1 结构体系布置    - 2 -

1．1结构平面布置    - 2 -

1．2刚架选型    - 2 -

2 门式刚架设计中荷载的确定    - 3 -

3 柱脚的设计    - 4 -

3.1铰接柱脚    - 4 -

3.2刚接柱脚    - 5 -

4 门式刚架山墙结构体系    - 5 -

5维护结构设计    - 6 -

5.1檩条设计…………..…………………………….- 6 -

5.2墙梁、支撑设计………………………………….- 6 -

总结：    - 7 -

1 结构体系布置

结构体系布置包括结构平面布置、刚架选型、支撑系统布置、檩条和墙梁的布置等方面的内容。

1．1结构平面布置

结构平面布置主要是确定刚架的柱网布置。刚架的柱距主要根据工艺和建筑要求确定，选择合理与否直接影响结构单元面积的耗钢量，一般宜采用6～9m的柱距，面积大的厂房需要考虑温度区段的控制。纵向温度区段<300m，横向温度区段<150m，当计算有依据时温度区段可适当放大。如果房屋的平面尺寸超过上述规定时，需设置伸缩缝。

1．2刚架选型

刚架的选型包括跨度大小和数量的确定，以及刚架截面形状的选择。门式刚架的结构形式多种多样，可以是单跨、双跨、高低跨和多跨，单脊、多脊，或单坡、双坡、多坡，陡坡、缓坡、平坡等。单跨刚架多用于横向空间要求不太大的建筑，一般跨度为18-36m，多采用焊接工字形截面或轧制H型截面。根据其弯距图和跨度确定变截面梁柱的位置和高度，可减小用钢量，具有良好的经济性。多跨刚架适用于大型建筑物，其截面选择类似单跨刚架，但中柱一般采用等截面。门式刚架结构支撑系统中，支撑系统分为屋盖水平支撑、柱问支撑及其隅撑 在每个温度区段或分期建设的区段中，应分别设置能构成空间稳定结构的支撑体系。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30-45m；有吊车时不宜大于60m，一般设置在柱列的中部，当有两道柱间支撑时，宜分别设置在纵向1／3处。当房屋高度较大时，柱间支撑应分层设置，增强刚架的纵向刚度；当房屋宽度大于60m时，内柱列宜适当设置支撑。同时，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。实腹式轻型门式刚架中，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还会设置单根等边角钢隅撑，对刚架斜梁和刚架边柱的稳定性起支撑作用。

2 门式刚架设计中荷载的确定

     我国现行门式刚架的主要设计依据为《钢结构设计规范》（GB50017-2003）、《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）和《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS102：2002）2012年版。

《荷载规范》表5.3.1规定，不上人屋面当施工和维修荷载较大时，应按实际情况采用；对于不同类型的结构应按有关设计规范的规定采用，但不应低于0.3KN/m2。对此《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》补充如下：当采用压型钢板轻型屋面时，屋面竖向均布活荷载的标准值(按水平投影面积计算)应取0.5KN/m2。注：对受荷水平投影面积大于60m2刚架构件，屋面竖向均布活荷载的标准值可取不小于0.3KN／m2。

荷载组合一般应遵从《建筑结构荷载设计规范》GB50009-2012的规定，针对门刚钢架的特点，《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102：2002给出下列组合原则：1.屋面均面活荷载不与雪荷载同时考虑，应取两者中的较大值。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》（GB50009-2012）的规定。5.风荷载不与地震作用同时考虑。

3 柱脚的设计

轻型门式刚架一般采用外露式柱脚，柱脚锚固连接节点按其受力特点的不同，分为刚接连接柱脚节点和铰接连接柱脚节点两种类型。

3.1铰接柱脚

铰接柱脚可将柱的轴力和剪力传给基础。柱的轴向压力通过底板直接传给基础，拉力由底板经锚栓传给基础。 

3.2刚接柱脚

作用于柱的轴力、剪力和弯距通过柱脚向基础传递，抗震结构的这种柱脚应按抗震连接的要求设计。接近完全固定的柱脚，宜采用外包式柱脚和埋入式柱脚。外露式刚接柱脚实际上是半刚接的。按固定柱脚考虑的外露式柱脚，宜采用埋深较大锚栓。当柱断面较大时，锚栓数量的确定及其布置，对于有抗震设防要求的外露式柱脚，应采用具有充分塑性变形能力的锚栓和有足够刚度的大底板。我国采用二次灌浆法，底板下设调整螺母，对此，在钢结构工程施工时也应特别注意。

4 门式刚架山墙结构体系

轻型钢结构中的山墙结构体系除承受山墙端部的屋面竖向荷载外，同时还承受山墙横向和纵墙端部的水平风荷载或地震荷载。一般采用如下两种形式的：刚架端墙体系和构架端墙体系。

刚架体系有两部份组成，一是刚架，其截面与中间标准刚架相同，承受端部屋面竖向荷载、纵墙端部的水平荷载、纵墙端部的水平荷载或地震荷载；另一部分为山墙抗风系统，承受山墙风载和墙面中立荷载，根据抗风柱布置位置的不同，一般包含抗风柱和墙梁等构件。刚架体系中刚架的受载面积一般为标准垮的一半。

5维护结构设计

5.1檩条设计

   (1)檩条的截面形式可分为实腹式和格构式两种。当檩条跨度不大于9m时，应优先选用实腹式檩条。

   (2)檩条属于双向受弯构件，在进行内力分析时应沿截面两个形心主轴方向计算弯矩。

   (3)檩条应进行强度计算、整体稳定计算、变形计算。

   (4)檩条尚应满足其他相关构造规定。

5.2墙梁、支撑设计

  (1)轻型墙体结构的墙梁宜采用卷边槽形或斜卷边Z 形的冷弯薄壁型钢。

  (2)墙梁应尽量等间距设置，在墙面的上沿、下沿及窗框的上沿、下沿处应设置一道墙梁。为减少竖向荷载作用下墙梁的竖向挠度，可在墙梁上设置拉条，并在最上层墙梁处设斜拉条将拉力传至刚架柱。

(3)当墙梁跨度为4—6m时，宜在跨度中设一道拉条：当墙梁跨度大于6m时，宜在跨间三分点处各设一道拉条。在最上层墙梁处宜设斜拉条将拉力传至承重柱或墙架柱；当墙板的竖向荷载有可靠途径直接传至地面或托梁时，可不设拉条。

  (4)门式刚架结构中的交叉支撑和柔性系杆可按拉杆设计，非交叉支撑中的受压杆件及刚性系杆按压杆设计。

  (4)刚架柱间支撑的内力，应根据该柱列所受纵向风荷载按支承于柱脚的竖向悬臂桁架计算，并计入支撑对柱起减少计算长度而应承受的力，对于交叉支撑可不计压杆的受力。当同一柱列设有多道柱间支撑时，纵向力在支撑间可平均分配。

总结：在轻型门式钢架结构设计过程中，通过对设计要点和重点的把握及合理配置，可以有效地起到方便制作、安装，节约钢材用量的作用。轻型门式钢架结构具有造价低、重量轻、安装方便、施工周期短等优点，在工业厂房中得到较为广泛的应用。 

参考文献：

1.钢结构设计规范，GB50017-2003

2.门式刚架轻型房屋钢结构技术规程CECS：102-2002（2012年版）

3.建筑结构荷载规范，GB50009-2012

4.轻型钢结构民用与工业建筑设计，舒赣平、王恒华等著

5.钢结构设计手册（第三版）下载本文