门式刚架轻型房屋钢结构优化设计探究
某门式刚架轻型钢结构厂房优化设计分析
安
２ 优化设计
２
．
徽
１优化模型同
建
筑
几何构造 约束条件方面有宽 厚 比、 高厚 比 、 腹板 高度大 于 翼缘宽度 、 大头截 面高度大于小头截 面高度 、 翼缘 厚度大于 腹
２ ｍｍ以上等 。 性能约束考虑弹性范围内强度 的利用 、 刚 ＿ 收 作 稿 者 简 日 期 介 ： ２ 李 ０ １ 建 ３ — 国 ０ １ （ － １ ９ ２ ５ ８ ０ 一 ） ， 男 ， 山 西 平 遥 人 ， 毕 业 于 山 西 农 业 大 学 ， 硕 板厚度 度及平面 内外稳定的性能约束 。 所有 约束条件应符合《 规程 》 的
士； 助教 ， 主要从事房屋建筑学方面的教 学工作。
安
徽
建
筑
２ ０ １ ３年 第 ２期 （ 总１ ９ ０期 ）
规定 ， 并且要在有限元分析的过程 中随着设计变量动态调整［ ３ １ 。
２ ． ２优 化 目标
产 品的厚度 系列 ； ③梁的翼板 和腹扳厚 度差别较大 ，
给材料规格选 型带来不 便。对结构进行 了两 轮三次 的优化设计 ， 优化结果分析如下。
刚架中梁柱用钢 达 ２ ． ９ ６ ｔ ， 单位平米用 钢量 为 ２ ３ ． ６ ｋ ｇ ／ ｍ 。实际工
程 中． 冈 ０ 架 中梁 柱 用 钢 一 般 为 刚架 总重 的 １ ／ ３ ～１ ／ ２ ， 即使 按 上 限
取值 ， 原设计 中门式刚架单位平米用钢量也高达 ４ ７ ｋ ｇ ／ ｍ ， 用钢 量与工程实际和轻钢钢结构 的特点极其不相称。
以单榀 门式 刚架体积最小 ， 即用钢量最少为优化 目标 。
２ ． ３优化步骤
关于带吊车门式刚架轻型钢结构设计问题的探究
关于带吊车门式刚架轻型钢结构设计问题的探究摘要:门式刚架结构与钢筋混凝土结构相比，具有质量轻、工业化程度高、施工周期短、综合经济效益高、柱网布置比较灵活等特点，主要用于轻型厂房、仓库、建材交易市场等。
本文我们将针对5t吊车轻型门式刚架的设计问题加以阐述与分析，确保其结构设计的可行性及经济性。
关键词:吊车；门式钢架；设计；结构一、工程概况某材料库跨度22 m、长96 m、柱距8m、柱顶标高12 m。
内设2台5t吊钩桥式吊车，均为A5工作制，吊车轨顶标高为9m、跨度为22.5 m。
二、结构形式门式刚架结构形式按跨度可分为单跨、双跨和多跨，按屋面坡脊数可分为单脊单坡、单脊双坡、多脊双坡。
对于多跨刚架而言，在相同跨度条件下，多脊多坡与单脊双坡的刚架用钢量大致相当。
因为单脊双坡具有屋面排水形式简单，而多脊双坡刚架的内天沟易产生渗透及堆雪现象，因而常做成一个屋脊的大双坡屋面。
《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》(CECS102：2002)适用于主要承重结构为单跨或多跨实腹式门式刚架起重量不大于20 t的A1一A5工作制级别桥式吊车。
门式刚架的柱脚多按铰接支承设计，通长为平板支座，设一对或两对地脚螺栓。
当用于工业厂房且有桥式吊车时，宜将柱脚设计为刚接。
因此，本工程的厂房采用单跨双坡屋面，柱脚采用刚接形式。
门式刚架轻型房屋屋面坡度宜取为1/20~1/8，在雨水较多的地区取其中的较大值。
结合本工程实际，屋面坡度取值为1/15。
三、结构平面布置温度区段的长度可按《钢结构设计手册》表2~17设置，当门式刚架轻型房屋的屋面和外墙均采用压型钢板时，其温度区段长度可适当放宽。
本工程厂房跨度为22 m、长度为96 m，分别小于规范规定的120 m、220 m，因此不需设置温度伸缩缝。
凛条间距的确定应综合考虑天窗、通风屋脊、采光带、屋面材料、凛条规格等因素按计算确定，一般应等间距布置，但在屋脊处应沿屋脊两侧各布置一道，在天沟附近布置一道。
门式刚架轻型房屋钢结构的设计
浅谈门式刚架轻型房屋钢结构的设计【摘要】本文主要概括的论述了门式刚架轻型房屋钢结构设计的一些要点，希望能将门式刚架轻型房屋钢结构更好的应用于人们的生活当中。
【关键词】门式刚架；轻型房屋；钢结构；檩条；节点；墙梁；拉条近几年，门式刚架轻型房屋钢结构在我国迅速发展起来的一种新型结构体系，被广泛应用于工业厂房、仓库等众多的工业和民用建筑中，而追求其设计的更完善就成为了摆在我们建筑人员面前的重要课题。
1 结构构件设计在门式刚架轻型房屋钢结构体系中宜尽可能采用轻型结构构件。
门式刚架轻型房屋钢结构，应根据房屋的平面尺寸、高度和荷载的不同情况，合理确定门式刚架的跨度、间距，平衡外包面（墙面和屋面）与主刚架的用钢量，优化整个房屋结构的经济指标。
当确定了房屋的平面尺寸和高度时，山墙墙架结构和屋面天沟是基本确定的，因此下面的研究讨论不考虑山墙墙架结构和屋面天沟的影响。
1.1 檩条设计檩条一般设计成简支构件。
当檩条跨度为4.5～6.0m时，设一道拉条；当檩条跨度大于6m时，设两道拉条。
计算分析表明，当檩条跨度分别为6.0m、7.5m、9.0m时，檩条的经济平均用钢量（含拉条）一般分别约为5.0kg/m2、5.5kg/m2、7.5kg/m2。
一般情况下，当檩条跨度确定时，檩条间距越大，檩条的平米用钢量越小。
所以，房屋单跨跨度小的，宜采用较小檩距；房屋单跨跨度大的，宜采用较大檩距。
1.2 墙梁设计墙梁一般设计成简支构件。
当墙梁跨度为4.5～6.0m时，设一道拉条；当墙梁跨度大于6m时，设两道拉条。
墙面板一股与墙梁有可靠的连接，能约束墙梁外翼缘的侧向位移和扭转，因此拉条一般设置在距离墙梁内翼缘1/3腹板高度范围内，以约束墙梁内翼缘的侧向位移和扭转。
2 支撑设计门式刚架结构需要采用各种可靠的支撑结构以加强结构的整体和局部稳定性及力的可靠传递。
支撑形式主要有：2.1 对角支撑设置于屋面、侧墙以及端墙，用于抵抗风力和吊车荷载，采用两端带螺纹的抗拉圆钢或钢缆，亦可采用角钢；2.2 隅撑刚架受压翼缘的平面外刚度较小，采用角钢连接主刚架受压翼缘和墙梁或檩条，防止刚架受压翼缘平面外局部失稳，隅撑宜成对布置；2.3 特殊支撑当侧墙或屋顶不允许设对角支撑时，或当有吊车时为了提供更可靠的支撑，可采用管撑和门式支撑等特殊支撑。
门式刚架轻型房屋钢结构设计探讨
门式刚架轻型房屋钢结构设计探讨【摘要】门式刚架是典型的轻型钢结构，它具有节省材料、施工周期短等优点，因而也是目前国内应用最广泛的轻型钢结构。
门式刚架的设计与施工与普通钢结构相比既有一致性，门式刚架的特点主要在于其节点方面，本文总结了门式刚架设计中一些设计要点，提出来供广大设计人员参考。
【关键词】轻型钢结构；门式刚架；设计要点一.门式刚架的特点：门式刚架轻型结构是一个系统工程，它包括设计、加工制造和施工安装三个过程；包含的具体内容有：主结构系统、次结构系统和围护系统三大方面。
主结构系统包括主刚架和支撑体系。
支撑体系包括水平支撑、柱间支撑和刚性系杆等部分。
由于支撑体系采用的构件大多为圆钢、角钢和钢管等，构件简单、制作方便，且支撑体系节点多为标准节点，因此轻型钢结构可以在工厂批量生产，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。
二．屋面活荷载：《荷载规范》表4.3.1规定，不上人屋面均布活荷载标准值0.5kn/m2,还注明对不同结构应按有关设计规范的规定作0.20kn/m2的增减。
对此《钢规》补充如下：对支承轻屋面的构件或结构（檩条、屋架、框架等），当仅有一个可变荷载且受荷载水平投影面积超过60m2时，屋面均布活荷载标准值应取为0.3kn/m2。
《冷规》大体与此相同。
《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（cecs102:2002）对此补充为：对受荷水平投影面积大于60m2的刚架构件，屋面竖向均布活荷载的标准值可取不小0.3 kn/m2。
与前二者差别较大。
对问题的处理原则是：当国家标准与行业标准的规定不一致时，应按国家标准执行；当不同国家标准之间的规定不一致时，应按最新颁布的国家标准执行。
一般行业标准应严于国家标准。
按此原则以《钢规》颁布最晚，又列为强条，文字也明确，按《钢规》执行是合理0.3kn/m2。
门式刚架轻型房屋钢结构的设计理解
５ 抗震 设 计 ．
关于抗 震， 应根据设防烈度 、 结构类型和房屋高度 等数据的实际情况调整不同 的
钢 结构 建 筑 参 数 ， 不 同 情 况 采 取 不 同 的抗 震 措 施 ， 对 达到 抗 震 性 能 强 的 目的 钢 结 构 工 程 的抗 震 主要 是根 据 设 防 的 等 级 和 房 屋 的 高 度 ， 制 框 架 柱 和 支 撑 的长 细 比 ， 制 控 控 梁 、 及 支撑 杆 件 板 件 的 宽 厚 比， 制 钢 结 构 建 设 中 的 各 项 参 数 ， 包 括 焊 缝 连 接 的 柱 控 还
１ｍ ， ｍ 且不小于柱翼缘厚度的 １ ５ 。确定柱脚锚栓还要考虑到实际工程承 受部分 ６ 倍 水平剪力等不利 因素， 当计 算出的柱脚 锚栓直径小于 ２ｍ ４ ｍ时， 取 ２ ｍ 。通 常刚架 应 ４ｍ
跨度 不 大 干 １ｍ时 ， 用 ２个 Ｍ ４的锚 栓 ； 架 跨 度不 大 于 ２ ｍ时 ， 用 ４个 Ｍ ４ 的 ８ 采 ２ 刚 ７ 采 ２ 锚栓 ； 架 跨 度 不 大 干 ３ｍ时 ， 用 ４个 Ｍ ０的 锚 栓 。 脚 锚 栓 均 应 设 双 螺 帽 ， 止螺 刚 ０ 采 ３ 柱 防 帽松 动 而 影响 安 全 柱 脚 设计 还 要 计 算柱 脚 底 部 的水 平 剪 力， 复 核 柱 脚 底 板 与 混 凝 土 基 础 间 的摩 擦
基 础 。如何 控 制 基础 受 到这 些 情 况 的破 坏 ？ 有 效 的 办 法 是 深 埋 基 础 。相 对 轻钢 结构 最 基 础 而 言 ， 必 须 预埋 地 脚 螺 栓 连 接 上 部结 构 和 基 础 ，地 脚 螺 栓 离 基 础 边 缘 不 得 小于 １０ ｍ。 由于 地 脚 螺 栓 长 度 过 短 会 造 成 地 脚 螺 栓 从 基 础 中 拔起 ， 致 基 础 破 坏 。 ５ｍ 导 柱脚 根据 能 否 抵 抗 弯矩 分 为 刚接 柱 脚 或 铰 接 柱 脚 。 刚 架 柱 脚 宜 采 用 平 板 式 铰 接 柱 脚 ， 若 有 吊 车 时 应 采 用 刚 接 柱 脚 。柱 脚 底 板 厚 度 按 计 算 求 得 ， 一 般 底 板 不 小 于
门式刚架轻型房屋钢结构优化的几点建议
段云礼
（ 云南省 电力设计 院，昆明 ６ ５ ０ ０ ５ １ ）
ＤＵ ＡＮ Ｙ ｕ ｎ－ ｌ ｉ
（ Ｙ ｕ ｒ ｍａ ｎＰ ｒ ｏ ｖ ｉ ｎ ｃ ｉ ａ ｌ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ Ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎＩ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ， Ｋｕ ｎ ｍｉ ｎ ｇ ６ ５ ０ ０ ５ １ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
【 中图分类号】 Ｔ ｕ ３ ９ ２ ． ５ 【 文献标志码】 Ａ 【 文章编号】 １ ０ ０ ７ ． ９ ４ ６ ７ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ４ ． ０ ０ ４ ５ ． ０ ２
１ 引 言
对于轻 ’ 湘 『 Ｊ 架的定 义及界定 ，目前 【 内和网 匕 纷 纭。根据 《 门式刚 架轻 型房 屋钢 结构技 术规 程 》 （ Ｃ Ｅ ＣＳ １ ０ ２ ： ２ ０ ０ ２ ） （ 以下简称 Ｃ Ｅ Ｃ Ｓ １ ０ ２ ： ２ ０ ０ ２ ）第 １ ． ０ ． ２ 条及其条文说明的 ｌ 蔷 规定 ， 可理解为承重结构 为单跨或 多跨 实腹 门式 刚架 ， 具有轻
【 Ｋ ｅ ｙ ｗ ｏ ｒ ｄ ｓ 】 ｌ ｉ ｇ ｈ ｔ ｐ ｏ ｒ ｔ ａ ｌ ｆ ｒ ａ ｍ ｅ ； ｏ ｐ ｔ ｉ ｍ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ； ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ ｃ ｏ ｓ ｔ ｓ ； ｓ ｉ ｚ ｅ ｏ ｆ ｂ ｕ ｉ ｌ ｉ ｄ ｎ ｇ ； ｓ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｍ ｅ ｍ ｂ ｅ ｒ ｓ
ｒ ｅ ｃ ｏ ｍｍ ｅ ｎ ｄ ａ ｔ ｉ ｏ ｎｃ ｏ ｎ ｃ ｅ ｎｉ ｒ ｎ ｇｔ ｈｅ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎｏ ｆ ｌ ｉ ｇ ｈｔ ｐ ｏ ￣ａ ｌ ｌａ ｆ ｍｅ ｓ ｈ ａ ｓ ｂｅ ｅ ｎｇ ｉ ｖ ｅ ｎ ． Ｔｈ ｅ ｐ ｒ ｏ ｂ ｌ ｅ ｍｓ ｐ ｒ ｏ ｂ ａ ｂ ｌ ｙｅ ｎ ｃ ｏ ｕ ｎ ｔ ｅ ｒ ｅ ｄｉ ｎｐ ｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｃ ｅ ｈ ａ ｖ ｅｂ ｅ ｅ ｎ
轻钢结构门式钢架中钢梁设计相关问题探讨
轻钢结构门式钢架中钢梁设计相关问题探讨摘要：轻钢结构门式钢架在工业建筑与民用建筑中的应用日趋广泛。
讨论了门式钢架设计时荷载取值、屋盖铰接问题、节点构造及屋面构造，并主要讨论了钢梁设计计算时应注意的细节问题。
关键词：门式钢架、钢梁、设计所谓轻钢结构门式钢架通常是指由冷弯薄壁型钢结构、热轧轻型钢结构、焊接或高频焊接轻型钢结构、轻型钢管结构、板壁较薄的焊接组合梁及焊接组合柱而构成的结构。
具有施工周期短、抗震性能好、宜于拆卸搬迁、综合经济效益好等优点。
正是由于门式钢架轻型房屋的诸多优点，而且随着近年来防火防腐新产品的不断出现，已较好地解决了轻钢结构抗腐蚀性差的缺点，使得它在工业厂房以及民用设施中获得了广泛的应用。
门式钢架轻型房屋的基本计算理论和普通钢结构基本相同，设计的主要依据为《钢结构设计规范》（GB 50017-2003）、《冷弯薄壁型钢结构技术规范》（GB 50018-2002）和《门式钢架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS102：202），以下仅对门市钢架中钢梁设计的若干问题进行探讨。
1、截面形式钢架梁、柱按截面类型可分为实腹式钢架及格构式钢架，前者梁、柱一般采用U 型实腹截面，其刚度较强，但其用钢量稍多；后者一般采用小截面角钢、钢管等构件组合的格构式梁、柱截面，其加工制作较为复杂，但用钢量较省，适用于大跨度钢架。
此外，钢架梁柱截面亦可采用蜂窝梁、蜂窝柱等空腹结构，但实际应用尚不多。
2、屋面活荷载的取值对于屋面结构荷载及荷载组合中的永久荷载，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、吊顶等；可变荷载则包括屋面活荷载（设计屋面板和檩条时应考虑施工和检修集中荷载，其标准值为1kN）、屋面雪荷载和积灰荷载、风荷载等。
荷载组合一般应遵从《建筑结构荷载设计规范》（GB50009-2012）的规定，针对门式钢架的特点，规范给出下列组合原则：不上人的屋面均布活荷载可不与雪荷载和风荷载同时组合；积灰荷载应与雪荷载或不上人的屋面均布活荷载两者中的较大值同时考虑；多台吊车的组合应符合《建筑结构荷载设计规范》的规定；当需要考虑地震作用时，风荷载不与地震作用同时考虑。
门式刚架轻型钢结构设计分析
际工程为例， 采用 门式刚架轻型房屋钢结构设计规程， 根据设计要求， 针对带吊车门式刚架、 吊车梁及基础的受力特点、 设计方法， 进行 结 构设 计分 析 ， 解决 了设 计 中所 遇 到的 问题 。供 广 大 同行参 考 。
关键 词 ： 门 式刚 架 轻 钢结 构 门式 刚架 吊车梁 基 础
应 选用 Ｑ ２ ３ ５ Ｃ 钢。 ４ ． ４ 檩 条 及墙 梁设 计
２ 、 设计 要 求
根据《 钢结构设计规范》 （ Ｇ Ｂ ５ ０ ０ １ ７ — ２ ０ ０ ３ ） 及《 门式 刚架 轻 型 房 屋 钢 结 构
技术规程》 （ Ｃ Ｅ Ｃ Ｓ １ ０ ２ ： ２ ０ ０ ２ ） 门刚规程相关规定 ： 主刚架的挠度限值取其跨度 为１ ／ １ ８ ０ ； 风 荷 载作 用 下主 刚架 柱顶 水 平侧 移 限值 取其 计 算 高度 的１ ／ ４ ０ ０ ； 对 中 级工 作 制桥 式 吊车 的 吊车 梁挠 度 限值取 吊车 梁跨 度 的 １ ／ １ ０ ０ ０ 。 围护 结构 参 照
《 门式 刚架 轻 型房 屋钢 结构 设 计规 程） （ Ｃ Ｅ Ｃ Ｓ １ ０ ２ ： ２ ０ ０ ２ ） ，檩条 挠 度 ≤Ｌ ／ １ ５ ０ ， 受 压杆 件 长 细 比 ≤ １ ８ ０， 吊车 梁 以 下柱 间 支 撑受 压 长 细 比 ￣ ＜２ ２ ０ ， 吊 车梁 以 下 的 柱 间支 撑受 拉 长细 比 ≤３ ０ ０ ， 其 他受 拉 支撑 长 细 比≤４ ０ ０ 。
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 梁 跨 中等 截面 。 变截 面 门式 刚架 的柱 顶侧 移 应采 用 弹性分 析 方法 确定 ， 计 某 某 钢铁 公 司机 修 车 间 ， 其 厂房 轴 线长 度 为 １ ２ ０ ｍ， 共 两跨 ， 每跨２ ４ ｍ， 柱 端 、 不考虑荷载分项系数。如果最后验算时刚架的侧移刚度 距１ ２ ｍ， 建 筑 面 积４ ７ ０ ６ ． ６ ｎ ｆ ； 每 跨 内设 有 一 台 １ ６ ｔ 桥 式 吊车 （ 带驾驶室 ） ， 中级 算时荷载取标准值， 需 采用 下 列措 施 之 一进 行 调整 ： 放 大柱 或 （ 和） 粱 的 截面 尺 寸 ， 改 工作 制 ， 吊 车轨 顶 标 高 ８ ｍ。 自然 条 件 如 下 ： 风荷 载 ： Ｏ ． ６ ｋ Ｎ ／ ｒ ｄ， 地 面粗 糙 度 ： 不满 足 要 求 ， 把 多跨 框架 中 的个 别摇 摆柱 改为 上 端和 梁 刚接 。 Ｂ 类； 雪荷载 ： ０ ． ６ ｋ Ｎ ／ ； 屋 面活荷载 ： ０ ． ５ ｋ Ｎ ／ ￣（ 受 荷面积大 于６ Ｏ 时 主 刚 铰接 柱脚 为 刚接 柱脚 ；
门式刚架结构设计中几个问题的探讨
门式刚架结构设计中几个问题的探讨轻型门式刚架结构设计中遇到的几个问题：门式刚架的适用范围（尤其是一些不满足CECS202:2002 规定范围的工程的处理措施）、摇摆柱应用中的处理措施、屋盖纵向水平支撑的设置以及冷弯薄壁型钢檩条设计计算等进行探讨，以期为门式刚架结构的设计提供一些有用的建议。
Encountered several problems in the light portal frame structure design: the scope of the portal frame (especially some that does not meet the CECS202: 2002 specified range of engineering measures), the swing column application processing measures roof the longitudinal horizontal support settings as well as cold-formed steel purloins design calculations to explore, to provide some useful suggestions for the design of the portal frame structure.Keywords: structural design; lightweight portal frame; swing column关键词：结构设计；轻型门式刚架；摇摆柱引言轻型门式刚架房屋结构在我国的应用自 2 0 世纪 6 0 年代开始兴起，9 0 年代以来随着我国彩色钢板产量的增加和焊接H 型钢的出现，轻钢结构在我国进入兴旺发展的时代。
在目前的工程实践中，门式刚架的梁、柱多采用焊接H 形变截面构件，单跨钢架的梁柱节点采用刚接，多跨者大多刚接和铰接并用；柱脚可与基础刚接或铰接；围护结构多采用压型钢板；保温隔热材料多采用玻璃棉。
浅谈门式刚架优化设计
浅谈门式刚架优化设计【摘要】结合多年工作实践，对门式刚架轻钢结构优化设计相关事项进行了探讨，分别阐述了门式刚架轻型钢结构截面形式的选择和材质要求及综合优化要点，以期为钢结构设计人员提供参考。
【关键词】门式刚架；轻钢结构；优化设计；截面形式1.概述钢结构因其自重轻、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。
改革开放以来，我国已建成了大量的轻钢结构建筑，诸如车间、库房、展厅等都普遍采用了门式刚架轻型钢结构，成长了一大批钢结构建设企业和设计人员，因此也应运而生了许多钢结构设计软件，设计人员可以利用设计软件方便快捷地做出各种钢结构设计。
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，计算后会得出各自不一样的结果。
究其原因，主要与设计人员对钢结构工程的理解认识，工作实践经验的积累，基本知识的掌握，见识的多寡等因素都有着密切的关系。
设计人员做出的设计图纸至关重要，因为设计结果，决定了该项工程的含钢量，也就基本上确定了这项工程的造价，所以其设计不仅要符合设计规范等条文的规定，保证建筑结构体系的安全，同时也应在满足规范要求的基础上做好恰当的优化，合理的降低含钢量，做到安全适用，经济合理，确保质量。
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。
现结合多年施工现场的工作经历和设计感受，把门式刚架轻型钢结构优化设计方面的一些经验和体会总结出来，与大家共同切磋、分享。
2.优化设计2.1选择截面首先确定构件的截面形式。
门式刚架轻型钢结构多采用h型钢断面的构件，而h型钢又分为热轧国标h型钢和钢板组焊的h型钢。
根据建筑功能的要求，结构的跨度、高度和荷载不同，门式刚架梁、柱的截面形式可分别选用腹板不等高的变截面h型钢或等截面h型钢。
以下几项是工程设计人员在选择构件截面时必须考虑的条件：1）腹板不等高的变截面h型钢可使用在一般的厂房、超市等结构的门式刚架柱中，即通过改变h型钢柱腹板的高度，将柱子做成下端小上端大的楔形，以满足适应门式刚架柱肩弯矩大的受力特性，达到节约钢材，降低造价的目的。
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门式 刚架体 系也存 在 经济跨 度 ，因此不 宜盲 目追求 大 跨度 。常规 门式 刚架 的经 济跨 度 范围在 １ ８～３ ｍ，吊车 吨 ０ 位较大时经济跨度在 ２ ３ ｍ，无 吊车或 吊车吨位 较小 时 ， ４～ ０ 经济跨度在 １ ２ ｍ；采用 合 理跨 度 可 以节 省钢 材 ５ ～ ８～ １ ％
２ ２ 焊接 材料 选 用 ．
只需根据母材 的种 类 型号 选择与 其 匹配 的相 同等级焊 条 或焊丝、焊剂 即可 ，无 需给 出具 体 的牌 号 。但 直接 承受 动力荷 载的焊接连接或重要 的厚板 焊接宜选 用低氢 型焊条 ，
收稿 日期 ：２ ０ ０ ７—０ ０ ５— ８
作者简 介 ：王羡农 （ ９ ５一） １６ ，女 ，河北辛集人 ，工程硕 士 ，副教授 ，主要从事钢结构教 学、科研和设计工作 。
２ ８
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１２ 柱距 与跨 度 ．
对于门式 刚架 结构 ，在 满足 工 艺 布 置要 求 的前 提 下 ，
最优柱距 和最优跨 度是方 案设 计 中应 优 先考 虑 的问题 。柱 距 小于 ７ ｍ时 ，总用钢量随柱距 的增 大普遍呈降低趋势 ，降 幅随跨 度的增大而增 大 ；柱距 ７～ ｍ 内 ，柱距对 用钢 量 的 ９ 影响很 小 ；柱距 超过 ９ ｍ后 ，总用钢量逐 步上 升 ，主要是 由 于檩条、支撑 、吊车 梁 等构 件 的用 钢量 大 幅 上 升造 成 的。
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煤
炭
工
程
２０ ０ ７年 第 ８期
门式 刚架 轻 型 房 屋 钢 结 构 优 化 设 计 探 究
王 羡农 ，叶海 燕
（．河北工程大学 ，河北 邯郸 １ ０ ６ ３ ；２ ５０ ８ ．中煤 国际工程集 团北京 华宇工程有 限公 司 ，北京 １０ １ ） ０ ０ １
１ 设计 方案 优选
１ １ 结构形 式 ．
在 门式 刚架 轻型 房屋钢 结构体 系 中 ，屋盖宜 采用 压 型
１ ％ ，降低总造价 ２ ～７ ，经 济效 益很 可观 。影 响经 济 ５ ％ ％
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 。
钢板屋面板 和冷 弯薄 壁型钢 檩条 ；门式 刚架是 主要 的承 重
构件 ，一般 由变截 面或 等截 面 的实腹焊 接工 字型 或轧 制 Ｈ
型截面柱和梁 组成 ，设 有桥 式 吊车时 ，柱 宜采用 等截 面构 件 ；外墙宜采用 压型钢 板墙 面板 和冷 弯薄壁 型钢 墙梁 。其 形式可 以是单 跨 和多跨 ，屋 面形 式可 以是单 坡 和多坡 ，常 用屋面坡度 １８～１２ ，在雨水较 多地区取较大值 。 ／ ／０
中 图分类 号 ：Ｔ ３ ２ ５ Ｕ ９ ．
文献标 识码 ：Ｂ
文 章编 号 ：１７ ０ ５ （０ ７ ０ －０ ８０ ６ １— ９ ９ ２ ０ ） ８０ ２ －３
竖 向荷 载（ 如屋面荷 载 、吊顶荷 载、吊车荷 载等 ） 是影 响经 济柱距 的主要 因素 ，荷 载大 时经 济柱距 减小 ，荷 载小 时经
结构规 范 ，但 目前 轻钢结 构 的设计 还远 不如钢 筋混 凝 土结
构那样成熟 。对 门式 刚架轻 钢结 构进 行优 化设计 ，使其 达 到标准化 、规范化 、经 济化的研究 势在必行 。
对于有 １ ｔ ０ 以上 吊车或较大 的悬挂荷 载的单层 门式刚架 ，柱
距 以 ６ 为宜 。 ｍ
摘 要 ：以 《 门式刚架轻型房屋钢结构技 术规程》 （ Ｅ Ｓ１２ ２０ ） Ｃ Ｃ ０ ： ０ ２ 为基 础，就 门式刚架 轻钢 结构 的设 计 方案 、材料 、节点设 计 、 支撑 体 系设计 、防腐蚀 和 防火设计 等 方 面 ，讨 论 了如何
进行优 化 设计 。
关键 词 ：门式 刚架 ；轻 钢 结构 ；优化 设计
济柱距增大 。对 于常 用 刚 架 ，其 经 济 柱距 一 般 为 ７～９ ｍ，
当无 吊车或 吊车 吨位较 小时 ，柱 距可 取 ８～９ ｍ；当吨 位较 大时 ，柱距 可 取 ７ 左 右 ，用 钢 量 比常 规 ６ 柱距 可 节 省 ｍ ｍ ３ ～１ ％ ，总造 价可节省 ２ ～ ％ ，经 济效益非 常可 观。 ％ ２ ％ ６
《 门式 刚架 轻 型 房 屋 钢 结 构 技 术 规 程 》 （ Ｅ Ｓ０ ： Ｃ Ｃ １２
２ ０ ）（ ０２ 以下简称 “ 规程” 应用 的范 围是起重 量不大 于 ２ ） ０ｔ 的Ａ Ａ １～ ５工 作 级别 的桥 式 吊车 。当吊车 吨位 较大 时 ，刚 架侧移是梁柱截面 的控制 因素 。
２ 纪９ ０世 ０年代 以来 ，我 国钢结 构建 筑 的发 展 十分 迅 速 ，作 为一种 常见的轻 钢结 构形 式 门式 刚架 的应 用尤 为广 泛 。门式 刚架轻 型钢 结构具有跨 度大 、用钢量 低 、重量轻 、 施 工速度快 、综 合造 价低 和适 用范 围广 等特点 ，在 轻工 业 厂 房、仓库 、交 易市场 等各类 建筑 结构 中得 到 了广 泛 的应 用 。为满足轻钢 结构 的发展 需要 ，我 国已制定 了一 系列 钢
２ 材料 优选
２ １ 钢 材 选 用 ．
当计算所需梁柱截面 由强度 控制时 ，可优先选用较高强 度等级的钢材 。但 当结构 由变形或稳 定控制时 ，则应 优先选 用较低强度等级 的钢材 。由于 目前钢材 市场价格 波动较 大 ， 设计人员应充分了解各种 型号钢材 市场价格后 ，进 行优化设 计 。“ 规程” 规定 ，门式 刚架、吊车梁 和焊接 的檩 条、墙梁 等构件宜采用 Ｑ ３ ２５一Ｂ或 Ｑ ４ ３５一Ａ及 以上 等级 的钢。实际 上 ，当 Ｑ ３ ２５附加冷弯试验合 格 的保证 及核算 碳当量满 足要 求后 ，可 以用于不 承受低温环境和动荷载较大 的结构。