门式钢架设计规范

门式钢架设计规范篇一：轻型门式刚架设计大作业 XX轻型门式钢架大作业设计任务书 XX,9,8，土木 1004,1005班 设计题目：*集团轻钢结构设计 建设地点：武汉市（地形图见附图 1） 工程概况 *集团轻钢结构房屋工程的具体要求如下： 1、长度 120m，柱网分别为，跨度分别为21m、24m、27m，檐口高度为 9m，屋面坡度为1/10，1/11，屋面材料为单层彩板或夹芯板，墙面材料单层彩板或夹芯板，天沟为彩板天沟或钢板天沟。 2、荷载：静荷载当无有吊顶时为/m，有吊顶时为/m；活荷载为/m 2 2 2 2 2 （计算刚架时） 、/m（计算檩条时） ；基本风压/m，地面粗糙度为 B类；雪荷载为 /m2；地震设防烈度为 6度。 3、所有建筑应尽量采用铝合金隔热门窗；建筑外观要求美观、新颖，能够充分体现轻钢结构建筑的美学特点。设计原始资料 1）气象资料 该地区为三级气候分区，其基本气象资料为： 最冷月平均气温：；最热月平均气温：。 极端最低温度5；极端最高温度 41。 平均年总降雨量 mm,日最大降雨量 mm。 最大积雪深度：32 mm。最大冻土深度：10 mm。 冬季平均风速 m/s，夏季平均风速 m/s，30 年一遇最大风速 m/s。 常年主导风向：东北 夏季主导风向：西南风 冬季主导风向：东北风 2）地质水文资料 建筑物场地地势平坦，地表高程，地下水位标高，无腐蚀性。经地质勘测，地表剖面为：表层耕杂土；以下有深的亚粘土；再往下为厚砂卵层。亚粘土可做持 23 力层，地基承载力标准值为 120KN/m,地基土容重为19KN/m。 3）材料规格 钢材：门式刚架采用 Q235钢，楼面梁、屋面檩条、墙架、檩条采用 Q235-B 螺栓：采用扭剪型高强度螺栓级,普通螺栓采用六角头螺栓（C 级） ； 焊条：手工焊、自动埋弧焊和 CO2气保护焊； 基础混凝土?C20,垫层混凝土?C10； 钢筋：直径?12mm 为级钢筋，直径?10mm 为级钢筋。 4）地震设防烈度 6度 ； 建设规模以及标准 1） 建筑规模：建筑面积约 108?21?2268m，为单层钢结构建筑。 2） 建筑防火等级：二级 2 3） 建筑防水等级：二级 4） 建筑装修等级：高级 其它设计要求及资料单跨双坡门架 设计依据 建筑结构荷载规范（GB50009XX） 钢结构设计规范（GB50017XX） 门式刚架轻型房屋钢结构技术规程CECS102: XX 冷弯薄壁型钢结构技术规范（GB50018XX） 建筑制图标准（GBJ10487） 参考资料 轻型钢结构设计手册 冷弯薄壁型钢结构设计手册 建筑结构构造资料集 （上、下册） 建筑钢结构设计手册 （上、下册） 钢结构连接节点设计手册 钢结构设计与计算 房屋建筑学 （中国建筑工业出版社） 钢结构 （王国周著） 钢结构 （魏明钟） 轻型门式刚架 （张其林）设计题目排列 每人单独一题。屋架的跨度 L（m） 、柱距（m） 、屋面坡度 i及荷载形式按下面列表的序号选择 建筑设计建筑设计指导思想 1）设计满足生产工艺的要求，这是对设计的基本要求。 2）应创造良好的操作环境，有利于保证工人健康和提高劳动生产率。 3）应满足有关技术要求： (1) 厂房应具有必要的坚固耐久性能，使在外力、温湿度变化、化学侵蚀等各种不利因素作用下可以确保安全；(2) 厂房建筑应具有一定的灵活应变能力，在满足当前使用的基础上，适当考虑到以后设备更新和工艺改革的需要，使远近期结合，提高通用性，并为以后的厂房改造和扩建提供条件； (3) 设计厂房时应遵守国家颁布的有关技术规范与规程。4）工业建筑设计中要注意提高建筑的经济、社会和环境的综合效益，三者间不可偏废。 5）工业建筑在适用、安全、经济的前提下，把建筑美与环境美列为设计的重要内容，美化室内外环境，创造良好的工作条件。 建筑布置 综合考虑工艺、结构和经济三方面的要求，按照钢结构设计规范，厂房可不设置伸缩缝，厂房柱网具体布置如下图所示： 构造简要说明 1）屋面及墙面构造 屋面板和墙面板采用 75mm厚岩棉夹芯彩板，在其纵横向搭接处均应设置连续密封胶条。屋面的坡度为 1：10的双坡屋面，采用内天沟有组织排水。 2）地面构造 厂房的地面用素土夯实后铺 80厚 C10混凝土，然后用 20厚 1：2 水泥砂浆抹面。室内地坪标高为?，室外地坪为-，在进厂房门的室内外做成斜坡。 3）刚架防锈处理 用各色硼钡酚醛防锈漆 F53-9打底，在选用各色醇酸磁漆 C04-42作面漆。 4结构设计计算书结构体系 本设计结构体系为横向单跨双坡门式刚架承重体系，跨度 21米，门式刚架斜梁坡度为 1:10。纵向为檩条支撑体系，20 跨，柱距 6米。屋面板和墙面板采用 75mm厚岩棉夹芯彩板，在其纵横向搭接处均应设置连续密封胶条。 结构布置 1.柱网布置 综合考虑工艺、结构及经济三个方面的要求，确定厂房柱网布置为：纵向 20跨，跨度 6米，横向单跨，跨度 21米。 2.横向框架结构的主要尺寸、框架柱及横梁 (1) 横向框架的结构尺寸 采用单跨双坡门架，门架横梁与门架柱刚性连接，刚架柱与地基础的连接为锚栓刚性连接。结构示意图如下： 图 1 结构示意图 框架主要尺寸为： （1）跨度：21m （2）柱高： （3）柱距： 6m 横梁坡度为 1:10 （2）框架柱及横梁 框架柱采用等截面 H型钢柱，钢材采用 Q235钢，横梁采用分段变截面焊接工字形截面，钢材采用 Q235钢。 3. 墙架及柱间支撑布置 墙架系由横梁（墙梁）及拉条、窗镶边构件、墙架柱、抗风柱等构件组成。其作用是支撑墙体，保证墙体的稳定，并将墙体承受的风荷载传递到厂房骨架和基础上。 柱间支撑为交叉腹杆体系，交叉腹杆体系最为经济且刚度较大。 4. 屋盖支撑布置 篇二：门式刚架设计须注意的一些问题门式刚架设计须注意的一些问题 一、 依据规范 1、 无吊车厂房： 厂房高度（檐口处）10M 以下：柱脚为铰接，钢梁、钢柱为变截面，按门刚规程设计。 厂房高度（檐口处）10M 以上：柱脚为刚接，钢梁为变截面或等截面、钢柱为等截面，除按门刚规程设计外，也应按抗震规范中单层钢结构的有关规定采取加强措施。 2、 有吊车厂房： 吊重 Q20t 工业厂房：梁柱 H形等截面或梁 I变截面，柱脚刚接，柱高在 13M以内，按照国标 04SG518-3门式刚架轻型房屋钢结构（有吊车） 标准执行。 吊重 20t 二、 荷载取值： 1、 雪荷载新荷载规范明确要求对雪荷载敏感结构（大跨度轻 质屋盖）应采用 100年重现期的雪压值（荷载规范条）。 L2、 风荷载体形系数 s 在柱较高时 0 h 取值，更有效保证刚架设计安全。 三、 结构计算结果分析： 1、 考虑钢结构制作施工的不利因素，屋面梁的应力比控制宜 在左右，柱以下。 2、 对于 H形截面的梁柱,STS 软件计算书给出的腹板高厚比 和翼缘宽厚比若不满足抗震规范要求时应调整加强。 四、 钢柱脚基础： 1、 一般采用混凝土独基，计算基础最大应力时要注意车间地 面荷载的影响。 2、 基础台阶的高宽比应满足 b/h,不满足时应提高台阶 高度（此点是独基公式适用范围，基底不出现零应力区。见地基规范条） 。 3、 车间围护墙的基础梁应设在冻土层以下或采用防冻胀措 施车间大门处的低梁应断开。 4、 采用 CFG桩复合地基事柱基础最终沉降值?50mm,沉降 差。 五、 结构体系的稳定性： 门刚无抗震等级，但应考虑结构体系稳定性及不同设防烈度的构造措施，参照抗震规范表执行。屋面支撑 屋面支撑体系设定是增加屋面整体刚度，有效传递吊车刹车力、风力、地震力等水平荷载，并保证屋面安装和使用的稳定性，屋面支撑设置应注意以下几点：（1） 屋面体系的纵向两端和中间应设置横向水平支撑并与 柱间支撑的设置相对应。 （2） 屋脊处设置通常的纵向刚性系杆。 （3） 屋面跨度大于 15m时应在跨中（或横向水平支撑交叉点 处）设置一道通长的系杆，无吊车时设拉系杆，有吊车时设压系杆。 （4） 有托架或抽柱区域应沿纵向设置局部或通长的纵向水 平支撑。 （5） 跨度较大且 Q16t 时，应设置由横向水平支撑及水平 系杆组成的屋盖支撑体系。 1 纵向设定通长系杆以保证屋面整体稳定，并有效传递水平力，不应省略。 2 应慎重选用圆钢作为水平较叉支撑。仅用于 6度无吊车且屋面和在较小的较低的门刚中使用。 柱间支撑：设置位置一定要与屋面水平支撑相对应（在同一柱间） 。1 应进行风荷载、吊车纵向水平力作用下，地震力作用下的柱间支撑验算，并控制柱间支撑的长细比 200，2 地 震设防区不应采用圆钢作柱间支撑。山墙支撑；是山墙宽度及高度而定，参照国标图集02SG518-1;04SG518-3。 隅撑设置： 抽柱刚架的弹性支座托架梁设置：有托架梁时，次刚架的托架梁的支座沉陷必须输入计算。其沉陷的位移值可事先按单跨或多跨连梁的挠度来确定。P 为屋面梁的集中力，集中力作用下的垂直位移?，此竖向位移即为次刚架的弹性支座的竖向位移。 六、 重要节点： 1、 柱顶节点：门刚规程新增了节点刚度计算的要求，见条。原门刚规程未对梁柱连接节点刚度做出要求，这对转动刚度较大的梁柱节点按理想刚接的刚架分析内力是没有问题的。然而当节点的转动刚度较弱与理想刚节点相差较大时，仍按理想刚接的刚架分析内力，按原规程条文确定柱计算长度计算柱在刚架平面内的稳定，与实际状态有较大偏离。计算结果失真，将导致门式刚架可靠度不足，甚至成为安全隐患。门式刚架的屋面、墙面的蒙皮效应对房屋整体刚度的加强有利，有很大加强，但不能代替刚架本身的刚度要求。因此规程修订增加了节点转动刚度的控制要求，引用了欧盟钢结构设计规范 EC3的计算公式，当满足该公式要求时，梁柱节点连接接近于理想刚接。 梁柱连接节点无论采用何种形式，均要验算节点域的剪应力，当不满足要求时应加厚节点腹板和设斜向加劲肋板。 2、 柱脚节点：外露式柱脚应验算柱底水平抗剪承载力，不满足时应设抗剪键并预留槽口；插入式柱脚得主插入深度，I 字形截面 H2Hc 或 600；方管柱 H3Hc 或 1000。 3、 抗风柱顶节点：平面位置在屋面水平支撑节点上与屋面支 撑结合设置，保证屋面梁在水平力作用下的稳定性。 4、 托架梁与屋面梁连接节点：屋面梁直接支承在托架梁上时， 应在托架梁与屋面梁之间设隅撑，以增加屋面梁平面外的稳定性。当为平接时应补充接点处的连接计算。 篇三：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 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1030kg/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 1/201/30。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。 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，使其能参与结构的整体工作。 (3)组成构件的杆件较薄，设计中应考虑对制作、安装、运输的要求。 (4)设计中应充分考虑锈蚀对结构构件截面削弱的影响。 (5)门式刚架的梁柱多采用变截面杆件，梁柱腹板在设计时考虑利用屈曲后的强 度，所以塑性设计不再适用。(6)设计中对轻型化带来的后果必须注意和正确处理，比如风力可使轻型屋面的荷载反向等。 2 结构形式和结构布置 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 1/201/8。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。 结构布置 刚架的建筑尺寸和布置。 门式刚架的跨度宜为 936m，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9m。门式刚架的合理间距应综合考虑刚架跨度、荷载条件及使用要求等因素，一般宜取 6m、 、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） 。 檩条和墙梁的布置 檩条间距的确定应综合考虑天窗、通风屋脊、采光带、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。侧墙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。 支撑和刚性系杆的布置 (1)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。 (2)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。 (3)端部支撑宜设在温度区段端部的第一或第二个开间。柱间支撑的间距应根据房屋纵向受力情况及安装条件确定，一般取 3045m，有吊车时不宜大于 60m。 (4)当房屋高度较大时，柱间支撑应分层设置；当房屋宽度大于 60m时，内柱列宜适当设置支撑。 (5)当端部支撑设在端部第二个开间时，在第一个开间的相应位置应设置刚性系杆。 (6)在刚架的转折处（边柱柱顶、屋脊及多跨刚架的中柱柱顶）应沿房屋全长设置刚性系杆。 (7)由支撑斜杆等组成的水平桁架，其直腹杆宜按刚性系杆考虑。 (8)刚性系杆可由檩条兼做，此时檩条应满足压弯构件的承载力和刚度要求，当不满足时可在刚架斜梁间设置钢管、H 型钢或其他截面形式的杆件。 (9)当房屋内设有不小于 5t的吊车时，柱间支撑宜用型钢；当房屋中不允许设置柱间支撑时，应设置纵向刚架。3 刚架设计 荷载及荷载组合 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。 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。 荷载组合 荷载组合一般应遵从建筑结构荷载设计规范GB50009-XX的规定，针对门式刚架的特点， 门式刚架轻型房屋钢结构技术规程CECS102:98 给出下列组合原则： (1)屋面均布活荷载不与雪荷载同时考虑，应取两者中较大值。 (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的规定。 (5)当需要考虑地震作用时，风荷载不与地震作用同时考虑。 刚架内力和侧移计算 内力计算 对于变截面门式刚架，应采用弹性分析方法确定各种内力，只有当刚架的梁柱全部为等截面时才允许采用塑性分析方法。变截面门式刚架的内力通常采用杆系单元的有限元法（直接刚度法）编制程序上机计算。地震作用的效应可采用底部剪力法分析确定。 根据不同荷载组合下的内力分析结果，找出控制截面的内力组合，控制截面的位置一般在柱底、柱顶、柱牛腿连接处及梁端、梁跨中等截面。控制截面的内力组合主要有： (1)最大轴压力 Nmax和同时出现的 M及 V的较大值。 (2)最大弯矩 Mmax和同时出现的 N及 V的较大值。 (3)最小轴压力 Nmin和相应的 M及 V，出现在永久荷载和风荷载共同作用下，当柱脚铰接时 M=0。 侧移计算 变截面门式刚架的柱顶侧移应采用弹性分析方法确定，计算时荷载取标准值，不考虑荷载分项系数。如果最后验算时刚架的侧移刚度不满足要求，需采用下列措施之一进行调整：放大柱或（和）梁的截面尺寸，改铰接柱脚为刚接柱脚；把多跨框架中的个别摇摆柱改为上端和梁刚接。 刚架柱和梁的设计 (1)梁柱板件的宽厚比限值和腹板屈曲后的强度利用。（主要包括梁柱板件的宽厚比限值验算、腹板屈曲后强度利用验算、腹板的有效宽度验算等内容） (2)刚架梁柱构件的强度验算。 (3)梁腹板加劲肋的配置。 （梁腹板应在中柱连接处、较大固定集中荷载作用处和翼缘转折处设置横向加劲肋） (4)变截面柱在刚架平面内的计算长度确定。 (5)变截面柱在刚架平面内的整体稳定计算。 (6)变截面柱在刚架平面外的整体稳定计算。 (7)斜梁和隅撑的强度和稳定性计算。 (8)节点设计。 （包括斜梁与柱的连接及斜梁拼接、柱脚设计、牛腿设计、摇摆柱与斜梁的连接构造等内容）4 辅属结构构件设计 压型钢板设计 (1)压型钢板材料的选择可根据建筑功能、使用条件、使用年限和结构形式等因素考虑，钢板基板的材料有 Q215钢和 Q235钢，工程中多用 Q235-A钢。 (2)压型钢板的截面形式较多，根据波高的不同，一般分为低波板、中波板