輕鋼門式剛架設(shè)計(jì)交流

門式剛架廠房設(shè)計(jì)交流民用建筑二所季云聰2023/11/28門式剛架特點(diǎn)門式剛架主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：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(jí)別橋式吊車或3t懸掛式起重機(jī)。當(dāng)有需要并采取可靠技術(shù)措施時(shí)，起重量允許不大于5t。不適用有強(qiáng)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(jì)、制作和安裝可參照本規(guī)程執(zhí)行，但應(yīng)進(jìn)行整體分析，包括抗震分析，考慮其下部結(jié)構(gòu)對(duì)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(dāng)設(shè)計(jì)使用年限為50年時(shí),重要性系數(shù)取1.0;當(dāng)為25年時(shí),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?？勺兒奢d：屋面活荷載、屋面雪荷載和積灰荷載吊車荷載、地震作用、風(fēng)荷載。2023/11/28荷載計(jì)算中需要注意的幾點(diǎn)屋面均布活荷載不與雪荷載同時(shí)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(shí)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(shí)考慮；多臺(tái)吊車的組合應(yīng)符合《荷載規(guī)范》的規(guī)定；當(dāng)需要考慮地震作用時(shí)，風(fēng)荷載不與地震作用同時(shí)考慮。如果有女兒墻，在PKPM中注意手動(dòng)輸入該部分的風(fēng)荷載對(duì)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(fēng)荷載+吊車豎向及水平荷載)組合（2）：

1.0×永久荷載+1.4×風(fēng)荷載組合(1)－用于截面強(qiáng)度和構(gòu)件穩(wěn)定性計(jì)算，組合(2)－用于錨栓抗拉計(jì)算。2023/11/28門剛控制內(nèi)力和控制組合內(nèi)力計(jì)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。控制截面的內(nèi)力組合主要有：最大軸壓力Nmax和同時(shí)出現(xiàn)的M及V的較大值。最大彎矩Mmax和同時(shí)出現(xiàn)的V及N的較大值。最小彎矩Mmin和同時(shí)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(dāng)柱腳鉸接時(shí)M=0。2023/11/28門剛計(jì)算原理輕型鋼結(jié)構(gòu)是以構(gòu)件邊緣最大壓應(yīng)力達(dá)到鋼材屈服點(diǎn)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(jì)?？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(jì)，對(duì)初選截面梁柱按壓彎構(gòu)件進(jìn)行驗(yàn)算。2023/11/28門剛側(cè)移計(jì)算及調(diào)整側(cè)移計(jì)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(jì)算時(shí)荷載取標(biāo)準(zhǔn)值，不考慮荷載分項(xiàng)系數(shù)。如果最后驗(yàn)算時(shí)剛架的側(cè)移不滿足要求，即需要采用下列措施之一進(jìn)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(diǎn)連接形式。2023/11/28門剛位移控制指標(biāo)門剛剛度指標(biāo)

剛架柱頂位移限值：無吊車且采用輕型鋼墻板時(shí)為1/60；有橋式吊車且有駕駛室時(shí)為1/400；有橋式吊車由地面操作時(shí)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(jī)：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(duì)單跨山形門式剛架,L系一側(cè)斜梁的坡面長(zhǎng)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(jì)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(qiáng)度的幾個(gè)要點(diǎn)對(duì)承受靜力荷載和間接承受動(dòng)力荷載的組合梁宜考慮腹板屈曲后的強(qiáng)度，按照考慮腹板屈曲后強(qiáng)度來計(jì)算梁的抗彎和抗剪承載力；對(duì)直接承受動(dòng)力荷載的吊車梁及類似構(gòu)件不考慮屈曲后強(qiáng)度利用截面屈曲后強(qiáng)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(qiáng)度時(shí),變截面構(gòu)件楔率應(yīng)小于60mm/m。2023/11/28和屈曲后強(qiáng)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(jì)算需要確定。但《規(guī)程》規(guī)定,當(dāng)利用腹板屈曲后抗剪強(qiáng)度時(shí)，橫向加勁肋間距a宜取hw～2hw。當(dāng)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(dāng)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(chǎng)產(chǎn)生的壓力。2023/11/28加勁肋穩(wěn)定性驗(yàn)算按規(guī)范規(guī)定進(jìn)行，計(jì)算長(zhǎng)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(jìn)行計(jì)算。

2023/11/28門剛鋼柱的計(jì)算長(zhǎng)度的幾點(diǎn)說明截面高度呈線形變化的柱，在剛架平面內(nèi)的計(jì)算長(zhǎng)度應(yīng)取為，式中h為柱子的幾何高度，ur為計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)?？捎上铝腥N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(jī)計(jì)算)二階分析法（要求有二階分析的計(jì)算程序）搖擺柱的計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)取1.0。對(duì)于屋面坡度大于1：5的情況，在確定剛架柱的計(jì)算長(zhǎng)度時(shí)應(yīng)考慮橫梁軸向力對(duì)柱剛度的不利影響。此時(shí)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(jì)算長(zhǎng)度PKPM模型中，柱子平面內(nèi)計(jì)算長(zhǎng)度可由程序自動(dòng)計(jì)算，平面外長(zhǎng)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(shí)際輸入。2023/11/28門剛中斜梁的計(jì)算斜梁的設(shè)計(jì)當(dāng)斜梁坡度不超過1：5時(shí)，因軸力很小可按壓彎構(gòu)件計(jì)算其強(qiáng)度和剛架平面外的穩(wěn)定，不計(jì)算平面內(nèi)的穩(wěn)定。實(shí)腹式剛架斜梁的平面外計(jì)算長(zhǎng)度，取側(cè)向支承點(diǎn)的間距。當(dāng)斜梁兩翼緣側(cè)向支承點(diǎn)間的距離不等時(shí)，應(yīng)取最大受壓翼緣側(cè)向支承點(diǎn)間的距離。斜梁不需要計(jì)算整體穩(wěn)定性的側(cè)向支承點(diǎn)間最大長(zhǎng)度，可取斜梁下翼緣寬度的倍。2023/11/28門剛中隅撐的設(shè)計(jì)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(jì)。隅撐截面選用單根等邊角鋼，軸向壓力按下式計(jì)算：

當(dāng)隅撐成對(duì)布置時(shí)，每根隅撐的計(jì)算軸壓力可取上式計(jì)算值的一半。需要注意的是，單面連接的單角鋼壓桿在計(jì)算其穩(wěn)定性時(shí)，不用換算長(zhǎng)細(xì)比，而是對(duì)f值乘以相應(yīng)的折減系數(shù)。2023/11/28當(dāng)實(shí)腹式剛架斜梁的下翼緣受壓時(shí)，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(dāng)斜梁下翼緣不設(shè)隅撐時(shí)，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(dāng)柱高較大時(shí)，要求分段進(jìn)行平面外穩(wěn)定性驗(yàn)算，此時(shí)應(yīng)設(shè)幾道隅撐。2023/11/28門剛中支撐的設(shè)計(jì)補(bǔ)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(shí)，柱間支撐應(yīng)采用型鋼支撐。設(shè)置15t以上吊車時(shí),應(yīng)設(shè)置屋蓋縱向支撐.橋式吊車起重量較大時(shí),尚應(yīng)采取措施增加吊車梁的側(cè)向剛度.無吊車時(shí)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(shí)，可采用縱向剛架。多跨房屋的橫向必要時(shí)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(jì)，非交叉支撐中的受壓桿件及剛性系桿應(yīng)按壓桿設(shè)計(jì)剛架斜梁上的橫向水平支撐的內(nèi)力，應(yīng)根據(jù)縱向風(fēng)荷載按支承于柱頂?shù)乃借旒苡?jì)算，對(duì)于交叉支撐可不計(jì)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(fēng)荷載（如有吊車，還應(yīng)計(jì)入吊車縱向制動(dòng)力）按支承于柱腳基礎(chǔ)上的豎向懸臂桁架計(jì)算，對(duì)于交叉支撐可不計(jì)壓桿的受力，當(dāng)同一柱列有多道柱間支撐時(shí)，縱向力在支撐間可按均勻分布考慮當(dāng)有條件時(shí)，可通過對(duì)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(jì)上翼緣與屋面板有可靠連接時(shí)，可按附錄E的規(guī)定計(jì)算；屋面不能阻止檁條側(cè)向失穩(wěn)和扭轉(zhuǎn)時(shí)，可按規(guī)程的有關(guān)公式計(jì)算；構(gòu)造措施能有效防止檁條截面扭轉(zhuǎn)時(shí)，可僅計(jì)算檁條的強(qiáng)度。當(dāng)Z形檁條主軸的傾角接近或大于屋面傾角時(shí)，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(diǎn)設(shè)計(jì)要點(diǎn)主剛架構(gòu)件間的連接宜采用高強(qiáng)度螺栓承壓型或摩擦型連接，當(dāng)端板連接只受軸向力和彎矩時(shí)，或剪力小于其實(shí)際抗滑移承載力（此時(shí)抗滑移系數(shù)取0.3）時(shí),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(qiáng)度螺栓,因?yàn)槎税搴穸仁歉€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(jì)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(qiáng)度螺栓應(yīng)按規(guī)定施加預(yù)拉力。此時(shí)端板連接應(yīng)按繞中和軸進(jìn)行抗彎計(jì)算。采用普通螺栓抗拉時(shí)，螺栓連接按端部螺栓進(jìn)行抗彎計(jì)算。端板連接中,翼緣與端板的連接應(yīng)采用全熔透對(duì)接焊縫(100%超探)，腹板與端板的連接應(yīng)采用角形對(duì)接焊縫或與腹板等強(qiáng)的角焊縫。斜梁拼接時(shí)端板上下端均應(yīng)采用外伸式，斜梁與剛架柱連接時(shí)，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(jì)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(shí)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(dāng)?shù)踯嚻鹬亓俊?噸時(shí)應(yīng)考慮設(shè)置剛性柱腳。2023/11/28《建筑抗震設(shè)計(jì)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(jì)算經(jīng)驗(yàn)表明，橫向剛架和縱向框架7度時(shí)可不作抗震驗(yàn)算，但8度時(shí),無論有無吊車,均應(yīng)進(jìn)行抗震驗(yàn)算?？拐鹩?jì)算可采用底部剪力法；地震反應(yīng)譜計(jì)算時(shí)阻尼比取0.05；當(dāng)有局部多于一層并與門式剛架相連接的附屬房屋時(shí),應(yīng)按有關(guān)規(guī)范進(jìn)行抗震驗(yàn)算；

門式剛架抗震驗(yàn)算規(guī)定

2023/11/28相關(guān)抗震構(gòu)造措施

當(dāng)設(shè)計(jì)由抗震控制時(shí)，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(qiáng)；該處附近翼緣受壓區(qū)的寬厚比應(yīng)適當(dāng)減??；柱腳的抗剪、抗拔承載力應(yīng)適當(dāng)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)