轻型门式刚架绪论

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1、轻型门式刚架结构是国内外应用广泛的新型建筑结构体系，具有质量轻、工业化程度高、 施工周期短、综合经济效益高、柱网布置比较灵活等优点。随着我国经济的快速发展, 轻型 门式刚架房屋结构也得到迅速的发展。摘要：轻型门式刚架结构是国内外应用广泛的新型建筑结构体系，具有质量轻、工业化程 度高、施工周期短、综合经济效益高、柱网布置比较灵活等优点。随着我国经济的快速发 展, 轻型门式刚架房屋结构也得到迅速的发。本文先介绍轻型门式钢结构的相关的定义，再 主要是结合轻型门式钢结构在我国应用的现状，对其从结构组成、材料选择、结构体系布 置、除锈与防腐等几个方面进行了阐述和分析，最后对其未来有何发展，发展的方向如何

2、 进行展望。 关键词：轻型门式刚架; 轻型房屋；整体性；蒙皮效应 正文：轻型钢结构体系是指结构构件采用较薄板件，设计时考虑板件局部失稳后的屈曲强 度利用的钢结构体系。而门式刚架结构是近年来国内应用和发展最为广泛的轻型房屋钢结 构体系，承重结构为单跨或多跨门式刚架，具有轻型屋盖和轻型外墙，可以设置起重量不 大于 200kN 的中、轻级工作制桥式吊车或 30kN 悬挂式起重机的房屋钢结构。目前我国门 式刚架结构的分析设计和制作安装技术成熟，初期主要应用于各类工业厂房，并形成多种 定型成套体系，随着门式刚架轻型房屋钢结构技术规程(CECS102：2002)的颁布实施， 其应用得到了迅猛的发展，国内大

3、约每年有上千万平方米的轻钢建筑竣工，范围已扩大到 体育场馆、娱乐场所、公共建筑、仓库及储运设施，超市、零售和商业服务等领域。 1结构特点 11 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轻质材料组成，恒荷载大幅度减 小，地基的处理费用相对较低，基础也可以做得比较小，整体结构自重轻。 12 工业化程度高，施工周期短门式刚架结构的主要构件和配件均为工厂制作，质量易于 保证，构件之间的连接多采用高强度螺栓连接，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很少，劳动强度轻。 13 综合经济效益高门式刚架结构采用了计算机辅助设计， 设计周期短；构件采用先进动 化设备

4、制造；原材料的种类较少，易于筹措，便于运输；所以门式刚架结构的工程周期短， 资金回报快，投资效益高。 14 柱网布置比较灵活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确定，可广泛用于大中小跨度、 单多层、工业民用建筑，空间布置灵活，建筑表现能力强。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。 随着我国经济的快速增长改革开放的深入，门式刚架轻型钢结构房屋行业也得到飞速发展， 尤其在东南沿海地区，新建工厂仑库的需求增长促使轻

5、型钢结构房屋加工安装的厂家如雨 后春笋般的发展起来，从开始的小规模发展到现在的现代化大企业，杭萧钢构、浙江精工、 恒达钢构、上海通用、吴泰钢构、四新钢构、宝钢彩板、北方空间钢构、北京福田钢构、 北京多维钢构、江苏天地、成都汇源、四川恒升等企业都是专业门式刚架轻型钢结构厂家, 每年的销售额都在几亿、十几亿元以上。全国从事门式刚架轻型钢结构加工制作的厂家估 计有 500 个左右，具有一定规模的 50 多家。 门式刚架轻型钢结构房屋的制作安装质量也逐步提高，建筑造型也越来越美观新颖，例如 上海通用公司的康桥和月浦工业园厂房，巴特勒承建的摩托罗拉天津工程，上海美建兴建的天津开发区造币局厂房及北京一机床

6、新厂房，湖南六建建设的长沙博世厂房等等都是行 业的精品工程。 门式刚架轻型钢结构是一项最有发展前途的结构型式和制品，根据有关资料统计，2004 年 门式刚架轻型房屋及彩色涂层压型钢板用钢量占钢结构建筑总用钢量 35.8%，其建筑面积 占钢结构建筑总面积的 80%以上。2006 年轻型钢结构厂家巴特勒的销售额为 17 亿元，工 程建筑面积 380 万平方米；北京北方空间销售额达 12.35 亿元，工程建筑面积 325 万平方 米。连接件厂家浙江振成销售额达 4 亿元，自攻螺丝就买了 3 个亿。门式刚架轻型房屋在 各行各业各种类型的厂房仓库，超市批发市场等商店建筑、办公及学校用房、小型体育馆 训练

7、馆健身房、展览馆展示场等各个领域都得到非常广泛的应用。说明其未来发展的美好 的。 轻型门式刚架在工程中的应用 轻型门式刚架在天然气净化厂及天然气压气站场中应用非 常广泛，常用于压缩机厂房锅炉房库房阀门检测间等 某工 程中的压缩机厂房均采用的是轻型门式刚架，某压缩机厂房总长 为 ，跨度为 ，高度 ，桥式吊车起吊重量为 ，采用 计算后，根据刚架所受的弯矩特点，梁柱采用了变截面，相对 于等截面节约了近 钢材; 檩条及墙梁采用的是薄壁 形 钢 整个设计及施工过程周期都比较短 刚架安装便捷，并且施工简 单，该厂房目前已投入使用门式刚架结构在我国的应用始于 世纪 年代初期，由于 柱网布置灵活，最大跨度可做

8、到 ，可用于大空间建筑体，但是 科学经济的跨度为 ，因此门式刚架常用于体育馆 展 览厅车库工业厂房仓库等 由于它具有质量轻 施工方便且 施工周期短等特点，因此在近十多年来得到了迅速的发展，目前 国内有大量的钢结构工程正在开展111 门式刚架轻型结构体系在国外的发展概况门式刚架轻型结构体系始于美国。日本和欧洲门式刚架轻型结构体系的应用也较多, 但美国的门式刚架轻型结构体系发展最快, 应用也最广泛。由 于门式刚架轻钢结构具有许多其他结构所不具备的 优点, 而且经济效益十分显著, 因此这种结构形式在 国外一经推出就得到了广泛应用。国外轻型钢结构 发展较早, 由于汽车工业的发展, 最初用于建造私人 汽

9、车库等简易房屋。二次世界大战时期, 由于战争 的需要, 一些拆装方便的轻钢结构建筑用于营房和 库房。20 世纪 60 年代以来, 国外建筑钢材的发展 有了很大突破, 随着色彩丰富而耐久的彩色压型钢 板的出现以及 H 型钢和冷弯型钢的问世, 极大地推 动了门式刚架轻型钢结构的发展。随着新型建筑材 料的出现、加工设备的不断改善、设计形式的多样 化, 门式刚架轻型结构体系渐渐普及到大型工业厂房、商业建筑、交通设施等建筑中, 实现了设计、分 析、出图的程序化( 如大型通用化设计软件包 LosekeBuilding SystemSoftware) , 构件加工、安装 施工、经营管理一体化流程。业主不是带

10、着图纸委托加工, 而是向承包商定购某种轻型钢 结构房屋, 承 包商在规定时间内按业主要求按质建成, 并交付使 用。这种高质量的快速供货方式, 使业主感到十分 满意, 门式刚架轻型钢结构得以迅速发展。目前, 大 部分国外轻钢公司都具有自己的门式刚架轻钢结构 系列, 各公司的轻钢结构系列大同小异。据统计, 欧 美各国由轻钢结构体系建造的非住宅单层建筑物占 总数的 50%以上, 日本新建的 14 层建筑大都采 用轻钢结构。在许多国家, 如英、美、日、澳大利亚等 已作为一种经济快捷的建筑结构体系, 以商品的形 式出售。其中, 美国门式刚架轻型结构体系应用在 各领域比例为: 1) 商业( 仓库、小卖店、

11、事务所、银行、 车库设施) 占 42%; 2) 制造业( 制造工厂、仓库) 占 34%; 3) 文化娱乐业( 学校、教堂、娱乐、福利设施) 占 9%; 4) 其他占 15% 1 。在日本, 门式刚架轻型结构体系有两种类型: 第 一种是日本自身发展起来的, 已实现了构件标准化、 定型化、装配化; 经营管理、设计、生产、施工、售后服 务系统化。第二种是 1989 年以来, 在从美国引进的 轻钢结构体系的基础上发展起来的。日本工程界目 前正就主刚架在地震力作用时保有水平耐力( 即构 件达到塑性阶段时的承载力) 所需的 Ds 值的取法 (Ds 为地震空间结构分维, 反映地震空间结构的相 似性) , 大

12、断面 Z 型冷弯薄壁型钢檩条及墙梁、高强 度螺栓在椭圆孔处的受力状态等几个方面进行研 究 2 。112 门式刚架轻型结构体系在国内的发展概况 我国门式刚架结构体系起步较晚, 是在引进国 外相关材料和软件的基础上发展起来的。早在 20 世纪 60 年代初, 我国就对由焊接的工字形截面组成 的门式刚架轻型结构进行了研究试验, 主要是刚架 的塑性设计, 并应用于试点工程中。但是, 由于我国 多年来一直从节约钢材和资金的角度出发, 对建筑 钢结构采取限制使用的政策, 因此, 门式刚架结构体 系未得到长足的发展, 无论是设计水平, 还是施工水 平, 与国外相比, 都有较大的差距。近几年来, 随着我国钢材

13、产量的增加和焊接 H 型钢的出现, 压型钢 板、冷弯薄壁型钢、H 型钢的大批量生产, 特别是 5 门 式刚架轻型房屋钢结构技术规程 6( CECS102B98) 的颁布实施, 门式刚架轻型房屋钢结构在我国大量 涌现, 门式刚架轻型结构体系得到了较为广泛的应用, 推动了该种结构体系在我国的设计、 成型一体化 进程。许多大型钢结构公司都增加了门式刚架轻型 结构体系的生产线。程序化设计已经取代了手工设计, 国外设计软件逐渐被我国自行编制 的设计软件 所替代。据有关资料统计, 到 2000 年我国已建成的 此类结构已达 80010 4 m 2 以上, 而且以每年 100 10 4 m 2 以上的速度增

14、长 3 。3 我国门式刚架轻型结构体系存在的问题 尽管门式刚架轻型结构体系具有造价低、重量 轻、安装方便、施工周期短等优点, 近几年来发展较 快, 但是由于我国在该方面起步较晚, 5 门式刚架轻 型房屋钢结构技术规程 6( CECS102B98) 1998 年才 正式出版。在此之前, 都是参照 5 钢结构设计规范 6 (GBJ 17- 88) 和 5 冷弯薄壁型钢结构技术规程 6 ( GBJ18- 87) 以及国外相关规范进行设计的。因 此,在设计水平、设计经验、施工水平等方面与西方 发达国家相比都有着较大的差距。在参考国外的经 验、规范的同时, 应结合国内实际情况, 开展相关理 论研究与实验

15、, 总结经验, 完善规范, 立足国情, 解决 问题。4 结 语 重视钢结构和扩大钢结构的使用范围是钢铁工 业发达国家的重要技术政策。我国钢产量连续 9 年 居世界首位, 扩大钢结构的使用范围, 发展应用广泛 的轻型钢结构, 可加快我国经济建设速度, 促进建筑 业的现代化, 并为钢材消费提供了可观的市场。当 前钢结构行业的发展既面临机遇, 又有严峻的挑战,面对我国经济建设的迅速发展和巨大的钢结构市 场, 美国、日本、澳大利亚、英国等从事钢结构生产的 公司, 都加强了对我国市场的开发与占领, 外国公司 给我国带来了先进的技术和设备, 也带来了新的经 营管理模式, 但他们的报价仍然较高, 不易被我国的 中小业主接受。我们应不断提高研究开发能力, 掌 握国外先进技术, 积极参与国内外市场竞争, 开拓钢 结构市场, 在竞争中求发展, 我国钢结构行业的全面 发展指日可待。