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门式刚架结构设计实例，懂行人都知道这才是干货！

发布于：2023-07-06 15:41:06 来自：建筑结构/结构资料库 [复制转发]

（一）设计资料

某客户需要建设66X75m的仓库，根据 客户要求 ，宽度方向为66m，设3跨，跨度分别为24m、18m、24m，柱距取7.5m，檐口高度为6m。屋面为0.5mm压型钢板+75mm 厚保温棉（容重14kg/m3）＋0.4mm内衬板， 材质采用Q345。

（二）方案选取

1．跨度：

考虑到 特殊的使用要求 （中间18m兼做交通走道），客户指定了上述的跨度要求。为使读者理解如何寻找最经济的结构方案，笔者又研究了21m＋24m＋21m或18m+30m+18m的跨度方案，三种方案的 每榀框架 的用钢量对比如下：

24m+18m+24m，每榀框架用钢量 4.9吨；

21m+24m+21m，每榀框架用钢量 4.2吨；

18m+30m+18m.，每榀框架用钢量 4.6吨；

通常来说，如可能尽量将框架设计成 对称结构 ，各跨跨度基本相同， 中间跨度度略大于边跨 将是一种 比较经济的方案 。本项目由于客户需要将中间跨(18m)设置为走道，故笔者没有建议他们改为较为经济的跨度方案（21m＋24m＋21m）。

2．柱距选择：

鉴于本工程总长度为75m，故取柱距为7.5m，即10@7.5。读者也可以比较7.75+7@8.5+7.75的柱距方案。后者也是一种 比较经济的株距方案 。

3．屋面梁拼接节点设置

节点设置需要考虑下列因素：

(1) 拼接点尽可能靠近反弯点，一般反弯点位置在1/4~1/6跨度处，按照此原则，对于24m跨，拼接点设在离柱24*(1/4~1/6)=4~6m处比较合适。对于18m跨，则应该设在18*(1/4~1/6)=3~4.5m比较合适；

(2) 单元长度不要超过可运输最大长度，一般不宜超过12.5 m；

(3) 尽量 减少拼接数量 ，因为拼接节点需要端板及高强螺栓，同样会增加项目造价；

(4) 拼接节点应避开抗风柱及 屋面系杆 的 连接位置 ，以避免出现连接上的不便；

综合多种因素，我们将屋面梁做了分段，见图3-26。A节点为边柱与梁拼接节点，D为中柱与梁拼接，通常此处屋面梁不断，这是考虑此处 弯矩较大 ，对于屋脊节点 F，通常我们也不建议此处 屋面梁断开 ，原因是此处通常会有抗风柱及屋面系杆，若设置屋面系杆，将引起 连接上的不便 。这样66m的屋面梁一共被分为7段。读者可以试着研究其余不同的 梁分段 方式，并与此方案做以对比。

4．柱脚及梁柱的铰接与刚接设置：

由于本项目檐高较低，且没有行车，故柱脚均可按铰接处理，对于中柱，采取 摇摆柱 ，即柱与梁连接采用铰接的模式。计算简图见图3-26。

（三）荷载计算

1．恒载计算：

作用在屋面梁上的恒载有：

0.5mm厚压型钢板，重量0.5*7.85*1.25= 5.0 Kg/m ²

75mm 厚保温棉（容重14kg/m3）75*14/1000=1.05Kg/m ²

0.4mm厚屋面内衬板，重量0.4*7.85*1.1=3.5Kg/m ²

屋面檩条重量，一般可取3-5Kg/m ²

屋面支撑、系杆、 檩条拉条、隅撑 等重量，可取2Kg/m ²

以上重量合计约为15Kg/m2,作用在框架上的恒载为0.15KN/m2*7.5m=1.125KN/m，见下图：

2．活载计算：由于每榀框架受荷面积A=66*7.5＝495m ² >60m ² ，故活荷载可取为 0.3KN/m ² 。

3．屋面悬挂荷载根据客户要求，取0.1KN/m ² ，由于STS软件没有此基本工况，我们将悬挂荷载放在活荷载里进行考虑，将 活荷载取为0.4KN/m ² ，这样作用在框架上的活荷载为0.4KN/m ² *7.5m=3.0KN/m,见下图

4．风荷载计算：

日照的风荷载标准值为0.4KN/m ² ，按照CESE 102：2002，内部标准跨的 风荷载体型系数 ，风载体型系数参照下图：

则作用在框架梁柱上的风荷载分别为：

0.4*7.5*(+0.25)=0.8KN/m

0.4*7.5*1.05*(-1.0)=-3.15 KN/m

0.4*7.5*1.05*(-0.65)=-2.0KN/m

0.4*7.5*1.05*(+0.55)=-1.7KN/m

在输入风荷载时，需要注意STS里的正负号与与体型系数的正负号有所不同。体型系数的正负以风吸力或风压力定义， 风吸力为负，风压力为正 。而输入程序时，荷载方向与坐标正向一致为正。

结构布置

本工程长度为75m，按照门钢第4.2.2.2条规定，当无吊车时柱间支撑的间距宜取30～45m。因此本工程需要设3道柱间支撑，支撑分别设在端跨及较为中间的跨。

同时规范第4.2.2.3条规定，当建筑物宽度大于 60m 时，在内柱列宜适当增加柱间支撑。本项目跨度为66m >60m，按规定应在B，C轴增设柱间支撑。但由于本项目客户由于工艺使用要求，不允许内部设柱间支撑（实际上这种情况在实际工程中会经常碰到）。需要提醒设计者注意的是，在 支撑跨度较大 的情况下，设计者需要对 屋面及柱间支撑 的受力进行严格的 有限元分析 ，屋面支撑及柱间支撑当有必要时需采用 双圆钢、角钢甚至圆管 。有些设计者，不管受力如何，一律用圆钢做屋面或柱间支撑，圆钢的规格通常被经验的取为16～27mm的直径，这种做法很危险。

本工程通过计算发现在靠近端部的屋面圆钢支撑需采用双圆钢（2φ24），柱间支撑也需要采用2φ24的双圆钢支撑，本项目的支撑方案见图3-32。