门式刚架结构体系基本说明与设计要点

1.门刚结构体系基本情况  

2.设计要点  

(1)由于门式刚架结构构件的抗弯刚度、抗扭刚度较小，结构的整体刚度较弱，因此设计时应考虑运输和安装过程中要采取的必要措施，防止构件发生弯曲和扭转变形。  

(2)要重视支撑体系和隅撑的布置，重视屋面板、墙面板与构件的连接构造，使其能参与结构的整体工作。  

(3)组成构件的杆件较薄，设计中应考虑对制作、安装、运输的要求。  

(4)设计中应充分考虑锈蚀对结构构件截面削弱的影响。  

(5)门式刚架的梁柱多采用变截面杆件，梁柱腹板在设计时考虑利用屈曲后的强度，所以塑性设计不再适用。  

(6)设计中对轻型化带来的后果必须注意和正确处理，比如风力可使轻型屋面的荷载反向等。支撑结构设计要屋面支撑  

1） 门式刚架的屋面支撑应和系杆、斜梁构成几何不变的桁架体系。  

2） 在房屋的每个温度区段或分期建设的区段中，应分别设置独立的空间稳定结构的支撑体系。  

3） 柱距越大，吊车起重量越大且工作级别越高，支撑的刚度应越大。  

4） 地震区的支撑应适当增加，并加强节点构造。  

5） 屋面支撑一般采用交叉支撑形式，仅按轴心拉杆设计，不考虑压杆的工作。非地震区，考虑用圆钢截面作为支撑。此时由于圆钢末端设有特殊的张紧装置，可以不控制其长细比。地震区或风荷载较大时，一般用型钢截面作为支撑，支撑一般按长细比控制，当荷载较大时，还应根据内力情况，验算材料强度。  

6） 系杆一般按压杆设计，常用截面为圆管截面。

柱间支撑  

1） 厂房的每一开间每一柱列，都应设置柱间支撑，且边柱与中柱柱列应在同一开间内。  

2） 有吊车时，柱间支撑应在牛腿上下分别设置上柱支撑和下柱支撑。  

3） 当抗震设防烈度为 8 度或者有桥式吊车时，厂房单元两端开间宜设置上柱支撑。  

4） 厂房各柱列的柱顶及屋脊的位置应设置通长的水平系杆。  

5） 柱间支撑的形式主要有十字形，人字形和门形等。十字形支撑传力直接，构造简单，用料节省，刚度较大，是应用较多的一种形式；人字形和门形主要用于柱距较大或于建筑功能限制不能使用十字支撑的情况。  

6） 十字形支撑的设计，一般仅按受拉杆件进行设计，不考虑压杆的工作。在布置时，其倾角一般按 35 度～55 度考虑。  

7） 柱截面高度小于 800mm 时，一般多是沿着柱子中心线设置单片支撑。其截面形多为单角钢组成的 T 形或两槽钢组成的工字钢截面。有吊车时，一般用双片支撑。  

8） 柱间支撑的截面大小可由计算确定，并验算其长细比，对荷载不大的情况，一般由长细比控制。  

9） 山墙风荷载由独立温度区段的所有柱间支撑承担，计算时，可按柱列求得，然后再平均分配到每道柱间支撑，分层时，可分别求出。  

10） 吊车的纵向制动力由下柱柱间支撑承担。可按《建筑结构荷载规范》GB50009-2012第 6.1.2 条第一款  

11） 纵向地震作用计算可按柱列法进行，计算按两个质点考虑。  

12） 纵向地震作用不与山墙风荷载和吊车的纵向制动力同时组合。

3.结构形式和结构布置  

3.1 结构形式  

3.2 结构布置  

4.荷载及荷载组合

4.1 永久荷载  

永久荷载包括结构构件的自重和悬挂在结构上的非结构构件的重力荷载，如屋面、檩条、支撑、吊顶、墙面构件和刚架自重等。  

4.2 可变荷载  

可变荷载包括屋面活荷载（设计屋面板和檩条时应考虑施工和检修集中荷载，其标准值为 1kN）、屋面雪荷载和积灰荷载、吊车荷载、地震作用、风荷载等。  

4.3 荷载组合  

荷载组合一般应遵从《建筑结构荷载设计规范》GB50009-2012的规定，针对门式刚架的特点，《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范》GB51022-2015 给出下列组合原则：  

(1)屋面均布活荷载不与雪荷载同时考虑，应取两者中较大值。  

(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》的规定。  

(5)当需要考虑地震作用时，风荷载不与地震作用同时考虑。

5.控制指标    

5.1 构件控制指标  

门式刚架构件验算最显著的特点是考虑腹板屈曲后强度，这样能充分发挥材料的性能。  

强度应力比：大于上限为不足，小于下限为过大。  

稳定应力比：大于上限为不足，小于下限为过大。  

抗剪应力比：大于上限为不足，小于下限为过大。  

局部稳定:需要满足翼缘外伸 15 ，腹板在满足 250 的前提下取有效截面。受压杆件长细比：大于 180 为不满足。  

5.2 整体控制指标  

结构柱顶水平位移：按规范表格 3.3.1 规定的限值，无吊车大于 1/60 为不足；有不带操作室吊车的厂房大于 1/180 为不足；有带操作室吊车的厂房大于 1/400 为不足。受弯构件的挠度与其跨度的比值：不应大于规范表格 3.3.2 规定的限值。由于柱顶位移和构件挠度产生的屋面坡度改变值，不应大于坡度设计值的 1/3。