浅谈门式刚架轻钢结构的设计

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1、浅谈门式刚架轻钢结构的设计近年来，门式刚架轻钢结构的发展速度相当快,各地在大中型建筑中普遍采用此类结构形式。但随之暴露出来的问题也比较多，比如结构设计人员的水平参差不齐，对规范的理解不准确，对门式刚架的设计经验不足等等。因此如何更合理、更科学、更安全、更经济地进行门式刚架轻钢结构的设计是摆在我们建筑结构设计行业面前的一个比较现实和紧迫的问题。下面谈谈自己对此类结构形式的设计心得。门式刚架轻钢结构体系是由门式刚架承重结构，配套轻型屋盖和墙体围护结构，以及相应的支撑系统所组成的结构体系。比较成熟的做法是采用实腹式焊接H型钢门式刚

2、架承重结构；薄壁型钢標条或墙梁与彩色金属压型钢板组成的组合屋面及墙面围护结构；支撑系统则主要由用于纵向传力和空间协同作用的纵向水平系杆、刚性或柔性水平支撑，以及用于控制焊接H型钢截面远端翼缘局部屈曲和出平面稳定性的隅撑等所构成。这种结构型式的主要特点是：能体现轻钢结构轻型、快速、高效的特点，应用节能环保型新型建材，实现工厂化加工制作、现场施工组装，方便快捷，节约建设周期；建筑外型大方美观、抗震性能良好、质优价宜、经济效益显著；柱网尺寸布置灵活、能满足不同功能形式下的使用要求，广泛应用于各类建筑类型。门式刚架的结构形式按跨度可

3、分为单跨、多跨，按屋面坡脊可分为单脊单坡、单脊双坡、多脊多坡。屋面坡度宜取1/8〜1/20。单脊双坡多跨刚架，用于无桥式吊车的房屋时，当刚架柱不是特别高且风荷载也不是很大时，依据材料集中使用的原则，中柱宜采用两端较接的摇摆柱方案。门式刚架的柱脚多按较接设计，当用于工业厂房且有桥式吊车时，宜将柱脚设计成刚接。门式刚架上可设置起重量不大于3t的悬挂吊车和起重量不犬于20t的轻、中级工作制的单梁或双梁桥式吊车。门式刚架的跨度宜为9〜36m,当柱宽度不等时，其外侧应对齐。高度应根据使用要求的室内净高确定，宜取4.5〜9m。门式刚架的

4、合理间距应综合考虑刚架跨度、荷载条件及使用要求等因素，一般宜取6m〜9m。纵向温度区段小于300m,横向温度区段小于150m。標条间距的确定应综合考虑天窗、通风屋脊、采光带、屋面材料、標条规格等因素按计算确定，一般应等间距布置，但在屋脊处应沿屋脊两侧各布置一道，在天沟附近布置一道。侧墙墙梁的布置应考虑门窗、挑檐、雨蓬等构件的设置和围护材料的要求确定。在每个温度区段或分期建设的区段中，应分别设置能独立构成空间稳定结构的支撑体系。在设置柱间支撑的开间，应同时设置屋盖横向支撑，以构成几何不变体系。端部支撑宜设在温度区段端部的第一或

5、第二个开间。柱间支撑的间距应根据房屋纵向受力情况及安装条件确定，一般取30〜45m,有吊车时不宜大于60m。当房屋高度较大时，柱间支撑应分层设置；当房屋宽度大于60m时，内柱列宜适当设置支撑。当端部支撑设在端部第二个开间时，在第一个开间的相应位置应设置刚性系杆。在刚架的转折处（边柱柱顶、屋脊及多跨刚架的中柱柱顶）应沿房屋全长设置刚性系杆。由支撑斜杆等组成的水平桁架，其直腹杆宜按刚性系杆考虑。刚性系杆可由標条兼做，此时標条应满足压弯构件的承载力和刚度要求，当不满足时可在刚架斜梁间设置钢管、H型钢或其他截面形式的杆件。当房屋内设

6、有不小于5t的吊车时，柱间支撑宜用型钢；当房屋中不允许设置柱间支撑时，应设置纵向刚架。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。但当风荷载较犬或房屋较高时，风荷载的作用不应忽视。门式刚架轻钢结构的屋面一般采用压型钢板，自重较轻，因此活荷载应相对加大，以确保结构的安全。对于受荷水平投影面积较大的刚架构件则活荷载标准值可相对降低。一般来说，屋面构件计算时的活荷载取值大于刚架构件计算时的取值是合理的。由于单层门式刚架轻钢结构的自重较小，设计经验表明，当抗震设防烈度为七度时，一般不需要作抗震验算，当为八度及以上时，横向

7、刚架和纵向刚架均需做抗震验算。当设有多于一层并与门式刚架相连的附属建筑时也应做抗震验算。结构自重、施工或检修荷载、屋面雪荷载、积灰荷载和吊车荷载应严格按国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009的规定采用，悬挂荷载应按实际情况采用。对变截面门式刚架应采用弹性分析方法确定各种内力。进行内力分析时宜按平面结构考虑，一般不考虑应力蒙皮效应。变截面门式刚架的内力分析可按一般结构力学或利用静力计算公式、图表进行，也可采用有限元法计算。计算时宜将构件分为若干段,每段的几何特征可视为常量，也可采用楔形单元。门式刚架的横梁与柱为刚接，柱脚与

8、基础宜采用餃接，当设有桥式吊车、檐口标高较高或结构刚度有较高要求时，柱脚与基础也可采用刚接。变截面与等截面相比，前者可以适应弯矩变化，节约材料，但在构造连接及加工制造方面不如等截面方便，故当刚架跨度较大或房屋较高时才设计成变截面。门式刚架承重结构体系的刚架、＜条（或墙梁）以及压型钢板间通过