门式刚架常见节点设计(配实物图)
门式刚架设计实例
门式刚架设计实例(总27页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--轻型门式刚架——计算原理和设计实例 <9>来源：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= N/mm2；材质选用：Q235-B f=215 N/mm2 f=125 N/mm2。
2 荷载取值静载：为 kN/m2；活载： kN/m2 ；雪载： kN/m2；风载：基本风压W0= 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). 恒载 + 活载(2). 恒载 + 风载(3). 恒载 + 活载+ × 风载(4). 恒载+× 活载 + 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 973974 82 L450x180x8x10 9045 7040 974 227283 L450x180x8x10 9045 7040 974 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：（恒载 + 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 大节点轴力N(kN) 大节点剪力Q2(kN) 大节点弯距M12345构件截面验算根据协会规程第条进行板件最大宽厚比验算。
门式刚架端板连接节点设计
门式刚架端板连接节点设计门式刚架端板连接节点设计万叶青（机械部第四设计研究院）[提要] 本⽂介绍了轻钢门式刚架端板连接节点的计算⽅法，提供了端板连接节点梁⾼与弯矩的关系图表，⽤它可以快速确定连接截⾯的⾼度，同时还指出了端板设计中应当注意的⼀些问题。
[关键词] 轻钢结构，门式刚架，端板连接，⾼强螺栓。
1．引⾔轻钢结构是近⼗年来发展最快的领域，它具有⼤跨度、⼤空间，分隔使⽤灵活，⽽且施⼯速度快、抗震有利的特点，已⼴泛地应⽤于机械⼯业⼚房建筑中。
门式刚架常⽤的跨度为15~36m。
为了便于施⼯，⼀般采⽤分段加⼯和运输，到现场后再进⾏拼接安装，这就涉及到门式刚架的连接节点。
《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS 102:2002）给出了三种形式的端板连接：端板竖放，端板斜放和端板横放。
实践证明：端板连接是轻钢门式刚架中最为经济的连接形式，⽐通常的腹板—翼缘拼接节省材料和紧固件，现场拼装连接⽅便。
2．端板连接设计门式刚架端板连接节点主要承受的是弯矩和剪⼒。
在我国，对这类端板连接设计采⽤的是传统的⽅法：认为螺栓受⼒为三⾓形分布，利⽤平衡原理分析螺栓的受⼒，然后进⾏其它部分的设计验算。
该⽅法的关键是对旋转中⼼，即中性轴的取法，对此尚存在⼀些争议。
我国的教科书，设计⼿册及有关规范中采⽤的是简化⽅法。
对普通螺栓来说，可假定螺栓群的中性轴在最下⾯⼀⾏的轴线上。
受⼒如图⼀所⽰线性变化，最⼤螺栓拉⼒产⽣在顶部螺栓处。
在弯矩M作⽤下螺栓最⼤拉⼒为：Nt1=M*y1/(m*∑y i2) (1)式中 M----端板处弯矩设计值m----螺栓列数y i----各螺栓⾄中性轴的距离在剪⼒V作⽤下，⼀个螺栓所受的剪⼒为：Nv=V/n (2)同时承受剪⼒和轴向拉⼒的普通螺栓应满⾜下列公式的要求，即[(Nv/N v b)2+(Nt/N t b)2]≤1 (3)为了保证挤压承载⼒的要求尚需满⾜Nv≤N c b (4)上述各式中：Nv、Nt----⼀个螺栓的剪⼒和拉⼒（取受拉⼒最⼤螺栓计算时为N t1）;N v b、N t b----⼀个螺栓受剪和受拉的承载⼒设计值。
门式刚架常见问题及其改进措施
3.3 设计计算常见问题
3.3.4 未复核柱脚底部水平剪力能否由 底板与混凝土基础间的摩擦力承受，当摩 擦力不足时，应设柱脚抗剪键。
改进措施
原因分析：根据《门式刚架规程》CECS102
第7.2.20条规定，柱脚锚栓不宜用于承受柱 脚底部的水平剪力。此水平剪力可由柱脚底 板与混凝土基础间的摩擦力(摩擦系数可取 0.4)或设置抗剪键承受。
改进措施
结构布置时，在温度区段内应使结构成 》CECS 102第4.5.1条第1款设置支撑 体系。
3.2 支撑体系常见问题
3.2.1 屋面横向水平支撑与柱间支撑未 布置在同一跨间内。
改进措施
原因分析： 布置在同一跨间内的屋面
横向水平支撑和柱间支撑同门式刚架一道 构成稳定的空间结构体系，既可承受和传 递房屋纵向的各种荷载和作用，又方便于 门式刚架结构的施工安装。
3.3 设计计算常见问题
3.3.5 檩条和墙梁设计计算时，未按 《门式刚架规程》的附录A计算风荷载， 也未考虑风吸力的不利影响。
改进措施
原因分析：门式刚架轻型钢结构房屋属于
低矮房屋范畴，进行风荷载计算时所需要的 风荷载体形系数，由于我国现有的资料不完 备,《门式刚架规程》CECS102建议采用美国 MBMA手册中的规定,并作为附录A列于规程中。 为和MBMA手册配套，《门式刚架规程》要求 将我国现行国家标准《荷载规范》GB50009 的基本风压值乘以综合调整系数1.05。
改进措施：按《门式刚架规程》的规定，
复核柱脚底部的水平剪力是否可由柱脚底 板与混凝土基础间的摩擦力承受，当摩擦 力不足时，柱脚底板下应加焊抗剪键。柱 脚底部的水平剪力和摩擦力均应取可能的 最不利的组合设计值。柱脚抗剪键的截面 尺寸和连接焊缝应按混凝土的局部抗压和 抗剪键本身的弯剪承载力计算确定。
门式刚架结构设计_例题
门式刚架结构设计1 设计资料单跨双坡门式刚架轻钢厂房长度60m ，柱距6m ，刚架跨度24m ，屋面坡度为1：10。
刚架柱在柱高一半处设有侧向支撑。
屋面采用双层压型钢板复合保温板，屋面檩条间距为3m，在每根檩条位置处都有隅撑与梁下翼缘相连。
柱脚采用铰接柱脚。
梁柱节点连接采用高强度螺栓连接(摩擦型)，材质采用Q235B。
截面：梁为焊接等截面梁:H ‐600×300×8×12 翼缘为轧制边柱为焊接工字形截面(变截面) H ‐(600‐300)×300×8×12 翼缘为轧制边 荷载条件(标准值)：雪荷载：0.402m kN 基本风压：0.652m kN 积灰荷载：0.32m kN 屋面活荷载：0.502m kN双层压型钢板复合保温板：0.202m kN 檩条及支撑重：0.152m kN轻质墙面(包括墙骨架等)：0.202m kN 。
图1 刚架简图2 荷载计算(1) 恒载刚架梁：双层压型钢板复合保温板：0.20×6=1.2 m kN檩条及支撑重：0.15×6=0.9 m kN梁自重： 0.92m kN合计：刚架梁上荷载：3.02 m kN柱：轻质墙面(包括墙骨架等)：0.20×6=1.2 m kN自重(取柱中间截面计算)：0.828m kN合计：2.028 m kN(2) 活荷载屋面活荷载标准值为0.502m kN ，刚架受荷面积为24×6=1442m ＞602m ，所以屋面活荷载标准值取为0.302m kN (规程3.2.2条) 。
雪荷载为0.402m kN ，计算时取屋面活荷载和雪荷载中的较大值，即取0.402m kN 计算。
屋面活荷载和雪荷载中的较大值：0.4×6=2.4 m kN积灰荷载：0.3×6=1.8 m kN(3) 风荷载风荷载体型系数s μ按《门规》封闭式建筑类型中间区的风荷载体型系数采用，体系系数图2风荷载体型系数见图2 。
钢结构门式刚架结构设计
(2) 工字形截面压弯构件在剪力V、弯矩M和轴力N共同作用下
当V≤0.5Vd 时
M
M
N e
Me
N
We
Ae
当0.5Vd ＜V≤Vd 时
M
M
N f
M
N e
M
N f
1
V 0.5Vd
2 1
当为双轴对称截面时
M
N f
Af (hw
t)( f
N
A)
1.3.3.3 梁腹板加劲肋的配置
梁腹板应在与中柱连接处、较大集中荷截作用处和翼缘 转折处设置横向加劲肋。其间距a取hw~2 hw 。中间加劲肋的 设置应满足屈曲后强度计算要求。中间加劲肋除承受集中荷 载和翼缘转折产生的压力外，还应承受拉力场产生的压力：
b1 15 235
t
对于梁柱的腹板:
hw 250 235
tw
fy
腹板应按规程要求计算有效宽度。
(3)
图1.6 截面尺寸
(2)腹板屈曲后强度利用
工字形截面构件腹板的受剪板幅，当腹板高度变化
不超过60mm/m时可考虑屈曲后强度（拉力场），其抗剪 承载力设计值应按下列公式计算：
Vd hwtw fv
柱距：6m，7.5m或9m 挑檐：0.5~1m 温度区段：纵向≤300m，横向≤150m。
设置伸缩缝的方法：双柱；檩条和屋面板构造
有吊车时设置双柱，加插入距
图1.4 有吊车时的插入距
﹡檩条布置
❖ 一般等间距布置，间距由计算确定； ❖ 屋脊附近双檩（距屋脊≤200mm ）； ❖ 天沟附近布置一根以固定天沟； ❖ 考虑天窗、采光带等的具体情况。
型钢板始见用于屋面和墙面； 20世纪90年代初外国轻钢企业进入中国大陆，带动了内资
门式刚架
当梁腹板在剪应力作用下发生屈曲后，即起类似桁
架斜腹杆的作用，而横向加劲肋则相当于受压的桁
架竖杆。因此，横向加劲肋除承受集中荷载和翼缘
转折产生的压力外，还要承受拉力场产生的压力。
加劲肋稳定性验算按规范规定进行，计算长度
取腹板高度hw，截面取加劲肋全部和其两侧各
当工字形截面梁、柱构件的腹板受弯及受压板
幅利用屈曲后强度时，应按有效宽度计算其截
面几何特性。
有效宽度取值：
当腹板全部受压时：he hw 当腹板部分受拉时，受拉区全部有效，受压
区有效宽度为：
he hc
he：腹板受压区有效宽度； ρ：有效宽度系数；
hc: 腹ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ受压区高度。
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。
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。
端部支撑宜设在温度区段端部的第一或第二个开
间。
4.柱间支撑的布置原则：
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45~60m；
0.15
0.20
1.518
1.745
1.235
1.395
1.109
1.254
1.021
1.140
O.965
1.080
O.938
1.045
O.895
1.000
0.872
0.969
多跨刚架的中间柱为摇摆柱时，边柱的计
算长度应取为 式中
——放大系数； ——计算长度系数，由表查得，但公式中的
门式刚架常见节点设计(配实物图)
2 刚架体系
（4）柱间支撑
2 刚架体系
（4）柱间支撑
2 刚架体系
（5）钢梁
2 刚架体系
（5）钢梁
2 刚架体系
（6）梁梁节点
2 刚架体系
（7）梁柱连接
3 墙面体系
（1）墙面檩条
门式刚架常见节点设计 (配实物图)
目录
1.门式刚架简介 2.刚架体系 3.墙面体系 4.屋面体系
1 门式刚架简介
门式刚架系 统一般由主 刚架、支撑 系统（屋面 水平支撑和 柱间支撑）、 系杆等构成；
单层轻型门式刚架结构体系
2 刚架体系
（1）结构布置
主体承重结构为单 跨或多跨实腹式门 式刚架。
4 屋面结构
（2）女儿墙
女儿柱 天沟托架
4 屋面结构
（3）天沟
4 屋面结构
（3）天沟
4 屋面结构
（4）雨篷
4 屋面结构
（5）水平支撑
在设置柱间支撑的开间同时布置水 平支撑，形成沿刚架跨度方向的桁 架体系。
4 屋面结构
（6）钢系杆
GXG
在刚架转折处(单跨 房屋边柱柱顶和屋 脊，以及多跨房屋 某些中间柱柱顶和 屋脊)应沿房屋全长 设置刚性系杆。提 高结构的整体刚度， 使结构发挥空间作 用，保证结构的几 何稳定性和受压构 件的侧向稳定。
4 屋面结构
（6）钢系杆
4 屋面结构
（7）隅撑
为了防止梁受压翼缘平面外屈曲失稳， 设置隅撑（多采用等边角钢）。Βιβλιοθήκη 3 墙面结构（1）墙面檩条
3 墙面结构
（2）墙面檩托
门式刚架结构设计PPT104页
1.7 屋面支撑布置
【思考05】图示厂房，屋脊和柱顶布置了通长系杆，但是没有横 向水平支撑的屋面梁中间并没有布置通长系杆。请思考其原因。
1.8 柱间支撑布置
《门钢规范》第4.5节 (1) 柱间支撑间距应根据房屋的柱距、受力情况和安装条
件确定，当无吊车时，宜取30~45m。
(2) 当建筑物宽度大于60m时，在内柱柱列宜适当增加柱间 支撑。
第03章 门式刚架结构设计
提纲
1.门式刚架的结构布置 2.门式刚架的荷载 3.主刚架设计 4.支撑体系设计 5.围护结构设计 6.节点设计
第1节 门式刚架的结构布置
1.1 适用范围
《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102:2002
第1.0.2条规定，门式刚架适用于： 主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； 无桥式吊车； 或起重量不大于20T的A1~A5工作级别桥式吊车； 或起重量不大于3T的悬挂式起重机； 外墙亦可采用砌体。
1.6 刚架布置
(5) 屋面坡度：1/20~1/8 (6) 截面形式：多采用焊接H型钢，可等截面，也可变截面； (7) 柱脚形式：可铰接，可刚接；
【思考03】右 图所示刚架， 柱脚是铰接还 是刚接？
1.7 屋面支撑布置
参《门钢规范》第4.5节 (1) 屋盖横向支撑宜设置在温度区段的第一个或第二个开间；当端
工作。刚性系杆则应按压杆设计。 (5) 屋面檩条可兼作刚性系杆。但此时檩条需按压弯构件进行验算。
1.7 屋面支撑布置
参《门钢规范》第4.5节 (6) 在设有带驾驶室且起重量大于15T的桥式吊车的跨间，应沿屋
盖边缘设置纵向支撑。
1.7 屋面支撑布置
【思考04】图示厂房，左侧山墙为开门方便，设置了2根抗风柱， 其屋面支撑布置是否合理？
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1.门式刚架简介 2.刚架体系 3.墙面体系 4.屋面体系
1 门式刚架简介
门式刚架系 统一般由主 刚架、支撑 系统（屋面 水平支撑和 柱间支撑）、 系杆等构成；
单层轻型门式刚架结构体系
2 刚架体系
（1）结构布置
主体承重结构为单 跨或多跨实腹式门 式刚架。
3 墙面结构
（1）墙面檩条
3 墙面结构
（2）墙面檩托
4 屋面结构
（1）屋面檩条
4 屋面结构
（1）屋面檩条
4 屋面结构
（2）拉条
沿擦条的长度方向每隔一定 间距布置一道拉条（直径 10mm以上的圆钢），防止 檩条的平面外失稳。
在屋脊和屋檐处，布置斜拉 条。与檩条和撑杆一起组成 几何不可变体系。
4 屋面结构
（6）钢系杆
4 屋面结构
（7）隅撑
为了防止梁受压翼缘平面外屈曲失稳， 设置隅撑（多采用等边角钢）。
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4 屋面结构
（2）女儿墙
女儿柱 天沟托架
4 屋面结构
（3）天沟
4 屋面结构
（3）天沟
4 屋面结构
（4）雨篷
4 屋面结构
（5）水平支撑
在设置柱间支撑的开间同时布置水 平支撑，形成沿刚架跨度方向的桁 架体系。
4 屋面结构
（6）钢系杆
GXG
在刚架转折处(单跨 房屋边柱柱顶和屋 脊，以及多跨房屋 某些中间柱柱顶和 屋脊)应沿房屋全长 设置刚性系杆。提 高结构的整体刚度， 使结构发挥空间作 用，保证结构的几 何稳定性和受压构 件的侧向稳定。
横梁与柱为刚接， 柱脚与基础宜采用 铰接，但当有桥式 吊车、檐口标高较 高或对刚度要求较 大时，可采用刚接。
2构布置
2 刚架体系
（2）铰接柱脚连接
2 钢柱结构
（2）铰接柱脚连接
2 刚架体系
（3）刚接柱脚连接
2 刚架体系
（4）柱间支撑
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。
当无吊车时宜取30-45m；当有吊车时宜设在温度区段中 部，或当温度区段较长时宜设在三分点处，且间距不宜大 于60m。
2 刚架体系
（4）柱间支撑
2 刚架体系
（4）柱间支撑
2 刚架体系
（5）钢梁
2 刚架体系
（5）钢梁
2 刚架体系
（6）梁梁节点
2 刚架体系
（7）梁柱连接
3 墙面体系
（1）墙面檩条