基于门式刚架优化设计的探析
基于门式刚架优化设计的探析
发表时间：2017-12-11T12:01:47.983Z 来源：《基层建设》2017年第24期作者：雷新海
[导读] 都遵照满足使用功能和设计规范的要求，而规范只给定范围要求，然而在规范范围内的具体取值却很大程度影响着结构的造价和成本，采用不恰当的设计会造成很大浪费或是影响结构安全。因此对门式刚架结构进行优化设计非常有实际工程意义。
湛江南海西部石油勘察设计有限公司 524000
摘要：轻型门式刚架结构具有造价低廉、安装方便、施工周期短等特点，近几年来在工业厂房的建设中得到广泛应用。在传统的门式刚架设计方法中，其截面尺寸、结构形式等选择，都遵照满足使用功能和设计规范的要求，而规范只给定范围要求，然而在规范范围内的具体取值却很大程度影响着结构的造价和成本，采用不恰当的设计会造成很大浪费或是影响结构安全。因此对门式刚架结构进行优化设计非常有实际工程意义。
关键词：门式刚架；优化设计
引言：
门式刚架是目前轻型房屋钢结构中应用最为广泛的一种钢结构形式，广泛应用于生产、仓储、物流等各行各业中。结构的优化设计是结构的综合选优，即把设计追求的目标与应满足的约束条件有机地结合起来，用优化的理论和合理的方法，在满足设计约束条件的可行区域内进行设计，以得到最优的设计方案，达到“质优、价廉”的经济指标。结构优化设计对门式刚架的应用有着十分重要的应用意义。
一、门式刚架概述
门式刚架是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、传力途径明确、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与民用设施中。目前，国内已建成了大量轻钢结构建筑，成长了一大批钢结构建设企业和设计人员，国内也开发了许多钢结构设计软件，比如PKPM、
3D3S、YJK等等均有钢结构设计模块，设计人员可以利用设计软件方便快捷地进行各种钢结构设计。然而，不同的设计人员面对同一个工程并且使用同一款软件进行设计，而得出不一样的结果。这主要与设计人员对规范、结构体系以及软件本身的理解认识，工作实践经验的积累等因素都有关。设计结果决定了工程的含钢量，基本上就确定了工程的整体造价，所以结构设计不仅要符合相关设计规范等条文的规定，保证建筑结构体系的安全，同时也应该在满足相关设计规范要求的基础上做好恰当的优化，合理的降低结构的含钢量，做到安全适用，经济合理，保障质量。因此钢结构设计中的一项重要内容就是对设计项目进行逐步优化。
二、优化设计
2.1结构选型
门式刚架的结构形式按跨度可分为单跨、多跨，按屋面坡脊数可分为单脊单坡、单脊双坡、多脊多坡。
合理选择结构形式，包括合理选择柱距、跨度、屋面坡度等至关重要。首先，柱距对用结构钢量有较大的影响。经过大量工程实例调查和统计，柱距为6~9m时，总用钢量基本保持稳定；柱距小于6m时，总用钢量随柱距增大普遍呈降低趋势，降幅随跨度的增大而增加；柱距超过9m时，由于檩条、支撑、吊车梁等构件的用钢量大幅上升，造成总用钢量上升。柱距和跨度首先应满足工艺布置的要求。当工艺无特别要求时，柱距应以6～9m为宜。有吊车及较大屋面吊挂荷载的厂房，柱距宜接近6m；无吊车及屋面吊挂荷载的厂房，柱距宜接近9m。具体工程应通过结构计算模型的试算比较来最终确定。门式刚架跨度宜采用9～36m，当边柱宽度不等时，其外侧应对齐。屋面坡度一般以5%～10%为宜，沿海多雨地区应适当增大坡度。
《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范》GB51022-2015颁布后，门式刚架跨度可以扩大至48m；当吊车吨位较大时，经济跨度在24~36m；无吊车或吊车吨位较小时，经济跨度在18~24m；跨度对于用钢量同样有着较大的影响。影响经济跨度的主要因素是荷载，荷载越大时，总用钢量对跨度越敏感，越应注意采用合理跨度。
2.2选择材质
Q235B、Q345B钢是门式刚架轻型钢结构中经常使用的材料。两种钢材的强度设计值不同，Q345钢与Q235钢相比，前者的强度要高于后者。具体到某项工程应选择哪种材料合适，与以下方面有关：
（1）设计时构件材质的选用，应根据结构的具体情况而定。Q235B钢一般可用于构件截面小、结构规模小的工程，以充分利用H型钢构件腹板高厚比、翼缘宽厚比较大的特点，将构件的断面设计到更大更薄，让材料的强度发挥到最佳状态；Q345B钢可用于高、重、大型的结构，可以充分发挥Q345B钢材强度高的优势。Q345B钢材与Q235B钢材相比，前者的强度要高于后者，如果结构为强度指标控制，则同样的工程，材质为Q345B钢的结构比Q235B钢的结构较轻，但Q345B钢材的价格要比Q235B钢材的价格略高；若结构主要为构造，比如长细比指标控制，则选择Q235B更为经济。因此选用材料时要比较两种钢材的含钢量和市场价格，通过全面综合的分析核算，采用经济指标更好的钢材。
（2）从钢材市场的供货情况看，某一阶段市场上销售的钢材的规格、品种并非都齐全，如果选用的材料、规格在当地材料市场采购难，则需要到较远的地区采办，无形中会增加长途运输费用，从而加大施工成本。因此首先要尽可能的了解当地钢材市场上销售的钢材规格、材质的，设计时选择容易采购到的材料，避免选用非常规规格的型材进行设计。
2.3综合优化
根据建筑参数进行结构建模计算，国内常用的设计软件PKPM、3D3S都可以对结构进行计算分析，方便快捷的调整梁，柱的截面尺寸，进行整体优化。
（1）针对钢结构柱梁平面内、外的稳定应力比及长细比，着重对柱、梁腹板、翼缘的规格、尺寸进行调整，以使应力比和长细比、腹板高厚比、翼缘宽厚比满足相关设计规范要求。
（2）根据柱、梁构件的强度抗弯承载力比值，调整构件的整个截面尺寸，充分考虑腹板高厚比、翼缘宽厚比，防止局部失稳。（3）注重结构计算的同时，也要重视结构的构造设计，保证结构体系的完整，充分考虑结构支撑体系的布置与设计。
结束语：
优化不是一味的强调用钢量最少，优化必须以结构安全、体系合理为前提。优化设计是一个系统工程，它综合体现了设计人员的专
门式刚架的一些基本设计知识
门式刚架的一些基本设计知识 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 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1：2 3、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。一般取隅撑的间距。 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，常
轻型门式刚架厂房的设计要点分析
轻型门式刚架厂房的设计要点分析 发表时间：2016-08-18T15:18:25.833Z 来源：《低碳地产》2015年第10期作者：史磊[导读] 随着经济的发展以及科技的进步，促进了工业和民用建筑中对轻型门式刚架的需求日益增加。 辽宁天实城乡建筑设计咨询有限公司【摘要】随着经济的发展以及科技的进步，促进了工业和民用建筑中对轻型门式刚架的需求日益增加。尽管钢结构厂房有很多优点，而作为一种材料，它也有很多缺点，例如易锈蚀、防火性能差等。基于此，本文就对轻型门式刚架厂房的设计要点进行了探讨分析。【关键词】钢结构厂房设计；结构体系；设计要点；结构抗震设计一、钢结构厂房结构体系选择单层钢结构厂房结构体系主要由横向系统和纵向系统两部分组成。横向系统按结构外形可分为框排架、门式刚架等。结构体系的具体选择需根据厂房刚度要求、工艺要求、材料选用情况、结构受力情况等确定。纵向系统一般是由柱间支撑柱、水平支撑、吊车梁及制动梁 或制动桁架、墙梁、屋面梁、系杆等构件组成。 二、轻型门式刚架厂房的设计要点 1、门式刚架荷载取值。在计算门式刚架受力情况时，屋面活载按满布考虑，其结构安全性、用钢量均会随着屋面活荷载取值变大而增大。门式刚架建筑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）。荷载应根据《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS102：2002）、《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）及《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）国家规范规定作相应的取值。 2、檩条、拉条和撑杆设计。（1）檩条属于双向受弯构件，设计时应对檩条进行强度计算、整体稳定计算、变形计算。檩条设计时，要考虑檩应为冷弯薄壁构件，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。刚架整体分析采用的是全截面，如果强度计算不用净截面，实际应力将高于计算值。檩条设计时，应考虑檩条不仅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刚架平面外的计算长度，有效的保证了刚架的平面外整体稳定性。（2）拉条的设置与是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薄壁型钢式檩条，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，可计算要求确定是否需要设置拉条；当跨度>6m时，宜在檩条跨度三分点处各设一道拉条或撑竿，在檐口处还应设置斜拉条和撑杆。在檐口应设斜拉条以抵抗风吸力作用下的反向弯矩。 3、柱网布置。轻钢厂房结构设计中要根据建筑高度确定合理的跨度。（1）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。当刚架跨度较小时，刚架用钢量甚至占总用钢量的50%以上，而其它各单用钢量，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。（2）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，须采用格构形式，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，由于挠度的要求，用钢量增加也较快。 4、刚架内力和侧移计算方法。（1）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。（2）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。 5、屋面支撑和柱间支撑设计。（1）屋面支撑受力较小，杆件截面通常可按容许长细比选择。交叉斜杆和柔性细杆按拉杆设计，可采用单角钢，非交叉斜杆、弦杆、竖杆以及刚性系杆按压杆设计，可采用双角钢组成十字形或T形截面。当屋架跨度较大、房屋较高且风压较大时，杆件截面应按桁架体系计算出的内力确定。计算支撑杆件内力时，可假定在水平荷载作用下，交叉斜杆中的压杆退出工作，仅由拉杆受力。（2）柱间支撑，对厂房来说，分为上层支撑和下层支撑。上层支撑计算时，为避免由于支撑刚度过大而引起较大的温度应力，支撑腹杆按柔性拉杆计算。交叉体系的下层支撑当吊车较小时一般用圆钢，较大时应采用角钢或槽钢。为了提高厂房纵向刚度，当吊车较大时，应交叉斜杆应按拉杆设计。 6、结构体系抗震设计。虽然钢结构厂房由于材料本身具有良好的抗震性能，如果设计不合理，当厂房遭受较大地震时，也会造成严重破坏。钢结构厂房抗震设计时应注意以下问题：（1）平面布置方面，要求厂房结构的质量和刚度均匀分布，使厂房受力均匀，变形协调，尽量避免因结构刚度不均匀对抗震造成不利影响；厂房横向结构宜采用刚架或者使屋架与柱刚接连接的框排架，使得钢结构的受力性能得到充分利用并能减少结构体系横向变形。（2）钢结构厂房的破坏一般情况不是由于杆件强度不足，而常常是因为杆件受压失稳而造成的。（3）对于钢结构厂房的抗震概念设计，同样存在“强节点，若构件”的设计理念。对与钢结构连接节点，应保证其破坏不先于结构构件的全截面屈服，应使杆件能进入塑性工作区段，充分吸收地震能量，发挥其抗震能力。（4）当抗震设防烈度为7度～8度时，宜采用钢筋混凝土墙板或轻型墙板，如压型钢板复合板材、石棉瓦、瓦楞铁等。 7、隔热及防火设计。钢材受热温度在100℃以上时，随着温度的升高，钢材的抗拉强度逐步降低，钢材塑性逐步增大；当温度在250℃左右时，钢材抗拉强度略有提高，而塑性却降低，出现蓝脆现象；当温度超过250℃时钢材出现徐变现象；当温度达500℃时，钢材强度降至很低，以致钢结构整体塌落。因此，当钢结构表面温度处于150℃以上时，必须做隔热及防火设计，常用做法一般有两种：（1）在钢构件外包耐火砖，增设混凝土保护层或专用防火板材；（2）采用防火涂料，防火涂料分为厚涂型和薄涂型两种，涂料厚度应按《钢结构防火涂料应用技术规程》以及《建筑设计防火规范》的规定选取。 三、结束语
门式刚架设计经验知识
门式刚架设计经验知识
一知识点： 门式刚架一般多采用变截面构件，当有吊车时，柱多采用等截面。常用的柱截面高度一般为300~700mm。 截面定义时考虑的原则有： （1）翼缘必须满足宽厚比要求，腹板满足高厚比要求。对于腹板，当不满足要求时，程序按考虑屈曲强度计算。所以说，截面翼缘满足宽厚比，显得很重要。 （2）截面选择要考虑常用的板型，结合市场上常用的材料规格选择比较好。对于翼缘，常选用的规格有180、200、220、250等。 （3）选择截面还要考虑节点螺栓布置的实际情况，满足规范对于螺栓的容许距离要求。 （4）对于腹板截面，考虑的往往是制作问题，以及和翼缘截面厚度的协调问题。腹板的厚度一般以比翼缘的小些为宜，其高厚比用到150左右比较合适。这样，制作中的变形也比较小，板件厚度不宜低于6mm，否则焊穿。 （5）常用的门式刚架翼缘截面一般为：180x8, 180x10, 200x8, 200x10, 220x10, 220x12, 240x10, 240x12, 250x10, 250x12, 260x12,
260x14, 270x12, 280x12, 300x12, 320x14等。 （6）常用的腹板截面一般为6mm和8mm厚。对6mm的其高度范围一般为300~750mmzui最大可到900mm;对8mm厚的腹板高度范围一般为300~900mm,最大可到1200mm。 二知识点： 梁的平面外计算长度通常情况下对于下翼缘取隅撑作为其侧向支撑点，计算长度取隅撑之间的距离。对于上翼缘，一般也可以取有隅撑的檩条之间的距离。檩距 1.5m，隅撑隔一个檩条布置。所以，梁的平面外计算长度取3m。 柱的平面外长度取决于其平面外支点距离，本刚架在牛腿位置设置面外支撑。由于设置了吊车，程序在此把柱分为2段，柱子平面外长度取各段柱实际长度即可。对于平面内计算长度，在通常情况下不需要修改。但有时平面内长度需要根据实际修改。当有夹层时，对于按框架设计的柱的平面内计算长度需要修改。
门式刚架的优化设计
摘要：门式刚架轻钢结构的广泛应用对钢结构设计人员做好优化设计不断提出新的要求，促使钢结构设计做到既经济安全，又便于施工。另一方面，安全经济的优化设计对钢结构的进一步发展和应用起到了很大的促进作用。文章对门式刚架轻刚结构设计中有关优化方面的事项，从选择材质、选择截面、综合优化等角度作一简要总结，希望对相关人员提供借鉴。 关键词：门式刚架；轻钢结构；优化设计；材质选择 中图分类号：TU392文献标识码：A文章编号：1009-2374（2010）04-0017-02 一、概述 虽然钢结构建筑在我国起步较晚，但改革开放以来，我国已建成了大量的轻钢结构建筑，成长了一大批钢结构建设企业和设计人员。钢结构因其自重轻、施工周期短、抗震能力强、可回收等优势和特点被人们广泛应用，诸如车间、库房、展厅、接层等都普遍采用了门式刚架轻型钢结构，因此也应运而生了许多钢结构设计软件，设计人员利用电算软件可以方便快捷地做出各种钢结构设计。然而，对于相同的工程使用同一款软件，不同的设计人员会得出各自的结果，究其原因，主要与设计人员基本知识的掌握、见识的多寡、工作实践经验的积累、对钢结构工程的理解认识等有着密切的关系。钢结构设计的结果决定一项工程的含钢量，同时也决定了这项工程的造价，所以设计人员做出的设计结果至关重要，他不仅要符合设计规范，保证结构的安全，也要求在允许的范围内做好恰当的优化，把“好钢用在刀刃上”，将含钢量降到合理的程度，做到经济合理，安全适用，确保质量，因此优化设计就成为钢结构设计中的一项重要内容。文章就作者多年来应用中国建科院ＰＫＰＭ—ＳＴＳ软件的设计经验和施工现场的工作感受，把优化设计门式刚架轻型钢结构方面的一些体会总结出来，与大家共同交流、探讨。 二、优化设计 （一）选择材质 门式刚架轻型钢结构经常使用的材料为现行国家标准《碳素结构钢》（ＧＢ／Ｔ７００）中规定的Ｑ２３５Ｂ钢和《低合金高强度结构钢》（ＧＢ／Ｔ１５９１）中规定的Ｑ３４５Ｂ钢。两种钢材的强度设计值是不同的，如板厚≤１６钢板的强度设计值见表１： 表1钢材的强度设计值（N/mm2） 很显然，Ｑ３４５钢的强度要高于Ｑ２３５钢。具体到每个工程应选择哪种材料合适，这关系到以下几个方面： １．视钢材市场的情况而定，首先了解市场上有什么材质的钢材，设计人员应选择容易采购到的材料。因为在某一阶段市场上销售的钢材并非品种、规格都齐全，如果选用的材料在周边市场不好采购，而需要到较远的地区进货，则会增加材料费用，加大工程成本，造成不必要的经济支出。 ２．Ｑ３４５Ｂ钢的强度要高于Ｑ２３５Ｂ钢，因此用Ｑ３４５Ｂ钢设计的结构含钢量要低于Ｑ２３５Ｂ钢设计的结构含钢量，但Ｑ３４５Ｂ钢的价格每吨要高于Ｑ２３５Ｂ钢２００元到３００元。比较两种钢材的市场价格，比较含钢量，综合分析核算，选用材料总价格低的钢材。 ３．《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（ＣＥＣＳ１０２：２００２）６．１．１中规定：工字型截面构件受压翼缘自由外伸宽度ｂ与其厚度ｔ之比小于１５２３５／ｆｙ 姨，即Ｑ２３５Ｂ钢受压翼缘的宽厚比为１５２３５／２３５ 姨＝１５；Ｑ３４５Ｂ钢受压翼缘的宽厚比为１５２３５／３４５ 姨 ＝１２．３８，Ｑ３４５Ｂ钢受压翼缘的宽厚比小于Ｑ２３５Ｂ钢，同样，工字型截面的Ｑ３４５Ｂ钢腹板的高厚比也小于Ｑ２３５Ｂ钢，若采用相同宽厚的材料做翼缘板，在两种材料都能满足强度要求的基础上，有可能出现Ｑ２３５Ｂ钢的宽厚比可以满足，而Ｑ３４５Ｂ钢的宽厚比不能满足的情况；腹板的高厚比也是如此。因此设计时构件材质的选用，还应视工程结构的具体情况而定。一般对于高大型的结构，宜采用Ｑ３４５Ｂ钢，可以充分发挥材料强度高、结构轻的优势，总体造价将会低于Ｑ２３５Ｂ钢的结构；对于结构造型低、构件断面小的工程，建议采用Ｑ２３５Ｂ钢，以充分利用其宽厚比、高厚比较大的特点，将构件的断面设计到更大、更薄，让材料的强度发挥到最佳状态。 （二）选择截面 门式刚架轻钢结构的构件多采用Ｈ型钢断面，Ｈ型钢又分热轧、国标Ｈ型钢和钢板组焊Ｈ型钢。根据跨度、高度和荷载不同，门式刚架的梁、柱可采用等截面或变截面Ｈ型钢。设计人员在选择构件截面时，应考虑以下几项条件： １．一般的厂房、超市等结构的门式刚架柱可采用变截面Ｈ型钢，即通过改变腹板的高度将柱子做成上大下小的楔型，以满足适应门式刚架柱肩弯距大的受力特性，达到节省材料的目的。若厂房内设有桥式吊车时，要采用等截面Ｈ型钢柱，柱脚要设成刚性连接，《门规》的这项要求是针对小于２０吨吊车的。对于设有超过２０吨吊车的钢结构厂房，ＳＴＳ软件允许将门式刚架柱按普通钢结构设计，刚架梁按《门规》设计。 ２．当门式刚架采用等截面Ｈ型钢柱时，Ｈ型钢的翼缘要具备一定的宽度，以满足刚架在平面外的稳定和长细比要求，因此，热轧国标窄翼缘Ｈ型钢是不适合做钢柱构件的，其翼缘太窄，通常不能满足钢柱在平面外的稳定应力和长细比要求。这是作者多年来做轻钢结构设计的一点经验。 门式刚架的优化设计 聂卫岗 （山西天桥钢结构有限公司，山西太原030006） 钢材牌号厚度（ｍｍ）抗拉、抗压、抗弯抗剪 Ｑ２３５钢≤１６２１５１２５ Ｑ３４５钢≤１６３１０１８０ 17 --
门式刚架的一些基础知识
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1：2 3、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。当腹板厚度≤5mm时，应对支撑孔周边进行加强。
门式钢架结构设计要点
1.1 门刚结构体系基本情况 门式刚架轻型钢结构主要指承重结构为单跨或多跨实腹门式刚架、具有轻型屋盖和轻型外墙、可以设置起重量不大于 20t 的中、轻级工作制桥式吊车或 3t 悬挂式起重机的单层厂房钢结构。在轻型门式刚架结构体系中，屋盖应采用压型钢板屋面板和冷弯薄壁型钢檩条，主刚架可采用变截面实腹刚架，外墙宜采用压型钢板墙板和冷弯薄壁型钢墙梁，也可以采用砌体外墙或底部为砌体、 上部为轻质材料的外墙。主刚架斜梁下翼缘和刚架柱内翼缘的出平面稳定性，由与檩条或墙梁相连接 的隅撑来保证。主刚架间的交叉支撑可采用角钢或张紧的圆钢。 单层门式刚架轻型房屋可采用隔热卷材做屋盖隔热和保温层，也可以采用带隔热层的板材作屋面。 门式刚架轻型房屋屋面坡度宜取 1/8~1/20，在雨水较多的地区宜取其中较大值。 门式刚架尺寸应符合下列规定： (1)、门式刚架的跨度，应取横向刚架柱轴线间的距离。 (2)、门式刚架的高度，应取地坪至柱轴线与斜梁轴线交点的高度。门式刚架的高度，应根据使用 要求的室内净高确定，设有吊车的厂房应根据轨顶标高和吊车净高要求而定。 (3)、柱的轴线可取通过柱下端（较小端）中心的竖向轴线。工业建筑边柱的定位轴线宜取柱外皮。 斜梁的轴线可取通过变截面梁段最小端中心与斜梁上表面平行的轴线。 (4)、门式刚架轻型房屋的建筑尺寸：其檐口高度，应取地坪至房屋外侧檩条下缘的高度；其最大 高度，应取地坪至屋盖顶部檩条上缘的高度；其宽度，应取房屋侧墙墙梁外皮之间的距离；其长度， 应取两端山墙墙梁外皮之间的距离。 (5)、门式刚架的跨度，宜为 9~36m，以 3m 为模数。边柱的宽度不相等时，其外侧要对齐。
完整版门式钢架施工方案
8、门式刚架结构安装工程 8.1一般规定 8.1.1门式刚架的主体结构（柱、梁或桁架、支撑等）、檩条等安装工程的施工和质量验收。 8.1.2 钢结构安装应按施工组织设计的要求进行。对于安装的测量校正、高强度螺栓安装、负温度下施工及焊接工艺等主要工序，应在安装前进行工艺试验或评定，并应在此基础上制定相应的作业指导书。 8.1.3 安装偏差的检测，应在结构形成空间刚度单元并连接固定后进行。 8.1.4 安装时，施工荷载和冰雪荷载等严禁超过梁、桁架、楼面板、屋面板、平台铺板等的承载能力。 8.2施工准备 8.2.1技术准备 (1)熟悉施工图纸，组织图纸审查和会审，核对构件的空间安装就位尺寸、标高和相互间的关系。 (2)计算吊装构件数量、单件重量和安装就位高度以及连接板、螺栓等连接件数量。 (3)编制安装施工方案，包括机械设备选用、安装程序、安装方法、构件供应和布置、保证质量、安全技术措施等，并进行技术交底。8.2.2材料准备 钢结构构件、焊条、普通螺栓、高强螺栓、涂料、垫板、垫圈等。
8.2.3 主要机具 (1)机械设备 起重机械：轮胎式起重机，运输机械:载重汽车、平板拖车，焊接、气焊设备等。 (2)主要工具 水准仪、经纬仪、测力扳手、水平尺、钢尺、扳手、千斤顶等。8.2.4 作业条件 (1) 钢结构构件应按安装程序成套供应，现场构件堆放场地应满足堆置及拼装的需要。 (2)钢构件应分类堆放，刚度大的构件可铺垫木水平搁置；多层叠放时，垫木应在同一垂直线上，垫木位置和间距以保证构件不产生过大的变形为原则。堆垛高度一般不大于2m，以保证安全，堆垛之间需留出必要的通道，一般宽度不小于2m。 (3)施工现场应修筑吊装和运输机械的行走道路，排水良好，架设好临时用电线路。 (4)安装好供高空作业人员上下的梯子、扶手、操作平台、栏杆等。泥沙和灰尘等杂物。冰雪、钢构件吊装前应清除其表面上的油污、(5)． 8.3 施工工艺 8.3.1 工艺流程
基于门式刚架优化设计的探析
基于门式刚架优化设计的探析 发表时间：2017-12-11T12:01:47.983Z 来源：《基层建设》2017年第24期作者：雷新海 [导读] 都遵照满足使用功能和设计规范的要求，而规范只给定范围要求，然而在规范范围内的具体取值却很大程度影响着结构的造价和成本，采用不恰当的设计会造成很大浪费或是影响结构安全。因此对门式刚架结构进行优化设计非常有实际工程意义。 湛江南海西部石油勘察设计有限公司 524000 摘要：轻型门式刚架结构具有造价低廉、安装方便、施工周期短等特点，近几年来在工业厂房的建设中得到广泛应用。在传统的门式刚架设计方法中，其截面尺寸、结构形式等选择，都遵照满足使用功能和设计规范的要求，而规范只给定范围要求，然而在规范范围内的具体取值却很大程度影响着结构的造价和成本，采用不恰当的设计会造成很大浪费或是影响结构安全。因此对门式刚架结构进行优化设计非常有实际工程意义。 关键词：门式刚架；优化设计 引言： 门式刚架是目前轻型房屋钢结构中应用最为广泛的一种钢结构形式，广泛应用于生产、仓储、物流等各行各业中。结构的优化设计是结构的综合选优，即把设计追求的目标与应满足的约束条件有机地结合起来，用优化的理论和合理的方法，在满足设计约束条件的可行区域内进行设计，以得到最优的设计方案，达到“质优、价廉”的经济指标。结构优化设计对门式刚架的应用有着十分重要的应用意义。 一、门式刚架概述 门式刚架是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、传力途径明确、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与民用设施中。目前，国内已建成了大量轻钢结构建筑，成长了一大批钢结构建设企业和设计人员，国内也开发了许多钢结构设计软件，比如PKPM、 3D3S、YJK等等均有钢结构设计模块，设计人员可以利用设计软件方便快捷地进行各种钢结构设计。然而，不同的设计人员面对同一个工程并且使用同一款软件进行设计，而得出不一样的结果。这主要与设计人员对规范、结构体系以及软件本身的理解认识，工作实践经验的积累等因素都有关。设计结果决定了工程的含钢量，基本上就确定了工程的整体造价，所以结构设计不仅要符合相关设计规范等条文的规定，保证建筑结构体系的安全，同时也应该在满足相关设计规范要求的基础上做好恰当的优化，合理的降低结构的含钢量，做到安全适用，经济合理，保障质量。因此钢结构设计中的一项重要内容就是对设计项目进行逐步优化。 二、优化设计 2.1结构选型 门式刚架的结构形式按跨度可分为单跨、多跨，按屋面坡脊数可分为单脊单坡、单脊双坡、多脊多坡。 合理选择结构形式，包括合理选择柱距、跨度、屋面坡度等至关重要。首先，柱距对用结构钢量有较大的影响。经过大量工程实例调查和统计，柱距为6~9m时，总用钢量基本保持稳定；柱距小于6m时，总用钢量随柱距增大普遍呈降低趋势，降幅随跨度的增大而增加；柱距超过9m时，由于檩条、支撑、吊车梁等构件的用钢量大幅上升，造成总用钢量上升。柱距和跨度首先应满足工艺布置的要求。当工艺无特别要求时，柱距应以6～9m为宜。有吊车及较大屋面吊挂荷载的厂房，柱距宜接近6m；无吊车及屋面吊挂荷载的厂房，柱距宜接近9m。具体工程应通过结构计算模型的试算比较来最终确定。门式刚架跨度宜采用9～36m，当边柱宽度不等时，其外侧应对齐。屋面坡度一般以5%～10%为宜，沿海多雨地区应适当增大坡度。 《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范》GB51022-2015颁布后，门式刚架跨度可以扩大至48m；当吊车吨位较大时，经济跨度在24~36m；无吊车或吊车吨位较小时，经济跨度在18~24m；跨度对于用钢量同样有着较大的影响。影响经济跨度的主要因素是荷载，荷载越大时，总用钢量对跨度越敏感，越应注意采用合理跨度。 2.2选择材质 Q235B、Q345B钢是门式刚架轻型钢结构中经常使用的材料。两种钢材的强度设计值不同，Q345钢与Q235钢相比，前者的强度要高于后者。具体到某项工程应选择哪种材料合适，与以下方面有关： （1）设计时构件材质的选用，应根据结构的具体情况而定。Q235B钢一般可用于构件截面小、结构规模小的工程，以充分利用H型钢构件腹板高厚比、翼缘宽厚比较大的特点，将构件的断面设计到更大更薄，让材料的强度发挥到最佳状态；Q345B钢可用于高、重、大型的结构，可以充分发挥Q345B钢材强度高的优势。Q345B钢材与Q235B钢材相比，前者的强度要高于后者，如果结构为强度指标控制，则同样的工程，材质为Q345B钢的结构比Q235B钢的结构较轻，但Q345B钢材的价格要比Q235B钢材的价格略高；若结构主要为构造，比如长细比指标控制，则选择Q235B更为经济。因此选用材料时要比较两种钢材的含钢量和市场价格，通过全面综合的分析核算，采用经济指标更好的钢材。 （2）从钢材市场的供货情况看，某一阶段市场上销售的钢材的规格、品种并非都齐全，如果选用的材料、规格在当地材料市场采购难，则需要到较远的地区采办，无形中会增加长途运输费用，从而加大施工成本。因此首先要尽可能的了解当地钢材市场上销售的钢材规格、材质的，设计时选择容易采购到的材料，避免选用非常规规格的型材进行设计。 2.3综合优化 根据建筑参数进行结构建模计算，国内常用的设计软件PKPM、3D3S都可以对结构进行计算分析，方便快捷的调整梁，柱的截面尺寸，进行整体优化。 （1）针对钢结构柱梁平面内、外的稳定应力比及长细比，着重对柱、梁腹板、翼缘的规格、尺寸进行调整，以使应力比和长细比、腹板高厚比、翼缘宽厚比满足相关设计规范要求。 （2）根据柱、梁构件的强度抗弯承载力比值，调整构件的整个截面尺寸，充分考虑腹板高厚比、翼缘宽厚比，防止局部失稳。（3）注重结构计算的同时，也要重视结构的构造设计，保证结构体系的完整，充分考虑结构支撑体系的布置与设计。 结束语： 优化不是一味的强调用钢量最少，优化必须以结构安全、体系合理为前提。优化设计是一个系统工程，它综合体现了设计人员的专
YJK门式刚架设计
YJK门式刚架设计用户例题展示：
例题：单跨双坡门式刚架 1.设计条件 刚架跨度30m，柱高6m，柱距6m，屋面坡度1/10，柱网及平面布置见图，刚架形式及几何尺寸见图，屋面及墙面为压型钢板复合板。檩条及墙梁为薄壁卷边C型钢，檩条间距1.5m，钢材采用Q345钢。 2.荷载 （1）永久荷载标准值(水平投影) 屋面板及保温屋 0.35 KN/m2 檩条、拉条、支撑等 0.05 KN/m2 悬挂设备及照明灯 0.10 KN/m2 合计 0.5KN/m2; （2）可变荷载标准值 屋面活荷 0.5KN/m2 （3）风荷载标准值 基本风压值0.5KN/m2;地面粗糙度系数按B类取值；风荷载高度变化系数按现行国家标准《建筑结构荷 载规范》的规定采用。当高度小雨10m时按10m高度处的数值采用，；风荷载体型系数按荷载 规范表8.3.1取用。 3.构件设计 （1）门式刚柱、门式刚梁根据门规宽厚比、高厚比要求选用截面分别为：变截面柱H600~400x300x8x12,门式刚梁分成三段截面分别为：变截面H600~400x300x8x12,等截面H400x300x8x12, 变截面H400~600x300x8x12; （2）压型钢板厚度0.6mm。 （3）檩条选用C型薄壁卷边槽钢，檩条间距1.5m， （4）屋面支撑系统：水平交叉支撑采用 （5）边跨及屋脊系杆采用圆钢管 （6）柱间交叉支撑采用角钢L80x6； （7）抗风柱截面为H400x250x8x10.
一：建模型采用普通建模方式 1：布置网格 2：布置门式刚柱、门式刚梁 （1）变截面边柱要根据柱外皮位置来定义垂直边 （2）由于工业建筑边柱的定位轴线宜取柱外皮，可以填写偏轴偏心来实现，并在支撑布置以及边跨系杆布置时也要考虑偏心；
简述门式钢架轻钢结构设计要点
简述门式钢架轻钢结构设计要点 发表时间：2018-08-06T11:23:34.927Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第8期作者：雷发进 [导读] 当前，门式刚架轻钢结构以及其自重轻，施工速度快和造价低廉诸多优点受到了广大建筑师、结构工程师的青睐，尤其在单层工业厂房方面得到了迅速推广。 广东博亚建筑设计有限公司 528306 摘要：当前，门式刚架轻钢结构以及其自重轻，施工速度快和造价低廉诸多优点受到了广大建筑师、结构工程师的青睐，尤其在单层工业厂房方面得到了迅速推广，取得了优良的社会效益和经济效益。本文就门式钢架轻钢结构设计要点进行了阐述。 关键词：门式钢架；轻钢结构；设计要点 引言：轻型门式刚架结构体系是近年来发展起来的新型结构体系，目前常用Ｈ型钢截面门式刚架为主的横向承重结构和纵向由冷弯成型的檩条、墙梁、墙柱、屋面板、墙板及各支撑体系等组成的轻钢建筑物。 1、门式刚架结构设计方法 门式刚架结构设计采用极限状态设计方法，极限状态分为承载能力极限状态和正常使用极限状态两类。承载能力极限状态设计包括结构构件的强度、整体稳定、局部稳定验算；正常使用极限状态设计包括结构及其构件的位移和刚度验算。一般设计时，首先选择截面使结构满足承载能力极限状态的要求，然后校核其是否满足正常使用极限状态。 2、结构设计及构造要求 2.1钢柱脚的保护 结构设计说明中未注明钢柱脚应采用混凝土包裹防护时，也应用混凝土保护。因柱脚与地面接触部分易与周围水汽接触，使柱脚锈蚀，将柱脚底板以上一定距离进行混凝土包脚可以有效防止柱脚锈蚀的问题，因此应按国家相关条文规定，对柱脚在地面以下部分采用强度等级较低的混凝土包裹（保护层厚度不应小于50 mm），包裹的混凝土应高出地面不小于150 mm。当柱脚底面在地面以上时，柱脚高出地面的高度不应小于100 mm。 2.2钢柱脚应设抗剪键 对于高地震烈度区（≧8度）采用外露式柱脚时，与柱间支撑连接的柱脚未按要求设计抗剪键。 按国家相关条文规定，合理采用柱脚形式，对于地震烈度为8度及以上区，柱脚不宜采用外露式，宜尽量采用埋入式或插入式柱脚，对于与柱间支撑相连的外露式柱脚，不论计算是否需要，都必须设置抗剪键，这样才能有效抵抗水平地震力作用。 2.3节点板厚度不小于16 mm 门式刚架轻钢结构中的刚架梁、柱高强度螺栓连接节点的端板厚度，不满足最小厚度16 mm 的要求。刚架梁、柱连接节点通常假定按门式刚架轻钢结构刚性连接节点设计，要保证门式刚架轻钢加亮连接节点与计算模型相符，传力可靠，除满足门式刚架轻钢结构节点计算要求外，必须严格控制门式刚架轻钢结构端板厚度不小于16mm，以保证门式刚架轻钢结构端板有足够的刚度。根据国家相关条文规定，门式刚架轻钢结构设计刚架梁、柱连接节点端板时，如根据门式刚架轻钢结构端板支撑条件计算出的端板厚度不足16mm时，应取门式刚架轻钢结构端板厚度不小于16mm。 2.4钢柱脚锚栓数量不少于4个 柱脚按固接计算时，结施图柱脚锚栓数量小于4，不满足固接要求。柱脚锚栓数量为4个时，虽经计算满足抗剪抗弯及抗拔要求，但是考虑到现场实际施工情况，无法完全做到固接要求，而且经过对地震后震害的调查统计，外露式柱脚破坏的特征是锚栓剪断、拉断或拔一般的外露式柱脚，从力学的角度看，作为半刚性考虑更加合适，出于对柱脚固接的考虑，建议锚栓数量不应小于4个。 3、门式刚架设计 3.1门式刚架受力分析 考虑到计算时假设屋面活载是满布的，如荷载取过大，则安全度较大，用钢量也增大，国家标准规定：当用压型钢板轻型屋面时，屋面竖向均布活荷载的标（按水平投影面积计算）应取0.5kN/m2，包括计算屋板、檩条，但对受荷载水平投影面积大于60m2的钢屋构件，屋面竖向均布活荷载的标准值可不小0.3kN/m2。荷载效应组合应符合下列原则：屋面均布活荷载不与雪荷载同时考虑，应取两中较大值；积灰荷载与雪荷载或屋面均布活荷载中的较值同时考虑；施工或检修集中荷载不与屋面材料或檩条自以外的其他荷载同时考虑；多台吊车的组合应符合现行国家标准的规定的定；风荷载不与地震作用同时考虑。 3.2节点设计 门式刚架斜梁与柱的连接可采用端板竖放、端板平放和端板斜放三种形式。斜梁拼接时宜使端板与构件边缘垂直。端板连接应按所受最大内力设计。当内力较小时，应按能承受不小于较小被连接截面承载力的一半设计。主刚架构件的连接应采用高强度螺栓，吊车梁与制动梁的连接宜采用摩擦型高强度螺栓，通常选用M16～M24。吊车梁与刚架连接处宜设长圆孔。檩条与刚架斜梁以及墙梁与柱的连接常采用M12普通螺栓。端板连接的螺栓应成对地对称布置，在受拉翼缘和受压翼缘的内外两侧均应设置，并宜使每个翼缘的螺栓群中心与翼缘的中心重合或接近。螺栓中心至翼缘板表面的距离应满足拧紧螺栓时的施工要求，不宜小于35mm。螺栓端距不应小于2倍螺栓孔径。门式刚架受压翼缘的螺栓不宜少于两排。当受拉翼缘两侧各设一排螺栓尚不能满足承载力要求时，可在翼缘内侧增设螺栓，其间距可取 75mm，且不小于3倍孔径。与斜梁端板连接的柱翼缘部分应与端板等厚度。当端板上两对螺栓间的最大距离大于400mm时，应在端板的中部增设一对螺栓。同时受拉和受剪的螺栓，应验算螺栓在拉、剪共同作用下的强度。 3.3檩条、墙梁及拉条 门式刚架轻型钢结构厂房中的檩条和墙梁一般采用高效经济的实腹式带卷边C形和Z形冷弯薄壁型钢，其优点是截面回转半径和惯性矩相对较大，整体刚度较好，能够充分发挥材料的性能，但同时也存在截面抗扭刚度较小，对荷载的偏心非常敏感，在计算时要考虑可能产生的扭转变形和约束翘曲应力。在设计檩条、墙梁、拉条一类的围护构件时应注意以下几点：风荷载标准值按规程的规定计算更能符合实
门式刚架设计实例
轻型门式刚架 ——计算原理 和设计实例 <9> 来源：https://www.360docs.net/doc/1113338545.html, 发布时间：06-06 编辑：段文雁
二、设计实例一 1 设计资料 门式刚架车间柱网布置：长度60m；柱距6m；跨度18m。 刚架檐高：6m；屋面坡度1：10；屋面材料：夹心板；墙面材料：夹心板；天沟：钢板天沟；基础混凝土标号为C25，fc=12.5 N/mm2；材质选用：Q235-B f=215 N/mm2 f=125 N/mm2。 2 荷载取值 静载：为0.2 kN/m2；活载：0.5 kN/m2 ；雪载：0.2 kN/m2；风载：基本风压W0=0.55 kN/m2，地面粗糙度B类，风载体型系数如下图： 图3-41 风载体型系数示意图 3 荷载组合 (1). 1.2 恒载+ 1.4 活载 (2). 1.0 恒载+ 1.4 风载 (3). 1.2 恒载+ 1.4 活载+ 1.4×0.6 风载 (4). 1.2 恒载+1.4×0.7 活载+ 1.4 风载 4 内力计算 （1）计算模型 图3-42 计算模型示意图 （2）工况荷载取用 恒载活载 左风右风 图3-43 刚架上的恒载、活载、风载示意图 各单元信息如下表：
表3-5 单元信息表 单元号截面名称长度(mm) 面积(mm2) 绕2轴惯性矩(x104mm4) 绕3轴惯性矩(x104mm4) 1 Z250~450x160x8x10 5700 54407040 973974 599822728 2 L450x180x8x10 9045 7040 974 22728 3 L450x180x8x10 9045 7040 97 4 22728 表中：面积和惯性矩的上下行分别指小头和大头的值 图3-44 梁柱截面示意简图 （3）计算结果 刚架梁柱的M、N、Q见下图所示： 图3-45 恒载作用时的刚架M、N、Q图 图3-46 活载作用时的刚架M、N、Q图 图3-47 （左风）风载作用时的刚架M、N、Q图 选取荷载效应组合：（1.20 恒载+ 1.40 活载）情况下的构件内力值进行验算。组合内力数值如下表所示： 表3-6 组合内力表 单元号小节点轴力N(kN) 小节点剪力Q2(kN) 小节点弯距M(kN.m) 大节点轴力N(kN) 大节点剪力Q2(kN) 大节点弯距M(kN.m) 1 -67.97 23.16 0.00 -56.89 -23.16 132.03 2 -28.71 -54.30 -132.0 3 -23.05 -2.30 -103.14 3 -23.05 -2.30 103.1 4 -28.71 -54.30 132.03 4 -56.89 -23.16 -132.03 -67.97 23.16 0.00 5构件截面验算
门式刚架设计论文
TONGJI UNIVERSITY 《建筑钢结构课程设计》课程设计 课题名称轻型门式钢架单层工业厂房院(系) 土木工程学院建筑工程系专业土木工程 姓名 学号 指导教师 日期
┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊ 目录: 第一章基本设计资料 (3) 第二章主钢架设计与计算 (4) 第三章节点设计 (7) 第四章屋面檩条的计算与布置 (13) 第五章屋面水平支撑及柱间支撑的设计 (24)
┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊ 第一章基本设计资料1.1设计题目 门式刚架设计 1.2设计资料 1．车间柱网布置要求 车间长度63m，跨度21m，柱距9m，檐高9m。 2．屋面坡度：1:10 3．屋面材料：夹芯板 4. 墙面材料：单层彩板或夹芯板 5. 天沟：彩板天沟或钢板天沟 6. 基础混凝土标号为C30 1.3荷载资料 恒载 0.25kN/m2活载 0.5kN/m2基本雪压 0.2kN/m2基本风压 0.6kN/m2 3．材料选用 主刚架：Q345B 抗风柱、屋面支撑，柱间支撑等：Q235B 檩条、墙梁：Q235B
┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊ 第二章主刚架设计与计算 单元编号图 截面信息： 荷载组合： (1) 1.20 恒载+ 1.40 活载工况1 (2) 1.20 恒载+ 1.40 风载工况2 (3) 1.20 恒载+ 1.40 风载工况3 (4) 1.20 恒载+ 1.40 活载工况1 + 1.40 x 0.60 风载工况2 (5) 1.20 恒载+ 1.40 活载工况1 + 1.40 x 0.60 风载工况3 (6) 1.20 恒载+ 1.40 x 0.70 活载工况1 + 1.40 风载工况2 (7) 1.20 恒载+ 1.40 x 0.70 活载工况1 + 1.40 风载工况3 (8) 1.00 恒载+ 1.40 风载工况2 (9) 1.00 恒载+ 1.40 风载工况3
轻型门式刚架毕设开题报告
毕业设计（论文） 开题报告 题目迈维尔胶管有限公司轻型门式刚架 厂房设计 专业土木工程 班级土木092 学生尤然 指导教师张俊发郭宏超孙永振 2013 年
一、毕业设计(论文)课题来源、类型 课题来源：来自生产实践 类型：工程设计 二、选题的目的及意义 本课题是设计咸阳迈维尔胶管有限公司轻型门式刚架厂房，选定采用门式刚架结构形式。本次设计培养我正确的设计思路、严谨的设计态度、掌握基本的设计方法（结合PKPM钢结构设计软件及力学求解器的学习），会使用各种现行规范标准，通过实际设计操作可以更好地贯彻、理解和应用各种规范标准，力求设计既经济又合理；通过解决具有一定复杂程度的实际制造问题，可以更好的理解设计的合理性，应综合考虑各种因素对整个结构生产安装的后续影响。 通过完成本次设计，了解我国钢结构厂房的发展现状、发展水平以及发展方向。熟悉有关钢结构设计的规范，并熟练掌握各种规范和文献的查询方法。将在大学期间所学的专业理论知识进行归纳总结，并应用到实际的工程问题的处理中，为日后在学习、工作中打下坚实的基础。 三、本课题在国内外的研究状况及发展趋势 3.1 文献综述（相关课题国内外研究的现状） 门式刚架轻型结构体系开始于美国。由于门式刚架轻钢结构具有许多其他结构不具有的优点，同时经济效益好，使其得到了广泛的应用。在初期，这种结构被用于库房等简易房屋。20世纪60年代在国外由于各种彩色钢板和H型钢和冷弯型钢的出现推动了门式刚架轻钢结构的快速发展。 轻型门式刚架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，随着我国钢材产量的增加和焊接H型钢的出现，压型钢板、冷弯薄壁型钢、H型钢的大批量生产，特别是《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》(CECS1 02:98 )的颁布实施，轻型门式刚架结构得到迅速的发展。目前国内
门式刚架设计经验知识
一知识点：门式刚架一般多采用变截面构件，当有吊车时，柱多采用等截面。常用的柱截面高度一般为300~700mm。 截面定义时考虑的原则有： （1）翼缘必须满足宽厚比要求，腹板满足高厚比要求。对于腹板，当不满足要求时，程序按考虑屈曲强度计算。所以说，截面翼缘满足宽厚比，显得很重要。 （2）截面选择要考虑常用的板型，结合市场上常用的材料规格选择比较好。对于翼缘，常选用的规格有180、200、220、250等。 （3）选择截面还要考虑节点螺栓布置的实际情况，满足规范对于螺栓的容许距离要求。 （4）对于腹板截面，考虑的往往是制作问题，以及和翼缘截面厚度的协调问题。腹板的厚度一般以比翼缘的小些为宜，其高厚比用到150左右比较合适。这样，制作中的变形也比较小，板件厚度不宜低于6mm，否则焊穿。 （5）常用的门式刚架翼缘截面一般为：180x8, 180x10, 200x8, 200x10, 220x10, 220x12, 240x10, 240x12, 250x10, 250x12, 260x12, 260x14, 270x12, 280x12, 300x12, 320x14等。 （6）常用的腹板截面一般为6mm和8mm厚。对6mm的其高度范围一般为300~750mmzui最大可到900mm;对8mm厚的腹板高度范围一般为300~900mm,最大可到1200mm。 二知识点： 梁的平面外计算长度通常情况下对于下翼缘取隅撑作为其侧向支撑点，计算长度取隅撑之间的距离。对于上翼缘，一般也可以取有隅撑的檩条之间的距离。檩
距，隅撑隔一个檩条布置。所以，梁的平面外计算长度取3m。 柱的平面外长度取决于其平面外支点距离，本刚架在牛腿位置设置面外支撑。由于设置了吊车，程序在此把柱分为2段，柱子平面外长度取各段柱实际长度即可。对于平面内计算长度，在通常情况下不需要修改。但有时平面内长度需要根据实际修改。当有夹层时，对于按框架设计的柱的平面内计算长度需要修改。 三知识点： 铰接构造相对刚接来说，简单很多，方便制作和安装，有条件时宜尽量采用。采用的节点形式要保证结构形式为几何不变体系。柱脚采用铰接哈哈死刚接，当自重较轻时，柱高一般关系不大。柱底弯矩不太大，一般采用驻地为铰接的形式；有吊车且吊车吨位较大时，采用刚接柱脚。多跨门架中柱，柱顶弯矩较小，常作为摇摆柱。 柱脚采用铰接还是刚接还要看房屋的高度和风荷载的大小，当风荷载很大，即使没有吊车，也宜设成刚接柱脚，以控制侧移。 铰接与否还应结合土质情况。刚接柱脚由于存在弯矩，基础尺寸会较大，使综合造价上升。 四知识点： 对于门式刚架来说，典型的恒载有：○1屋面恒荷载，用程序的【梁间荷载】布置。○2当有吊车时，对于吊车梁及吊车轨道的自重，用【节点恒载】实现。○3对于墙面系统的自重，在有需要时，用【节点恒载】实现。 屋面恒载计算： 厚压型钢板 100mm保温棉 m2