浅谈门式刚架的发展概况及工程应用

1、 网络教育学院本 科 生 毕 业 论 文（设 计） 题 目：浅谈门式刚架的发展概况及工程应用学习中心： 重庆奥鹏学习中心16VIP 层 次： 专科起点本科 专 业： 土木工程 年 级： 2013年秋季 学 号： 131511403201 学 生： 何 帆 指导教师： 张园园 完成日期： 2014年07月03日 内容摘要目前,轻型门式刚架结构因其用钢量少,结构自重轻,施工速度快,综合经济效益高等优点,得到了迅猛的发展。往往在实际结构中,轻型门式刚架的构件与不在同一平面内的其他构件相联系,形成了三维的空间传力体系。但现有的门式刚架计算基本上以平面模型为主,难以考虑结构的空间共同作用。因此,本文分别

2、对竖向荷载和水平荷载作用下轻型门式刚架的空间共同工作特性进行了分析研究,对影响轻钢门式刚架空间共同作用的构件选取进行了优化,以期在设计和应用中达到科学经济的目的。关键词：门式钢架；发展；应用 目 录内容摘要I引 言11 门式刚架的发展概况21.1 适用范围21.2 门式刚架的发展现状22 门式刚架的主要结构特点32.1 结构优点32.2 力学模型32.3 屋面支撑设计43 门式刚架的主要设计要点53.1 设计与施工要点53.1.1 设计53.1.2 施工53.2 屋面活荷载的取值和布置53.3 合理跨度的确定63.4 刚架最优间距的确定63.5 柱脚的抗风措施64 门式刚架的主要工程应用84.

3、1 门式刚架的结构形式和设计原则84.2 门式刚架应用工程实例84.2.1结构选型和布置84.2.2算例分析和计算结果94.2.3节点设计和施工安装104.3 门式刚架发展和应用前景115 常见的技术问题及解决办法135.1 节点问题135.2 构件的加工制作135.3 预埋件（锚栓）问题现象135.4 锚栓不垂直现象135.5 锚栓连接问题现象145.6 现场焊缝现象145.7 柱垂直偏差过大146 结论与展望15参考文献16引 言钢结构通常是由型钢和钢板等制成的梁、析架、柱、板等构件组成的工程结构。各部分之间用焊缝、螺栓或铆钉连接,有些钢结构还部分采用钢丝绳或钢丝束。钢结构与钢筋混凝土结构

4、、木结构和砖石等砌体结构都是工程结构的不同分支。它按行业通常分为轻型钢结构!高层钢结构!住宅钢结构!空间钢结构和桥梁钢结构五大子类。钢结构体系具有材质均匀、强度高、塑性韧性好、自重轻、密封性好、安装快捷、施工周期短、投资回收快、环境污染少等优点。与钢筋混凝土结构相比,更具有在，高、大、轻。三个方面发展的独特优势。在全球范围内,特别是发达国家和地区,钢结构在建筑工程领域中得到了合理、广泛的应用。钢结构的发展与应用和当时的钢铁冶炼技术和钢铁产量有着密切地关系。我国古代钢铁冶炼技术在世界处于领先地位,因此我国钢结构有着悠久的历史。公元前200多年的秦始皇时代就己用生铁建造桥墩,公元60年左右汉明帝时

5、代就建造了铁链悬桥(兰津桥),在宋朝建造了13层高的湖北荆州玉泉寺铁塔。在西方随着18世纪工业革命的兴起,冶炼出了抗拉性能好于生铁的熟铁;19世纪20-30年代出现了铆钉,之后又出现铆接熟铁结构,使桥梁和其它建筑的跨度得以增大。1 门式刚架的发展概况1.1 适用范围 门式刚架轻型房屋钢结构技术规程公布以来，该类工程发展迅猛。目前，国内每年都有上千万平米的门式刚架轻钢建筑工程，主要应用范围如下：（1）单层工业厂房。门式刚架轻钢结构因其重量轻、跨度大、易于组合，是建造单层厂房的优选结构形式，厂房内可设5t以下悬挂吊车或起重量小于20t的中轻级工作制吊车。（2）单层仓储建筑。采用门式刚架轻钢结构外形

6、美观，库内空间大，施工周期短，改建或转向容易。因此，可广泛用于码头仓库，商品仓库及工厂各种库房。（3）商业建筑。随着城乡经济繁荣，各种商业建筑，如超市、贸易中心、农贸市场等都要求建筑物跨度大、视野开阔，门式刚架结构是合理的结构形式之一。（4）文娱设施和体育馆。门式刚架结构可满足大跨美观的要求，如学校内体育馆、小礼堂等。（5）旧建筑的翻修与加层。随着经济的发展，旧建筑的翻修改造业务不断增加，如轻质隔墙和高级装修的内外墙面，在原有建筑上加层都离不开门式刚架轻钢结构。1.2 门式刚架的发展现状2 门式刚架的主要结构特点门式刚架结构自重小、施工周期短、造价低等优点而为广大建筑师、结构师所接受和采用。2

7、.1 结构优点门式刚架结构与其他结构形式相比，具有结构简单、受力合理、刚度良好、使用空间大及施工方便等优点，具体如下：2.2 力学模型2.3 屋面支撑设计门式刚架结构空间整体稳定性主要由柱间支撑和屋面支撑决定，屋面支撑较柱间支撑复杂，因此，设计中应对整个结构的空间受力进行认真分析，布置合理的支撑体系，保证结构的整体稳定。屋面支撑的刚度是屋面刚度的主要影响因素。屋盖刚度越大，其承担的力越大，刚架的空间作用越大。刚架纵向柱间距和跨度增大，必须加强屋面支撑刚度才能满足屋面刚度需求。3 门式刚架的主要设计要点3.1 设计与施工要点3.1.1 设计3.1.2 施工在施工中，对焊接结构焊接工艺上应增加预热

8、措施，同时严格检查，要求施工人员按规定和构造去做，做好成品的保护，加强施工中的质量监督。钢材的防腐蚀问题应引起足够的注意。钢材易腐蚀，设计时应尽量避免暴露在空气中，对承重结构必要时采取特殊防护措施，如涂漆、电镀等。3.2 屋面活荷载的取值和布置3.3 合理跨度的确定 3.4 刚架最优间距的确定3.5 柱脚的抗风措施在工程实例中，有的刚架在大风时柱子被拔起，其主要原因不是刚架计算失误，而是设计柱间支撑时未考虑支撑传给柱脚的力，尤其是房屋纵向尺寸较小时，只设置少量柱间支撑来抵抗纵向风荷载，支撑传给柱脚的拉力很大，若柱脚没有采取可靠的抗拔措施，很可能将柱子拔起，因此，在风荷载较大的地区刚架柱受拉时，

9、在柱脚应考虑抗拔构造，如锚栓端部设锚板等。4 门式刚架的主要工程应用4.1 门式刚架的结构形式和设计原则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，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。门式刚架的设计原则为：1）保证结构的整体性，门式刚架属于

10、平面结构，它们在纵向构件、支撑结构的联系下形成空间的稳定体系，结构只有组成空间稳定整体，才能承担各种荷载和其他外载效应；2）明确各类外力作用点到基础的传递路径和传递全过程中产生的效应；3）设计必须体现计算和构造。4.2 门式刚架应用工程实例4.2.1结构选型和布置1.工程概况该厂房位于广州开发东区, 厂房宽85180m (宽长), 建筑物中混凝土最高处屋面标高22.0m，钢结构屋顶标高16.372m, 柱距为5.0m，局部为多层混凝土结构, 局部为单层钢结构, 其中钢结构宽48.8145.0m(宽长), 檐口标高为11.5m。由于工艺要求，钢结构厂房中间不能立柱，所以钢屋架的跨度为48.8m，

11、而且钢屋架上左右两侧吊杆处各有一台10吨的双轨吊车。4.2.2算例分析和计算结果2.计算结果分析从计算结果分析得出，钢梁最大应力比为0.79，钢柱最大应力比为0.92，最大挠度v=L/618=78.96mmv=L/400=122mm, 均满足规范要求。3.钢量比较方案一用钢量为105kg/m2, 方案二用钢量为78kg/m2, 虽然方案二柱钢筋用钢量比方案一多，但总的来说，方案二还是大大节约了钢材，从而有效地降低了工程造价。4.2.3节点设计和施工安装4.3 门式刚架发展和应用前景1从门式钢架的发展趋势来看，门式钢架工厂化程度高，施工周期短，钢结构制作简便，因门式钢架的梁、柱等基本构件均在加工

12、厂定型制作，在现场按要求拼装而成，加快了施工进度，建设周期缩短，比钢筋混凝土排架结构工期至少缩短60%以上，对于一般规模较小的工业厂房门式钢架仅需50天至2个月，而采用钢筋混凝土排架结构，则需1012个月。所以轻型门式钢架结构在施工周期上站很大优势，符合工业化发展要求与需求，在当前以及以后都会快速发展，在建筑中会得到广泛运用，具有很好的发展潜力。2对于轻型门式钢架结构本身来说，自生也在改进，为了减少自重，选择一些轻型的合金材料，在材料上已有很大改进，弥补了自身的一些自重缺陷。5 常见的技术问题及解决办法5.1 节点问题5.2 构件的加工制作 5.3 预埋件（锚栓）问题现象 整体或布局偏移；标高

13、有误；丝扣未采取保护措施。直接造成钢柱底板螺栓孔不对位，造成丝扣长度不够。措施：钢结构施工单位协同土建施工单位一起完成预埋件工作，混凝土浇捣之前必须复核相关尺寸并加以固定。5.4 锚栓不垂直现象 框架柱柱脚底板水平度差，锚栓不垂直，基础施工后预埋锚栓水平误差大。柱子安装后不在一条直线上，东倒西歪，外观很难看，给柱子安装带来误差，结构受力受到影响，不符合施工验收规范要求。措施：锚栓安装应坚持先将底板用下部调整螺栓调平，再用无收缩砂浆二次灌浆填实，锚栓施工时，可采用钢筋或角钢等固定锚栓。焊成笼状，完善支撑，或采取其他一些有效措施避免浇灌基础混凝土时锚栓移位。5.5 锚栓连接问题现象 柱脚锚栓未拧紧

14、，垫板未与底板焊接；部分未露23个丝扣的锚栓。 措施：应采取焊接锚杆与螺帽。5.6 现场焊缝现象 5.7 柱垂直偏差过大 预防措施：钢柱应按计算的吊挂点吊装就位，且必须采用二点以上的吊装方法，吊装时应进行临时固定，以防吊装变形；柱就位后应及时增设临时支撑；对垂直偏差，应在固定前予以修正。6 结论与展望门式刚架工业化程度高，安装方便快速，土建施工量小，近年来被大量采用，因此设计者及施工人员应认真学习相关规范及规程，准确理解相应规定，避免造成工程隐患。参考文献1肖作国.压型钢板在屋面工程中应用的问题与探讨。建筑结构，1999(1)：262刘承宗.轻钢建筑彩涂钢板选用技术问题探讨.建筑钢结构进展。2000(2)：63习守中、华爱军、郭爱香某些地震学预报方法的分类及初步优选。内陆地震，2000，14(1)：15234林明旭.轻型钢结构的特点及其在工程上的应用.钢结构，2000，(3)：38-405刘学利.钢结构住宅应用