第1章 轻型门式刚架结构
1.1 概述 1.2 结构形式和布置 1.3 刚架设计 1.4 压型钢板设计 1.5 檁条设计 1.6 墙梁设计 1.7 支撑及构造设计
1.1 概述
轻型门式刚架结构与一般普通钢结构相比具有 以下技术特征： 1.结构构件的横截面尺寸较小，可以有效地利用 建筑空间，降低房屋的高度，建筑造型美观。 2.门式刚架的刚度较好，自重轻，横梁与柱可以 组装，为制作、运输、安装提供了有利条件。 3.屋面刚架用钢量仅为普通钢屋架用钢量的1/51/10，是一种经济可靠的结构形式。
值同时考虑；
▪ 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；
▪ 多台吊车的组合应符合《荷载规范》的规定； ▪ 当需要考虑地震作用时，风荷载不与地震作用同
墙梁布置实例
.
3.屋面支撑和刚性系杆的布置原则：
▪ 在每个温度区段或分期建设的区段中，应分
别设置能独立构成空间稳定结构的支撑体系。
▪ 在设置柱间支撑的开间，应同时设置屋盖横
向支撑，以构成几何不变体系。
▪ 端部支撑宜设在温度区段端部的第一或第二
个开间。
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4.柱间支撑的布置原则：
▪ 柱间支撑的间距应根据
吊车梁
天窗架
山墙抗风柱
正在建设的门式刚架工程实例
轻钢结构工业厂房
工程实例二： 青岛永源体育用品有限公司加工车间，是由韩
国投资建设的2万平方米轻钢结构多层工业厂房。
主体结构采用轻钢结构框架体系。楼面板采用 钢－混凝土组合楼板。
屋面板采用压型钢板，波浪造型的轻钢结构屋 面梁轻盈、活泼，克服了工业建筑造型单一、立 面造型呆板的缺点。
5.变截面刚架与等截面刚架的对比:
▪ 柱和梁采用变截面形式时，截面形状与内力图
形附合较好，受力合理、节省材料。
▪ 变截面刚架在构造连接及加工制造方面不如等
截面方便。 6.柱脚形式:
门式刚架柱脚分为铰接和刚接两种连接形式。
刚接柱脚详图
变截面梁
刚接柱脚门式刚架
铰接柱脚详图
变截面梁、柱
铰接柱脚门式刚架
刚接柱脚工程实例
加劲板 地脚螺栓
等截面 刚架柱变截面 刚架梁来自1.2 结构形式和结构布置
1.2.1 门式刚架的各种结构形式 门式刚架又称山形门式刚架。其结构形式
按跨度可分为单跨、双跨和多跨。按屋面坡脊 数可分为单坡、双坡、多坡屋面。
结构形式的选取考虑生产工艺、吊车吨位 及建筑尺寸等因素
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单跨单坡 摇摆柱 多跨（中间摇摆柱）
四坡双跨
单跨双坡 多跨（梁柱刚结）
高底跨
双坡双跨
门式刚架的各种结构形式
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摇摆柱梁柱节点 铰接连接
梁柱节点 刚性连接
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1.2.2 门式刚架的结构布置
1.刚架的建筑尺寸和布置 跨度：一般为9-24m 高度：取地坪柱轴线与斜梁轴线交点高度，宜取 4.5-9m 柱距：应综合考虑刚架跨度、荷载条件及使用要求 等因素，宜取6m、7.5m、或9m 挑檐长度：根据使用要求确定，宜为0.5—1.2m 温度分区 ：纵向温度区段<300m 横向温度区段<150m
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2.檩条和墙梁的布置 檩条：应等间距布置。在屋脊处，应沿 屋脊两侧各布置一道檩条，使得屋面板 的外伸宽度不要太长(一般小于<200mm)， 在天沟附近应布置一道檩条，以便于天 沟的固定。确定檩条间距时，应综合考 虑屋面材料、檩条规格等因素按计算确 定。
屋面檁条布置 实例
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屋面檁条布置实例
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墙梁：墙梁的布置，应考虑设置门窗、挑檐、 遮雨篷等构件和围护材料的要求。
4.轻型门式刚架的适用范围及截面形式： (1).屋面荷载较小，横向跨度为9～24m，柱高为
4.5～9m， (2).没有吊车或设有中、轻级工作制吊车的厂房。 (3).当厂房横向跨度不超过15m，柱高不超过6m时，
屋面刚架梁宜采用等截面刚架形式。当厂房横向 跨度大于15m，柱高超过6m时，宜采用变截面刚 架形式。
房屋纵向受力情况及安 装条件确定，一般取 45~60m；
▪ 当房屋高度较大时，柱
间支撑应分层设置；
▪ 端部柱间支撑考虑温度
应力影响宜设置在第二 柱间。
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1.3 刚架设计 ❖ 1.3.1 荷载及荷载组合 ❖ 1.3.2 刚架的内力和侧移计算 ❖ 1.3.3 刚架柱和梁的设计
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1.3.1荷载及荷载组合
➢ 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。
➢ 可变荷载：屋面活荷载 、屋面雪荷载和积灰荷载 吊车荷载 、地震作用 、风荷载。
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荷载组合原则：
▪ 屋面均布活荷载不与雪荷载同时考虑，应取两者
中的较大值；
▪ 积灰荷载应与雪荷载或屋面均布活荷载中的较大
4.构件的抗弯刚度、抗 扭刚度比较小，结构 的整体刚度也比较柔。
1.1.3 门式刚架结构的应用情况
1.我国门式刚架设计规程：《门式刚架轻型房屋钢 结构技术规程》(CECS102:2002) 2.应用范围：轻型厂房、物流中心、大型超市、体 育馆、展览厅、活动房屋、加层建筑等。 3.应用规模：国内每年有一千万平方米的轻钢结构 建筑物竣工。
重量轻 工业化程度高、施
工周期短 柱网布置灵活 综合经济效益高
门式刚架结构性能：
1.门式刚架屋面体系的整体性可以依靠檩条、 隅撑来保证，从而减少了屋盖支撑的数量， 同时支撑多用张紧的圆钢做成，很轻便。
2.门式刚架的梁、柱多 采用变截面杆件，可 以节省材料。
3.组成构件的杆件较薄， 对制作、涂装、运输、 安装的要求高。
正在建设中的多层轻钢结构厂房
压型钢板外墙板
1.1.1 门式刚架结构的组成
主要承重骨架－门式刚架 檩条、墙梁 －冷弯薄壁型钢 屋面、墙面 －压型金属板、彩钢夹芯板 屋面及墙面保温芯材 －聚苯乙烯泡沫塑料、
聚氨酯泡沫塑料、岩棉等 支撑 －屋面支撑、柱间支撑
单层轻型钢结构房屋的组成
1.1.2 门式刚架结构的特点
工程实例一：
青岛南车集团，2004年4月投资新建了一座轻 钢结构生产车间，建筑面积5000平方米。于2004年 7月竣工。主体结构采用轻型单跨门式刚架形式， 吊车最大起重量为20吨，中级工作制。
为使立面效果简洁美观，屋面采用有组织内排 水形式。外墙面和屋面板均采用双层压型钢板，两 层压型钢板之间放置了耐火性能较好的岩棉保温隔 热层。