门式刚架房屋钢结构设计论文

【摘要】近年来，我国经济发展速度有了较大幅度的提升，使得钢铁业也出现了快速发展，具有多样化的生产品种。一定程度上提高了轻钢结构的质量标准，为我国钢结构的发展提供有效条件。本文对门式刚架轻型房屋钢结构的设计要点进行了阐述。下面是小编整理的《门式刚架房屋钢结构设计论文(精选3篇)》，欢迎大家借鉴与参考，希望对大家有所帮助！

门式刚架房屋钢结构设计论文 篇1：

门式刚架轻型房屋钢结构设计的几点问题

摘 要：该文阐明了门式刚架轻型房屋钢结构的受力特点和基本设计原则，就看似简单却容易忽略的几个重要问题做了详细分析，望在设计中引起足够重视。

关键词：荷载 节点 纵向支撑

近十年来门式刚架轻型房屋钢结构发展迅猛。该结构形式具有布局灵活、自重轻、构造简单、施工快，经济指标好的优点，因此在轻工业厂房中得到大量广泛的应用。

下面就设计中常遇到的一些问题进行阐述。

1 荷载

1.1 恒荷载

由于门式刚架自重很轻，因此荷载对其作用非常敏感，也对用钢量及造价非常敏感。再者，屋面在风吸力的作用下常常会出现上拔力。因此如果设计时恒荷载考虑较大而实际作用恒载没有那么大，通俗点说即恒载压不住屋面，反而对结构来说不安全。因此结构恒荷载问题虽然简单但必须重视，即要求尽可能准确。

表1示例为将屋面恒载组成细化至每一层，力求荷载准确而不是凭空想象。

1.2 风荷载

风荷载计算中经常遇到的问题是刚架风荷载体型系數在《门式刚架轻型房屋钢结构》（CECS102：2002）中有一套值，在《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）中有一套值。《CECS102：2002》中的刚架风荷载体型系数适用于L/H>2.3（柱脚铰接）、L/H>3.0（柱脚刚接），其余情况下应采用《GB50009-2012》中的值。（注：L为厂房宽度，H为厂房屋脊高度）

很多设计人员在设计时有时会采用一种“取大值”的方式，即分段比较，左柱《GB50009-2012》中的体型系数大就取《GB50009-2012》中的值；左坡梁《CECS102：2002》中的体型系数大就取《CECS102：2002》中的值。这种“混搭”的方式个人以为是很错误的做法。因为刚架风荷载体型系数是由风洞试验做出的，是一个整体概念，并且由于刚架自重轻，风荷载作用下经常出现不同部位风压、风吸不同作用的情况。因此“混搭取大值”会出现看似偏于保守、安全，实际作用下未必安全的情况。故刚架风荷载体型系数应按整套取值原则取用。

1.3 雪荷载

雪荷载需要注意的情况是很多设计人员只简单考虑了均布作用的情况，但在《GB50009-2012》中有不均匀分布的情况以及在不同屋面形式下可能存在积雪部位的位置。设计中应当充分注意。

另外，门式刚架轻型房屋钢结构属于对风压、雪压敏感结构。因此在基本风压、基本雪压取值上应按百年一遇考虑。在有些《GB50009-2012》中查不到具体数值的地方，应结合全国基本风压、基本雪压分布图以及上网充分收集当地气象资料情况下综合慎重取值。不可轻易参考附近地点取值，以免出现不安全的情况。

2 节点

门式刚架轻型房屋钢结构檐口处常用的柱、梁节点连接方式有平接、竖接两种。

平接相比较于竖接在屋面天沟布置上有优势。但是由于在檐口处一般柱断面比梁断面要小，因此在螺栓排列上竖接更有余地。另外从强柱弱梁的抗震概念上考虑，将连接放在梁上的竖接更为合理。

3 纵向支撑布置

纵向支撑布置有两种基本形式，有吊车时布置在厂房中部或厂房较长时布置在1/3位置处，无吊车时布置在厂房端部。为什么位置不一样？

首先，就支撑受力合理性来讲，肯定还是在端部更为合理，这样有利于中间位置的刚架传力，并且从抗震角度看，将刚度大的支撑放置在建筑物四周有利于结构的受扭。但是，从结构消耗温度次应力的角度看，将支撑放于端部不利于温度应力的耗散。

无吊车时，刚架之间的纵向是用系杆连接的，由于系杆本身刚度较小，并且一般系杆与刚架之间是用普通螺栓连接的，普通螺栓由于安装精度相对较低，螺栓两端的构件可以有一定的位移变形。这些特征有利于将温度次应力消耗。因此，支撑布置在端部既满足结构受力的合理性，又不致产生过大的有害温度应力。

有吊车时，吊车梁本身刚度很大，支撑若布置在端部，产生的有害温度应力无法耗散。只能退而求其次，将支撑布置于中部。由于吊车梁的刚度很大，厂房端部的刚架在纵向的扶持也不致于很弱。因此满足要求。

4 结语

门式刚架设计经过十余年的发展虽然可以说已经很成熟了，但是正是由于太过成熟，往往在一些看似简单却很重要的问题上容易忽视。因此还须认真把握住关键环节。

参考文献

[1] 门式刚架轻型房屋钢结构（CECS102： 2002）[S].中国计划出版社，2003.

[2] 建筑结构荷载规范（GB50009-2012）[S].中国建筑工业出版社，2012.

[3] 钢结构设计规范（GB50017-2003）[S].中国计划出版社，2003.

作者：胡斌　邓向华

门式刚架房屋钢结构设计论文 篇2：

门式刚架轻型房屋钢结构设计的要点论述

【摘要】近年来，我国经济发展速度有了较大幅度的提升，使得钢铁业也出现了快速发展，具有多样化的生产品种。一定程度上提高了轻钢结构的质量标准，为我国钢结构的发展提供有效条件。本文对门式刚架轻型房屋钢结构的设计要点进行了阐述。

【关键词】房屋建筑；门式刚架；轻型房屋；钢结构设计

一、门式刚架轻型房屋结构的分析

随着门式刚架结构的应用在工业厂房、商场及仓库中较多出现，使得在高层建筑中也逐渐得到关注。各类维护结构及没有梁柱的弯顶也应用较多的薄壁彩钢板；在各文化体育类型的公共建筑物中对钢管交汇处直接焊接以及强度较高组合拉索机构得到应用；薄壁冷弯钢截面处理运用檀条对结构构件进行应用以外，还能发挥构件受力的主要结构。通常情况下，钢架钢结构是梁与柱的直接类型通过连接的节点刚性结构。工程项目中，一般会将胶结梁柱间的结构单层称之为排架，而多跨多层的钢架类型结构称之为框架。钢结构单层钢架厂房一般运用轻钢门式的钢架钢结构。住宅建筑物钢框架钢结构一般运用的两种结构职称类型，主要包括箱型焊接截面或H型钢。具有较小的自重及良好的抗震性能。在荷载方面，框架结构的受力特征主要体现在对水平及竖向荷载进行承受，竖向荷载传递的路线是从平板楼盖现浇到梁上的距离，之后传递至钢柱。

二、门式刚架结构的特征

与单层厂房结构相比，门式刚架结构具有以下特点：可运用变截面作为钢架，截面与弯矩呈正比。除了腹板高度变化之外，也可根据需要对厚度进行变化，运用不同截面作为上下翼缘，也可采用不同截面作为相邻单元的翼缘，充分满足才尽其用的作用。由于存在较轻的构件，运用张紧的圆钢作为支撑即可满足要求，由于钢板允许有失稳现象，可将支撑在腹板上实施直接支撑，将多个节点板得以省去。可根据有效宽度对钢架的腹板进行设计，允许失稳并可对屈曲后强度进行利用，可根据相关设计规范对腹板的高厚比进行要求。便于拆迁，可在临时建筑中得到使用，作为其较为突出的特征之一。结构构件可在工厂内进行全部制作，存在较高的工业化程度。可结合运输条件对结构单元进行划分，在现场对单元之间通过螺栓进行连接，存在方便快捷的安装，基础简单，具有较小的土建施工量。由于存在较轻的自重，地震作用无法发挥控制效果，通常无需对抗震进行那个考虑，存在相对简便的结构设计，屋面板运用的是压型钢板轻型屋面，随着屋面重量的减轻，支承其结构也相对较轻。用砖墙作为外墙时，能够具有造价低且隔热的特点，但对结构的侧移存在严格要求，外观较差，所以运用较多的则是钢墙板。

三、门式刚架轻型房屋钢结构的设计要点

1.柱脚节点的设计

结合能否对弯矩进行抵抗的方式进行划分，将柱脚分为刚接柱脚和铰接柱脚两种。通常情况下，铰接柱脚运用的是锚栓连接，刚接柱脚包括锚栓加劲板连接和埋入式连接。铰接和刚接最大的区别则是控制侧移上的不同，若结构对侧移的控制较严格，则应运用刚接柱脚的方法，例如：当存在吊车荷载的情况时，应设计柱脚为刚接柱脚，其余情况下，应将柱脚设计为铰接形式。通常底板和基础顶面的摩擦力对柱底剪力进行传递，若无法与要求相满足，则应通过设置抗剪键的方法进行应用。

2.梁柱节点的设计

运用断板竖放、端板斜放以及端板横放的形式对门式刚架斜梁与柱进行连接。断板竖放在局部等截面柱中得到适用。当竖向荷载发挥控制作用时，端板横放能够使节点的设计剪力得到减少，通过柱的压力对节点受力的有力作用进行充分利用。当存在较大节点弯矩时，可运用端板斜放的形式，使抗弯连接的力臂得到加长，对螺栓的布置提供便利。端板拼接连接形式主要包括两种，有外伸式和平齐式两种，端板外伸式接待你受力合理，与平齐式节点的承载力相比较高。所以，应尽可能运用外伸式端板连接，同时，应在节点板外伸部分对加劲肋进行布置，促使与受拉翼缘两侧靠近的螺栓能够达到均匀受力，从而达到一致状态，使节点的抗剪能力得到提升，有效地将节点板的变形得以减少。

3.设置支撑和系杆的设计

在門式刚架轻钢结构中，支撑体系发挥着极为重要的作用，其主要表现在以下几方面内容：

（1）通过连接各个平面刚架，使其形成存在稳定性及空间刚度的整体结构。

（2）向结构和构件的平面外整体稳定提供侧向支撑点的作用，使平面外的计算长度得到减少。

（3）对合理且简捷的传递风力、温度应力、吊车纵向水平刹车力以及地震力等纵向荷载进行明确。

轻型门式刚架结构的支撑系统包括斜交叉支撑和门架支撑两种，而交叉支撑又分为刚性支撑和柔性支撑，通常情况下，高度小且无吊车的简单厂房运用的是柔性支撑，而高度大且有吊车的状况下则运用的是刚性支撑。由于建筑功能和外观都有一定的要求存在，因此无需在某些开间内对交叉支撑进行设置，此时，可通过对门架支撑进行设置的方法，使中间各刚架的屋面系杆得到连接，通常应在两端檐口和跨中各进行一道设置。

4.设置檀条和墙梁的设计

可运用C形冷弯卷边槽钢和带斜卷边或直卷边的Z形冷弯薄壁型钢作为轻型门式刚架的檀条构架。Z形檀条具有良好的受力性能，但制作及安装存在一定的复杂性在较大的屋面坡度中得到适用。最优檀条跨度与间距的确定作为一项复杂的问题需得到关注。通常情况下，当刚架宽度达到20m以上时，应运用7.5m的柱网作为适宜。当刚架跨度低于20m时，应运用4.5m的柱网进行施工。现阶段，对于檀条的加工制作与安装而言，运用的是简支梁设计的方法进行檀条的设计，存在较低的材料利用率。采用连续摊料的方法进行设计存在较高的经济价值。在外部荷载的作用下，檀条能够有弯曲和扭转的共同作用产生，拉条和支撑是确保冷弯薄壁型钢檀条稳定性的重要保障。通常应从檐口的一端开始，运用拉条和撑杆与每一根檀条进行连接直至另一端。与不同的檀条跨度相结合，可在檀条的中央对一道拉条进行设置，或在檀条中央和四分点位置对一道共三条拉条实施设置。通常檀条上翼缘受压，所以应在檀条上翼缘的1/3高的腹板范围内对拉条进行设置。

5.防腐设计

由于钢材存在较差的耐腐蚀性，钢结构腐蚀不仅会导致经济受到损失，而且还存在着较大的安全隐患，由于腐蚀导致的事故问题时有发生。在钢结构的防腐方面，主要包括两方面内容：

（1）处理钢材表面。钢材表面的污物会对涂料在钢材表面的附着力造成严重影响，并导致漆膜下的锈蚀出现持续扩散，引发涂层破坏或失效的问题产生。所以，钢材表面处理质量的好坏会直接影响到涂层的防护效果和寿命，甚至超出了涂料自身品种性能差异产生的影响。

（2）在钢结构表面对防腐涂料进行涂刷。作为一种含油或不含油的胶体溶液，防腐材料是在钢材表面进行涂敷，能够形成一层薄膜对钢结构实施保护。通常情况下防腐涂料的构成包括底漆和面漆两种，底漆的作用能够确保漆膜和基层与面漆形成牢固连接，而面漆的作用是对下层底漆实施保护。

四、结语

总之，在工业和民用建筑中，随着门式钢结构的应用逐渐趋于广泛，促使钢结构工程设计水平的提升显得极为重要。对于轻型房屋钢结构设计工作人员而言，不仅应对专业理论知识进行掌握，而且还应对轻型房屋钢结构工程的制作安装、现场环境因素以及相关状况进行全面了解。只有通过进行且合理的设计，才能实现轻型房屋钢结构得到快速发展。

参考文献：

[1] 时庆伟. 门式刚架轻型钢结构优化设计研究[D]. 沈阳建筑大学 2011.

[2] 王翊辉. 门式刚架在循环荷载作用下的受力性能研究[D]. 西安科技大学 2012.

作者：刘迎彬 杨春燕

门式刚架房屋钢结构设计论文 篇3：

门式刚架轻型钢结构房屋设计中的常见问题分析

摘要：对于钢结构房屋建筑来讲，有非常多的结构类型，门式钢架轻型钢结构就是其中的一种。对于这种结构来讲，其设计过程中选材以及檩条设计和整体变形等相关因素都需要考虑，因为直接影响到了钢结构，房屋结构本身的安全性以及可靠性。所以在本文论述内容中，将对门式刚架轻型钢结构设计过程中存在的相关问题进行探讨与分析，以期能够为从业人员带来一定的参考价值。

关键词：门式钢架;轻钢结构;设计问题

1.前言

过去传统的钢结构房屋建筑类型当中，门式钢架轻型钢结构算是非常广泛的一种体系，在使用与设计过程中，主要采用等截面或者是变截面的焊接H型钢作为结构梁柱，然后将冷弯薄壁型钢作为檩条以及墙柱，同时在使用彩钢板作为墙面或者是屋面板材，再结合其他的一些零件和门窗，构成了非常完善的房屋建筑体系。所以对于门式刚架轻型钢结构房屋结构来讲，充分体现了材料的合理分工与使用钢结构构件的尺寸都比较小，同时也能够拥有非常好的抗震性能，在使用过程中简单便捷，后续的维修也非常便利。

2.材料的选择

2.1钢材的选择

一般情况下经计算所得的梁柱截面，或是依托梁柱本身的强度进行控制，那么在进行钢材选择的时候，需要将强度作为第一，影响要素若是结构本身是根据变形或者是稳定性进行控制，那么需要考虑到使用低强度等级的钢材。除此之外，根据当前我国所出台的与钢结构建筑有关的规范标准，门式刚架以及吊车梁和檩条等相关结构构件，需要选择Q235-B或者是以上等级的钢材作为主体结构材料使用。

2.2焊接材料的选择与使用

对于门式刚架轻型钢结构房屋设计来讲，应当在选择焊接材料的时候，保证和钢材的种类综合进行考虑选择和钢材种类相同等级的焊条或者是焊丝作为焊接用材，尤其是那些直接承受动力荷载的焊接连接以及厚板焊接，应当选择使用低轻型焊条，从而确保焊接材料的质量以及性能，能够满足钢结构房屋建筑设计的强度及稳定性要求。

2.3螺栓选择

对于門式刚架轻型钢结构设计，应当通过高强度的螺栓和钢结构对结构的主材料进行连接，在设计阶段，应当对螺栓本身的性能等级，以及所连接材料的摩擦系数进行计算并确定，避免在选择螺栓时出现选择错误。一般情况下，在进行高强度螺栓连接时，主要选择两种分别是承压型螺栓以及摩擦型螺栓。

3.屋面支撑系统设计

门式刚架轻型钢结构房屋设计，在进行支撑设计与布置的过程中，需要将螺钉连接Z型或C型檩条，在此过程中还需要保证钢结构房屋当中屋面板的厚度，以及钢材版型和连接件的标准，从而使轻型钢结构能够拥有可靠的传力结构。对于从业人员来讲，需要注意的是在设计过程中，如果使用直立锁缝屋面的时候，对于压型钢板以及连接件来讲可能会出现相对滑动，所以不能够当做檩条上翼缘的支撑，否则就可能会导致轻型钢结构设计出现问题，所以要针对各结构的实际稳定性进行合理检验及计算，确保结构本身设计拥有合理性。还需要做好拉条以及撑杆系统的设计，最大程度上降低边缘稳定缺失的降低，从而使钢结构房屋整体的结构稳定性以及安全性得到提升。在实际计算过程中考虑到轻型钢结构的实际状况在每一项工作环节都需要进行合理安排，并选择合适的节点构造，确保整个结构设计拥有合理性以及可行性。

4.蒙皮效应分析

对于门式刚架轻型钢结构围护设计，若是采用蒙皮设计方法，那么需要根据实际状况对整体结构的设计要求进行确定，而且还需要对纵向边缘构件以及连接件和螺钉件之间的间距进行合理优化配置，然后要结合工程的施工以及进度相关因素进行考虑，规避未来设计过程中不能够满足母体设计的需求时支撑系统所需要进行的修改。

5.整体变形问题

对于整体变形问题来讲一些有关的设计规范当中，只是针对钢结构本身的横向柱顶水平位移进行了优化限制，但从实际状况来看，支撑系统本身的柔性变形以及塑性变形等相关因素也会导致位移问题的出现，对于专业的从业人员来讲，应当在对门式刚架轻型钢结构房屋设计过程中，采用刚性支撑等相应的措施来规避变形问题的出现，从而达到对房屋建筑结构整体进行调整与优化的效果。如果在工作过程中结构设计时受到特殊因素的影响，而不能够进行圆钢支撑设计，应当将刚性门架规避和原装支撑共同进行使用，从而使钢架侧向位移以及扭转的状况得到明显缓解，进一步使轻钢结构设计的科学及合理性得到提升。

6.抗风措施

门式刚架轻型钢结构房屋建筑，在使用过程中所面临的最主要问题就是在大风天气状况下，房屋本身可能会面临倒塌与倾斜的危险，所以基于当前钢结构，房屋建筑工程的实际施工来看，在大风天气状况下，房屋的纵向尺寸如果十分小，那么钢架柱子很可能会被直接拔出来，难以抵抗纵向风所产生的荷载。在这种状况下进行钢结构当中柱脚的设置是一项非常重要的工作，尤其是在风荷载比较大的地区，应当对钢结构房屋的柱脚进行抗风措施设计充分衡量抗拔构造，并结合门式刚架的轻型钢结构设计现实因素，对柱脚进行优化设计衡量。

7.钢梁分段问题

在轻型钢结构房屋设计过程中，钢梁分段不同可能会对结构本身的弯矩造成一些影响，所以在实际设计过程中，钢梁分段的确定是较为重要的工作，为了保证后续工序得以顺利开展设计工作人员应当基于实际施工要求，考虑到多方面因素对钢梁分段进行确认。首先是要在设计过程中，应当针对钢梁的拼接节点进行合理控制，最大程度上保证后续的加工工序能够简单快速，而且还需要避免将梁拆分成单件复杂形状的构件。其次是应当保证钢梁本身的分段情况可以满足结构运输的要求，设计工作人员应当从钢梁分段的长度进行考虑对其进行限制，确保在运输过程中车辆能够有效转弯，降低运输过程中的费用控制与风险控制。最后就是应当考虑到安装的便捷性，所以设计工作人员应当对钢梁拼接节点进行合理控制。

8.结束语

综上所述，在当前建筑水平发展的过程中，钢结构建筑的受欢迎程度也在不断提升。对于门式刚架轻型钢结构房屋设计来讲，在实施的过程中存在的影响因素是非常多的，对建筑物的主体稳定性与结构安全性造成的影响，在这一背景下需要对存在的问题进行合理分析并解决，全面提高钢结构房屋设计水平。

参考文献：

[1]李煜嵩， 李艳萍， 王野平. 门式刚架轻型房屋钢结构设计施工中常见问题的分析[J]. 辽宁建材， 2004（2）：3.

[2]冯章炳. 门式刚架轻型房屋钢结构设计常见问题分析[J]. 大科技：科技天地， 2011（24）：2.

[3]侯小娟. 门式刚架轻型房屋钢结构设计常见问题解析[J]. 中国新技术新产品， 2013（8）：1.

[4]段旭松. 门式刚架轻型房屋钢结构设计施工中常见问题探讨[J]. 四川建筑， 2010（6）：2.

作者：陈武