浅述轻型门式刚架厂房结构设计.doc

1、浅述轻型门式刚架厂房结构设计摘要：近年来，随着我国彩色钢板产量的增加和焊接 H 型钢的出现，门式刚架迅猛地发展，本文仅对门式刚架设计中的结构形式、结构布置及设计中的注意事项做了简要论述。 关键词：轻型；门式刚架；结构设计 中图分类号： TU318 文献标识码： A 文章编号： 1 门式刚架结构的特点 1.1 质量轻 门式刚架是由质量较轻的金属板、玻璃棉等材料组成，因此在地震时自身所产生的地震反应就比较小，减少建筑物自身的震动带来的破坏，但是质地轻就会受到风的影响，在风很大的时候就会使钢结构产生很大的荷载，对刚架整体荷载产生一定的影响。 1.2 工业化程度高，施工周期短 门式刚架所需要的材料基本

2、都是来自大型的钢材工厂，这样就使建筑材料的质量得到了保证，有利于工程整体质量的提高，由于门式刚架的施工只是把刚架的每个部分通过螺丝等连接起来，安装的时间相对比较短。 1.3 综合经济效益高 门式刚架结构作为厂房的主承重结构，其主要是通过电脑进行整体的结构设计，使用的建筑材料形式比较简单，特别是在安装的时候操作简单，这就会大大的缩短工程周期，也会使厂房提早的投入使用，资金的回报比较快，对于企业来说整体的经济效益也会提高。 2 门式刚架设计中的结构形式 门式刚架的结构形式很多，按构件体系分有实腹式和格构式；按截面组成分有等截面和变截面；按结构选材分有普通型钢、薄壁型钢、钢管或钢板焊成。实腹式刚架的

3、横截面一般为 H 型，少数为 Z 型。门式实腹式刚架适用于荷载和跨度小，尢吊车或吊车起重量较小的单层厂房或仓库等。实腹式刚架结构构件整齐，构件的刚度较大，拆装方便，受力性能好。格构式的横截面为双腹杆矩形或三面腹杆三角形。格构式刚架常用于跨度吊车吨位较大的建筑，可采用普通角钢、槽钢及钢管等，其材料选用和截面组成比较灵活。实腹式或格构式刚架都可以做成等截面或变截面。当跨度和荷载较大时宜采用变截面结构，当跨度和荷载较小时，一般采用等截面结构，为的是使结构造型趋于荷载作用的弯矩图形材料分布更加合理。对于格构式刚架来说，一般柱采用变截面，而横梁采用等截面。 3 门式刚架设计中的结构布置 3.1 门式刚架

4、设计中建筑尺寸的布置 门式刚架的跨度适用于 1236m，当柱宽度不等时，其外侧应对齐设置。高度应根据使用要求宜设置为 4512m。门式刚架的合理间距应综合考虑刚架跨度、高度及荷载等因素，一般宜取 6m、75m、9m。当荷载较大时。柱距可取小些，建议为 67m；荷载较小时，柱距可取大些，可取 89m，并且应尽量使柱距一致，降低造价。纵向温度区段长度不大于 220m，对柱底铰接的横向温度区段不大于 150m，对全刚接刚架的横向温度区段不大于 120m，有时可适当放大。 3.2 门式刚架设计中檩条和墙梁的布置 檩条截面一般采用冷弯薄壁型钢（C 型钢或 z 型钢） ，高频焊接轻型H 型钢等，跨度大时也

5、有桁架式的。作用于檩条上的荷载及组合应按照荷载规范 GB500092006 取值。檩条间距应综合考虑天窗、通风屋脊、屋面材料、檩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墙梁是一种承受竖向荷载和水平荷载的双向受弯构件。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，并应进行强度和稳定性验算。一般在墙架顶部设斜拉条，然后每隔 5 道拉条设一对斜拉条，并在斜拉条问设撑杆。 3.3 门式刚架设计中支撑体系的布置 支撑体系主要包括支撑、刚性系杆和拉条等，其作用主要有：将平面刚架连接组成具有空间刚度和稳定性的整体结构；为结构构件提供侧

6、向支撑点，减少平面外的计算长度；使纵向荷载传力明确。门式刚架的组装并不是直接就连成整体的，而是分为几个组合区间段，同时在每个独立的空间结构中都要有自己独立支撑体系；厂房建筑内部的高度比较高，这就需要对柱间支撑进行分层设置，这样可以保证建筑物整体结构稳定，厂房的宽度也是十分大的，这就需要在竖向的柱间设立横向的支撑，这样才可以组成比较坚固的刚架整体结构柱间和支撑之间的组合应该构成比较规则的不变的几何图形，这样才增加刚架结构的稳定性。 4 门式刚架设计中的注意事项 4.1 注意结构的整体性分析问题 从门式刚架整体上看，要注意结构体系的完整性，保证传力途径的清晰。具体措施有：应建立合理的计算模型。对于

7、长宽比接近于 1 或是设置大面积夹层的建筑物，或结构形式接近框架结构时，应采用空间结构计算模型进行分析计算，而不宜采用平面结构模型。对于多跨且高低跨应考虑局部风压影响系数，以确保节点计算安全。钢梁与柱假设铰接计算时应考虑钢梁与柱连接节点偏心影响和斜梁对柱产生的水平力作用。结合结构形式等因素选择合理钢材强度，采用不同强度等级用钢量差别较大，从而影响造价。对于带有夹层等刚架结构计算长度时，应该按钢结构设计规范线刚度比方法计算。在选取荷载时，应采取调整后的荷载进行计算。 4.2 注意门式刚架的柱脚形式 门式刚架的柱脚形式有铰接和刚接两种。门式刚架的柱脚是采用铰接要综合结合结构的高度和荷载的大小，及土

8、质情况及基础造价。当房屋的高度荷载较大时，如柱脚采用铰接，为控制柱顶位移要增大梁柱截面，从而增加用钢量；如果采用刚接柱脚。由于基础要承受较大的偏心弯矩，基础的平面尺寸和造价较采用铰接柱脚的基础要大。因此，选择何种柱脚形式要根据具体情况综合对比考虑，选择最优方案。 43 注意支撑系统的设置问题 门式刚架的支撑系统起着传递水平力，增大结构纵向刚度的重要作用。门式刚架支撑体系设计中应在温度区段或分期建设的区段中设置具有独立的稳定结构的支撑体系，同时布置柱间支撑和屋盖横向支撑，以构成几何不变体系。 4.3.1 柱间支撑的设置问题 一般情况下柱顶位移满足规范要求，可以不没置柱间支撑。但是，对于同一结构，

9、不加支撑时，大部分节点的变形值是设柱间支撑时的 5-10 倍。因此，为控制柱顶位移，不设柱间支撑时，往往要增加柱、梁的截面。从而增加结构的用钢量。另外，设置柱问支撑还可以提高钢结构的抗震性能。因此，门式刚架房屋宜设置柱问支撑，这样结构刚度较均匀，纵向水平力传力途径较短，结构用钢量少，较为经济。 4.3.2 屋面支撑的设置问题 一般门式刚架的屋面支撑多采用张紧的圆钢只能承受拉力。在不设压杆的情况下，无法形成传递水平力的桁架，支撑实际上不起作用。所以为了保证水平力的顺利传递，屋面支撑要注意设置压杆。压杆可单独设置，也可由檩条兼作。 4.3.3 刚性系杆的设置问题 门式刚架轻型房屋钢结构技术规程指出

10、“在刚架转折处（单跨房屋边柱柱顶和屋脊，以及多跨房屋某些中间柱柱顶和屋脊）应沿房屋全长设置刚性系杆” 。但是不能对该条文生搬硬套，否则就不能起到应有效果。如单跨双坡刚架结构，其山墙的屋脊处无抗风柱，此时如果仍在屋脊处通长设置刚性系杆，则造成通长系杆连在由水平支撑、短压杆和刚架梁形成的桁架的弦杆跨中，由于作为弦杆的刚架梁的平面外强度和刚度都较小，不利于传递水平力。而此时我们可以改在屋脊两侧有抗风柱处设两根通长刚性系杆。 5 结束语 综上所述，门式刚架结构发展迅速，在设计中我们应合理选择结构形式，合理安排结构布置，充分考虑设计中要注意的问题，选择最优的方案，确保经济合理，质量安全，结实耐用，外观美观。 参考文献： 1 刘霄,杨红旗,杨国海.轻型钢结构厂房的设计与研究J.山西建筑,2006,21（07） 2钱永旺.浅谈轻型钢结构厂房设计的几个问题J.山西建筑,2008,26（12） 3张利永,方岚.轻型钢结构厂房设计要点J.浙江水利水电专科学校学报,2005,21（06）