门式刚架设计论文
TONGJI UNIVERSITY
《建筑钢结构课程设计》课程设计
课题名称轻型门式钢架单层工业厂房院(系) 土木工程学院建筑工程系专业土木工程
姓名
学号
指导教师
日期
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目录:
第一章基本设计资料 (3)
第二章主钢架设计与计算 (4)
第三章节点设计 (7)
第四章屋面檩条的计算与布置 (13)
第五章屋面水平支撑及柱间支撑的设计 (24)
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第一章基本设计资料1.1设计题目
门式刚架设计
1.2设计资料
1．车间柱网布置要求
车间长度63m，跨度21m，柱距9m，檐高9m。
2．屋面坡度：1:10
3．屋面材料：夹芯板
4. 墙面材料：单层彩板或夹芯板
5. 天沟：彩板天沟或钢板天沟
6. 基础混凝土标号为C30
1.3荷载资料
恒载 0.25kN/m2活载 0.5kN/m2基本雪压 0.2kN/m2基本风压 0.6kN/m2
3．材料选用
主刚架：Q345B
抗风柱、屋面支撑，柱间支撑等：Q235B
檩条、墙梁：Q235B
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第二章主刚架设计与计算
单元编号图
截面信息：
荷载组合：
(1) 1.20 恒载+ 1.40 活载工况1
(2) 1.20 恒载+ 1.40 风载工况2
(3) 1.20 恒载+ 1.40 风载工况3
(4) 1.20 恒载+ 1.40 活载工况1 + 1.40 x 0.60 风载工况2
(5) 1.20 恒载+ 1.40 活载工况1 + 1.40 x 0.60 风载工况3
(6) 1.20 恒载+ 1.40 x 0.70 活载工况1 + 1.40 风载工况2
(7) 1.20 恒载+ 1.40 x 0.70 活载工况1 + 1.40 风载工况3
(8) 1.00 恒载+ 1.40 风载工况2
(9) 1.00 恒载+ 1.40 风载工况3
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设计验算结果：
结构最大水平相对位移: 1/112
结构最大水平相对位移节点号: 2
结构最大竖向相对位移: 1/185
结构最大竖向相对位移节点号: 3
本工程有1种材料：
Q345弹性模量: 2.06*105N/mm2;泊松比: 0.30;线膨胀系数: 1.20*10-5;质量密度: 7850kg/m3.
┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊
┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊
第三章节点设计
3.1梁梁节点设计
（I）斜梁间节点
a、节点形式：梁端与端板焊接，端板通过螺栓连接
b、材料特性：选用Q345B钢材（抗拉、抗压和抗弯强度310
f MPa
=，抗剪强度180
v
a
f MP
=），弹性模量206000a
E MP
=。
c、连接节点处，梁端尺寸为350200610
???，如图3-1。
（图3-1）
d、节点内力
根据3D3S计算所得的连接处内力，最不利组合为1.2恒+1.4活
相应内力为：轴力42.338
N kN
=-；剪力35.331
V kN
=-；弯矩73.596
M kN m
=?
e、节点螺栓设计：
采用8个10.9级M20高强螺栓，通过端板连接。螺栓布置如图3-2所示。
接触面采用喷砂方式处理，查相关规范可得，0.50
μ=；每个高强螺栓预拉力155
P kN
=。
螺栓中心至腹板表面的距离50
w
e mm
=；
螺栓中心至翼缘板表面距离50
f
e mm
=。
f、螺栓群验算
①螺栓受拉承载力验算
每个螺栓受拉承载力为0.8124
b
t
N P kN
==
位于受拉翼缘最外侧螺栓受到的拉力为1
12
59.5440.8124
t
i
My
N
N kN P kN
n y
=+=<=
∑；满足要求。
②螺栓抗剪验算（只需验算受拉翼缘一侧）
┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊
受拉翼缘侧最外层每个螺栓所受拉力：1
12
59.544
t
i
My
N
N kN
n y
=+=
∑
受拉翼缘侧第二层每个螺栓所受拉力：2
22
27.846
t
i
My
N
N kN
n y
=+=
∑
故螺栓群抗剪承载力：
0.9( 1.25)180.68635.331
b
v f ti
N n P N kN V kN
μ
=-=>=
∑；满足要求。
g、端板厚度设计
根据图3-2中螺栓的分布情况及加劲肋的设置情况，端板有
两类板：两边支承类端板、三边支承类端板。
对两边支承类端板（端板外伸）：
端板厚度
6
16.9
[2()]
f w t
w f f w
e e N
t mm
e b e e e f
≥=
++
对三边支承类端板：
端板厚度
2
6
14.0
[(2)4]
f w t
w s f
e e N
t mm
e b b e f
≥=
++
故取端板厚度20
t mm
=（图3-2）
h、腹板强度验算
由于腹板范围内仅设置了一排螺栓，故可不验算腹板强度。
（II）屋脊处梁梁节点
屋脊处两边梁做成一个整体，此处无节点。
3.2梁柱节点设计
a、节点形式
采用端板竖放的形式。
b、材料特性：选用Q345B钢材（抗拉、抗压和抗弯强度310
f MPa
=，抗剪强度180
v
a
f MP
=），弹性模量206000a
E MP
=。
c、连接节点处，
梁端尺寸为600200610
???，考虑到坡度的影响，梁端尺寸实际为603200610
???如图3-5；柱端尺寸为600200810
???，如图3-6。
┊┊┊┊┊
┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊
（图3-5）（图3-6）
d、节点内力
根据3D3S计算所得的连接处内力，最不利组合为1.2恒+1.4活
相应内力为：轴力48.335
N kN
=-；剪力95.509
V kN
=-；弯矩340.607
M kN m
=-?e、节点螺栓设计：
采用12个10.9级M24高强螺栓，通过端板连接。螺栓布置如图3-7所示。
接触面采用喷砂方式处理，查相关规范可得，0.50
μ=；每个高强螺栓预拉力225
P kN
=。
螺栓中心至腹板表面的距离50
w
e mm
=；
螺栓中心至翼缘板表面距离50
f
e mm
=。
f、螺栓群验算
①螺栓受拉承载力验算
每个螺栓受拉承载力为0.8180
b
t
N P kN
==
位于受拉翼缘最外侧螺栓受到的拉力为1
12
143.360.8180
t
i
My
N
N kN P kN
n y
=+=<=
∑；满足要求。
②螺栓抗剪验算（只需验算受拉翼缘一侧）
受拉翼缘侧最外层每个螺栓所受拉力：1
12
143.36
t
i
My
N
N kN
n y
=+=
∑
受拉翼缘侧第二层每个螺栓所受拉力：2
22
84.63
t
i
My
N
N kN
n y
=+=
∑
受拉翼缘侧第三层每个螺栓所受拉力：3
32
36.90
t
i
My
N
N kN
n y
=+=
∑
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故螺栓群抗剪承载力：
0.9( 1.25)309.5095.51
b
v f ti
N n P N kN V kN
μ
=-=>=
∑；
满足要求。
g、端板厚度设计
根据图3-7中螺栓的分布情况及加劲肋的设置情况，端板有
两边支承类端板和三边支承类端板，取约束较弱的两边支承类端
板计算。
对两边支承类端板（端板外伸）：
端板厚度
6
20.4
[2()]
f w t
w f f w
e e N
t mm
e b e e e f
≥=
++
故取端板厚度24
t mm
=（图3-7）h、腹板强度验算
翼缘内第二排一个螺栓的轴向拉力设计值3
32
36.900.490
t
i
My
N
N kN P kN
n y
=+=<=
∑
故：
0.4
300310
w w
P
MPa f MPa
e t
=<=；满足要求。
i、节点域剪应力验算
节点域宽度600210580
c
d mm
=-?=
节点域厚度8
c
t mm
=
节点域高度603210583
b
d mm
=-?=
节点域剪应力
6
22
340.60710
125.9/180/
5808583v
c c b
M
N mm f N mm
d t d
τ
?
===<=
??
因此，满足节点域抗剪要求。
3.3柱脚设计
a、节点形式
柱脚与底板焊接，通过锚栓与基础相连。
b、材料特性：
Q235B钢材：屈服强度fy：235.0 MPa；抗拉强度设计值f：215.0 MPa；
抗剪强度设计值fv：120/125MPa(视直径而定)；
弹性模量E：206000.0 MPa。
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基础混凝土：强度等级：C30；抗压强度设计值fc：14.3MPa；抗拉强度设计值ft：1.43MPa 弹性模量E：42
20.110/
N mm
?
c、连接节点处，
柱脚尺寸为350200810
???，如图3-8。
（图3-8）
d、节点内力
根据3D3S计算所得的连接处内力，最大压力对应的最不利组合为1.2恒+1.4活
相应内力为：轴力130.614
N kN
=-；剪力37.117
V kN
=；弯矩0
M kN m
=?
最大拔力对应的最不利组合为1.0恒+1.4风，并考虑柱间支撑的影响
相应的内力为：轴力
2
63.6133.53878.52
2
N kN
=?+=
剪力22
2
(63.61)36.00457.61
2
V kN
=?+=
弯矩0
M kN m
=?
e、柱脚设计
①锚栓选择
由于柱脚为铰接柱脚，故选用4M24的双螺母普通锚栓，锚栓布置如图3-9；底板锚栓孔直径
26mm，锚栓孔面积
2
2
42123.7
4
d
A mm
π
=?=
┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊
（图3-9）
②底板宽度确定
底板伸出部分宽度取50
c mm
=；
故底板宽度
1
2350250450
B a c mm
=+=+?=
③底板长度确定
由于
1
()25.0
c
N
L A mm
B f
≥+=，实际取240
L mm
=；满足要求。
⑤底板厚度确定
锚栓布置如图3-9所示，则底板有两类板：悬臂板及三边支承板。
2
1.23/
N
q N mm
BL A
==
-
对悬臂板：
22
11
1.23501537.5/
22
M qc N mm mm
==??=?
对三边支承板：
1
97
b mm
=；
1
160
a mm
=；故1
1
0.61
b
a
=；
查表得：0.0759
β=
22
1
0.0759 1.231602389.94/
M qa N mm mm
β
==??=?
故板厚max
662389.94
8.2
215
M
t mm
f
?
≥==
板厚取16mm。
⑥锚栓抗拔验算
锚栓直径24
d mm
=有效面积2
353
e
A mm
=
3
22
78.5210
55.61/63.5/
4353
a
t
t
e
N
N mm N N mm
nA
?
==<=
?
锚栓满足抗拔力要求
⑦抗剪键
在抗拔最不利情况下，由于柱脚受拉力作用，没有摩擦力参与抗剪，故应设置抗剪键。
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第四章屋面檩条的计算与布置
4.1基本资料
①截面选择
檩条截面选用内卷边C型槽钢；
截面信息：截面高度280
H mm
=；截面宽度80
B mm
=；卷边宽度20
A mm
=；檩条厚度
2.5
T mm
=。
②结构尺寸
檩条跨度：9m；檩条间距：1.5m；屋面坡度：1:10。
③材料特性
材料选用Q235B钢材；屈服强度235
y
a
f MP
=；抗拉强度设计值205
f MPa
=；
抗剪强度设计值120
v
a
f MP
=；弹性模量206000a
E MP
=。
④荷载信息
恒载标准值：2
0.25/
kN m；
活载标准值：2
0.5/
kN m；
基本风压：2
0.6/
kN m；
地面粗糙度类别：B；
屋脊标高：10.05m；
⑤其他计算条件
檩条为简支檩条；拉条数量为2根；檩条端部连接孔数量为2个，连接孔直径为13.5mm；屋面板能阻止受压上翼缘侧向失稳，但不能阻止受压下翼缘侧向失稳。
4.2毛截面特性计算
①壁中线尺寸计算
截面高度277.5
h H T m m
=-=；截面宽度77.5
b B T mm
=-=；卷边宽度
1
18.8
2
a A T mm
=-=；檩条厚度 2.5
t mm
=；截面角点倒角半径 2.5 6.25
r T mm
==；壁中线周长2282459.27
l h b a r r mm
π
=++-+=
②毛截面特性（查教材附表D-12-3）
截面面积2
1148.17
A mm
=；绕强轴的截面惯性矩4
12540000
x
I mm
=；形心到腹板外边线
的距离
18.96
x mm
=；绕弱轴的截面惯性矩4
833900
y
I mm
=；绕强轴回转半径104.5
x
i mm
=；
┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊绕弱轴回转半径26.9
y
i mm
=；绕强轴的截面抗弯模量3
89571.4
x
W mm
=；绕弱轴的截面抗弯
模量（腹板侧）3
1
43982.1
y
W mm
=；绕弱轴的截面抗弯模量（卷边侧）3
2
13661.5
y
W mm
=；截面扭转惯性矩4
2448
t
I mm
=；截面翘曲惯性矩6
11932100000
w
I mm
=；剪心到形心的距离0
50.7
e mm
=。
4.3“1.2恒+1.4活”组合下强度验算
①内力计算
恒载标准值： 1.50.250.375/
d
q kN m
=?=；
活载标准值： 1.50.50.75/
L
q kN m
=?=；
线荷载设计值： 1.20.375 1.40.75 1.5/
q kN m
=?+?=；
屋面倾角：arctan(0.1) 5.711
θ== ；
沿强轴线荷载：sin0.149/
x
q q kN m
θ
==；
沿弱轴线荷载：cos 1.493/
y
q q kN m
θ
==；
跨中截面：
绕强轴弯矩（下翼缘受拉为正）：2
1
15.112
8
x y
M q s kN m
==
绕弱轴弯矩（腹板侧受拉为正）：2
1
0.034
360
y x
M q s kN m
==
支座截面：
沿强轴剪力：
1
6.717
2
y y
V q s kN
==；
②跨中截面按毛截面正应力（拉为正，压为负）计算
角点1的应力
1
2
171.17
y
x
x y
M
M
MPa
W W
σ=--=-；
角点2的应力
2
1
167.95
y
x
x y
M
M
MPa
W W
σ=-+=-；
角点3的应力
3
1
169.48
y
x
x y
M
M
MPa
W W
σ=+=；
┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊
角点4的应力
4
2
166.26
y
x
x y
M
M
MPa
W W
σ=-=
③受压板件的有效宽度计算
a）计算板件的受压稳定系数k（压为正）
对受压翼缘（板件类型属于部分加劲板）：
受压板件边缘的最大应力
max
171.17MPa
σ=；受压板件另一边缘
min
167.95MPa
σ=；压
力分布不均匀系数min
max
0.9812
σ
ψ
σ
==；最大压应力作用位置为卷边一侧。
根据冷弯薄壁型钢结构技术规范（GB50018-2002）5.6.2-4式：
受压板件的稳定系数2
1.150.020.0450.9775
kψψ
=-+=；
对腹板（板件类型属于加劲板件）：
同理可得：
max
167.95MPa
σ=；
min
169.48MPa
σ=-；min
max
1.00911
σ
ψ
σ
==-≈-；
根据冷弯薄壁型钢结构技术规范（GB50018-2002）5.6.2-2式：
受压板件的稳定系数2
7.8 6.299.7824.1058
kψψ
=-+=；
b）计算板组约束系数k1
对受压翼缘（板件类型属于部分加劲板）：
计算板件的宽度80
b mm
=；相邻板件的宽度280
c mm
=；计算板件的受压稳定系数
0.9775
k=；相邻板件的受压稳定系数24.1058
c
k=；
根据冷弯薄壁型钢结构技术规范（GB50018-2002）5.6.2-3式：参数0.7048
c
c k
b k
ξ==；
根据GB50018-2002中5.6.3-1式：
1
1
1.1912
k
ξ
==；
对腹板（板件类型属于加劲板件）：
同理可得：280
b mm
=；80
c mm
=；24.1058
k=；0.9775
c
k =； 1.4189
c
c k
b k
ξ==；
根据GB50018-2002中5.6.3-2式：
12
0.93
0.11 1.4189
(0.05)
k
ξ
=+=
-
；
c）计算有效宽厚比be/t
门式钢架设计实例带计算书
门式刚架厂房设计计 算书
门式刚架厂房设计计算书 一、设计资料 该厂房采用单跨双坡门式刚架，厂房跨度21m ，长度90m ，柱距9m ，檐高7.5m ，屋面坡度1/10。刚架为等截面的梁、柱，柱脚为铰接。 材料采用Q235钢材，焊条采用E43型。 22750.6450/160/mm EPS mm N mm g mm ≥2y 屋面和墙面采用厚夹芯板，底面和外面二层采用厚镀锌彩板，锌板厚度为275/gm ；檩条采用高强镀锌冷弯薄壁卷边Z 形钢檩条，屈服强度f ，镀锌厚度为。(不考虑墙面自重) 自然条件：基本风压：20.5/O W KN m =，基本雪压20.3/KN m 地面粗糙度B 类 二、结构平面柱网及支撑布置 该厂房长度90m ，跨度21m ，柱距9m ，共有11榀刚架，由于纵向温度区段不大于300m 、横向温度区段不大于150m ，因此不用设置伸缩缝。 檩条间距为1.5m 。 厂房长度>60m ，因此在厂房第二开间和中部设置屋盖横向水平支撑；并在屋盖相应部位设置檩条、斜拉条、拉条和撑杆；同时应该在与屋盖横向水平支撑相对应的柱间设置柱间支撑，由于柱高<柱距，因此柱间支撑不用分层布置。 （布置图详见施工图） 三、荷载的计算 1、 计算模型选取 取一榀刚架进行分析，柱脚采用铰接，刚架梁和柱采用等截面设计。厂房檐高7.5m ，考虑到檩条和梁截面自身高度，近似取柱高为7.2m ；屋面坡度为1：10。 因此得到刚架计算模型：
2.荷载取值 屋面自重： 屋面板：0.182/KN m 檩条支撑：0.152/KN m 横梁自重：0.152/KN m 总计：0.482/KN m 屋面雪荷载：0.32/KN m 屋面活荷载：0.52/KN m （与雪荷载不同时考虑） 柱自重：0.352/KN m 风载：基本风压200.5/W kN m = 3.各部分作用荷载： （1）屋面荷载： 标准值： 1 0.489 4.30/cos KN M θ ? ?= 柱身恒载：0.359 3.15/KN M ?=
浅谈门式刚架在设计中的几个问题
浅谈门式刚架在设计中的几个问题 王建宜杨晓磊 河南龙成工程技术有限公司河南450000 摘要：介绍了门式刚架轻型结构体系在国内发展研究概况；论述了屋面荷载、山墙结构体系、柱脚、维护结构等设计特点；对我国门式刚架轻型结构体系存在的一些问题提出相应的建议。 关键词：门式刚架发展荷载山墙柱脚维护结构 门式刚架是近年来在钢结构建筑中应用相当广泛的一种结构形式。由于它具有自重轻、加工制造简单、运输安装方便、抗震性能好、建设周期短，能够形成大空间、大跨度，具有外表美观，造价低，易维护等优点在近十年来得到迅速的发展。它是用等截面或变截面的焊接H型钢作为梁柱，以冷弯薄壁型钢作为檩条、墙梁、墙柱，以彩钢板作为屋面板和墙板，现场用螺栓连接或焊接而成的以门式刚架为主要承重结构，再配以零件、扣件、门窗等形成的比较完善的建筑体系。 1 合理选择柱距与跨度： 设计人员应在尽可能满足生产工艺和使用功能的基础上，根据房屋的高度确定合理的跨度。一般情况下，当柱高、荷载一定时，适当加大跨度，刚架的用钢量增加不太明显，但空间利用率高，综合效益较为可观。通过大量计算发现，当檐高6m、柱距为7.5m，荷载情况完全一致时，跨度在18-30m之间的刚架单位用钢量约为18-28kg/ m2，当跨度在21-48m之间的刚架单位用钢量约为25-40kg/ m2，当檐高为12m、跨度超过48m时宜采用多跨刚架（中间设置摇摆柱），其用钢量较单跨刚架节约18%左右，因此设计门式刚架时应根据具体要求选择较为经济的跨度，不宜盲目追求大跨度。经过大量计算发现，随着柱距的增大，刚架的用钢量是逐渐下降的，但当柱距增大到一定数值后，刚架用钢量随着柱距的增大下降的幅度较为平缓，而其他如檩条、吊车梁、墙梁的用钢量会随着柱距的增大而增大，就房屋的总用钢量而言，随着柱距的增大先下降而后又上升。因此，在一定条件下，门式刚架存在着一最 体系的用钢量增加太多，综合造价并不经济。 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
门式刚架计算模板
一、设计资料 某单层工业厂房，采用单跨双坡门式刚架，刚架跨度24m ，长度48m ，柱距6m ，檐口标高11m ，屋面坡度1/10。屋面及墙面板均为彩色钢板，内填充保温层，考虑经济、制造和安装方便，檩条和墙梁 均采用冷弯薄壁卷边C 型钢，钢材采用Q345钢，2 /310mm N f =，2/180mm N f v =，基础混凝土标号C30，2 /3.14mm N f c =，焊条采用E50型。刚架平面布置图，屋面檩条布置图，柱间支撑布置草图， 钢架计算模型及风荷载体形系数如下图所示。 刚架平面布置图 屋面檩条布置图
柱间支撑布置草图 计算模型及风荷载体形系数 二、荷载计算 2.1 计算模型的选取 取一榀刚架进行分析，柱脚采用铰接，刚架梁和柱采用等截面设计。 2.2 荷载取值计算： （1） 屋盖永久荷载标准值 彩色钢板 0.40 2kN m 保温层 0.60 2kN m 檩条 0.08 2kN m 钢架梁自重 0.15 2kN m 合计 1.23 2 kN m （2） 屋面活载和雪载 0.30 2 /KN m 。
（3） 轻质墙面及柱自重标准值 0.50 2 /KN m （4） 风荷载标准值 基本风压：m kN /525.050.005.10=?=ω。根据地面粗糙度类别为B 类，查得风荷载高度变化系数：当高度小于10m 时，按10m 高度处的数值采用，z μ=1.0。风荷载体型系数s μ：迎风柱及屋面分别为＋0.25和－1.0，背风面柱及屋面分别为－0.55和－0.65。 2.3 各部分作用的荷载标准值计算 （1） 屋面荷载： 标 准 值： m kN /42.7cos 1 623.1=??θ 柱身恒载： m kN /00.3650.0=? （2） 屋面活载 屋面活载雪载m kN /81.1cos 1 630.0=? ?θ （3） 风荷载 以左吹风为例计算，右吹风同理计算，根据公式0ωμμωs z k =计算，z μ查表m h 10≤，取1.0，s μ取值如图1.2所示。（地面粗糙度B 类） 迎风面 侧面2 /131.050.005.10.125.0m kN k =???=ω，m kN q /79.06131.01=?= 屋顶2 /525.050.005.10.100.1m kN k -=???-=ω，m kN q /15.36525.02-=?-=
《钢结构设计》(门式刚架)课程设计指导书
《钢结构设计》课程设计指导书 （门式刚架） 土木工程与建筑学院 《钢结构设计》课程设计指导书 绪言课程设计目的要求 课程设计是一个重要的教学过程，是对学生知识和能力的总结。要求学生通过《钢结构设计》课程设计，进一步了解钢结构的结构型式、结构布置和受力特点，掌握钢结构的计算简图、荷载组合和内力分析，掌握钢结构的构造要求等。要求在老师的指导下，参考已学过的课本及有关资料，综合应用钢结构的材料、连接和基本构件的基本理论、基本知识，进行整体钢结构设计计算，并绘制钢结构施工图。 《钢结构设计》课程设计题目 一、设计题目 某24m跨度厂房的门式刚架设计，刚架柱、梁均采用等截面（或变截面）。 二、设计任务 1、选择钢屋架的材料； 2、柱网及屋面结构布置（包括支撑体系布置）； 3、门式刚架选型； 4、确定门式刚架梁、柱截面形式，并初估截面尺寸； 5、钢屋盖及支撑的布置； 6、钢屋架的结构设计； 7、绘制门式刚架施工图及材料表。 三、设计资料 建造于某市的轻工厂房，建筑面积1500m2厂房平面及剖面如图所示，据生产要求无吊车，屋面采用0.6mm厚镀锌压型彩涂板，刚架柱、梁均采用等截面（或变截面），柱梁节点处为构造加腋（视为刚接，计算时可不考虑加腋之影响），柱与基础为铰接，拟在刚架平面外设柱间支撑及檩条端部隅撑，在a,b点分别提供柱梁的侧向支撑点，设计时考虑积灰荷载0.4kN/m2，该地区的基本雪压为0.5kN/m2, 基本风压为0.5kN/m2，轻质屋面，屋面活荷载取0.4kN/m2。檩条及支撑重0.2kN/m2，刚架斜梁自重0.2kN/m2；轻质墙面及柱自重（包括柱、墙骨架）0.7kN/m2。 刚架简图及其风荷载体型系数 （a）平面图（b）刚架简图（c）刚架风荷载体型系数 门式刚架设计计算 一、材料选择 刚架结构中所采用的钢材应符合国标要求，一般采用Q235钢或Q345钢，Q345钢多用于刚架斜梁与柱，但当构件是以变形控制时应慎用。焊条可选用E43型，手工焊。 二、结构平面布置 结构平面布置主要是确定刚架的柱网布置。柱网布置首先应满足工艺要求，面积大的厂房考虑温度区段的控制，依据《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》规定：“纵向温度区段不大于300m；横向温度区段不大于150m；当有计算依据时温度区段可适当加大”。 门式刚架的柱距的选择应依据屋面的受载情况与功能要求综合确定，并应满足工艺要求，一般宜采用6-9m的柱距。柱距的选择合理与否直接影响结构单位面积的耗钢量，经济柱距的
浅谈轻型门式刚架的结构特点及其在国内的发展
浅谈轻型门式刚架的结构特点及其在国内的发展 摘要：轻型门式刚架结构是国内外应用广泛的建筑结构体系，具有质量轻、工业化程度高、施工周期短、综合经济效益高、柱网布置灵活、建筑外型新颖美观等优点。随着我国经济的快速增长, 轻型门式刚架房屋结构也得到了迅速的发展。本文先介绍轻型门式刚架的相关的定义，再阐述其主要的结构特点，最后对轻型门式刚架在我国应用及发展进行综合分析。 关键词：门式刚架；轻型房屋；冷弯薄壁型钢；发展现状 正文：轻型门式刚架结构体系是指以轻型焊接H形钢（等截面或变截面）、热轧H形钢（等截面）或冷弯薄壁型钢等构成的实腹式门式刚架或格构式门式刚架作为主要承重骨架，用冷弯薄壁型钢（槽形、Z形等）做檩条、墙梁；以压型金属板（压型钢板、压型铝板）做屋面、墙面；采用聚苯乙烯泡沫塑料、硬质聚氨酯泡沫塑料、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。 1.结构特点 1.1质量轻 围护结构由于采用压型金属板、玻璃棉及冷弯薄壁型钢等材料组成，屋面、墙面的质量都很轻，因而支承它们的门式刚架也很轻。根据国内的工程实例统计，单层门式刚架房屋承重结构的用钢量一般为10～30kg／m2；在相同的跨度和荷载条件情况下自重约仅为钢筋混凝土结构的1／20～1／30。 1.2工业化程度高，施工周期短 轻型门式刚架结构的主要构件和配件均为工厂制作，质量易于控制和保证，工地安装方便。除基础施工外，基本没有湿作业，现场施工人员的需要量也很少。构件之间的连接多采用高强度螺栓连接，这是安装迅速的一个重要因素，但必须注意设计为刚性连接的节点，应具有足够的转动刚度。 1.3综合经济效益高 轻型门式刚架结构由于材料价格的原因其造价虽然比钢筋混凝土结构等其他结构形式略高，但由于采用了计算机辅助设计，设计周期短；构件采用先进自动化设备制造；原材料种类较少，易于采购、运输；所以，门式刚架结构的工程周期短，资金回报快，投资效益高。 1.4柱网布置比较灵活 传统的结构形式由于受屋面板、墙板尺寸的限制，柱距多为6m，当采用12m 柱距时，需设置托架及墙架柱。而轻型门式刚架结构的围护体系采用金属压型板，所以柱网布置不受模数限制，柱距大小主要根据使用要求和用钢量最省的原则来
门式刚架设计经验知识
门式刚架设计经验知识
一知识点： 门式刚架一般多采用变截面构件，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： （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。 二知识点： 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。
门式钢架的受力分析实例
一.分析种类： 结构力学静力分析 二.基本理论： 结构矩阵分析是结构力学的一种分析方法。结构矩阵分析方法认为：结构整体可以看作是由有限个力学小单元相互连接而组成的集合体，每个单元的力学性能可以比作建筑物中的砖瓦，装配在一起就提供整体结构的力学特性。 有限元法的基本思想是： 1. 假想把连续系统分割成数目有限的单元，单元只在数目有限的节点相连。在节点引进等效载荷，代替实际作用与系统的外载荷 2. 对每个单元由分块近似的思想，按一定的规则建立求解未知量与节点相互作用之间的关系 3. 把所有单元的这种特性关系按一定条件集合起来，引入边界条件，构成一组以节点变量为未知量的代数方程组，求解就得到有限个节点处的待求变量 所以，有限元法实质上是把具有无限个自由度的联系系统，理想化为只有有限个自由度的单元集合体，使问题转化为适合于数值求解的结构型问题 静力分析用于求解静力载荷作用下结构的位移和应力等。静力分析包括线性和非线性分析。而非线性分析涉及塑性，应力刚化，大变形，大应变，超弹性，接触面和蠕变。本次分析为结构线性静力分析 静力分析计算在固定不变的载荷作用下结构的效应，它不考虑惯性和阻尼的影响，如结构受随时间变化载荷的情况。可是，静力分析可以计算那些固定不变的惯性载荷对结构的影响（如重力和离心力），以及那些可以近似为等价静力作用的随时间变化载荷。 静力分析用于计算由那些不包括惯性和阻尼效应的载荷作用于结构或部件上引起的位移，应力，应变和力。固定不变的载荷和响应是一种假定；即假定载荷和结构的响应随时间的变化非常缓慢。静力分析所施加的载荷包括： l. 外部施加的作用力和压力 2. 稳态的惯性力（如中力和离心力） 3. 位移载荷 4. 温度载荷 线性静力分析的求解步骤 1．建模 2．施加载荷和边界条件，求解 3．结果评价和分析 三.有限元方法及软件： 利用位移函数—虚功原理推导梁单元的有限元计算公式 第一步：写出单元位移、节点力向量 应用软件ANSYS10.0 在ANSYS产品家族中有七种结构分析的类型。结构分析中计算得出的基本未知量（节点自由度）是位移，其他的一些未知量，如应变，应力，和反力可通过节点位移导出。本次分析静力分析（Stastic） 四.实例：门式钢架的受力分析 4.1 问题描述： 门式钢架受到均布载荷q=200N/m作用，其柱高5m，横梁长10m,柱和梁均采用刚梁制作，杨氏模量E=2.1e5MPa,泊松比u=0.3，且已知柱与梁的横截面积形式均为工字梁，其中柱的参数为W1=0.2、W2=0.2、W3=0.4、t1=0.02、t2=0.02、t3=0.01，梁的参数为柱的参数的1.565倍 要求：求在均布载荷q作用下门式钢架的剪力、最大弯距、最大转角，绘制弯距图以及剪力图。 示意图：
雪糕厂轻型门式刚架设计策划方案
学号2011021111 《钢结构设计》课程设计 哈尔滨市某雪糕厂轻型门式刚架设计 院（系）名称：航天与建筑工程学院 专业名称：土木工程 学生姓名：韩学彬 指导教师：张建华副教授
2014年6月
1. 设计资料 (1) 2.荷载计算 (2) 1）荷载取值计算 (2) 2）各部分作用的荷载标准值计算 (3) 3.内力分析 (4) 1）在恒荷载作用下 (4) 2）在活荷载作用下 (6) 3）在风荷载作用下 (8) 4.内力组合 (15) 5.刚架设计 (17) 5.1 截面设计 (17) 5.2 构件验算 (17) （1）验算刚架柱在风荷载作用下的侧移 (17) （2）构件宽厚比验算 (17) （3）刚架梁的验算 (18) （4）刚架柱的验算 (20) 5.3 节点验算 (23) （1）梁柱连接节点： (23) （2）横梁跨中节点 (25)
（3）柱脚设计 (27) 6.其他构件设计 (28) 6.1 檩条的设计 (28) （1）荷载及内力： (28) （2）截面选择及截面特性 (29) （3）强度验算： (31) （4）挠度验算： (31) （5）构造要求： (32) 6.2 隅撑的设计 (32) 6.3墙梁的设计 (32) （1）荷载计算 (33) （2）内力计算 (33) （3）强度计算 (33) （4）挠度计算 (34) 参考文献 (34)
1. 设计资料 哈尔滨市某雪糕厂房，采纳单跨双坡门式刚架，刚架跨度27m，柱距6m，柱高6m，屋面坡度1/10，地震设防烈度为6度。刚架平面布置如下图（a）所示，刚架形式及几何尺寸如下图（b）所示。屋面及墙面板均为彩色压型钢板，内填充以保温玻璃棉板，考虑经济、制造和安装方便，檩条和墙梁均采纳冷弯薄壁卷边C型钢，间距为1.5米，钢材采纳Q345钢，焊条采纳E43型。 （a）钢架平面布置图
浅谈轻型门式刚架结构设计中的心得
浅谈轻型门式刚架结构设计中的心得 浅谈轻型门式刚架结构设计中的心得 摘要：门式刚架是一种典型的轻型钢结构，它具有节省材料、施工周期短等优点，因而也是目前在国内应用最为广泛的轻型钢结构。 关键词：门式钢架；设计 中图分类号：TB482.2 文献标识码：A文章编号： 门式刚架结构作为一种轻型的建筑结构模式，具有用自重轻、用钢量少、造价低廉、施工方便易安装、周期短、能够循环利用等优点，这些年以来在国内得到了越来越多的应用和发展。 轻型门式刚架的主要承重结构为单跨或多跨实腹门式刚架、具有轻型屋盖和轻型外墙、无桥式吊车或有起重量不大于20t的A1~A5工作级别桥式吊车或3t悬挂式起重机的单层房屋钢结构。 1 关于柱设计 1.1 柱网布置的确定 在轻钢厂房结构设计中如何配合设备工艺要求进行柱网的平面 布置是首先要解决的问题。在尽可能满足生产工艺和使用功能的要求上，根据实际情况对刚架的跨度、高度以及和设计实践来确定柱网。一般根据《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS102：2002）第4.2.2条规定：门式刚架的跨度宜采用9~36m。当边柱宽度不等时，其外侧对齐。门式刚架的平均高度宜采用4.5~9.0m；当有桥式吊车时不宜大于12m。门式刚架的间距，即柱网轴线间的纵向距离宜采用6~9m。因为随着柱距的增大，其它各部分结构的用钢量均会随着柱距的增加而增大。尤其是吊车梁，这是因为，当柱距增大到一定程度时，就需采用格构形式了，其结果就是用钢量所占的比例增大，最终可能会超过刚架的用钢量。这样就得不偿失了。其次是檩条，由于有长细比的要求，其用钢量的增加也较快。也就是说，门式刚架柱网的布置对主刚架和檩条的用钢量大小有很大的影响。因此轻钢门式刚架钢结构设计时，应当按照实际情况选择经济合理的经济型跨度，不能盲目
门式刚架设计论文
TONGJI UNIVERSITY 《建筑钢结构课程设计》课程设计 课题名称轻型门式钢架单层工业厂房院(系) 土木工程学院建筑工程系专业土木工程 姓名 学号 指导教师 日期
┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊ 目录: 第一章基本设计资料 (3) 第二章主钢架设计与计算 (4) 第三章节点设计 (7) 第四章屋面檩条的计算与布置 (13) 第五章屋面水平支撑及柱间支撑的设计 (24)
┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊ 第一章基本设计资料1.1设计题目 门式刚架设计 1.2设计资料 1．车间柱网布置要求 车间长度63m，跨度21m，柱距9m，檐高9m。 2．屋面坡度：1:10 3．屋面材料：夹芯板 4. 墙面材料：单层彩板或夹芯板 5. 天沟：彩板天沟或钢板天沟 6. 基础混凝土标号为C30 1.3荷载资料 恒载 0.25kN/m2活载 0.5kN/m2基本雪压 0.2kN/m2基本风压 0.6kN/m2 3．材料选用 主刚架：Q345B 抗风柱、屋面支撑，柱间支撑等：Q235B 檩条、墙梁：Q235B
┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊ 第二章主刚架设计与计算 单元编号图 截面信息： 荷载组合： (1) 1.20 恒载+ 1.40 活载工况1 (2) 1.20 恒载+ 1.40 风载工况2 (3) 1.20 恒载+ 1.40 风载工况3 (4) 1.20 恒载+ 1.40 活载工况1 + 1.40 x 0.60 风载工况2 (5) 1.20 恒载+ 1.40 活载工况1 + 1.40 x 0.60 风载工况3 (6) 1.20 恒载+ 1.40 x 0.70 活载工况1 + 1.40 风载工况2 (7) 1.20 恒载+ 1.40 x 0.70 活载工况1 + 1.40 风载工况3 (8) 1.00 恒载+ 1.40 风载工况2 (9) 1.00 恒载+ 1.40 风载工况3
浅谈门式刚架在设计中的几个问题
目录 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、
门式刚架设计实例
轻型门式刚架 ——计算原理 和设计实例 <9> 来源：https://www.sodocs.net/doc/1211913018.html, 发布时间：06-06 编辑：段文雁
二、设计实例一 1 设计资料 门式刚架车间柱网布置：长度60m；柱距6m；跨度18m。 刚架檐高：6m；屋面坡度1：10；屋面材料：夹心板；墙面材料：夹心板；天沟：钢板天沟；基础混凝土标号为C25，fc=12.5 N/mm2；材质选用：Q235-B f=215 N/mm2 f=125 N/mm2。 2 荷载取值 静载：为0.2 kN/m2；活载：0.5 kN/m2 ；雪载：0.2 kN/m2；风载：基本风压W0=0.55 kN/m2，地面粗糙度B类，风载体型系数如下图： 图3-41 风载体型系数示意图 3 荷载组合 (1). 1.2 恒载+ 1.4 活载 (2). 1.0 恒载+ 1.4 风载 (3). 1.2 恒载+ 1.4 活载+ 1.4×0.6 风载 (4). 1.2 恒载+1.4×0.7 活载+ 1.4 风载 4 内力计算 （1）计算模型 图3-42 计算模型示意图 （2）工况荷载取用 恒载活载 左风右风 图3-43 刚架上的恒载、活载、风载示意图 各单元信息如下表：
表3-5 单元信息表 单元号截面名称长度(mm) 面积(mm2) 绕2轴惯性矩(x104mm4) 绕3轴惯性矩(x104mm4) 1 Z250~450x160x8x10 5700 54407040 973974 599822728 2 L450x180x8x10 9045 7040 974 22728 3 L450x180x8x10 9045 7040 97 4 22728 表中：面积和惯性矩的上下行分别指小头和大头的值 图3-44 梁柱截面示意简图 （3）计算结果 刚架梁柱的M、N、Q见下图所示： 图3-45 恒载作用时的刚架M、N、Q图 图3-46 活载作用时的刚架M、N、Q图 图3-47 （左风）风载作用时的刚架M、N、Q图 选取荷载效应组合：（1.20 恒载+ 1.40 活载）情况下的构件内力值进行验算。组合内力数值如下表所示： 表3-6 组合内力表 单元号小节点轴力N(kN) 小节点剪力Q2(kN) 小节点弯距M(kN.m) 大节点轴力N(kN) 大节点剪力Q2(kN) 大节点弯距M(kN.m) 1 -67.97 23.16 0.00 -56.89 -23.16 132.03 2 -28.71 -54.30 -132.0 3 -23.05 -2.30 -103.14 3 -23.05 -2.30 103.1 4 -28.71 -54.30 132.03 4 -56.89 -23.16 -132.03 -67.97 23.16 0.00 5构件截面验算
门式刚架课程设计
《房屋钢结构》门式钢架课程设计 姓名：杜修磊 学号：20110380 班级：2011级土木3班 指导教师：张杰 2014年12月
一、题目要求 现有一单层门式钢架厂房，布置一台10t 中级工作制桥式吊车，单跨双坡，跨长18m 。 设计参数： 1、建筑物安全等级为三级，设计使用年限为50年； 2、基本风压为2 /4.0m kN （50年一遇），B 类粗糙度； 3、基本雪压为2/35.0m kN （50年一遇）； 4、屋面恒载为2/3.0m kN ，屋面活载为2/5.0m kN ； 5、抗震设防烈度为8度，设计地震分组为第二组，场地类别为II 类，抗震设防类别为丙类； 6、基础顶面标高为0.000m 。 结构布置形式如图所示：
二、输入参数 工程名: 01 ************ PK11.EXE ***************** 日期:12/18/2014 时间: 20:12:44 设计主要依据: 《建筑结构荷载规范》(GB 50009-2012); 《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2010); 《钢结构设计规范》(GB 50017-2003); 《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》(CECS 102:2002，2012年版); 结果输出 ---- 总信息---- 结构类型: 门式刚架轻型房屋钢结构 设计规范: 按《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》计算 结构重要性系数: 1.00 节点总数: 9 柱数: 4 梁数: 4 支座约束数: 2 标准截面总数: 5 活荷载计算信息: 考虑活荷载不利布置 风荷载计算信息: 计算风荷载 钢材: Q235 梁柱自重计算信息: 柱梁自重都计算 恒载作用下柱的轴向变形: 考虑 梁柱自重计算增大系数: 1.20 基础计算信息: 不计算基础 梁刚度增大系数: 1.00 钢结构净截面面积与毛截面面积比: 0.85 门式刚架梁平面内的整体稳定性: 按压弯构件验算 钢结构受拉柱容许长细比: 400 钢结构受压柱容许长细比: 180 钢梁(恒+活)容许挠跨比: l / 180 柱顶容许水平位移/柱高: l / 180 地震作用计算: 计算水平地震作用 计算振型数： 3 地震烈度：7.00 场地土类别：Ⅱ类
(完整版)浅谈门式刚架的发展概况及工程应用毕业论文
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：
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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........................................................................................................................... 引言.. (1) 1 门式刚架的发展概况 (2) 1.1 适用范围 (2) 1.2 门式刚架的发展现状 (2) 2 门式刚架的主要结构特点 (7) 2.1 结构优点 (7) 2.2 力学模型 (7) 2.3 屋面支撑设计 (11) 3 门式刚架的主要设计要点 (12) 3.1 设计与施工要点 (12) 3.1.1 设计 (12) 3.1.2 施工 (12) 3.2 屋面活荷载的取值和布置 (13) 3.3 合理跨度的确定 (13) 3.4 刚架最优间距的确定 (13) 3.5 柱脚的抗风措施 (14)
门式刚架计算原理和设计实例之二
第二章轻型门式钢刚架设计的差不多理论 第一节结构布置和材料选用 一、结构组成 轻型门式钢刚架的结构体系包括以下组成部分： （1）主结构：横向刚架（包括中部和端部刚架）、楼面梁、托梁、支撑体系等； （2）次结构：屋面檩条和墙面檩条等； （3）围护结构：屋面板和墙板； （4）辅助结构：楼梯、平台、扶栏等； （5）基础。 图2-1给出了轻型门式钢刚架组成的图示讲明。 图2-1 轻型钢结构的组成
平面门式刚架和支撑体系再加上托梁、楼面梁等组成了轻型钢结构的要紧受力骨架，即主结构体系。屋面檩条和墙面檩条既是围护材料的支承结构，又为主结构梁柱提供了部分侧向支撑作用，构成了轻型钢建筑的次结构。屋面板和墙面板起整个结构的围护和封闭作用，由于蒙皮效应事实上也增加了轻型钢建筑的整体刚度。 外部荷载直接作用在围护结构上。其中，竖向和横向荷载通过次结构传递到主结构的横向门式刚架上，依靠门式刚架的自身刚度抵抗外部作用。纵向风荷载通过屋面和墙面支撑传递到基础上。 二、结构布置 轻型门式钢刚架的跨度和柱距要紧依照工艺和建筑要求确定。结构布置要考虑的要紧问题是温度区间的确定和支撑体系的布置。 考虑到温度效应，轻型钢结构建筑的纵向温度区段长度不应大于300m，横向温度区段不应大于150m。当建筑尺寸超过时，应设置温度伸缩缝。温度伸缩缝可通过设置双柱，或设置次结构
及檩条的可调节构造来实现。 支撑布置的目的是使每个温度区段或分期建设的区段建筑能构成稳定的空间结构骨架。布置的要紧原则如下：（1）柱间支撑和屋面支撑必须布置在同一开间内形成抵抗纵向荷载的支撑桁架。支撑桁架的直杆和单斜杆应采纳刚性系杆，交叉斜杆可采纳柔性构件。刚性系杆是指圆管、H型截面、Z或C型冷弯薄壁截面等，柔性构件是指圆钢、拉索等只受拉截面。柔性拉杆必须施加预紧力以抵消其自重作用引起的下垂； （2）支撑的间距一般为30m-40m，不应大于60m； （3）支撑可布置在温度区间的第一个或第二个开间，当布置在第二个开间时，第一开间的相应位置应设置刚性系杆； （4） 45的支撑斜杆能最有效地传递水平荷载，当柱子较高导致单层支撑构件角度过大时应考虑设置双层柱间支撑； （5）刚架柱顶、屋脊等转折处应设置刚性系杆。结构纵向于支撑桁架节点处应设置通长的刚性系杆； （6）轻钢结构的刚性系杆可由相应位置处的檩条兼作，刚度或承载力不足时设置附加系杆。 除了结构设计中必须正确设置支撑体系以确保其整体稳定性之外，还必须注意结构安装过程中的整体稳定性。安装时应该
轻钢门式刚架设计
轻钢门式刚架厂房设计 1 设计资料 某单跨车间，跨度21m ，柱距6m ，总长90m ，设有两台A5工作级别轿式吊车。一台5t ，一台10t 。吊车采用大连重工起重集团有限公司DQQD 型吊车，轨顶标高6.6m 。设计使用年限50年，结构安全等级为二级，建筑耐火等级三级，地基基础设计等级为丙级。不考虑抗震设防。 厂房围护结构系统采用太空板屋面及墙面，塑钢窗。室内外高差0.3m 。 厂房所在地的地面粗糙度为B 类，基本风压20/70.0m kN w =，组合值系6.0=ψc ；基本雪压20/5.0m kN s =，组合值系数6.0=ψc 。 基础持力层为粉土，粘粒含量8.0=c ρ，地基承载力特征值2/180m kN f ak =，埋深-1.8m ，基底以上土的加权平均重度3/17m kN m =γ，基底以下土的重度3/18m kN m =γ，地基基础的设计等级为丙级。 2 方案设计 2.1平面布置 一、柱网布置与定位轴线 厂房总长度为90m<300m ，无需设伸缩缝。除房屋端部外，刚架柱柱距采用6m ，横向定位轴线与刚架柱形心轴重合；端部刚架柱形心轴与横向定位轴线相距600m 。山墙等距离布置4根抗风柱，间距4.2m 。 纵向定位轴线之间的距离为21m 。假定刚架柱截面高度为700mm ，采用非封闭结合，取D=260mm ，则刚架柱内皮至纵向定位周线的距离=700mm ；查书后附表A.1、5t ，10t 吊车，吊车跨度m m m l l k 50.1975.02212=?-=-=λ，吊车轮中心线至轿身外缘的距离=230mm 。 吊车架外缘与刚架柱内皮的净空尺寸： mm mm mm mm mm B B B 8080)700230(260750)(312≥=+-+=+-=λ满足要求。 结构平面布置如图1所示。
浅谈门式刚架的发展概况及工程应用
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[16]VIP 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
浅谈门式刚架的发展概况及工程应用 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 . (1) 1 门式刚架的发展概况 (2) 1.1 适用范围 (2) 1.2 门式刚架的发展现状 (2) 2 门式刚架的主要结构特点 (3) 2.1 结构优点 (3) 2.2 力学模型 (3) 2.3 屋面支撑设计 (3) 3 门式刚架的主要设计要点 (4) 3.1 设计与施工要点 (4) 3.1.1 设计 (4) 3.1.2 施工 (4) 3.2 屋面活荷载的取值和布置 (4) 3.3合理跨度的确定 (4) 3.4刚架最优间距的确定 (4) 3.5 柱脚的抗风措施 (4) 4 门式刚架的主要工程应用 (5) 4.1 门式刚架的结构形式和设计原则 (5) 4.2 门式刚架应用工程实例 (5) 4.2.1结构选型和布置 (5) 4.2.2算例分析和计算结果 (5) 4.2.3节点设计和施工安装 (6) 4.3 门式刚架发展和应用前景 (6) 5 常见的技术问题及解决办法 (6) 5.1 节点问题 (6) 5.2构件的加工制作 (6) 5.3 预埋件（锚栓）问题现象 (6) 5.4 锚栓不垂直现象 (6)
钢结构门式钢架设计实例
门式钢架设计 一、设计资料 某厂房为单跨双坡门式刚架，跨度24m ，长度90m ，柱距67.5m ，檐高8m ，屋面坡度1/10。刚架为等截面的梁、柱，柱脚为刚接。屋面材料、墙面材料采用单层彩板。檩条和墙梁均采用冷弯薄壁卷边Z 型钢，间距为1.5m ，钢材采用Q235钢，焊条采用E43型。基本风压 20.55/O W KN m ，基本雪压 20.2/KN m ，地面粗糙度B 类。 二、结构平面柱网及支撑布置 该厂房长度90m ，跨度24m ，柱距67.5m ，共有1613榀刚架，由于纵向温度区段不大于300m 、横向温度区段不大于150m ，因此不用设置伸缩缝。 厂房长度>60m ，因此在厂房第一开间和中部设置屋盖横向水平支撑；并在屋盖相应部位设置檩条、斜拉条、拉条和撑杆，檩条间距为1.5m ；同时应该在与屋盖横向水平支撑相对应的柱间设置柱间支撑，由于柱高＞柱距，因此柱间支撑用分层布置，布置图详见施工图。 刚架平面布置见图 1，刚架形式及几何尺寸见图 2。 图1 刚架平面布置图
图2 刚架形式及几何尺寸 三、荷载的计算 （一）计算模型的选取 取一榀刚架进行分析，柱脚采用刚接，刚架梁和柱采用等截面设计。厂房檐高8m ；屋面坡度为1：10。 （二）荷载取值计算 1．屋盖永久荷载标准值 屋面板 20.30/K N m 刚架斜梁自重（先估算自重） 20.15/KN m 合计 0.45 2/KN m 2．屋面可变荷载标准值 屋面活荷载：按不上人屋面考虑，取为0.50 2/KN m 。
雪荷载：0.22 / KN m 取屋面活荷载与雪荷载中的较大值0.50 2 / KN m，不考虑积灰荷载。 3．轻质墙面自重标准值0.25 2 / KN m 4．风荷载标准值 按《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102：2002附录A的规定计算。基本风压ω0=0.55 2 / KN m，地面粗糙度类别为B类；风荷载高度变化系数按《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)的规定采用，当高度小于10m时，按10m高度处的数值采用，μz=1.0。风荷载体型系数μs：迎风面柱及屋面分别为＋0.25和－1.0，背风面柱及屋面分别为＋0.55和－0.65(CECS102：2002中间区)。 （三）各部分作用荷载： （1）屋面荷载： 标准值： 1 0.456 2.71/ cos KN M θ ??= 柱身恒载：0.256 1.5/ KN M ?= （2）屋面活载 屋面雪荷载小于屋面活荷载，取活荷载 1 0.506 3.01/ cos KN M θ ??=
关于底框架上门式刚架结构的设计分析
关于底框架上门式刚架结构的设计分析 摘要:根据底框架上门式刚架的结构特点，介绍了在实际工程中如何利用PKPM软件对该结构进行设计的过程，并提出该结构的整体设计方法。 关键词: 框架，门式刚架，整体设计，PKPM Abstract: according to the bottom frame the door frame structure characteristics, this paper introduces how to use in a practical project of the structure of software PKPM design process, and puts forward the structure of the whole design method. Keywords: framework, door frame, overall design, PKPM 1工程概况 随着工业经济的快速发展，越来越多的建筑采用下部为框架结构，而顶层为门式刚架轻的结构类型。本工程实例为天津同安实业1#标准厂房，三层结构，下部为两层钢筋混凝土框架结构，柱距6m；顶层为轻型门式刚架结构，钢架跨度24m，焊接工字型钢柱、钢梁，以及压型钢板轻型屋面。 2结构特点及设计计算 该工程结构特点是框架结构和门式刚架结构的结合，下部结构由于功能需要，按钢筋混凝土框架结构进行设计，楼盖的刚度较大，上部结构只承担屋面的荷载，跨度大，荷载轻，为节省材料，按门式刚架的要求进行布置，采用支撑系统来满足结构的整体刚度，并采用压型钢板、檩条等作为屋面系统，屋盖的刚度相对较小。 对于这种结构，既要对下部框架与上部门式刚架的设计区别对待，又要考虑它们之间的相互作用，相互影响，需作为一个整体来分析计算。 2.1三维模型输入 按实际模型，真实地输入设计结构的梁、柱、支撑构件等所有受力构件，建立下部框架以及上部门式刚架的整体模型。除了梁、柱外，支撑构件(柱间支撑、屋面支撑)也需要准确输入，这样整体分析时才能够准确计算结构的刚度，支撑可按照单拉杆件设计，对结构楼面布置信息，下部框架的楼板输入，按框架方式输入，顶层轻型门式刚架屋面，其刚度有刚架梁、屋面支撑系统、檩条、屋面板等共同组成，其平面内的刚度很难准确考虑，可以偏安全地忽略屋面板的刚度，把楼板厚度取为0，不考虑楼板的作用，将节点视为弹性节点，仅考虑刚架梁、屋面支撑系统的作用。 2.2结构设计依据的规范和规程