1、30m 跨门式刚架轻型钢结构仓库结构设计摘 要：轻型门式刚架房屋结构主要用于厂房、仓库、体育馆及等大跨度房屋，本文介绍的 30 米跨度单层轻型门式刚架结构用于库房，不带吊车，主钢架梁柱采用 Q345B 级焊接 H 形钢，其他构件采用 Q235B 级钢制作。 关键字：轻钢结构 材料选用 支撑设置 加劲肋设置 一.简介：本工程位于沈阳市经济技术开发区，结构类型为 30m 跨单跨轻型门式刚架，不带吊车。柱距 6m，总长度 194m。刚架柱顶标高7.5m，屋面坡度采用 1：15。地震烈度为 7（0.1g）度，场地类别为类。风荷载按 50 年一遇取 0.55KN/m?，雪荷载按 100 年一遇取 0.5
2、5 KN/m?。 二.构件设计.1.材料的选择。 梁柱采用 Q345B 级钢。柱脚锚栓、支撑，隅撑角钢及檩条、系杆、拉条采用 Q235B。2.预估截面.根据结构技术措施梁高取跨度的 1/301/40。本工程刚架梁柱采用 Q345B 级钢比图集门式刚架轻型房屋钢结构02SG518-1，所用钢材等级高，所以梁柱截面均减少，通过 PKPM 中钢结构 STS 软件计算调整，柱截面为H（400870）X220X8X10，梁为便于运输分为三段，两端的梁截面为H（890670）X200X6X8，长度相等，中间段梁截面为 H（670870）X200X6X8。3. 刚架计算。3.1.工字型截面构件局部稳定应满足
3、规范要求。工字型截面构件中腹板以受剪为主，翼缘以抗弯为主，增大腹板高度可更好发挥翼缘抗弯能力。但在增大腹板高度时，根据局部稳定要求增大腹板厚度或者设置加劲肋通常并不经济也不方便施工。3.2.刚架构件的强度计算和加劲肋设置.（1）梁腹板加劲肋应在较大集中荷载处和翼缘转折处设置横向加劲肋.（2） ，当利用腹板屈曲后抗剪强度时，横向加劲肋间距 a 宜取 hw2hw（hw 为腹板高）本工程刚架剪力较小，经计算未利用腹板屈曲后抗剪强度。3.3.刚架稳定性计算。变截面柱在刚架平面内和平面外的稳定计算应符合现行门式刚架规范相应规定。门式刚架横梁在刚架平面内和平面外均应按压弯构件计算强度稳定。3.4.钢架梁柱
4、平面外计算长度及隅撑的设置问题。斜梁的平面外计算长度应取侧向支承点间的距离，在钢架梁下翼缘受压区段内，和柱上端内翼缘压应力较大区段应设置隅撑做为梁和柱受压翼缘的侧向支承，来减少梁柱平面外计算长度，并提高刚架整体稳定性及提高檩条承载能力。3.5.刚度计算及变形规定。门式刚架的柱顶位移、受弯构件的挠度、受压构件的长细比均满足现行门式刚架规范要求。 三. 支撑的布置及设计 1. 屋盖横向支撑宜设在温度区间端部的第一个或第二个开间。当端部支撑设在第二个开问时，在第一个开问的相应位置应设置刚性系杆。柱间支撑的间距应根据房屋纵向往距、受力情况和安装条件确定。当无吊车时宜取 3045m。当房屋高度相对于柱间
5、距较大时，柱间支撑宜分层设置。在刚架转折处应沿房屋全长设置刚性系杆。2.支撑的设计分下列几种情况：2.1.设防为 6 度地区时，主要由风荷载起控制作用，宜选用圆钢支撑，2.2.设防为 7 度地区时，应经过计算确定如果是由风荷载起控制作用，宜选用圆钢支撑，如果是地震作用控制，屋盖横向支撑宜选用圆钢支撑，柱间支撑宜选用角钢支撑来加强厂房纵向刚度。2.3.设防为 8 度地区时，屋盖横向支撑及柱间支撑应选用角钢支撑来加强厂房纵向刚度。2.4.厂房设有起重量不小于 5 吨吊车时，屋盖横向支撑及柱间支撑应选用角钢支撑来加强厂房纵向刚度。每种支撑形式都必须进过计算并满足承载力要求。2.5.本工程在房屋端部的
6、第一个开间及沿房屋纵向共设置设置 5 道柱间支撑及屋盖横向支撑，采用带张紧装置的十字交叉圆钢支撑，圆钢与构件的夹角为 38。柱间支撑采用 28， 屋面水平支撑采用 22，刚性系杆采用 120X5 焊接钢管。经计算满足承载力要求。 四. 檩条、墙梁及拉条的设置 1. 檩条、墙梁间距应1.5 米，根据雪荷载大小，及分布系数来确定间距，并且要满足受弯承载力要求。满足受弯承载力要求。在六米跨的檩条中间设置一道拉条。拉条、撑杆仅设置在刚架两端及屋脊处，形成桁架以抵抗水平荷载。 本工程刚架柱距 6 米，抗风柱距 7.5 米，所以屋面及正立面、背立面拉条布置一道，山墙拉条在三分点处布置两道。 五.柱脚设计
7、1.无吊车门式刚架轻型房屋钢结构的柱脚，宜采用平板式铰接柱脚。2. 柱脚锚栓一般采用 Q235 钢制作。锚栓的锚固长度应符合现行国家标准建筑地基基础设计规范GB 50007 的规定，锚栓端部应按规定设置弯钧或锚板。锚栓的直径不宜小于 24mm，当跨度为 30m 时应采用 4个 M24，且应采用双螺帽。柱脚锚栓不宜用于承受柱脚底部的水平剪力，本工程设置抗剪键承受剪力。 3.据钢结构设计规范 8.9.3 条规定柱脚在地面以下部分应采用强度等级较低的混凝土包裹（保护层厚度不应小于 50mm）并应使包裹的混凝土高出地面不小于 150mm，以防止柱脚这部分腐蚀。 六. 抗风柱的布置 1.本工程抗风柱布置
8、与图集门式刚架轻型房屋钢结构02SG518-1 中抗风柱布置情况不同在于，本工程仅在山墙四分点处布置，山墙两端不布，这样做是因为，分布在山墙梁两端处风荷载直接由刚架柱承担并有支撑及檐口处刚性系杆传递给其他刚架，并传给基础。其原理同钢筋混凝土排架柱单层厂房。经计算证明完全可行，并节省了材料费用。另外两根抗风柱布置处上端同屋盖水平支撑及刚性系杆交于一点，同样将风荷载传递给其他刚架，并传给基础。2.在山墙抗风柱第二跨位置设置上下两道圆钢支撑，中间两跨在抗风柱半高位置设置刚性系杆，形成一个整体抗侧力体系，并减小了抗风柱平面外计算长度。 七. 节点设计.连接节点的设计是钢结构设计中重要的内容之一。本工程
9、刚架柱脚与基础为铰接，梁与梁、梁与柱为刚接。连接节点按实际受力设计计算。 1.焊接： 对焊接焊缝的尺寸及形式等，规范有强制规定，应严格遵守.焊条的选用应和被连接金属材质适应.E43 对应 Q235 互焊及 Q235 与Q345 互焊连接，E50 对应 Q345 互焊连接.焊接设计中不得任意加大焊缝. 焊缝的重心应尽量与被连接构件重心接近.其他详细内容可查规范关于焊缝构造方面的规定. 2.栓接：螺栓和锚栓的选用。不直接承受动力荷载和不属于冷弯薄壁型钢构件的门式刚架梁与梁、梁与柱拼接处可以采用承压性连接的高强度螺栓，为慎重考虑本工程采用高强度摩擦型螺栓，性能等级为 10.9级。拉条与檩条及门式刚架
10、与檩条、墙梁、支撑连接螺栓均采用 4.6 级普通螺栓。3. 连接板： 可简单取其厚度为梁腹板厚度加 4mm. 然后验算净截面抗剪等 八. 从沈阳市 2007 年 3 月 3 日至 4 日，沈阳遭受百年不遇的暴风雪灾害对一些轻型钢结构建筑不同程度的损坏，总结出设计应注意的问题。1. 当轻钢结构的檩条兼做梁、柱平面外稳定的支撑构件时，该构件除满足受弯承载力要求外，还应满足压弯构件的刚度和稳定要求。2. 轻钢屋面雪荷载应采用 100 年一遇的基本雪压，并考虑不同屋面情况（比如有女儿墙或者高低屋面时）按建筑结构荷载规范取不同的积雪分布系数，按最不利情况计算结构承重构件。3. 檩条的安装节点及支撑的安装节点应采用双螺母，使其在抗击屋面较大雪荷载时发挥作用。4. 不带吊车的轻钢结构柱顶位移宜取H/80。屋面如没有吊顶刚架竖向挠度比限值宜取取 1/240，如果有吊顶应取更大值如 1/250，本条建议是参考钢结构设计规范得出的。5. 值得注意的一点是大部分倒塌轻钢房屋是由于在屋脊处的钢架梁与钢架柱的连接节点域强度不满足钢结构规范 7.4.2条的规定从而造成节点破坏引起结构整体破坏。解决的直接有效的办法是在节点处柱腹板两侧设置加劲肋，这对加劲肋可用于连接屋脊处通长刚性系杆。
