门式刚架厂房计算书

第一篇：门式刚架厂房计算书

门式钢结构厂房风荷载计算比较

在不同规范要求下厂房风荷载计算的讨论

张鹏 马军

(中机十院国际工程有限公司 北京100083)

摘要：本文根据《建筑结构荷载规范GB50009-2012》与《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程CECS102:2002》风荷载的不同要求分别对柱脚刚接及铰接两种型式的门式刚架进行计算。分析讨论了两本规范计算结果的差异，对设计时采用何种规范进行计算提出建议。

关键词：门式刚架 风荷载 比较

门式钢架轻型钢结构房屋具有用钢量小、造价低廉、建造工期短的优点。自从《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》2002年发布后，门钢结构广泛使用于工业厂房、仓库、农贸市场、体育场馆等领域。但是随着结构使用时间增长，各种极端天气状况逐渐经历，也出现了不少例局部破坏甚至倒塌的恶性事故。门式钢架轻型钢结构房屋一般采用轻质屋面及墙面材料，自重较轻，对外界荷载较敏感。比如《建筑结构荷载规范GB50009-2012》7.1.2条，“对雪荷载敏感的结构，应采用100年重现期的雪压”就是针对门式钢架轻型钢结构房屋提出的要求。因此设计时考虑稍有不周就有可能出现严重的后果。虽然规范中并没有对风荷载提出需要特别加强的要求，但是笔者认为还是应该对风荷载的计算有足够的重视。

1. 不同规范对于风荷载计算的不同要求

《建筑结构荷载规范GB50009-2012》(文中简称“荷载规范”)与《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程CECS102:2002》(文中简称“门钢规程”)均有风荷载的计算要求，但计算公式及参数取值不尽相同。特别是对于风荷载体形系数两本规范取值相差较大。下面以封闭式双坡屋面结构体型进行比较。

1.1 荷载规范第8.3节表8.3.1项次2 柱：迎风面μs=+0.8，背风面μs=-0.5 梁：迎风面μs=-0.6，背风面μs=-0.5 1.2 门钢规程附录A表A.0.2-1中间区 柱：迎风面μs=+0.25，背风面μs=-0.55 梁：迎风面μs=-1.0，背风面μs=-0.65 1.3 荷载规范与门钢规程的体形系数比较

对于柱：荷载规范的μs是门钢规程的μs的1.63倍((0.8+0.5)/(0.25+0.55))。

对于梁：荷载规范的μs是门钢规程的μs的0.67倍((0.6+0.5)/(1.0+0.65))。

初步比较可见，使用荷载规范计算时柱偏于安全，使用门钢规程计算时梁偏于安全。由于结构所

受荷载不仅仅为风荷载，还有恒载、活载、吊车荷载等多种作用。应将两本规范求得的风荷载设计值与恒活荷载进行组合计算，综合比较才能得出比较科学的结论。本文通过多个实例进行计算分析，以比较风荷载作用如何取值才更为安全可靠。

2. 计算实例

2.1 实例一：无吊车单跨厂房 2.1.1 基本参数

钢架间距6m，檐口标高9m，钢架跨度24m，单跨双坡屋面，屋面坡度5%，封闭式建筑，柱底铰接，屋面恒载0.3kN/m，屋面活载(与雪荷载组后后)0.5kN/m，基本风压分别取0.35kN/m与0.7kN/m两种情况，地面粗糙度类别为B。

2.1.2 计算模型及主要结果

基本风压取0.35kN/m时的按荷载规范及门钢规程计算所得弯矩包络图依次见图2.1a及2.1b，基本风压取0.7kN/m时的按荷载规范及门钢规程计算所得弯矩包络图依次见图2.1c及2.1d。

2

22

2

2

2

图2.1a

图2.1b 张鹏(1981~)，男，陕西礼泉，工程师，从事结构工程设计，(电子信箱)zjyyzhangpeng@163.com

别为B。

3.1.2 计算模型及主要结果

基本风压取0.35kN/m时的按荷载规范及门钢规程计算所得弯矩包络图依次见图3.1a及3.1b，基本风压取0.7kN/m时的按荷载规范及门钢规程 计算所得弯矩包络图依次见图3.1c及3.1d。

图2.1c

2

2

图2.1d 2.2 结果比较 经过以上计算可知：

(1) 风压0.35kN/m时，荷载规范计算的柱顶弯矩(271)较门钢规程计算的柱顶弯矩(260)大约4%。

(2) 风压0.7kN/m时，荷载规范计算的柱顶弯矩(282)较门钢规程计算的柱顶弯矩(260)大约8%。 (3) 风压0.35kN/m与风压0.7kN/m时，门钢规程计算的柱顶弯矩最大值均为260.2。

(4) 门钢规程计算所得的梁跨中向上弯曲的弯矩均比荷载规范计算的大，但远小于梁跨中向下弯曲的弯矩。

2.3结果分析

对于柱顶弯矩：风压较小时，门钢规程仅比荷载规范计算所得小不足5%，两本规范计算均不会有太大区别。但是随着风压的增大，两本规范计算值差距会逐渐增大，当风压达到0.75时，门钢规程比荷载规范计算所得小8%有余，已经可能影响到了结构的安全储备。

对于梁柱弯矩：由于屋面恒活荷载组合下始终为控制组合，风荷载对梁的上弯作用不起控制作用。在按门钢规程要求设置隅撑后，均能很好的满足设计要求。

3.1 实例二：5t吊车单跨厂房 3.1.1 基本参数

钢架间距6m，檐口标高9m，钢架跨度24m，单跨双坡屋面，屋面坡度5%，封闭式建筑，柱底刚接，设置有5t单梁吊2台，屋面恒载0.3kN/m，屋面活载(与雪荷载组后后)0.5kN/m，基本风压分别取0.35kN/m与0.7kN/m两种情况，地面粗糙度类22

2

22

222

图3.1a

图3.1b

图3.1c

图3.1d

3.2结果比较 经过以上计算可知： (1)

风压0.35kN/m时，荷载规程计算的柱脚

2

最大弯矩(-208.4)均较门钢规程计算的柱脚最大弯矩(-197.3)大5.6%。 (2)

风压0.7kN/m时，荷载规程计算的柱脚

2

最大弯矩(-219.6)均较门钢规程计算的柱脚最大弯矩(-197.3)大11%。

张鹏(1981~)，男，陕西礼泉，工程师，从事结构工程设计，(电子信箱)zjyyzhangpeng@163.com (3) (4) 两种风压情况下，荷载规程与门钢规程门钢规程计算所得的梁跨中向上弯曲的

1万小莉. 门式刚架轻钢结构风荷载计算的讨论,工业建筑，2007增刊

2轻型钢结构设计手册(第二版). 中国建筑工业出版社,2006

3门式钢架轻型房屋钢结构技术规程CECS 102:2002 中国计划出版社 计算的柱顶弯矩均相同(-293)。

弯矩均比荷载规范计算的大，但远小于梁跨中向下弯曲的弯矩。

3.3结果分析

对于柱脚弯矩：风压较小时，门钢规程仅比荷载规范计算所得小不足5%，两本规范计算均不会有太大区别。但是随着风压的增大，两本规范计算值差距会逐渐增大，当风压达到0.7kN/m2

时，门钢规程比荷载规范计算所得小11%有余，已经可能影响到了结构的安全储备。

对于梁柱弯矩：由于屋面恒活荷载组合下始终为控制组合，风荷载对梁的上弯作用不起控制作用。在按门钢规程要求设置隅撑后，均能很好的满足设计要求。

4 结论

虽然门钢规程在附录A的条文说明中阐述了多数情况下按照荷载规范要求计算较按门钢规程计算不利，但根据本文比较发现，在某些情况下按荷载规范计算又是偏于安全的。

对于柱脚铰接无吊车的轻钢厂房，当风压较大地区，特别是沿海、高海拔地区，在设计柱脚铰接的单跨、多跨轻钢厂房时，按照门钢规程计算的柱顶弯矩偏小较多，应用荷载规范进行风荷载作用效应的校核。厂房的跨度越小、檐口高度越高越应引起足够的重视。

对于柱脚刚接的轻钢厂房，当吊车吨位较小时，风荷载作用下柱脚产生的弯矩占总弯矩比例越大。此时按照门钢规程计算的柱脚弯矩较小，甚至有可能较荷载规范计算值小10%以上。厂房的吊车吨位越小、檐口高度越高越应引起足够的重视。

本文计算结果比较中未涉及柱脚剪力的讨论，并不是说两本规范计算所得的剪力相差不大。由于厂房侧墙风荷载体形系数的差异，引起两本规范计算所得的柱脚剪力差异明显。但是设计时，锚栓式柱脚一般均设有抗剪键，因此均能满足两本规范的设计要求。

对于部分封闭的厂房，屋面风吸力的体型系数较大，对于恒载较小的轻钢厂房，很有可能出现风吸力作用下梁组合弯矩大于恒活荷载作用下的梁组合弯矩。此时对梁的平面外支撑体系的设计应引起足够的重视。

参考文献

张鹏(1981~)，男，陕西礼泉，工程师，从事结构工程设计，(电子信箱)zjyyzhangpeng@163.com

第二篇：门式刚架房屋钢结构设计的论文

摘要：

自《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》(CECS102：98)公布已来，此类工程发展很快，但也陆续听到一些令人不安的情况。去年雨水较大，降雪较多，有些地方雪特别大，结构被压坏恐怕很难避免，但有的地方雪不大房子也有垮的，漏水的更多。另外，也看到一些工程，有的框架梁太细，令人担心，遇到大雪很可能出问题。有的骨架立起来摇摇晃晃，没有支撑，说装上墙板就好了，好象有了墙板就可以不要支撑。现在排架多起来。用钢筋砼柱、轻钢梁，造价较低，但有的严重不合规定。以下就轻钢结构设计及施工谈自己的几点体会。

关键词：

门式刚架钢结构

一、设计方面

1.屋面活荷载取值

框架荷载取0.3kN/m2已经沿用多年，但屋面结构，包括屋面板和檩条，其活荷载要提高到0.5kN/m2.《钢结构设计规范》规定不上人屋面的活荷载为0.5kN/m2，但构件的荷载面积大于60m2的可乘折减系数0.6.门式刚架一般符合此条件，所以可用0.3kN/m2，与钢结构设计规范保持一致。国外这类，要考虑0.15-0.5N/m2的附加荷载，而我们无此规定，遇到超载情况，就要出安全问题。设计时可适当提高至0.5kN/m2.现在有的框架梁太细，檩条太小，明显有人为减少荷载情况，应特别注意，决不允许在有限的活荷载中“偷工减料”。

2.屋脊垂度要控制

框架斜梁的竖向挠度限值一般情况规定为1/180，除验算坡面斜梁挠度外，是否要验算跨中下垂度?过去不明确，可能不包括屋脊点垂度。现在应该是计算的。一般是将构件分段，用等截面程序计算，每段都要计算水平和竖向位移，不能大于允许值，等于要验算跨中垂度。跨中垂度反映屋面竖向刚度，刚度太小竖向变形就大。要的度本来就小，脊点下垂后引起屋面漏水，是漏水的原因之一。有的工程由于屋面竖向刚度过小，第一榀刚架与山墙间的屋面出现斜坡，使屋面变形。本人有此想法，刚架侧移后，当山尖下垂对坡度影响较大时(例如使坡度小于1/20)，要验算山尖垂度，以便对屋面刚度进行控制。

3.钢柱换砼柱

少数设计的门式刚架，采用钢筋混凝土柱和轻钢斜梁组成，斜梁用竖放式端板与砼柱中的预埋螺栓相连，形成刚接，目的是想节省钢材和降低造价。在厂房中，的确是有用砼柱和钢桁架组成的框架，但此时梁柱只能铰接，不能刚接。多高层建筑中，钢梁与墙的连接也是如此。因为混凝土是一种脆性材料，虽然构件可以通过配筋承受弯矩和剪力，但在连接部位，它的抗拉、抗冲切的性能很并，在外力作用下很容易松动和破坏。有些设计，在门式刚架设计好之后，又根据业主要求将钢柱换成砼柱，而梁截面不变。应当指出，砼柱加钢梁作成排架是可以的，但将刚架的钢柱换成砼柱，而钢梁不变，是不行的。由于连接不同，构件内力也不同，要的工程斜梁很细，可能与此有关。

4.檩条计算不安全

檩条计算问题较大。檩要是冷弯薄壁构件，受压板件或压弯板件的宽厚比大，在受力时要屈曲，强度计算应采用有效宽度，对原有截面要减弱，不能象热轧型钢那样全截面有效。有效宽度理论是在《冷弯薄壁型钢构件技术规范》(GB50018-2002)中讲的，有的设计人员恐怕还不了解，甚至有些设计软件也未考虑。但是，设计光靠软件不行，还要能判断。软件未考虑的，自己要考虑。再有，设计人员往往忽略强度计算要用净断面，忽略钉孔减弱。这种减弱，一般达到6-15%，对小截面窄翼缘的梁影响较大。刚架整体分析采用的是全截面，如果强度计算不用净截面，实际应力将高于计算值。《规范》4.1.8、9条规定：“结构构件的受拉强度应按净截面计算;受压强度应按有效截面计算;稳定性应按有效截面计算。变形和各种稳定系数均可按毛截面计算”。有的单位看到国外资料中檩条很薄，也想用薄的。国外檩条普遍采用高强度低合金钢，但我国低合金钢Q345的冲压性能不行，只有用Q235的。国外是按有效截面计算承载力的。如果用Q235的，又想用得薄，计算时还不考虑有效截面，荷载稍大时檩条就要垮。

二、施工方面

1.柱子拔出

有的刚架在大风时柱子被拔起，这是实际中常出现的事故。主要原因不是刚架计算失误，而且设计柱间支撑时，未考虑支撑传给柱脚的拉力。尤其是房屋纵向尺度较小时，只设置少量柱间支撑来抵抗纵向风荷载，支撑传给柱脚的拉力很大，而柱脚又没有采取可靠的抗拔措施，很可能将柱子拔起。，因此，在风荷载较大的地区刚架柱受拉时，在柱脚应考虑抗拔构造，例如锚栓端部设锚板等。

2.没有柱间支撑

这种情况最近较多，这样肯定不行。目前没有任何一本规范允许不设支撑。特别是柱间支撑，受力较大，绝不能省略。

3.端板合不上

端板连接是结构的重要部位。由于加工要求不严，而腹板与端板间夹角又，有的工程两块端板完全对不上，合不起来。强行用螺栓拉在一起，仍留下很宽缝隙，严惩影响工程质量。

4.锚栓不铅直

框架柱柱脚底板水平度差，锚栓不铅直，柱子安装后不在一条直线上，东倒西歪，使房屋外观很难着，这种情况不少。锚栓安装应坚持先将底板用下部调整螺栓调平，再用用无收缩砂浆二次灌浆填实。

5.保温材吸水超重

有些房屋雪不大就垮了，究其原因，是屋面防水施工太差，雪融化后水逐渐渗入，为保温村所吸收。今年冬季落雪多次，迁延时间较长。屋面的设计荷载很小时，当吸水量达至一定程序，超过了结构的承载能力，就要倒塌。

6.保温材料安装混乱

保温材料一般采用玻璃棉，其厚度根据热功计算确定。正规做法是采用背面带铝箔隔汽层的玻璃棉，有的不用铝箔，用牛皮纸，我不清楚牛皮纸是否可作隔汽层，如果可以，也比不用任何隔汽层好。防止冷凝水向室内滴水，是房屋的使用要求之一。有人以为铝箔只是为了美观，或承受拉力，实际上它的主要作用是作隔汽层。承受悬挂时的拉力还可以用玻璃纤维布或钢丝网。现在看到有些工程，玻璃棉不用任何隔汽层。另外，当采用内层钢板吊顶时，不是将保温卷材压在檩条上，而是为了施工方便，将保温材剪断，放在檩条之间的吊顶上，形成冷桥。某工程在这样处理的同时，又将吊顶钢板搭接方向弄反。加之，冬季混凝土地坪施工作业时，将周边门窗关闭，由于室内外温差大，大量水汽在屋顶凝集，由吊顶钢板搭接处流下，形成了“外面不下里面下”的状况，使工程不能交工。经验告诉我们，当保温卷材有隔汽层并保持接缝处密封时，卷材是干燥的，无隔汽层时卷材是湿的。在水份的长期浸泡下，随着时间的推移，保温棉将被逐渐压实，最终失去应有的保温作用，因此安装方法是否正确，关系很大。

第三篇：顶层为门式刚架的错层框架钢结构的分析与设计论文

摘 要：

本文以一个多层钢结构厂房为例，分析了顶层为门式刚架的错层钢结构框架房屋的结构布置、构造措施，对主要节点的设计进行了讨论。

关键词：

门式刚架;多层框架钢结构;错层

一、引言

随着钢结构在国内建筑行业中的应用越来越广泛，一种顶层为轻型屋面的刚架，以下楼层为多层钢框架结构的房屋形式使用越来越多。根据《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102：2002(以下简称《门刚规程》)中1.0.2条的条文说明，“当多层建筑的顶层为门式刚架轻型房屋钢结构时，其设计、制作和安装可按本规程执行”【1】，即顶层的门式刚架可按照《门刚规程》设计，其下的多层钢框架结构设计应按照《钢结构设计规范》GB50017-2003【2】执行。它们之间的作用关系须充分考虑，故应整体建模来进行分析和计算。

在这种结构形式中，下层钢框架常出现夹层楼面开洞和局部楼面错层的情况。夹层楼面有大面积开洞时，须根据《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)【3】(以下简称《抗震规范》)3.4.3条进行建筑结构不规则特征判定，并依据其不规则特征进行相应结构设计。而错层结构则较为复杂，根据文献【4】，“所谓错层，就是楼板标高大于600mm以上，且超过梁高”，“错层的面积必须大于等于整个楼层面积的30%”，错层结构属于平面不规则，竖向也不规则的结构。错层结构不利因素有两方面：首先楼板相互错置，楼板协调结构整体受力的能力被大大削弱，楼板的相对错位会在构件中产生很大的变形内力;其次，一些部位由于楼板错层形成竖向短构件，其可能在同向受力中由于错层构件刚度大，而产生内力集中，不利抗震。【3】现以某多层钢结构厂房为例，进行分析。

二、工程概述及结构方案

本工程钢结构厂房区域长93.5m(8轴~19轴)，宽55 m，柱距11.5 m +8.5 m X8+7 m X2，跨度18.5 m +18 m +18.5 m，柱顶标高16.4m，其中8轴~15轴区域夹层标高11.5m，15轴~19轴区域夹层标高8m，屋面墙面围护结构采用钢结构檩条外铺压型钢板。基本风压为0.60 kN/m2，地面粗糙度是 B 类，雪荷载为0.8 kN/m2，抗震设防烈度是7度，设计地震分组是第3组，设计基本加速度值是0.10g，建筑场地类别III类，抗震设防类别是丙类，根据《抗震规范》8.1.3条，抗震等级为四级。

根据工艺要求，夹层楼面上有很多大开口，供设备安装与使用，故按图1进行框架结构平面布置，其中图(a)为11.5米标高平面，图(b)为8米标高平面。设备荷载不作用在框架构件上。11.5米标高和8米标高夹层平面按照两个标准层分别建模。夹层以上的结构主要承担轻型屋面荷载，荷载轻，故顶层钢柱与钢梁分别定义为门式刚架柱和门式刚架梁，采用支撑体系来保证结构整体刚度。支撑体系中的屋面水平支撑、系杆、柱间支撑等重要传力构件须在模型中表现出来。

第四篇：某门式钢架结构厂房施工组织设计

目录

第一章 编制依据………………………………………………………4

1.1指导思想……………………………………………………….4

1.2编制依据 ……………………………………………………….4

第二章 工程概况………………………………………………………7

2.1总体概况 ……………………………………………………….7

2.2现场概况 ……………………………………………………….7

2.3工程结构概况 ………………………………………………….7

2.4工程特点 ……………………………………………………….8

第三章 施工管理方针及目标…………………………………………9

3.1管理方针 ……………………………………………………….9

3.2质量目标 ……………………………………………………….9

3.3施工工期目标 ………………………………………………….9

3.4安全环保目标 ………………………………………………….9

3.5文明施工目标 ………………………………………………….9

3.6服务目标 ……………………………………………………….9

第四章 施工组织管理…………………………………………………10

4.1项目管理组织机构 …………………………………………….10

4.2项目管理组织机构网络图 …………………………………….10

4.3项目管理人员岗位职责 ……………………………………….11

4.4项目组织协调 ………………………………………………….15

第五章 施工进度计划及保证工期的主要措施………………………18

5.1施工进度计划 ………………………………………………….18

5.2保证工期的主要措施 ………………………………………….18

第六章 施工机械配置和劳动力配置…………………………………21

6.1施工机械配置 ………………………………………………….21

6.2施工机械使用、维护及保养措施 …………………………….21

6.3劳动力配置 …………………………………………………….24

第七章 主要分项工程施工方案………………………………………25

7.1钢结构制作 …………………………………………………….25

7.2桩基础工程 …………………………………………………….36

7.3现场吊装 ……………………………………………………….45

7.4一般砌筑工程 ………………………………………………….58

7.5钢筋绑扎与安装工程 ………………………………………….66

第八章工程技术管理措施……………………………………………73

8.1图纸审查制度 ………………………………………………….73

8.2技术交底制度 ………………………………………………….73

8.3材料检验制度 ………………………………………………….74

8.4工程质量检查和验收制度 …………………………………….75

8.5工程技术档案制度 …………………………………………….75

8.6质量责任制 …………………………………………………….75

第九章施工质量目标及保证措施……………………………………80

9.1质量保证体系 ………………………………………………….80

9.2项目经理部质量体系组织措施 ……………………………….80

9.3工程质量信息、资料管理 …………………………………….81

9.4材料的质量控制措施 ………………………………………….81

9.5工序质量措施和自检、自控措施 …………………………….81

9.6工程质量回访及保修 ………………………………………….83

第十章文明施工和安全生产防护措施………………………………84

10.1安全生产措施 ………………………………………………...84

10.2安全管理体系 ………………………………………………...84

10.3安全管理制度 ………………………………………………...84

10.4安全施工检查 ………………………………………………...85

10.5安全技术交底 ………………………………………………...85

10.6防火安全措施 ………………………………………………...87

第十一章施工合理化建议和降低成本措施……………………………90

11.1施工合理化建议 ………………………………………………90

11.2降低成本措施 …………………………………………………90

第十二章工程质量通病防治措施……………………………………….93

12.1质量通病防治机构及组织措施 ………………………………93

12.2常见工程质量通病原因分析及防治措施 ……………………93

第十三章工程质量竣工验收及移交…………………………………….96

2.2现场概况

退城进园技术改造工程金工车间、机电车间，位于赣州经济开发区金狮路，交通及施工场地情况良好，施工用电及用水已基本到位。由于建设地点属亚热带区，全年光照充分，年平均气温约为19℃，工程施工期间正值夏季，雨水较多，必须采取相应的措施组织施工。

2.3工程结构概况：

本工程为排架结构工业厂房制安，由金工车间和机电车间组成，总建筑面积约20300M2(标书建筑面积约19975 M2)，基础为桩基础、独立基础予埋螺栓的形式。主体结构为门式钢结构，外围护为0.52mm镀锌压型彩板，彩板墙以下采用粘土空心砖砌筑，屋面为0.6mm天蓝镀铝锌彩板及紧贴保温层铝箔安装不锈钢丝网，主车间地面为150厚C20混凝土地坪。

2.4工程特点

本工程是较为典型的钢构构厂房制安工程，施工现场状况良好，施工车辆进出较为方便。 本工程为单层厂房，其构件数量多，单根构件重量大，构件安装高度大，特别是钢屋架构件跨度大，增加了结构吊装的施工难度，因此施工难点在于吊装方法及吊装机械的选用。 本工程厂房主体为钢架、钢屋架、钢吊车梁，各跨构件支撑均为钢构件，

总重量近一千余吨，因此钢构件的制作安装是工程的重点。

本工程墙面及屋面均采用压型彩板，围护及装饰项目等细节部分须严格按设计要求及业主方要求进行。

第五篇：钢结构厂房门式钢架钢结构结构设计及应用

摘要：本文针对门式钢架钢结构在钢结构厂房中的普遍应用，主要分析了门式钢钢架钢结构设计应用注意问题，门式钢架钢结构发展及除锈防护。

关键词：门式钢架;钢结构;设计应用

我国钢结构已经发展很多年，特别是近些年来发展日趋完善。轻型门式钢架钢结构因为其自身具有的特点而受到钢结构厂房施工的普遍应用，本文重点对其进行研究。

一、门式钢架钢结构概述

门式钢架结构在钢结构厂房、仓库、商场中广泛应用，高层建筑中钢架结构也越来越受到重视。各类维护结构以及没有梁柱的弯顶也大量应用的薄壁彩钢板;各文化体育类型的公共建筑物中应用的钢管汇交直接焊接以及较高强度组合拉索机构;薄壁冷弯钢截面除了利用檩条在维护结构构件应用之外还可以成为构件受力的主要结构。钢架钢结构一般是指梁和柱的直线类型经过连接的节点刚性结构。工程项目中经常将铰接梁柱间的结构单层称之为排架，多跨多层的钢架类型结构则称之为框架。钢结构单层钢架厂房通常采用轻钢门式的钢架钢结构。住宅建筑物钢框架钢结构常常使用的两种结构支撑类型分别是箱型焊接截面或者是H型钢。其特点主要是具有较小的自重，良好的抗震性能以及较快的施工速度。框架结构的受力特征在荷载方面的体现是承受了水平与竖向荷载;传递竖向荷载的路线是从平板楼盖现浇到梁上的距离，之后向钢柱传递。

二、门式钢架钢结构设计应用

(一)柱网设计要求

钢结构厂房门式钢架钢结构设计首先应当按照生产工艺要求对柱网施工进行确定，尽量达到生产使用的要求，根据实际情况对钢架的跨度、高度以及设计实践确定柱网，在设计门式钢架柱网时获得以下结论：在完整一致的荷载情况下，檀高度是6米，柱距离是7米半，钢架单位跨度距离范围是18米到30米之间，钢用量大概是18到28kg/m2，当单位钢架跨度间距离大概是21到48 米时，钢用量是在25到40kg/ m2，厂房高度是12米，跨度达到48米以上时一般可用多跨类型钢架，相较于单跨类型钢架要节省18%的用钢量，因此门式钢架钢结构设计时应当按照实际情况选择经济型跨度，不适合盲目性的选择较大跨度。对于设计门式钢架钢结构来说，最重要的部门就是用钢量。

(二)作用门式钢架钢结构荷载值

作用于门式钢架钢结构的荷载一般包括：竖向与水平向的荷载、地震荷载。因为轻型钢结构具有较轻的自重，因此地震产生的反应也比较轻，针对这点来说抗震效果是很好的。

(三)计算钢架侧移内力

1.计算内力方法：针对门式变截面钢架结构来说，利用弹性分析法对各种内力实施确定，塑性分析法的使用仅在钢架拥有全部等截面钢柱时。门式钢架变截面计算内力一般利用单元杆系有限元方法。地震产生的效应作用可以利用剪力底部方法实施确定。按照荷载不同的组合情况分析内力结果，找出截面受控的内力组合，将截面的位置控制在柱底连接柱顶以及梁跨中的截面。2.计算侧移的方法：门式钢架变截面柱顶产生的侧移应当利用弹性分析确定，计算过程中获取标准荷载值，对于分享荷载系数不需要考虑。

(四)设置拉条、檩条和撑杆

1.设置檩条。檩条是属于弯双向结构构件，对其内力实施分析应当按照两个型心主轴截面计算弯矩。设计过程中，应计算檩条的强度、整体性稳固与变形情况。设计檩条过程时，需要对檩条的薄壁冷弯构件，板件受压与压弯的宽度比例，受力产生时应保持的屈曲，计算强度时应合理利用的有效宽度实施控制，对于原来截面需消弱。与此同时计算强度时应采用净断面，可以考虑使用消弱钉孔。

2.拉条设计：拉条设置与否取决于檩条在侧向上的刚度，对于H型轻型钢的较大侧向刚度以及桁架式空间檩条通常不会设置拉条。针对刚度比较差的侧向实腹式与桁架平面式檩条，为了能够减少安装应用檩条过程中产生的侧向变形，保持整体性的稳固，通常将拉条设置在檩条之间，作为侧向上的支撑点。当檩条具有的跨度在4米之内时，可以根据计算最终结果判定拉条设置与否，当檩条具有的跨度在4米之外时，在跨中檩条适合设置一道拉条。

3.撑杆设计：撑杆檩条的重要作用是对天窗缺口与檐檩位置向上或向下边檩弯曲侧向。撑杆具有的长细比例根据压杆的实际要求，可以使用方钢管、角钢制作，撑杆位置，应同时设计斜拉条。

三、门式钢架钢结构设计应用注意问题 (一)控制房脊垂直程度

框架竖向斜梁的限值挠度一般规定为1/180，过去对中下垂度是否验算并没有明确规定。根据目前的新规定是需要计算的，通常要分段进行构件，利用等截面实施计算，每一段都需要在水平与竖向进行计算，不能比允许数值大，等同于对跨中垂度实施的验算

(二)砼柱与钢柱的结合问题

门式钢架钢结构设计中，部分会利用斜梁轻钢与混凝土柱结合，斜梁采用端板竖放式连接砼柱的预埋式螺栓，组成钢接，目的是想要节约钢材以及造价。在门式钢架钢结构中的框架有钢柱与砼柱组合，这个情况下梁柱只能采用铰接，不适合钢接。高层建筑物中的钢墙连接也是这样。因此，需要注意排架由钢梁与砼柱组合是允许的，可是将刚架中的钢柱用砼柱替代，不改变钢梁是不允许的。

(三)檩条存在的计算问题

檩属于薄壁冷弯结构件，压弯或是受压板件具有比较大的宽度比，在受力产生时应屈曲，计算强度需利用有效的宽度，对于原来的截面要实施减弱，不需做到全截面都有效。一般情况下设计人员对计算强度的净断面容易忽略，忽视了钉孔的减弱。这种类型的减弱一般会在6-15%之间，对于截面窄小的梁会产生比较大的影响。按照相关规定，钢架构件具备的受拉强度应按照净截面进行计算，受压强度应当按照有效的截面实施计算，稳定特性应当按照有效截面进行计算。

四、门式钢架钢结构发展及除锈防护

(一)门式钢架钢结构发展应用

可以在高性能钢材方面实施应用研究，提升强度与抗腐蚀性，经济断面类型的钢材，例如H型钢、钢板压型、方管等。可以在结构方面实施革新应用，对于空间结构、组合结构以及高层钢类型结构等方面的创新研究。理论优化以及计算机设计的辅助应用。深入研究极限状态，防止特殊荷载情况下出现的实效结构等。

(二)门式钢架钢结构除锈防护

选择对钢结构除锈方法中，其中在小型低要求构件中适合手动除锈，除锈并不彻底。相对厚实的构件使用喷砂除锈，这个方法非常彻底干净。薄壁构件或者不适合使用喷砂除锈的可以利用酸洗方法，除锈效果良好。对于钢结构采用的防护主要有防火、防腐及隔热。钢结构有关的设计规定，需要在设计方案中明确指出对钢材实施的除锈级别以及涂层涂料具备的厚度，在地面以下的柱脚应当充分利用混凝土实施包裹，发生腐蚀的柱脚不适合在地下埋入，保护钢结构的层厚应按照建筑物的耐火程度实施设计，受到高温影响，应按照情况的不同设计相应的防护隔热措施。

结束语

在门式钢架钢结构设计应用中，应合理分配与把握设计关键，能够有效的节省钢材的用量。门式钢架钢结构因为其具有的较轻重量、较低的构件等特点，在钢结构厂房建筑中被广泛的应用。