采取一定措施。例如:斜梁的下翼缘与钢柱的连接宜使用加腋的方式加强节点强度;各个构件应采用螺栓连接;柱脚的抗拔和抗剪承载力设计值应有所提高, 同时柱脚底板下设置抗剪键, 钢筋混凝土柱头的锚栓应采取合适的构造措施来提高其抗拔力等。

参考文献

[1]CECS 101∶2002, 门式刚架轻型房屋钢结构规程[S].

[2]GB 50011-2010, 建筑抗震设计规范[S].