钢结构---门式刚架

所以它广泛应用于工业、商业及文化娱乐公共设施等工业与民用建筑中。门式刚架轻型房屋钢结构源自美国，其发展历经了近百年之久，当下已成为一种设计、制作与施工标准较为完善的结构体系。

第一节 预埋件及柱脚

门式刚架轻型房屋钢结构是轻型钢结构的一个分枝。这种结构型式主要有以下特点：体现出轻钢结构轻型、快速、高效的特质；应用节能环保型的新型建材；能够实现工厂化加工制作以及现场施工组装，既方便又快捷，还能节约建设周期；结构坚固且耐用，建筑外型新颖美观，质量优良价格适宜，经济效益较为明显；柱网尺寸布置自由且灵活，能够满足在不同气候环境条件下的施工和使用需求。

第二节 支撑系统

这些都是它强有力的竞争领域，有广泛的市场应用前景。

第三节 梁柱连接

经济比较：

轻板刚架与其它传统结构型式的经济比较结论如下：对于现有主要建筑物，以各自在最可靠的应用范围内的综合造价为基础，在常用跨度之间进行划分并做比较，单位为元/m²。

单层工业厂房或 砖混 钢筋混凝土框(排)架 轻板刚架

库房(檐高8m以内)

跨度 6 ---12m 800左右 600左右

12---24m 1000左右 1200左右 800左右

24m以上 1200以上 1500以上 不超1000

其它单层空间结构 钢筋混凝土排架平面网架屋盖 轻板刚架

(檐高8m以内)

跨度 15---30m 1200左右 800左右

30m以上 1500以上 不超1000

第四节 系杆

结构方案：

焊接实腹式Ⅰ型截面门式刚架承重结构

焊接实腹式 I 型截面门式刚架承重结构包含刚架和基础这两部分。需着重说明的是，传统钢结构体系在受力计算时传力路径较为明确，而门式刚架承重结构体系中，刚架、檩条（或墙梁）以及压型钢板通过可靠的连接和支撑相互依存，该体系的受力更倾向于空间化。基础型式大多采用钢筋混凝土独立式基础。从建筑对侧向位移和变形的不同要求出发，从节约用钢量的角度考虑，能够采用变截面梁柱以及基础铰接的结构方案，也可以采用等截面柱变截面梁并且基础刚接的结构方案。在设计的时候，应当根据实际的情况，按照最为合理的刚架承重结构方案来进行选用。

组合屋面墙面围护结构

2. 它会与支撑系统一同参与纵向传力以及空间协同作用。

檩条和墙梁

檩条和墙梁目前主要的构件型式为 C 型或 Z 型薄壁型钢，其截面大小需经受力计算来确定。C 型截面与 Z 型截面相比，强弱轴的力学性能差异较为明显。并且 C 型截面与刚架的连接多为螺栓铰接，在计算时需按简支来考虑。而 Z 型截面之间可通过可靠搭接实现刚接，这样就能按连续梁进行计算。所以从受力状态、计算结果以及构造等方面来看，Z 型薄壁型钢更合理一些。所以，在除门窗洞口以及其他特殊节点处理有需要的情况下，应优先选择 Z 型截面。檩条与墙梁的间距，通常是由压型板的板型和规格来决定的，并且必须经过力学计算之后才能确定。然而，从构造要求的角度来看，一般这个间距不会超过 1.5 米。

彩色金属压型钢板

彩色金属压型钢板，依据工厂加工制作的成品型式来划分，可分为压型板单板和复合板这两类。其中，单板主要是用在那些没有保温和隔热要求的建筑中，通过其内侧的檩条或墙梁组合成屋面和墙面的围护结构。而复合板主要是用于有保温和隔热要求的建筑，按照相应的施工和加工工艺，又可以分成现场复合板和工厂复合板这两大系列。工厂复合板在工厂进行加工（包含加芯操作）从而成为成品，接着在现场进行组合安装，凭借其内侧的檩条或者墙梁，组合成屋面或者墙面的围护结构。使用这类复合板，现场的工作量比较小，施工起来很快捷单层钢结构厂房计算书，适宜用于规模较大且工期要求比较紧的彩板安装项目。然而，设备的资金投入量比较大，必须要形成一定的经营规模。现场复合板在工厂加工成单板，然后在现场进行夹芯复合操作。屋面依据不同的板型，凭借其内侧，有时甚至包含内部檩条，通过夹芯的方式组合成屋面结构。墙面复合板大多利用墙梁当作内檩，经过夹芯后组合成墙面围护结构。现场复合施工的周期比较长，然而设备资金的投入量较少，适合中小型的经营规模，在目前尚未形成一定产业规模的地区，是最为适用的彩板安装型式。复合板的夹芯材料现今主要有聚苯这一类，还有聚胺酯泡沫、岩棉以及玻璃棉等类别。在进行设计的时候，需要依据项目的规模，考虑建设周期的要求，结合综合技术的水准，同时参照地区产业的发展状况，然后酌情挑选合适的方案。

支撑系统

3. 隅撑的作用在于约束 I 型截面的远端翼缘板，起到远端翼缘板平面内支座的作用，避免形成局部屈曲；或者起到出平面支点的作用，减小翼缘板的出平面计算长度，进而控制出平面稳定性。在屋脊处的刚性系杆，能够由用于此处屋脊构造需要的、刚度较大的双檩条以及联结来代替。另外，刚架构件的出平面稳定性要求主要决定了刚性系杆的间距。一般来说，在刚架斜梁上的间距为 12 - 18m 之间，在刚架柱上的间距约为 8m 左右。如果不满足这些间距要求，就应该考虑在其间增设刚性系杆。需要强调的是，刚度较大的吊车梁等都可以被当作刚性系杆来考虑。水平支撑主要有两类，分别是拉杆支撑和压杆支撑（也称为拉力系统和压力系统）。拉力系统主要用于抵抗相对较小的水平力作用。拉力系统也用于水平位移和变形要求不严格的建筑。而对于水平位移和变形要求严格的建筑则情况相反。两者的界限参考上海地方轻钢规程规定，即水平位移和变形要求严格的建筑其吊车吨位应大于 5t。水平支撑设置的最佳位置需考虑在每个温度单元居中设置。屋面梁间和柱间的水平支撑必须设在同一开间。支撑间距按规程规定，有吊车时不宜大于 60m，无吊车时宜为 30 至 45m。此外，建筑的端部第一或第二开间，以及温度缝两侧开间，因考虑空间协同作用的需要，也要设置水平支撑。水平支撑的构件截面大小主要由纵向水平力作用所决定，需要通过受力计算来确定。隅撑构造将 I 型截面的远端翼缘与檩条或墙梁相连接，它起到对 I 型截面远端翼缘板的板件进行约束以及提供平面外支点的作用。隅撑杆件规格的大小需要经过受力计算来确定。

第五节 屋架梁对接

常见问题：

吊车梁的上翼缘宽度比较小，不过能够满足轨道安装的尺寸要求。同时，存在着使用幌动的问题，并且这种问题较为普遍。

吊车为 10 吨以上时，吊车梁的受压翼缘侧向既未加强截面，也未设置水平掣动桁架，从而导致了吊车幌动。

某工程的屋面坡度角达到 40 多度，其屋面采用了荷载规范所规定的体形系数。在遭遇大风的情况下，该工程发生了倒塌。

门式刚架是多跨且不等高的，或者是带有天窗的多跨厂房，在风荷载体形系数的使用方面存在混乱的情况。

厂房的柱子是砼柱，屋面梁是 H 形截面钢梁，柱顶是铰接的。它不属于门式刚架体系，然而却按照门式刚架的方式进行了设计。

许多电算资料或者手算资料存在不全的情况，像檩条、墙梁、墙架柱、柱间支撑以及屋面支撑等，尤其是节点连接方面，这就相当于部分内容没有进行计算。

檩条兼作横向支撑桁架竖杆时，没有对其承载力进行验算。檩条兼作横向支撑桁架竖杆时，也没有对其作为压杆的长细比进行验算。

·有的厂房檩间不设拉条，影响结构安全。

个别工程把交叉支撑仅仅设置在相邻刚架间的边柱附近，没有形成水平桁架。

·不能无条件地选用A级钢材;

·绝大多数项目未进行柱脚底板水平反力验算。

有的厂房在温度区段内，没有形成独立空间且稳定的支撑体系，无法保证结构的刚度。

·部分项目图纸未注明焊缝形式和质量级别要求，质量无法保证。

屋面横向支撑和竖向支撑不在同一柱距内，所以无法形成刚性空间块体。

有些项目在刚架转折处未设置通长的刚性系杆。檐口处只有普通的檩条。这样就无法保证房屋的纵向刚度。

·有的二层厂房，不进行整体分析，存在安全问题。

·有的端板厚度小于16mm。

·厂房有吊车时，中柱采用摇摆柱。

·有的项目不设隅撑。

·抗风柱位置设置不当，未设在屋面水平支撑的节点处。

·未计算有柱间支撑的柱脚锚栓的上拔力。

·屋面支撑和柱连支撑连接节点无计算书。

第六节 檩条系统

设计规范：

目前采用的是“门式刚架轻型房屋钢结构技术规程 CECS102-2002”。在进行屋面檩条和墙面檩条设计时，可参照“冷弯薄壁型钢结构技术规范 GB 50018-2002”。两套规范在设计檩条过程中的区别如下：依据“冷弯薄壁型钢结构技术规范 GB 50018-2002”，若拉条位于远端，那么当檩条远端翼缘受压时，拉条能起到平面外支撑作用，并且可减小檩条的计算长度。

第七节 吊车梁系统

设计软件：

市面上流行的结构软件，像 PKPM 软件单层钢结构厂房计算书，能够方便地对门式刚架进行建模和计算；像 3D3S 软件，也可以方便地对门式刚架进行建模和计算；像 PS2000 等软件，同样可以方便地对门式刚架进行建模和计算。

其中，PKPM 建模具有方便快捷的特点，然而其计算结果较为保守，同时它无法对翼缘宽厚比以及腹板高厚比进行控制，这些都需要通过手工计算来完成。

3D3S 建模相比 PKPM 要稍显麻烦一些。不过，它的计算结果较为经济，而且能够很方便地对构件的各项参数进行控制。

PS2000 是一款专门针对门式刚架的计算软件。它的建模过程非常方便，同时出图也很美观。

10 版的 PKPM 也能够对腹板的高厚比进行控制。