轻型门式刚架钢结构设计

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1、第三章轻型门式刚架钢结构设计第一节门式刚架结构的特点、适用范围及常用形式轻型门式刚架是梁柱采用刚性连接的单层钢结构，其具有结构简单、自重轻、受力合理、施工方便等特点，并便于工厂、标准化的加工制作。门式刚架的适用范围为轻型工业建筑，无桥式吊车或仅有起重量不大于20t的中、轻级工作制桥式吊车或3t悬挂式起重机的单层房屋钢结构。由于门式刚架构件板件厚度较薄，其不宜用于较强腐蚀介质的环境中。门式刚架根据结构类型可分为单跨（图3-1a）、双跨（图3-1b）、多跨（图3-1c）刚架以及带挑檐的（图3-1d）和带毗屋的（图3-1e）刚架等形式。多跨刚架中间柱与斜梁的连接一般采用铰接

2、，多跨刚架宜采用双坡或单坡屋盖（图3-1f），必要时也可采用由多个双坡屋盖组成的多跨刚架形式（图3-1g）。其梁柱截面可为等截面或变截面，柱脚一般为铰接或刚接。（a）（b）（c）（d）（e）（f）（g）图3-1门式刚架形式示例(a)单跨双坡(b)双跨双坡(c)四跨双坡(d)单跨双坡带挑檐(e)双跨单坡带毗屋(f)双跨单坡(g)双跨四坡第二节结构方案的选择一、建筑物长与宽的选择一般来说，在布置柱网时应遵循长度大于宽度的原则，能减轻刚架用钢量，同时也能减少柱间支撑的风荷载，从而降低支撑系统的用钢量。例1：建筑物尺寸为60x50m,则在布置厂房时应将60m作为长度方向，50

3、m作为跨度方向，即：60(L)x50（W），而不是50（L）x60(W).二、柱距选择技术经济比较表明，标准荷载作用下的最经济柱距是8～9m，超过9m时，屋面檩条与墙架体系的用钢量增22加太多，综合造价并不经济。这里标准荷载是指：屋面活载0.3KN/m，基本风压0.5KN/m，当荷载更大时，经济柱距应相应减少。对于带有10吨以上行车的厂房，经济柱距应该是6～7m。在布置柱距时，如需采用不等柱距时，应尽量将端跨柱距布置得比中间跨小，这是由于端跨风荷载要比中间跨大，另外在采用连续檩条设计时，端跨的挠度及跨中弯距总是比其他跨要大。采用较小的端跨能使屋面檩条设计更方便节省。例

4、1：建筑物长度=70m经济柱距可取：1@7+7@8+1@7或者1@8+6@9+1@8例2：建筑物长度=130m，行车10吨经济柱距可取：1@5.5+17@7+1@5.5或者20@6.5三、合理跨度的确定不同的生产工艺流程和使用功能在很大程度上决定着厂房跨度，有的业主甚至要求轻钢生产厂家根据自己的使用功能，确定较为经济的跨度。在尽可能满足生产工艺和使用功能上，应根据房屋的高度确定合理的跨度。一般情况下，当柱高、荷载一定时，适当加大跨度，刚架的用钢量增加不太明显，但节省空间，基础造价低，综合效益较为可观。通过大量计算发现，当檐高6m、柱距为7.5m，荷载情况完全一致下，跨

5、度在18-30m之间的刚架单位用钢2量（Q345-B）为10-15kg/m2，当跨度在21-48m之间的刚架单位用钢量为12-24kg/m，当檐高为12m、跨度超过48m时宜采用多跨刚架（中间设置摇摆柱），其用钢量较单跨刚架节约40%以上，因此设计门式刚架时应根据具体要求选择较为经济的跨度，不宜盲目追求大跨度。四、屋面坡度选择屋面坡度需要按照屋面板的构造与排水坡面长度及柱结构高度等综合因素考虑确定，一般取1/10~1/30。研究表明不同的屋面坡度对刚架的用钢量有较大的影响。以下为我们通过对单跨42m，檐口高度为6m的在不同屋面坡度下的用钢量进行计算分析得出的结果，当屋

6、面坡度为0.5:10时，一榀框架重量为：3682Kg当屋面坡度为1.0:10时，一榀框架重量为：3466Kg当屋面坡度为1.5:10时，一榀框架重量为：3328Kg当屋面坡度为2.0:10时，一榀框架重量为：3240Kg可以看出，对于单跨刚架，一种较好的减少刚架重量的方式是增大屋面坡度，坡度越大用钢量越节省。然而对于多跨框架来说情况就不同了，坡度大反而会增加框架用钢量，这是由于大的坡度将导致内柱长度增加。当建筑物跨度较大时，坡度增加能降低屋面钢梁的挠度。通过研究计算，较经济的坡度为：多跨建筑：1:20单跨，跨度小于45m：0.5:10单跨，跨度小于60m：1.5:10

7、单跨，跨度大于60m：2.0:10实际上，屋面坡度的选取还与建筑有无女儿墙有关系，坡度则增大将会导致女儿墙造价的增加。五、檐口高度选择檐口高度对造价影响较大，主要表现为以下几个方面：1．檐口高度增加将导致墙面板面积增加，墙面檩条增加，同时柱的用钢量也将增加；2．如果钢柱无侧向支撑（如中柱，或边柱无法设置隅撑），则檐口高度对框架重量影响将更为突出；3．檐口高度增加，将导致作用在框架上的风荷载增加。如果檐口高度/建筑宽度>0.8，为控制侧向位移，有时甚至需要将柱脚由铰接改为刚接。檐口高度由以下因素决定：1．檐口处的净高要求；2．有夹层时，夹层的净高要求及