轻型门式刚架结构的特点及适用范围
轻型门式刚架结构
轻型门式刚架结构1.引言2.构造轻型门式刚架结构由水平梁和立柱构成，形成一个门型的结构。
这种结构的主要特点是梁柱节点简单，构造明了。
水平梁和立柱通过螺栓连接在一起，形成一个稳定的整体。
立柱一般设置在建筑物的四角，而横梁则负责承担水平荷载和重力荷载。
3.特点（1）重量轻：轻型门式刚架结构的主要材料是轻钢，因此整体结构的重量相对较轻，降低了施工成本和施工强度。
（2）施工便捷：轻型门式刚架结构采用模块化设计，构件预制，现场只需简单的机械操作和组装拼接即可完成，提高了施工效率。
（3）刚度较高：轻型门式刚架结构采用刚性的钢材构件，能够有效地抵抗风荷载和地震荷载，保证建筑物的稳定性和安全性。
（4）空间利用率高：轻型门式刚架结构不需要设置柱子，可以获得较大的内部空间，适合用作大跨度的建筑物。
（5）可更改性强：轻型门式刚架结构的构造灵活，可以根据实际需要灵活地添加或拆除构件，使得建筑物的形状和大小可以随意改变。
4.应用（1）工业厂房：轻型门式刚架结构适合用作工业厂房，可以满足大跨度、大空间的需求，并且能够有效地承受重荷和荷载。
（2）仓库：轻型门式刚架结构的组件可以简单地进行组装和拆卸，适合用作仓库，能够灵活地满足不同规模和用途的需求。
（3）体育馆：轻型门式刚架结构具有一定的美观性和功能性，在建造体育馆时，可以快速、经济地构建出稳定的建筑物。
（4）商业建筑：轻型门式刚架结构的外观造型简洁大方，适合用作商业建筑，能够与现代建筑风格相融合。
5.结论轻型门式刚架结构作为一种先进的建筑结构体系，具有重量轻、施工便捷、刚度高、空间利用率高等优点，在工业厂房、仓库、体育馆等领域得到了广泛的应用。
随着建筑技术的不断发展，轻型门式刚架结构将继续发挥其优势，成为未来建筑结构的重要发展方向。
建筑钢结构工程技术 轻型门式刚架的特点及适用范围
轻型门式刚架的特点及适用范围
轻型门式刚架的结构体系包括以下组成部分： （1）主结构，如横向刚架（包括中部和端部刚架）、楼面梁 、托梁、支撑体系等； （2）次结构，如屋面檩条和墙梁等； （3）围护结构，如屋面板和墙面板；辅助结构，如楼梯、平 台、扶栏等； （4）基础。
轻型门式刚架的特点及适用范围
平面门式刚架和支撑体系再加上托梁、楼面梁等组成了轻型 门式刚架的主要受力骨架，即主结构体系。屋面檩条和墙梁 既是围护材料的支承结构，又为主结构梁柱提供了部分侧向 支撑作用，构成了轻型门式刚架的次结构。屋面板和墙面板 对整个结构起围护和封闭作用，由于蒙皮效应，事实上也增 加了轻型门式刚架的整体刚度。
外部荷载直接作用在围护结构上。其中，竖向和横向荷载通 过次结构传递到主结构的平面门式刚架上，门式刚架依靠其 自身刚度抵抗外部作用。纵向风荷载通过屋面和墙面支撑传 递到基础上。
轻型门式刚架的特点及适用范围
二、轻型门式刚架的特点
1、采用轻型屋面，可减小梁柱截面及基础尺寸。
2、在大跨建筑中增设中间柱做成一个屋脊的多跨大双坡屋面 ，以避免内天沟排水。中间柱可采用钢管制作的上下铰接摇 摆柱，占空间小。
7、支撑可做得较轻便。将其直接或用水平节点板连接在腹板 上，可采用张紧的圆钢。
8、结构构件可全部在工厂制作，工业化程度高。构件单元可 根据运输条件划分，单元之间在现场用螺栓连接，安装方便 快速，土建施工量小。
轻型门式刚架的特点及适用范围
三、轻型门式刚架的适用范围
轻型门式刚架通常用于跨度9～36m、柱距6m、柱高45～12m 、吊车起重量较小的单层工业房屋或公共建筑（超市、娱乐 体育设施、车站候车室、码头建筑）。设置桥式吊车时，宜 为起重量不大于20t的中、轻级工作制（Al～A5）吊车；设 置悬挂吊车时，其起重量不宜大于3t。
(完整版)轻型门式刚架结构
(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。
钢结构第2章 轻型门式刚架结构
按照不同荷载组合得到的内力计算结果， 按照不同荷载组合得到的内力计算结果，确定控制 截面的内力组合，控制截面的位置一般在柱底、 截面的内力组合，控制截面的位置一般在柱底、柱 柱牛腿连接处及梁端、梁跨中等截面， 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： 面的内力组合主要有： 和同时出现的M及 的较大值 的较大值。 （1）最大轴压力 ）最大轴压力Nmax和同时出现的 及V的较大值。 和同时出现的 和同时出现的N及 的较大值 的较大值。 （2）最大弯矩 ）最大弯矩Mmax和同时出现的 及V的较大值。 和同时出现的 和相应的M及 。 （3）最小轴压力 ）最小轴压力Nmin和相应的 及V。 和相应的 2.3.2.3 变形计算 刚架的柱顶位移(计算值 计算值)限值 表2-1 刚架的柱顶位移 计算值 限值 表2-2 受弯构件的挠度与跨度比限值
2．荷载组合 计算承载能力极限状态时，对于轻型钢结 构可取下述荷载组合 （1）1.2G+1.4L； （3）1.2G+1.4C; （7）1.2G+0.9(1.4C+1.4W); 计算正常使用承载能力时，对于轻型钢结 构可取下述荷载组合：
2.3.2 刚架计算
2.3.2.1 刚架计算模型 计算模型的简化和建立必须符合实际结构的受力 特点；反过来， 特点；反过来，实际结构的设计也必须考虑到现有 理论能够分析其计算模型。 理论能够分析其计算模型。 2.3.2.2 内力计算 门式刚架的内力可采用杆系单元有限元法编制 的程序计算，目前常用的国内软件有建研院STS、 的程序计算，目前常用的国内软件有建研院 、 同济大学3D3S等。计算时可将梁、柱构件分为若 同济大学 等 计算时可将梁、 干段，每段可按等截面确定几何特性参数， 干段，每段可按等截面确定几何特性参数，也可按 楔形单元选取。 楔形单元选取。由于单层门式刚架轻型房屋钢结构 屋盖的自重较小，经验表明，当抗震设防烈度为7 屋盖的自重较小，经验表明，当抗震设防烈度为 度时，一般不需做抗震验算；当为8度及以上时 度及以上时， 度时，一般不需做抗震验算；当为 度及以上时， 横向刚架和纵向框架均需做抗震验算。 横向刚架和纵向框架均需做抗震验算。地震作用效 应可以采用底部剪力法计算， 应可以采用底部剪力法计算，此时单层钢结构房屋 的阻尼比取0.05。 的阻尼比取 。
(完整版)轻型门式刚架结构
荷载组合原则：
▪ 屋面均布活荷载不与雪荷载同时考虑，应取两者
中的较大值；
▪ 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；
▪ 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；
▪ 多台吊车的组合应符合《荷载规范》的规定； ▪ 当需要考虑地震作用时，风荷载不与地震作用同
工程实例一：
青岛南车集团，2004年4月投资新建了一座轻 钢结构生产车间，建筑面积5000平方米。于2004年 7月竣工。主体结构采用轻型单跨门式刚架形式， 吊车最大起重量为20吨，中级工作制。
为使立面效果简洁美观，屋面采用有组织内排 水形式。外墙面和屋面板均采用双层压型钢板，两 层压型钢板之间放置了耐火性能较好的岩棉保温隔 热层。
吊车梁
天窗架
山墙抗风柱
正在建设的门式刚架工程实例
轻钢结构工业厂房
工程实例二： 青岛永源体育用品有限公司加工车间，是由韩
国投资建设的2万平方米轻钢结构多层工业厂房。
主体结构采用轻钢结构框架体系。楼面板采用 钢－混凝土组合楼板。
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。
房屋纵向受力情况及安 装条件确定，一般取 45~60m；
▪ 当房屋高度较大时，柱
间支撑应分层设置；
▪ 端部柱间支撑考虑温度
应力影响宜设置在第二 柱间。
1.3 刚架设计
❖ 1.3.1 荷载及荷载组合 ❖ 1.3.2 刚架的内力和侧移计算 ❖ 1.3.3 刚架柱和梁的设计
1.3.1荷载及荷载组合
➢ 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。
轻型门式刚架结构设计
民用建筑
在民用建筑领域，轻型门 式刚架结构可用于商场、 超市、仓库等建筑物的建 设。
轻型门式刚架结构的发展历程
起源
轻型门式刚架结构起源于20世纪初，随着工业和经济的发展，逐渐 得到广泛应用。
发展历程
随着科技的进步和工程实践的积累，轻型门式刚架结构在材料、设 计、施工等方面不断优化，逐步形成了完善的标准和规范。
根据设计图纸，完成门式刚架的基础施工，包括桩基、基础垫层、 钢筋混凝土浇筑等。
钢构件加工
按照设计图纸要求，对钢构件进行加工制作，确保尺寸、形状、焊 接质量等符合规范要求。
钢构件安装
将加工好的钢构件运输到施工现场，进行安装，确保安装位置准确、 稳固。
施工流程与要点
连接节点处理
根据设计图纸，对钢构件之间的 连接节点进行处理，确保节点连 接牢固、安全可靠。
未来趋势
未来，随着环保和节能要求的提高，轻型门式刚架结构将继续向着高 效、环保、可持续发展的方向发展。
02 轻型门式刚架结构设计原 理
结构设计的基本原则
安全性
确保结构在正常施工和使用过程 中能够承受各种可能的作用力， 不发生破坏、失稳或过大变形。
经济性
在满足安全性和使用功能的前 提下，尽可能降低结构造价， 提高经济性。
适用性
确保结构在使用过程中具有良 好的工作性能，满足正常使用 要求。
耐久性
考虑结构的使用寿命，确保结 构在使用期限内具有良好的耐
久性能。
结构分析方法
有限元分析
利用有限元方法对结构进 行离散化，通过计算和分 析离散化的模型来预测结 构的性能和响应。
线性分析
基于线性理论对结构进行 静力、动力和稳定性分析， 以确定结构的承载能力和 稳定性。
门刚知识
柱脚铰接
柱脚刚接
六、支撑布置
《门刚》4.5.1条 在设置柱间支撑的开间，宜同时设置屋盖横向支撑，以组成几何 不变体系（为保证厂房的整体刚度，应将屋面水平支撑与柱间支撑设置在同一开间之内 ）。 4.5.2条 屋盖横向支撑宜设在温度区间端部的第一个开间。 柱间支撑的间距：当无吊车时宜取30~45m，当有吊车时宜设置在 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大于60m。 在刚架转折处（单跨房屋边柱柱顶和屋脊，以及多跨房屋中间柱 柱顶和屋脊）应沿房屋全长设置刚性系杆。 《技术措施》房屋内有吊车梁时，柱间支撑宜分层设置，吊车梁以上的上部支撑应设 置在端开间，并在中间或三分点处同时设置上、下部柱间支撑。当桥式吊车起重量大于 或等于10t时，下柱支撑宜设置成两片。
2、屋面雪荷载
《荷载》规范7.1.2条 对雪荷载敏感的结构（主要指大跨、轻质屋 盖结构，此类结构的雪荷载经常是控制作用，极端雪荷载作用下容 易造成结构整体破坏，后果特别严重），应采用100年重现期的雪 压。
长沙地区100年雪压0.5KN/m2，我们设计时考虑不均匀分布系数1.4 后雪压取值0.7KN/m2（长沙好像在08年冰灾过后也出了一个地方性 规定，雪荷载取值0.7KN/m2）。实际计算时应该根据荷载规范按照 全跨积雪均匀分布、不均匀分布和半跨积雪的均匀分布最不利,但 是现在软件还做不到。
门式刚架
门式刚架轻型钢结构房屋与普通单层钢结构或 混凝土结构房屋相比，具有自重轻（门式刚架轻钢 结构的重量是钢筋混凝土结构的1/8～1/10，是普 通钢结构1/2—1/3）、施工周期短、适用范围广及 综合经济效益好等特点。在工厂批量生产，现场按 要求拼装形成。能有效地利用材料，构件尺寸小， 自重轻，抗震性能好，施工安装方便，建设周期短 ，能够形成大空间、大跨度，具有外表美观，适应 性强，造价低，易维护等特点。投资回收快、施工 污染环境少，可回收利用等。
轻型门式刚架结构
第二节 轻型门式刚架的结构形式和布置
二、建筑尺寸
门式刚架的跨度，应取横向刚架柱轴线间的距离。 宜为9～36m。当边柱宽度不相等时，其外侧应对 齐。对无吊车或吊车吨位较小时，经济跨度在18m ~21m，而吊车吨位较大时，经济跨度在24m ~30m。
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，应根据使用要求的室内净高确定，有吊 车的厂房应根据轨顶标高和吊车净空要求确定。宜 为4.5～9.0m，必要时可适当加大，当有桥式吊车 时不宜大于12m。
GXG
GXG
SC
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SC
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SC
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ห้องสมุดไป่ตู้SC
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SC
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一、结构形式
多跨刚架中间柱与刚架斜梁的连接可采用铰接，连 接构造简单，制作、安装方便，两端铰接的中间柱 称为摇摆柱。摇摆柱不参与抵抗侧向力，截面也比 较小，全部的抗侧力由边柱和梁形成的刚架承担。 当房屋无桥式吊车，且房屋不是很高、风荷载也不 是很大时，中间柱宜采用摇摆柱，由于边柱的高度 相对比较小，材料能够比较充分地发挥作用。但在 设有桥式吊车的房屋中，中间柱两端宜采用刚接， 以增加刚架的侧向刚度。
建筑钢结构设计复习思考题(含参考答案)
《建筑钢结构设计》复习思考题2016.11.24第1章轻型门式刚架结构1.单层门式刚架结构有哪些特点？（1）质量轻（2）工业化程度高，施工周期短（3）综合经济效益高（4）柱网布置比较灵活2.轻型门式刚架的适用范围及截面形式？柱脚形式？(1).屋面荷载较小，横向跨度为12～48m(2).没有吊车或设有中、轻级工作制吊车的厂房。
(3).当厂房横向跨度不超过15m，柱高不超过6m时，屋面刚架梁宜采用等截面刚架形式。
当厂房横向跨度大于15m，柱高超过6m时，宜采用变截面刚架形式。
门式刚架柱脚分为铰接和刚接两种连接形式。
当吊车起重量≥5吨时应考虑设置刚性柱脚。
当有桥式吊车或刚架侧向刚度过弱时为刚接柱脚。
3.什么是摇摆住？摇摆柱：梁柱节点铰接连接4.门式刚架柱间支撑的布置原则是什么？柱间支撑的间距应根据房屋柱距、纵向受力情况、温度以及安装条件确定，无吊车时宜取30m-45m，端部柱间支撑宜设置在第一或第二柱间。
●当房屋高度较大时，柱间支撑应分层设置；有吊车时，下层柱间支撑宜设置在温度区中部。
柱间支撑间距不大于50m。
●端部柱间支撑考虑温度应力影响宜设置在第二柱间。
5.门式刚架所受的荷载有哪些？风荷载在规范中是怎么考虑的，风荷载标准值如何计算？风荷载系数是什么？风荷载系数 w考虑了结构内、外风压最大值组合。
风可以从任意方向吹来，需要考虑“鼓风效应”（+i）和“吸风效应”（-i）分别与外部压力系数组合的两种工况。
设计时，两种工况均需要考虑，取最不利工况。
6.荷载效应组合的原则是什么？（1）屋面均布活荷载不与雪荷载同时考虑，应取两者中的较大者（2）积灰荷载应与雪荷载或屋面均布活荷载中的较大者同时考虑（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《荷载规范》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7.刚架侧移计算的原则是什么？（1）变截面门式刚架柱顶侧移应采用弹性分析方法确定。
轻型门式刚架结构特点及其在国内发展
浅谈轻型门式刚架的结构特点及其在国内的发展摘要：轻型门式刚架结构是国内外应用广泛的建筑结构体系，具有质量轻、工业化程度高、施工周期短、综合经济效益高、柱网布置灵活、建筑外型新颖美观等优点。
随着我国经济的快速增长, 轻型门式刚架房屋结构也得到了迅速的发展。
本文先介绍轻型门式刚架的相关的定义，再阐述其主要的结构特点，最后对轻型门式刚架在我国应用及发展进行综合分析。
关键词：门式刚架；轻型房屋；冷弯薄壁型钢；发展现状正文：轻型门式刚架结构体系是指以轻型焊接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。
1.结构特点1.1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。
1.2工业化程度高，施工周期短轻型门式刚架结构的主要构件和配件均为工厂制作，质量易于控制和保证，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，这是安装迅速的一个重要因素，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。
1.3综合经济效益高轻型门式刚架结构由于材料价格的原因其造价虽然比钢筋混凝土结构等其他结构形式略高，但由于采用了计算机辅助设计，设计周期短；构件采用先进自动化设备制造；原材料种类较少，易于采购、运输；所以，门式刚架结构的工程周期短，资金回报快，投资效益高。
1.4柱网布置比较灵活传统的结构形式由于受屋面板、墙板尺寸的限制，柱距多为6m，当采用 12m柱距时，需设置托架及墙架柱。
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轻型门式刚架结构的特点及适用范围
一、刚架特点
(1)用轻型屋面，不仅可减少梁柱截面尺寸，基础也相应减少。
(2)在多跨建筑中可做成一个屋脊的大双坡屋面，为长坡面排水创造了条件。
设中间柱可减少横梁的跨度，从而降低造价。
中间柱采用钢管制作的上下铰接摇摆柱，占空间小。
(3)侧向刚度籍檩条的隅撑保证，省去纵向刚性构件，并减少翼缘宽度。
(4)刚架可采用变截面，截面与弯矩成正比；变截面时根据需要可改变腹板的高度和厚度及翼缘的宽度，做到材尽其用。
(5)刚架的腹板可按有效宽度设计，即允许部分腹板失稳，并可利用其屈曲后强度。
故腹板高厚比可比《钢结构设计规范》（GB50017）规定为大，即可减少腹板厚度。
(6)竖向荷载通常是设计的控制荷载，但当风荷载较大或房屋较高时，风荷载的作用不应忽视。
在轻屋面门式刚架中，地震作用一般不起控制作用。
(7)支撑可做得较轻便。
将其直接或用水平节点板连接在腹板上，可采用张紧的圆钢。
(8)结构构件可全部在工厂制作，工业化程度高。
构件单元可根据运输条件划分，单元之间在现场用螺栓相连，安装方便快速，土建施工量少。
二、适用范围
门式刚架通常用于跨度为9~36m，柱距为6m，柱高为4.5~9m，设有吊车起重量较小的单层工业房屋或公共建筑（超市、娱乐体育设施、车站候车室、码头建筑）。