有关门式刚架轻钢结构设计的思考

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 有关门式刚架轻钢结构设计的思考 摘要：本文首先论述门式刚架轻 钢结构体系的组成，进而论述门式刚架 的材质与断面选取，最后就门式刚架轻 钢结构的设计进行简单阐述，以供参考。 中国论文网 /2/view-12908987.htm 关键词：门式刚架；轻型钢结构； 设计 Abstract: this paper first discusses the door frame of light steel structure, the composition of the system, and discusses the door frame of material and section selection, finally the door frame of light steel structure design of this simple, for reference. -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 Key words: the door frame; Light steel structure; design 中图分类号：S611 文献标识码： A 文章编号 1 前言 门式刚架轻钢结构是一种新型的 建筑结构形式，近年来在国内发展迅速， 并在钢结构建筑中广泛应用。门式刚架 轻钢结构以门形刚架为结构受力体系， 围护结构为薄壁 C 型或 Z 型钢檩条和彩 色压型钢板。这种结构由于采用轻型屋 面，可减小梁柱截面及基础尺寸，并具 有建筑造型美、强度高、延性好、自重 轻、施工速度快、用钢量少等特点。在 此，本文就门式刚架轻钢结构设计展开 阐述，以供参考。 2 门式刚架轻钢结构体系的组成 2.1 主结构：门式刚架（包括中 部和端部刚架） 、托梁、支撑体系等。 2.2 次结构：屋面檩条和墙面檩 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 条等。其既是围护材料的支撑结构，又 为主结构梁柱提供了部分侧向支撑作用。 2.3 围护结构：屋面板和墙板。 其起的是对整个结构的围护和封闭作用。 2.4 基础。 3 门式刚架的材质与断面选取 3.1 主刚架 H 型钢的材质宜采用 Q345 以上的钢材，对于檩托以及其他 附件宜采用 Q235 钢。 3.2 对构式刚架横梁截面高度宜 采用跨度的 1/15+1/25，实腹式刚架横 梁截面高度宜采用跨度的 1/301/45， 轻型刚架选用比值的下限，在使用 Q345 以上的钢材时，翼缘板的宽度一 般宜选在 160mm250mm 范围内，腹板 的厚度4mm，翼缘的厚度6mm。 3.3 在设计时，在进行刚架构件 截面试算时，如预算的截面不满足设计 要求而需加大截面时，需根据具体情况 区别对待。如截面强度不满足设计要求 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 时，可采用加大组成截面的板件厚度或 采用加大腹板的高度两种方法；如截面 变形超限的，应考虑加大截面的高度， 以确保其符合设计要求。 4 门式刚架轻钢结构的设计 4.1 合理跨度的确定 跨度的确定是门式刚架轻钢结构 设计中极为重要的一个环节。在设计跨 度时，应根据其使用功能确定适宜经济 的跨度。一般，轻钢门式刚架在檐高 6m、柱距 7.5m、荷载情况完全一致的 情况下，当跨度 1848m 时，建筑刚 架的单位用钢量为 1835kg/m；当保 持其他因素不变，檐高增加 1 倍时，跨 度 1848m 的刚架用钢量为 2540kg/m，当檐高超过 18m 时，宜 采用多跨刚架（中间设置摇摆柱） 。因 此，设计者应根据实际情况选择方案， 不宜盲目追求大跨度。 4.2 刚架最优柱距的确定 刚架最优柱距也是影响门式刚架 轻钢结构性能的一个关键因素。刚架跨 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 数、屋面荷载、檩条形式等因素都会影 响到刚架的间距。一般，刚架最优柱距 宜取 6m、7.5m、9m。纵向温度区段小 于 300m，横向温度区段小于 150m（当 有计算依据时，温度区段可适当放大） 。 4.3 屋面活荷载的选用 考虑到计算时假设屋面活载是满 布的，如荷载取值过大，则安全度较大， 用钢量也增大，一般，屋面竖向均布活 荷载的标准（按水平投影面积计算）应 取 0.5kN/m2，但对受荷载水平投影面积 大于 60m2 的钢屋架构件，屋面竖向均 布活荷载的标准值可不小于 0.3kN/m2。 4.4 截面验算 4.4.1 刚架横梁的截面验算 实腹式横梁在平面内和平面外均 应按压弯构件计算强度和稳定，平面外 计算长度取侧向支承点间的距离。当实 腹式横梁的下翼缘受压时，必须在受压 翼缘的两侧布置隅撑。 1.强度验算：N/An+Mx/xWnxf -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 2.平面内稳定验算： =N/xA+mxMx/xWlx（ 10.8N/NEX ）f 3.平面外稳定验算： =N/yA+txMx/bWlxf 4.局部稳定：翼缘：b1/t13 腹板：当 0a01.6 时， h0/tw（16 a0+0.5.+25） 1.6a02.0 时，h0/tw（48 a0+0.5.26.2） 5.刚度： 式中：Mx，对 x 轴的弯矩； Wnx，对 x 轴的净截面抵抗矩；Wlx ， 对 x 轴较大受压翼缘的毛净截面抵抗矩； x，截面塑性发展系数；x、y，对 x、y 轴的轴心受压构件稳定系数； mx，等效弯矩系数；f，钢材抗弯强度 设计值；，调整系数。 4.4.2 刚架柱的截面验算 门式刚架柱是典型的压弯构件， 应按压弯构件进行验算。主要验算其强 度、平面内稳定、平面外稳定、局部稳 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 定（对实腹构件）和刚度（长细比） 。 1.强度验算：N/An+Mx/xWnxf 2.平面内稳定验算： =N/xA+mxMx/xWlx（ 10.8N/NEX ）f 3.平面外稳定验算： =N/yA+txMx/bWlxf 4.局部稳定：翼缘：b1/t13 腹板：当 0a01.6 时， h0/tw（16 a0+0.5.+25） 1.6a02.0 时，h0/tw（48 a0+0.5.26.2） 5.刚度： 4.5 檩条和墙梁的设计及布置 1.檩条间距的确定应综合考虑天 窗、通风屋脊、采光带、屋面材料、檩 条规格等因素按计算确定，以往一般是 按等间距布置，但采用这样的布置形式， 会致使中跨屋面板不能充分发挥作用。 因此，在设计时檩条应采用不等跨布置， 檩条的布置在屋面板端跨处间距减少而 中跨处间距放大，使屋面板的端跨弯矩 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 和中间跨弯矩比较接近 或由于檩条不 等跨布置使屋面板支座反力比较接近， 这样能充分发挥屋面系统的材料性能， 降低造价。 2.侧墙墙梁的布置应考虑门窗、 挑檐、雨蓬等构件的设置和围护材料的 要求确定。 3.在设计檩条和墙梁等围护构件 时，应考虑到其可能产生的扭转变形和 约束翘曲应力，在设计时应注意以下几 点：风荷载标准值按规程的规定计算 更能符合实际；为避免造成施工中的不 便，应尽量不采用双层托条。当檩条 在风吸力组合作用下下翼缘受压时，可 通过稳定计算解决；在风吸力作用下 檩条的稳定性可采用钢结构设计规范 和冷弯薄壁型钢结构设计规范中的 公式验算。檩条与刚架斜梁上翼缘连 接处不应设单板檩托，而应增加加劲肋。 由于檩托要承受檩条因荷载偏心产生 的扭矩，因此檩托应有必要的刚度和承 载力，以便对檩条端部提供扭转约束。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 4.6 连接节点设计 4.6.1 门式刚架结构一般在梁柱 节点及框架梁的跨中划分运送和安装单 元,门式刚架斜梁与柱的连接可采用端板 竖放、端板横放和端板斜放三种形式。 4.6.2 为保证节点的刚度，节点应 采用摩擦型或承压型高强度螺栓连接， 一般成对布置。 4.6.3 用高强度螺栓连接的端板， 为减小杠杆力的影响，其厚度不宜太薄， 一般可取 1.5-2d，或设置加劲肋。 4.6.4 连接按承受的最大内力设计。 斜梁与柱相交的节点域，应验算抗剪强 度。 4.7 支撑和刚性系杆的布置 支撑和刚性系杆的布置，宜注意 以下几点：（1）端部支撑宜设在温度 区段端部的第一或第二个开间。柱间支 撑的间距应根据房屋纵向受力情况及安 装条件确定，一般 3045m，有吊车时 不宜大于 60m。 （2）当房屋高度较大时， 柱间支撑应层设置；当房屋宽度大于 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 10 60m 时，内柱列适当设置支撑。 （3）当 端部支撑设在端部第二个开间时在第一 个开间的相应位置应设置刚性系杆。 （4）在刚架的转折处（边柱柱顶、屋 及多跨刚架的中柱柱顶）应沿房屋全长 设刚性系杆。 （5）刚性系杆可由檩条兼 做，此时檩应满足压弯构件的承载力和 刚度要求，当满足时可在刚架斜梁间设 置钢管、H 型钢其他截面形式的杆件。 （6）当房屋内设有不小于 5t 的吊车