钢结构 门式刚架结构设计
门式刚架轻型钢结构设计及施工中一些问题和措施
门式刚架轻型钢结构设计及施工中一些问题和措施摘要：本文根据本人实际工程经验，阐述门式刚架结构设计及施工中常出现的问题，针对类似问题提出改进措施及建议，以供大家参考。
关键词：门式刚架钢结构结构设计施工安装0 引言钢结构在我国已经发展几十年，尤其近十年日趋发展完善，门式刚架轻型房屋钢结构更是从理论、设计规程到加工、安装日益成熟。
近几年来门式刚架钢结构工程以其造价低，施工进度快深受人们的喜欢，厂房、车间如雨后春笋，遍地开花。
但随之在设计及施工环节也爆出一些问题，如钢梁变形过大、悬挑构件下挠严重、结构不稳等等。
针对此类常见问题，结合本人经验进行分析，提出建议及改进措施。
1. 设计中常出现的问题1.1 门式刚架钢结构变形过大1.1.1 恒荷载、活荷载取值偏小门刚压型钢板屋面的恒荷载取值一般是靠经验和《建筑结构荷载规范》附录A确定的，通常单层板自重为0.08~0.14kN/m2，当有保温隔热要求时，采用的双层钢板中间夹保温层（超细玻璃纤维棉或岩棉等）或夹芯板亦不会超过0.4 kN/m2。
活荷载规定不上人屋面为0.5kN/m2，但构件的荷载面积大于60m2的可乘折减系数0.6.，门式刚架一般符合此条件，所以可用0.3kN/m2。
有些钢厂设计人员为了一味减低含钢量、降低成本，荷载取值都采取极限最小值，甚至一些附加荷载也省略掉了，比如屋面的风机荷载。
活荷载要考虑当地雪荷载，积雪多的一般在常阴面、檐口、高低屋面、女儿墙遮挡范围内，因此计算此范围结构时要增加荷载，有些设计人员却按统一的均布荷载考虑。
积灰大的屋面更应同时考虑积灰荷载，忽略一方面都可能荷载取值与实际不符。
最后设计出的钢柱、钢梁偏小太细，安装完成后，在实际荷载下变形厉害，尤其冬天屋面积雪过厚后。
1.1.2 风荷载考虑不当门式刚架的风荷载标准值采用公式Wk=βzμsμzw0确定，关于门式刚架风荷载系数μs取用，目前有两种。
一种是《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》，一种是《建筑结构荷载规范》。
门式钢架抽柱设计方案
tf
fy
➢ 问：如何理解开根号的意义？用Q235 的钢材能否用 Q345替换？
• ◆局部稳定曲线
τσ
1 :1 0 0 2001-12
A2
1 :1 0 0 2001-12
A2
1 :1 0 0 2001-12
A2
2.4.4 屈曲后强度利用：
(1)全张拉应力场 ◆利用加劲肋和梁翼缘的刚度
➢ （2） 有效截面设计方法
图 6. 半跨屋面支撑体系受力图
➢ 3.2.2 屋面纵向水平支撑
➢ （1）在什么情况下应布置屋面纵向水平支撑？
➢ a) 当横向水平力不是均匀分布且对横向刚度要
➢
求较严时
➢ b) 当建筑需抽柱设置托架梁时
➢ c) 当建筑物的刚架平面内刚度有突变时
➢ d) 在刚架柱之间设有墙架柱
➢ （2）除以上情况外，尚应针对以下情况，考虑是 ➢ 否设置屋面纵向水平支撑： ➢ ◆近海边地区和内地的台风地区； ➢ ◆超过36m的大跨度刚架； ➢ ◆檐高超过15m； ➢ ◆建筑平面为凹凸型，非矩型的不规则形状； ➢ ◆刚架间距大于10m； ➢ 当同时有以上两种情况应设通长的屋面纵向水平
➢ （1）山墙架受力及结构特点 ➢ ◆ 山墙面风荷载作用 ➢ ◆ 抗风柱的设置 ➢ ◆是否采用弹簧板与柱子连接？
• （2）抗风柱的设计：柱子怎么放？挠度限制怎么考 虑？
➢ （3）山墙框架角柱的计算长度问题：
➢
加柱间支撑，按无侧移考虑。
➢ （4）用冷弯薄壁型钢做山墙架的3个条件： ➢ ◆无吊车 ➢ ◆无夹层 ➢ ◆檐高较小(不大于8m）
➢ ◆CECS102的规定:隅撑的间距作为受压翼缘平 面外的计算长度 ◆隅撑-檩条体系的临界弯矩《钢结构平面外稳定》
门式刚架钢结构设计要点
门式刚架钢结构设计要点摘要:随着工业产业的快速发展,当前在工业建筑领域钢结构厂房得到了广泛应用。
其中以框架上门式刚架钢结构厂房最具有代表性,其上部为门式刚架结构,下部为框架结构,整体结构综合了二者的优势,不仅整体结构跨度大,且自重较轻,节约材料,实现了厂房结构设计的经济性与可靠性。
关键词：门式刚架；钢结构；设计要点引言门式刚架钢结构是一种常见的工业建筑结构，由于其具备高承载能力和良好的稳定性等优点，被广泛应用于各种大型仓库、工厂、体育馆、展览馆等建筑中。
门式刚架钢结构的设计需要充分考虑到结构强度、稳定性和可靠性等多方面的因素，以确保其满足实际的使用要求。
本文将介绍门式刚架钢结构设计的要点，以期对相关研究和实践工作有所启发和帮助。
1.门式刚架发展概况门式刚架是钢结构的一种形式，由于其具有强度高、刚性好和重量轻等优点，被广泛应用于工业和民用建筑中。
其特征是搭建速度快，造价低廉，适用范围广泛，安全可靠，因此深受建筑行业和工程领域的青睐。
门式刚架最初是在20世纪50年代诞生的，最早应用于轻型钢结构房屋中。
60年代初期，随着工业建筑的大规模兴起，门式刚架渐渐成为了工业厂房的首选结构形式。
90年代以后，随着制造业的发展、城市化的加速，门式刚架的应用逐渐扩展到体育馆、展览馆和商场等民用建筑中。
2、门式刚架具有以下几个特点：1.钢材使用率高，重量轻，受力性能好，稳定性强；2.模数化设计，便于批量生产和安装，搭建速度快；3.能够满足大跨度、大空间的使用要求，能够灵活地进行布局和改变；4.适应性强，可用于各种不同的建筑类型，如工厂、体育馆、商场、展览馆等；5.能够经受住地震、风力等自然灾害的考验。
目前，门式刚架技术正在不断发展和完善。
随着新材料的不断出现以及新工艺、新技术的应用，门式刚架的安全性、可靠性、施工效率和造价等方面都得到了不断提升。
此外，门式刚架作为钢结构中的一种重要形式，具有多方面的优点，是当前建筑行业的发展趋势之一。
门式刚架设计总结及用钢量分析
荷载效应组合应符合下列原则：
（1）屋面均布活荷载不与雪荷载同时考虑，应取两者中的较大值；
（2）积灰荷载与雪荷载或屋面均布活荷载中的较大值同时考虑；
（3）施工或检修集中荷载不与屋面材料或檩条自重以外的其它荷载同时考虑；
（4）多台吊车的组合应符合现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009-2012的规定；
关键词：门式刚架；用钢量；优化设计
1门式刚架结构设计方法
1.1工程概况
设备间长13.8m，宽8.6m，建设于独山子地区，抗震设防烈度8度，相应于设防烈度的设计基本地震加速度为0.2g，设计地震分组为第三组，建筑场地属于Ⅱ类，基本风压0.60kN/m2，地面粗糙度为B类；基本雪压0.55kN/m2；标准冻结深度：Z0=1.5m；地基承载力特征值500kPa；结构环境类别为二b类，结构抗震等级为四级；设计使用年限为50年；建筑结构安全等级为二级；建筑抗震设防分类为丙类；结构重要性系数g0= 1.0。
1.2.3檩条设计
实腹式檩条，檩条按照单跨简支构件进行设计。屋面采用双层压型钢板复合保温屋面，檩条之间有单层拉条进行拉接，拉条应作为檩条沿刚架坡向的支撑点，能阻止檩条上翼缘的侧向位移和扭转，设计时应按照《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范》GB51022-2015的规定计算檩条下翼缘的稳定性。当跨度较大或风荷载较大时，可以采用上下双层布置拉条，其下层拉条可作为风吸力作用时下翼缘的侧向支撑。
1.2.4墙梁设计
（1）轻型墙体结构的墙梁宜采用卷边槽形或斜卷边Z形的冷弯薄壁型钢。
（2）当墙梁跨度为4~6m时，宜在跨中设一道拉条；当墙梁跨度大于6m时，宜在跨间三分点处各设一道拉条。在最上层墙梁处宜设斜拉条将拉力传至承重柱或墙架柱；当墙板的竖向荷载有可靠途径直接传至地面或托梁时，可不设拉条。
门式刚架钢结构设计要点
门式刚架钢结构设计要点摘要：随着我国经济的发展，我国的建设发展越来越快，建筑中采用的结构形式也越来越多。
目前，门式刚架轻钢结构房屋广泛应用于工业和物流建筑。
由于工期短、自重轻、拆装方便、布置灵活，在建筑业得到了广泛应用。
为了进一步推动门式刚架轻型建筑结构在我国建筑行业的应用，有必要结合其结构优势，对其结构设计要点进行深入分析，优化设计工作，提高结构合理性。
在此基础上，本文简要分析了门式刚架轻型房屋钢结构设计要点。
关键词：门式刚架：轻型房屋钢结构：设计要点前言门式刚架钢结构是轻钢结构的一个分支。
迄今为止，设计、制造和建筑标准都有既定的制度和标准。
使用门式刚架建造的建筑物具有重量轻、工作时间短、外形美观、标准化程度高、综合建筑成本低等优点。
近年来，随着经济建设的需要，大量门式刚架钢结构被应用于工程建设。
一、门式刚架结构的形式及特点门式刚架结构是梁柱构件的组合，是一个由柱与直、弧形、线形梁刚性连接的承重框架体系。
有多种形式。
单层建筑和仓库广泛采用单层、单跨、双跨或多跨双坡度门式刚架。
根据通风和照明的需要，可以设置天窗、通风屋顶和采光带。
门式刚架的构件截面尺寸小，可有效利用建筑空间，从而降低房屋高度和建筑体积，且建筑造型简单美观。
其次，平面内外刚度好、刚度小，为制造、运输和安装提供了有利条件。
门式刚架有多种结构形式，包含如下：按构件体系分，有实腹式与格构式；根据截面组成，有等边截面和可变截面。
实腹式刚架截面通常为h形，少数为z形；网格横截面为矩形或三角形；根据结构材料的选择，采用普通钢、薄壁钢、钢管或钢板焊接。
与传统单层建筑相比，门式刚架钢结构具有以下特点:（1）便于拆除，可用于临时建筑，这是其显着特点。
（2）屋面板采用轻型压型钢板屋面。
因为屋顶很轻，支撑它的结构也很轻。
在外墙方面，砖墙有利于保温，降低了成本，但结构侧向位移要求严格，外观不佳，因此大部分仍采用彩钢墙板。
（3）刚架可采用变截面，且截面与弯矩成正比。
门式刚架轻型钢结构
基础施工
基础设计
根据门式刚架轻型钢结构的特点和承载要求，设 计合理的基础结构，确保结构安全稳定。
基础开挖
按照基础图纸进行基础开挖，并确保开挖深度和 宽度符合设计要求。
基础浇注
浇注混凝土基础，确保混凝土强度和质量符合要 求，同时进行必要的养护。
钢构件加工与运
钢材采购
根据设计要求选购质量合格的钢材，确保材 料性能符合标准。
根据结构自重、材料和施工等 因素，计算结构的恒载。
活载
根据使用功能和规范要求，确 定结构的活载，包括人员、设 备、物料等重量。
风载
根据当地气象条件和规范要求 ，计算结构承受的风载。
雪载
根据当地气象条件和规范要求 ，计算结构承受的雪载。
结构稳定性计算
01
02
03
屈曲分析
对结构进行屈曲分析，确 保结构在载荷作用下不会 发生屈曲失稳。
防腐与防火材料
防腐材料
常用的防腐涂层包括防锈漆、富锌底漆等，根据环境和使用 条件选择合适的防腐方案，确保钢结构的使用寿命。
防火材料
在钢结构表面涂抹防火涂料，提高结构的耐火极限，保障建 筑安全。根据防火等级要求选择合适的防火涂料和涂装方案 。
03
CATALOGUE
门式刚架轻型钢结构的设计与计算
结构设计原则
定期对门式刚架轻型钢结构进行检查， 包括焊缝、螺栓连接、涂层等部位，确
保结构的完好和安全。
防锈处理
对于容易生锈的部位，应进行防锈处 理，如涂抹防锈漆、镀锌等。
防腐涂层保护
根据钢结构所处的环境和条件，选择 合适的防腐涂层，并进行定期维护和 保养。
定期保养
对钢结构进行定期保养，包括清洁、 除尘、润滑等，以延长其使用寿命。
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 ；
第03讲-门式刚架结构设计
同济大学建筑工程系 2015《建筑钢结构设计》
1.4 结构形式
(a)单跨刚架
（b）双跨刚架
（c）多跨刚架
(d)带挑檐架
（e）带毗屋刚架
（f）单坡刚架
同济大学建筑工程系
2015《建筑钢结构设计》
1.5 温度区段
《门刚规范》第4.3.1条 纵向温度区段不大于300m； 横向温度区段不大于150m； 有计算依据时可适当加大； 《普钢规范》第8.1.5条
同济大学建筑工程系
2015《建筑钢结构设计》
2.4 吊车荷载
《荷载规范》第5.1节 （1）竖向荷载；最大轮压Pmax （2）纵向水平刹车力；10%×Pmax （3）横向水平刹车力； 起重量≤10T：12%×(G+Q) 起重量 > 10T：10%×(G+Q) 总横向水平力平均分布到各轮上。 其中G为小车重量；Q为额定起重量。
(2) 柱距：应综合考虑使用要求、刚架跨度、荷载条件等因 素，宜取6m、7.5m、9m。超过10m时，用钢量显著增加， 一般需要设置托架或托梁。 (3) 高度：由使用要求确定，常为4.5~9m；
注意：当有桥式吊车时，高度不宜大于12m。 (4) 挑檐长度：根据使用要 中 正 号 (压 力 )表 示 风 力 由 外 朝 向 表 面 ， 负 号 (吸 力 )表 示 风 力 自 表 面 向 外 离 开 ， 下 同 ；
同济大学建筑工程系 (a)
( b ) 2015《建筑钢结构设计》
2.6 风荷载
比较1：《门刚规程》与《荷载规范》的体型系数比较
《门刚规程》
同济大学建筑工程系
2015《建筑钢结构设计》
2.2 活荷载
《门刚规程》第3.2.2条
(1) 当采用压型钢板轻型屋面时，屋面竖向均布活荷载标准 值（按水平投影面积计算）应般取 0.5 kN/m2