门式钢架结构实际工程案例(门式钢架结构实际工程案例分析)

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今天给各位分享门式钢架结构实际工程案例的知识，其中也会对门式钢架结构实际工程案例分析进行解释，如果能碰巧解决你现在面临的问题，别忘了关注本站，现在开始吧！大跨度索支承实腹式门式钢架钢结构应用研究提要：本文针对普通大跨度实腹式门式刚架随着跨度的增大经济性指标下降的问题，提出了索支承实腹式门式刚架结构体系。

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本文目录一览：

1、门式钢架结构的中文摘要！
2、钢结构平台施工方案——实际案例精讲
3、轻型门式钢架的组成有哪些？并对这些组成构件进行举例
4、门式刚架工业建筑设计的研讨？
5、门式钢架设计经验总结？
6、门式钢结构厂房施工组织设计

门式钢架结构的中文摘要！

大跨度索支承实腹式门式钢架钢结构应用研究

提要：本文针对普通大跨度实腹式门式刚架随着跨度的增大经济性指标下降的问题，提出了索支承实腹式门式刚架结构体系。索支承实腹式门式刚架只须通过伸长撑竿施加预应力，比较于其他需要张拉钢索的预应力钢结构它是一种节点构造简单、施工简便，预应力效果明显的结构。本文详细分析了这种结构的受力性能，施工工艺和主要结点构造。通过对某72m跨度的粮食仓库采用索支承门式刚架的实例计算，得出了一些有实用意义的结论和建议，为工程设计和施工提供了参考。

关键词：大跨度索支承实腹式门式刚架

一、概述

我国有多例跨度60~72米的实腹式轻钢门式刚架工程，包括湛江港从美国引进的60米跨的保税仓库、北京西郊机场从美国引进的一座跨度72米的飞机库，和国内自行设计大连72米门式刚架粮仓储备库，跨度再大的就非常少见。这是因为随着跨度的增大，刚架梁的挠度和梁柱节点弯矩显著增加，对刚架起控制作用的往往是刚架梁的跨中挠度，这时候采用较高强度的钢材不能解决问题，须要加大刚架截面。此时，增大截面是为了控制变形，没有充分利用钢材的强度。

因此普通大跨度实腹式门式刚架用钢量大幅度增加，经济性指标大大下降，削弱了轻钢结构自重轻这一优势。国内自行设计的大连72米门式刚架粮仓储备库，最大截面已达到1800Ⅹ300Ⅹ12Ⅹ14，用钢量（仅刚架部分，不包括围护结构）达到49.7kg/m2[9]。

针对上述问题，目前有几种解决方法，例如采用预应力格构式门式刚架、在普通实腹式门式刚架柱顶布置直线式预应力钢索。但是预应力格构式刚架对部分杆件施加预应力，预应力钢索的布置比较复杂，节点构造繁琐给施工带来不便。门式刚架柱顶布置直线式钢索须待刚架整体安装完毕后张拉钢索施加预应力，无法避免高空作业。而且刚架中直线式预应力索的效率往往不能充分发挥作用，而且预应力对梁的平面内稳定非常不利。

为了增加斜梁刚度，并降低结构用钢量，本文提出了索支承实腹式门式刚架这种新型预应力钢结构形式。

二、索支承实腹式门式刚架的结构形式和施工工艺

索支承门式刚架梁下的拉索通过三根竖撑杆与刚架梁发生作用，此时的拉索不仅仅是给结构施加预应力的手段，而且成为刚架横梁的下弦杆，较传统采用的紧贴刚架梁下弦布置预应力索的方式具有更大的结构刚度。钢拉索两端锚固在刚架柱顶，梁跨中屋脊位置设置一道撑竿，视刚架跨度和所需预应力大小可在半跨内再各设一道，其中拉索采用高强度钢绞线，撑竿采用双层的套丝钢套管，通过旋动钢套管的外管使撑竿伸长（图1和图2）。

索支承实腹式门式刚架的特点在于施加预应力的方法有两种：可以直接张拉钢索施加预应力，也可以通过伸长撑竿施加预应力。后一种预应力施加方法是靠旋长撑杆来实现的，给索支承刚架施加预应力就是通过人为伸长撑竿来张紧和拉长钢索使钢索中产生预应力的过程。拉索预先锚固在柱顶的连接牛腿中（图5），旋长撑竿必然撑紧拉索，也就给拉索施加了预拉力。由于撑竿所受的力是拉索预应力的竖向分力，而拉索于竖直方向夹角接近90度，所以此分力相比于拉索预应力非常小。而旋转撑竿本身又是利用杠杆原理，这样施加预应力是便不需要张拉设备，采用电动扳手甚至于人工便可完成。

由于预应力的大小随钢索的伸长量变化，而钢索的伸长量可以通过撑竿的伸长来控制，因此预应力水平易于控制，同时改变撑竿的数目和位置就可以控制加在刚架梁上的向上的顶力。

索支承刚架的梁柱节点构造与普通刚架相同，但是撑竿和钢索、撑竿和梁以及钢索和刚架的连接节点需要作特殊处理。两端带有反向螺纹的钢管撑杆一端通过焊接与钢梁相连（图4），另一端焊接在槽形夹片上通过螺栓与拉索相连（图3）。钢索通过多孔夹片锚具锚固在柱牛腿上（图5）。撑竿和梁下翼缘以及槽形夹片的焊接都应采用工厂焊接以保证质量。

三、索支承大跨度门式刚架的力学性能

与一般预应力结构一样预应力调整了刚架梁、柱受力状态，降低了外荷载作用下的内力峰值和刚架梁的跨中挠度，从而使预应力刚架比普通刚架的内力和变形有大幅度下降，提高了刚架的承载力、增大了结构刚度。从刚架梁柱节点和梁跨中弯矩在受力全过程三个阶段的变化（图7）不难看出索支承刚架三个阶段的受力就是加载——卸载——再加载的过程。

索支撑门式刚架除了具有传统预应力结构增强结构刚度、降低柱顶弯矩及柱脚反力的优点外，还具有一些自身的特点：

（1）较传统预应力门式刚架预应力效果更明显、具有更大的承载能力

施加预应力后，不难从刚架内力图（图3）上看出，不仅钢拉索对柱顶产生向内的拉力，同时与传统预应力结构比较撑竿还对刚架产生向上的顶力。向上的顶力能够抵消很大一部分竖向外荷载，因此施加了预应力后的索支撑门式刚架承受外荷载后，梁柱中最终弯矩减小甚至反号。

预应力钢索和撑竿的内力随着外荷载的施加而变化（图8和图9），在起控制作用的竖向荷载作用下钢索和撑竿的内力有显著增加，对整个刚架承受更大的外荷载起到很大作用。

（2）较传统预应力门式刚架结构具有更大的结构刚度

拉索不仅仅给结构施加了预应力，而且成为刚架横梁的下弦杆，无疑较传统采用的紧贴刚架梁下弦布置预应力索的方式具有更大的结构刚度。

此外，在竖向荷载作用下，索支承刚架的撑竿和钢拉索分别对刚架梁和柱起到弹性支撑的作用，增强了刚架特别是梁的刚度。

（3）避免刚架梁在平面内失稳

对于一般屋面坡度较小的实腹刚架来说，刚架横梁的轴向力较小，所以设计时不需验算横梁的平面内稳定承载力，而横梁的平面外的稳定性则靠檩条和隅撑来保证。预应力门式刚架中的横梁面外稳定性同样靠檩条和隅撑来保证，但其面内的力学性能与一般刚架不同。因为拉索中的预拉力在使刚架梁产生上拱变形的同时，还给斜梁施加了一个较大的轴向压力，这样斜梁就成为一个典型的压弯构件，其稳定问题不容忽视。而索支承门式刚架结构则很好的解决了这一问题：索支承结构中的拉索通过竖撑竿杆不仅给刚架施加了预应力，而且竖杆端部也成为了刚架梁在刚架平面内的一个弹性支承点，这样刚架横梁在平面内的稳定计算长度便可大为折减。布置若干个这样的竖杆便可保证了刚架梁平面内的稳定性[2]。

四、实例分析

为分析索支撑实腹式门式刚架的受力性能，本文对跨度72m，檐口高度24m，柱距9m，屋面坡度1：20的某粮食仓库采用索支撑门式刚架进行了计算。

考虑到撑竿在施加预应力过程中伸长量很大，计算时应考虑大变形。本文采用几何非线性方法进行计算，以一榀刚架为单元，按平面结构处理。

施工过程中刚架的实际受荷过程分三个阶段：

第一阶段——刚架在现场拼装完成后，此时刚架只承受自重。

第二阶段——刚架拼装后，安装钢拉索和撑竿，然后旋撑竿施加预应力，此时刚架同时承受自重和预应力。

第三阶段——刚架在正常使用阶段承受全部使用荷载。

因此，刚架受力性能分析计算按照以上三个阶段进行。

刚架在正常使用阶段的荷载最不利组合考虑以下几种计算工况：

（1）1. 2恒荷载+1.4活荷载

（2）1.0恒荷载+1.4风荷载(向右)

（3）1.2恒荷载+1.4风荷载（向右）

（4）1.2恒荷载+1.4×0.85（活荷载+风荷载(向右)）

通过仔细分析表1中数据和不同阶段刚架内力变化图可以看出，施加了预应力后的梁柱节点弯矩由自重作用下的-503.67KNm增至217.03KNm，梁跨中弯矩由313.78KNm减至-365.96KNm（图7）。此时刚架梁柱的内（应）力几乎与竖向荷载作用下的内（应）力反号，预应力对刚架起到了很好的卸载作用，而且刚架梁柱的应力均不大（表1）。刚架承受外荷载作用时，虽然2、3两种荷载组合作用下由于风荷载对屋盖向上的吸力作用，刚架的内力在施加预应力后的内力基础上略有增加，但结果表明这两种工况引起的最终内力都不起控制作用。在竖向荷载作用下，刚架梁柱节点和跨中内力分别由第二阶段的217.03KNm和-365.96KNm逐渐变到-1273.12KNm和116.05KNm（图7）。

施加预应力后刚架梁的跨中挠度由自重作用下的180.2mm（向下）变为263.2mm（向上），柱顶侧移由7.2mm（向外）变为18.8mm（向内）（表1）。

对截面进行进一步优化后，上述72m跨度的粮仓采用索支承预应力门式刚架用钢量（仅为刚架部分，未包括钢拉索和撑竿）为32.2 kg/m2，比原来用普通门式刚架（文献[8]）节省用钢量约35％左右。即采用撑竿和钢索施加预应力可以提高大跨度门式刚架的经济指标，从而增大门式刚架的经济适用跨度。

五、小结

索支承实腹式门式刚架增大了实腹式门式刚架的实用经济跨度，改善了梁柱的受力性能，提高了承载能力，增大了整体刚度。与直线式布索的普通预应力刚架比较索支承刚架的预应力效果更明显，整体刚度更大，施加预应力的方法施工简便，容易实现

钢结构平台施工方案——实际案例精讲

1、工程概况

1）工程名称：某食品公司新建食用油灌装车间工程

2、编制依据

2.1《钢结构工程施工及验收规范》 GB50205—2002

2.2《建筑钢结构焊接规程》 JGJ81

2.3《钢结构焊缝外形尺寸》 JB/T7949

2.4《结构安装工程施工操作规程》 YSJ404

3、材料检验和管理

材料进货、检验程序要按质量保证体系文件运行。对于钢结构框架中所使用的材料应满足如下要求：

3.1所有钢材应具有质量证明书，并应符合设计的要求。当对钢材的质量有疑义时，应按国家现行有关标准的规定进行抽样检验。

3.2钢材表面质量除应符合国家现行有关标准的规定外，尚应符合如下规定：

3.2.1当钢材表面有锈蚀、麻点或划痕等缺陷时，其深度不得大于该钢材厚度负偏差的1/2；

3.2.2钢材表面锈蚀等级应符合现行国家标准《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》规定的A、B、C级。如锈蚀达到D级，不得用作结构材料。

3.3钢结构所采用的连接和涂装材料，应具有出厂质量证明书，并应符合设计要求。

3.4对于不合格的材料应坚持退货处理，不能投入使用。

3.5合理堆放：钢结构材料用量大，规格多，应分类堆放整齐，并作明显标记。

3.6材料发放：坚持领料的有关制度，班组不能随便取拿，以防用错。

4、施工前准备

4.1技术准备

4.1.1施工图纸进行会审;

4.1.2施工方案进行编制;

4.1.3对班组进行技术交底。

5、施工方案

5.钢结构的制作

5.1.钢材矫正

5.1.1钢材在下料前和拼接后的变形，超过技术要求时，均应进行矫正

5.1.2矫正方法和矫正工具应根据钢材变形位置、程度和材料品种进行选取。

薄板与厚度小于12mm的中板以及小规格型钢，宜用手工矫正。

大规格的型钢矫正变形，宜用型钢调直机进行。

5.1.3钢材矫正后的允许偏差（mm），见下表：

5.2放样和号料

为了保证尺寸的准确，钢结构构件及节点应经实际放样号料后方能下料制作（下料时应预留焊接的收缩量和加工余量），框架上设备支座孔应与设备实体核对后方能制作，安装螺栓孔其相对尺寸经放样后决定。

5.3构件标识

所有钢结构下料后，不同品种、规格的零件，须分别堆放，明确标识，不得混放。

5.4切割

5.4.1板材采用氧－乙炔火焰切割或剪板机切割。

5.4.2型钢类可采用砂轮切割机或氧－乙炔火焰切割

5.4.3切割后应清除边缘上的氧化铁和飞溅物。

5..5制孔

5..5.1制孔机械选择：孔的加工视具体情况分别采用钻床、磁座钻钻孔。

5.5.2精度要求：

Ⅰ类孔（A、B级）：应具有H12的精度，孔壁表面粗糙度Ra=12.5μm。

Ⅱ类孔（C级）：孔壁表面粗糙度Ra=25μm。

C级螺栓孔的允许偏差见下表

5.6组装

组装前，零件、部件应经检查合格，合格后开始组装。焊接连接组装的允许偏差应符合下表规定：

5.7柱的加工（H型钢）

5.7.1立柱采用分段制作，现场组对，每一节的长短视材料长短而定，接头处应避开支撑（错开50mm以上）。

5.7.2柱端部加工

柱脚端部应磨平，其允许偏差：不平度0.3mm，倾斜度不大于1/1500。

在腹面板及翼缘上均加补强板。

5.8横梁加工及装配

5.8.1横梁下料后进行矫正，并根据图纸要求进行预制坡口和钻孔，其下料长度允许偏差±2mm，孔距允许偏差±1mm。

5.8.2装配加强筋和次梁连接板，装配时焊接应牢固，其装配位置允许偏差±2mm。

6、构架立柱安装

6.1基础验收

6.1.1检查验收柱基础强度、标高、纵横中心线、预埋地脚位置等均应符合设计要求，并应做好验收记录。

6.1.2 放安装标高线和柱纵横中心线。

6.1.3基础表面铲麻面，放垫铁处铲平，并安放垫铁。

6.2钢结构的运输和存放

6.2.1钢结构应根据现场的安装顺序，合理组织运输。

6.2.2运输钢结构时，应根据实际情况采取适当的加固和防护措施，保证构件不产生变形，不损坏涂层。

6.2.3钢结构存放地点应平整坚实，无积水。钢结构应按种类、编号、安装顺序合理堆放;钢结构底层垫枕木应有足够的支承面，防止下沉，并应防止产生压坏和变形现象。

6.3检查和矫直

6.3.1构件在组装前应对其主要尺寸、编号、方向进行核对，柱、梁应逐一进行矫直、自检，并做好记录。

6.3.2组装顺序（吊装顺序）将根据施工图编制。

6.3.3 钢结构的梁、柱、支撑等主要构件安装就位后，应立即进行校正和固定。当天安装的钢结构应形成稳定的空间体系。

6.3.4利用安装好的钢结构吊装其它构件和设备时，应征得设计部门、监理和业主同意，并应进行验算，采取相应措施。

6.3.5钢结构安装时要考虑设备吊装的相互配合，必要时要根据设备吊装的要求调整钢结构的安装顺序。

6.3.6连接和固定

6.4.6.1钢结构的连接接头，应经检查合格后方可紧固和焊接。

6.4.6.2螺栓孔不得采用气割扩孔。

6.4.6.3拼装前，应清除飞边、毛刺、飞溅物。

7 平台板、**、栏杆的安装

7.1平台板铺设安装应牢固无松动。

7.2**、栏杆接应牢固，栏杆转角处应圆滑，扶手接头应修磨平

7.3平台板、**、栏杆安装要求见下表：

8、钢结构的焊接和焊接检验

8.1焊接

8.1.1焊工必须持证上岗。

8.1.2焊条必须有质量保证书；并在施焊前按技术说明书规定的烘焙温度和时间进行烘焙；经烘焙后应放入保温筒随用随取。

8.1.3焊工焊接时必须严格执行焊接工艺。

8.1.4焊接时，应将焊缝每边30mm～50mm范围内的铁锈、毛刺和油污清除干净。

8.1.5定位焊所采用的焊接材料型号，应与焊件材质相匹配；焊缝厚度不宜超过设计焊缝厚度的2/3。

8.1.6多层焊接宜连续施焊，每一层焊道焊完后应及时清理检查，缺陷清除后再焊。

8.1.7焊成凹形的角焊缝，焊缝金属与母材间应平缓过渡;加工成凹形的角焊缝，不得在其表面留下切痕。

8.1.8每焊完一条焊缝，都要敲掉药皮检查焊缝，如发现有缺陷，清除后再焊。

8.2焊接检验

8.2.1焊缝金属表面应均匀，不得有裂纹、焊瘤、烧穿、弧坑和针状气孔等缺陷，焊接后应清除飞溅物。

8.2.2严禁在焊缝区以外的母材上打火引弧。

8.2.3经检验（外观和内部）确定质量不合格的焊缝，应进行返修。返修次数不宜超过2次，如超过2次必须经过技术负责人核准后，方能按返修工艺进行。

8.2.4焊缝质量检验，应按设计要求，并按国家标准《钢结构工程施工及验收规范》（GB50205―95）执行。焊缝外观质量检验及允许偏差见下表。内在质量检验按设计要求进行。

9、钢结构整体检测标准

10、钢结构防腐

钢结构制作安装完成后，表面必须除锈，除锈等级达St3级，涂二度底漆和二度面漆，油漆材料：底漆为铁红聚氨脂防腐底漆，干膜厚度为60um，面漆为聚氨脂防腐面漆，干膜厚度为60um。平台、支架、支座、扶梯油漆颜色为淡色，栏杆油漆颜色为淡黄色。

11、安全技术措施

钢结构的安装工作，高空作业较多，立体交叉吊装作业较多，现场施工人员必须严格遵守安全纪律、操作规程和安装顺序。

11.1立拄、梁等钢构件按制定的吊装方案顺序进行吊装。

11.2立拄框架吊装就位后，必须带好缆风绳，锚点要稳固可靠，待系上锚点，立拄框架找正点焊牢固后，方可松下吊钩。

11.3钢结构安装作业处下方必须有安全防护。

11.4现场所有脚手架的搭设都应符合规定。

11.5起重吊装作业应严格按吊装方案和起重吊装操作规程执行，各种起重机具,在作业前要认真进行检查，不能超载使用，系结点要反复检查，做到安全平稳起吊。

11.6现场临时用电线路，均按正式工程要求施工，应符合有关的施工及验收规定。

11.7各特殊工种的上岗必须按规定持证上岗，标志明显，必须做到安全文明施工。

12、安全防范措施

12.1．施工现场设安全工长进行现场安全措施的落实与管理，对现场施工人员、现场机械设备及现场用电进行统一管理。要求参加施工的特工作业人员必须是经过培训，持证上岗。施工前对所有施工人员进行安全技术交底。进入施工现场的人员必须戴安全帽、穿防滑鞋，电工、电气焊工应穿绝缘鞋，高空作业必须系好安全带。

12.2．作业前应对使用的工具、机具、设备进行检查，安全装置齐全有效。

12.3．操作面应有可靠的架台，护身，经检查无误，进行操作。构件绑扎方法正确，吊点处应有防滑措施，高处作业使用的工具，材料应放在安全地方，禁止随便放置。

12.4．起吊钢构件时，提升或下降要平稳，避免紧急制动或冲击。专人指挥，信号清楚、响亮、明确，严禁违章操作。构件安装后必须检查其质量，确实安全可靠后方可卸扣。每天工作必须达到安全部位，方可收工。

12.5．施工现场的机电设备、闸箱、电焊机，应有可靠的防雨措施。电器操作必须由专业人员进行，严禁非专业人员操作。电焊机使用严格安全操作规程，一次线不得超过2米，二次线不能破皮裸露。

12.6．安全设施有专人按规定统一设置，其他人不得随意拆动。因工作需要须拆动时，要经过有关人员允许，事后要及时恢复，安全员要认真检查。

12.7．搞好安全用电，所有用电设备的拆除及现场照明均由专业电工担任，使用的电动工具，必须安装漏电保护器。

12.8．重点把好高空作业关，工作期间打闹，手持工具应系好安全挂绳，避免直线垂直交叉作业。

12.9．切实搞好防火，各项操作均应按规定正确使用。

12.10．屋面安装时，要布置好安全网，并设置拉栏。

12.11．坚持班前安全会议制度，将当日工作安排及安全注意事项进行交底。

12.12．定期进行安全检查，预防和控制事故的不安全因素。

12.13 .起重指挥要果断，指令要简洁明确。

12.14 .加强现场保卫，注意防火防盗。

12.15 .吊装作业范围内设安全警戒线，非操作人员禁止入内。

12.16 .所有的安全活动记录及文件要齐全。

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本文选自河南千万间新型建筑材料有限公司，侵删

轻型门式钢架的组成有哪些？并对这些组成构件进行举例

门式刚架结构的组成

门式刚架结构是指以轻型焊接H型钢、轧制H型钢或冷弯薄壁型钢等构成的实腹式门式刚架作为主要承重骨架门式钢架结构实际工程案例，以冷弯薄壁型钢(槽形、卷边槽形、z形等)檩条、墙梁和压型金属板作为维护结构门式钢架结构实际工程案例，采用聚苯乙烯泡沫塑料、硬质聚氨酪泡沫塑料、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。体系主要由以下部分组成门式钢架结构实际工程案例：门式刚架，支撑体系，檩条、墙梁，屋面板和墙面板，吊车梁系统等。

门式钢架结构实际工程案例(门式钢架结构实际工程案例分析) 装饰幕墙设计

门式刚架工业建筑设计的研讨？

1门式刚架轻钢结构工业建筑的结构布置

1.1柱网布置

因此刚架间距和跨度可根据工艺要求灵活确定，通过大量工程实例分析比较表明，刚架跨度采用15m～36mm，刚架间距采用6m～9m是比较经济合理的，由于计算风荷载作用下门式刚架工业建筑维护结构构件时边缘带的风荷载体形系数普遍大于中间区风荷载体形系数，为门式钢架结构实际工程案例了同一建筑内各柱距的屋面檩条和墙面檩条型号统一，两端边缘带的刚架间距宜适当小于中间区的刚架间距。

1.2支撑体系

单层轻钢结构工业建筑钢排架侧向刚度相对较弱，为了抵抗水平风荷载、吊车刹车荷载和地震作用，应在设置柱间支撑的开间同时设置屋盖横向支撑，以组成几何不变体系，柱间支撑最好设置在温度区段端部的第一个开间内。柱间支撑的间距应根据建筑的柱距、吊车情况和安装条件确定，一般无吊车的工业建筑柱间支撑间距不宜超过45m，有吊车的工业建筑柱间支撑间距不宜超过60m。

1.3围护体系

轻钢结构工业建筑的维护体系由最外侧的压型彩钢板和内侧主刚架、山墙抗风柱、屋面檩条、墙面檩条等主次结构组成。屋面压型彩钢板均宜采取沿着垂直刚梁的方向排板，墙面压型彩钢板大多采取沿着垂直刚柱的方向排板。屋面檩条、墙面檩条的间距主要由各种外部荷载作用时其自身强度、稳定性、刚度和外侧压型钢板的面外刚度决定。当屋面双檩条兼作屋面支撑之间的刚性系杆时，应结合山墙抗风柱的位置考虑屋面檩托的设置，其目的是使各抗风柱顶部的刚架梁上翼缘相对应处存在檩托，以便于设置屋面双檩条，墙面檩条的间距还受门窗洞口的尺寸影响，当门窗洞口太大时应采取加强墙面檩条或增设墙柱等措施保证墙架的结构安全。

2门式刚架轻钢结构工业建筑结构设计要点

2.1钢材种类的选择

虽然我国生产的碳素钢有一百多种，合金钢有三百多种，但由于受到轻钢结构对钢材较高的强度、足够的变形能力、良好的加工性能等要求的影响，真正适合用于轻钢结构的只有碳素钢和合金钢中少数几种钢材，当采用设计规范还未推荐的其它钢材时，应有可靠的依据，以确保轻钢结构安全。大量工程实践经验表明，素钢中的Q235钢以及合金钢中的Q345钢是最适合用于轻钢结构的钢材。刚架、吊车梁等存在大量焊接工艺的主要结构构件应采用Q235B级钢或Q345B级钢，根据当前市场上的钢材价格，若刚架跨度、间距较小、荷载不大、吊车吨位较小时，刚架、吊车梁采用Q235B级钢，否则采用Q345B级钢，檩条、支撑、抗风柱等焊接工艺量不大的次要结构构件均可采用Q235A级钢，都能获得较好的经济效益。

2.2承重柱

轻钢结构工业建筑的承重柱一般多采用焊接工字形截面柱或热轧H形截面柱，无吊车的较低工业建筑宜采用柱脚小、柱顶大的楔形变截面柱，有较大吨位吊车的工业建筑宜采用等截面柱，当由于刚架高度、跨度、风荷载很大同时又带有很大吨位的吊车时宜采用阶梯形柱，肩梁或牛腿以下的为较大的等截面字工形柱或格构式柱，肩梁或牛腿以上的上段为较小等截面工字形柱。上、下段柱是通过肩梁或牛腿连为一体的。上段柱内翼缘应当以开槽口的形式直插到肩梁或牛腿的下翼缘并与之全熔透焊接。

2.3承重梁

轻钢结构工业建筑的承重梁也多为焊接工字形截面柱或热轧H形截面，截面尺寸除满足强度、稳定、挠度、翼缘宽厚比、腹班板高厚比等要求外，还应通过合理的截面变化和分段以达到经济合理、运输安装方便的要求，例如弯距变化幅度较大的梁段可采用楔形变截面工字形截面，弯距变化幅度不大的梁段宜采用等截面工字形截面。

2.4吊车梁

考虑到钢材的强度高而钢构件稳定性差得特点，吊车梁一般都设计成上翼缘较宽且厚、下翼较窄且薄的单轴对称焊接工字形截面，当吊车梁跨度较大时，也可将吊车梁设计成两端向跨中逐渐变高的鱼腹型梁，同时宜采用制动梁或制动桁架作为吊车梁上翼缘的侧向支撑。吊车梁由于受到竖向、横向、纵向三个方向荷载的作用，所以设计时应采取良好的连接方式来传递三向荷载，例如吊车梁与牛腿采用一对间距较小的高强度螺栓来连接时不但传力安全可靠，又不改变其简支梁的特性。

2.5屋盖横向支撑

屋盖横向支撑一般均可采用带张紧装置的十字交叉圆钢，交叉夹角应在30°～60°范围内，接近45°为宜。同一开间内两相临横向支撑之间应设置刚性系杆，屋面檩条（单檩条或双檩条）若能满足对压弯构件的刚度和承载力要求，屋面檩条则可兼作刚性系杆。

2.6柱间支撑

轻钢工业建筑的主要承重结构门式刚架侧向刚度相对于面内刚度而言要小得多，但承受的面外的水平力并不小，因此柱间支撑的截面大小及连接方式均应由计算确定。如果无吊车或吊车吨位较小，同时风荷载、雪荷载不大的轻钢建筑可采用带张紧装置的十字交叉圆钢作柱间支撑，否则应采用角钢或槽钢等热轧型钢作柱间支撑。若柱间支撑为十字交叉形，则交叉夹角应在35°～55°范围内，接近45°为宜。阶梯形下段柱截面较大时柱间支撑一般宜设计成双片，双片支撑之间采用单角钢的缀条相连。

上段柱柱间支撑一般可设计成单片。当上、下段柱柱高相对于柱距较大时，上、下段柱的柱间支撑应分层设置，同时上、下层柱间支撑之间必须设置经过计算的刚性系杆，牛腿或肩梁上、下两侧的柱间支撑之间的刚性系杆可由吊车梁代替。支撑的连接宜采用焊接或高强度螺栓连接。大量的分析研究表明，许多钢结构建筑工程事故的主要原因都不是因为构件强度不足，而是构件丧失了整体稳定，因此支撑、刚性系杆等侧向构件的计算与构造是轻钢结构工业建筑设计的一大重点。

2.7檩条与抗风柱

屋面檩条和墙面檩条的跨度和荷载不大时一般多采用C型或Z型冷弯薄壁型钢，屋面檩条的力学计算模型是双向受弯的简直梁或连续梁，当屋面双檩条兼作刚性系杆时，还应具备作为压弯构件所必须的刚度和承载力，否则应采用钢管、型钢或其它截面的杆件作刚性系杆。为达到轻钢建筑整体美观、压型彩钢板防腐蚀、抗碰撞的效果，室内地面以上一定高度范围内的墙体多采用砖墙或砌块墙，墙面压型彩钢板底部可固定在砖墙或砌块墙顶的钢筋混凝土压顶上，同时考虑到压型彩钢板自身在面内也具备较大的刚度，墙面檩条的力学计算模型可视为仅承受水平风荷载而不承受竖向荷载的单向受弯的简直梁或连续梁。

屋面檩条和墙面檩条还应按相关规范设置拉条、撑杆和隅撑。屋面檩条和墙面檩条当跨度和荷载较大时宜采用轻型槽钢、工字钢，屋面檩条也可采用由角钢制成的桁架。抗风柱由于所受的竖向力远小于水平力，因此力学计算模型可近视的简化成单向受弯的简直梁，抗风柱可采用热轧H型钢截面。

2.8节点构造

单层轻钢结构工业建筑梁、柱多采用焊接工字形截面或热轧H形截面。在弱轴方向钢柱与侧向构件的连接多采用铰接，而强轴方向钢柱与钢梁的连接多采用刚接门式钢架结构实际工程案例；无吊车或吊车吨位较小时钢柱柱脚与基础多采用铰接，吊车吨位较大时钢柱柱脚与基础多采用刚接。为了解决钢柱柱脚防腐的问题，通常将钢柱柱脚用较低标号的细石混凝土包裹（保护层的厚度不宜小于50mm），并使包裹的混凝土高出室内地面100mm～150mm，并宜在包裹柱脚的混凝土中配置少量的水平环形箍筋和竖向架立筋以避免出现裂纹。

3.地基基础如果场地地质条件比较好，轻钢结构工业建筑的基础一般采用柱下独立基础，由于室内地面以上一定范围内的墙体或一层窗窗台以下的墙体多采用砌体墙，因此墙下一般多采用现浇钢筋砼基础梁来承受砌体墙并能有限的抵抗基础不均匀沉降，同时由于室内外高差的存在，基础梁还起到挡土的作用。如果场地地质条件较差但没有较大吨位的吊车荷载作用于刚架柱上，可优先采用合适的地基处理方法来抵抗基础较小的不均匀陈降现象。如果场地地质条件很差而且又存在较大吨位的吊车荷载作用于刚架柱上，通过地基处理的方法已经无法解决由于基础不均匀沉降引起的吊车爬坡导致不能正常工作的问题时，可采用现浇钢筋砼条形基础或桩基础，当采用桩基础时应根据当地的实际情况选用经济合理、安全可靠的桩种类，比如在条件允许时可优先采用钢筋混凝土预制管桩，考虑到轻钢结构工业建筑钢柱柱脚轴力较小而弯矩较大的特点，将承台底刚架平面内方向上的基桩间距设计得较大一些，一般可取得经济合理、安全可靠的效果。

3使用软件计算时建模技巧和计算图文的分析

目前门式刚架电算软件以中国建筑科学研究院开发的PKPM系列软件的中STS模块在实际设计工作中应用较为广泛，因此本文按STS模块中门式刚架二维设计来介绍门式刚架的建模技巧和计算图文件分析。

3.1模型建立

门式刚架的轴线既可采用网格生成中各种工具栏绘制，也可采用模块化输入跨数、跨度、单双坡、坡度、柱顶标高、牛腿标高、屋面坡度等信息快速建模生成轴线省时省力、既快又准，钢梁分段时宜尽量将梁段拼接节点设置在弯矩较小的部位，并根据刚架梁上内力图特点、加工、运输、吊装能力等综合因素确定梁段的长度和段数，楔形钢梁、钢柱楔率不宜过大，通常每延米变化幅度不大于60mm时腹板可取得较大的高厚比，在满足腹板高厚比和翼缘宽厚比的前提下，将梁、柱设计成“薄而大”的截面因能以较少的钢材获得较大的截面抵抗矩，故既能达到控制住结构变形又能取得较好的经济性。

由于门式刚架结构变形以及强度受荷载影响敏感，因此实事求是的输入竖向荷载也是取得经济合理效果的关键因素，钢梁上的竖向恒荷载主要是屋面维护体系的自重，实际工程中屋面多采用内夹轻质保温材料的夹芯板，内外带彩色防腐涂层的压型钢板厚度一般多在0．6mm以下，内夹聚氨酯、玻璃棉等轻质保温材料厚度一般都不超过100mm，包括屋面冷弯薄壁型钢檩条、屋面水平支撑、拉条、撑杆、隅撑、刚性系杆等在内的屋面体系自重一般每平米仅0．22～0．30KN，采用不保温的单层压型彩涂板的仓库，屋面体系自重更小，一般每平米仅0．19～0．25KN，因此不建议无根据的在钢梁上输入较大的恒荷载。

钢梁上的竖向可变荷载主要有两类，一是钢梁上的设备吊挂荷载，二是屋面集灰荷载和雪荷载，设备吊挂荷载按实际情况输入到钢梁上，至于集灰荷载仅在设计诸如水泥生产、金属冶炼等粉尘污染较大或位于沙尘暴频发地区的工业建筑才考虑其对结构的影响，除此之外的绝大对数轻钢结构工业建筑的屋面可变荷载可仅考虑雪荷载对结构的影响，对于单榀刚架的水平受荷投影面积大于60平米时，可变荷载无须按《建筑荷载设计规范》中不上人屋面去取值，合理的可变荷载取值应该是当雪荷载每平米大于0．30KN时，可变荷载可按实际的雪荷载取值，当雪荷载每平米小于0．30KN时，可变荷载每平米可按0．30KN取值，对于单榀刚架的水平受荷投影面积不大于60平米时，则应按《建筑荷载设计规范》中不上人屋面取每平米0．50KN。

输入风荷载时，应正确判断地面粗糙度类别，如果采用自动布置方式输入风荷载，需要注意的是对于自绘轴线建成的刚架，应检查柱脚标高是否为0．000；吊车荷载输入时除应准确输入由吊车参数导算出的吊车最大轮压传至柱牛腿的反力、吊车最小轮压传至柱牛腿的反力、吊车横向荷载传至两侧柱上的水平力，还应考虑吊车梁自重在牛腿除产生的附加竖向荷载和附加弯矩对刚架的影响。

钢构件计算长度对稳定计算结果的主要影响因素，刚架梁、柱平面外计算长度一般取侧向支撑点之间的间距，满足计算和构造要求的屋面隅撑和柱间通长刚性系杆可分别作为刚架梁、柱侧向支撑点，同时施工图中控制隅撑和刚性系杆间距不得大于模型中刚架梁、柱平面外计算长度；除无吊车或吊车吨位较小以及个别摇摆柱以外，不宜大量设置铰接节点。

计算参数输入主要是合理选择结构类型和设计规范，对于高度不超过12m、吊车吨位不大于20t的门式刚架的结构类型都可选择为门式刚架轻型房屋钢结构按《门式刚架轻房屋钢结构技型术规程》去计算，根据大量的工程实践表明，高度在12～15m之间、吊车吨位在20～32t之间的门式刚架的结构类型还可选择为门式刚架轻型房屋钢结构按《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》去计算、按《钢结构设计规范》去验算，刚架梁宜按压弯构件验算平面内的整体稳定性，活荷载应考虑不利布置对结构的影响。

3.2计算图文的分析

对计算结果的分析是模型纠错、优化设计的主要依据，因此设计者应对计算图文进行仔细比对分析。模型纠错主要是通过分析计算图文是否有异常状况从而逆向判断模型的正确性。例如如果发现钢柱牛腿位置轴力包络图无大的突变，则很可能是模型中漏掉了吊车荷载；应力比图中要是仅平面外应力比远远超标，则应首先检查模型中平面外计算长度取值是否正确；计算超限信息中变截面构件腹板高厚比控制远远严于《门式刚架轻房屋钢结构技型术规程》的要求，则很可能是因为变截面构件的楔率过大。

优化设计主要是根据应力比图、挠度图、位移图去调整刚架梁柱截面尺寸以取得最佳的经济效果，抗弯承载力比值超限时调整截面高度远比加大翼缘、腹板厚度更有效，平面外稳定应力比超限时调整翼缘宽度远比加厚翼缘厚度更有效，不受强度控制的刚架宜采用低强度的碳素钢钢材。

主要受强度控制的刚架宜采用高强度的合金钢材，解决翼缘宽厚比和腹板高厚比超限时采用低强度钢材比采用高强度钢材更有效，将刚架柱脚、粱柱节点设计成刚接比设计成铰接更能减小刚架的变形，对于30m以上大跨度的刚架，出于观瞻的考虑，更应高于轻钢规范的要求去从严控制钢梁的挠度。刚架优化设计实质就是在模型与实际工程相符、荷载输入不遗漏、计算参数选取合理的前提下，以试算结果为依据，通过不断调整构件截面规格使各项计算指标同时接近相关规范规定的控制值并留有适当的安全储备裕量的一个过程。

轻钢工程十多年的发展历程表明，其设计看似简单，实际上是设计者将大量新工艺、新材料、新技术等系统工程去进行有机的整合，其设计思想更容易受到市场变化、技术革新、施工水平差异以及自然环境差异的影响，因此好的设计应做到结合实际、因地制宜，随时了解行业动态，切不可脱离实践闭门造车。

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门式钢架设计经验总结？

一、门式刚架

一般多采用变截面构件门式钢架结构实际工程案例，当有吊车时，柱多采用等截面。常用的柱截面高度一般为300~700mm。

截面定义时考虑的原则有门式钢架结构实际工程案例：

（1）翼缘必须满足宽厚比要求，腹板满足高厚比要求。对于腹板，当不满足要求时，程序按考虑屈曲强度计算。所以说，截面翼缘满足宽厚比，显得很重要。

（2）截面选择要考虑常用的板型，结合市场上常用的材料规格选择比较好。对于翼缘，常选用的规格有180、200、220、250等。

（3）选择截面还要考虑节点螺栓布置的实际情况，满足规范对于螺栓的容许距离要求。

（4）对于腹板截面，考虑的往往是制作问题，以及和翼缘截面厚度的协调问题。腹板的厚度一般以比翼缘的小些为宜，其高厚比用到150左右比较合适。这样，制作中的变形也比较小，板件厚度不宜低于6mm，否则焊穿。

（5）常用的门式刚架翼缘截面一般为：180x8, 180x10, 200x8, 200x10, 220x10, 220x12, 240x10, 240x12, 250x10, 250x12, 260x12, 260x14, 270x12, 280x12, 300x12, 320x14等。

（6）常用的腹板截面一般为6mm和8mm厚。对6mm的其高度范围一般为300~750mmzui最大可到900mm;对8mm厚的腹板高度范围一般为300~900mm,最大可到1200mm。

二、梁的平面外计算长度通常情况下对于下翼缘取隅撑作为其侧向支撑点，计算长度取隅撑之间的距离。对于上翼缘，一般也可以取有隅撑的檩条之间的距离。檩距1.5m，隅撑隔一个檩条布置。所以，梁的平面外计算长度取3m。

柱的平面外长度取决于其平面外支点距离，本刚架在牛腿位置设置面外支撑。由于设置了吊车，程序在此把柱分为2段，柱子平面外长度取各段柱实际长度即可。对于平面内计算长度，在通常情况下不需要修改。但有时平面内长度需要根据实际修改。当有夹层时，对于按框架设计的柱的平面内计算长度需要修改。

三、铰接构造相对刚接来说，简单很多，方便制作和安装，有条件时宜尽量采用。采用的节点形式要保证结构形式为几何不变体系。柱脚采用铰接哈哈死刚接，当自重较轻时，柱高一般关系不大。柱底弯矩不太大，一般采用驻地为铰接的形式；有吊车且吊车吨位较大时，采用刚接柱脚。多跨门架中柱，柱顶弯矩较小，常作为摇摆柱。

柱脚采用铰接还是刚接还要看房屋的高度和风荷载的大小，当风荷载很大，即使没有吊车，也宜设成刚接柱脚，以控制侧移。

铰接与否还应结合土质情况。刚接柱脚由于存在弯矩，基础尺寸会较大，使综合造价上升。

对于门式刚架来说，典型的恒载有：○1屋面恒荷载，用程序的【梁间荷载】布置。○2当有吊车时，对于吊车梁及吊车轨道的自重，用【节点恒载】实现。○3对于墙面系统的自重，在有需要时，用【节点恒载】实现。

屋面恒载计算：

0.8mm厚压型钢板

100mm保温棉 0.2kN/m2

0.6mm厚压型钢板

檩条 0.1kN/m2

合计 0.3kN/m2

四、门式刚架结构与一般厂房结构不同，其高度一般都不大，但是其跨度和长度都比较大，这类房屋的风荷载体形系数有自己的特点，必须按《门规》中规定执行。

五、（1）多台吊车组合时的吊车荷载折减系数

当有多台吊车时，吊车荷载应按《建筑结构荷载规范》表5.2.2乘以多台吊车的荷载折减系数。

（2）门式刚架梁按压弯构件验算平面内稳定性

实腹式门式刚架斜梁当坡度较小时，可不进行平面内的稳定计算，仅按压弯构件计算强度和平面外稳定性。但当斜梁坡度较大时，斜梁轴梁轴力较大，平面内稳定不能忽略，此时应勾选“钢梁还要按压弯构件验算平面内稳定性”。

（3）摇摆柱设计内力放大系数

如果考虑两端铰接的摇摆柱非理想铰接的不利影响。可修改“摇摆柱设计内力放大系数”，在强度和稳定性设计时，将柱的轴力设计值乘以该放大系数进行计算。

（4）单层厂房排架柱计算长度折减系数

当采用《钢结构设计规范》设计时，对于下端刚性固定的阶形柱（如没有桥式吊车的门式刚架），可以按《钢结构设计规范》表5.3.4考虑在排架平面内的计算长度折减系数。

（5）钢柱计算长度系数计算方法

只在按《钢结构设计规范》线刚度比计算柱平面内计算长度系数时考虑此参数，有侧移或无侧移框架应按《钢结构设计规范》的有关规定确定。当按《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》计算时，与此参数无关。

在进行门式刚架截面优化时，应注意以下问题：

（1）优化结构类型应选取“轻型门式刚架”，这对这种轻型门式刚架的特定，程序采用了相应的优化搜索方法，同时能保证一跨中多段变截面梁截面高度的连续性。

（2）STS可以优化的门式刚架截面类型有：焊接工字形截面，H型钢截面。对于其门式钢架结构实际工程案例他截面类型，不能采用门式刚架方式优化。

（3）截面优化时按照分组截面为优化对象（默认为建模输入的同一标准截面构件为一组），一个分组有最不利的构件控制，所以当收礼状态差异很大的构件应采用不同的截面分组。

（4）结构建模时，不允许存在加腋截面，应采用分段变截面输入。

（5）在建模时可以定义梁、柱的平面内计算长度系数。在优化计算时，程序可以采用定义的梁平面内计算长度系数，但不采用定义的柱平面内计算长度系数，应为当程序调整构件截面尺寸时，柱平面内计算长度系数时变化的。

六、STS 的门式刚架三维设计实际上采用的是三维建模，二维计算的设计方法，即通过立面编辑的方式建立门式刚架、支撑系统的三维模型，通过吊车平面布置的方法自动生成各榀刚架的吊车荷载；通过屋面、墙面布置建立维护构件的三维模型。自动完成主刚架、柱间支撑、屋面支撑的内力分析和构件设计，以及屋面檩条、墙面墙梁的优化和计算。

七、工字形截面构件腹板的受剪板幅，当腹板高度变化不超过60mm/m时可考虑屈曲强度。

八、门式钢架设计常见问题

1. 钢柱、钢梁的平面外计算长度怎么取？

答：a. 平面外计算长度程序默认值为杆件实际长度，平面外的计算长度应该取平面外有效支撑之间的间距，通常需要根据平面外支撑布置情况修改。（见《STS用户手册》） b. 见《钢结构设计手册》（第三版）460页9.8.3节

c. 见《钢结构设计手册》（第三版）435页，437页相关内容

2. 是否可以改变钢架工字型截面翼缘的厚度？

答：可以。见《门式钢架规范》4.1.3条

3. 关于STS中的错误信息：“梁高厚比超限”的解决方法？

答：网友认为该错误信息出现是因为钢架的楔率60mm/m造成的，本人却无法验证该说法。但是增加腹板厚度确实可以解决该问题。见《门式钢架规范》6.1.1-6条，《钢结构规范》4.3节

4. 高强螺栓可以涂油漆吗？

答：不可以。油漆会使接触面的摩擦系数降低。

5. 如何确定钢架梁的分段比例？