门式刚架设计中应该注意的几个问题

脚 可 与基 础 刚 接 或铰 接 。 ２ 单层 门式刚架设计 中应注意的几个 问题 ２ ． １ 门式 刚架的设计方法 门式刚架 的设计方法可分弹性设计方法和塑性设计方法两
种，对于变截面 门式刚架 ， 应采用弹性分析方法确定各种 内力 ， 只有当刚架 的梁柱全部 为等截面时才允许采用塑性分析方法。 变截面门式刚架的 内力通常采用杆系单元的有 限元法 （ 直接刚 度法 ）编制程序上机计算 。比如 ，现行的门式刚架设计多采用 “ 中国建筑科学研 究院”研发的 Ｐ Ｋ Ｐ Ｍ 系列软件 。 ２ ． ２ 合理 跨度与柱距 门式 刚架 的跨度和柱距主要根据工 艺和建筑要求确定。设 计人员应在尽可能满足 生产工艺和使用功能的基础上 ，根据房 屋的高度确定合理的跨度 。一般情况下 ，当柱高、荷载一定 时， 适当加大跨度 ， 刚架的用钢量增加不太 明显 ， 但空间利用率高 ， 基础造 价低 ，综合 效益较 为可观 。通过 大量计 算发现 ，当檐 高６ ｍ、柱距为 ７ ． ５ ｍ，荷 载情况 完全一致 ，跨 度在 １ ８ ． ３ ０ ｍ 之 间的刚架单位用钢量 （ Ｑ２ ３ ５ ． Ｂ）为 １ ８ ． ２ ８ ｋ ｇ ／ ，当跨度在 ２ １ ． ４ ８ ｍ 之 间的 刚架 单位 用钢 量为 ２ ５ ． ４ ０ ｋ ｇ ／ Ｉ Ｉ ｌ ｌ ，当檐高 为 １ ２ ｍ、 跨度超过 ４ ８ ｍ 时宜采用 多跨刚架 （ 中间设置摇摆柱 ），其用 钢量较单跨 刚架节约 １ ８ ％ 左右，因此设计 门式刚架 时应根据 具体要求选择较为经济的跨度 ，不宜盲 目追求大跨度 。刚架的 间距与刚架 的跨度、屋面荷载 、檩条形式等因素有关 ，当刚架 跨度较小时，选用较大的间距会增加檩条的用钢量 ，是不经济
２ ． ３ ． １柱脚的结构 形式 轻型门式刚架一般采用外露式柱脚 ，柱脚锚固连接 节点按 其受力特点的不 同，分为刚接连接柱脚节 点和铰接连接 柱脚节 点两种类型。 ２ ． ３ ＿ ２柱脚节点的选用原则 铰接连接的柱脚不承受弯矩，只承 受轴 向压力和剪力，剪 力通常 由底 板与基础表面的摩擦力传递，当此摩擦力不足 以承 受水平剪力时， 应在柱脚底板下设置抗剪键 。 抗剪键可用方钢、 短 Ｔ形钢或 Ｈ型钢制 成。柱脚为铰接 的刚架 ，其 柱顶 的横 向 水平变位较 大， 材料用量较大 ， 但柱脚与基础连接处没有弯矩 ， 受力情况好，柱脚构造简单，所需基础 尺寸较小 ，在一般情况 下 ，当荷载及厂房跨度均较小、没有 吊车荷载且对横 向水平 变 位控制不严时，亦采用此种柱脚型式。 刚性柱脚是承受轴力弯矩和剪力的柱脚 ，在设计计算中是 按将柱脚刚接在基础 中、柱端无转角和位移 的支撑点来考虑。 其柱顶的横向水平变位较小，可 以节约材料 ，但 由于柱脚与基 础连接处需要承 受较大的弯矩 ，柱脚构造较 为复杂 ，所需基础 较大 ，故一般只在工业厂房跨度或荷载较大 ，或是设有 吊车的 情况下才采用。 ２ ． ３ ． ３柱脚节点的构造 铰接连接的柱脚 一般采用平板式柱脚 ，构造要点是柱底板 不应过大 ，应与柱脚截面相匹配 ，柱脚锚栓应布置在柱轴线附 近 ，并尽可能不采用扩大式柱脚 ，以免增大柱脚底板刚度。 门式刚架中经常采用 的刚接柱脚，有锚栓锚 固于底板上和 锚 固工靴梁上两种形式 。从柱脚 的固接刚度 来讲 ，靴梁式连接 较好 ，靴梁焊于柱的两侧 ，在靴梁之间用隔板加强 ，可 以减小 底板 的弯矩，但 靴梁 的安装和制造不如平板式柱脚经济，所以 在实 际使用时应选用合适的型式 。 ２ ． ４ 除上述几点外 ，设计 中还应注意 以下事项 ： １ ）由于 门式 刚架 结构构件 的抗弯刚度 、抗扭 刚度较小， 结构 的整体风度较弱 ，因此设计时应考虑运输和 安装过程 中要 采取 的必要措施，防止构件发生弯 曲和扭转变形 。２ ）要重视 支撑体系和隅撑的布置 ，重视屋面板 、墙面板与构件 的连接构 造 ，使其 能参与结构的整体工作 。３ ）组成构件 的杆件较薄， 设计 中应 考虑对制作、安装、运输的要求 。４ ）设计 中应 充分 考虑 锈蚀 对结构构件截面削弱 的影 响。５ ）门式 刚架的梁柱多 采用变截面杆件，梁柱腹板在设计 时考虑利用屈 曲后 的强度， 所 以塑性设计不再适用 。６ ）设计 中对轻 型化 带来 的后 果必须 注意和正确处理，比如风力可使轻型屋面的荷载 反向等。 ・２ ５ ・２ ０ １ ５ 年５ 月
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门式刚架设计中应该注意的几个问题
沈 国旭
（ 大连大学亿 达建筑设计 院 辽宁大连
１ １ ６ ０ ０ ０ ）
摘 要： 根据现行 门式刚架的设计资料 ， 现行结构设计规 范，并结合 自己十年来的设计经验 ，简单介 绍下门式刚架设计 中应 注意 的几个 问 题 ，希望对初学者有 所帮助。
的 。刚 架 规 范 规 定 ， 刚 架 柱 距 宜 为 ６ ｍ，７ ． ５ ｍ，９ ｍ， 最 大 可 采
用１ ２ ｍ。经过大量计算发现 ，随着柱距的增大，刚架 的用钢量 是逐渐下降的，但 当柱距增大到一定数值后，刚架用钢量随着 柱距 的增大下 降的幅度较为平缓 ，而其他如檩条、吊车梁 、墙 梁的用钢量会 随着柱距的增大而增大 ， 就房屋 的总用钢 量而言 ， 随着柱距的增大先下降而后又上升 。因此，在一定条件下 ，门 式刚架存在着 一最优间距，下表列 出在一般情况下不 同跨度所 对应 的最优间距 ：
关键词 ：轻钢结构 ；门式 刚架 中图分类号 ： Ｔ Ｕ ３ ９ ２ ． ５ 文献标 识码 ：Ａ 文章编号 ： １ ６ ７ １ ． ５ ５ ８ ６（ ２ ０ １ ５ ）１ ４ ． ０ ２ ５ ８ ０ １
１ 概 论
２ Ｏ 世纪 ９ ０年代 中期 以来 ，采用 门式刚架轻型房屋钢结构 的工程数量越来越多，工程规模越来越 大，充分展示了这种结 构的优越性 ：门式刚架 结构房屋 自重轻，用钢量省 ，造价低 ； 抗震性 能好 ，在抗震设 防烈度 ７度及以下地 区不需要考虑抗震 设计；可跨越较大跨度 ；形式美观有现代感 ，能充分满足适用 要求，用途广泛；制作简单 ，施工周期短且不需要大型施 工机 具，深受制作安装企业和广大用户欢迎 。 门式 刚架 主要 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 门式刚架作为承重骨架。在 目前 的工程实践中， 门式 刚架 的梁、柱多采用 焊接 Ｈ形等截面 或变 截面构件 ，单 跨刚架 的梁柱节点采用 刚接 ，多跨者大多刚接和铰接并用 ；柱