浅谈门式刚架在设计中的几个问题
浅谈门式刚架在设计中的几个问题
王建宜杨晓磊
河南龙成工程技术有限公司河南450000
摘要：介绍了门式刚架轻型结构体系在国内发展研究概况；论述了屋面荷载、山墙结构体系、柱脚、维护结构等设计特点；对我国门式刚架轻型结构体系存在的一些问题提出相应的建议。
关键词：门式刚架发展荷载山墙柱脚维护结构
门式刚架是近年来在钢结构建筑中应用相当广泛的一种结构形式。由于它具有自重轻、加工制造简单、运输安装方便、抗震性能好、建设周期短，能够形成大空间、大跨度，具有外表美观，造价低，易维护等优点在近十年来得到迅速的发展。它是用等截面或变截面的焊接H型钢作为梁柱，以冷弯薄壁型钢作为檩条、墙梁、墙柱，以彩钢板作为屋面板和墙板，现场用螺栓连接或焊接而成的以门式刚架为主要承重结构，再配以零件、扣件、门窗等形成的比较完善的建筑体系。
1 合理选择柱距与跨度：
设计人员应在尽可能满足生产工艺和使用功能的基础上，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，但空间利用率高，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，荷载情况完全一致时，跨度在18-30m之间的刚架单位用钢量约为18-28kg/ m2，当跨度在21-48m之间的刚架单位用钢量约为25-40kg/ m2，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18%左右，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。经过大量计算发现，随着柱距的增大，刚架的用钢量是逐渐下降的，但当柱距增大到一定数值后，刚架用钢量随着柱距的增大下降的幅度较为平缓，而其他如檩条、吊车梁、墙梁的用钢量会随着柱距的增大而增大，就房屋的总用钢量而言，随着柱距的增大先下降而后又上升。因此，在一定条件下，门式刚架存在着一最
体系的用钢量增加太多，综合造价并不经济。
2 门式刚架设计中荷载的确定
我国现行门式刚架的主要设计依据为《钢结构设计规范》（GB50017-2003）、《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）和《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS102：2002）2012年版。
《荷载规范》表5.3.1规定，不上人屋面当施工和维修荷载较大时，应按实际情况采用；对于不同类型的结构应按有关设计规范的规定采用，但不应低于0.3KN/m2。对此《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》补充如下：当采用压型钢板轻型屋面时，屋面竖向均布活荷载的标准值(按水平投影面积计算)应取0.5KN/m2。注：对受荷水平投影面积大于60m2刚架构件，屋面竖向均布活荷载的标准值可取不小于0.3KN／m2。
荷载组合一般应遵从《建筑结构荷载设计规范》GB50009-2012的规定，针对门刚钢架的特点，《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102：2002给出下列组合原则：1.屋面均面活荷载不与雪荷载同时考虑，应取两者中的较大值。2.积灰荷载应与雪荷载或屋面均布
活荷载中的较大值同时考虑。3.施工或检修集中荷载不与屋面材料或檩条自重以外的其他荷载同时考虑。4.多台吊车的组合应符合《建筑结构荷载设计规范》（GB50009-2012）的规定。
5.风荷载不与地震作用同时考虑。
3 柱脚的设计
轻型门式刚架一般采用外露式柱脚，柱脚锚固连接节点按其受力特点的不同，分为刚接连接柱脚节点和铰接连接柱脚节点两种类型。
3.1铰接柱脚
铰接柱脚可将柱的轴力和剪力传给基础。柱的轴向压力通过底板直接传给基础，拉力由底板经锚栓传给基础。为了经受柱脚产生的假想转动，锚栓是采用专门的制品，我国未规定专用钢材，宜采用延性较好的Q235制作，必要时也可采用Q345制作。
3.2刚接柱脚
作用于柱的轴力、剪力和弯距通过柱脚向基础传递，抗震结构的这种柱脚应按抗震连接的要求设计。接近完全固定的柱脚，宜采用外包式柱脚和埋入式柱脚。外露式刚接柱脚实际上是半刚接的。按固定柱脚考虑的外露式柱脚，宜采用埋深较大锚栓。当柱断面较大时，锚栓数量的确定及其布置，对于有抗震设防要求的外露式柱脚，应采用具有充分塑性变形能力的锚栓和有足够刚度的大底板。我国采用二次灌浆法，底板下设调整螺母，对此，在钢结构工程施工时也应特别注意。
4 门式刚架山墙结构体系
轻型钢结构中的山墙结构体系除承受山墙端部的屋面竖向荷载外，同时还承受山墙横向和纵墙端部的水平风荷载或地震荷载。一般采用如下两种形式的：刚架端墙体系和构架端墙体系。
刚架体系有两部份组成，一是刚架，其截面与中间标准刚架相同，承受端部屋面竖向荷载、纵墙端部的水平荷载、纵墙端部的水平荷载或地震荷载；另一部分为山墙抗风系统，承受山墙风载和墙面中立荷载，根据抗风柱布置位置的不同，一般包含抗风柱和墙梁等构件。刚架体系中刚架的受载面积一般为标准垮的一半。
5维护结构设计
5.1檩条设计
(1)檩条的截面形式可分为实腹式和格构式两种。当檩条跨度不大于9m时，应优先选用实腹式檩条。
(2)檩条属于双向受弯构件，在进行内力分析时应沿截面两个形心主轴方向计算弯矩。
(3)檩条应进行强度计算、整体稳定计算、变形计算。
(4)檩条尚应满足其他相关构造规定。
5.2墙梁、支撑设计
(1)墙梁一般采用冷弯卷边槽钢，有时也可采用卷边Z形钢。
(2)墙梁应尽量等间距设置，在墙面的上沿、下沿及窗框的上沿、下沿处应设置一道墙梁。为减少竖向荷载作用下墙梁的竖向挠度，可在墙梁上设置拉条，并在最上层墙梁处设斜拉条将拉力传至刚架柱。
(3)门式刚架结构中的交叉支撑和柔性系杆可按拉杆设计，非交叉支撑中的受压杆件及刚性系杆按压杆设计。
(4)刚架柱间支撑的内力，应根据该柱列所受纵向风荷载按支承于柱脚的竖向悬臂桁架计算，并计入支撑对柱起减少计算长度而应承受的力，对于交叉支撑可不计压杆的受力。当同
一柱列设有多道柱间支撑时，纵向力在支撑间可平均分配。
总结：轻型门式刚架结构以其众多优点，在工业厂房中得到较为广泛的应用。但是，我国轻钢结构毕竟起步较晚，在理论与实践中与国外尚有很大差距，在实际工程设计中，由于门架变截面件的截面尺寸需要经过多次试算才能确定，加之目前设计人员的设计经验还不够丰富，杆件截面的选择也不尽合理，容易造成整体结构各杆件应力不均，不仅经济指标不够理想，而且整体结构的安全度也不高，为了安全、经济地设计门式刚架，还需要设计人员进一步研究。
参考文献：
1.钢结构设计规范，GB50017-2003
2.门式刚架轻型房屋钢结构技术规程CECS：102-2002（2012年版）
3.建筑结构荷载规范，GB50009-2012
4.轻型钢结构民用与工业建筑设计，舒赣平、王恒华等著
5.钢结构设计手册（第三版）
门式钢架设计实例带计算书
门式刚架厂房设计计 算书
门式刚架厂房设计计算书 一、设计资料 该厂房采用单跨双坡门式刚架，厂房跨度21m ，长度90m ，柱距9m ，檐高7.5m ，屋面坡度1/10。刚架为等截面的梁、柱，柱脚为铰接。 材料采用Q235钢材，焊条采用E43型。 22750.6450/160/mm EPS mm N mm g mm ≥2y 屋面和墙面采用厚夹芯板，底面和外面二层采用厚镀锌彩板，锌板厚度为275/gm ；檩条采用高强镀锌冷弯薄壁卷边Z 形钢檩条，屈服强度f ，镀锌厚度为。(不考虑墙面自重) 自然条件：基本风压：20.5/O W KN m =，基本雪压20.3/KN m 地面粗糙度B 类 二、结构平面柱网及支撑布置 该厂房长度90m ，跨度21m ，柱距9m ，共有11榀刚架，由于纵向温度区段不大于300m 、横向温度区段不大于150m ，因此不用设置伸缩缝。 檩条间距为1.5m 。 厂房长度>60m ，因此在厂房第二开间和中部设置屋盖横向水平支撑；并在屋盖相应部位设置檩条、斜拉条、拉条和撑杆；同时应该在与屋盖横向水平支撑相对应的柱间设置柱间支撑，由于柱高<柱距，因此柱间支撑不用分层布置。 （布置图详见施工图） 三、荷载的计算 1、 计算模型选取 取一榀刚架进行分析，柱脚采用铰接，刚架梁和柱采用等截面设计。厂房檐高7.5m ，考虑到檩条和梁截面自身高度，近似取柱高为7.2m ；屋面坡度为1：10。 因此得到刚架计算模型：
2.荷载取值 屋面自重： 屋面板：0.182/KN m 檩条支撑：0.152/KN m 横梁自重：0.152/KN m 总计：0.482/KN m 屋面雪荷载：0.32/KN m 屋面活荷载：0.52/KN m （与雪荷载不同时考虑） 柱自重：0.352/KN m 风载：基本风压200.5/W kN m = 3.各部分作用荷载： （1）屋面荷载： 标准值： 1 0.489 4.30/cos KN M θ ? ?= 柱身恒载：0.359 3.15/KN M ?=
门式刚架设计经验知识
门式刚架设计经验知识
一知识点： 门式刚架一般多采用变截面构件，当有吊车时，柱多采用等截面。常用的柱截面高度一般为300~700mm。 截面定义时考虑的原则有： （1）翼缘必须满足宽厚比要求，腹板满足高厚比要求。对于腹板，当不满足要求时，程序按考虑屈曲强度计算。所以说，截面翼缘满足宽厚比，显得很重要。 （2）截面选择要考虑常用的板型，结合市场上常用的材料规格选择比较好。对于翼缘，常选用的规格有180、200、220、250等。 （3）选择截面还要考虑节点螺栓布置的实际情况，满足规范对于螺栓的容许距离要求。 （4）对于腹板截面，考虑的往往是制作问题，以及和翼缘截面厚度的协调问题。腹板的厚度一般以比翼缘的小些为宜，其高厚比用到150左右比较合适。这样，制作中的变形也比较小，板件厚度不宜低于6mm，否则焊穿。 （5）常用的门式刚架翼缘截面一般为：180x8, 180x10, 200x8, 200x10, 220x10, 220x12, 240x10, 240x12, 250x10, 250x12, 260x12,
260x14, 270x12, 280x12, 300x12, 320x14等。 （6）常用的腹板截面一般为6mm和8mm厚。对6mm的其高度范围一般为300~750mmzui最大可到900mm;对8mm厚的腹板高度范围一般为300~900mm,最大可到1200mm。 二知识点： 梁的平面外计算长度通常情况下对于下翼缘取隅撑作为其侧向支撑点，计算长度取隅撑之间的距离。对于上翼缘，一般也可以取有隅撑的檩条之间的距离。檩距 1.5m，隅撑隔一个檩条布置。所以，梁的平面外计算长度取3m。 柱的平面外长度取决于其平面外支点距离，本刚架在牛腿位置设置面外支撑。由于设置了吊车，程序在此把柱分为2段，柱子平面外长度取各段柱实际长度即可。对于平面内计算长度，在通常情况下不需要修改。但有时平面内长度需要根据实际修改。当有夹层时，对于按框架设计的柱的平面内计算长度需要修改。
门式刚架的优化设计
摘要：门式刚架轻钢结构的广泛应用对钢结构设计人员做好优化设计不断提出新的要求，促使钢结构设计做到既经济安全，又便于施工。另一方面，安全经济的优化设计对钢结构的进一步发展和应用起到了很大的促进作用。文章对门式刚架轻刚结构设计中有关优化方面的事项，从选择材质、选择截面、综合优化等角度作一简要总结，希望对相关人员提供借鉴。 关键词：门式刚架；轻钢结构；优化设计；材质选择 中图分类号：TU392文献标识码：A文章编号：1009-2374（2010）04-0017-02 一、概述 虽然钢结构建筑在我国起步较晚，但改革开放以来，我国已建成了大量的轻钢结构建筑，成长了一大批钢结构建设企业和设计人员。钢结构因其自重轻、施工周期短、抗震能力强、可回收等优势和特点被人们广泛应用，诸如车间、库房、展厅、接层等都普遍采用了门式刚架轻型钢结构，因此也应运而生了许多钢结构设计软件，设计人员利用电算软件可以方便快捷地做出各种钢结构设计。然而，对于相同的工程使用同一款软件，不同的设计人员会得出各自的结果，究其原因，主要与设计人员基本知识的掌握、见识的多寡、工作实践经验的积累、对钢结构工程的理解认识等有着密切的关系。钢结构设计的结果决定一项工程的含钢量，同时也决定了这项工程的造价，所以设计人员做出的设计结果至关重要，他不仅要符合设计规范，保证结构的安全，也要求在允许的范围内做好恰当的优化，把“好钢用在刀刃上”，将含钢量降到合理的程度，做到经济合理，安全适用，确保质量，因此优化设计就成为钢结构设计中的一项重要内容。文章就作者多年来应用中国建科院ＰＫＰＭ—ＳＴＳ软件的设计经验和施工现场的工作感受，把优化设计门式刚架轻型钢结构方面的一些体会总结出来，与大家共同交流、探讨。 二、优化设计 （一）选择材质 门式刚架轻型钢结构经常使用的材料为现行国家标准《碳素结构钢》（ＧＢ／Ｔ７００）中规定的Ｑ２３５Ｂ钢和《低合金高强度结构钢》（ＧＢ／Ｔ１５９１）中规定的Ｑ３４５Ｂ钢。两种钢材的强度设计值是不同的，如板厚≤１６钢板的强度设计值见表１： 表1钢材的强度设计值（N/mm2） 很显然，Ｑ３４５钢的强度要高于Ｑ２３５钢。具体到每个工程应选择哪种材料合适，这关系到以下几个方面： １．视钢材市场的情况而定，首先了解市场上有什么材质的钢材，设计人员应选择容易采购到的材料。因为在某一阶段市场上销售的钢材并非品种、规格都齐全，如果选用的材料在周边市场不好采购，而需要到较远的地区进货，则会增加材料费用，加大工程成本，造成不必要的经济支出。 ２．Ｑ３４５Ｂ钢的强度要高于Ｑ２３５Ｂ钢，因此用Ｑ３４５Ｂ钢设计的结构含钢量要低于Ｑ２３５Ｂ钢设计的结构含钢量，但Ｑ３４５Ｂ钢的价格每吨要高于Ｑ２３５Ｂ钢２００元到３００元。比较两种钢材的市场价格，比较含钢量，综合分析核算，选用材料总价格低的钢材。 ３．《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（ＣＥＣＳ１０２：２００２）６．１．１中规定：工字型截面构件受压翼缘自由外伸宽度ｂ与其厚度ｔ之比小于１５２３５／ｆｙ 姨，即Ｑ２３５Ｂ钢受压翼缘的宽厚比为１５２３５／２３５ 姨＝１５；Ｑ３４５Ｂ钢受压翼缘的宽厚比为１５２３５／３４５ 姨 ＝１２．３８，Ｑ３４５Ｂ钢受压翼缘的宽厚比小于Ｑ２３５Ｂ钢，同样，工字型截面的Ｑ３４５Ｂ钢腹板的高厚比也小于Ｑ２３５Ｂ钢，若采用相同宽厚的材料做翼缘板，在两种材料都能满足强度要求的基础上，有可能出现Ｑ２３５Ｂ钢的宽厚比可以满足，而Ｑ３４５Ｂ钢的宽厚比不能满足的情况；腹板的高厚比也是如此。因此设计时构件材质的选用，还应视工程结构的具体情况而定。一般对于高大型的结构，宜采用Ｑ３４５Ｂ钢，可以充分发挥材料强度高、结构轻的优势，总体造价将会低于Ｑ２３５Ｂ钢的结构；对于结构造型低、构件断面小的工程，建议采用Ｑ２３５Ｂ钢，以充分利用其宽厚比、高厚比较大的特点，将构件的断面设计到更大、更薄，让材料的强度发挥到最佳状态。 （二）选择截面 门式刚架轻钢结构的构件多采用Ｈ型钢断面，Ｈ型钢又分热轧、国标Ｈ型钢和钢板组焊Ｈ型钢。根据跨度、高度和荷载不同，门式刚架的梁、柱可采用等截面或变截面Ｈ型钢。设计人员在选择构件截面时，应考虑以下几项条件： １．一般的厂房、超市等结构的门式刚架柱可采用变截面Ｈ型钢，即通过改变腹板的高度将柱子做成上大下小的楔型，以满足适应门式刚架柱肩弯距大的受力特性，达到节省材料的目的。若厂房内设有桥式吊车时，要采用等截面Ｈ型钢柱，柱脚要设成刚性连接，《门规》的这项要求是针对小于２０吨吊车的。对于设有超过２０吨吊车的钢结构厂房，ＳＴＳ软件允许将门式刚架柱按普通钢结构设计，刚架梁按《门规》设计。 ２．当门式刚架采用等截面Ｈ型钢柱时，Ｈ型钢的翼缘要具备一定的宽度，以满足刚架在平面外的稳定和长细比要求，因此，热轧国标窄翼缘Ｈ型钢是不适合做钢柱构件的，其翼缘太窄，通常不能满足钢柱在平面外的稳定应力和长细比要求。这是作者多年来做轻钢结构设计的一点经验。 门式刚架的优化设计 聂卫岗 （山西天桥钢结构有限公司，山西太原030006） 钢材牌号厚度（ｍｍ）抗拉、抗压、抗弯抗剪 Ｑ２３５钢≤１６２１５１２５ Ｑ３４５钢≤１６３１０１８０ 17 --
浅谈门式刚架在设计中的几个问题
浅谈门式刚架在设计中的几个问题 王建宜杨晓磊 河南龙成工程技术有限公司河南450000 摘要：介绍了门式刚架轻型结构体系在国内发展研究概况；论述了屋面荷载、山墙结构体系、柱脚、维护结构等设计特点；对我国门式刚架轻型结构体系存在的一些问题提出相应的建议。 关键词：门式刚架发展荷载山墙柱脚维护结构 门式刚架是近年来在钢结构建筑中应用相当广泛的一种结构形式。由于它具有自重轻、加工制造简单、运输安装方便、抗震性能好、建设周期短，能够形成大空间、大跨度，具有外表美观，造价低，易维护等优点在近十年来得到迅速的发展。它是用等截面或变截面的焊接H型钢作为梁柱，以冷弯薄壁型钢作为檩条、墙梁、墙柱，以彩钢板作为屋面板和墙板，现场用螺栓连接或焊接而成的以门式刚架为主要承重结构，再配以零件、扣件、门窗等形成的比较完善的建筑体系。 1 合理选择柱距与跨度： 设计人员应在尽可能满足生产工艺和使用功能的基础上，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，但空间利用率高，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，荷载情况完全一致时，跨度在18-30m之间的刚架单位用钢量约为18-28kg/ m2，当跨度在21-48m之间的刚架单位用钢量约为25-40kg/ m2，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18%左右，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。经过大量计算发现，随着柱距的增大，刚架的用钢量是逐渐下降的，但当柱距增大到一定数值后，刚架用钢量随着柱距的增大下降的幅度较为平缓，而其他如檩条、吊车梁、墙梁的用钢量会随着柱距的增大而增大，就房屋的总用钢量而言，随着柱距的增大先下降而后又上升。因此，在一定条件下，门式刚架存在着一最 体系的用钢量增加太多，综合造价并不经济。 2 门式刚架设计中荷载的确定 我国现行门式刚架的主要设计依据为《钢结构设计规范》（GB50017-2003）、《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）和《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS102：2002）2012年版。 《荷载规范》表5.3.1规定，不上人屋面当施工和维修荷载较大时，应按实际情况采用；对于不同类型的结构应按有关设计规范的规定采用，但不应低于0.3KN/m2。对此《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》补充如下：当采用压型钢板轻型屋面时，屋面竖向均布活荷载的标准值(按水平投影面积计算)应取0.5KN/m2。注：对受荷水平投影面积大于60m2刚架构件，屋面竖向均布活荷载的标准值可取不小于0.3KN／m2。 荷载组合一般应遵从《建筑结构荷载设计规范》GB50009-2012的规定，针对门刚钢架的特点，《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102：2002给出下列组合原则：1.屋面均面活荷载不与雪荷载同时考虑，应取两者中的较大值。2.积灰荷载应与雪荷载或屋面均布
门式刚架计算模板
一、设计资料 某单层工业厂房，采用单跨双坡门式刚架，刚架跨度24m ，长度48m ，柱距6m ，檐口标高11m ，屋面坡度1/10。屋面及墙面板均为彩色钢板，内填充保温层，考虑经济、制造和安装方便，檩条和墙梁 均采用冷弯薄壁卷边C 型钢，钢材采用Q345钢，2 /310mm N f =，2/180mm N f v =，基础混凝土标号C30，2 /3.14mm N f c =，焊条采用E50型。刚架平面布置图，屋面檩条布置图，柱间支撑布置草图， 钢架计算模型及风荷载体形系数如下图所示。 刚架平面布置图 屋面檩条布置图
柱间支撑布置草图 计算模型及风荷载体形系数 二、荷载计算 2.1 计算模型的选取 取一榀刚架进行分析，柱脚采用铰接，刚架梁和柱采用等截面设计。 2.2 荷载取值计算： （1） 屋盖永久荷载标准值 彩色钢板 0.40 2kN m 保温层 0.60 2kN m 檩条 0.08 2kN m 钢架梁自重 0.15 2kN m 合计 1.23 2 kN m （2） 屋面活载和雪载 0.30 2 /KN m 。
（3） 轻质墙面及柱自重标准值 0.50 2 /KN m （4） 风荷载标准值 基本风压：m kN /525.050.005.10=?=ω。根据地面粗糙度类别为B 类，查得风荷载高度变化系数：当高度小于10m 时，按10m 高度处的数值采用，z μ=1.0。风荷载体型系数s μ：迎风柱及屋面分别为＋0.25和－1.0，背风面柱及屋面分别为－0.55和－0.65。 2.3 各部分作用的荷载标准值计算 （1） 屋面荷载： 标 准 值： m kN /42.7cos 1 623.1=??θ 柱身恒载： m kN /00.3650.0=? （2） 屋面活载 屋面活载雪载m kN /81.1cos 1 630.0=? ?θ （3） 风荷载 以左吹风为例计算，右吹风同理计算，根据公式0ωμμωs z k =计算，z μ查表m h 10≤，取1.0，s μ取值如图1.2所示。（地面粗糙度B 类） 迎风面 侧面2 /131.050.005.10.125.0m kN k =???=ω，m kN q /79.06131.01=?= 屋顶2 /525.050.005.10.100.1m kN k -=???-=ω，m kN q /15.36525.02-=?-=
基于门式刚架优化设计的探析
基于门式刚架优化设计的探析 发表时间：2017-12-11T12:01:47.983Z 来源：《基层建设》2017年第24期作者：雷新海 [导读] 都遵照满足使用功能和设计规范的要求，而规范只给定范围要求，然而在规范范围内的具体取值却很大程度影响着结构的造价和成本，采用不恰当的设计会造成很大浪费或是影响结构安全。因此对门式刚架结构进行优化设计非常有实际工程意义。 湛江南海西部石油勘察设计有限公司 524000 摘要：轻型门式刚架结构具有造价低廉、安装方便、施工周期短等特点，近几年来在工业厂房的建设中得到广泛应用。在传统的门式刚架设计方法中，其截面尺寸、结构形式等选择，都遵照满足使用功能和设计规范的要求，而规范只给定范围要求，然而在规范范围内的具体取值却很大程度影响着结构的造价和成本，采用不恰当的设计会造成很大浪费或是影响结构安全。因此对门式刚架结构进行优化设计非常有实际工程意义。 关键词：门式刚架；优化设计 引言： 门式刚架是目前轻型房屋钢结构中应用最为广泛的一种钢结构形式，广泛应用于生产、仓储、物流等各行各业中。结构的优化设计是结构的综合选优，即把设计追求的目标与应满足的约束条件有机地结合起来，用优化的理论和合理的方法，在满足设计约束条件的可行区域内进行设计，以得到最优的设计方案，达到“质优、价廉”的经济指标。结构优化设计对门式刚架的应用有着十分重要的应用意义。 一、门式刚架概述 门式刚架是一种传统的结构体系，该类结构的上部主构架包括刚架斜梁、刚架柱、支撑、檩条、系杆、山墙骨架等。门式刚架轻型房屋钢结构具有受力简单、传力途径明确、构件制作快捷、便于工厂化加工、施工周期短等特点，因此广泛应用于工业与民用设施中。目前，国内已建成了大量轻钢结构建筑，成长了一大批钢结构建设企业和设计人员，国内也开发了许多钢结构设计软件，比如PKPM、 3D3S、YJK等等均有钢结构设计模块，设计人员可以利用设计软件方便快捷地进行各种钢结构设计。然而，不同的设计人员面对同一个工程并且使用同一款软件进行设计，而得出不一样的结果。这主要与设计人员对规范、结构体系以及软件本身的理解认识，工作实践经验的积累等因素都有关。设计结果决定了工程的含钢量，基本上就确定了工程的整体造价，所以结构设计不仅要符合相关设计规范等条文的规定，保证建筑结构体系的安全，同时也应该在满足相关设计规范要求的基础上做好恰当的优化，合理的降低结构的含钢量，做到安全适用，经济合理，保障质量。因此钢结构设计中的一项重要内容就是对设计项目进行逐步优化。 二、优化设计 2.1结构选型 门式刚架的结构形式按跨度可分为单跨、多跨，按屋面坡脊数可分为单脊单坡、单脊双坡、多脊多坡。 合理选择结构形式，包括合理选择柱距、跨度、屋面坡度等至关重要。首先，柱距对用结构钢量有较大的影响。经过大量工程实例调查和统计，柱距为6~9m时，总用钢量基本保持稳定；柱距小于6m时，总用钢量随柱距增大普遍呈降低趋势，降幅随跨度的增大而增加；柱距超过9m时，由于檩条、支撑、吊车梁等构件的用钢量大幅上升，造成总用钢量上升。柱距和跨度首先应满足工艺布置的要求。当工艺无特别要求时，柱距应以6～9m为宜。有吊车及较大屋面吊挂荷载的厂房，柱距宜接近6m；无吊车及屋面吊挂荷载的厂房，柱距宜接近9m。具体工程应通过结构计算模型的试算比较来最终确定。门式刚架跨度宜采用9～36m，当边柱宽度不等时，其外侧应对齐。屋面坡度一般以5%～10%为宜，沿海多雨地区应适当增大坡度。 《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范》GB51022-2015颁布后，门式刚架跨度可以扩大至48m；当吊车吨位较大时，经济跨度在24~36m；无吊车或吊车吨位较小时，经济跨度在18~24m；跨度对于用钢量同样有着较大的影响。影响经济跨度的主要因素是荷载，荷载越大时，总用钢量对跨度越敏感，越应注意采用合理跨度。 2.2选择材质 Q235B、Q345B钢是门式刚架轻型钢结构中经常使用的材料。两种钢材的强度设计值不同，Q345钢与Q235钢相比，前者的强度要高于后者。具体到某项工程应选择哪种材料合适，与以下方面有关： （1）设计时构件材质的选用，应根据结构的具体情况而定。Q235B钢一般可用于构件截面小、结构规模小的工程，以充分利用H型钢构件腹板高厚比、翼缘宽厚比较大的特点，将构件的断面设计到更大更薄，让材料的强度发挥到最佳状态；Q345B钢可用于高、重、大型的结构，可以充分发挥Q345B钢材强度高的优势。Q345B钢材与Q235B钢材相比，前者的强度要高于后者，如果结构为强度指标控制，则同样的工程，材质为Q345B钢的结构比Q235B钢的结构较轻，但Q345B钢材的价格要比Q235B钢材的价格略高；若结构主要为构造，比如长细比指标控制，则选择Q235B更为经济。因此选用材料时要比较两种钢材的含钢量和市场价格，通过全面综合的分析核算，采用经济指标更好的钢材。 （2）从钢材市场的供货情况看，某一阶段市场上销售的钢材的规格、品种并非都齐全，如果选用的材料、规格在当地材料市场采购难，则需要到较远的地区采办，无形中会增加长途运输费用，从而加大施工成本。因此首先要尽可能的了解当地钢材市场上销售的钢材规格、材质的，设计时选择容易采购到的材料，避免选用非常规规格的型材进行设计。 2.3综合优化 根据建筑参数进行结构建模计算，国内常用的设计软件PKPM、3D3S都可以对结构进行计算分析，方便快捷的调整梁，柱的截面尺寸，进行整体优化。 （1）针对钢结构柱梁平面内、外的稳定应力比及长细比，着重对柱、梁腹板、翼缘的规格、尺寸进行调整，以使应力比和长细比、腹板高厚比、翼缘宽厚比满足相关设计规范要求。 （2）根据柱、梁构件的强度抗弯承载力比值，调整构件的整个截面尺寸，充分考虑腹板高厚比、翼缘宽厚比，防止局部失稳。（3）注重结构计算的同时，也要重视结构的构造设计，保证结构体系的完整，充分考虑结构支撑体系的布置与设计。 结束语： 优化不是一味的强调用钢量最少，优化必须以结构安全、体系合理为前提。优化设计是一个系统工程，它综合体现了设计人员的专
门式刚架设计论文
TONGJI UNIVERSITY 《建筑钢结构课程设计》课程设计 课题名称轻型门式钢架单层工业厂房院(系) 土木工程学院建筑工程系专业土木工程 姓名 学号 指导教师 日期
┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊ 目录: 第一章基本设计资料 (3) 第二章主钢架设计与计算 (4) 第三章节点设计 (7) 第四章屋面檩条的计算与布置 (13) 第五章屋面水平支撑及柱间支撑的设计 (24)
┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊ 第一章基本设计资料1.1设计题目 门式刚架设计 1.2设计资料 1．车间柱网布置要求 车间长度63m，跨度21m，柱距9m，檐高9m。 2．屋面坡度：1:10 3．屋面材料：夹芯板 4. 墙面材料：单层彩板或夹芯板 5. 天沟：彩板天沟或钢板天沟 6. 基础混凝土标号为C30 1.3荷载资料 恒载 0.25kN/m2活载 0.5kN/m2基本雪压 0.2kN/m2基本风压 0.6kN/m2 3．材料选用 主刚架：Q345B 抗风柱、屋面支撑，柱间支撑等：Q235B 檩条、墙梁：Q235B
┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊ 第二章主刚架设计与计算 单元编号图 截面信息： 荷载组合： (1) 1.20 恒载+ 1.40 活载工况1 (2) 1.20 恒载+ 1.40 风载工况2 (3) 1.20 恒载+ 1.40 风载工况3 (4) 1.20 恒载+ 1.40 活载工况1 + 1.40 x 0.60 风载工况2 (5) 1.20 恒载+ 1.40 活载工况1 + 1.40 x 0.60 风载工况3 (6) 1.20 恒载+ 1.40 x 0.70 活载工况1 + 1.40 风载工况2 (7) 1.20 恒载+ 1.40 x 0.70 活载工况1 + 1.40 风载工况3 (8) 1.00 恒载+ 1.40 风载工况2 (9) 1.00 恒载+ 1.40 风载工况3
门式钢架的受力分析实例
一.分析种类： 结构力学静力分析 二.基本理论： 结构矩阵分析是结构力学的一种分析方法。结构矩阵分析方法认为：结构整体可以看作是由有限个力学小单元相互连接而组成的集合体，每个单元的力学性能可以比作建筑物中的砖瓦，装配在一起就提供整体结构的力学特性。 有限元法的基本思想是： 1. 假想把连续系统分割成数目有限的单元，单元只在数目有限的节点相连。在节点引进等效载荷，代替实际作用与系统的外载荷 2. 对每个单元由分块近似的思想，按一定的规则建立求解未知量与节点相互作用之间的关系 3. 把所有单元的这种特性关系按一定条件集合起来，引入边界条件，构成一组以节点变量为未知量的代数方程组，求解就得到有限个节点处的待求变量 所以，有限元法实质上是把具有无限个自由度的联系系统，理想化为只有有限个自由度的单元集合体，使问题转化为适合于数值求解的结构型问题 静力分析用于求解静力载荷作用下结构的位移和应力等。静力分析包括线性和非线性分析。而非线性分析涉及塑性，应力刚化，大变形，大应变，超弹性，接触面和蠕变。本次分析为结构线性静力分析 静力分析计算在固定不变的载荷作用下结构的效应，它不考虑惯性和阻尼的影响，如结构受随时间变化载荷的情况。可是，静力分析可以计算那些固定不变的惯性载荷对结构的影响（如重力和离心力），以及那些可以近似为等价静力作用的随时间变化载荷。 静力分析用于计算由那些不包括惯性和阻尼效应的载荷作用于结构或部件上引起的位移，应力，应变和力。固定不变的载荷和响应是一种假定；即假定载荷和结构的响应随时间的变化非常缓慢。静力分析所施加的载荷包括： l. 外部施加的作用力和压力 2. 稳态的惯性力（如中力和离心力） 3. 位移载荷 4. 温度载荷 线性静力分析的求解步骤 1．建模 2．施加载荷和边界条件，求解 3．结果评价和分析 三.有限元方法及软件： 利用位移函数—虚功原理推导梁单元的有限元计算公式 第一步：写出单元位移、节点力向量 应用软件ANSYS10.0 在ANSYS产品家族中有七种结构分析的类型。结构分析中计算得出的基本未知量（节点自由度）是位移，其他的一些未知量，如应变，应力，和反力可通过节点位移导出。本次分析静力分析（Stastic） 四.实例：门式钢架的受力分析 4.1 问题描述： 门式钢架受到均布载荷q=200N/m作用，其柱高5m，横梁长10m,柱和梁均采用刚梁制作，杨氏模量E=2.1e5MPa,泊松比u=0.3，且已知柱与梁的横截面积形式均为工字梁，其中柱的参数为W1=0.2、W2=0.2、W3=0.4、t1=0.02、t2=0.02、t3=0.01，梁的参数为柱的参数的1.565倍 要求：求在均布载荷q作用下门式钢架的剪力、最大弯距、最大转角，绘制弯距图以及剪力图。 示意图：
门式刚架设计经验知识
一知识点：门式刚架一般多采用变截面构件，当有吊车时，柱多采用等截面。常用的柱截面高度一般为300~700mm。 截面定义时考虑的原则有： （1）翼缘必须满足宽厚比要求，腹板满足高厚比要求。对于腹板，当不满足要求时，程序按考虑屈曲强度计算。所以说，截面翼缘满足宽厚比，显得很重要。 （2）截面选择要考虑常用的板型，结合市场上常用的材料规格选择比较好。对于翼缘，常选用的规格有180、200、220、250等。 （3）选择截面还要考虑节点螺栓布置的实际情况，满足规范对于螺栓的容许距离要求。 （4）对于腹板截面，考虑的往往是制作问题，以及和翼缘截面厚度的协调问题。腹板的厚度一般以比翼缘的小些为宜，其高厚比用到150左右比较合适。这样，制作中的变形也比较小，板件厚度不宜低于6mm，否则焊穿。 （5）常用的门式刚架翼缘截面一般为：180x8, 180x10, 200x8, 200x10, 220x10, 220x12, 240x10, 240x12, 250x10, 250x12, 260x12, 260x14, 270x12, 280x12, 300x12, 320x14等。 （6）常用的腹板截面一般为6mm和8mm厚。对6mm的其高度范围一般为300~750mmzui最大可到900mm;对8mm厚的腹板高度范围一般为300~900mm,最大可到1200mm。 二知识点： 梁的平面外计算长度通常情况下对于下翼缘取隅撑作为其侧向支撑点，计算长度取隅撑之间的距离。对于上翼缘，一般也可以取有隅撑的檩条之间的距离。檩
距，隅撑隔一个檩条布置。所以，梁的平面外计算长度取3m。 柱的平面外长度取决于其平面外支点距离，本刚架在牛腿位置设置面外支撑。由于设置了吊车，程序在此把柱分为2段，柱子平面外长度取各段柱实际长度即可。对于平面内计算长度，在通常情况下不需要修改。但有时平面内长度需要根据实际修改。当有夹层时，对于按框架设计的柱的平面内计算长度需要修改。 三知识点： 铰接构造相对刚接来说，简单很多，方便制作和安装，有条件时宜尽量采用。采用的节点形式要保证结构形式为几何不变体系。柱脚采用铰接哈哈死刚接，当自重较轻时，柱高一般关系不大。柱底弯矩不太大，一般采用驻地为铰接的形式；有吊车且吊车吨位较大时，采用刚接柱脚。多跨门架中柱，柱顶弯矩较小，常作为摇摆柱。 柱脚采用铰接还是刚接还要看房屋的高度和风荷载的大小，当风荷载很大，即使没有吊车，也宜设成刚接柱脚，以控制侧移。 铰接与否还应结合土质情况。刚接柱脚由于存在弯矩，基础尺寸会较大，使综合造价上升。 四知识点： 对于门式刚架来说，典型的恒载有：○1屋面恒荷载，用程序的【梁间荷载】布置。○2当有吊车时，对于吊车梁及吊车轨道的自重，用【节点恒载】实现。○3对于墙面系统的自重，在有需要时，用【节点恒载】实现。 屋面恒载计算： 厚压型钢板 100mm保温棉 m2
21米跨度门式刚架轻型房屋钢结构设计【开题报告】
毕业论文开题报告 土木工程 21米跨度门式刚架轻型房屋钢结构设计 一、选题的背景、意义 1、历史背景 门式刚架轻型结构体系开始于美国。由于门式刚架轻钢结构具有许多其他结构不具有的优点，同时经济效益好，使其得到了广泛的应用。在初期，这种结构被用于库房等简易房屋。20世纪60年代在国外由于各种彩色钢板和H型钢和冷弯型钢的出现推动了门式刚架轻钢结构的快速发展。 轻型门式刚架结构在我国的应用大约始于20世纪80年代初期。近十多年来，随着我国钢材产量的增加和焊接H型钢的出现，压型钢板、冷弯薄壁型钢、H型钢的大批量生产，特别是《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》(CECS1 02:98 )的颁布实施，轻型门式刚架结构得到迅速的发展。目前国内每年有上千万平方米的轻钢建筑工程，主要用于轻型的厂房、仓库、体育馆、展览厅及活动房屋、加层建筑等。 2、现状 1、外国厂家的进入,新技术新产品的引进 1). 1979年上海水产路仑库引进日本S60压型钢板成型机并用于厂房仑库的屋面，1980年上海宝钢一期工程引进日本W550、V115N压型钢板成型机，并在一期工程屋面墙面围护结构应用近60万平方米，是80年代初首次用量最大的工程。 2).1983年开始深训经济开发区蛇口工业区大量引进英国、美国、澳洲和日本等国门式刚架轻型钢结构厂房仑库。引进澳大利亚预应力门式格构型轻型钢结构仑库。随后沿海经济开发区也陆续引进国外轻钢厂房仑库，这种建筑还可以用于物流仑储、超市、批发市埸农贸市场等商业建筑；用于体育埸馆及展示场；用于办公楼等多层建筑。 3).1994年美国公司投资创建上海美建钢结构有限公司，1996年嘉定工厂建成投产。已在国内承建大中型项目500多个，建筑面积达580多万平方米。 1994年美国美联钢结构有限公司(U.S.A.公司)和美国宏宇建筑有限公司在中国建成工程数十项，产品设计、制造技术和管理软件全部从美国U.S.A.公司引进，为客户提供钢结构建筑系统，提供从房屋设计、制作到安装的完善服务。 上海宝成钢构是1993年宝钢集团投资控股，台湾理成工业公司参股的钢结构建筑
门式刚架设计实例
轻型门式刚架 ——计算原理 和设计实例 <9> 来源：https://www.360docs.net/doc/137326489.html, 发布时间：06-06 编辑：段文雁
二、设计实例一 1 设计资料 门式刚架车间柱网布置：长度60m；柱距6m；跨度18m。 刚架檐高：6m；屋面坡度1：10；屋面材料：夹心板；墙面材料：夹心板；天沟：钢板天沟；基础混凝土标号为C25，fc=12.5 N/mm2；材质选用：Q235-B f=215 N/mm2 f=125 N/mm2。 2 荷载取值 静载：为0.2 kN/m2；活载：0.5 kN/m2 ；雪载：0.2 kN/m2；风载：基本风压W0=0.55 kN/m2，地面粗糙度B类，风载体型系数如下图： 图3-41 风载体型系数示意图 3 荷载组合 (1). 1.2 恒载+ 1.4 活载 (2). 1.0 恒载+ 1.4 风载 (3). 1.2 恒载+ 1.4 活载+ 1.4×0.6 风载 (4). 1.2 恒载+1.4×0.7 活载+ 1.4 风载 4 内力计算 （1）计算模型 图3-42 计算模型示意图 （2）工况荷载取用 恒载活载 左风右风 图3-43 刚架上的恒载、活载、风载示意图 各单元信息如下表：
表3-5 单元信息表 单元号截面名称长度(mm) 面积(mm2) 绕2轴惯性矩(x104mm4) 绕3轴惯性矩(x104mm4) 1 Z250~450x160x8x10 5700 54407040 973974 599822728 2 L450x180x8x10 9045 7040 974 22728 3 L450x180x8x10 9045 7040 97 4 22728 表中：面积和惯性矩的上下行分别指小头和大头的值 图3-44 梁柱截面示意简图 （3）计算结果 刚架梁柱的M、N、Q见下图所示： 图3-45 恒载作用时的刚架M、N、Q图 图3-46 活载作用时的刚架M、N、Q图 图3-47 （左风）风载作用时的刚架M、N、Q图 选取荷载效应组合：（1.20 恒载+ 1.40 活载）情况下的构件内力值进行验算。组合内力数值如下表所示： 表3-6 组合内力表 单元号小节点轴力N(kN) 小节点剪力Q2(kN) 小节点弯距M(kN.m) 大节点轴力N(kN) 大节点剪力Q2(kN) 大节点弯距M(kN.m) 1 -67.97 23.16 0.00 -56.89 -23.16 132.03 2 -28.71 -54.30 -132.0 3 -23.05 -2.30 -103.14 3 -23.05 -2.30 103.1 4 -28.71 -54.30 132.03 4 -56.89 -23.16 -132.03 -67.97 23.16 0.00 5构件截面验算
门式钢架设计主要规范及注意事项
门式钢架设计主要规范及注意事项 1、门规的适用条件详《门规》1.0.2 2、常用尺寸： 跨度9~36m（大于36m时柱脚宜刚接） 柱距6~9m 大于9m 檩条采用桁架式。 高度：有桥式吊车高度不宜大于12m。 坡度：不小于5%，有夹芯板时宜大于10%，否则容易漏雨。 柱脚：最小尺寸为300mm，否则地脚螺栓无法安装。 梁高：最小尺寸为300mm，否则高强螺栓无法安装。 3、荷载取值： 恒荷载(以实例计算)： （1）屋面双层彩钢板（每层0.6mm） 6.65x2=13.3kg/m2 （2）100mm厚岩棉保温（岩棉密度100~150kg/m3，此处取100 kg/m3） 100x0.1=10 kg/m2 （3）屋面檩条（计算檩条活荷载按0.5 KN/m2，檩条规格按C220X75X2.0X2.2 檩条间距按1.2m） 6.77/1.2=5.64 kg/m2 （4）屋面水平交叉支撑（按2Φ22 分摊到每榀钢架为1根，及水平刚性系杆取） 1 kg/m 2 （5）拉条(按2Φ12 0.888x2/6=0.296 )加檩托板取 0. 3 kg/m2 合计（具体根据实际情况计算）：30.24 kg/m2取0.3KN /m2 活荷载：一般取0.3KN /m2详《门规》3.2.2 《钢规》3.2.1。 风荷载与地震荷载：不同时考虑详《门规》3.2.5.5 温度荷载：《门规》4.3.1 《钢规》8.1.5 4、柱脚设计：《门规》4.1.4 根据经验跨度大于36m时柱脚宜刚接 《门规》7.2.17 《抗规》9.2.16 柱脚锚栓： 《门规》7.2.18 柱脚锚栓应采用Q235钢或Q345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钩或锚板。锚栓的直径不宜小于24mm，且应采用双螺帽。 《门规》7.2.19计算有柱间支撑的柱脚锚栓在风荷载作用下的上拔力时。应计入柱间支撑产生的最大竖向分力，且不考虑活荷载(或雪荷载）、积灰荷载和附加荷载的影响，恒荷载分项系数应取1.0 。 《门规》7.2.20柱脚锚栓不宜用于承受柱脚底部的水平剪力。此水平剪力可由底板与混凝土基础间的摩擦力（摩擦系数可取0.4）或设置抗剪键承受。计算柱脚锚栓的受拉承载力时，应采用螺纹处的有效截面面积。 《门规》8.2.5.10刚架和支撑等配件安装就位，并经检测和校正几何尺寸确认无误后，应对柱脚底板和基础顶面之间的空间采用灌浆料填实。二次灌浆的预留空间，当柱脚铰接时不宜大于50mm，柱脚刚接时不宜大于100mm。 5、支撑的布置： （1）横向水平支撑：横向和纵向水平支撑的交叉斜杆均可按拉杆设计详《抗规》9.2.9.2 （2）纵向水平支撑：在设有带驾驶室且起重量大于15t桥式吊车的跨间，应在屋盖边缘设置纵向支撑桁架。当桥式吊车起重量较大时，尚应采取措施增加吊车梁的侧向刚度。
轻型门式刚架的特点和优化方法分析
轻型门式刚架的特点和优化方法分析 Lightweight steel portal frame characteristics and optimization analysis 作者于立岩 单位：中铁十八局集团科研设计院 摘要:目前门式刚架是单层工业厂房中一种常见的结构形式, 本文分析了门式刚架结构的特点，并从柱距、跨度、次构件以及钢材类型等几方面探讨如何降低门式刚架的用钢量，并根据分析结果提出了相关合理化建议。 Abstract: The portal frame for single storey industrial buildings is a common form of structure, this paper analyzes the characteristics of portal frame structure, and from column space, span, components and types of steel and so on several aspects to discuss how to reduce portal frame steel consumption, and according to the analysis results puts forward some reasonable suggestions. 关键词: 门式刚架; 用钢量; 柱距; 跨度 Key words：portal frame；Steel consumption；column space；span； 近几年来, 我国轻钢结构发展迅速, 单层门式刚架轻型房屋钢结构具有跨度大、用钢量低、重量轻、施工速度快、综合造价低和适用范围广等特点, 在轻工业厂房、仓库、交易市场等各类建筑结构中得到了广泛的应用,其中用钢量省、结构轻巧、适用范围广是门式刚架最主要的特点。 在目前的工程实践中，门式刚架的梁、柱多采用焊接H形变截面构件，单跨刚架的梁柱节点采用刚接，多跨者大多刚接和铰接并用；柱脚可与基础刚接或铰接；围护结构多采用压型钢板；保温隔热材料多采用玻璃棉。 单层轻型门式刚架结构相对于钢筋混凝土结构具有以下特点： （1）质量轻： 围护结构采用压型金属板、玻璃棉及冷弯薄壁型钢等材料组成，屋面、墙面的质量都很轻。根据国内工程实例统计，单层轻型门式刚架房屋承重结构的用钢量一般为10~30kg/m2 ，在相同跨度和荷载情况下自重仅约为钢筋混凝土结构的1/20~1/30。由于结构质量轻，相应地基础可以做得较小，地基处理费用也较低。同时在相同地震烈度下结构的地震反应小。但当风荷载较大或房屋较高时，风荷载经常成为单层轻型门式刚架结构的控制荷载。 （2）工业化程度高，施工周期短： 门式刚架结构的主要构件和配件多为工厂制作，质量易于保证，工地安装方便；除基础施工外，基本没有湿作业；构件之间的连接多采用高强度螺栓连接，安装迅速。 （3）综合经济效益高： 门式刚架结构通常采用计算机辅助设计，设计周期短；原材料种类单一；构件采用先进自动化设备制造；运输方便等。所以门式刚架结构的工程周期短，资金回报快，投资效益相对较高。 （4）柱网布置比较灵活： 传统钢筋混凝土结构形式由于受屋面板、墙板尺寸的限制，柱距多为6米，当采用12米柱距时，需设置托架及墙架柱。而门式刚架结构的围护体系采用金属压型板，所以柱网布置不受模数限制，柱距大小主要根据使用要求和用钢量最省的原则来确定。 在门式刚架的设计中, 为了充分发挥其优越性, 结构工程师应尽可能地优化结构设计, 从而达到“用钢量最省”这个目标。门式刚架的用钢量主要与结构形式、荷载大小、建筑尺寸、钢材性能、有无吊车、单跨或多跨等条件有关, 其中建筑尺寸主要包括刚架的跨度、柱
宁波某轻型钢结构门式刚架厂房毕业设计计算书
宁波某轻型钢结构门式刚架厂房毕业设计 专业：土木工程 姓名：张骁 学号：3020913094 指导教师：吴姗姗，查支详
前言 毕业设计是大学本科教育培养目标实现的重要阶段，是毕业前的综合学习阶段,是深化、拓宽、综合教和学的重要过程,是对大学期间所学专业知识的全面总结。 本组毕业设计题目为《宁波市某厂房设计》。在毕业设计设前期，我温习了《房屋建筑学》、《结构力学》、《钢结构设计》等知识，并借阅了《钢结构设计规范》、《混凝土结构设计规范》、《建筑结构荷载规范》、《建筑地基基础设计规范》、《轻型钢结构设计手册》等规范。在毕业设计中期，我们通过所学的基本理论、专业知识和基本技能进行建筑、结构设计，本组在校成员齐心协力、分工合作，发挥了大家的团队精神。在毕业设计后期，主要进行设计手稿的电脑输入，并得到老师的审批和指正，使我圆满的完成了任务，在此表示衷心的感谢。 毕业设计的三个月里，在指导老师的帮助下，经过资料查阅、设计计算、论文撰写以及外文的翻译，加深了对新规范、规程、手册等相关内容的理解。巩固了专业知识、提高了综合分析、解决问题的能力。在进行内力组合的计算时，进一步了解了Word,Excel。在绘图时熟练掌握了AutoCAD，天正，PKPM，STS，以上所有这些从不同方面达到了毕业设计的目的与要求。 轻型门式刚架结构设计的计算工作量很大，在计算过程中以手算为主，辅以一些计算软件的校正。由于自己水平有限，难免有不妥和疏忽之处，敬请各位老师批评指正。 二零零六年六月十五日
内容摘要 本设计主要进行了结构方案中横向框架2、3、7、8轴框架的抗震设计。在确定框架布局之后，先进行了层间荷载代表值的计算,接着利用顶点位移法求出自震周期，进而按底部剪力法计算水平地震荷载作用下大小，进而求出在水平荷载作用下的结构内力（弯矩、剪力、轴力）。接着计算竖向荷载（恒载及活荷载）作用下的结构内力，。是找出最不利的一组或几组内力组合。选取最安全的结果计算配筋并绘图。此外还进行了结构方案中的室内楼梯的设计。完成了平台板，梯段板，平台梁等构件的内力和配筋计算及施工图绘制。 关键词：框架结构设计抗震设计 Abstract The purpose of the design is to do the anti-seismic design in the longitudinal frames of axis 2、3、7、8. When the directions of the frames is determined, firstly the weight of each floor is calculated .Then the vibrate cycle is calculated by utilizing the peak-displacement method, then making the amount of the horizontal seismic force can be got by way of the bottom-shear force method. The seismic force can be assigned according to the shearing stiffness of the frames of the different axis. Then the internal force (bending moment, shearing force and axial force ) in the structure under the horizontal loads can be easily calculated. After the determination of the internal force under the dead and live loads, the combination of internal force can be made by using the Excel software, whose purpose is to find one or several sets of the most adverse internal force of the wall limbs and the coterminous girders, which will be the basis of protracting the reinforcing drawings of the components. The design of the stairs is also be approached by calculating the internal force and reinforcing such components as landing slab, step board and landing girder whose shop drawings are completed in the end. Keywords : frames, structural design,anti-seismic design