门式刚架的一些基础知识
钢结构快速入门教材(第四章门式刚架)
第四章门式刚架第一节结构体系门式刚架是二战期间迅速发展起来的，由相互依存的构件组成统一体，即由梁、柱、檩条、墙梁支撑和金属波形板材设计成协同工作的金属预制装配的建筑体系。
战后被广泛采用，我国六十年代中期开始推广，并在援外工程中使用，取得良好的国际赞同。
由于十年动乱终止了这种建筑体系的发展，改革开放以来，特别是民营企业的蓬勃发展，门式刚架结构体系据不完全统计已建了800万m2，而且每年以100万m2的速度递增。
这种结构体系设计经济，安装快捷，造价低廉，装卸方便，维护费用低，单一供货，为业主认可。
我们萧山成为钢结构之乡，竞争十分激烈，萧山的钢结构应由价位的竞争逐步转向价值的竞争，就是创造精品钢结构，扩展使用范围，建造独具建筑风格的金属建筑体系，使钢结构应与时俱进，演变及发展是同时进行的。
一、结构概念设计1.三维设计(方案阶段)——（详见附图三十四）假定是整体性，并具有总体性能。
将结构形式作为总体分析。
1)建筑功能是否满足使用要求；2)高度、跨度是否合理，是否经济；3)在垂直和水平荷载作用下，是否安全可靠；4)房屋的安全等级，抗震等级。
2.二维设计——（详见附图三十五）确定基本的水平和竖向分体系。
建立关键构件的相互关系。
3.一维设计(平面、立体—施工图阶段)——（详见附图三十六）1)选择一个合理的结构体系，使传力途径明确合理。
2)选择合理的计算方法，同时采取相应的构造措施，保证计算模型(建模)与实际情况符合。
3)增加结构刚度，减少用钢量，且有很好的经济技术指标。
4)工厂化生产，全预制装配。
第二节门式刚架的分类一、实腹式门式刚架——（详见附图三十七）采用H型钢组成的梁柱构件的截面形状，按结构受力的弯矩包络图来确定，使实腹式门式刚架达到经济，轻巧，美观的效果。
工厂化生产水平较高，可以达到工地全装配化，缩短工期。
在同等条件与普通钢结构可节约钢材10%～20%。
二、格构式门式钢架——（详见附图三十八）采用型钢或钢管组成的门式刚架，同样可达到更为经济，轻巧，美观的效果。
轻钢门式刚架结构基本知识课件
06
CATALOGUE
轻钢门式刚架结构的维护与加 固
日常维护与保养
1 2 3
定期检查
轻钢门式刚架结构的日常维护与保养应定期进行 ，包括检查结构是否有锈蚀、损伤等情况，及时 发现并处理问题。
清洁保养
保持轻钢门式刚架结构的清洁，避免积尘、积水 等对结构造成腐蚀，同时定期对结构进行涂装保 养，保持结构的完好。
03
支撑系统的布置方式和数量需要根据实际情况进行计
算和设计，以确保结构的稳定性和安全性。
连接节点
01
连接节点是轻钢门式刚架结构中的关键部位，用于连接各个构 件并传递载荷。
02
连接节点的设计需要考虑到结构的承载能力和稳定性，同时还
需要考虑到施工方便性和经济性。
常见的连接节点包括焊接、高强度螺栓连接和铆钉连接等，需
在满足安全性和使用功能的前提下，合理 选择材料和结构形式，降低工程成本。
适用性原则
耐久性原则
满足结构在正常使用过程中所必需的刚度 、强度和稳定性要求，保证结构的正常使 用性能。
考虑结构的使用寿命，确保结构在规定的 使用年限内具有良好的耐久性能。
结构分析方法
有限元分析法
利用离散化的数值方法对结构进行分 析，通过建立有限元模型来模拟结构 的真实受力状态。
通过改变结构的材料分布 和连接方式，使结构在满 足性能要求的同时达到最 优的重量和刚度。
形状优化
调整结构的几何形状，改 善结构的应力分布和承载 能力。
尺寸优化
对结构的尺寸参数进行优 化设计，如梁的截面尺寸 、柱的高度等，以达到最 优的性能指标。
细节优化
对结构中的关键部位或连 接节点进行优化设计，提 高结构的可靠性和安全性 。
门式刚架的一些基础知识（精）
门式刚架的一些基础知识（精）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1：23、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。
门式刚架基础理论知识简介
涂装工艺
制定合理的涂装工艺流程，确保 涂装质量符合要求，包括涂装前 的表面处理、涂装施工和涂层厚
度控制等。
涂层维护
对涂层进行定期维护和保养，确 保其长期有效性和美观性。
04 门式刚架的安装与维护
安装流程
安装主梁
按照设计图纸确定主梁位置， 并使用高强度螺栓连接主梁。
安装支撑系统
按照设计要求安装水平支撑和 垂直支撑，确保整体结构的稳 定性。
焊接工艺
焊接方法
根据材料和设计要求，选择合适 的焊接方法，如手工电弧焊、气 体保护焊等。
焊接质量
确保焊接质量符合相关标准和设 计要求，对焊缝进行外观检查和 无损检测。
焊接变形控制
采取有效措施控制焊接变形，如 选择合适的焊接顺序、预热和后 热处理等。
防腐与涂装工艺
防腐涂料选择
根据使用环境和设计要求，选择 合适的防腐涂料，如防锈漆、面
准备工作
检查基础、清理现场、准备材 料和工具。
安装次梁
根据主梁的位置和设计图纸， 安装次梁并确保其与主梁连接 牢固。
安装附件
包括屋面板、墙面板、门窗等， 确保其与主体结构的连接牢固。
维护与保养
定期检查
清洁保养
定期对门式刚架进行检查，包括结构连接 、支撑系统、屋面和墙面等。
定期清理门式刚架表面，保持其外观整洁 ，同时对金属表面进行防锈处理。
结构变形
如发现结构变形，应立即停止使用 并进行修复或更换。
04
05 门式刚架的未来发展
新材料的应用
高强度钢材
随着冶金技术的进步，高强度钢材具 有更高的屈服强度和抗拉强度，能够 减少用钢量，降低结构自重。
耐候钢材
耐候钢材能够抵抗腐蚀、氧化等环境 因素，提高门式刚架的使用寿命，适 用于各种恶劣环境下的建筑结构。
门式钢架
一、门刚设计中，尽量少接头，梁段不超过12米，多数控制在10米以内二、门刚梁分段原则，12米以下1段，12-30米2段（多数1：2，少数1:1）,30米以上3段（1:2:1）三、pkpm中计算阵型个数是靠什么来确定的？？？首先，振型个数必须是3的倍数，并且不能大于模型的总层数*3。
一般保守的设计，直接取层数*3是没啥问题的。
四、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，当不满足时，程序会按考虑屈曲强度计算。
所以说，截面翼缘满足宽厚比，显的很重要。
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，综合这些因素，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，腹板厚度一般比翼缘小些为宜，其高厚比用到150左右比较合适，制作中的变形也比较小，板件厚度不宜低于6mm厚，否则易焊穿。
常用的门式刚架翼缘截面一般为：180×8，180×10，200×8，200×10，220×10，220×12，240×10，240×12，250×10，250×12，260×12，260×14，270×12，280×12，300×12，320×14等，常用的腹板截面为：一般为6mm和8mm厚的。
对6mm的其高度范围一般从300~750，最大可到900，对8mm厚的腹板高度范围一般从300~900，最大可到1200。
五、梁的平面外计算长度通常情况下对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。
门式钢架的知识学习
门式刚架的一些规范《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102：2010《钢结构设计规范》GB50017-2003《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018-2002实腹式、空腹式、以及格构式的区别：实腹式就是腹板是不开洞的，如工字钢、C型钢等空腹式就是腹板是开洞的，如蜂窝梁等格构式，就是中间腹板使用缀板或缀条将两个或多个构件联系在一起成为一个整体门式刚架轻型房屋由主体承重结构、围护结构和辅助结构三部分组成。
主体承重结构包含钢结构承重系统和基础。
钢结构系统一般由主钢架、支撑系统（屋面水平支撑和柱间支撑）、系杆组成。
基础一般是钢筋混凝土独立基础。
维护系统包括屋面和墙面两部分。
屋面维护结构由彩色压型钢板和檩条共同组成，檩条多采用C型或Z型冷弯薄壁型钢制作，一般在檩条间顺屋面方向设置拉条，檩条和刚架斜梁之间设有隅撑；墙面维护结构由彩色压型钢板墙板和墙骨架组成辅助结构为平台、楼梯、气楼和雨棚等。
门式刚架轻型房屋的竖向荷载作用传力路径：屋面荷载作用于屋面板→檩条→刚架斜梁→（托架）→刚架柱→基础。
水平荷载分为横向水平作用和竖向水平作用。
横向水平作用主要有横向刚架承受，刚架依靠自身的的刚度抵抗外部作用，传力路径为：维护结构→主钢架→基础纵向水平作用通过屋面水平支撑和柱间支撑系统传递，纵向风荷载作用的传递路径：风荷载作用于山墙墙面板→墙梁→墙架柱→屋盖水平支撑→柱顶系杆→柱间支撑→基础。
门式刚架结构的柱和基础的连接可采用铰接和刚接两种连接方式。
相同条件下采用刚接连接时基础的费用将增加，但在外荷载作用下柱顶的侧移将有所减小。
一般情况下，门式刚架的柱脚采用铰接的形式。
结构的脆性破坏表现为节点的脆性破坏和构件的脆性破坏。
门式刚架轻型房屋钢结构一般采用碳素结构钢和低合金高强度结构钢。
门式刚架的的构件设计由强度、稳定和变形共同控制。
钢材的构件厚度由构件的稳定性和变形（挠度）常起控制作用。
对于以强度控制为主的构件，可采用低合金高强度结构钢，而已变形控制为主的构件，则采用碳素结构钢较为经济、合理。
门式刚架
门式刚架结构与普通钢结构相比具有以下技术特征：
结构构件的横截面尺寸较小，可以有效地利用建筑 空间，降低房屋的高度，建筑造型美观。 门式刚架的刚度较好，自重轻，横梁与柱可以组装， 为制作、运输、安装提供了有利条件。
屋面刚架用钢量仅为普通钢屋架用钢量的1/5～
1/10(20～50kg/m2)，是一种经济可靠的结构形式。
采用铰接当设有桥式吊车、檐口标高较高或刚
度较高时，柱脚与基础可采用刚接。
刚接柱脚
加劲肋
地脚螺栓
5.3 檩条的布置
檩条一般应等间距布置，但在屋脊处应沿屋脊两侧各条布置
檩条
屋面板安装
屋面PVC膜固定
隅撑连接
梁柱连接
五、门式刚架的结构形式
5.1 截面形式 按截面形式分，有等截面和变截面两种形式。 变截面与等截面相比，前者可以适应弯矩变化， 节约材料，但在构造连接及加工制造方面，不 如等截面方便，故当刚架跨度较大或 房屋较高时才设计成变截面。
变截面刚架梁
等截面刚架柱
5.2 柱脚形式 门式刚架柱脚分为铰接和刚接两种连接形式。 门式刚架的横梁与柱为刚接时，柱脚与基础宜
天窗架
吊车梁
山墙抗风柱
轻型门式刚架结构工业厂房
正在建设中的多层轻钢结构厂房
屋面板采用压型钢板，波浪造型
的轻钢结构。屋面梁轻盈、活泼，
克服了工业建筑造型单一、立面
造型呆板的缺点。
压型钢板外墙板
二、门式刚架结构的组成
主要承重骨架—门式刚架 檩条、墙梁—冷弯薄壁型钢
屋面、墙面—压型金属板、彩钢夹芯板
屋面及墙面保温芯材—聚苯乙烯泡沫塑料、 聚氨酯泡沫塑料、岩棉等 支撑—屋面支撑、柱间支撑
门式钢架的知识学习
门式刚架的一些规范《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102:2010《钢结构设计规范》GB50017-2003《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018-2002实腹式、空腹式、以及格构式的区别:实腹式就是腹板是不开洞的,如工字钢、C型钢等空腹式就是腹板是开洞的,如蜂窝梁等格构式,就是中间腹板使用缀板或缀条将两个或多个构件联系在一起成为一个整体门式刚架轻型房屋由主体承重结构、围护结构和辅助结构三部分组成。
主体承重结构包含钢结构承重系统和基础。
钢结构系统一般由主钢架、支撑系统(屋面水平支撑和柱间支撑)、系杆组成。
基础一般是钢筋混凝土独立基础。
维护系统包括屋面和墙面两部分。
屋面维护结构由彩色压型钢板和檩条共同组成,檩条多采用C型或Z型冷弯薄壁型钢制作,一般在檩条间顺屋面方向设置拉条,檩条和刚架斜梁之间设有隅撑;墙面维护结构由彩色压型钢板墙板和墙骨架组成辅助结构为平台、楼梯、气楼和雨棚等。
门式刚架轻型房屋的竖向荷载作用传力路径:屋面荷载作用于屋面板→檩条→刚架斜梁→(托架)→刚架柱→基础。
水平荷载分为横向水平作用和竖向水平作用。
横向水平作用主要有横向刚架承受,刚架依靠自身的的刚度抵抗外部作用,传力路径为:维护结构→主钢架→基础纵向水平作用通过屋面水平支撑和柱间支撑系统传递,纵向风荷载作用的传递路径:风荷载作用于山墙墙面板→墙梁→墙架柱→屋盖水平支撑→柱顶系杆→柱间支撑→基础。
门式刚架结构的柱和基础的连接可采用铰接和刚接两种连接方式。
相同条件下采用刚接连接时基础的费用将增加,但在外荷载作用下柱顶的侧移将有所减小。
一般情况下,门式刚架的柱脚采用铰接的形式。
结构的脆性破坏表现为节点的脆性破坏和构件的脆性破坏。
门式刚架轻型房屋钢结构一般采用碳素结构钢和低合金高强度结构钢。
门式刚架的的构件设计由强度、稳定和变形共同控制。
钢材的构件厚度由构件的稳定性和变形(挠度)常起控制作用。
对于以强度控制为主的构件,可采用低合金高强度结构钢,而已变形控制为主的构件,则采用碳素结构钢较为经济、合理。
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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。
有吊车门刚的支撑布置：
1、当柱较高或有较大吨位（>5吨）的桥式吊车时宜采用型钢作为支撑。
2、刚性系杆不宜用檩条代替，可用钢管、H型钢、十字型角钢等截面形式的构件。
3、柱间支撑的间距一般<40米,应尽量取下限。
五、刚接柱脚的节点设计：
1、当用于工业厂房且有桥式吊车时，宜将柱脚设计为刚性。
2、刚性柱脚应注意以下问题：
基础施工单位应有一定的技术水平应设置抗剪件
六、抗风柱的节点设计：
目前的抗风柱与刚架连接的节点形式较多。
有些节点连接形式不符合抗风柱计算的力学模型。
抗风柱计算的力学模型为受弯构件。
若抗风柱计算的力学模型不对，主刚架也要分两次计算。
七、檩条的设计：
檩条设计往往忽视，对于不同跨度，不同荷载的檩条一定要计算。
墙面檩条容易忽视拉条的设计
隅撑的作用，关系到刚架的安全，一定要引起重视。
檩条按单跨简支构件还是连续梁构件考虑.
一点的痕迹，山风呼呼，细雨微微。
人行翦翦，心韵盈盈。
思邃恒古，本义使然，让思想的光芒照亮每个心灵，让身心的热量变作普照大地的明媚，让蠕风的蠢蠢欲动万木复苏的定格。
在这片神圣的土地上，色彩是洁净的象征，静物是可修复的抱朴，人境是可绝缘的尘，合沓车马也无喧。
吾生有无涯而也无涯，知也以有而随无也，有有也者，有无也者，有未始有无也者，有未始有夫未始有无也者。
俄而有无矣，而未知有无之果孰有孰无也。
今我则已有谓矣，而未知吾所谓之其果有谓乎，其果无谓乎?摘自于《庄子·齐物论》。
多一事不如少一事，少一事不如没一事，没一事不如了一事，了一事不如空无一事。
人之所以不开心，那是因为想要的太多，人之所以不顺心，是因为付出太少，之所以不如意，也是因为，总计较那些得与失。
一念起千山万水，一念灭沧海桑田。
念人念心念天念地，随心律动，心随所动，虽有嘉肴，弗食不知其旨也;虽有至道，弗学不知其善也。
是故学然后知不足，教然后知困。
知不足，然后能自反也;知困，然后自强也。
故曰：教学相长也。
她也惟有付之一叹，青年的容貌，盛气，都渐渐地消磨去了。
她怕见旧时的挚友。
她改变了的容貌，气质，无非添加他们或她们的惊异和窃议罢了。
为了躲避，才来到这幽僻的一隅，而花，鸟，风，日，还要逗引她愁烦。
她开始诅咒这逼人太甚的春光了。
……
灯光绿黯黯的，更显出夜半的苍凉。
在暗室的一隅，发出一声声凄切凝重的磬声，和着轻轻的喃喃的模模糊糊的诵经声，（差一段）她心里千回百转地想，接着，一滴冷的泪珠流到冷的嘴唇上，封住了想说话又说不出的颤动着的口。