门式钢架设计实例
36米跨度轻型门式钢架结构设计
36米跨度轻型门式钢架结构设计前言我国钢结构体系的发展大致经过了这样的时期：1990年以前，钢结构建筑在工业领域中的主要应用是重型厂房中的排架结构体系，在民用领域中的主要应用是螺栓球或焊接球网架结构；自1990 年代起，钢结构在我国进入了快速的全面的发展和应用时期。
门式钢刚架结构被大量应用于工业厂房、超市、仓库中；钢框架在多高层建筑中也得到了越来越多的应用；薄壁彩钢板已大量应用于各类结构的维护体系和无梁无柱穹顶中；钢管直接汇交焊接结构及其与高强度拉索的组合结构已推广应用于各类体育、文化等公共建筑中；冷弯薄壁型钢截面除广泛应用于檩条等维护结构构件外也开始作为结构的主要受力构件或其组成部件得到应用。
现代钢结构体系由热轧截面、焊接截面和冷弯薄壁型钢截面构件组成。
人们往往将钢结构划分为普通钢结构和轻型钢结构两大类。
但是，究竟如何定义或区分这两类结构，却存在着很多不同的标准。
例如，结构跨度的标准，结构层数的标准，结构用途的标准，吊车吨位的标准等。
这些标准都有一定的合理性，但是都是建立在结构体系外在因素或特征基础上的。
事实上，轻型钢结构体系的本质是“轻”，实现这一本质的条件是截面板件要“薄”，设计时必然要考虑板件局部失稳后的极限强度。
所以，从结构工作机理和设计计算原理的角度出发，轻型钢结构体系是指“结构构件采用较薄板件，设计时考虑板件局部失稳后的后继强度的钢结构体系”。
门式钢刚架是典型的轻型钢结构，也是目前国内应用最为广泛的轻型钢结构。
早期典型的门式钢刚架是1910 年布鲁塞尔世博会的德国机械工程展厅，采用了多层阶形钢框架结构；1932 年建成的德国埃森煤矿税收协会采用了门式钢框架结构[1]。
现代轻型门式钢刚架体系是由国外钢结构专业公司引入我国的，它包括主结构系统（刚架、支撑、抗风柱等）、次结构系统（屋面和墙面檩条等）、辅助结构体系（挑檐、雨蓬、女儿墙、楼梯、吊车梁等）、围护板材体系、柱脚和基础等。
近年来钢结构建筑在我国出现了非常快的发展势头，应用范围不断扩大，目前，我国钢结构建筑的发展处在建国以来最好的一个时期。
门式刚架厂房结构l图（含设计说明）
(完整版)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，μ2=1.0；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∅16圆钢；（5）边跨及屋脊系杆采用圆钢管∅200×180；（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；也可以不考虑柱偏心避免建模的繁琐，使两边跨轴线向屋脊线各移动H（小头）/2，轴线跨度减小400即可。
如下轴线网格：3：布置柱间支撑及抗风柱4：布置屋面系杆、交叉支撑5：点高找坡使用三点点高时首先要选择三点来确定一个面，然后选择在这个面上的构件。
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。
某门式刚架(吊车)厂房结构图纸
PKPM门式刚架二维教程
工程实例三：某展厅门式刚架设计
THANKS
感谢您的观看。
建立模型
根据设计图纸和相关规范，在PKPM门式刚架二维软件中建立结构的几何模型。
运行分析
选择合适的分析方法（如线性静力分析或动力时程分析）进行计算，得出各构件的应力、应变和位移等结果。
结果处理
对计算结果进行分析和处理，找出结构的薄弱环节，提出优化建议。
应力和应变分析
通过对各构件的应力和应变进行分析，判断其是否满足强度和刚度要求。
维护方便
Байду номын сангаас
门式刚架的特点
门式刚架广泛应用于工业厂房的建设，如机械制造、电子、轻工业等领域。
工业厂房
仓库
商业建筑
由于其大跨度和轻量化的特点，门式刚架也常用于仓库的建设。
在商场、办公楼等商业建筑中，门式刚架也得到了广泛应用。
03
02
01
门式刚架的应用场景
02
CHAPTER
PKPM软件介绍
PKPM软件简介
大型仓储设施
总结词
某仓库门式刚架设计，跨度为30米，高度为10米，需要承受较大的竖向和水平荷载。通过PKPM软件进行详细的结构分析和优化，确保仓库的安全性和稳定性。
详细描述
工程实例二：某仓库门式刚架设计
总结词
轻型展厅结构
详细描述
某展厅门式刚架设计，跨度为24米，高度为8米，要求结构轻盈、美观。利用PKPM软件进行建模、分析和优化，实现展厅的安全性、经济性和美观性。
PKPM门式刚架二维教程
目录
门式刚架简介 PKPM软件介绍 门式刚架二维建模 结构分析 设计优化 工程实例
01
CHAPTER
门式刚架简介
门式刚架计算原理和设计实例之五
门式刚架计算原理和设计实例之五第五章辅助结构系统轻型钢结构的辅助结构系统包括挑檐、⾬篷、吊车梁、⽜腿、楼梯、栏杆、检修平台和⼥⼉墙等，它们构成了轻型钢结构完整的建筑和结构功能。
第⼀节⾬篷和挑檐⼀、⾬篷钢结构⾬篷同钢筋混凝⼟结构⾬篷⼀样，按排⽔⽅式可分为有组织排⽔和⾃由落⽔两种。
钢结构⾬篷的主要受⼒构件为⾬篷梁，其常⽤的截⾯形式有轧制普通⼯字钢、槽钢、H型钢、焊接⼯字形截⾯等，当⾬篷的造型为复杂的曲线时亦可选⽤矩形管或箱形截⾯等。
在轻型门式刚架结构中，⾬篷宽度通常取柱距，即每柱上挑出⼀根⾬篷梁，⾬篷梁间通过C型钢连接形成平⾯。
挑出长度通常为1.5m 或更⼤，视建筑要求⽽定。
⾬篷梁可做成等截⾯或变截⾯，截⾯⾼度应按承载能⼒计算确定。
通常情况下⾬篷梁挑出的长度较⼩，按构造做法，其截⾯做成与其相连的C型钢截⾯同⾼：当柱距为6m时，连接⾬篷梁的C型钢为16＃，⾬篷梁亦取16＃槽钢；当柱距为9m时，连接⾬篷梁的C型钢为24＃，⾬篷梁取25＃槽钢；有组织排⽔的⾬篷可将天沟设置在⾬篷的根部或将天沟悬挂在⾬篷的端部，⾬篷四周设置凸沿，以便能有组织的将⾬⽔排⼊天沟内。
图5-1～5-3为⼏种常见⾬篷的做法。
（a）(b)图5-1 ⾃由落⽔⾬篷(a)(b)(c)图5-2 有组织排⽔⾬篷（a）A-A （b）B-B（c）C-C图5-3 ⾬篷节点详图⼆、挑檐在轻型门式刚架⼚房结构中，通常将天沟（彩钢或不锈钢）放置在挑檐上，形成外天沟。
挑檐挑出构件的间距取柱距，即挑出构件作为主刚架的⼀部分，挑出构件之间由C型钢檩条连接，。
图5-4所⽰为典型的挑檐构造。
图5-4 典型的挑檐构造挑檐柱承受C型钢墙梁传递轻质墙体的竖向荷载和风荷载，挑檐梁主要承受考虑天沟积⽔满布荷载或积雪荷载。
挑檐各构件（挑檐柱、挑檐梁）截⾯通常采⽤轧制⼯字钢或⾼频H型钢，截⾯⼤⼩由承载⼒计算确定。
挑檐计算简图如图5-5所⽰，将挑檐柱和挑檐梁⽰作⼀个整体，端部与刚架柱固接，即作为悬臂构件计算。
门式刚架设计例题门式刚架轻型房屋钢结构图集
门式刚架设计例题门式刚架轻型房屋钢结构图集以下是五个门式刚架设计例题的轻型房屋钢结构图集。
每个数据集都包含大约250个字。
例题1：门式刚架设计-轻型钢结构这个设计例题展示了一个轻型钢结构门式刚架的设计方案。
该方案基于建筑物的使用需求和工程条件，并结合了钢材的特性和优势来实现。
设计图集包括房屋的平面布置图、剖面图和详细的建筑物尺寸和钢材规格。
此外，还包括门式刚架的节点连接细节和房屋的承载体系等信息。
例题2：门式刚架设计-轻型房屋钢结构施工图这个设计例题展示了一个轻型房屋钢结构门式刚架的施工图。
施工图集包括门式刚架的整体布置图、内外墙立面图、构造剖面图以及具体的建筑结构尺寸和钢材规格。
此外，还包括门式刚架的节点连接细节、承重墙和墙柱的布置等信息。
施工图集的目的是提供给施工人员清晰且可执行的工程图纸，以便他们能够准确地落地到实际施工中。
例题3：门式刚架轻型房屋钢结构节点设计这个设计例题展示了门式刚架轻型房屋钢结构的节点设计。
节点设计是门式刚架设计中至关重要的一部分，它直接影响着房屋的稳定性和承载能力。
设计图集包括门式刚架各个节点的细节剖面图和节点构造图。
每个节点的设计要求和材料规格也被详细列出。
此外，还包括节点连接的焊接方法和规范要求。
例题4：门式刚架轻型房屋钢结构承载体系设计这个设计例题展示了门式刚架轻型房屋钢结构的承载体系设计。
承载体系设计是门式刚架设计的基础，它确定了建筑物的整体结构和承载能力。
设计图集包括门式刚架承载体系的平面布置图、剖面图和细节构造图。
详细说明了承载体系的构成、每个构件的规格和承载能力要求。
此外，还包括门式刚架的荷载计算结果和结构安全性分析。
例题5：门式刚架轻型房屋钢结构材料选择这个设计例题展示了门式刚架轻型房屋钢结构的材料选择。
材料选择是门式刚架设计中至关重要的一环，它直接影响到房屋的质量和使用寿命。
设计图集包括门式刚架使用的各种钢材的规格和特性。
钢材的选择是根据构件的功能、承载能力和经济性来确定的。
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风 荷 载 作 用
风荷载(标准值)剪力图
剪力 .图
“+” →
轴力
图(拉
为正，
风荷载(标准值)轴力图
压为
负)
（3）内力组合(由于恒载和活载关于结构竖向对称，因而风荷载只要考虑一个方
向作用，风荷载只引起剪力不同，而剪力不起控制作用)
按承载能力极限状态进行内力分析，需要进行以下可能的组合：
① 1.2*恒载效应+1.4*活载效应
173
36
24
EA 2.06 108 9472106 1.95106 kn, EIx 2.06 108 520 106 1012 1.07 105 kn m2
（2）截面内力：
根据各个计算简图，用结构力学求解器计算，得结构在各种荷载作用下的内
力图如下：
计
计算简图及内力值(M、N、Q)
地面粗糙度 B 类
二、结构平面柱网及支撑布置
该厂房长度 90m，跨度 21m，柱距 9m，共有 11 榀刚架，由于纵向温度区 段不大于 300m、横向温度区段不大于 150m，因此不用设置伸缩缝。
檩条间距为 1.5m。 厂房长度>60m，因此在厂房第二开间和中部设置屋盖横向水平支撑；并在 屋盖相应部位设置檩条、斜拉条、拉条和撑杆；同时应该在与屋盖横向水平支撑 相对应的柱间设置柱间支撑，由于柱高<柱距，因此柱间支撑不用分层布置。 （布置图详见施工图） 三、荷载的计算 1、计算模型选取 取一榀刚架进行分析，柱脚采用铰接，刚架梁和柱采用等截面设计。厂房檐 高 7.5m，考虑到檩条和梁截面自身高度，近似取柱高为 7.2m；屋面坡度为 1： 10。 因此得到刚架计算模型：
⑴ 局部稳定验算
③ 梁翼缘
b 150 4 2 12.17 15 235 15 235 15 （满足要求）
2.荷载取值
屋面自重： 屋面板：0.18 KN / m2
檩条支撑：0.15 KN / m2
横梁自重：0.15 KN / m2
总计：0.48 KN / m2
屋面雪荷载：0.3 KN / m2
屋面活荷载：0.5 KN / m2 （与雪荷载不同时考虑）
柱自重：0.35 KN / m2
风载：基本风压W0 0.5kN / m2
hc
206.56
584 206.56 181.1
311.2mm
k
[(1 )2
16 0.112(1 )2 ]0.5
1
21.28
p 28.1
hw / tw k 235 / f y
584 / 8 0.8, 28.1 21.28
则 1，截面全部有效。
，
H 7.2 2.66 19.1M 0x
平面外计算长度：
考虑压型钢板墙面与墙梁紧密连接，起到应力蒙皮作用，与柱连接的墙梁
可作为柱平面外的支承点，但为了安全起见计算长度按两个墙梁间距考虑，
即H0Y 7200 / 2 3600mm
x
19100 234
81.6，y
3600 61.6
（4）稳定性验算
刚架柱平面内稳定性验算
x 81.6 180, x f y / 235 81.6
b类截面，由《钢结构设计规范》附表C-2查得，x 0.681
N
' Ex
2EA (1.1x2 )
3.142
2.06105 9472 (1.181.62 )
1-1 截面的控制内力为 M 0，N 120.58KN，Q 48.45KN
3.16
2-2 截面的控制内力为 M 335.33KN M，N 120.58KN，Q 48.45KN
3-3 截面的控制内力为 M 335.33KN M，N 64.30KN，Q 115.40KN
3.各部分作用荷载： （1）屋面荷载：
标准值：
0.48
1 cos
9
4.30KN
/
M
柱身恒载： 0.35 9 3.15KN / M
kn/m
kn/m
kn/m
（2）屋面活载 屋面雪荷载小于屋面活荷载，取活荷载 0.50 1 9 4.50KN / M cos
kn/m
（3）风荷载
门式刚架厂房设计计算书
一、设计资料
该厂房采用单跨双坡门式刚架，厂房跨度 21m，长度 90m，柱距 9m，檐高 7.5m，屋面坡度 1/10。刚架为等截面的梁、柱，柱脚为铰接。
材料采用 Q235 钢材，焊条采用 E43 型。 屋面和墙面采用75mm厚EPS夹芯板，底面和外面二层采用0.6mm厚镀锌彩板， 锌板厚度为275/gm2；檩条采用高强镀锌冷弯薄壁卷边Z形钢檩条，屈服强度 fy 450N / mm2，镀锌厚度为160g / mm2。(不考虑墙面自重) 自然条件：基本风压：WO 0.5KN / m2 ，基本雪压 0.3KN / m2
4-4 截面的控制内力为 M 246.78KN M，N 57.82KN，Q 5.79KN
A：刚架柱验算：取 2-2 截面内力 平面内长度计算系数：
0
2 0.45K，其中K=
IclR IRH
10.5 7.2
1.46， 0
2 0.451.46 2.66，
N
/
mm2
0
max min max
206.56 181.10 206.56
1.88
h0 tw
584 6
97
480
0.5x
ห้องสมุดไป่ตู้
26.2
105.28
因97>70，故可以考虑屈曲后强度。
由于考虑屈曲后强度：
= 2 181.1 0.88 1 206.56
荷载如下图：
kn/m kn/m
kn/m kn/m
4.内力计算： （1）截面形式及尺寸初选：
梁柱都采用焊接的 H 型钢 梁的截面高度h一般取(1/30 1/45)l,故取梁截面高度为600mm； 暂取H600300 68，截面尺寸见图所示 柱的截面采用与梁相同
y
300
6
x
584 8
面积
Ix
内力组合值
截面
内力 1.2恒＋1.4活
1.2恒+1.4风
1.2恒+1.4 0.85 (风+活）
M
0
Ⅰ－Ⅰ
N
-120.58
Q
-48.45
M
-335.33
0 11.30 11.19 53.22
0 -54.85 -15.45 -132.40
Ⅱ－Ⅱ
N
-120.58
Q
-48.45
11.30 11.19
tw
4
fy
235
（2）柱有效截面特征
M 335.33KN M，N 120.58KN，Q 48.45KN
max min
N M A WX
120.58103 335.33106
9472
173104
12.73
193.83
206.56 181.10
2388kN , mx
1.0,则
N
mx M x
120.58 103
1.0 335.33106
x A
x
[1
0.8( N
/
N
' Ex
)]Wx
0.681 9472 1.05173104 (1 0.8 120.58)
2388
18.69 192.39 211.08N / mm2 f
② 1.2*恒载效应+1.4*风载效应
③ 1.2*恒载效应+1.4*0.85*{活载效应+风载效应}
取四个控制截面：如下图：
各情况作用下的截面内力
截面
内力
M
Ⅰ－Ⅰ
N
Q
M
Ⅱ－Ⅱ
N
Q
M
Ⅲ－Ⅲ
N
Q
M
Ⅳ－Ⅳ
N
Q
恒载
0 -45.36 -19.32 -127.84 -45.36 -19.32 -127.84 -21.75 43.41 92.83 -21.75 2.18
Wx
Iy
Wy
ix iy
长度
截面
截面名称
(mm2 ) (106 mm4 )(104 mm3 )(106 mm4 )(104 mm3 ) mm mm
(mm)
柱 H 600 300 68 7200 9472 520
173
36
24
234 61.6
234 61.6
梁 H 600 300 68 10552 9472 520
54.79 -25.09
M
-335.33
53.22
-132.40
Ⅲ－Ⅲ
N
Q
-64.30 115.40
3.36 -11.02
-28.03 51.93
M
246.78
2.79
134.16
Ⅳ－Ⅳ
N
-57.82
-3.36
-28.03
Q
5.79
0.08
4.截面验算 控制内力组合项目有：
① ＋Mmax 与相应的 N，V(以最大正弯矩控制) ② －Mmax 与相应的 N，V(以最大负弯矩控制) ③ Nmax 与相应的 M，V(以最大轴力控制) ④ Nmin 与相应的 M，V(以最小轴力控制) 所以以上内力组合值，各截面的控制内力为：