轻钢门式刚架厂房设计(不含吊车)

门式刚架轻钢厂房设计

常见的厂房效果图

“门式刚架轻型房屋钢结构”，其中“门式”，主要有两种形式：双坡、单坡。门式刚架不仅仅只针对轻钢，也包括普钢。轻钢门规仅仅是门式刚架结构中的轻钢部分。

双坡（人字坡）

单坡

“轻钢”，这里有比较具体的限定：“单跨或多跨实腹式门式刚架”、“轻钢屋盖和轻钢外墙”、“起重量不大于20t的A1~A5工作级别桥式吊车或没有吊车（当然也可以是单梁吊车）”、“悬挂吊车起重量不超过3t”、“单层”、“跨度一般不宜超过36m”、“高度一般不宜超过12m”、“柱距一般不宜超过9m”。后面三条，一般超过36米就不宜在选用轻钢规范设计了。刚架高度、柱距可根据实际情况选择规范，并不是限定的那么严格。

门式轻钢，多用于生产车间、仓库、厂房钢结构。设计时，首先要确定规范的采用，不能一概而论的所有门式的就都是轻钢。一些大吨位吊车，格构柱等的门式结构为重（普）钢结构，需按《钢结构设计规范》来采用。

简单的轻钢门式厂房结构

上图是最简单的门式轻钢厂房：四连跨，单跨人字坡24米，无吊车，铰接柱脚。

门式轻钢厂房结构体系的构成：主结构、次结构、围护结构、其他附属结构。

◇主结构：横向主钢架结构中最主要的部分，也是主受力部分，在门刚中为平面结

构，面外稳定需要依靠其他系统来辅助达成，在设计时，要

充分考虑到钢架的面外稳定问题。刚架主要包括实腹钢梁、

钢柱，在轻钢中多用楔形截面，有效利用构件截面特性。

主刚架

支撑系统支撑系统在整个结构体系中的用钢量并不大，但却是非常重要的。对比主钢架来说，虽然其重要程度不如主钢架，但是

因现在的设计均为计算机辅助设计，主钢架的计算可以利用

设计软件非常准确的计算求得，但支撑系统的布置，截面选

择等却需要有一定的人为因素参与，所以其显得更为重要。

并且支撑系统承担着整个结构纵向传力及整体稳定的重要

作用。以后在其他结构体系特别是空间结构设计中，在选型

的最前期，就该有整个体系的稳定概念，这样才能从大方向

上把握住整个结构的安全性和选型的合理性。门刚支撑系统

包含屋面横向支撑、柱间支撑、系杆等。注意在屋脊及柱顶

位置的系杆一般均需通长设置。

支撑系统

吊车系统吊车系统包括吊车梁（桁架），制动系统、辅助系统、支撑

系统等，其自身系统相对来说比较独立，但也需和其他结构

有效配合，才能形成安全、稳定的结构体系。

托梁系统托梁仅在抽柱的情况下出现，计算时可利用托梁的弹性刚度

作为抽柱榀的弹性支座（仅指竖向），把该位置支座反力传

递至两相邻刚架，同时水平力靠与屋面纵向支撑系统传递给

相邻榀。（一般情况下屋面系统仅设置横向支撑）

◇次结构：屋面檩条主要采用冷弯薄壁型钢，一般有C型檩条、Z型檩条，其他

当跨度较大时也会采用大通H型钢及方管、桁架式等，其布

置方式有简支梁、连续梁两种，主要用途是作为屋面围护结

构（屋面板）的支承结构，并和隅撑配合组成屋面梁的面外

支承点。檩条按其跨度应根据规范要求设置拉条。

屋面檩条布置

墙面墙梁与屋面檩条相同，多采用C型、Z型冷弯薄壁型钢，或者大通H型钢、方管等。

墙面墙梁布置

抗风柱抗风柱多布置于山墙，主要用于端开间跨内风载传递给主结

构。山墙风载通过抗风柱传递给屋面支撑，再由屋面支撑传

递到柱间支撑，经柱间支撑传递至基础。抗风柱的材质一般

同主结构的Q235B或Q345B。

山墙抗风柱布置

◇围护结构：屋面板一般采用建筑用压型钢板，考虑排水问题，一般选用高波板。

建筑用压型钢板的基材采用冷轧薄钢板作为原板，在原板表

面做热镀锌镀层，或者热镀铝锌镀层，形成基板，即镀层板，

在镀层板表面涂覆有机涂料，形成涂层板。涂层板经辊压冷

弯，沿板宽方向形成波形截面的成型钢板即为压型彩钢板。

其与屋面檩条的连接方式一般有打钉连接，其他固定件连接

等。一般大型屋面还有采光要求。

屋面板

墙面板墙面也是采用建筑用压型钢板，一般选用低波板，连接形式

主要采用打钉连接。

墙面板

门窗通风、采光、通行之用。常用的有铝合金窗及塑钢窗（厂房）；

卷闸门（电动、非电动）、推拉门及平开门等。

◇其他结构：女儿墙为保证结构外形美观，将墙体升高，使四周平齐整洁。

气楼主要为了实现厂房内部通风换气的需要，一般做在屋脊位

置，也有其他做法和布置方式。一些还兼有采光功能。

雨棚门洞口挡雨用。

爬梯屋面检修用。

基础属土建结构。设计时要根据结构实际受力情况分析基础和钢

结构的经济性指标。例如上部结构采用柱脚刚接，可有效节

约一部分钢材用量，但基础会增加更多资金投入；上部采用

铰接，虽基础变小，但上部会相应增加一部分用钢量。所以

在选择结构柱脚方式的时候，首先要根据结构自身受力特点

来确定，其次也要考虑整体的经济性指标，做到结构合理且

经济。（先是结构合理，之后考虑经济性）

设计软件介绍：门刚结构，一般采用PKPM门式刚架二维设计或3D3S轻型门式刚架设计模块。

PKPM门刚设计模块

PKPM门刚模块界面

3D3S轻型门式刚架设计模块

3D3S轻型门式刚架模块界面

结构材质介绍：主结构常用材质为Q235B、Q345B。

Q235B属于碳素结构钢（低碳钢），适用标准为GB/T 700-2006《碳素结构钢》，Q代表屈服点，其屈服强度为235。

碳素结构钢根据含碳量多少分为低碳钢（含碳量0.02%~0.25%）、中碳钢（含碳量0.25%~0.60%）、高碳钢（含碳量0.60%~2.00%），建筑钢结构主要使用低碳钢。

另每个牌号内又有不同的质量等级（A、B、C、D），建筑主结构以使用B级钢为主，另根据结构特点也可适当提高等级标准，A级钢禁止用于主结构。对于等级标准的区分主要在于含碳量标准及夏比（V型缺口）冲击试验要求，A级钢是不做冲击试验要求的，B级钢有常温20度下的冲击试验要求，C级钢要求试验温度为0度，D级钢为-20度。

另钢材根据脱氧方法不同，还分为沸腾钢（F）、半镇静钢（b）、镇静钢（Z）、特殊镇静钢（TZ）。建筑钢结构主体结构一般均采用镇静钢（Z），在书写钢材牌号时可以不标注Z，此时默认为镇静钢。

Q345B属于低合金高强度结构钢（低合金钢），适用标准为GB/T 1591-2008《低合金高强度结构钢》，Q代表屈服点，其屈服强度为345。

合金钢根据合金元素含量多少分为低合金钢（合金总含量小于5%）、中合金钢（合金总含量5%~10%）、高合金钢（合金总含量大于10%），建筑钢结构主要使用低合金钢。

另每个牌号内又有不同的质量等级（A、B、C、D、E），建筑主结构以使用B级钢为主，另根据结构特点也可适当提高等级标准，A级钢禁止用于主结构。对于等级标准的区分主要在于夏比（V型缺口）冲击试验要求，A级钢是不做冲击试验要求的，B级钢有常温20度下的冲击试验要求，C级钢要求试验温度为0度，D级钢为-20度，E级钢为-40度。

另钢材根据脱氧方法不同，还分为镇静钢（Z）、特殊镇静钢（TZ）。建筑钢结构主体结构一般均采用镇静钢（Z），在书写钢材牌号时可以不标注Z，此时默认为镇静钢。

当板厚超过40mm（35mm），并有Z向（板厚度方向）受力要求时，一般均另需对钢板追加Z向性能要求，主要目的是为了防止焊接或受力时产生厚度方向的层状撕裂，以保证结构安全。

吊车梁、抗风柱、托梁等结构构件也需按规范选取B级钢或更高质量等级，不可使用A 级钢。

支撑采用的圆钢、角钢等可以根据需要选择，也可以酌情选用A级钢。一般对于此类构件，均可直接标注Q235或Q345（质量等级不做要求）。

另针对成品型钢，可根据实际情况判断选择是采用镇静钢还是沸腾钢，要考虑型钢加工工艺及市场供应等条件合理判定。

冷弯薄壁型钢檩条（墙梁），因材质比较特殊，其基材是以热轧钢卷为原料，经过冷轧工艺后形成。由于连续冷变形引起的冷作硬化使轧硬卷的强度、硬度上升、韧塑指标下降，因此冲压性能将恶化。一般冷轧都会经过退火处理，以部分的改善其性能。需要注意的是实际上冷轧板强度、硬度较高，现在设计时根据规范也只提供了Q235、Q345两种，实际上可能有强度更高的冷轧板，但我们设计的时候仍以此两种材质为准。冷轧板一般不宜用于焊接。

屋面、墙面压型钢板一般也为冷轧钢板压制成型。另外也可能采用夹芯板、铝合金板等。一般的长屋面板均有在温差下的伸缩要求，所以其与檩条连接件间多保留伸缩功能（打钉除外），所以设计檩条时应加以注意（面板是否可以阻止屋面檩条翼缘的失稳）。

PKPM针对构件材质的选择在：“参数输入”>>“总信息参数”中