门式刚架设计讲解

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1、-76-1综合概述门式刚架是典型的轻型钢结构，也是目前国内应用最为广泛的轻型钢结构体系。早期典型的门式刚架是1910年布鲁塞尔世博会的德国机械工程展厅，采用了多层阶形钢框架结构；1932年建成的德国埃森煤矿税收协会采用了门式钢框架结构。1954年由托罗哈设计的德国地铁站，采用的是典型的门式刚架结构，他把装饰效果与门式刚架的受力完美结合。在国外预制轻钢建筑进入中国之前，中国就开始了自己的轻钢建筑体系的研究。20世纪70~80年代，部分设计人员已经开始尝试全钢结构建筑；但由于钢产量的限制及设计方法陈旧，钢结构建筑在中国发展举步维艰。在改革开放的十多年间，数不清的国外轻钢建筑厂商驻入中国，无

2、数的本地轻钢建筑公司涌现。-76-我国钢结构体系的发展大致经过了这样的时期：1990年以前，钢结构建筑在工业领域中的主要应用是重型厂房中的排架结构体系，在民用领域中的主要应用是螺栓球或焊接球网架结构；自1990年代起，钢结构在我国进入了快速的全面的发展和应用时期。门式刚架结构被大量应用于工业厂房、超市、仓库中；钢框架在多高层建筑中也得到了越来越多的应用；薄壁彩钢板大量应用于各类结构的维护体系和无梁无柱穹顶中；钢管直接汇交焊接结构及其与高强度拉索的组合结构已推广应用于各类体育、文化等公共建筑中；冷弯薄壁型钢截面除广泛应用于檩条等维护结构构件外也开始作为结构的主要受力构件或其组成部件得到应

3、用。现代钢结构体系由热轧截面、焊接截面和冷弯薄壁型钢截面构件组成。人们往往将钢结构划分为普通钢结构和轻型钢结构两大类。但是，究竟如何定义或区分这两类结构，却存在着很多不同的标准。例如，结构跨度的标准，结构层数的标准，结构用途的标准，吊车吨位的标准等。这些标准都有一定的合理性，但是都是建立在结构体系外在因素或特征基础上的。事实上，轻型钢结构体系的本质是“轻”，实现这一本质的条件是截面板件要“薄”，“薄”的板件受力时，容易造成局部失稳，局部失稳后，构件仍然具有承载能力，所以设计时必然要考虑板件局部失稳后的极限强度。由于用地日益紧张，有的建设方为了节约用地成本，往往在门式刚架内设置局部夹层，

4、用作办公或者是仓储。这样就改变了门式刚架使用功能单一性，超出了《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS102：2002）（以下简称门刚规程）的应用范围，而实际上有许多单位在设计这种类型的结构体系时，仍然采用门刚规程。也有夹层及以下部分采用钢结构设计规范（至少在材料的构造取值上），上部仍然采用门刚规程。我们建议按照后者采用。一榀门式刚架的成形，它包括设计、加工制造和施工安装三个环节；本次仅对门式刚架的设计进行介绍，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。希望通过本次交流-76-，加深我们设计人员对门式刚架设计的认识和了解；掌握门式刚架结构的传力过程；在进行结构优化

5、设计时，在保证结构安全的前提下，能够很好的确定构件的尺寸，做到经济合理；掌握门式刚架设计的一些简单技巧；有益于今后的设计工作。让我们大家：共同学习共同发展共同成长共同进步。2门式刚架的特点及其应用范围2.1门式刚架的特点：1、采用轻型屋面，自重轻，可减少梁、柱截面尺寸及基础尺寸。2、在大跨度建筑中增设中间柱做成一个屋脊多跨大双坡屋面，以避免内天沟排水．中间柱可采用钢管制作的上下铰接摇摆柱，占空间小。3、刚架侧向刚度可籍檩条和墙梁的隅撑保证，以减少纵向刚架构件翼缘宽度。4、跨度较大的刚架可采用改变腹板高度、厚度及其翼缘宽度的变截面。5、刚架的腹板允许其部分失稳，利用其屈曲后的强度，即按有

6、效宽度设计，可减少腹板厚度，不设或少设横向加劲板。6、竖向荷载通常是设计的控制荷载，地震作用一般不起控制作用；但当风荷载较大或房屋的高度较高时，风荷载的作用不可忽视。7、为使非地震区支撑做得轻便，可采用张紧的圆钢。有时7度设防的地区也采用圆钢支撑。8、结构构件可全部在工厂制作，工业化程度高，-76-构件单元可根据运输条件划分(一般不超过12米，特殊情况下不超过15米)单元之间用螺栓连接，安装方便快速，土建施工量少。9、门式刚架的最基本的形式:2.2.门式刚架的适用范围1、门式刚架属于轻型钢结构设计范围，轻型钢结构设计的控制原理是：“结构构件采用较薄板件，设计时考虑板件局部失稳后的后继强

7、度的钢结构体系”。(门式刚架设计是钢结构设计中最简单的设计工作之一)门式刚架可以简化为由梁、柱(梁、柱可以是实腹式，也可以是格构式)组成的平面-76-结构体系。形式种类多样，在单层工业和民用房屋的钢结构中，如工厂车间、物流仓库、超市、学校、车站、码头等应用较多的为单跨、双跨或多跨的单、双坡门式刚架，有时兼有局部夹层。下图为典型工字型柱、梁截面图。2、适用范围：门式刚架通常用于跨度9~36米，柱距6~9米，柱高4.5~12米，最高时不超过40米。