第三章轻型门式钢架设计2014-阅读版

第三型门式钢架门式刚架的结构门式刚架的主刚架支撑体系设围护结构设节点设

罗3.1门式吊车：无桥式吊或有不大于20t中、轻级工作制（A1-A5）吊车或不大于3t悬挂式起重《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102:2002第1.0.2条规定，门式刚架适用于或起重量不大于20T的A1~A5工作级别桥或起重量不大于3T的悬挂

罗3.1门式刚架

屋檐斜拉屋面直拉

通长刚性系屋脊斜拉刚性系屋面檩

通长刚性系山墙檩山墙抗风直拉

刚架山墙角

柱间支

罗3.1门式刚架支撑系屋面支撑、屋面系杆、柱间支撑、隅围护系围护系统：抗风柱、墙梁、拉屋面围护系统：檩条、拉

罗3.1门式构件1、梁、边柱——承受较大弯矩，用焊接H型钢（等截面或变截面）、热轧H型钢等截面2、中柱——受轴向力为主，用宽翼缘工字钢、矩形或 3、梁柱节点——刚架梁与边柱为刚接，梁与中柱一般铰接4、柱脚——宜用铰接；有桥式吊车、檐口较高或对刚度要求较高时，可用刚5、安装单元——刚架柱一般为独立安装单元，刚架梁可分为若干以高强度螺栓刚性连6、建筑空间——与屋架结构相比，构件横截面尺寸较小，有效利用建筑空7、结构刚度——刚架构件的刚度较好，其平面内、外的刚度差别较8、山墙——由斜梁、抗风柱和墙架组成的山墙墙架，或采用门式刚9、围护结构——用冷弯薄壁型钢（C形、Z形等）做檩条及墙梁；以压型金属板压型钢板、压型铝板）做屋面 ；采用聚苯乙 塑料、硬质聚氨塑料、岩棉、矿棉、玻璃棉等作为保温隔热材料

罗3.1门式传力路竖向荷屋面板→框架梁→基横向水平风荷侧 板→墙梁→刚架柱→基础纵向水平风荷 板→墙梁→抗风柱→屋面支撑→柱间支撑→基础吊车横向水平荷吊车轨道吊车→→刚架吊车纵向水平荷吊车轨道→吊车梁→牛腿→刚架柱→柱间支撑→

罗3.1门式门式钢架结构形式与支结构形(a)单跨刚 （b）双跨刚 （c）多跨刚(d)带挑檐 （e）带毗屋刚 （f）单坡刚

罗3.1门式3.1.3门式钢架结构形式与支结构布温度《门刚规范》第4.3.1纵向温度区段不大于

普钢横向温度区段不大于有计算依据时可适当门钢规范值更宽

结构情露天结

纵向跨度方向 柱顶跨度方向 柱顶为刚 柱顶为铰——

罗3.1门式3.1.3门式钢架结构形式与支结构布伸缩缝伸缩缝两旁设置

罗3.1门式3.1.3门式钢架结构形式与支结构布刚架《门钢规范》第4.2节跨度：一般为9~36m，常以3m高度：由使用要求确定，常为注意：当有桥式吊车时，高度不宜大于12m挑檐长度：根据使用要求确定，宜为

罗门式3.1.3门式钢架结构形式与支结构布刚架屋面坡截面形式：多采用焊接H型钢，可等柱脚形式：可铰接，可刚接【思考】右图所示刚架，柱脚是铰接还是

罗门式3.1.3门式钢架结构形式与支支撑体系《门钢规范》第4.5（1）屋盖横向支撑宜布在温度区段的第一或第二开间；当设置在第个开间时，应在第一开间相应位置设置刚性系

罗门式3.1.3门式钢架结构形式与支支撑体系《门钢规范》第4.5 和柱顶）应沿厂房全长在设置柱间支撑的开，宜同时设置屋盖横向支撑，以组成几何不变体系。屋盖横向水平支撑支点设在靠近刚架梁

罗3.1门式3.1.3门式钢架结构形式与支支撑体系《门钢规范》第4.5屋面交叉支撑一般按柔性拉杆设计，考虑一根受拉，另一根退工作。单斜杆及刚性系杆则应按压杆设计屋面（双）檩条可兼作刚性系杆。但此时檩条需按压弯构件验算

罗门式3.1.3门式钢架结构形式与支支撑体系《门钢规范》第4.5在设有带驾驶室且起重量大于15T的桥式吊车的跨间，应沿屋边缘设置纵向支撑

罗门式3.1.3门式钢架结构形式与支支撑体系

【思考】图示厂房，左侧山墙为开门方便，设了2根抗风柱，其屋面支撑布置是否合理

罗门式3.1.3门式钢架结构形式与支支撑体系柱间支撑布《门钢规范》第4.5①柱间支撑间距应根据房屋的柱距、受力情况和安条件确定，当无吊车时，宜取30~45m②当建筑物宽度大于0时，在内柱柱列宜适当增加柱间支撑。③当房屋高度较大时，宜分层设置柱间支撑。斜撑柱的夹角应在30~60度之间，宜接近45④柱间支撑可采用带张紧装置的十字交叉圆钢支

罗门式3.1.3门式钢架结构形式与支支撑体系（7）柱间支撑布⑤当设有起重量不小于5T的桥式吊车时，柱间宜采用刚性支撑。温度区段端部，吊车梁以下不宜设置刚性柱间【思考】以下两种柱间支撑布置方式，哪个更好

罗门式3.1.3门式钢架结构形式与支隅撑作用：保证钢梁下翼缘及柱的内翼缘的稳构件：通常采用单角钢制作，其稳定及连接计算应考虑13b(Q345)或1b（Q3），计算：当隅撑成对布置时，每根隅撑的计算轴压力取按下式计算值的一半N f60cos

罗门式3.1.3门式钢架结构形式与支撑体系实腹屋柱距：一般取特点： 字梁——小跨度轻型屋面，可变截面，坡度水平推力：释放——支座处设长圆自平衡——梁底设钢拉

罗门式3.1.24托受力：承受集中力作用的简支梁注意事项：建 要偏心受力下防扭转——宜用箱形梁b0宜0.25~0.5h挠度限值——

罗檩条截面形（屋面荷载较大时可采用热轧或焊接截面（较少 屋面坡度≤1/3时 屋面坡度≥1/3时作用：支撑屋面板 板）力：双向受弯简支梁或连续或简支桁特点：以冷弯实腹薄壁结构为截面高度取跨度的卷边C形槽钢，适用于屋面坡度卷边Z形钢，适用于屋面坡度

罗3.2檩条布置与连接跨度：

屋面檐

墙 可调檩条与檩托连接（兼做刚性系杆双檩条除外）直卷边或带斜卷边的Z形檩条——采用叠置搭接来实现

檩 檩

罗3.2拉条作用：给檩条提供侧向支承，减小檩沿屋面坡向跨度。拉条受拉，撑杆可受拉截面拉条（8-16mm圆钢撑杆（方管 、角钢构造：压杆长细比不超过布檩条跨度4-6m,坡度大于1/10时，设一道拉檩条跨度大于6m,三分点处各加一道拉天窗拉条一般设置在离檩条上翼缘1/3高度撑杆和拉条共同受力,限制屋脊、檩和天窗边檩条的侧向

檩条间 圆圆圆檩条间檩檩条间圆圆圆

罗3.2檩条荷载永久荷载：建筑及结构材料自可变荷载：检修荷风荷载：坡度小于15°屋面，仅计风吸力坡度大于15°屋面,同时有风吸和风兼做刚性系杆对设有隅撑的檩条，要考虑隅撑的

罗3.2檩条计算对C型檩条0对Z型檩条0pypcos0,pxpMx,My冷弯薄壁型钢：Mx My f，热轧型钢：

My 若与压型钢板可靠连接，无稳定问题,否

：冷弯薄壁型钢：

Myf，热轧型钢：

My 变形

5C

bx

挠度（门钢规范）——L/150（仅支撑轻型屋面板）、L/240（有吊顶

罗荷载及荷载组永久结构自重（屋面板、檩条、支撑、刚架、墙架等），估算时，按0.25~0.35kN/m2取值可变对受荷水平投影面积超过60m2刚架构件，可取不小于0.3kN/m2风荷载、悬挂或桥式吊车荷载(包括竖向轮压及水平制动力)作用——可采用基底剪力对无吊车且高度不大的刚架——有吊车荷载时——采用2质点简图，质点m1集中屋盖质量及上阶柱上半区段内竖向质点m2集中吊车桥架、吊车梁及上阶柱下区段与下阶柱上半段(包括墙体)的相应竖向荷

罗荷载及荷载荷载不考 作用时荷载组永久荷载×1.2+0.9（竖向可变荷载×1.4+风荷载×1.4+吊车竖向荷载×1.4+吊车可——用于计算最大弯矩及最大轴永久荷载×1.0+0.9（风荷载×1.4+邻跨吊车水平可变荷载×1.4），本组合仅用于多于计永久荷载×1.0+风荷载（吸力）×1.4——用于永久荷载×1.2+竖向可变荷载×1.4——用于计算最大弯矩及最大轴永久荷载×1.0+0.9（竖向可变荷载×1.4+吊车竖向可变荷载×1.4+吊车水平可变荷载×1.4）考 作用时荷载组计算刚 作用及自振特性时：质量取永久荷载+竖向可变荷载×0.5+悬挂吊车或桥式吊车自重计算刚架考 作用组合的内力时：（永久荷载+竖向可变荷载×0.5+悬挂吊车或桥式吊车竖向轮压 作用×1.3对轻型屋面的刚架， 设防烈度为7度而相应基本风压大于或为8度（Ⅰ、Ⅱ类场地上）而基本风压大于0.45kN/m2时 作用组合一般不起控制作用

罗3.3构件截面设刚架的内力变截面门式刚架——应采用弹性分析法，按平面结构计算内力仅当构件全部为等截面——控制性截面的内力组合：Nmax情况下Mmax及相应Nmax情况下Mmin（即负弯矩最大）及相应Nmin情况下Mmax及相应Nmin情况下Mmin及相应V

罗3.3构件截面设构件（1）变截面柱——实腹式偏压（拉）构件设平面内稳定计算：

N 2 平面外稳定计算

1 0x t y

注意：N、A取小头，M、W取大头计算长细比时，采用小头的回转半柱端的受剪承载力：变截面柱下端铰接时，应验算当不满足要求时，应对该腹板处进行加强

罗3.3构件截面设计2.构件的稳（2）——1/3时按压弯构件，否则分别验算受压和受弯强度：（抗弯、抗剪、局部压应力、折算应力梁上有集中力F作用下若未设加紧肋，则另要满2

2 32

F15t

tf 在正弯矩m1.5M(Wef1.0

在横梁负m整体稳定：侧向支撑间距与梁翼缘宽度之比满足局部稳定——同一般梁，可利用腹板的屈曲后

235

则无需挠度——L/180（仅支撑轻型屋面板及檩条）、L/240（有吊顶L/400（有悬挂起重机

罗3.3节点设计梁柱连接及梁拼接(1)节点端板不做摩擦面处理（摩擦系数取端板竖 端板横 端板斜 斜梁拼接.

罗3.3节点设计1.梁柱连接及梁拼接节

6ef（2板厚无加劲肋类端

tt

3ewN0.5aew两边当端板外伸时：t

6efew[ewb2ef(ef

)]12efew当端板平t

b4ef(ef

)]6efewf三边支承类端f

t

(b2bs)4e2]

罗3.33.3.3节点设计1.梁柱连接及梁拼接 v（）节点域剪应力验 v

——分别为节点域的宽度和厚——斜梁端部高度或节点域高——节点弯矩，对多跨刚架中间柱，取两侧斜梁端弯矩代数和或柱端（4）端板螺栓处构件腹板强度验算当 0.4P时：0.4P

Nt2——翼缘内第二排一个螺栓的轴向 ewtw

——高强度螺栓的预当Nt20.4P

Nt e

tw

——腹板厚度——腹板钢材的抗拉强度设计值 罗3.3节点设计柱计算带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水平剪力——由抗剪键及板底摩擦力传递（摩擦系数

柱底

柱底柱

柱

预应力锚

预应力锚锚 锚铰接柱 刚接柱

罗设计实例（略

罗屋面 板屋面板 板常见做屋面系；夹芯钢板作为屋面的结构层及保温；上层压型钢板（防水并承受荷载）+下层铺设超细玻璃纤维棉（保温系外侧压型钢板+中间玻璃纤维棉保温+内侧彩钢平带保温功能的夹外露式——简单便宜，防水差，适用于坡度>1/10屋板拼接构 暗扣式——防水好，抗风吸力差,适用于坡度≤1/5屋锁缝式——防水抗风好，费工，难更换，常用于平坡

罗屋面 板屋面 板连接构造和计构造要求自攻螺钉应带有防水密封胶垫，钉头部分应靠在较薄的板件一侧，中距和端距得小于螺钉直径的3倍，不得小于螺钉直径的1.5倍。受力连接中的2个。压型钢板侧向搭接处，连接件应设置在波峰自攻螺钉的适用直径为3.0-8.0mm，在受力蒙皮结构中宜选取直径不小于5mm自攻螺钉计算要求 自攻螺钉承载力

罗3.4轻 布置和连接纵墙结构布置

斜拉

1刚架门门 窗窗1跨度——纵墙墙梁一般直接与刚架柱相连，柱距即为墙梁跨

1-间距——取决于墙板的材料强度、尺寸、所受荷载的大小及门窗洞位置等，一般不超过2.5m。拉条——跨度为4~6m时，跨中宜设一道拉条；当跨度大于6m时，宜三分点处各设一道拉条。顶层墙梁处宜设拉条将拉力传至承重柱或墙架柱；