第1章 輕型門式剛架結構

第1章輕型門式剛架結構本章主要學習以下幾個方面：第一節(jié)概述第二節(jié)結構形式和結構布置第三節(jié)剛架設計第四節(jié)壓型鋼板設計第五節(jié)檁條設計第六節(jié)墻梁、支撐設計和小結廈門大學嘉庚學院1.1、門式剛架結構的組成門式剛架結構是指：以輕型焊接H型鋼、軋制H型鋼或冷彎薄壁型鋼等構成的實腹式門式剛架作為主要承重骨架，以冷彎薄壁型鋼(槽形、卷邊槽形、Z形等)檁條、墻梁和壓型金屬板作為維護結構，1.概述廈門大學嘉庚學院

采用聚苯乙烯泡沫塑料、硬質(zhì)聚氨酪泡沫塑料、巖棉、礦棉、玻璃棉等作為保溫隔熱材料并適當設置支撐的一種輕型房屋結構體系。體系主要由以下部分組成：門式剛架，支撐體系，檁條、墻梁，屋面板和墻面板，吊車梁系統(tǒng)等。1.概述廈門大學嘉庚學院1.概述

體系構成及適用范圍主要承重骨架：門式剛架縱向支撐體系：屋面水平支撐、柱間支撐檁條和墻梁：冷彎薄壁型鋼

維護結構： 輕型屋面板/輕型墻面板結構體系廈門大學嘉庚學院剛架梁剛架柱柱間支撐屋面水平支撐檁條墻梁墻梁系桿抗風柱墻面板屋面板吊車梁山墻抗風柱吊車梁天窗架壓型彩色鋼板（板壁厚0.4～1.5mm）冷彎薄壁型鋼（壁厚1.5～5mm）結構選型→柱網(wǎng)布置→荷載取值→荷載組合→內(nèi)力分析→初選截面（梁/柱）→驗算（強度/剛度/穩(wěn)定）→梁柱節(jié)點計算→檁條/墻梁/支撐結構設計→屋面板/墻板選擇。結構設計過程：1.2、門式剛架結構的特點

重量輕(10～30kg/m2)工業(yè)化程度高、施工周期短柱網(wǎng)布置靈活綜合經(jīng)濟效益高門式剛架結構性能：1.門式剛架屋面體系的整體性可以依靠檁條、隅撐來保證，從而減少了屋蓋支撐的數(shù)量，同時支撐多用張緊的圓鋼做成，很輕便。2.門式剛架的梁、柱多采用變截面桿件，可以節(jié)省材料。3.組成構件的桿件較薄，對制作、運輸、安裝的要求高。4.構件的抗彎剛度、抗扭剛度比較小，結構的整體剛度也比較柔。

1.3、門式剛架結構的應用情況1.我國門式剛架設計標準：《門式剛架輕型房屋鋼結構技術規(guī)程》(CECS102:2002)

2.應用范圍：輕型廠房、物流中心、大型超市、體育館、展覽廳、活動房屋、加層建筑等。

3.應用規(guī)模：國內(nèi)每年有一千萬平方米的輕鋼結構建筑物竣工。中國工程建設標準化協(xié)會(1)屋面荷載較小，橫向跨度為9～24m，柱高為4.5～9m。(2)沒有吊車或設有中、輕級工作制吊車的廠房。(3)當廠房橫向跨度不超過15m，柱高不超過6m時，屋面剛架梁宜采用等截面剛架形式。當廠房橫向跨度大于15m，柱高超過6m時，宜采用變截面剛架形式。1.4、門式剛架的適用范圍及截面形式柱和梁采用變截面形式時，截面形狀與內(nèi)力圖形附合較好，受力合理、節(jié)省材料。變截面剛架在構造連接及加工制造方面不如等截面方便。門式剛架柱腳分為鉸接和剛接兩種連接形式。1.5、變截面剛架與等截面剛架的對比:1.6、柱腳形式:

剛接柱腳詳圖

剛接柱腳門式剛架變截面梁

鉸接柱腳詳圖

鉸接柱腳門式剛架變截面梁、柱加勁板地腳螺栓

剛接柱腳工程實例教學目標:

掌握輕型門式剛架結構廠房剛架形式，屋蓋結構。第2節(jié)結構形式和結構布置2.1門式剛架的各種結構形式

門式剛架又稱山形門式剛架。其結構形式按跨度可分為單跨、雙跨和多跨。按屋面坡脊數(shù)可分為單坡、雙坡、多坡屋面。按截面形式分，有等截面與變截面。

結構形式的選取考慮生產(chǎn)工藝、吊車噸位及建筑尺寸等因素2.結構形式和結構布置單跨單坡單跨雙坡多跨（中間搖擺柱）高底跨雙坡雙跨門式剛架的各種結構形式多跨（梁柱剛結）四坡雙跨搖擺柱高低跨單坡門式剛架的橫梁與柱為剛接，柱腳與基礎宜采用鉸接；當水平荷載較大，檐口標高較高或剛度要求較高或有中重級工作制吊車時，柱腳與基礎采用剛接。變截面與等截面相比，前者可適應彎矩變化，節(jié)約材料，但在構造連接及加工制造方面，不如等截面方便，故當剛架跨度較大或房屋較高時才設計成變截面。2.2、門式剛架的結構布置1.剛架的建筑尺寸和布置

跨度：一般為9～36m

高度：取地坪柱軸線與斜梁軸線交點高度，宜取4.5～9m

柱距：應綜合考慮剛架跨度、荷載條件及使用要求等因素，宜取6m、7.5m、或9m，最大12m

挑檐長度：根據(jù)使用要求確定，宜為0.5～1.2m

溫度分區(qū)：縱向溫度區(qū)段＜=300m

橫向溫度區(qū)段<=150m2.檁條和墻梁的布置

檁條：一般應等間距布置，但在屋脊處應沿屋脊兩側各布置一道，在天溝附近布置一道。屋面檁條布置實例墻梁：墻梁的布置，應考慮設置門窗、挑檐、遮雨篷等構件和圍護材料的要求。門式剛架輕型房屋鋼結構的側墻，在采用壓型鋼板作圍護面層時，墻梁宜布置在剛架的外側，其間距隨墻板板型及規(guī)格而定。3.支撐和剛性系桿的布置原則：

在每個溫度區(qū)段或分期建設的區(qū)段中，應分別設置能獨立構成空間穩(wěn)定結構的支撐體系。在設置柱間支撐的開間，應同時設置屋蓋橫向支撐，以構成幾何不變體系。屋面端部支撐宜設在溫度區(qū)段端部的第一或第二個開間。柱間支撐的間距應根據(jù)房屋縱向柱距、受力情況和安裝條件確定。當無吊車時宜取30～45m；當有吊車宜設在溫度區(qū)段中部；當溫度區(qū)段較長時宜設在三分點處，間距常取40m～60m，且不宜大于60m；當建筑物寬度大于60m時，在內(nèi)柱列宜適當增加柱間支撐；房屋高度較大時，柱間支撐要分層設置。端部柱間支撐考慮溫度應力影響宜設置在第二柱間。當房屋內(nèi)設有不小于5t的吊車時，柱間支撐宜用型鋼；當房屋中不允許設置柱間支撐時，應設置縱向剛架。

剛架轉折處（單跨房屋邊柱柱頂和屋脊，以及多跨房屋某些中間柱頂和屋脊）宜沿房屋全長設置剛性系桿。剛性系桿可由檁條兼作，此時檁條應滿足壓彎桿件的剛度和承載力要求，若剛度或承載力不足、可在剛架斜梁間設置鋼管、H型鋼或其他截面形式的桿件。廈門大學嘉庚學院

結構選型→柱網(wǎng)布置→荷載取值→荷載組合→內(nèi)力分析→初選截面（梁/柱）→驗算（強度/剛度/穩(wěn)定）→梁柱節(jié)點計算→檁條/墻梁/支撐結構設計→屋面板/墻板選擇。結構設計過程：廈門大學嘉庚學院廈門大學嘉庚學院第1步依據(jù)對梁、柱寬厚比限值規(guī)定選取合適的梁柱截面；第2步校核受力最大截面的強度第3步剛架平面內(nèi)的穩(wěn)定計算（柱的計算長度）第4步剛架平面外的穩(wěn)定計算第5步斜梁和隅撐的設計1.3.3剛架柱和梁的設計廈門大學嘉庚學院廈門大學嘉庚學院廈門大學嘉庚學院廈門大學嘉庚學院廈門大學嘉庚學院廈門大學嘉庚學院廈門大學嘉庚學院廈門大學嘉庚學院廈門大學嘉庚學院廈門大學嘉庚學院廈門大學嘉庚學院廈門大學嘉庚學院廈門大學嘉庚學院廈門大學嘉庚學院廈門大學嘉庚學院廈門大學嘉庚學院廈門大學嘉庚學院1.3.3.8門式剛架節(jié)點設計

斜梁與柱剛接節(jié)點

斜梁拼接節(jié)點

柱腳節(jié)點

斜梁與搖擺柱連接節(jié)點廈門大學嘉庚學院廈門大學嘉庚學院廈門大學嘉庚學院廈門大學嘉庚學院廈門大學嘉庚學院廈門大學嘉庚學院廈門大學嘉庚學院廈門大學嘉庚學院廈門大學嘉庚學院廈門大學嘉庚學院廈門大學嘉庚學院廈門大學嘉庚學院廈門大學嘉庚學院廈門大學嘉庚學院端板大小梁柱截面高強螺栓布置端板厚度按端板塑性分析方法確定厚度不宜小于16mm

高強螺栓-端板節(jié)點設計端板設計廈門大學嘉庚學院廈門大學嘉庚學院廈門大學嘉庚學院廈門大學嘉庚學院廈門大學嘉庚學院鋼－混凝土組合梁板結構鋼－混凝土組合梁板結構，梁下部用鋼梁，上部用混凝土（一般采用壓型鋼板－混凝土組合板）。鋼梁和混凝土板之間用剪力連接件連接。主要用于高層樓蓋、吊車梁和橋梁結構。優(yōu)點：鋼－混凝土組合梁截面中混凝土主要受壓，鋼梁受拉，充分利用材料。混凝土板參與組合梁工作，提高鋼梁的豎向