有关刚架设计中的若干问题
有关刚架设计中的若干问题
一、 关于门式刚架风荷载体型系数s μ
关于门式刚架风荷载体型系数s μ的取用，目前似乎又两种。一种是根据美国金属房屋制造商协会MBMA 《低层房屋体系手册》（1996）中规定，针对小跨度房屋分别给出房屋端区和中间区不同的风荷载体型系数s μ；另一种是我国《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）（以下简称荷规）第7.3节规定的体型系数s μ。前者似乎是专门针对低层钢结构房屋的，且已为多个国家采用。后者在我国沿用50多年。但按这两种s μ的取值，所算得得风荷载组合弯矩设计值相比，有较大差别。前者在多数情况下算得的风荷载组合弯矩设计值偏小甚多。我国《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS102：2002）（以下简称门规）是根据前者并经过实测作出规定的。而《全国民用建筑工程设计技术措施——结构》中则规定在大多数()40≤h L 的门式刚架采用“荷规”表7.3.1的体型系数s μ，但当()40>h L 、风荷载较大、屋面荷载较轻得少数门式刚架有可能会出现按“门规”的风荷载体型系数s μ计算，要比按“荷规”计算的风荷载组合弯矩稍偏大的情况，而仍保留“门规”的风荷载体型系数s μ。目前两种风荷载体型系数s μ共存，设计部门都有采用，有些设计软件则只运用“门规”的一种体型系数。这是只得注意的。现以实例作分析，供参考。（实例请参阅《钢结构设计手册（上册）》（中国建筑工业出版社）P456～459）
结论：
⑴房屋风荷载的体型系数与房屋形状有关，与所选结构类型无关，一般应采用“荷规”第7.3节中所列的风荷载体型系数s μ计算结构风荷载。
⑵“门规”借鉴国外实测s μ资料，可供设计人员作为加强刚架个别截面和验算的参考。从实例中的数据看，当刚架()40≤h L 时，控制截面的弯矩组合设计值比按“荷规”算得的小得多，影响安全。
⑶比较两本规范风荷载的效应，不能单从两者的风荷载一项进行比较，应将两者的弯矩组合设计值综合进行比较才能得出合乎情理的正确结论。而按“门规”，风几乎不起作用，全部由恒荷载+活荷载控制设计，似不合常理。 ⑷常用刚架的跨高比()40≤h L ，控制截面在D 点，梁右端向上弯曲（负弯矩），梁左端B 则相反，一般B 点不控制。它仅当()40>h L 、且屋面恒载小、风荷载较大
时，在“1.4风－1.0恒”作用下，风吸力有可能使梁端的正弯矩比恒载引起的负弯矩大，这样，二者抵消后可能使B 点正弯矩值还大于D 点负弯矩值，此时B 点才起控制作用。但它不会超出按“荷规”算得的很多，不会影响安全。（其中B 点指单层门刚迎风面梁的左端，D 点指背风面梁的右端。）
⑸本章第9.7节结构系列中给出的表9-6（刚架截面选用表）是参照《轻型钢结构设计指南》将其原按“门规”所取用的s μ，改用“荷规”的s μ重新给出的，通过在40多榀单跨刚架分析，其梁柱弯矩组合设计值与表9-8（所举算例中的数据表）给出的几榀刚架分析基本一致，梁柱截面面积需加大10％～30％，似应引起高度重视。
附：根据中国建筑科学研究院建筑结构研究所规范室的意见：高度小于30m 的单层工业房屋仍可按以往实践经验不考虑风振系数z β，即取z β＝1。
二、 刚架横梁和柱端弯矩的近似估算
柱底铰接的单跨门式刚架为一次超静定结构。当横梁和柱为变截面时计算十分复杂，必须借用计算机求解。当一端柱底的水平反力或柱顶（或横梁端）的弯矩求得后，就可用静力平衡公式求解。本手册根据统计分析，提出初步估算或校核平坡刚架（i ＝1/10～1/20）控制截面的弯矩B M 、D M 的计算公式。
1. 横梁在竖向均布荷载G 作用下：
2
0GL M M D B α-== （9-42）
式中α为梁端（柱顶）弯矩系数，根据柱的截面大小和高度取1/14～1/16，按柱截
面尺寸和高度取用，即h I C /较大时取上限，反之取下限。
20201.1)8/1(GL GL M C α-= （9-43）
式中1.1为考虑柱顶水平力对C 点的反拱弯矩。
2. 横梁在风吸力5W 、6W 作用下，仍可应用上式（9-43），但式中G 以2/)(65W W +代
入，并取正值。
3. 柱在迎风面（压力）1W 和背风面（吸力）4W 作用下，
()()[]
()2412412414/12/12/1h W W h W W h W W M M D B +=+-+=-=
当求得以上荷载下的B M 、D M 后，其他均能迎刃而解。
三、 关于刚架平面外的计算长度 1. 梁的平面外计算长度y L ，分上翼缘和下翼缘两种情况。
（1） 上翼缘计算长度y L ，通常有三种取法，分述如下：
1） 取上翼缘横向支撑的节距
支撑的节距，按刚架跨度、柱距确定。通常取檩距的倍数。支持的节距直接影
响横梁的截面和整体稳定性。
2） 取隅撑间距
隅撑通过檩条连接于有弹性侧移的下翼缘上，故其不能作为上翼缘受压时的侧
向支点。在某些情况下可将其作为下翼缘受压时的侧向支点，具体见后面下翼
缘的计算长度论述。
3） 取3m
不少轻型房屋门式刚架中取2个檩距，当1.5m 檩距时取y L ＝3.0m 。如果
以上2个檩距、3根檩条，均不在横向支撑节点时，所有檩条均随梁的上翼缘
侧弯，不能起支撑作用，只有位于支撑节点处的檩条才能起侧向支点作用（即
取横向支撑的节距），取y L ＝3m ，能设计合理的横梁截面，充分发挥强度作用。
当屋面刚度好，与檩条连接可靠时，考虑屋面实际存在的蒙皮作用，取2
个檩距，即3m ，这按“门规”第5.1.2条的精神在实践中也是可行的。
对设有桥式吊车、悬挂吊车的刚架和其他大跨度刚架，作者建议不一律取
y L ＝3m 为宜。
（2） 下翼缘计算长度y L ，通常也有两种处理办法。
1） 设置隅撑 不分情况取隅撑间距，隅撑间距取不大于y f b 235161（b1为受压翼缘宽
度），多数取3.0~4.5m 。另一种观点取与上翼缘横向支撑节点处檩条相连的隅
撑间距，亦即横向支撑的节距。作者以为取后者为妥。
2） 不设隅撑，取y L ＝0.4L
取y L ＝0.4L 的前提与弯距图形有关。正常情况下，梁端为负弯距，跨中
为正弯距，考虑柱面风荷载使梁反弯点内移，故偏安全地取反弯点距梁端为
L/5，借用《冷弯薄壁型钢结构技术规范》（GB50018-2002）中格构式刚架平
面外长度的计算公式进行计算。
()()L L n n N N L c c t ≤+=//5.05.10
式中 L ——侧向支撑点的距离；
t N ——所有拉力平均值，计算时取负值；
c N ——所有压力平均值，计算时取正值；
n ——两侧向支撑点间节间总数；
c n ——内力为压力的节间数。
上式中t N ≈c N ；n 反应总长度，可取L ；由上取反弯点距梁端距离为L/5，
则c n ＝0.4L 。则代入上述公式可求得0L ＝0.4L ，故取y L ＝0.4L 。
但是当风荷载的效应大于恒荷载的效应，使跨中产生负弯距时，此时梁跨中下
翼缘的计算长度可能比式y L ＝0.4L 算得得稍大。
必须指出，在计算梁下翼缘受压的稳定时，可以认为荷载作用在受拉上翼缘此
时按按表3-5均布荷载作用时算得的梁整体稳定的等效弯距系数b β，应按
33
.1,2.02.073.1,0.2=>-=≤b b βξξβξ 计算，b β比 荷载作用在受压上翼缘时大1.4～2.0倍，即整体稳定系数b ?大1.4～
2.0倍，经过公式b b ??282.007.1'-=修正后，'b ?一般均小于1.0而大于0.6。故
作者认为，如按建议公式取y L ＝0.4L 计算，有时尚能满足梁的整体稳定，不一定要设置隅撑。
2. 柱的平面外计算长度y L ，分为有桥式吊车和无桥式吊车两种情况。
（1） 有桥式吊车
上柱 取上柱支撑与柱连接点的距离即上柱长度
下柱 取下柱支撑与柱连接点的距离即下柱长度
（2） 无桥式吊车
1） 取柱间支撑与柱连接点的距离，即柱全长。
2） 取3m ，与梁相同，考虑墙梁与墙板的蒙皮作用，取y L ＝3m ，可设计合
理的截面，关键是墙板的刚度及其与墙梁的连接牢固程度。
四、
刚架节点域的抗剪强度
门式刚架横梁与柱相交的节点域剪力按“门规”公式为： c
c b v t
d d M f /ξττ=≤ 式中 c d 、c t ——节点域的宽度和厚度；
b d ——节点域的横梁端部高度；
M ——节点梁、柱端弯距，多跨中间柱为柱端弯距或左右梁端弯距之代
数和；
v f ——节点域钢材的抗剪强度设计值；
ξ ——节点剪力提高系数。
现讨论两个问题：
（1） 节点剪力提高系数ξ的取值
按“门规”1998版，ξ＝1.2；
“门规”2002版，ξ＝1.0；
“钢规”2003版，ξ＝0.75。
按“门规”98或“门规”02取ξ＝1.2或1.0，节点域抗剪强度多数不能满足，
即v f >τ，为此，必须在节点域加设斜加劲肋。而斜加劲肋的截面尺寸没有规定。按“钢规”03取ξ＝0.75后，节点域抗剪强度多数能满足，个别不能满足增大梁端高度（加腋）或改成楔形梁后均能满足。实际工程有些是不设斜加劲肋的。作者建议节点域的剪应力统一按《钢结构设计规范》（GB50017-2003）的公式计算。
（2） 斜加劲肋的截面尺寸
斜加劲肋可按以下公式计算
()[]θcos /1f f d t d M A v c c b s -=
式中 M ——梁端弯距
s A ——加劲肋截面积
θ ——加劲肋与水平线的夹角
注意按上述公式验算抗剪强度时，取ξ＝1。
五、 刚架梁柱宽厚比
《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）第9.1.12条规定，单层框架工字形截面的梁翼缘外伸部分b1与其厚度t1之比，对Q235钢材不超过以下数值：
（1） 柱：7度时13， 8度时11， 9度时10。
（2） 梁：7度时11， 8度时10， 9度时9。
均小于“钢规”03考虑截面塑性时Q235，b1/t1≤13的规定。这表明在抗震区有更
严格的要求。门式刚架轻型房屋钢结构同样应遵守此规定。
由于门式刚架屋面荷载较轻，吊车吨位小，按8度抗震区验算，一般均不控制。为此，建议在7、8度地震区当刚架梁柱的b1/t1超出以上规定时，可取以上规定的b1/t1来验算其抗震强度，即超出部分不计。在9度地震区门式刚架应用的经验不多，不宜大量应用。
六、 刚架的支撑截面和构造
1. 屋盖支撑
《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）第9.1.20条规定，屋盖支撑杆件宜用型钢， 目前多数采用圆钢，甚至在8度地震区也有用圆钢的，必须引起高度重视。由于人们对震害的感受不深，认为地震发生的概率很小，因此重视不够。
由于地震为低周反复振动，不同于其他振动，震害较大，尽管屋盖支撑在规范中 并无严格的间距布置和长细比λ的构造要求，但其截面宜符合用型钢的构造要求。结合我国地震分布广阔的实际情况，屋盖支撑一律采用圆钢未免过分极端，根据现有的经验，作者建议8度地震区应用型钢截面，7度及7度以下视刚架跨度和荷载大小可
考虑是否一律采用型钢。
2. 柱间支撑
与以上的屋盖支撑相同，工程中采用圆钢的也不少。由于柱间支撑为抗震中的
主要受力构件，它不仅要经抗震计算确定其构件截面，还必须满足不同烈度的长细比构造要求，比屋盖支撑有更高的要求，作者认为≥7度抗震区宜用型钢。
在此强调，柱间支撑必须符合《建筑设计抗震规范》（GB50011-2001）第9.1.26节的布置和交叉支撑斜杆最大长细比的规定，并经纵向抗震计算确定杆件截面。计算中应按“抗震规范”01附录J.2中J.2.1和J.2.3考虑交叉斜拉杆件受力、斜压杆卸载的计算公式。
3. 柱间支撑的构造
柱间支撑的构造主要是节点的构造：
（1） 节点连接方式
“抗震规范”01第9.1.26条规定：交叉支撑在交叉点应设置节点板，其厚度不小 于10mm ；斜杆与交叉节点板应焊接，与端节点板宜焊接。这里必须说明，在交叉点应设置节点板主要是指两根交叉斜杆，其中一根斜杆中断的下柱支撑；而对于两根均不中断的单角钢（背靠背）单片上柱支撑则不需在交叉点处再设置节点板，只加焊小填板垫平即可。
（2） 下柱支撑与柱的交点位置
“抗震规范”01第9.1.26规定下柱支撑的下节点位置和构造措施，应保证将地
震作用直接传给基础，当6度和7度不能直接传给基础时，应计算考虑支撑对柱和基础的不利影响。即下柱支撑与柱的交点在6、7度时可设在地面以上（一般为200mm ，即标高为+0.020）。此时应考虑交叉斜拉杆的水平分力绕柱平面外（弱轴y ）的弯距My ；7度以上时为消除此影响，宜将交点降至±0.000。
不论交点为+0.020或±0.000，柱脚应为保证传递柱身承载力的插入式或埋入
式柱脚。6、7度时亦可采用外露式刚性柱脚。刚性柱脚，即锚栓应用足够的距离和直径抗弯（可按My 计算）。6、7度时外露式刚性柱脚的组合弯距设计值应乘以增大系数1.2。
此外，在下柱柱间支撑开间内必须设置一根混凝土水平压梁，此压梁应与柱、支撑端节点板及基础连成一体。可使柱支撑交叉斜拉杆的水平分力H 均匀分配给柱间支撑开间内的两个基础上，使水平力H 对基础底面的弯距减半（参见国家建筑标准设计图集柱间支撑97G336第18页。）
（3） 连接和节点强度
“抗震规范”01第9.2.3条又规定，柱间支撑杆件应采用整根材料，超过材料最大长度规格时可采用对接焊缝等强拼接；柱间支撑与构件的连接，不应小于支撑杆件塑性承载力的1.2倍。这表明杆件拼接等强而节点要超强。即节点承载力
y j Af N 2.1≥
式中 A ——支撑斜杆截面面积；
fy ——支撑斜杆钢材屈服点。
七、
实腹式檩条在风吸力作用下受压下翼缘的稳定性计算 1. 风荷载标准值k ω
按《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）式（7.1.1-2）
0ωμμβωz s gz k = （9-51）
式中 gz β ——高度z 处的振风系数；
s μ ——风荷载体型系数；
z μ ——风压高度变化系数；
0ω ——基本风压（kN /㎡）
这里必须指出，“荷载规范”（GB50009-2001）与“荷载规范”（GBJ 9-87）有三点不同：
（1）01版明确了檩条、墙梁一类的维护构件应以振风系数gz β87版式（6.1.1）中的风振系数z β；
（2）给出了屋面维护构件的局部风压体型系数；
（3）明确了建筑物内外表面应组合的不同体型系数，无疑更趋向科学合理。
例如：某房屋高10m ，基本风压0ω＝0.5KN/㎡,地面粗糙度类别为B 类，试求该封闭式建筑屋面檩条的风荷载标准值k ω。
式（9-51）中，按“荷载规范”（GB50009-2001）表7.5.1，得gz β＝1.78；按表7.2.1，z μ＝1.0；按第7.3.3条得屋面周边檩条的s μ＝－2.2－0.2＝－2.4，于是k ω＝1.78×（－
2.4）×0.5＝－2.14KN/㎡≥0.5KN/㎡，大大超出了过去的习惯取值，无法进行设计。
对此，中国建筑科学研究院建筑结构研究所规范室的意见是：“对维护结构的计算，过去规范没有明确风荷载脉动部分的影响，这里确有不妥之处，尽管在以往设计的结构中，没有发现有普遍性的工程事故，但也不能不指出结构局部可靠性有偏低的可能。现行规范提供的振风系数主要是，对高层建筑的玻璃幕墙结构参考国外规范而加以规定的，但低矮房屋是否合适，仍需通过今后的设计和科研实践给以完善。《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS 102：2002）提供的风荷载计算，是根据美国有关设计手册中的试验资料确定，更能符合实际，不妨按此参考执行。”
2003年的《全国民用建筑工程设计技术措施》已明确规定，在计算维护结构时风荷载标准值可按《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS 102：2002）取用，即
0ωμμωz s k =
式中 0ω ——基本风压，按“荷载规范”（GB50009-2001）的规定乘以1.05采用； z μ ——风压高度变化系数，按“荷载规范”（GB50009-2001）采用，但当
高度小于10m 时，应按10m 高度处的数值采用；
s μ ——风荷载体型系数，考虑内外风压最大值的组合，且含振风系数。以
封闭建筑边缘带为例：
A ≤6.3 s μ＝1.7
6.3 A ≥10 s μ＝－1.4 设檩条跨度0l ＝6m ，檩距a ＝1.5m ，基本风压0ω＝0.5KN/㎡，z μ＝1.0，则s μ＝+1.5log （1.5×6）－2.9＝－1.47，0ωμμωz s k =＝－1.47×1.0×0.5×1.05＝－0.77KN/㎡，远小于按“荷载规范”（GB50009-2001）得出的k ω＝－2.14KN/㎡，而比过去惯用的k ω稍大，比较符合实际。 2. 实腹式檩条在风吸力组合作用下下翼缘受压时的稳定计算 （1） 拉条 1） 不少设计人员，包括“门规”02都认为只要檩条的下翼缘在风吸力组合作用下 受压时，拉条宜在檩条的上、下翼缘附近适当布置。双层拉条不仅施工麻烦， 且与习惯做法不符，应尽量避免为妥。有些国家有用斜拉条的，即从檐口檩条 开始，拉条从第一根檩条的下翼缘斜拉向第二根檩条的上翼缘，然后从第二根 檩条的下翼缘再拉至第三根檩条的上翼缘，依次顺序进行。这种作法国内应用 并不多。 2） 另一种观点，按习惯做法不设双层拉条，仅在檩条的上翼缘附近设置拉条。当 檩条在风吸力组合作用下下翼缘受压时，，可通过其稳定计算满足即可。此时 檩条下翼缘侧向计算长度ly 取其计算跨度，即y l 取其计算跨度，即y l ＝0l 。 国家建筑标准图集01SG515和02SG518-1均采用这种方法，这在理论上是有 根据的。 （2） 檩条下翼缘受压时的稳定计算 1） 按《钢结构设计规范》（GB50017-2003）和《冷弯薄壁型钢结构技术规范》 （GB50018-2002）附录进行计算。两者均是多年来沿用的成熟计算方法。 2） 按“门规”02附录E 计算。 在编制本手册时，曾将“门规”02和“冷弯”02的计算进行了比较，发现，从 前者所举的例子用后者的公式（8.1.1-2）进行验算反而得出后者比前者有利的反常现象，且前者既麻烦，受拉翼缘的约束效应也没有反映出来。 为此建议还是按照《冷弯薄壁型钢结构技术规范》（GB50018-2002）计算为妥。 具体计算如下例。 【例】以“门规”02附录E 的檩条计算为例，柱距7.5m ，边缘带檩距1.5m ，钢材Q235， 檩条采用斜卷边Z 形冷弯型钢Z180×70×20×2.5，钢材强度205N/mm2，在檩条上下翼缘附近设置两根拉条，屋面双坡，坡度i ＝1/15，α＝3.8°，由风压及自重计算得檩条线荷载为1.023KN/m 。 【解】 Z180×70×20×2.5的截面特性为 3 232 1392346471868mm W mm W mm A y x === 6644105654180102.41mm I mm h mm I w y ?==?= 4 18071158.21/25008.21mm I mm i t y y ====λ 20.22=θ 1） 首先对该檩条进行截面强度验算如下： 取恒荷载为0.2KN/㎡，活载为0.5KN/㎡，则檩条线荷载为 q ＝（1.2×0.2+1.4×1.5）×1.5＝1.41KN/m m kN l q l q M m kN l q l q M y y x y y x ?=?-??=-==?=?-??=-==069.05.2)8.32.22sin(41.140 1)sin(81401408.95.7)8.32.22cos(41.18 1)cos(818122222020αθαθ为精确计算，进行截面的有效换算，得有效截面模量与毛截面模量的关系大约为x ex W W 89.0=，y ey W W 93.0=，可近似取为0.90，截面应力为 2 26 6222/205/22013923 9.010069.0464719.010408.9mm N mm N W M W M eny y enx x >=??-??=-=σ可见，该例题Z180×70×20×2.5，l ＝7.5m 在恒+活作用下截面强度不足。 2） 刚度验算： 41835.438cm I x =，按荷载标准值计算，得 1564810835.4381006.275008.3cos 5.1)5.02.0(3845cos 38454 54140l mm EI l q x ==?????+?== αν 小于150 l ，但大于200l 。 3） 稳定验算： ) 1152002:102(/99.203/145414913923 /1006.0)4647196.0/(1066.6/)/(06.040/378.02500023.140/sin 66.68/926.07500023.140/cos 96 .007.2/274.0091.107 .2)023.035.1(37.11.146471 115/1)023.082.1023.0(37.1180868432082 .113.069.1102.41/)180/750033.0(1807156.0)102.41180/(1056544023 .0180/3506.0235 2/70,06.0,37.1)/)(/(156.0)/4(/2) /235()()/4320(226622'222220'2242426212 022212 P CECS mm N mm N W M W M m kN ql M m kN ql M e h l I I I h I h e f W Ah y y x bx x y y x bx bx a y t y w a y x y bx <=-=?-??=-?=?=??==?=??===-==+??=??++???==+=???+????==??=====+==?++=?σθθ??ζηξξζξηηξηξλ?注：以上稳定计算中未考虑有效截面模量，如近似取0.90的系数进行有效换算，得应力为22/161mm N =σ，同样小于按“门规”附录E 计算的结果，由此得出，按“门规”附 录E 计算是没有必要的。 结论： （1） 在计算檩条、墙梁一类的围护构件时，风荷载标准值k 按《门式刚架轻型 房屋钢结构技术规程》（CECS 102：2002）的规定计算更能符合实际。 （2） 为避免造成施工中的不便，应尽量不采用双层拉条。当檩条在风吸力组合 作用下下翼缘受压时，可通过稳定计算解决。 （3） 在风吸力作用下檩条的稳定性可采用《钢结构设计规范》（GB50017－2003） 和《冷弯薄壁型钢结构设计规范》（GB50018－2002）中的公式验算。 八、 关于构件挠度和长细比值的规定 构件允许挠度 构件容许长细比 一般檩条由0l /200容许挠度控制时，强度和挠度基本匹配，亦即檩条最大应力在达到钢结构强度设计值时，挠度多数不受控制。而跨度较大的檩条强度和挠度可能均接近设计容许值，此时钢材基本发挥了潜力，同时从感观上人们对0l /200的挠度比较容易接受，而放宽到0l /150，从感观上难以接受。例如9米跨檩条，若挠度容许值取0l /150，绝对值为60mm ，下垂显著。编制2002《全国民用建筑工程设计技术措施——结构》时一致认为容许挠度虽为非强制性条文，但从使用现实，还是按《钢结构设计规范》（GB50017-2003）和《冷弯薄壁型钢结构设计规范》（GB50018-2002）较合适，至于瓦楞铁屋面仍可按过去的经验取0l /150。 2. 墙梁容许挠度 由于墙梁的水平挠度主要由瞬时风荷载引起的，故与檩条有所区别，即使放宽 到0l /150，也不至于引起不良的感观。至于取0l /100的限值，在设计上是无意义的，即多数墙梁按强度设计时，在其使用极限状态下是不可能达到0l /100限值的，同时达到0l /100的构件从结构试验上多数认为已接近承载能力极限状态，另外在感观上也是可怕的。 3. 构件的容许长细比 （1） 主要受压构件 历次规范都规定主要受压构件的容许长细比为150，例如对Q235钢材，如为b 类截面，φ＝0.225，则两者承载力相应降低27％，如截面再减小和遇到意外偏心，则承载力降低更多。这对于长细比控制的构件，因长细比的放宽而节约的钢材远远小于其承载力和结构安全储备的降低，因此本手册即使对于门式刚架的构件也 采用《钢结构设计规范》（GB50017-2003）和《冷弯薄壁型钢结构设计规范》（GB50018-2002）的容许长细比0l /150。 （2） 支撑和其他构件 对于受压支撑构件，其受力难以分析，故一般按长细比确定断面尺寸。按传统取200是可行的，若再放宽到220，难以保证安全。例如，刚架间距6m ，一般用L70×5的十字连接等边角钢，2001983.27/60009.0,3.27≈=?==x x mm i λ，若放宽至220，x i ＝0.9×6000/220＝24.5mm ，可改用L63×5的十字连接双角钢。两者的稳定承载力分别为： L70×5的十字连接等边角钢，kN Af N 56215137519.01=??==?， L63×5的十字连接等边角钢，kN Af N 422151229156.02=??==? 后者承载力为前者的73％，而钢材则节约11％，小于承载力降低的27％。得不偿失。 九、 关于墙梁在墙面风吸力下的稳定计算 不小文献包括“门规”02均指出对于多数外侧设有压型钢板或夹芯钢板的墙梁均应计算墙梁受压内翼缘的稳定。但不少设计（包括国家建筑标准设计图集02SG518-1）均未计算其受压内翼缘的稳定，影响安全。这里主要讨论两个问题： 1. 墙梁拉条的位置 2. 墙梁上的斜拉条仅再墙顶部墙梁处设置，还是墙顶部和底部墙梁处同时设置，并再 设置斜拉条的墙梁开间内应与檐檩一样放置直撑杆。 以上两个问题往往被人们疏忽了。 1. 关于拉条的位置 （1） 对于悬挂的墙板，本手册认为应里外同时设双侧拉条，外侧拉条的作用作 为墙板在竖向自重下的墙梁竖向支点，里侧拉条可作为墙梁在水平风荷载 下受压内翼缘的侧向支点，以提高墙梁在风荷载作用下的整体稳定性。 （2） 目前多数采用自承重落地轻型墙，墙自重直接传至基础上，墙梁除本身自 重外可按单向受弯构件计算，故只需在里侧设置单侧拉条。必须指出，当 遇门窗洞口处，门窗顶上的墙梁仍按双向受弯构件计算，其截面应设计为 刚性的封闭截面。 2. 拉条的传利或固定点 由于里侧拉条可作为墙梁向上或向下的侧向支承点，故应在墙的顶部和底部墙梁处同时设置斜拉条和直撑杆，而外侧拉条可按传统仅在顶部设置斜拉条，不需在墙下侧设置斜拉条和上下直撑杆。当墙梁在里侧按构造措施设置拉条后，再考虑在 风吸力下外侧墙板对墙梁受拉翼缘的约束作用后，其稳定系数9.0'>b ?，在保证其 强度的条件下，不需再验算墙梁的整体稳定性。反之，如里侧不设拉条，墙梁在风吸力作用下其受压翼缘的0l l y =，其稳定将成为控制截面的唯一因素，按此设计是极不经济的和不合理的。 YJK门式刚架设计用户例题展示： 例题：单跨双坡门式刚架 1.设计条件 刚架跨度30m，柱高6m，柱距6m，屋面坡度1/10，柱网及平面布置见图，刚架形式及几何尺寸见图，屋面及墙面为压型钢板复合板。檩条及墙梁为薄壁卷边C型钢，檩条间距1.5m，钢材采用Q345钢。 2.荷载 （1）永久荷载标准值(水平投影) 屋面板及保温屋 0.35 KN/m2 檩条、拉条、支撑等 0.05 KN/m2 悬挂设备及照明灯 0.10 KN/m2 合计 0.5KN/m2; （2）可变荷载标准值 屋面活荷 0.5KN/m2 （3）风荷载标准值 基本风压值0.5KN/m2;地面粗糙度系数按B类取值；风荷载高度变化系数按现行国家标准《建筑结构荷 载规范》的规定采用。当高度小雨10m时按10m高度处的数值采用，；风荷载体型系数按荷载 规范表8.3.1取用。 3.构件设计 （1）门式刚柱、门式刚梁根据门规宽厚比、高厚比要求选用截面分别为：变截面柱H600~400x300x8x12,门式刚梁分成三段截面分别为：变截面H600~400x300x8x12,等截面H400x300x8x12, 变截面H400~600x300x8x12; （2）压型钢板厚度0.6mm。 （3）檩条选用C型薄壁卷边槽钢，檩条间距1.5m， （4）屋面支撑系统：水平交叉支撑采用 （5）边跨及屋脊系杆采用圆钢管 （6）柱间交叉支撑采用角钢L80x6； （7）抗风柱截面为H400x250x8x10. 一：建模型采用普通建模方式 1：布置网格 2：布置门式刚柱、门式刚梁 （1）变截面边柱要根据柱外皮位置来定义垂直边 （2）由于工业建筑边柱的定位轴线宜取柱外皮，可以填写偏轴偏心来实现，并在支撑布置以及边跨系杆布置时也要考虑偏心； 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。 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-=?-= 《钢结构设计》课程设计指导书 （门式刚架） 土木工程与建筑学院 《钢结构设计》课程设计指导书 绪言课程设计目的要求 课程设计是一个重要的教学过程，是对学生知识和能力的总结。要求学生通过《钢结构设计》课程设计，进一步了解钢结构的结构型式、结构布置和受力特点，掌握钢结构的计算简图、荷载组合和内力分析，掌握钢结构的构造要求等。要求在老师的指导下，参考已学过的课本及有关资料，综合应用钢结构的材料、连接和基本构件的基本理论、基本知识，进行整体钢结构设计计算，并绘制钢结构施工图。 《钢结构设计》课程设计题目 一、设计题目 某24m跨度厂房的门式刚架设计，刚架柱、梁均采用等截面（或变截面）。 二、设计任务 1、选择钢屋架的材料； 2、柱网及屋面结构布置（包括支撑体系布置）； 3、门式刚架选型； 4、确定门式刚架梁、柱截面形式，并初估截面尺寸； 5、钢屋盖及支撑的布置； 6、钢屋架的结构设计； 7、绘制门式刚架施工图及材料表。 三、设计资料 建造于某市的轻工厂房，建筑面积1500m2厂房平面及剖面如图所示，据生产要求无吊车，屋面采用0.6mm厚镀锌压型彩涂板，刚架柱、梁均采用等截面（或变截面），柱梁节点处为构造加腋（视为刚接，计算时可不考虑加腋之影响），柱与基础为铰接，拟在刚架平面外设柱间支撑及檩条端部隅撑，在a,b点分别提供柱梁的侧向支撑点，设计时考虑积灰荷载0.4kN/m2，该地区的基本雪压为0.5kN/m2, 基本风压为0.5kN/m2，轻质屋面，屋面活荷载取0.4kN/m2。檩条及支撑重0.2kN/m2，刚架斜梁自重0.2kN/m2；轻质墙面及柱自重（包括柱、墙骨架）0.7kN/m2。 刚架简图及其风荷载体型系数 （a）平面图（b）刚架简图（c）刚架风荷载体型系数 门式刚架设计计算 一、材料选择 刚架结构中所采用的钢材应符合国标要求，一般采用Q235钢或Q345钢，Q345钢多用于刚架斜梁与柱，但当构件是以变形控制时应慎用。焊条可选用E43型，手工焊。 二、结构平面布置 结构平面布置主要是确定刚架的柱网布置。柱网布置首先应满足工艺要求，面积大的厂房考虑温度区段的控制，依据《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》规定：“纵向温度区段不大于300m；横向温度区段不大于150m；当有计算依据时温度区段可适当加大”。 门式刚架的柱距的选择应依据屋面的受载情况与功能要求综合确定，并应满足工艺要求，一般宜采用6-9m的柱距。柱距的选择合理与否直接影响结构单位面积的耗钢量，经济柱距的 学号2011021111 《钢结构设计》课程设计 哈尔滨市某雪糕厂轻型门式刚架设计 院（系）名称：航天与建筑工程学院 专业名称：土木工程 学生姓名：韩学彬 指导教师：张建华副教授 2014年6月 1. 设计资料 (1) 2.荷载计算 (2) 1）荷载取值计算 (2) 2）各部分作用的荷载标准值计算 (3) 3.内力分析 (4) 1）在恒荷载作用下 (4) 2）在活荷载作用下 (6) 3）在风荷载作用下 (8) 4.内力组合 (15) 5.刚架设计 (17) 5.1 截面设计 (17) 5.2 构件验算 (17) （1）验算刚架柱在风荷载作用下的侧移 (17) （2）构件宽厚比验算 (17) （3）刚架梁的验算 (18) （4）刚架柱的验算 (20) 5.3 节点验算 (23) （1）梁柱连接节点： (23) （2）横梁跨中节点 (25) （3）柱脚设计 (27) 6.其他构件设计 (28) 6.1 檩条的设计 (28) （1）荷载及内力： (28) （2）截面选择及截面特性 (29) （3）强度验算： (31) （4）挠度验算： (31) （5）构造要求： (32) 6.2 隅撑的设计 (32) 6.3墙梁的设计 (32) （1）荷载计算 (33) （2）内力计算 (33) （3）强度计算 (33) （4）挠度计算 (34) 参考文献 (34) 1. 设计资料 哈尔滨市某雪糕厂房，采纳单跨双坡门式刚架，刚架跨度27m，柱距6m，柱高6m，屋面坡度1/10，地震设防烈度为6度。刚架平面布置如下图（a）所示，刚架形式及几何尺寸如下图（b）所示。屋面及墙面板均为彩色压型钢板，内填充以保温玻璃棉板，考虑经济、制造和安装方便，檩条和墙梁均采纳冷弯薄壁卷边C型钢，间距为1.5米，钢材采纳Q345钢，焊条采纳E43型。 （a）钢架平面布置图 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 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 轻型门式刚架 ——计算原理 和设计实例 <9> 来源：https://www.360docs.net/doc/dd13548521.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 《房屋钢结构》门式钢架课程设计 姓名：杜修磊 学号：20110380 班级：2011级土木3班 指导教师：张杰 2014年12月 一、题目要求 现有一单层门式钢架厂房，布置一台10t 中级工作制桥式吊车，单跨双坡，跨长18m 。 设计参数： 1、建筑物安全等级为三级，设计使用年限为50年； 2、基本风压为2 /4.0m kN （50年一遇），B 类粗糙度； 3、基本雪压为2/35.0m kN （50年一遇）； 4、屋面恒载为2/3.0m kN ，屋面活载为2/5.0m kN ； 5、抗震设防烈度为8度，设计地震分组为第二组，场地类别为II 类，抗震设防类别为丙类； 6、基础顶面标高为0.000m 。 结构布置形式如图所示： 二、输入参数 工程名: 01 ************ PK11.EXE ***************** 日期:12/18/2014 时间: 20:12:44 设计主要依据: 《建筑结构荷载规范》(GB 50009-2012); 《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2010); 《钢结构设计规范》(GB 50017-2003); 《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》(CECS 102:2002，2012年版); 结果输出 ---- 总信息---- 结构类型: 门式刚架轻型房屋钢结构 设计规范: 按《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》计算 结构重要性系数: 1.00 节点总数: 9 柱数: 4 梁数: 4 支座约束数: 2 标准截面总数: 5 活荷载计算信息: 考虑活荷载不利布置 风荷载计算信息: 计算风荷载 钢材: Q235 梁柱自重计算信息: 柱梁自重都计算 恒载作用下柱的轴向变形: 考虑 梁柱自重计算增大系数: 1.20 基础计算信息: 不计算基础 梁刚度增大系数: 1.00 钢结构净截面面积与毛截面面积比: 0.85 门式刚架梁平面内的整体稳定性: 按压弯构件验算 钢结构受拉柱容许长细比: 400 钢结构受压柱容许长细比: 180 钢梁(恒+活)容许挠跨比: l / 180 柱顶容许水平位移/柱高: l / 180 地震作用计算: 计算水平地震作用 计算振型数： 3 地震烈度：7.00 场地土类别：Ⅱ类 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。 第二章轻型门式钢刚架设计的差不多理论 第一节结构布置和材料选用 一、结构组成 轻型门式钢刚架的结构体系包括以下组成部分： （1）主结构：横向刚架（包括中部和端部刚架）、楼面梁、托梁、支撑体系等； （2）次结构：屋面檩条和墙面檩条等； （3）围护结构：屋面板和墙板； （4）辅助结构：楼梯、平台、扶栏等； （5）基础。 图2-1给出了轻型门式钢刚架组成的图示讲明。 图2-1 轻型钢结构的组成 平面门式刚架和支撑体系再加上托梁、楼面梁等组成了轻型钢结构的要紧受力骨架，即主结构体系。屋面檩条和墙面檩条既是围护材料的支承结构，又为主结构梁柱提供了部分侧向支撑作用，构成了轻型钢建筑的次结构。屋面板和墙面板起整个结构的围护和封闭作用，由于蒙皮效应事实上也增加了轻型钢建筑的整体刚度。 外部荷载直接作用在围护结构上。其中，竖向和横向荷载通过次结构传递到主结构的横向门式刚架上，依靠门式刚架的自身刚度抵抗外部作用。纵向风荷载通过屋面和墙面支撑传递到基础上。 二、结构布置 轻型门式钢刚架的跨度和柱距要紧依照工艺和建筑要求确定。结构布置要考虑的要紧问题是温度区间的确定和支撑体系的布置。 考虑到温度效应，轻型钢结构建筑的纵向温度区段长度不应大于300m，横向温度区段不应大于150m。当建筑尺寸超过时，应设置温度伸缩缝。温度伸缩缝可通过设置双柱，或设置次结构 及檩条的可调节构造来实现。 支撑布置的目的是使每个温度区段或分期建设的区段建筑能构成稳定的空间结构骨架。布置的要紧原则如下：（1）柱间支撑和屋面支撑必须布置在同一开间内形成抵抗纵向荷载的支撑桁架。支撑桁架的直杆和单斜杆应采纳刚性系杆，交叉斜杆可采纳柔性构件。刚性系杆是指圆管、H型截面、Z或C型冷弯薄壁截面等，柔性构件是指圆钢、拉索等只受拉截面。柔性拉杆必须施加预紧力以抵消其自重作用引起的下垂； （2）支撑的间距一般为30m-40m，不应大于60m； （3）支撑可布置在温度区间的第一个或第二个开间，当布置在第二个开间时，第一开间的相应位置应设置刚性系杆； （4） 45的支撑斜杆能最有效地传递水平荷载，当柱子较高导致单层支撑构件角度过大时应考虑设置双层柱间支撑； （5）刚架柱顶、屋脊等转折处应设置刚性系杆。结构纵向于支撑桁架节点处应设置通长的刚性系杆； （6）轻钢结构的刚性系杆可由相应位置处的檩条兼作，刚度或承载力不足时设置附加系杆。 除了结构设计中必须正确设置支撑体系以确保其整体稳定性之外，还必须注意结构安装过程中的整体稳定性。安装时应该 轻钢门式刚架厂房设计 1 设计资料 某单跨车间，跨度21m ，柱距6m ，总长90m ，设有两台A5工作级别轿式吊车。一台5t ，一台10t 。吊车采用大连重工起重集团有限公司DQQD 型吊车，轨顶标高6.6m 。设计使用年限50年，结构安全等级为二级，建筑耐火等级三级，地基基础设计等级为丙级。不考虑抗震设防。 厂房围护结构系统采用太空板屋面及墙面，塑钢窗。室内外高差0.3m 。 厂房所在地的地面粗糙度为B 类，基本风压20/70.0m kN w =，组合值系6.0=ψc ；基本雪压20/5.0m kN s =，组合值系数6.0=ψc 。 基础持力层为粉土，粘粒含量8.0=c ρ，地基承载力特征值2/180m kN f ak =，埋深-1.8m ，基底以上土的加权平均重度3/17m kN m =γ，基底以下土的重度3/18m kN m =γ，地基基础的设计等级为丙级。 2 方案设计 2.1平面布置 一、柱网布置与定位轴线 厂房总长度为90m<300m ，无需设伸缩缝。除房屋端部外，刚架柱柱距采用6m ，横向定位轴线与刚架柱形心轴重合；端部刚架柱形心轴与横向定位轴线相距600m 。山墙等距离布置4根抗风柱，间距4.2m 。 纵向定位轴线之间的距离为21m 。假定刚架柱截面高度为700mm ，采用非封闭结合，取D=260mm ，则刚架柱内皮至纵向定位周线的距离=700mm ；查书后附表A.1、5t ，10t 吊车，吊车跨度m m m l l k 50.1975.02212=?-=-=λ，吊车轮中心线至轿身外缘的距离=230mm 。 吊车架外缘与刚架柱内皮的净空尺寸： mm mm mm mm mm B B B 8080)700230(260750)(312≥=+-+=+-=λ满足要求。 结构平面布置如图1所示。 门式钢架设计 一、设计资料 某厂房为单跨双坡门式刚架，跨度24m ，长度90m ，柱距67.5m ，檐高8m ，屋面坡度1/10。刚架为等截面的梁、柱，柱脚为刚接。屋面材料、墙面材料采用单层彩板。檩条和墙梁均采用冷弯薄壁卷边Z 型钢，间距为1.5m ，钢材采用Q235钢，焊条采用E43型。基本风压 20.55/O W KN m ，基本雪压 20.2/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24m ，柱距67.5m ，共有1613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。 厂房长度>60m ，因此在厂房第一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，檩条间距为1.5m ；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，因此柱间支撑用分层布置，布置图详见施工图。 刚架平面布置见图 1，刚架形式及几何尺寸见图 2。 图1 刚架平面布置图 图2 刚架形式及几何尺寸 三、荷载的计算 （一）计算模型的选取 取一榀刚架进行分析，柱脚采用刚接，刚架梁和柱采用等截面设计。厂房檐高8m ；屋面坡度为1：10。 （二）荷载取值计算 1．屋盖永久荷载标准值 屋面板 20.30/K N m 刚架斜梁自重（先估算自重） 20.15/KN m 合计 0.45 2/KN m 2．屋面可变荷载标准值 屋面活荷载：按不上人屋面考虑，取为0.50 2/KN m 。 雪荷载：0.22 / KN m 取屋面活荷载与雪荷载中的较大值0.50 2 / KN m，不考虑积灰荷载。 3．轻质墙面自重标准值0.25 2 / KN m 4．风荷载标准值 按《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102：2002附录A的规定计算。基本风压ω0=0.55 2 / KN m，地面粗糙度类别为B类；风荷载高度变化系数按《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)的规定采用，当高度小于10m时，按10m高度处的数值采用，μz=1.0。风荷载体型系数μs：迎风面柱及屋面分别为＋0.25和－1.0，背风面柱及屋面分别为＋0.55和－0.65(CECS102：2002中间区)。 （三）各部分作用荷载： （1）屋面荷载： 标准值： 1 0.456 2.71/ cos KN M θ ??= 柱身恒载：0.256 1.5/ KN M ?= （2）屋面活载 屋面雪荷载小于屋面活荷载，取活荷载 1 0.506 3.01/ cos KN M θ ??= 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： 10.489 4.30/cos KN M θ ??= 柱身恒载：0.359 3.15/KN M ?= kn/m （2）屋面活载 屋面雪荷载小于屋面活荷载，取活荷载10.509 4.50/cos KN M θ ??= 关于底框架上门式刚架结构的设计分析 摘要:根据底框架上门式刚架的结构特点，介绍了在实际工程中如何利用PKPM软件对该结构进行设计的过程，并提出该结构的整体设计方法。 关键词: 框架，门式刚架，整体设计，PKPM Abstract: according to the bottom frame the door frame structure characteristics, this paper introduces how to use in a practical project of the structure of software PKPM design process, and puts forward the structure of the whole design method. Keywords: framework, door frame, overall design, PKPM 1工程概况 随着工业经济的快速发展，越来越多的建筑采用下部为框架结构，而顶层为门式刚架轻的结构类型。本工程实例为天津同安实业1#标准厂房，三层结构，下部为两层钢筋混凝土框架结构，柱距6m；顶层为轻型门式刚架结构，钢架跨度24m，焊接工字型钢柱、钢梁，以及压型钢板轻型屋面。 2结构特点及设计计算 该工程结构特点是框架结构和门式刚架结构的结合，下部结构由于功能需要，按钢筋混凝土框架结构进行设计，楼盖的刚度较大，上部结构只承担屋面的荷载，跨度大，荷载轻，为节省材料，按门式刚架的要求进行布置，采用支撑系统来满足结构的整体刚度，并采用压型钢板、檩条等作为屋面系统，屋盖的刚度相对较小。 对于这种结构，既要对下部框架与上部门式刚架的设计区别对待，又要考虑它们之间的相互作用，相互影响，需作为一个整体来分析计算。 2.1三维模型输入 按实际模型，真实地输入设计结构的梁、柱、支撑构件等所有受力构件，建立下部框架以及上部门式刚架的整体模型。除了梁、柱外，支撑构件(柱间支撑、屋面支撑)也需要准确输入，这样整体分析时才能够准确计算结构的刚度，支撑可按照单拉杆件设计，对结构楼面布置信息，下部框架的楼板输入，按框架方式输入，顶层轻型门式刚架屋面，其刚度有刚架梁、屋面支撑系统、檩条、屋面板等共同组成，其平面内的刚度很难准确考虑，可以偏安全地忽略屋面板的刚度，把楼板厚度取为0，不考虑楼板的作用，将节点视为弹性节点，仅考虑刚架梁、屋面支撑系统的作用。 2.2结构设计依据的规范和规程 . 《房屋钢结构》门式钢架课程设计 姓名：杜修磊 学号：20110380 班级：2011级土木3班 指导教师：张杰 2014年12月 一、题目要求 现有一单层门式钢架厂房，布置一台10t 中级工作制桥式吊车，单跨双坡，跨长18m 。 设计参数： 1、建筑物安全等级为三级，设计使用年限为50年； 2、基本风压为2 /4.0m kN （50年一遇），B 类粗糙度； 3、基本雪压为2/35.0m kN （50年一遇）； 4、屋面恒载为2/3.0m kN ，屋面活载为2/5.0m kN ； 5、抗震设防烈度为8度，设计地震分组为第二组，场地类别为II 类，抗震设防类别为丙类； 6、基础顶面标高为0.000m 。 结构布置形式如图所示： 二、输入参数 工程名: 01 ************ PK11.EXE ***************** 日期:12/18/2014 时间: 20:12:44 设计主要依据: 《建筑结构荷载规范》(GB 50009-2012); 《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2010); 《钢结构设计规范》(GB 50017-2003); 《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》(CECS 102:2002，2012年版); 结果输出 ---- 总信息---- 结构类型: 门式刚架轻型房屋钢结构 设计规范: 按《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》计算 结构重要性系数: 1.00 节点总数: 9 柱数: 4 梁数: 4 支座约束数: 2 标准截面总数: 5 活荷载计算信息: 考虑活荷载不利布置 风荷载计算信息: 计算风荷载 钢材: Q235 梁柱自重计算信息: 柱梁自重都计算 恒载作用下柱的轴向变形: 考虑 梁柱自重计算增大系数: 1.20 基础计算信息: 不计算基础 梁刚度增大系数: 1.00 钢结构净截面面积与毛截面面积比: 0.85 门式刚架梁平面内的整体稳定性: 按压弯构件验算 钢结构受拉柱容许长细比: 400 钢结构受压柱容许长细比: 180 钢梁(恒+活)容许挠跨比: l / 180 柱顶容许水平位移/柱高: l / 180 地震作用计算: 计算水平地震作用 计算振型数： 3 地震烈度：7.00 场地土类别：Ⅱ类 门式钢架设计要点 轻型门式刚架房屋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。 单层轻型门式刚架结构是指以轻型焊接H形钢（等截面或变截面）、热轧H形钢（等截面）或冷弯薄壁型钢等构成的实腹式门式刚架或格构式门式刚架作为主要承重骨架，用冷弯薄壁型钢（槽形、Z形等）做檩条、墙梁；以压型金属板（压型钢板、压型铝板）做屋面、墙面；采用聚苯乙烯泡沫塑料、硬质聚氨酯泡沫塑料、岩棉、矿棉、玻璃棉等作为保温隔热材料并适当设置支撑的一种轻型房屋结构体系。 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。 1 单层轻型门式刚架结构的特点和设计中的注意事项 1.1 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，风荷载可能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。 1.2 设计中的注意事项 (1)由于门式刚架结构构件的抗弯刚度、抗扭刚度较小，结构的整体刚度较弱，因此设计时应考虑运输和安装过程中要采取的必要措施，防止构件发生弯曲和扭转变形。 (2)要重视支撑体系和隅撑的布置，重视屋面板、墙面板与构件的连接构造，使 浅谈门式刚架设计步骤 发表时间：2015-01-06T09:10:41.257Z 来源：《防护工程》2014年第10期供稿作者：郭斌 [导读] 门式刚架上可设置起重量不大于3t 的悬挂吊车和起重量不大于20t 的轻、中级工作制的单梁或双梁桥式吊车。 郭斌长沙有色冶金设计研究院有限公司 410011 [摘要]轻型门式刚架房屋结构在我国近十多年来得到迅速的发展，主要用于轻型的厂房、仓库、体育馆、展览厅等。本文简要介绍了轻钢结构的概况，对轻型门式刚架的设计方法、设计步骤、材料选型和设计中需要注意的问题作了简单介绍，为广大结构设计人员提供参考和借鉴。 [关键词]门式刚架，设计，步骤 一、前言轻型钢结构是国内外目前应用和发展速度最快的新型结构形式，广泛应用于工业、居住和公共建筑，具有施工速度快、建筑造型美观、钢材用量少、造价低廉等优势，而门式刚架结构体系作为轻型钢结构的一种结构形式，在我国更是大量涌现。近几年来，随着我国彩色钢板产量的增加和焊接H 型钢的出现，门式刚架更是发展迅猛，我国建成此类结构工程已达800 多万平方米，而且每年以约100多万平方米的速度增加。 轻型门式刚架结构是指以轻型焊接H 形钢（等截面或变截面）、热轧H 形钢（等截面）或冷弯薄壁型钢等构成的实腹式门式刚架或格构式门式刚架作为主要承重骨架，用冷弯薄壁型钢（槽形、Z 形等）做檩条、墙梁；以压型金属板（压型钢板、压型铝板）做屋面、墙面；采用聚苯乙烯泡沫塑料、硬质聚氨酯泡沫塑料、岩棉、矿棉、玻璃棉等作为保温隔热材料并适当设置支撑的一种轻型房屋结构体系。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。 二、设计步骤1.结构形式和结构布置（1）结构形式门式刚架的结构形式按跨度可分为单跨、双跨和多跨，按屋面坡脊数可分为单脊单坡、单脊双坡、多脊多坡。屋面坡度宜取1/20~1/8。 单脊双坡多跨刚架，用于无桥式吊车的房屋时，当刚架柱不是特别高且风荷载也不是很大时，依据“材料集中使用的原则”，中柱宜采用两端铰接的摇摆柱方案。门式刚架的柱脚多按铰接设计，当用于工业厂房且有桥式吊车时，宜将柱脚设计成刚接。门式刚架上可设置起重量不大于3t 的悬挂吊车和起重量不大于20t 的轻、中级工作制的单梁或双梁桥式吊车。 （2）结构布置门式刚架的跨度应该在尽可能满足生产工艺和使用功能上，根据房屋的高度来合理确定，一般宜为9~36m，当柱宽度不等时，其外侧应对齐。高度应根据使用要求的室内净高确定，宜取4.5~9m。门式刚架的合理间距应综合考虑刚架跨度、荷载条件、檩条形式及使用要求等因素，一般宜取6m、7.5m、9m。纵向温度区段小于300m，横向温度区段小于150m（当有计算依据时，温度区段可适当放大）。 2.荷载取值（1）永久荷载永久荷载包括结构构件的自重和悬挂在结构上的非结构构件的重力荷载，如屋面、檩条、支撑、吊顶、墙面构件和刚架自重等。 （2）可变荷载可变荷载包括屋面活荷载（设计屋面板和檩条时应考虑施工和检修集中荷载，其标准值为1KN）、屋面雪荷载和积灰荷载、吊车荷载、地震作用、风荷载等。 3.构件设计构件的设计首先是材料的选择. 比较常用的是Q235(类似A3)和Q345(类似16Mn). 通常主结构使用单一钢种以便于工程管理.经济考虑,也可以选择不同强度钢材的组合截面. 当强度起控制作用时,可选择Q345; 稳定控制时,宜使用Q235.（1）钢架柱、梁钢架柱的截面形式可分为实腹式和格构式两种，钢架梁一般采用实腹式。其截面大小一般通过计算确定，而且应通过多次计算分析选择修改其截面尺寸，使其达到或尽量接近满应力状态，直到门式刚架结构的全部杆件的截面尺寸不需修改为止，使门式刚架结构的用钢量最小，以达到造价最低的优化目标。构件截面尺寸的修改，也就是截面尺寸的优化，其方法是选取的截面尺寸力求其在平面、出平面两个方向的截面抗弯抵抗力矩最大，而其截面面积最小，即在外荷载作用下，截面尺寸的选择既要能满足强度、稳定验算中构件材料的设计强度要求，又要使材料用量最省。 （2）檩条檩条的截面形式亦可分为实腹式和格构式两种。实腹式檩条有槽钢檩条、高频焊接轻型H 钢檩条、卷边槽形冷弯薄壁型钢檩条、卷边Z 形冷弯薄壁型钢檩条。格构式檩条有平面桁架式、空间桁架式、下撑式檩条。当檩条跨度不大于9m 时，应优先选用实腹式檩条。实腹式檩条的截面高度H，一般取跨度的1/35~1/50；桁架式檩条的截面高度H，一般取跨度的1/12~1/20。实腹式檩条的截面宽度B，由截面高度H 所选的型钢规格确定；空间桁架式檩条上弦的总宽度B，取截面总高度的1/1.5~1/2.0。 （3）支撑支撑的作用主要是保证结构体系成为空间体系，有足够的空间刚度，支撑所受力主要是风载和地震作用，温度作用。计算支撑内力时一般假定节点为铰接，并忽略偏心的影响，并且一般的支撑都是按拉杆考虑，所以，一般适宜双向布置。支撑分为屋面支撑和柱间支撑。 屋面支撑受力较小，杆件截面通常可按容许长细比来选择。交叉斜杆和柔性细杆按拉杆设计，可采用单角钢；非交叉斜杆、弦杆、竖杆以及刚性系杆按压杆设计，可采用双角钢组成十字形或T 形截面。当屋架跨度较大、房屋较高且基本风压也较大时，杆件截面应按桁架体系计算出的内力确定。计算支撑杆件内力时，可假定在水平荷载作用下，交叉斜杆中的压杆退出工作，仅由拉杆受力。柱间支撑分为上层支撑和下层支撑。上层支撑计算时，为避免由于支撑刚度过大而引起较大的温度应力，支撑腹杆按柔性拉杆计算。交叉体系的下层支撑当吊车较小时一般用圆钢，较大时通常采用角钢或槽钢。交叉斜杆常按拉杆设计，但为了提高厂房的纵向刚度，当吊车较大时，应按压杆设计。 （4）墙梁墙梁一般采用冷弯卷边槽钢，有时也可采用卷边Z 形钢。墙梁在其自重、墙体材料和水平风荷载作用下，也是双向受弯构件。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。 （5）节点连接节点的设计是钢结构设计中重要的内容之一。在结构分析前,就应该对节点的形式有充分思考与确定。按传力特性不同,节点分刚接,铰接和半刚接。连接的不同对结构影响甚大。节点设计必须考虑安装螺栓、现场焊接等的施工空间及构件吊装顺序等。节点设计还应考虑制造厂的工艺水平。 三、总结轻型门式刚架结构具有造价低、重量轻、安装方便、施工周期短等优点，在工业厂房中得到较为广泛的应用。但是，我国轻YJK门式刚架设计
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