門式鋼架結(jié)構(gòu)詳解

1、在傳統(tǒng)觀念中，一般指由圓鋼、小角鋼在傳統(tǒng)觀念中，一般指由圓鋼、小角鋼（454及及56364以下）組成的小型或小以下）組成的小型或小跨度屋架、鋼架結(jié)構(gòu)，采用磚墻、混凝土墻板和跨度屋架、鋼架結(jié)構(gòu)，采用磚墻、混凝土墻板和屋面板，多用于小型廠房、倉(cāng)庫(kù)或臨時(shí)建筑。屋面板，多用于小型廠房、倉(cāng)庫(kù)或臨時(shí)建筑。隨著隨著冷彎薄壁型鋼冷彎薄壁型鋼和和彩色壓型鋼板彩色壓型鋼板等新型圍等新型圍護(hù)結(jié)構(gòu)和材料的出現(xiàn)，其概念已發(fā)生根本性變革，護(hù)結(jié)構(gòu)和材料的出現(xiàn)，其概念已發(fā)生根本性變革，與傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)相比，其與傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)相比，其“輕輕”主要體現(xiàn)在主要體現(xiàn)在:采用輕質(zhì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)，大大減輕恒載，整體結(jié)采用輕質(zhì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)，大大減輕恒載，整

2、體結(jié)構(gòu)自重輕；構(gòu)自重輕；采用標(biāo)準(zhǔn)化、自動(dòng)化生產(chǎn)構(gòu)件，現(xiàn)場(chǎng)裝配，采用標(biāo)準(zhǔn)化、自動(dòng)化生產(chǎn)構(gòu)件，現(xiàn)場(chǎng)裝配，施工進(jìn)度快；施工進(jìn)度快；廣泛用于大中小跨度、工業(yè)與民用建筑，空廣泛用于大中小跨度、工業(yè)與民用建筑，空間布置靈活，建筑造型輕；間布置靈活，建筑造型輕；可回收，符合環(huán)保及可持續(xù)發(fā)展原則?？苫厥眨檄h(huán)保及可持續(xù)發(fā)展原則。12 門式剛架結(jié)構(gòu)門式剛架結(jié)構(gòu)12.1 概述概述 輕型門式剛架結(jié)構(gòu)與一般普通鋼結(jié)構(gòu)相比具有輕型門式剛架結(jié)構(gòu)與一般普通鋼結(jié)構(gòu)相比具有以下技術(shù)特征：以下技術(shù)特征： 結(jié)構(gòu)構(gòu)件的橫截面尺寸較小，可以有效地利用建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的橫截面尺寸較小，可以有效地利用建筑空間，降低房屋的高度，建筑造型美觀。

3、空間，降低房屋的高度，建筑造型美觀。 門式剛架的剛度較好，自重輕，橫梁與柱可以組裝，門式剛架的剛度較好，自重輕，橫梁與柱可以組裝，為制作、運(yùn)輸、安裝提供了有利條件。為制作、運(yùn)輸、安裝提供了有利條件。 屋面剛架用鋼量?jī)H為普通鋼屋架用鋼量的屋面剛架用鋼量?jī)H為普通鋼屋架用鋼量的1/51/51/10(201/10(2050kg/m50kg/m2 2) )，是一種經(jīng)濟(jì)可靠的結(jié)構(gòu)形式。，是一種經(jīng)濟(jì)可靠的結(jié)構(gòu)形式。輕鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房輕鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房 正在建設(shè)中的多層輕鋼結(jié)構(gòu)廠房正在建設(shè)中的多層輕鋼結(jié)構(gòu)廠房屋面板采用壓型鋼板，波浪造型屋面板采用壓型鋼板，波浪造型的輕鋼結(jié)構(gòu)。屋面梁輕盈、活潑，的輕鋼結(jié)構(gòu)。屋面梁輕

4、盈、活潑，克服了工業(yè)建筑造型單一、立面克服了工業(yè)建筑造型單一、立面造型呆板的缺點(diǎn)。造型呆板的缺點(diǎn)。壓型鋼板外墻板壓型鋼板外墻板n主要承重骨架主要承重骨架門式剛架門式剛架 n檁條、墻梁檁條、墻梁冷彎薄壁型鋼冷彎薄壁型鋼 n屋面、墻面屋面、墻面壓型金屬板、彩鋼夾芯板壓型金屬板、彩鋼夾芯板 n屋面及墻面保溫芯材屋面及墻面保溫芯材聚苯乙烯泡沫塑料、聚氨聚苯乙烯泡沫塑料、聚氨 酯泡沫塑料、巖棉等酯泡沫塑料、巖棉等 n支撐支撐屋面支撐、柱間支撐屋面支撐、柱間支撐 一、門式剛架結(jié)構(gòu)的組成一、門式剛架結(jié)構(gòu)的組成 單層輕型鋼結(jié)構(gòu)房屋的組成單層輕型鋼結(jié)構(gòu)房屋的組成n重量輕重量輕(20(2050kg/m50kg/m

5、2 2) ) n工業(yè)化程度高、施工工業(yè)化程度高、施工周期短周期短 n柱網(wǎng)布置靈活柱網(wǎng)布置靈活 n綜合經(jīng)濟(jì)效益高綜合經(jīng)濟(jì)效益高 門式剛架結(jié)構(gòu)性能：門式剛架結(jié)構(gòu)性能： 1.1.門式剛架屋面體系的整體性可以依靠檁條、門式剛架屋面體系的整體性可以依靠檁條、隅撐來(lái)保證，從而減少了屋蓋支撐的數(shù)量，隅撐來(lái)保證，從而減少了屋蓋支撐的數(shù)量，同時(shí)支撐多用張緊的圓鋼做成，很輕便。同時(shí)支撐多用張緊的圓鋼做成，很輕便。2.2.門式剛架的梁、柱多采門式剛架的梁、柱多采用變截面桿件，可以節(jié)用變截面桿件，可以節(jié)省材料。省材料。 3.3.組成構(gòu)件的桿件較薄，組成構(gòu)件的桿件較薄，對(duì)制作、運(yùn)輸、安裝的對(duì)制作、運(yùn)輸、安裝的要求高。要

6、求高。 4.4.構(gòu)件的抗彎剛度、抗扭構(gòu)件的抗彎剛度、抗扭剛度比較小，結(jié)構(gòu)的整剛度比較小，結(jié)構(gòu)的整體剛度也比較柔。體剛度也比較柔。 1.1.我國(guó)門式剛架設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)：我國(guó)門式剛架設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)：門式剛架輕型房屋門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程(CECS102:2002) (CECS102:2002) 2.2.應(yīng)用范圍：應(yīng)用范圍：輕型廠房、物流中心、大型超市、輕型廠房、物流中心、大型超市、體育館、展覽廳、活動(dòng)房屋、加層建筑等。體育館、展覽廳、活動(dòng)房屋、加層建筑等。 3.3.應(yīng)用規(guī)模應(yīng)用規(guī)模：國(guó)內(nèi)每年有一千萬(wàn)平方米的輕鋼結(jié)國(guó)內(nèi)每年有一千萬(wàn)平方米的輕鋼結(jié)構(gòu)建筑物竣工。構(gòu)建筑物竣工。中國(guó)工程建設(shè)中國(guó)工

7、程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)(1)(1)屋面荷載較小，橫向跨度為屋面荷載較小，橫向跨度為9 924m24m，柱高為，柱高為4.54.59m9m。 (2)(2)沒(méi)有吊車或設(shè)有中、輕級(jí)工作制吊車的廠房。沒(méi)有吊車或設(shè)有中、輕級(jí)工作制吊車的廠房。 (3)(3)當(dāng)廠房橫向跨度不超過(guò)當(dāng)廠房橫向跨度不超過(guò)15m15m，柱高不超過(guò)，柱高不超過(guò)6m6m時(shí)，時(shí)，屋面剛架梁宜采用等截面剛架形式。當(dāng)廠房橫屋面剛架梁宜采用等截面剛架形式。當(dāng)廠房橫向跨度大于向跨度大于15m15m，柱高超過(guò)，柱高超過(guò)6m6m時(shí)，宜采用變截面時(shí)，宜采用變截面剛架形式。剛架形式。柱和梁采用變截面形式時(shí)，截面形狀與內(nèi)力圖柱和梁采用變截面形式時(shí)，截

8、面形狀與內(nèi)力圖形附合較好，受力合理、節(jié)省材料。形附合較好，受力合理、節(jié)省材料。 變截面剛架在構(gòu)造連接及加工制造方面不如等變截面剛架在構(gòu)造連接及加工制造方面不如等截面方便。截面方便。 門式剛架柱腳分為鉸接和剛接兩種連接形式。門式剛架柱腳分為鉸接和剛接兩種連接形式。 剛接柱腳詳圖剛接柱腳詳圖 剛接柱腳門式剛架剛接柱腳門式剛架變截面梁變截面梁 鉸接柱腳詳圖鉸接柱腳詳圖 鉸接柱腳門式剛架鉸接柱腳門式剛架變截面梁、柱變截面梁、柱 根據(jù)支座的構(gòu)造，剛架分鉸接與固接接兩種，根據(jù)支座的構(gòu)造，剛架分鉸接與固接接兩種，鉸接時(shí)橫梁彎矩較大，因此梁的截面應(yīng)大些，柱鉸接時(shí)橫梁彎矩較大，因此梁的截面應(yīng)大些，柱一般做成變截

9、面，基礎(chǔ)較小。固接時(shí)剛架橫梁截一般做成變截面，基礎(chǔ)較小。固接時(shí)剛架橫梁截面較小，柱為不變截面，而基礎(chǔ)較大。面較小，柱為不變截面，而基礎(chǔ)較大。 選擇支座是鉸接還是固接，這不僅是經(jīng)濟(jì)上選擇支座是鉸接還是固接，這不僅是經(jīng)濟(jì)上的考慮，而且土壤條件更是一個(gè)重要的因素。當(dāng)?shù)目紤]，而且土壤條件更是一個(gè)重要的因素。當(dāng)土壤的壓縮性為可疑或不可靠時(shí)，鉸接支座比固土壤的壓縮性為可疑或不可靠時(shí)，鉸接支座比固接好，因?yàn)橹ё腥魏挝灰茣r(shí)，對(duì)固接剛架內(nèi)力接好，因?yàn)橹ё腥魏挝灰茣r(shí)，對(duì)固接剛架內(nèi)力的影響比鉸接剛架的影響大得多，鉸接剛架柱截的影響比鉸接剛架的影響大得多，鉸接剛架柱截面向上逐漸增大，目的是與彎矩的變化相適應(yīng)。面向

10、上逐漸增大，目的是與彎矩的變化相適應(yīng)。加勁板加勁板地腳螺栓地腳螺栓 剛接柱腳工程實(shí)例剛接柱腳工程實(shí)例澆入素混凝土澆入素混凝土保護(hù)地腳錨栓保護(hù)地腳錨栓變截面變截面 剛架梁剛架梁 等截面等截面剛架柱剛架柱無(wú)鉸剛架：無(wú)鉸剛架：柱腳與基礎(chǔ)固接，三次超靜定結(jié)構(gòu)，剛柱腳與基礎(chǔ)固接，三次超靜定結(jié)構(gòu)，剛度好，內(nèi)力分布均勻。度好，內(nèi)力分布均勻。柱底有彎矩，對(duì)地基與基礎(chǔ)柱底有彎矩，對(duì)地基與基礎(chǔ)要求高。地基的不均勻沉降會(huì)產(chǎn)生附加內(nèi)力。要求高。地基的不均勻沉降會(huì)產(chǎn)生附加內(nèi)力。兩鉸剛架：兩鉸剛架：柱腳與基礎(chǔ)鉸接，結(jié)構(gòu)內(nèi)力大于無(wú)鉸剛柱腳與基礎(chǔ)鉸接，結(jié)構(gòu)內(nèi)力大于無(wú)鉸剛架。架。但基礎(chǔ)不承受彎矩，設(shè)計(jì)、施工簡(jiǎn)單。但柱腳但基礎(chǔ)不

11、承受彎矩，設(shè)計(jì)、施工簡(jiǎn)單。但柱腳不均勻沉降會(huì)產(chǎn)生附加內(nèi)力。不均勻沉降會(huì)產(chǎn)生附加內(nèi)力。三鉸剛架：三鉸剛架：柱腳、屋脊處均為鉸接，為靜定結(jié)構(gòu)。柱腳、屋脊處均為鉸接，為靜定結(jié)構(gòu)。剛度較差，結(jié)構(gòu)內(nèi)力大。剛度較差，結(jié)構(gòu)內(nèi)力大。變形及不均勻沉降均不會(huì)變形及不均勻沉降均不會(huì)產(chǎn)生附加內(nèi)力。適用于小跨度和基礎(chǔ)性能較差的工產(chǎn)生附加內(nèi)力。適用于小跨度和基礎(chǔ)性能較差的工程建筑。程建筑。 無(wú)鉸剛架是超靜定結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)剛度較大，但地基無(wú)鉸剛架是超靜定結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)剛度較大，但地基有不均勻沉降時(shí)，特使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生附加內(nèi)力。三鉸剛架有不均勻沉降時(shí)，特使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生附加內(nèi)力。三鉸剛架是靜定結(jié)構(gòu)，地基有不均勻沉降時(shí)，對(duì)結(jié)構(gòu)不會(huì)引起是靜定結(jié)構(gòu)，

12、地基有不均勻沉降時(shí)，對(duì)結(jié)構(gòu)不會(huì)引起附加內(nèi)力，但跨度大時(shí)，半榀三鉸剛架的懸臂吊裝內(nèi)附加內(nèi)力，但跨度大時(shí)，半榀三鉸剛架的懸臂吊裝內(nèi)力也不少，而且三鉸剛架的剛度也較差，故三鉸剛架力也不少，而且三鉸剛架的剛度也較差，故三鉸剛架一般多用于小跨度一般多用于小跨度(12(12米米) )和地基較差的情況。和地基較差的情況。 12.3 12.3 門式剛架結(jié)構(gòu)布置門式剛架結(jié)構(gòu)布置 門式剛架又稱山形門式剛架。其結(jié)構(gòu)形式門式剛架又稱山形門式剛架。其結(jié)構(gòu)形式按跨度可分為單跨、雙跨和多跨。按屋面坡脊按跨度可分為單跨、雙跨和多跨。按屋面坡脊數(shù)可分為單坡、雙坡、多坡屋面。按截面形式數(shù)可分為單坡、雙坡、多坡屋面。按截面形式分，

13、有等截面與變截面。分，有等截面與變截面。 結(jié)構(gòu)形式的選取考慮生產(chǎn)工藝、吊車噸位結(jié)構(gòu)形式的選取考慮生產(chǎn)工藝、吊車噸位及建筑尺寸等因素及建筑尺寸等因素單跨單坡單跨單坡單跨雙坡單跨雙坡多跨（中間搖擺柱）多跨（中間搖擺柱）高底跨高底跨雙坡雙跨雙坡雙跨門式剛架的各種結(jié)構(gòu)形式門式剛架的各種結(jié)構(gòu)形式多跨（梁柱剛結(jié)）多跨（梁柱剛結(jié)）四坡雙跨四坡雙跨搖擺柱搖擺柱高低跨單坡高低跨單坡門式剛架的橫梁與柱為剛接，柱腳與基礎(chǔ)宜采門式剛架的橫梁與柱為剛接，柱腳與基礎(chǔ)宜采用鉸接；當(dāng)水平荷載較大，檐口標(biāo)高較高或剛度要用鉸接；當(dāng)水平荷載較大，檐口標(biāo)高較高或剛度要求較高或有中重級(jí)工作制吊車時(shí)，柱腳與基礎(chǔ)可采求較高或有中重級(jí)工作制

14、吊車時(shí)，柱腳與基礎(chǔ)可采用剛接。用剛接。變截面與等截面相比，前者可適應(yīng)彎矩變化，變截面與等截面相比，前者可適應(yīng)彎矩變化，節(jié)約材料，但在構(gòu)造連接及加工制造方面，不如等節(jié)約材料，但在構(gòu)造連接及加工制造方面，不如等截面方便，故當(dāng)剛架跨度較大或房屋較高時(shí)才設(shè)計(jì)截面方便，故當(dāng)剛架跨度較大或房屋較高時(shí)才設(shè)計(jì)成變截面。成變截面。1.1.剛架的建筑尺寸和布置剛架的建筑尺寸和布置 跨度：跨度：一般為一般為9 924m24m 高度：高度：取地坪柱軸線與斜梁軸線交點(diǎn)高度，宜取取地坪柱軸線與斜梁軸線交點(diǎn)高度，宜取4.54.59m9m 柱距柱距：應(yīng)綜合考慮剛架跨度、荷載條件及使用要求應(yīng)綜合考慮剛架跨度、荷載條件及使用要求

15、等因素，宜取等因素，宜取6m6m、7.5m7.5m、或、或9m9m，最大，最大12m12m 挑檐長(zhǎng)度挑檐長(zhǎng)度：根據(jù)使用要求確定，宜為根據(jù)使用要求確定，宜為0.50.51.2m1.2m 溫度分區(qū)：溫度分區(qū)：縱向溫度區(qū)段縱向溫度區(qū)段=300m =300m 橫向溫度區(qū)段橫向溫度區(qū)段=150m=150m 門式剛架的柱高與跨度的比例（門式剛架的柱高與跨度的比例（高跨比高跨比H/L）是選型的主要參數(shù)。從結(jié)構(gòu)觀點(diǎn)看，由于柱高的減是選型的主要參數(shù)。從結(jié)構(gòu)觀點(diǎn)看，由于柱高的減少將使推力增大，因而對(duì)三鉸門架來(lái)說(shuō)，最好的形少將使推力增大，因而對(duì)三鉸門架來(lái)說(shuō)，最好的形式是高度大于跨度。但對(duì)兩鉸門架來(lái)說(shuō)，由于跨中式是高

16、度大于跨度。但對(duì)兩鉸門架來(lái)說(shuō)，由于跨中彎矩的存在，跨度稍大于高度就成為合理的了。彎矩的存在，跨度稍大于高度就成為合理的了。 總的來(lái)說(shuō)，總的來(lái)說(shuō)，高跨比高跨比H/L0.750.75是比較合理的。是比較合理的。 2. 2.檁條和墻梁的布置檁條和墻梁的布置 檁條：檁條：一般應(yīng)等間距布置，但在屋脊處應(yīng)沿屋一般應(yīng)等間距布置，但在屋脊處應(yīng)沿屋脊兩側(cè)各布置一道，在天溝附近布置一道脊兩側(cè)各布置一道，在天溝附近布置一道 。屋面屋面檁檁條布置實(shí)例條布置實(shí)例 墻梁墻梁：墻梁的布置，應(yīng)考慮設(shè)置門窗、墻梁的布置，應(yīng)考慮設(shè)置門窗、挑檐、遮雨篷等構(gòu)件和圍護(hù)材料的要求。挑檐、遮雨篷等構(gòu)件和圍護(hù)材料的要求。 門式剛架輕型房屋鋼

17、結(jié)構(gòu)的側(cè)墻，在門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)的側(cè)墻，在采用壓型鋼板作圍護(hù)面層時(shí)，墻梁宜布置采用壓型鋼板作圍護(hù)面層時(shí)，墻梁宜布置在剛架的外側(cè)，其間距隨墻板板型及規(guī)格在剛架的外側(cè)，其間距隨墻板板型及規(guī)格而定。而定。 3 .3 .支撐和剛性系桿的布置原則：支撐和剛性系桿的布置原則： 在每個(gè)溫度區(qū)段或分期建設(shè)的區(qū)段中，應(yīng)在每個(gè)溫度區(qū)段或分期建設(shè)的區(qū)段中，應(yīng)分別設(shè)置能獨(dú)立構(gòu)成空間穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的支撐分別設(shè)置能獨(dú)立構(gòu)成空間穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的支撐體系。體系。 在設(shè)置柱間支撐的開(kāi)間，應(yīng)同時(shí)設(shè)置屋蓋在設(shè)置柱間支撐的開(kāi)間，應(yīng)同時(shí)設(shè)置屋蓋橫向支撐，以構(gòu)成幾何不變體系。橫向支撐，以構(gòu)成幾何不變體系。 屋面端部支撐宜設(shè)在溫度區(qū)段端部的第一屋

18、面端部支撐宜設(shè)在溫度區(qū)段端部的第一或第二個(gè)開(kāi)間。或第二個(gè)開(kāi)間。 柱間支撐的間距應(yīng)根據(jù)房屋縱向柱距、受力情柱間支撐的間距應(yīng)根據(jù)房屋縱向柱距、受力情況和安裝條件確定。況和安裝條件確定。l 當(dāng)無(wú)吊車時(shí)宜取當(dāng)無(wú)吊車時(shí)宜取303045m45m；l 當(dāng)有吊車宜設(shè)在溫度區(qū)段中部；當(dāng)有吊車宜設(shè)在溫度區(qū)段中部；l 當(dāng)溫度區(qū)段較長(zhǎng)時(shí)宜設(shè)在三分點(diǎn)處，間距常取當(dāng)溫度區(qū)段較長(zhǎng)時(shí)宜設(shè)在三分點(diǎn)處，間距常取40m40m60m60m，且不宜大于，且不宜大于60m60m；l 當(dāng)建筑物寬度大于當(dāng)建筑物寬度大于60m60m時(shí)，在內(nèi)柱列宜適當(dāng)增時(shí)，在內(nèi)柱列宜適當(dāng)增加柱間支撐；加柱間支撐；l 房屋高度較大時(shí)，柱間支撐要分層設(shè)置。房屋高度較大時(shí)，柱間支撐要分層設(shè)置。l 端部柱間支撐考慮溫度應(yīng)力影響宜設(shè)置在第端部柱間支撐考慮溫度應(yīng)力影響宜設(shè)置在第二柱間。二柱間。l 當(dāng)房屋內(nèi)設(shè)有不小于當(dāng)房屋內(nèi)設(shè)有不小于5t5t的吊車時(shí)，柱間支撐的吊車時(shí)，柱間支撐