门式刚架轻型房屋钢结构的特点及应用范围

门式刚架是一种传统的结构体系。 该类型结构上部主框架包括刚架斜梁、刚架柱、支撑、檩条、拉杆、山墙架等。门式刚架轻型房屋钢结构具有受力简单、传力清晰的特点路径，构件生产速度快，工厂加工方便，施工周期短。 因此，广泛应用于工业、商业、文化娱乐公共设施等工业与民用建筑。 中间。 门式刚架轻型房屋钢结构起源于美国。 经过近百年的发展，现已成为设计、生产、施工标准较为完善的结构体系。

第一节 预埋件及柱脚

特点：门式刚架轻型房屋钢结构是轻钢结构的一个分支。 该结构型式的主要特点是：体现轻钢结构轻、快、高效的特点，应用节能环保新型建筑材料，实现工厂化加工生产，现场施工组装，方便快捷、节省工期； 结构坚固耐用，建筑外观新颖美观，质优价廉，经济效益明显； 柱网尺寸布置自由灵活，可满足不同气候环境条件下的施工施工要求。 要求。

第二节 支持体系

适用范围：门式刚架轻型房屋钢结构主要应用范围包括单层工业建筑厂房、民用建筑超市及展览馆、仓库及各类仓库式工业与民用建筑。 是一个竞争激烈的领域，具有广阔的市场应用前景。

第三节 梁柱连接

经济比较：

轻板刚架与其他传统结构类型的经济比较结论如下（现有主体建筑以其最可靠的应用范围内的综合造价为依据，比较单位按常用跨度划分：元/平方米）

单层工业厂房或砖混钢筋混凝土框架（排）架轻板刚架

仓库（屋檐高度8m以内）

跨度6---12m，约800，约600

12---24m 1000左右 1200左右 800左右

24m以上、1200以上、1500以上、不超过1000

其他单层空间结构、钢筋混凝土架、平网架、轻板刚架

（屋檐高度8m以内）

跨度15---30m，约1200，约800

30m以上、1500以上、1000以下

第四节横拉杆

结构方案：焊接实腹式工字型门式刚架承重结构

焊接实腹工字形门式刚架承重结构由刚架和基础两部分组成。 这里必须强调的是，与受力计算时力传递路径清晰的传统钢结构体系相比，门式刚架承重结构体系的刚架、檩条（或墙梁）与型钢之间有可靠的连接。盘子。 且支撑相互依赖，系统的受力趋于空间化。 门式刚架承重结构主要结构方案按刚架类型分为两种：无内柱净跨结构和有内柱多跨连续结构。 前者跨度可达48m，后者连续跨度可达48m。 30m。 应用时可根据具体工程采用单坡、多坡、不等跨、不等高等多种型式。 基础型式多采用钢筋混凝土独立基础。 根据建筑物对侧向位移变形的不同要求，从节省钢材消耗的角度考虑，变截面梁柱、基础铰接结构方案或等截面柱、变截面梁、基本刚度可采用联合结构解决方案。 设计应根据实际情况，选择最合理的刚架承重结构方案。

屋墙组合围护结构的主要功能是： 1）檩条和墙梁作为基本骨架，与压型钢板组合形成屋墙围护结构，并参与结构受力。 2）与支撑系统一起参与纵向力传递和空间协同。檩条和墙梁

目前檩条、墙梁的主要构件类型为C型或Z型薄壁型钢，其截面尺寸必须经过受力计算后确定。 与Z型截面相比，C型截面的强弱轴力学性能差异较大，与刚架的连接多采用螺栓连接。 计算时必须考虑简支（Z型截面可以通过可靠的搭接连接实现刚性，因此可以按连续梁计算）。 因此，从受力状态、计算结果和结构角度看，后者更为合理。 因此，除门窗洞口等特殊节点加工需要外，应优先选用Z形型材。 檩条与墙梁的间距一般由压型板的板型和规格确定，必须经过力学计算后确定。 但从结构要求来看，一般不超过1.5米。

彩色金属压型钢板

彩色金属压型钢板按工厂加工的成品类型分为压型单板和复合板两大类。 单板主要用于无保温、隔热要求的建筑。 它们根据其内部檩条或墙梁组合成屋顶和墙壁围护结构。 复合板主要用于有保温隔热要求的建筑。 根据相应的施工和加工工艺分为现场复合板和工厂复合板两大系列。 工厂复合板在工厂加工（包括取芯）成成品，在现场组装安装，依靠其内檩条或墙梁组合成屋顶或墙体围护结构。 使用此类复合板，现场工作量少，施工速度快，适合工期要求紧的大型彩板安装工程。 但设备资金投入较大，必须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。 根据板的类型，屋顶有时甚至在其内侧包括内部檩条，这些檩条夹在一起形成屋顶结构。 墙体复合板多采用墙梁作为内檩条，将其夹在一起形成墙体围护结构。 现场复合施工周期较长，但设备资金投入较小，适合中小型企业规模。 是尚未形成一定产业规模地区最适合的彩板安装类型。 复合板的夹芯材料目前主要有聚苯乙烯、聚氨酯泡沫、岩棉和玻璃棉等。 设计应根据项目规模、建设周期要求、综合技术水平、地区产业发展状况，酌情选择方案。

支撑系统

支撑系统的主要功能是： 1）纵向刚性拉杆传递纵向水平力。 2）水平支撑形成局部刚性域，抵抗柱与屋梁之间传递的水平力。 3）角撑的作用是对工字型材远端法兰板进行约束，并对远端法兰板起到平面内支撑的作用，避免局部屈曲； 也可作为面外支点，减小法兰板的面外位置。 计算控制平面稳定性的长度。 4）所有支撑系统与檩条或墙梁、刚架一起构成空间系统，参与空间协同工作。 刚性拉杆构件主要采用型钢和钢管，通过螺栓与刚性框架铰接。 截面尺寸一般根据杆件的稳定性要求或通过受力计算来确定。 安装主要考虑在刚架转角处和屋脊之间的连接处（这里屋脊处的刚性拉杆可以用双檩条和屋脊结构所需刚度更大的连接代替）。 另外，刚性拉杆的间距主要取决于刚架构件的面外稳定性要求。 一般刚架斜梁上宜在12-18m之间，刚架柱上宜在8m左右。 否则，应考虑间加法。 需要强调的是，刚度较高的吊车梁可视为刚性拉杆。 水平支撑主要分为两类：拉杆支撑和压力杆支撑（也称张力系统和压力系统）。 张拉系统主要用于抵抗较小的水平力，用于对水平位移和变形要求不严格的建筑物，而后者则相反。 两者之间的限制参考上海当地轻钢规定，后者的起重机吨位应大于5t。 设置水平支撑的最佳位置应考虑在各温度单元的中心，且屋面梁、柱之间的水平支撑必须设置在同一开间。 同时，按规定（有吊车时）支撑间距不应大于60m（有吊车时），无吊车时。 ，支撑间距宜为30~45m。 此外，建筑物端部的第一或第二开间，以及温度缝两侧的开间也应设置水平支撑，以考虑空间协同的需要。 水平支撑构件的截面尺寸主要由纵向水平力决定，必须通过受力计算确定。 角撑结构连接于工字型材远端翼缘与檩条或墙梁之间，作为工字型材远端翼缘板的板约束和面外支点。 角撑主要设置在工字截面远端翼缘板受压区。 间距应满足避免翼缘板屈曲的条件和刚架面外稳定性的计算要求。 目前主要根据结构要求设置，间距为3m。 关于。 角撑的断面型式多采用小钢，其尺寸必须通过应力计算确定。

第五节 屋架梁对接

常见问题：

·吊车梁上翼缘宽度过小，无法满足轨道安装尺寸要求，使用过程中存在晃动问题，这是通病。

·当起重机超过10吨时，起重机梁受压翼缘侧段既没有加固，也没有设置水平制动桁架，导致起重机移动。

·某工程屋面坡角大于40度，采用荷载规范中规定的体形系数。 它在强风中倒塌了。

·多跨多跨龙门架高度不等，或带天窗的多跨厂房风荷载形状系数使用混乱。

·厂房为混凝土柱，屋面梁为铰顶H型钢梁。 它不是门式刚架系统，而是根据门式刚架系统设计的。

·许多计算机计算数据或手算数据不完整。 檩条、墙梁、墙架柱、柱支撑、屋面支撑等，特别是节点连接，相当于没有计算的零件。

·当檩条兼作水平支撑桁架立杆时，其作为压杆的承载力和长细比不计算。

·有的厂房檩条间未设置支撑，影响结构安全。

·有些工程中，交叉支撑仅位于相邻刚架之间的边柱附近，不形成水平桁架；

·不能无条件使用A级钢；

·大多数项目没有对柱基和底板进行水平反力验证。

·部分工厂在温度范围内没有独立的空间稳定支撑系统，结构刚性无法保证。

·有些工程图纸未注明焊缝形式和质量等级要求，质量无法保证。

·屋顶的水平支撑和竖向支撑不在同一柱距内，不能形成刚性空间块。

·有些工程刚架转折处没有全长刚拉杆，檐口只有普通檩条，无法保证房屋的纵向刚度。

·部分二层厂房未进行整体分析，存在安全问题。

·部分端板厚度小于16mm。

·厂房内有起重机时，中心柱应为回转柱。

·有些项目没有角支撑。

·抗风柱位置设置不当，未位于屋面水平支撑节点处。

·柱间支撑柱脚锚杆的拔出力不计算。

·屋盖支撑与柱支撑连接节点无计算表。

第六节檩条系统

设计指标：

目前采用《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范CECS102-2002》。 在屋面檩条和墙体檩条的设计过程中，可以参考《冷弯薄壁钢结构技术规范GB 50018-2002》，两套规范在檩条设计过程中的区别在于：根据《冷弯薄壁钢结构技术规范GB 50018-2002》，当支撑位于远端时，​​可认为当檩条远端翼缘受压时，支撑作为平面外支撑，可以减少檩条的计算长度。

第七节 起重机梁系统

设计软件：

市场上流行的结构软件如PKPM、3D3S、PS2000等都可以轻松地进行门架建模和计算。

其中：PKPM建模最方便快捷，但计算结果最保守，且翼缘宽厚比和腹板高厚比无法控制，需要手工计算。

3D3S建模比PKPM麻烦一点，但计算结果经济，并且可以轻松控制组件的各种参数。

PS2000是一款比较针对门式刚架的计算软件。 建模极其方便，图纸也很漂亮。

PKPM版本10已经可以控制翼缘宽厚比和腹板高厚比。

图片来源：技术质量流程标准化三维图集（钢结构）

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