輕鋼門式剛架設(shè)計交流

門式剛架廠房設(shè)計交流民用建筑二所季云聰2023/11/28門式剛架特點門式剛架主要結(jié)構(gòu)特點：材料省、質(zhì)量輕:門式剛架系超靜定結(jié)構(gòu)，應(yīng)力分布比較均勻，其梁、柱多采用變截面，能充分發(fā)揮材料的承載力，節(jié)省材料，無吊車的門式剛架房屋承重結(jié)構(gòu)的耗鋼量一般為15-30kg/m2，有吊車(吊車起重量不大于50t)的耗鋼量為45-95kg/m2,其結(jié)構(gòu)自重僅為相同跨度和荷載條件下混凝土結(jié)構(gòu)的1/20-1/30；工業(yè)化制作生產(chǎn)程度高，質(zhì)量易保證、施工周期短；布置靈活：可采用單跨、雙跨或多跨；柱網(wǎng)不受模數(shù)限制，可根據(jù)使用要求和用鋼量省的原則來確定，柱距通常采用6-12m；2023/11/28門式剛架的適用范圍吊車起重量不大于20t的A1～A5工作級別橋式吊車或3t懸掛式起重機。當有需要并采取可靠技術(shù)措施時，起重量允許不大于5t。不適用有強烈侵蝕性介質(zhì)的環(huán)境。多層鋼結(jié)構(gòu)房屋的頂層采用了門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)及其屋蓋者，該部分結(jié)構(gòu)的設(shè)計、制作和安裝可參照本規(guī)程執(zhí)行，但應(yīng)進行整體分析，包括抗震分析，考慮其下部結(jié)構(gòu)對頂層內(nèi)力和位移的影響。2023/11/28門式剛架結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)

當設(shè)計使用年限為50年時,重要性系數(shù)取1.0;當為25年時,重要性系數(shù)取不小于0.95。2023/11/282023/11/28單層廠房多層工業(yè)廠房工業(yè)廠房圖片金陵石化總廠2023/11/282023/11/28

2023/11/282023/11/28門式剛架荷載及荷載組合永久荷載：包括結(jié)構(gòu)構(gòu)件的自重和懸掛在結(jié)構(gòu)上的非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的重力荷載，如屋面、檁條、支撐、吊頂、墻面構(gòu)件和剛架自重等。可變荷載：屋面活荷載、屋面雪荷載和積灰荷載吊車荷載、地震作用、風荷載。2023/11/28荷載計算中需要注意的幾點屋面均布活荷載不與雪荷載同時考慮，應(yīng)取兩者中的較大值；積灰荷載應(yīng)與雪荷載或屋面均布活荷載中的較大值同時考慮；施工或檢修集中荷載不與屋面材料或檁條自重以外的其他荷載同時考慮；多臺吊車的組合應(yīng)符合《荷載規(guī)范》的規(guī)定；當需要考慮地震作用時，風荷載不與地震作用同時考慮。如果有女兒墻，在PKPM中注意手動輸入該部分的風荷載對于受荷載水平投影面積大于60m2的構(gòu)件，可取不小于0.3kN/m2。2023/11/28主要內(nèi)力組合組合（1）：

1.2×永久荷載+0.9×1.4×[積灰荷載+max{屋面均布活荷載、雪荷載}]+0.9×1.4×(風荷載+吊車豎向及水平荷載)組合（2）：

1.0×永久荷載+1.4×風荷載組合(1)－用于截面強度和構(gòu)件穩(wěn)定性計算，組合(2)－用于錨栓抗拉計算。2023/11/28門剛控制內(nèi)力和控制組合內(nèi)力計算原則：

根據(jù)不同荷載組合下內(nèi)力分析結(jié)果，找出控制截面的內(nèi)力組合，控制截面位置一般在柱底、柱頂、柱牛腿連接處及梁端、梁跨中等截面?？刂平孛娴膬?nèi)力組合主要有：最大軸壓力Nmax和同時出現(xiàn)的M及V的較大值。最大彎矩Mmax和同時出現(xiàn)的V及N的較大值。最小彎矩Mmin和同時出現(xiàn)的V及N的較大值。最小軸壓力Nmin和相應(yīng)的M及V當柱腳鉸接時M=0。2023/11/28門剛計算原理輕型鋼結(jié)構(gòu)是以構(gòu)件邊緣最大壓應(yīng)力達到鋼材屈服點作為臨界狀態(tài)，沒有考慮塑性發(fā)展的影響，所以門式剛架一般按彈性理論設(shè)計?？紤]各種荷載組合內(nèi)力分析結(jié)果，取出最大荷載值控制設(shè)計，對初選截面梁柱按壓彎構(gòu)件進行驗算。2023/11/28門剛側(cè)移計算及調(diào)整側(cè)移計算原則：

變截面門式剛架柱頂側(cè)移應(yīng)采用彈性分析方法確定。計算時荷載取標準值，不考慮荷載分項系數(shù)。如果最后驗算時剛架的側(cè)移不滿足要求，即需要采用下列措施之一進行調(diào)整：放大柱或梁的截面尺寸；改鉸接柱腳為剛接柱腳；把多跨框架中的搖擺柱改為上端和梁剛接的節(jié)點連接形式。2023/11/28門剛位移控制指標門剛剛度指標

剛架柱頂位移限值：無吊車且采用輕型鋼墻板時為1/60；有橋式吊車且有駕駛室時為1/400；有橋式吊車由地面操作時取1/180。斜梁撓度限制：僅支承壓型鋼板屋面和冷彎型鋼檁條：為1/180；有吊頂為1/240；有懸掛起重機：1/400；特別注意：斜梁豎向撓度表3.4.2－2注1有誤,應(yīng)采用GB50018如下規(guī)定:“對單跨山形門式剛架,L系一側(cè)斜梁的坡面長度”,而不是構(gòu)件跨度.此外,由于柱頂位移和構(gòu)件撓度產(chǎn)生的屋面坡度改變值,不應(yīng)大于坡度設(shè)計值的1/3.

跨度大于30m的斜梁宜考慮起拱.2023/11/28門剛構(gòu)件寬厚比限制梁、柱板件的寬厚比限值：工字形截面構(gòu)件受壓翼緣板的寬厚比：工字形截面梁、柱構(gòu)件腹板的寬厚比：2023/11/28門剛利用屈曲后強度的幾個要點對承受靜力荷載和間接承受動力荷載的組合梁宜考慮腹板屈曲后的強度，按照考慮腹板屈曲后強度來計算梁的抗彎和抗剪承載力；對直接承受動力荷載的吊車梁及類似構(gòu)件不考慮屈曲后強度利用截面屈曲后強度，可以盡量使用截面高而窄的斜梁，節(jié)約用鋼量考慮腹板屈后抗剪強度時,變截面構(gòu)件楔率應(yīng)小于60mm/m。2023/11/28和屈曲后強度相關(guān)的梁構(gòu)造措施梁腹板加勁肋的配置:梁腹板應(yīng)在中柱連接處、較大固定集中荷載作用處和翼緣轉(zhuǎn)折處設(shè)置橫向加勁肋。其他部位是否設(shè)置中間加勁肋，根據(jù)計算需要確定。但《規(guī)程》規(guī)定,當利用腹板屈曲后抗剪強度時，橫向加勁肋間距a宜取hw～2hw。當梁腹板在剪應(yīng)力作用下發(fā)生屈曲后，將以拉力帶的方式承受繼續(xù)增加的剪力，亦即起類似桁架斜腹桿的作用，而橫向加勁肋則相當于受壓的桁架豎桿。因此，中間橫向加勁肋除承受集中荷載和翼緣轉(zhuǎn)折產(chǎn)生的壓力外，還要承受拉力場產(chǎn)生的壓力。2023/11/28加勁肋穩(wěn)定性驗算按規(guī)范規(guī)定進行，計算長度

取腹板高度hw，截面取加勁肋全部和其兩側(cè)各

寬度范圍內(nèi)的腹板面積，按兩端鉸

接軸心受壓構(gòu)件進行計算。

2023/11/28門剛鋼柱的計算長度的幾點說明截面高度呈線形變化的柱，在剛架平面內(nèi)的計算長度應(yīng)取為，式中h為柱子的幾何高度，ur為計算長度系數(shù)。可由下列三種方法確定：查表法（適合于手算）一階分析法（普遍適用于各種情況，并且適合上機計算)二階分析法（要求有二階分析的計算程序）搖擺柱的計算長度系數(shù)取1.0。對于屋面坡度大于1：5的情況，在確定剛架柱的計算長度時應(yīng)考慮橫梁軸向力對柱剛度的不利影響。此時應(yīng)按剛架的整體彈性穩(wěn)定分析通過電算來確定變截面剛架柱的計算長度PKPM模型中，柱子平面內(nèi)計算長度可由程序自動計算，平面外長度可以根據(jù)系桿、柱間支撐以及墻面隅撐布置情況按照實際輸入。2023/11/28門剛中斜梁的計算斜梁的設(shè)計當斜梁坡度不超過1：5時，因軸力很小可按壓彎構(gòu)件計算其強度和剛架平面外的穩(wěn)定，不計算平面內(nèi)的穩(wěn)定。實腹式剛架斜梁的平面外計算長度，取側(cè)向支承點的間距。當斜梁兩翼緣側(cè)向支承點間的距離不等時，應(yīng)取最大受壓翼緣側(cè)向支承點間的距離。斜梁不需要計算整體穩(wěn)定性的側(cè)向支承點間最大長度，可取斜梁下翼緣寬度的倍。2023/11/28門剛中隅撐的設(shè)計隅撐間距不應(yīng)大于所撐梁受壓翼緣寬度的倍。隅撐應(yīng)根據(jù)規(guī)范規(guī)定按軸心受壓構(gòu)件的支撐來設(shè)計。隅撐截面選用單根等邊角鋼，軸向壓力按下式計算：

當隅撐成對布置時，每根隅撐的計算軸壓力可取上式計算值的一半。需要注意的是，單面連接的單角鋼壓桿在計算其穩(wěn)定性時，不用換算長細比，而是對f值乘以相應(yīng)的折減系數(shù)。2023/11/28當實腹式剛架斜梁的下翼緣受壓時，必須在受壓翼緣兩側(cè)布置隅撐(山墻處剛架僅布置在一側(cè))作、為斜梁的側(cè)向支承，隅撐的另一端連接在檁條上。當斜梁下翼緣不設(shè)隅撐時，應(yīng)采取保證剛架穩(wěn)定的可靠措施，如設(shè)置剛性撐桿或加大截面等。柱的隅撐應(yīng)根據(jù)具體情況設(shè)置。當柱高較大時，要求分段進行平面外穩(wěn)定性驗算，此時應(yīng)設(shè)幾道隅撐。2023/11/28門剛中支撐的設(shè)計補充支撐布置要求

門剛中柱間支持常見形式有X形支撐、八字撐、人字撐、門式剛架支撐等設(shè)置5t及以上吊車時，柱間支撐應(yīng)采用型鋼支撐。設(shè)置15t以上吊車時,應(yīng)設(shè)置屋蓋縱向支撐.橋式吊車起重量較大時,尚應(yīng)采取措施增加吊車梁的側(cè)向剛度.無吊車時柱間支撐間距不大于30～45米。由于建筑或工藝原因，中間柱不能設(shè)置交叉支撐時，可采用縱向剛架。多跨房屋的橫向必要時也應(yīng)設(shè)置支撐。

2023/11/28門剛中的交叉支撐和柔性系桿可以按照拉桿設(shè)計，非交叉支撐中的受壓桿件及剛性系桿應(yīng)按壓桿設(shè)計剛架斜梁上的橫向水平支撐的內(nèi)力，應(yīng)根據(jù)縱向風荷載按支承于柱頂?shù)乃借旒苡嬎?，對于交叉支撐可不計壓桿的受力柱間支撐的內(nèi)力，應(yīng)根據(jù)柱列所受的縱向風荷載（如有吊車，還應(yīng)計入吊車縱向制動力）按支承于柱腳基礎(chǔ)上的豎向懸臂桁架計算，對于交叉支撐可不計壓桿的受力，當同一柱列有多道柱間支撐時，縱向力在支撐間可按均勻分布考慮當有條件時，可通過對屋蓋水平支撐系統(tǒng)的整體分析確定支撐內(nèi)力2023/11/28門剛中檁條的設(shè)計上翼緣與屋面板有可靠連接時，可按附錄E的規(guī)定計算；屋面不能阻止檁條側(cè)向失穩(wěn)和扭轉(zhuǎn)時，可按規(guī)程的有關(guān)公式計算；構(gòu)造措施能有效防止檁條截面扭轉(zhuǎn)時，可僅計算檁條的強度。當Z形檁條主軸的傾角接近或大于屋面傾角時，需在檐口處設(shè)置斜拉條或在屋脊處設(shè)置斜撐桿。C形和Z形冷彎型鋼既可用于檁條也可用于墻梁。2023/11/28門剛中節(jié)點設(shè)計要點主剛架構(gòu)件間的連接宜采用高強度螺栓承壓型或摩擦型連接，當端板連接只受軸向力和彎矩時，或剪力小于其實際抗滑移承載力（此時抗滑移系數(shù)取0.3）時,表面可不作專門處理。端板連接不得采用普通螺栓代替高強度螺栓,因為端板厚度是根屈服線承載力確定的，如果采用普通螺栓就不可能產(chǎn)生要求的屈服線?！朵摻Y(jié)構(gòu)》關(guān)于可以采用普通螺栓的提法應(yīng)予更正。.端板厚度應(yīng)由計算確定,但不小于16mm(原規(guī)定12mm)。和梁端板相連的柱翼緣部分應(yīng)與端板等厚度。高強度螺栓應(yīng)按規(guī)定施加預(yù)拉力。此時端板連接應(yīng)按繞中和軸進行抗彎計算。采用普通螺栓抗拉時，螺栓連接按端部螺栓進行抗彎計算。端板連接中,翼緣與端板的連接應(yīng)采用全熔透對接焊縫(100%超探)，腹板與端板的連接應(yīng)采用角形對接焊縫或與腹板等強的角焊縫。斜梁拼接時端板上下端均應(yīng)采用外伸式，斜梁與剛架柱連接時，受拉側(cè)應(yīng)采用外伸式。2023/11/28圓鋼支撐和錨栓的承載力計算，應(yīng)采用螺紋處的有效截面面積。圓鋼支撐宜采用花蘭螺絲張緊。

錨栓不能參加柱腳抗剪，水平反力應(yīng)由底板與混凝土基礎(chǔ)間的摩擦力承受，超過時應(yīng)設(shè)置抗剪鍵。圓鋼支撐的連接宜用帶槽的專用楔形墊圈或在孔兩側(cè)焊接弧形支承板。螺栓排列應(yīng)符合構(gòu)造要求，下圖的ew

，ef

應(yīng)滿足扣緊螺栓所用工具的凈空要求，通常不小于35mm，螺栓端距不應(yīng)小于2倍螺栓孔徑，兩排螺栓之間的最小距離為3倍螺栓直徑，最大距離不應(yīng)超過400mm。2023/11/28門剛柱腳常見做法根據(jù)受力要求，柱腳分剛接柱腳和鉸接柱腳兩類，當?shù)踯嚻鹬亓俊?噸時應(yīng)考慮設(shè)置剛性柱腳。2023/11/28《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB50011關(guān)于單層鋼結(jié)構(gòu)廠房的規(guī)定：“不適用于單層輕型鋼結(jié)構(gòu)廠房”；計算經(jīng)驗表明，橫向剛架和縱向框架7度時可不作抗震驗算，但8度時,無論有無吊車,均應(yīng)進行抗震驗算?？拐鹩嬎憧刹捎玫撞考袅Ψ?；地震反應(yīng)譜計算時阻尼比取0.05；當有局部多于一層并與門式剛架相連接的附屬房屋時,應(yīng)按有關(guān)規(guī)范進行抗震驗算；

門式剛架抗震驗算規(guī)定

2023/11/28相關(guān)抗震構(gòu)造措施

當設(shè)計由抗震控制時，應(yīng)采取相應(yīng)的抗震構(gòu)造措施。規(guī)程提出抗震構(gòu)造措施有：構(gòu)件之間應(yīng)盡量采用螺栓連接；斜梁下翼緣與剛架柱的連接宜采用加腋的方式加強；該處附近翼緣受壓區(qū)的寬厚比應(yīng)適當減??；柱腳的抗剪、抗拔承載力應(yīng)適當提高，柱腳底板應(yīng)設(shè)置抗剪鍵，錨栓應(yīng)采取提高抗拔力的構(gòu)造措施；支撐的連接應(yīng)