轻型钢结构门式钢架设计流程简介

1、轻型钢结构门式钢架设计流程简介轻型钢结构时钢材厚度较薄、使用经济截面且荷载较轻、使用年限不太长的结构，承重构件。轻质围护结构与配套的保温隔热材料及各种连接件、零配件和密封材料所组成。门式刚架轻型房屋钢结构适用范围：单跨或多跨，跨间内可设置夹层， 屋面坡度可以为1/81/20 ，但一般厂房屋面坡度常取1/20 ，吊车工作级别不高于A5、起重量不宜超过20t ，檐口高度一般为9m，不超过 18m。门式刚架结构的特点：1 ，采用轻型屋面，可减小梁柱截面及基础尺寸。2. 刚架侧向刚度可就檩条和墙梁的隅撑保证，以较少纵向刚性构件和减小翼缘宽度。3. 跨度较大的刚架可采用改变腹板高度、厚度及翼缘宽度的变截

2、面。4.刚架的腹板允许其部分失稳，利用其屈曲后的强度，按有效宽度设计， 可通过在关键部位设置加劲肋来减小腹板厚度，。5. 竖向荷载通常是设计的控制荷载，地震作用一般不起控制作用。但当风荷载较大或房屋较高时，风荷载的作用不应忽视。一 厂房建筑尺寸及结构形式工程名称：天津神硕能源科技有限公司厂房工程简介：本工程采用门式刚架轻型房屋钢结构。厂房总宽度78m，共分 4 跨 , 其中主体结构 3 跨，跨度各 21m，局部附房 1 跨，跨度 15m；厂房总长度 105m；厂房刚架榀数 15 榀，其中三跨刚架榀数 8 榀，带局部附房 4 跨刚架榀数 7 榀；屋面坡度5%。二 荷载取值屋面永久荷载：彩色压型钢

3、板/m2 屋面檩条及保温/m2 屋面活荷载：/m2 /m2设备吊挂活荷载：/m2 屋面雪荷载：/m2基本风压：/m2地面粗糙度为B 类三 带吊车的门式钢架应首先根据吊车样本确定牛腿高度、檐口高度吊车样本吊车工作制及相应的工作级别吊车工作制吊车种类举例工作级别A1A2 A3A5 轻级工作制安装、维修用的起重机中级工作制生产车间及仓库用的一般软钩吊车根据神硕甲方提供吊车厂家样本：16tLDA型电动单梁桥式起重机一台，轮距，起升高度9m，起重机总重最大轮压，最小轮压；10tLDA 型电动单梁桥式起重机两台，轮距，起升高度9m，起重机总重最大轮压，最小轮压。小车重取值为×起重量。牛腿高度的确

4、定在 16t 吊车样本中， H1 是吊钩起吊高度到轨顶标高的距离，此次吊车样本中为 1877mm； H2 是轨顶标高到吊车主梁的距离此次吊车样本中为 1123mm ；其上有 200mm的安全距离。在确定牛腿高度时，先确定吊车的起吊高度，此次甲方要求起吊高度为，即轨顶标高为+H1; 轨道选用GDDL-2,高度为 140mm;吊车梁高度为 700mm;牛腿最低顶标高为：6500+H1-140-700-20=7517mm，故此次牛腿标高设定为。檐口高度的确定吊车主梁顶标高为：7600+20+700+140+H2=9583mm， 设备需要净空为 300mm，主刚架梁高 650mm， 则檐口最低高度为：

5、9583+200+300+650=10733mm，故此次檐口标高设定为。四 结构平面布置屋面横向支撑1） 屋面支撑的主要作用是承担和传递纵向水平荷载，保证屋架的整体稳定。2 ） 厂房单元两端第一开间各设一道横向水平支撑，中间每隔约60m再设一道。如果第一开间内不能设置时，可设置在第二开间内，但必须注意，第一开间内相应传递水平荷载的杆件应该设计成压杆。3） 在建筑物内，当柱列有不同柱距时，或当建筑物有高低跨变化时，应设置纵向水平支撑提高结构的整体性，调整结构抗侧刚度的分布，以求减小各刚架柱纵向水平位移的差异，使结构受力均匀、合理。当建筑物平面布置不均匀时，如果局部凸出、凹进、抽柱等情况时，为提高

6、结构的整体抗侧力，在上述区域均需设置纵横向封闭的连续水平支撑系统。屋盖水平支撑中交叉腹杆按受拉构件设计，满足强度、长细比要求，长细比限值400。压杆同屋面系杆。屋面系杆1）柱间及屋脊处沿房屋全长必须设置2） 刚性系杆按压杆考虑，需要满足强度、长细比、稳定性要求， 可用钢管， 也可采用双角钢。 在建筑物跨度较小、高度较低的情况下，可檩条兼任，但檩条按压弯构件设计，并应保证檩条平面外的长细比和稳定性。目前程序PKPM工具箱中只能把系杆归于多层柱间支撑中计算，且只能以角钢计算。实际工程中可手算。柱间支撑柱间支撑的作用：1 ）与框架柱组成刚强纵向框架，以保证厂房骨架的整体稳定和纵向刚度；2 ）为框架柱

7、平面外提供可靠的支撑或减少柱在框架平面外的计算长度； 3 ）承受厂房端部山墙的风荷载，吊车纵向水平荷载及其他纵向力；4 ）在地震区承受厂房的纵向水平地震作用。柱间支撑的组成；1 ）屋架端部高度范围内的竖向支撑和上、下系杆； 2 ）在吊车梁或吊车桁架以上至屋架下弦间设置的上段柱支撑；3 ）在吊车梁或吊车桁架以下至柱脚处设置的下段柱支撑和下段柱系杆。柱间支撑的布置应满足下列条件：1 ）应满足房屋生产净空的要求。2 ）应满足房屋纵向刚度的要求，同时还应考虑柱间支撑的设置对房屋结构温度变形的影响及此产生的附加应力。3）柱间支撑的设置应与屋盖支撑布置相协调，一般均与屋盖上、下弦横向支撑及垂直支撑设在同一

8、柱距内。4）每一温度区段的每一列柱，一般均宜设置柱间支撑。5）下段柱支撑的位置是决定纵向结构变形的方向和产生温度应力的大小，因此，应尽可能设在温度区段的中部。6）等截面柱的柱间支撑，一般在沿柱的中心线设置单片支撑。柱间支撑的截面形式：1）单片支撑常采用单角钢、两个角钢组成的T 型截面、两槽钢组成的工字型截面或方管截面。2 ）双片支撑一般采用不等边角钢以长肢与柱连接及槽钢组成的截面形式。3 ）双片支撑之间采用缀条相连接，当双片支撑的间距小于600mm时采用横杆式，当双片支撑的间距大于600mm时则采用斜杆式。此次设计欠缺点：在抗震规范中第一条。厂房单元的各纵向柱列，应在产房单元中部布置一道下柱柱

9、间支撑；当 7 度厂房单元长度大于 120m，8 度和 9 度厂房单元大于 90m时，应在厂房单元 1/3 区段内各布置一道下柱支撑；当柱距数不超过 5 个且厂房长度小于 60m，亦可在厂房单元的两端布置下柱支撑；上柱柱间支撑应布置在厂房单元两端和具有下柱支撑的柱间。综上所述，得出结论，一般厂房两端的下柱柱间支撑是不用设置的。这次神硕能源厂房均设置了下柱柱间支撑，其实无形间增加了用钢量。柱间支撑设置原则：1）柱间支撑斜杆倾角3555 度间2）单层柱间支撑斜杆一般按拉杆考虑；如果建筑高度较高时，柱间支撑可设计为两层或三层，斜杆设计为拉杆，但水平杆件必须设置，且应按刚性压杆设计。杆件需满足强度及长

10、细比要求。柱间支撑计算可采用PKPM工具箱计算。隅撑隅撑是是实腹式门式刚架轻型钢结构房屋中特有的构件。隅撑设置在刚架斜梁下翼缘与檩条之间或刚架边柱内翼缘与墙梁之间。对刚架斜梁和刚架边柱的稳定性起支撑作用。隅撑是一种辅助杆件，不独立成为一个系统。刚架斜梁隅撑的作用是防止斜梁在下翼缘受压时出现侧向失稳。隅撑一般采用角钢，与檩条或墙梁的夹角不应小于 35 度，最小可采用 40X4 角钢。隅撑使用螺栓与横梁或边柱和檩条或横梁相连。隅撑按轴心受压构件计算，可采用PKPM工具箱计算。五 构件截面尺寸的初步确定刚架柱与刚架梁建立计算模型时必须初步确定构件的截面尺寸，选择截面尺寸时必须保证构件各板件的尺寸能满

11、足基本构造要求，以保证构件整体稳定与局部稳定的前提，主要构件的长细比与高厚比确定。受压构件长细比限值构件类别长细比限值备注主要构件 180在永久荷载与风荷载组合作用下受其他构件，支撑与隅撑220压的构件，其长细比不宜大于250 受拉构件长细比限值受静态荷载或间接承受动态荷载的构件类别直接承受动态荷载的结构结构桁架构件350 250吊车梁与吊车桁架以下的柱间支撑300其他支撑400斜梁截面的高度可取跨度的1/201/55h 梁 =75m/2075m/55=375mm柱截面高度取柱高的1/101/20h 柱 =10m/1010m/20=1000mm500mm截面高度与宽度之比 h/b 可取 25

12、截面的高度 h 与宽度 b 通常以 10mm为模数，翼缘板厚度 t 6mm时，以 2mm为模数，腹板厚度 tw 可取 4、5、 6mm及 >6mm，超过 6mm以 2mm为模数。为了保证梁柱等主要构件的局部稳定性，工字型截面构件受压翼缘板的自外伸宽度b 与其厚度t 应满足：b/t15235/fy工字型截面构件腹板的计算高度hw与其厚度tw之比应满足：hw/tw250235/fy工程采用强度等级为Q345的钢材，则：235/fy235/345屋面檩条一般屋面檩条均采用连续简支实腹式檩条。实腹式檩条应垂直于屋面放置，对C 型、 Z 型和角钢檩条，宜将上翼缘肢尖朝向屋背方向，其跨高比一般为1/

13、301/40 。轻型钢结构时钢材厚度较薄、使用经济截面且荷载较轻、使用年限不太长的结构，承重构件。轻质围护结构与配套的保温隔热材料及各种连接件、零配件和密封材料所组成。门式刚架轻型房屋钢结构适用范围：单跨或多跨，跨间内可设置夹层， 屋面坡度可以为1/81/20 ，但一般厂房屋面坡度常取1/20 ，吊车工作级别不高于A5、起重量不宜超过20t ，檐口高度一般为9m，不超过 18m。门式刚架结构的特点：1 ，采用轻型屋面，可减小梁柱截面及基础尺寸。2. 刚架侧向刚度可就檩条和墙梁的隅撑保证，以较少纵向刚性构件和减小翼缘宽度。3. 跨度较大的刚架可采用改变腹板高度、厚度及翼缘宽度的变截面。4.刚架的

14、腹板允许其部分失稳，利用其屈曲后的强度，按有效宽度设计， 可通过在关键部位设置加劲肋来减小腹板厚度，。5. 竖向荷载通常是设计的控制荷载，地震作用一般不起控制作用。但当风荷载较大或房屋较高时，风荷载的作用不应忽视。一 厂房建筑尺寸及结构形式工程名称：天津神硕能源科技有限公司厂房工程简介：本工程采用门式刚架轻型房屋钢结构。 厂房总宽度 78m，共分 4 跨 , 其中主体结构 3 跨，跨度各 21m，局部附房 1 跨，跨度 15m；厂房总长度 105m；厂房刚架榀数 15 榀，其中三跨刚架榀数 8 榀，带局部附房 4 跨刚架榀数 7 榀；屋面坡度5%。二 荷载取值屋面永久荷载：彩色压型钢板/m2

15、屋面檩条及保温/m2 屋面活荷载：/m2 /m2设备吊挂活荷载：/m2屋面雪荷载：/m2基本风压：/m2地面粗糙度为B 类三 带吊车的门式钢架应首先根据吊车样本确定牛腿高度、檐口高度吊车样本吊车工作制及相应的工作级别吊车工作制吊车种类举例工作级别A1A2 A3A5 轻级工作制安装、维修用的起重机中级工作制生产车间及仓库用的一般软钩吊车根据神硕甲方提供吊车厂家样本：16tLDA型电动单梁桥式起重机一台，轮距，起升高度9m，起重机总重最大轮压，最小轮压；10tLDA 型电动单梁桥式起重机两台，轮距，起升高度9m，起重机总重最大轮压，最小轮压。小车重取值为×起重量。牛腿高度的确定在 16t

16、 吊车样本中， H1 是吊钩起吊高度到轨顶标高的距离，此次吊车样本中为 1877mm； H2 是轨顶标高到吊车主梁的距离此次吊车样本中为 1123mm ；其上有 200mm的安全距离。在确定牛腿高度时，先确定吊车的起吊高度，此次甲方要求起吊高度为，即轨顶标高为 +H1; 轨道选用 GDDL-2,高度为 140mm;吊车梁高度为 700mm;牛腿最低顶标高为：6500+H1-140-700-20=7517mm，故此次牛腿标高设定为。檐口高度的确定吊车主梁顶标高为：7600+20+700+140+H2=9583mm， 设备需要净空为 300mm，主刚架梁高 650mm， 则檐口最低高度为：9583

17、+200+300+650=10733mm，故此次檐口标高设定为。四 结构平面布置屋面横向支撑1） 屋面支撑的主要作用是承担和传递纵向水平荷载，保证屋架的整体稳定。2 ） 厂房单元两端第一开间各设一道横向水平支撑，中间每隔约60m再设一道。如果第一开间内不能设置时，可设置在第二开间内，但必须注意，第一开间内相应传递水平荷载的杆件应该设计成压杆。3） 在建筑物内，当柱列有不同柱距时，或当建筑物有高低跨变化时，应设置纵向水平支撑提高结构的整体性，调整结构抗侧刚度的分布，以求减小各刚架柱纵向水平位移的差异，使结构受力均匀、合理。当建筑物平面布置不均匀时，如果局部凸出、凹进、抽柱等情况时，为提高结构的整

18、体抗侧力，在上述区域均需设置纵横向封闭的连续水平支撑系统。屋盖水平支撑中交叉腹杆按受拉构件设计，满足强度、长细比要求，长细比限值 400。压杆同屋面系杆。屋面系杆1）柱间及屋脊处沿房屋全长必须设置2） 刚性系杆按压杆考虑，需要满足强度、长细比、稳定性要求， 可用钢管， 也可采用双角钢。 在建筑物跨度较小、高度较低的情况下，可檩条兼任，但檩条按压弯构件设计，并应保证檩条平面外的长细比和稳定性。目前程序PKPM工具箱中只能把系杆归于多层柱间支撑中计算，且只能以角钢计算。实际工程中可手算。柱间支撑柱间支撑的作用：1 ）与框架柱组成刚强纵向框架，以保证厂房骨架的整体稳定和纵向刚度；2 ）为框架柱平面外

19、提供可靠的支撑或减少柱在框架平面外的计算长度； 3 ）承受厂房端部山墙的风荷载，吊车纵向水平荷载及其他纵向力； 4 ）在地震区承受厂房的纵向水平地震作用。柱间支撑的组成； 1 ）屋架端部高度范围内的竖向支撑和上、下系杆； 2 ）在吊车梁或吊车桁架以上至屋架下弦间设置的上段柱支撑； 3 ）在吊车梁或吊车桁架以下至柱脚处设置的下段柱支撑和下段柱系杆。柱间支撑的布置应满足下列条件：1 ）应满足房屋生产净空的要求。2 ）应满足房屋纵向刚度的要求，同时还应考虑柱间支撑的设置对房屋结构温度变形的影响及此产生的附加应力。3）柱间支撑的设置应与屋盖支撑布置相协调，一般均与屋盖上、下弦横向支撑及垂直支撑设在同一

20、柱距内。4）每一温度区段的每一列柱，一般均宜设置柱间支撑。5）下段柱支撑的位置是决定纵向结构变形的方向和产生温度应力的大小，因此，应尽可能设在温度区段的中部。6）等截面柱的柱间支撑，一般在沿柱的中心线设置单片支撑。柱间支撑的截面形式：1）单片支撑常采用单角钢、两个角钢组成的T 型截面、两槽钢组成的工字型截面或方管截面。2 ）双片支撑一般采用不等边角钢以长肢与柱连接及槽钢组成的截面形式。3 ）双片支撑之间采用缀条相连接，当双片支撑的间距小于600mm时采用横杆式，当双片支撑的间距大于600mm时则采用斜杆式。此次设计欠缺点：在抗震规范中第一条。厂房单元的各纵向柱列，应在产房单元中部布置一道下柱柱

21、间支撑；当 7 度厂房单元长度大于 120m，8 度和 9 度厂房单元大于 90m时，应在厂房单元 1/3 区段内各布置一道下柱支撑；当柱距数不超过 5 个且厂房长度小于 60m，亦可在厂房单元的两端布置下柱支撑；上柱柱间支撑应布置在厂房单元两端和具有下柱支撑的柱间。综上所述，得出结论，一般厂房两端的下柱柱间支撑是不用设置的。这次神硕能源厂房均设置了下柱柱间支撑，其实无形间增加了用钢量。柱间支撑设置原则：1）柱间支撑斜杆倾角3555 度间2）单层柱间支撑斜杆一般按拉杆考虑；如果建筑高度较高时，柱间支撑可设计为两层或三层，斜杆设计为拉杆，但水平杆件必须设置，且应按刚性压杆设计。杆件需满足强度及长细比要求。柱间支撑计算可采用PKPM工具箱计算。隅撑隅撑是是实腹式门式刚架轻型钢结构房屋中特有的构件。隅撑设置在刚架斜梁下翼缘与檩条之间或刚架边柱内翼缘与墙梁之间。对刚架斜梁和刚架边柱的稳定性起支撑作用。隅撑是一种辅助杆件，不独立成为一个系统。刚架斜梁隅撑的作用是防止斜梁在下翼缘受压时出现侧向失稳。隅撑一般采用角钢，与檩条或墙梁的夹角不应小于 35 度，最小可采用 40X4 角钢