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1、轻型门式刚架结构steel structure of light-weight gabled frames,第一节 门式刚架结构的组成和特点,1.单层门式刚架结构由哪些构件组成？2.门式刚架结构有哪些优点？3.门式刚架结构综合经济效益好体现在哪些方面？4.门式刚架结构有哪些特点？5.轻型门式刚架结构的适用范围？,第一节 门式刚架结构的组成和特点,一、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，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，采用聚苯乙烯泡沫塑料、硬质聚氨酪泡沫塑料、岩棉、矿棉、
2、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：门式刚架，支撑体系，檩条、墙梁，屋面板和墙面板，吊车梁系统等。,一、门式刚架结构的组成,一、门式刚架结构的组成,哈尔滨龙丹乳业项目,一、门式刚架结构的组成,一、门式刚架结构的组成,一、门式刚架结构的组成,双跨厂房,一、门式刚架结构的组成,一、门式刚架结构的组成,一、门式刚架结构的组成,二、门式刚架结构的特点与钢筋混凝土结构、普通钢结构相比，轻型门式刚架结构具有许多优越性。（1）自重轻承重结构的用钢量一般为1030kg/m2，自重约仅为钢筋混凝土结构的1/201/30，普通钢结构的1/21/3。由此大大减小地
3、震作用，降低了基础工程的费用。 （2）工业化程度高，施工周期短。主要构件和配件易于实现标准化、工业化，加工制作均在工厂进行，工地只需螺栓连接，工程质量易于保证，安装不需要大型机械设备，简便快速。,第一节 门式刚架结构的组成和特点,（3）柱网布置灵活围护体系采用金属压型钢板，所以柱网布置不受模数限制，柱距可根据使用要求和用钢量经济的原则来确定。（4）综合经济效益好所用材料都是节约能源、土地和资源的持久性建筑材料。大部分材料可回收利用、再生或降解，不会造成很多垃圾。施工现场湿作业少，尘埃少，对周围环境污染少。符合环保和可持续发展的要求；工程建设周期短，资金回报快，投资效益高；结构截面小，增加了房屋
4、使用面积。除上述优点外，门式刚架还具有如下一些结构特点。,二、门式刚架结构的特点,门式刚架体系的整体性依靠檩条、墙梁及隅撑来保证，从而减少了屋盖支撑的数量。支撑多用张紧的圆钢做成，很轻便。梁、柱多采用变截面，截面与弯矩成正比；腹板宽厚比较大(腹板厚度较薄)，在设计时利用其屈曲后强度，以节省材料。当然，由于变截面门式刚架达到极限承载力时，可能会在多个截面处形成塑性铰而使刚架瞬间形成机动体系，因此塑性设计不再适用。,二、门式刚架结构的特点,组成构件的板件较薄，对制作、涂装、运输、安装的要求高。在门式刚架结构中，焊接构件中板的最小厚度为3mm；冷弯簿壁型钢构件中板的最小厚度为l.5m，压型钢板的最小
5、厚度为0.4mm。构件在外力撞击下容易发生局部变形。同时，锈蚀对构件截面削弱带来的后果更为严重。 构件的抗弯刚度、抗扭刚度比较小，结构的整体刚度也比较柔。因此，在运输和安装过程中要采取必要的措施，防止构件发生弯曲和扭转变形。结构构件可全部在工厂制作，构件单元可根据运输条件划分，单元之间在现场用螺栓连接。,二、门式刚架结构的特点,三、门式刚架结构的应用,在工业发达国家，轻型门式刚架房屋钢结构历经数十年的发展，目前已非常广泛的应用于各种房屋结构中。随着钢材产量、钢结构制作安装技术的提高，近年来在我国得到迅速的发展。广泛地用于厂房、仓库、交易市场、大型超市、展览馆、体育馆、活动房屋及加层等建筑中。门
6、式刚架轻型房屋钢结构技术规程（CECS102:2002）轻型门式刚架结构适用于起重量不大于200kN的A1A5工作级别桥式吊车或30kN悬挂式起重机的单层房屋钢结构。,第一节 门式刚架结构的组成和特点,1.何谓摇摆柱？2.门式刚架柱何时可采用变截面？3.门式刚架柱脚有哪两种形式？适用何种情况？4.门式刚架的梁、柱轴线如何定义？5.门式刚架的跨度如何定义？通常尺寸为多少？6.门式刚架的高度如何定义？通常尺寸为多少？7.门式刚架的屋面坡度通常为多少？8.山墙处门式刚架结构有哪两种处理方法。9.门式刚架房屋的温度区段长度为多少？10.伸缩缝处结构如何处理？11.柱间支撑如何设置？12.屋面支撑如何设
7、置？,第二节 轻型门式刚架的结构形式和布置,一、结构形式,轻型门式刚架可分为单跨、双跨、多跨刚架以及带挑檐的和带毗屋的刚架等形式；,第二节 轻型门式刚架的结构形式和布置,按屋面坡脊数可分为单坡单脊、双坡单脊和多坡多脊。,一、结构形式,门式刚架的跨数是由其跨度和房屋宽度决定，一般柱高较大时，采用大跨度，用钢量增加较快，宜采用双跨或多跨刚架。对多跨刚架，宜采用单坡单脊或双坡单脊屋面，可避免多坡多脊刚架内天沟易产生渗漏及堆雪的弊端。,根据跨度、高度及荷载不同，门式刚架的梁、柱可采用变截面或等截面的实腹焊接工字形截面或轧制H形截面。设有桥式吊车时，柱宜采用等截面形式。变截面形式通常改变腹板的高度，做成
8、楔形，必要时也可改变腹板厚度。结构构件在运输单元内一般不改变翼缘截面，必要时可改变翼缘厚度，邻接的运输单元可采用不同的翼缘截面，两单元相邻截面高度宜相等。铰接柱脚的刚架柱宜采用渐变截面的楔形柱。刚接柱脚的刚架宜采用等截面柱或阶形柱。设有桥式吊车时，柱宜采用等截面形式。,一、结构形式,多跨刚架中间柱与刚架斜梁的连接可采用铰接，连接构造简单，制作、安装方便，两端铰接的中间柱称为摇摆柱。摇摆柱不参与抵抗侧向力，截面也比较小，全部的抗侧力由边柱和梁形成的刚架承担。当房屋无桥式吊车，且房屋不是很高、风荷载也不是很大时，中间柱宜采用摇摆柱，由于边柱的高度相对比较小，材料能够比较充分地发挥作用。但在设有桥式
9、吊车的房屋中，中间柱两端宜采用刚接，以增加刚架的侧向刚度。,一、结构形式,柱脚可采用刚接或铰接形式，前者可节约钢材，但基础费用有所提高，加工、安装也较为复杂。门式刚架的柱脚通常按铰接设计。当设有5t以上桥式吊车时，为提高厂房的抗侧移刚度，柱脚宜采用刚接形式，多跨房屋的中柱与斜梁也宜采用刚接连接。维护结构宜采用压型钢板和冷弯薄壁型钢檩条组成，外墙也可采用砌体或底部砌体、上部轻质材料的形式。,一、结构形式,门式刚架可由多个梁、柱单元构件组成，柱一般为单独的单元构件，斜梁可根据运输条件划分为若干个单元。单元构件本身采用焊接，单元之间可通过端板以高强度螺栓连接。门式刚架轻型房屋屋面坡度宜取1/81/2
10、0，在雨水较多的地区宜取其中的较大值。单层门式刚架轻型房屋可采用隔热卷材做屋盖隔热和保温层，也可以采用带隔热层的板材作屋面。,一、结构形式,二、建筑尺寸,门式刚架的跨度，应取横向刚架柱轴线间的距离。宜为936m。当边柱宽度不相等时，其外侧应对齐。对无吊车或吊车吨位较小时，经济跨度在18m 21m，而吊车吨位较大时，经济跨度在24m 30m。 门式刚架的高度，应取地坪至柱轴线与斜梁轴线交点的高度，应根据使用要求的室内净高确定，有吊车的厂房应根据轨顶标高和吊车净空要求确定。宜为4.59.0m，必要时可适当加大，当有桥式吊车时不宜大于12m。,第二节 轻型门式刚架的结构形式和布置,柱的轴线可取通过柱
11、下端（较小端）中心的竖向轴线；工业建筑边柱的定位轴线宜取柱外皮；斜梁的轴线可取通过变截面梁段最小端中心与斜梁上表面平行的轴线。,二、建筑尺寸,房屋的檐口高度应取地坪至房屋外侧檩条上缘的高度，最大高度应取地坪至屋盖顶部檩条上缘的高度，宽度应取房屋侧墙墙梁外皮之间的距离，长度应取两端山墙墙梁外皮之间的距离。门式刚架的间距，即柱网轴线在纵向的距离宜为69m。挑檐长度可根据使用要求确定，宜为0.51.2m，其上翼缘坡度宜与横梁坡度相同。,二、建筑尺寸,三、结构平面布置,门式刚架轻型房屋钢结构的纵向温度区段长度不宜大于300m，横向温度区段长度不宜大于150m。当有计算依据时，温度区段长度可适当加大。当
12、需要设置伸缩缝时，可在搭接檩条的螺栓连接处采用长圆孔，并使该处屋面板在构造上允许胀缩，吊车梁与柱的连接宜采用长圆孔。或设置双柱。在多跨刚架局部抽掉中柱或边柱处，可布置托梁或托架。山墙处可设置由斜梁、抗风柱和墙架组成的山墙墙架，或直接采用门式刚架。,第二节 轻型门式刚架的结构形式和布置,四、檩条和墙梁布置,屋面檩条一般应等间距布置。但在屋脊处，应沿屋脊两侧各布置一道檩条，使得屋面板的外伸宽度不要太长（一般不大于200mm）；在天沟附近应布置一道檩条，以便与天沟固定。确定檩条间距时，应综合考虑天窗、通风屋脊、采光带、屋面材料、檩条规格等因素按计算确定。,第二节 轻型门式刚架的结构形式和布置,四、檩
13、条和墙梁布置,门式刚架轻型房屋钢结构的侧墙，在采用压型钢板作围护面时，墙梁宜布置在刚架柱的外侧，其间距由墙板板型及规格确定，且不应大于计算要求的值。外墙除可以采用轻型钢板墙外，在抗震设防烈度不高于6度时，还可采用砌体；当为7度、8度时，还可采用非嵌砌砌体；9度时还可采用与柱柔性连接的轻质墙板。,四、檩条和墙梁布置,五、支撑布置,在每个温度区段或者分期建设的区段中，应分别设置能独立构成空间稳定结构的支撑体系。在设置柱间支撑的开间应同时设置屋盖横向支撑以组成几何不变体系。柱间支撑应在每一柱列布置，间距应根据房屋纵向柱距、受力情况及安装条件确定。当无吊车时取3045m；当有吊车时宜设在温度区段的中部
14、，或当温度区段较长时宜设在三分点处，且间距不大于60m。当房屋高度相对于柱间距较大时，柱间支撑宜分层设置。当建筑物宽度大于60m时，在内柱列宜适当增加柱间支撑。,第二节 轻型门式刚架的结构形式和布置,当房屋中不允许设置交叉柱间支撑时，可设置其它形式的柱间支撑；当不允许设置任何柱间支撑时，应设计为纵向刚架。 设置柱间支撑的开间应同时设置屋盖横向支撑以组成几何不变体系。屋盖支撑宜设在温度区段端部的第一个或第二个开间。当设在第二个开间时，在第一开间的相应位置宜设置刚性系杆。在刚架转折处（如柱顶和屋脊）应沿房屋全长设置刚性系杆。在设有带驾驶室且起重量大于15t桥式吊车的跨间，应在屋盖边缘设置纵向支撑。
15、,五、支撑布置,五、支撑布置,门式刚架轻型房屋钢结构的支撑，宜采用带张紧装置的十字交叉圆钢组成，圆钢与构件的夹角宜接近45o，在30o60o范围。当设有不小于5t的桥式吊车时，柱间支撑宜采用型钢形式。由支撑斜杆等组成的水平桁架，其直腹杆宜按刚性系杆考虑，在温度区段端部吊车梁以下不宜设置柱间刚性支撑。刚性系杆可由檩条兼作，此时应满足对压弯构件的刚度和承载力的要求。当不满足时，可在刚架斜梁间加设钢管、H型钢或其它截面的杆件。,单层轻型房屋结构布置,五、支撑布置,例3-1 南京某公司拟建一长度72m、跨度18m的厂房，采用门式刚架结构，柱距6m，刚架高度5.7m，屋面坡度1:10，屋面及墙面采用夹心
16、彩钢板，檩条间距15m。试布置厂房结构的屋盖横向支撑和柱间支撑。,第二节 轻型门式刚架的结构形式和布置,第三节 作用效应计算,1.轻型门式刚架风荷载体型系数取值与一般结构有何不同？2.轻型门式刚架屋面的活荷载为多少？3.轻型门式刚架风载体型系数取值时端区如何确定？4.门式刚架采用何种分析方法确定结构内力？,第三节 作用效应计算,一、荷载计算 应按门式刚架轻型房屋钢结构技术规程（CECS：102）的规定采用，包括以下荷载工况： 1. 永久荷载(1)结构的自重（包括屋面、檩条、支撑、刚架、墙架等），按现行国家标准建筑结构荷载规范（GB50009）采用；(2)悬挂在结构上的非结构构件的重力荷载（包括吊顶、管线、天窗、门窗等），按实际情况考虑。,2. 可变荷载 屋面活荷载，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 ；对受荷水平投影面积超过60m2的刚架构件，屋面均布活荷载标准值可取不小于0.3 kN/m2 。 设计屋面板和檩条时应考虑施工和检修集中荷载（人和小工具的重力）按建筑结构荷载规范规定取用，标准值为1.0kN，并在最不利位置进行验算；,
