門式鋼架結構實際工程案例(門式鋼架結構實際工程案例分析)

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今天給各位分享門式鋼架結構實際工程案例的知識，其中也會對門式鋼架結構實際工程案例分析進行解釋，如果能碰巧解決你現在面臨的問題，別忘了關注本站，現在開始吧！大跨度索支承實腹式門式鋼架鋼結構應用研究提要：本文針對普通大跨度實腹式門式剛架隨著跨度的增大經濟性指標下降的問題，提出了索支承實腹式門式剛架結構體系。

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本文目錄一覽：

1、門式鋼架結構的中文摘要！
2、鋼結構平臺施工方案——實際案例精講
3、輕型門式鋼架的組成有哪些？并對這些組成構件進行舉例
4、門式剛架工業建筑設計的研討？
5、門式鋼架設計經驗總結？
6、門式鋼結構廠房施工組織設計

門式鋼架結構的中文摘要！

大跨度索支承實腹式門式鋼架鋼結構應用研究

提要：本文針對普通大跨度實腹式門式剛架隨著跨度的增大經濟性指標下降的問題，提出了索支承實腹式門式剛架結構體系。索支承實腹式門式剛架只須通過伸長撐竿施加預應力，比較于其他需要張拉鋼索的預應力鋼結構它是一種節點構造簡單、施工簡便，預應力效果明顯的結構。本文詳細分析了這種結構的受力性能，施工工藝和主要結點構造。通過對某72m跨度的糧食倉庫采用索支承門式剛架的實例計算，得出了一些有實用意義的結論和建議，為工程設計和施工提供了參考。

關鍵詞：大跨度?索支承實腹式門式剛架

一、概述

我國有多例跨度60~72米的實腹式輕鋼門式剛架工程，包括湛江港從美國引進的60米跨的保稅倉庫、北京西郊機場從美國引進的一座跨度72米的飛機庫，和國內自行設計大連72米門式剛架糧倉儲備庫，跨度再大的就非常少見。這是因為隨著跨度的增大，剛架梁的撓度和梁柱節點彎矩顯著增加，對剛架起控制作用的往往是剛架梁的跨中撓度，這時候采用較高強度的鋼材不能解決問題，須要加大剛架截面。此時，增大截面是為了控制變形，沒有充分利用鋼材的強度。

因此普通大跨度實腹式門式剛架用鋼量大幅度增加，經濟性指標大大下降，削弱了輕鋼結構自重輕這一優勢。國內自行設計的大連72米門式剛架糧倉儲備庫，最大截面已達到1800Ⅹ300Ⅹ12Ⅹ14，用鋼量（僅剛架部分，不包括圍護結構）達到49.7kg/m2[9]。

針對上述問題，目前有幾種解決方法，例如采用預應力格構式門式剛架、在普通實腹式門式剛架柱頂布置直線式預應力鋼索。但是預應力格構式剛架對部分桿件施加預應力，預應力鋼索的布置比較復雜，節點構造繁瑣給施工帶來不便。門式剛架柱頂布置直線式鋼索須待剛架整體安裝完畢后張拉鋼索施加預應力，無法避免高空作業。而且剛架中直線式預應力索的效率往往不能充分發揮作用，而且預應力對梁的平面內穩定非常不利。

為了增加斜梁剛度，并降低結構用鋼量，本文提出了索支承實腹式門式剛架這種新型預應力鋼結構形式。

二、索支承實腹式門式剛架的結構形式和施工工藝

索支承門式剛架梁下的拉索通過三根豎撐桿與剛架梁發生作用，此時的拉索不僅僅是給結構施加預應力的手段，而且成為剛架橫梁的下弦桿，較傳統采用的緊貼剛架梁下弦布置預應力索的方式具有更大的結構剛度。鋼拉索兩端錨固在剛架柱頂，梁跨中屋脊位置設置一道撐竿，視剛架跨度和所需預應力大小可在半跨內再各設一道，其中拉索采用高強度鋼絞線，撐竿采用雙層的套絲鋼套管，通過旋動鋼套管的外管使撐竿伸長（圖1和圖2）。

索支承實腹式門式剛架的特點在于施加預應力的方法有兩種：可以直接張拉鋼索施加預應力，也可以通過伸長撐竿施加預應力。后一種預應力施加方法是靠旋長撐桿來實現的，給索支承剛架施加預應力就是通過人為伸長撐竿來張緊和拉長鋼索使鋼索中產生預應力的過程。拉索預先錨固在柱頂的連接牛腿中（圖5），旋長撐竿必然撐緊拉索，也就給拉索施加了預拉力。由于撐竿所受的力是拉索預應力的豎向分力，而拉索于豎直方向夾角接近90度，所以此分力相比于拉索預應力非常小。而旋轉撐竿本身又是利用杠桿原理，這樣施加預應力是便不需要張拉設備，采用電動扳手甚至于人工便可完成。

由于預應力的大小隨鋼索的伸長量變化，而鋼索的伸長量可以通過撐竿的伸長來控制，因此預應力水平易于控制，同時改變撐竿的數目和位置就可以控制加在剛架梁上的向上的頂力。

索支承剛架的梁柱節點構造與普通剛架相同，但是撐竿和鋼索、撐竿和梁以及鋼索和剛架的連接節點需要作特殊處理。兩端帶有反向螺紋的鋼管撐桿一端通過焊接與鋼梁相連（圖4），另一端焊接在槽形夾片上通過螺栓與拉索相連（圖3）。鋼索通過多孔夾片錨具錨固在柱牛腿上（圖5）。撐竿和梁下翼緣以及槽形夾片的焊接都應采用工廠焊接以保證質量。

三、索支承大跨度門式剛架的力學性能

與一般預應力結構一樣預應力調整了剛架梁、柱受力狀態，降低了外荷載作用下的內力峰值和剛架梁的跨中撓度，從而使預應力剛架比普通剛架的內力和變形有大幅度下降，提高了剛架的承載力、增大了結構剛度。從剛架梁柱節點和梁跨中彎矩在受力全過程三個階段的變化（圖7）不難看出索支承剛架三個階段的受力就是加載——卸載——再加載的過程。

索支撐門式剛架除了具有傳統預應力結構增強結構剛度、降低柱頂彎矩及柱腳反力的優點外，還具有一些自身的特點：

（1）?較傳統預應力門式剛架預應力效果更明顯、具有更大的承載能力

施加預應力后，不難從剛架內力圖（圖3）上看出，不僅鋼拉索對柱頂產生向內的拉力，同時與傳統預應力結構比較撐竿還對剛架產生向上的頂力。向上的頂力能夠抵消很大一部分豎向外荷載，因此施加了預應力后的索支撐門式剛架承受外荷載后，梁柱中最終彎矩減小甚至反號。

預應力鋼索和撐竿的內力隨著外荷載的施加而變化（圖8和圖9），在起控制作用的豎向荷載作用下鋼索和撐竿的內力有顯著增加，對整個剛架承受更大的外荷載起到很大作用。

（2）?較傳統預應力門式剛架結構具有更大的結構剛度

拉索不僅僅給結構施加了預應力，而且成為剛架橫梁的下弦桿，無疑較傳統采用的緊貼剛架梁下弦布置預應力索的方式具有更大的結構剛度。

此外，在豎向荷載作用下，索支承剛架的撐竿和鋼拉索分別對剛架梁和柱起到彈性支撐的作用，增強了剛架特別是梁的剛度。

（3）避免剛架梁在平面內失穩

對于一般屋面坡度較小的實腹剛架來說，剛架橫梁的軸向力較小，所以設計時不需驗算橫梁的平面內穩定承載力，而橫梁的平面外的穩定性則靠檁條和隅撐來保證。預應力門式剛架中的橫梁面外穩定性同樣靠檁條和隅撐來保證，但其面內的力學性能與一般剛架不同。因為拉索中的預拉力在使剛架梁產生上拱變形的同時，還給斜梁施加了一個較大的軸向壓力，這樣斜梁就成為一個典型的壓彎構件，其穩定問題不容忽視。而索支承門式剛架結構則很好的解決了這一問題：索支承結構中的拉索通過豎撐竿桿不僅給剛架施加了預應力，而且豎桿端部也成為了剛架梁在剛架平面內的一個彈性支承點，這樣剛架橫梁在平面內的穩定計算長度便可大為折減。布置若干個這樣的豎桿便可保證了剛架梁平面內的穩定性[2]。

四、實例分析

為分析索支撐實腹式門式剛架的受力性能，本文對跨度72m，檐口高度24m，柱距9m，屋面坡度1：20的某糧食倉庫采用索支撐門式剛架進行了計算。

考慮到撐竿在施加預應力過程中伸長量很大，計算時應考慮大變形。本文采用幾何非線性方法進行計算，以一榀剛架為單元，按平面結構處理。

施工過程中剛架的實際受荷過程分三個階段：

第一階段——剛架在現場拼裝完成后，此時剛架只承受自重。

第二階段——剛架拼裝后，安裝鋼拉索和撐竿，然后旋撐竿施加預應力，此時剛架同時承受自重和預應力。

第三階段——剛架在正常使用階段承受全部使用荷載。

因此，剛架受力性能分析計算按照以上三個階段進行。

剛架在正常使用階段的荷載最不利組合考慮以下幾種計算工況：

（1）1.?2恒荷載+1.4活荷載

（2）1.0恒荷載+1.4風荷載(向右)

（3）1.2恒荷載+1.4風荷載（向右）

（4）1.2恒荷載+1.4×0.85（活荷載+風荷載(向右)）

通過仔細分析表1中數據和不同階段剛架內力變化圖可以看出，施加了預應力后的梁柱節點彎矩由自重作用下的-503.67KNm增至217.03KNm，梁跨中彎矩由313.78KNm減至-365.96KNm（圖7）。此時剛架梁柱的內（應）力幾乎與豎向荷載作用下的內（應）力反號，預應力對剛架起到了很好的卸載作用，而且剛架梁柱的應力均不大（表1）。剛架承受外荷載作用時，雖然2、3兩種荷載組合作用下由于風荷載對屋蓋向上的吸力作用，剛架的內力在施加預應力后的內力基礎上略有增加，但結果表明這兩種工況引起的最終內力都不起控制作用。在豎向荷載作用下，剛架梁柱節點和跨中內力分別由第二階段的217.03KNm和-365.96KNm逐漸變到-1273.12KNm和116.05KNm（圖7）。

施加預應力后剛架梁的跨中撓度由自重作用下的180.2mm（向下）變為263.2mm（向上），柱頂側移由7.2mm（向外）變為18.8mm（向內）（表1）。

對截面進行進一步優化后，上述72m跨度的糧倉采用索支承預應力門式剛架用鋼量（僅為剛架部分，未包括鋼拉索和撐竿）為32.2?kg/m2，比原來用普通門式剛架（文獻[8]）節省用鋼量約35％左右。即采用撐竿和鋼索施加預應力可以提高大跨度門式剛架的經濟指標，從而增大門式剛架的經濟適用跨度。

五、小結

索支承實腹式門式剛架增大了實腹式門式剛架的實用經濟跨度，改善了梁柱的受力性能，提高了承載能力，增大了整體剛度。與直線式布索的普通預應力剛架比較索支承剛架的預應力效果更明顯，整體剛度更大，施加預應力的方法施工簡便，容易實現

鋼結構平臺施工方案——實際案例精講

1、工程概況

1）工程名稱：某食品公司新建食用油灌裝車間工程

2、編制依據

2.1《鋼結構工程施工及驗收規范》 GB50205—2002

2.2《建筑鋼結構焊接規程》 JGJ81

2.3《鋼結構焊縫外形尺寸》 JB/T7949

2.4《結構安裝工程施工操作規程》 YSJ404

3、材料檢驗和管理

材料進貨、檢驗程序要按質量保證體系文件運行。對于鋼結構框架中所使用的材料應滿足如下要求：

3.1所有鋼材應具有質量證明書，并應符合設計的要求。當對鋼材的質量有疑義時，應按國家現行有關標準的規定進行抽樣檢驗。

3.2鋼材表面質量除應符合國家現行有關標準的規定外，尚應符合如下規定：

3.2.1當鋼材表面有銹蝕、麻點或劃痕等缺陷時，其深度不得大于該鋼材厚度負偏差的1/2；

3.2.2鋼材表面銹蝕等級應符合現行國家標準《涂裝前鋼材表面銹蝕等級和除銹等級》規定的A、B、C級。如銹蝕達到D級，不得用作結構材料。

3.3鋼結構所采用的連接和涂裝材料，應具有出廠質量證明書，并應符合設計要求。

3.4對于不合格的材料應堅持退貨處理，不能投入使用。

3.5合理堆放：鋼結構材料用量大，規格多，應分類堆放整齊，并作明顯標記。

3.6材料發放：堅持領料的有關制度，班組不能隨便取拿，以防用錯。

4、施工前準備

4.1技術準備

4.1.1施工圖紙進行會審;

4.1.2施工方案進行編制;

4.1.3對班組進行技術交底。

5、施工方案

5.鋼結構的制作

5.1.鋼材矯正

5.1.1鋼材在下料前和拼接后的變形，超過技術要求時，均應進行矯正

5.1.2矯正方法和矯正工具應根據鋼材變形位置、程度和材料品種進行選取。

薄板與厚度小于12mm的中板以及小規格型鋼，宜用手工矯正。

大規格的型鋼矯正變形，宜用型鋼調直機進行。

5.1.3鋼材矯正后的允許偏差（mm），見下表：

5.2放樣和號料

為了保證尺寸的準確，鋼結構構件及節點應經實際放樣號料后方能下料制作（下料時應預留焊接的收縮量和加工余量），框架上設備支座孔應與設備實體核對后方能制作，安裝螺栓孔其相對尺寸經放樣后決定。

5.3構件標識

所有鋼結構下料后，不同品種、規格的零件，須分別堆放，明確標識，不得混放。

5.4切割

5.4.1板材采用氧－乙炔火焰切割或剪板機切割。

5.4.2型鋼類可采用砂輪切割機或氧－乙炔火焰切割

5.4.3切割后應清除邊緣上的氧化鐵和飛濺物。

5..5制孔

5..5.1制孔機械選擇：孔的加工視具體情況分別采用鉆床、磁座鉆鉆孔。

5.5.2精度要求：

Ⅰ類孔（A、B級）：應具有H12的精度，孔壁表面粗糙度Ra=12.5μm。

Ⅱ類孔（C級）：孔壁表面粗糙度Ra=25μm。

C級螺栓孔的允許偏差見下表

5.6組裝

組裝前，零件、部件應經檢查合格，合格后開始組裝。焊接連接組裝的允許偏差應符合下表規定：

5.7柱的加工（H型鋼）

5.7.1立柱采用分段制作，現場組對，每一節的長短視材料長短而定，接頭處應避開支撐（錯開50mm以上）。

5.7.2柱端部加工

柱腳端部應磨平，其允許偏差：不平度0.3mm，傾斜度不大于1/1500。

在腹面板及翼緣上均加補強板。

5.8橫梁加工及裝配

5.8.1橫梁下料后進行矯正，并根據圖紙要求進行預制坡口和鉆孔，其下料長度允許偏差±2mm，孔距允許偏差±1mm。

5.8.2裝配加強筋和次梁連接板，裝配時焊接應牢固，其裝配位置允許偏差±2mm。

6、構架立柱安裝

6.1基礎驗收

6.1.1檢查驗收柱基礎強度、標高、縱橫中心線、預埋地腳位置等均應符合設計要求，并應做好驗收記錄。

6.1.2 放安裝標高線和柱縱橫中心線。

6.1.3基礎表面鏟麻面，放墊鐵處鏟平，并安放墊鐵。

6.2鋼結構的運輸和存放

6.2.1鋼結構應根據現場的安裝順序，合理組織運輸。

6.2.2運輸鋼結構時，應根據實際情況采取適當的加固和防護措施，保證構件不產生變形，不損壞涂層。

6.2.3鋼結構存放地點應平整堅實，無積水。鋼結構應按種類、編號、安裝順序合理堆放;鋼結構底層墊枕木應有足夠的支承面，防止下沉，并應防止產生壓壞和變形現象。

6.3檢查和矯直

6.3.1構件在組裝前應對其主要尺寸、編號、方向進行核對，柱、梁應逐一進行矯直、自檢，并做好記錄。

6.3.2組裝順序（吊裝順序）將根據施工圖編制。

6.3.3 鋼結構的梁、柱、支撐等主要構件安裝就位后，應立即進行校正和固定。當天安裝的鋼結構應形成穩定的空間體系。

6.3.4利用安裝好的鋼結構吊裝其它構件和設備時，應征得設計部門、監理和業主同意，并應進行驗算，采取相應措施。

6.3.5鋼結構安裝時要考慮設備吊裝的相互配合，必要時要根據設備吊裝的要求調整鋼結構的安裝順序。

6.3.6連接和固定

6.4.6.1鋼結構的連接接頭，應經檢查合格后方可緊固和焊接。

6.4.6.2螺栓孔不得采用氣割擴孔。

6.4.6.3拼裝前，應清除飛邊、毛刺、飛濺物。

7 平臺板、**、欄桿的安裝

7.1平臺板鋪設安裝應牢固無松動。

7.2**、欄桿接應牢固，欄桿轉角處應圓滑，扶手接頭應修磨平

7.3平臺板、**、欄桿安裝要求見下表：

8、鋼結構的焊接和焊接檢驗

8.1焊接

8.1.1焊工必須持證上崗。

8.1.2焊條必須有質量保證書；并在施焊前按技術說明書規定的烘焙溫度和時間進行烘焙；經烘焙后應放入保溫筒隨用隨取。

8.1.3焊工焊接時必須嚴格執行焊接工藝。

8.1.4焊接時，應將焊縫每邊30mm～50mm范圍內的鐵銹、毛刺和油污清除干凈。

8.1.5定位焊所采用的焊接材料型號，應與焊件材質相匹配；焊縫厚度不宜超過設計焊縫厚度的2/3。

8.1.6多層焊接宜連續施焊，每一層焊道焊完后應及時清理檢查，缺陷清除后再焊。

8.1.7焊成凹形的角焊縫，焊縫金屬與母材間應平緩過渡;加工成凹形的角焊縫，不得在其表面留下切痕。

8.1.8每焊完一條焊縫，都要敲掉藥皮檢查焊縫，如發現有缺陷，清除后再焊。

8.2焊接檢驗

8.2.1焊縫金屬表面應均勻，不得有裂紋、焊瘤、燒穿、弧坑和針狀氣孔等缺陷，焊接后應清除飛濺物。

8.2.2嚴禁在焊縫區以外的母材上打火引弧。

8.2.3經檢驗（外觀和內部）確定質量不合格的焊縫，應進行返修。返修次數不宜超過2次，如超過2次必須經過技術負責人核準后，方能按返修工藝進行。

8.2.4焊縫質量檢驗，應按設計要求，并按國家標準《鋼結構工程施工及驗收規范》（GB50205―95）執行。焊縫外觀質量檢驗及允許偏差見下表。內在質量檢驗按設計要求進行。

9、鋼結構整體檢測標準

10、鋼結構防腐

鋼結構制作安裝完成后，表面必須除銹，除銹等級達St3級，涂二度底漆和二度面漆，油漆材料：底漆為鐵紅聚氨脂防腐底漆，干膜厚度為60um，面漆為聚氨脂防腐面漆，干膜厚度為60um。平臺、支架、支座、扶梯油漆顏色為淡色，欄桿油漆顏色為淡黃色。

11、安全技術措施

鋼結構的安裝工作，高空作業較多，立體交叉吊裝作業較多，現場施工人員必須嚴格遵守安全紀律、操作規程和安裝順序。

11.1立拄、梁等鋼構件按制定的吊裝方案順序進行吊裝。

11.2立拄框架吊裝就位后，必須帶好纜風繩，錨點要穩固可靠，待系上錨點，立拄框架找正點焊牢固后，方可松下吊鉤。

11.3鋼結構安裝作業處下方必須有安全防護。

11.4現場所有腳手架的搭設都應符合規定。

11.5起重吊裝作業應嚴格按吊裝方案和起重吊裝操作規程執行，各種起重機具,在作業前要認真進行檢查，不能超載使用，系結點要反復檢查，做到安全平穩起吊。

11.6現場臨時用電線路，均按正式工程要求施工，應符合有關的施工及驗收規定。

11.7各特殊工種的上崗必須按規定持證上崗，標志明顯，必須做到安全文明施工。

12、安全防范措施

12.1．施工現場設安全工長進行現場安全措施的落實與管理，對現場施工人員、現場機械設備及現場用電進行統一管理。要求參加施工的特工作業人員必須是經過培訓，持證上崗。施工前對所有施工人員進行安全技術交底。進入施工現場的人員必須戴安全帽、穿防滑鞋，電工、電氣焊工應穿絕緣鞋，高空作業必須系好安全帶。

12.2．作業前應對使用的工具、機具、設備進行檢查，安全裝置齊全有效。

12.3．操作面應有可靠的架臺，護身，經檢查無誤，進行操作。構件綁扎方法正確，吊點處應有防滑措施，高處作業使用的工具，材料應放在安全地方，禁止隨便放置。

12.4．起吊鋼構件時，提升或下降要平穩，避免緊急制動或沖擊。專人指揮，信號清楚、響亮、明確，嚴禁違章操作。構件安裝后必須檢查其質量，確實安全可靠后方可卸扣。每天工作必須達到安全部位，方可收工。

12.5．施工現場的機電設備、閘箱、電焊機，應有可靠的防雨措施。電器操作必須由專業人員進行，嚴禁非專業人員操作。電焊機使用嚴格安全操作規程，一次線不得超過2米，二次線不能破皮裸露。

12.6．安全設施有專人按規定統一設置，其他人不得隨意拆動。因工作需要須拆動時，要經過有關人員允許，事后要及時恢復，安全員要認真檢查。

12.7．搞好安全用電，所有用電設備的拆除及現場照明均由專業電工擔任，使用的電動工具，必須安裝漏電保護器。

12.8．重點把好高空作業關，工作期間打鬧，手持工具應系好安全掛繩，避免直線垂直交叉作業。

12.9．切實搞好防火，各項操作均應按規定正確使用。

12.10．屋面安裝時，要布置好安全網，并設置拉欄。

12.11．堅持班前安全會議制度，將當日工作安排及安全注意事項進行交底。

12.12．定期進行安全檢查，預防和控制事故的不安全因素。

12.13 .起重指揮要果斷，指令要簡潔明確。

12.14 .加強現場保衛，注意防火防盜。

12.15 .吊裝作業范圍內設安全警戒線，非操作人員禁止入內。

12.16 .所有的安全活動記錄及文件要齊全。

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本文選自河南千萬間新型建筑材料有限公司，侵刪

輕型門式鋼架的組成有哪些？并對這些組成構件進行舉例

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門式鋼架結構實際工程案例，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門式鋼架結構實際工程案例，采用聚苯乙烯泡沫塑料、硬質聚氨酪泡沫塑料、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鋼架結構實際工程案例：門式剛架，支撐體系，檁條、墻梁，屋面板和墻面板，吊車梁系統等。

門式鋼架結構實際工程案例(門式鋼架結構實際工程案例分析)

門式剛架工業建筑設計的研討？

1門式剛架輕鋼結構工業建筑的結構布置

1.1柱網布置

因此剛架間距和跨度可根據工藝要求靈活確定，通過大量工程實例分析比較表明，剛架跨度采用15m～36mm，剛架間距采用6m～9m是比較經濟合理的，由于計算風荷載作用下門式剛架工業建筑維護結構構件時邊緣帶的風荷載體形系數普遍大于中間區風荷載體形系數，為門式鋼架結構實際工程案例了同一建筑內各柱距的屋面檁條和墻面檁條型號統一，兩端邊緣帶的剛架間距宜適當小于中間區的剛架間距。

1.2支撐體系

單層輕鋼結構工業建筑鋼排架側向剛度相對較弱，為了抵抗水平風荷載、吊車剎車荷載和地震作用，應在設置柱間支撐的開間同時設置屋蓋橫向支撐，以組成幾何不變體系，柱間支撐最好設置在溫度區段端部的第一個開間內。柱間支撐的間距應根據建筑的柱距、吊車情況和安裝條件確定，一般無吊車的工業建筑柱間支撐間距不宜超過45m，有吊車的工業建筑柱間支撐間距不宜超過60m。

1.3圍護體系

輕鋼結構工業建筑的維護體系由最外側的壓型彩鋼板和內側主剛架、山墻抗風柱、屋面檁條、墻面檁條等主次結構組成。屋面壓型彩鋼板均宜采取沿著垂直剛梁的方向排板，墻面壓型彩鋼板大多采取沿著垂直剛柱的方向排板。屋面檁條、墻面檁條的間距主要由各種外部荷載作用時其自身強度、穩定性、剛度和外側壓型鋼板的面外剛度決定。當屋面雙檁條兼作屋面支撐之間的剛性系桿時，應結合山墻抗風柱的位置考慮屋面檁托的設置，其目的是使各抗風柱頂部的剛架梁上翼緣相對應處存在檁托，以便于設置屋面雙檁條，墻面檁條的間距還受門窗洞口的尺寸影響，當門窗洞口太大時應采取加強墻面檁條或增設墻柱等措施保證墻架的結構安全。

2門式剛架輕鋼結構工業建筑結構設計要點

2.1鋼材種類的選擇

雖然我國生產的碳素鋼有一百多種，合金鋼有三百多種，但由于受到輕鋼結構對鋼材較高的強度、足夠的變形能力、良好的加工性能等要求的影響，真正適合用于輕鋼結構的只有碳素鋼和合金鋼中少數幾種鋼材，當采用設計規范還未推薦的其它鋼材時，應有可靠的依據，以確保輕鋼結構安全。大量工程實踐經驗表明，素鋼中的Q235鋼以及合金鋼中的Q345鋼是最適合用于輕鋼結構的鋼材。剛架、吊車梁等存在大量焊接工藝的主要結構構件應采用Q235B級鋼或Q345B級鋼，根據當前市場上的鋼材價格，若剛架跨度、間距較小、荷載不大、吊車噸位較小時，剛架、吊車梁采用Q235B級鋼，否則采用Q345B級鋼，檁條、支撐、抗風柱等焊接工藝量不大的次要結構構件均可采用Q235A級鋼，都能獲得較好的經濟效益。

2.2承重柱

輕鋼結構工業建筑的承重柱一般多采用焊接工字形截面柱或熱軋H形截面柱，無吊車的較低工業建筑宜采用柱腳小、柱頂大的楔形變截面柱，有較大噸位吊車的工業建筑宜采用等截面柱，當由于剛架高度、跨度、風荷載很大同時又帶有很大噸位的吊車時宜采用階梯形柱，肩梁或牛腿以下的為較大的等截面字工形柱或格構式柱，肩梁或牛腿以上的上段為較小等截面工字形柱。上、下段柱是通過肩梁或牛腿連為一體的。上段柱內翼緣應當以開槽口的形式直插到肩梁或牛腿的下翼緣并與之全熔透焊接。

2.3承重梁

輕鋼結構工業建筑的承重梁也多為焊接工字形截面柱或熱軋H形截面，截面尺寸除滿足強度、穩定、撓度、翼緣寬厚比、腹班板高厚比等要求外，還應通過合理的截面變化和分段以達到經濟合理、運輸安裝方便的要求，例如彎距變化幅度較大的梁段可采用楔形變截面工字形截面，彎距變化幅度不大的梁段宜采用等截面工字形截面。

2.4吊車梁

考慮到鋼材的強度高而鋼構件穩定性差得特點，吊車梁一般都設計成上翼緣較寬且厚、下翼較窄且薄的單軸對稱焊接工字形截面，當吊車梁跨度較大時，也可將吊車梁設計成兩端向跨中逐漸變高的魚腹型梁，同時宜采用制動梁或制動桁架作為吊車梁上翼緣的側向支撐。吊車梁由于受到豎向、橫向、縱向三個方向荷載的作用，所以設計時應采取良好的連接方式來傳遞三向荷載，例如吊車梁與牛腿采用一對間距較小的高強度螺栓來連接時不但傳力安全可靠，又不改變其簡支梁的特性。

2.5屋蓋橫向支撐

屋蓋橫向支撐一般均可采用帶張緊裝置的十字交叉圓鋼，交叉夾角應在30°～60°范圍內，接近45°為宜。同一開間內兩相臨橫向支撐之間應設置剛性系桿，屋面檁條（單檁條或雙檁條）若能滿足對壓彎構件的剛度和承載力要求，屋面檁條則可兼作剛性系桿。

2.6柱間支撐

輕鋼工業建筑的主要承重結構門式剛架側向剛度相對于面內剛度而言要小得多，但承受的面外的水平力并不小，因此柱間支撐的截面大小及連接方式均應由計算確定。如果無吊車或吊車噸位較小，同時風荷載、雪荷載不大的輕鋼建筑可采用帶張緊裝置的十字交叉圓鋼作柱間支撐，否則應采用角鋼或槽鋼等熱軋型鋼作柱間支撐。若柱間支撐為十字交叉形，則交叉夾角應在35°～55°范圍內，接近45°為宜。階梯形下段柱截面較大時柱間支撐一般宜設計成雙片，雙片支撐之間采用單角鋼的綴條相連。

上段柱柱間支撐一般可設計成單片。當上、下段柱柱高相對于柱距較大時，上、下段柱的柱間支撐應分層設置，同時上、下層柱間支撐之間必須設置經過計算的剛性系桿，牛腿或肩梁上、下兩側的柱間支撐之間的剛性系桿可由吊車梁代替。支撐的連接宜采用焊接或高強度螺栓連接。大量的分析研究表明，許多鋼結構建筑工程事故的主要原因都不是因為構件強度不足，而是構件喪失了整體穩定，因此支撐、剛性系桿等側向構件的計算與構造是輕鋼結構工業建筑設計的一大重點。

2.7檁條與抗風柱

屋面檁條和墻面檁條的跨度和荷載不大時一般多采用C型或Z型冷彎薄壁型鋼，屋面檁條的力學計算模型是雙向受彎的簡直梁或連續梁，當屋面雙檁條兼作剛性系桿時，還應具備作為壓彎構件所必須的剛度和承載力，否則應采用鋼管、型鋼或其它截面的桿件作剛性系桿。為達到輕鋼建筑整體美觀、壓型彩鋼板防腐蝕、抗碰撞的效果，室內地面以上一定高度范圍內的墻體多采用磚墻或砌塊墻，墻面壓型彩鋼板底部可固定在磚墻或砌塊墻頂的鋼筋混凝土壓頂上，同時考慮到壓型彩鋼板自身在面內也具備較大的剛度，墻面檁條的力學計算模型可視為僅承受水平風荷載而不承受豎向荷載的單向受彎的簡直梁或連續梁。

屋面檁條和墻面檁條還應按相關規范設置拉條、撐桿和隅撐。屋面檁條和墻面檁條當跨度和荷載較大時宜采用輕型槽鋼、工字鋼，屋面檁條也可采用由角鋼制成的桁架。抗風柱由于所受的豎向力遠小于水平力，因此力學計算模型可近視的簡化成單向受彎的簡直梁，抗風柱可采用熱軋H型鋼截面。

2.8節點構造

單層輕鋼結構工業建筑梁、柱多采用焊接工字形截面或熱軋H形截面。在弱軸方向鋼柱與側向構件的連接多采用鉸接，而強軸方向鋼柱與鋼梁的連接多采用剛接門式鋼架結構實際工程案例；無吊車或吊車噸位較小時鋼柱柱腳與基礎多采用鉸接，吊車噸位較大時鋼柱柱腳與基礎多采用剛接。為了解決鋼柱柱腳防腐的問題，通常將鋼柱柱腳用較低標號的細石混凝土包裹（保護層的厚度不宜小于50mm），并使包裹的混凝土高出室內地面100mm～150mm，并宜在包裹柱腳的混凝土中配置少量的水平環形箍筋和豎向架立筋以避免出現裂紋。

3.地基基礎如果場地地質條件比較好，輕鋼結構工業建筑的基礎一般采用柱下獨立基礎，由于室內地面以上一定范圍內的墻體或一層窗窗臺以下的墻體多采用砌體墻，因此墻下一般多采用現澆鋼筋砼基礎梁來承受砌體墻并能有限的抵抗基礎不均勻沉降，同時由于室內外高差的存在，基礎梁還起到擋土的作用。如果場地地質條件較差但沒有較大噸位的吊車荷載作用于剛架柱上，可優先采用合適的地基處理方法來抵抗基礎較小的不均勻陳降現象。如果場地地質條件很差而且又存在較大噸位的吊車荷載作用于剛架柱上，通過地基處理的方法已經無法解決由于基礎不均勻沉降引起的吊車爬坡導致不能正常工作的問題時，可采用現澆鋼筋砼條形基礎或樁基礎，當采用樁基礎時應根據當地的實際情況選用經濟合理、安全可靠的樁種類，比如在條件允許時可優先采用鋼筋混凝土預制管樁，考慮到輕鋼結構工業建筑鋼柱柱腳軸力較小而彎矩較大的特點，將承臺底剛架平面內方向上的基樁間距設計得較大一些，一般可取得經濟合理、安全可靠的效果。

3使用軟件計算時建模技巧和計算圖文的分析

目前門式剛架電算軟件以中國建筑科學研究院開發的PKPM系列軟件的中STS模塊在實際設計工作中應用較為廣泛，因此本文按STS模塊中門式剛架二維設計來介紹門式剛架的建模技巧和計算圖文件分析。

3.1模型建立

門式剛架的軸線既可采用網格生成中各種工具欄繪制，也可采用模塊化輸入跨數、跨度、單雙坡、坡度、柱頂標高、牛腿標高、屋面坡度等信息快速建模生成軸線省時省力、既快又準，鋼梁分段時宜盡量將梁段拼接節點設置在彎矩較小的部位，并根據剛架梁上內力圖特點、加工、運輸、吊裝能力等綜合因素確定梁段的長度和段數，楔形鋼梁、鋼柱楔率不宜過大，通常每延米變化幅度不大于60mm時腹板可取得較大的高厚比，在滿足腹板高厚比和翼緣寬厚比的前提下，將梁、柱設計成“薄而大”的截面因能以較少的鋼材獲得較大的截面抵抗矩，故既能達到控制住結構變形又能取得較好的經濟性。

由于門式剛架結構變形以及強度受荷載影響敏感，因此實事求是的輸入豎向荷載也是取得經濟合理效果的關鍵因素，鋼梁上的豎向恒荷載主要是屋面維護體系的自重，實際工程中屋面多采用內夾輕質保溫材料的夾芯板，內外帶彩色防腐涂層的壓型鋼板厚度一般多在0．6mm以下，內夾聚氨酯、玻璃棉等輕質保溫材料厚度一般都不超過100mm，包括屋面冷彎薄壁型鋼檁條、屋面水平支撐、拉條、撐桿、隅撐、剛性系桿等在內的屋面體系自重一般每平米僅0．22～0．30KN，采用不保溫的單層壓型彩涂板的倉庫，屋面體系自重更小，一般每平米僅0．19～0．25KN，因此不建議無根據的在鋼梁上輸入較大的恒荷載。

鋼梁上的豎向可變荷載主要有兩類，一是鋼梁上的設備吊掛荷載，二是屋面集灰荷載和雪荷載，設備吊掛荷載按實際情況輸入到鋼梁上，至于集灰荷載僅在設計諸如水泥生產、金屬冶煉等粉塵污染較大或位于沙塵暴頻發地區的工業建筑才考慮其對結構的影響，除此之外的絕大對數輕鋼結構工業建筑的屋面可變荷載可僅考慮雪荷載對結構的影響，對于單榀剛架的水平受荷投影面積大于60平米時，可變荷載無須按《建筑荷載設計規范》中不上人屋面去取值，合理的可變荷載取值應該是當雪荷載每平米大于0．30KN時，可變荷載可按實際的雪荷載取值，當雪荷載每平米小于0．30KN時，可變荷載每平米可按0．30KN取值，對于單榀剛架的水平受荷投影面積不大于60平米時，則應按《建筑荷載設計規范》中不上人屋面取每平米0．50KN。

輸入風荷載時，應正確判斷地面粗糙度類別，如果采用自動布置方式輸入風荷載，需要注意的是對于自繪軸線建成的剛架，應檢查柱腳標高是否為0．000；吊車荷載輸入時除應準確輸入由吊車參數導算出的吊車最大輪壓傳至柱牛腿的反力、吊車最小輪壓傳至柱牛腿的反力、吊車橫向荷載傳至兩側柱上的水平力，還應考慮吊車梁自重在牛腿除產生的附加豎向荷載和附加彎矩對剛架的影響。

鋼構件計算長度對穩定計算結果的主要影響因素，剛架梁、柱平面外計算長度一般取側向支撐點之間的間距，滿足計算和構造要求的屋面隅撐和柱間通長剛性系桿可分別作為剛架梁、柱側向支撐點，同時施工圖中控制隅撐和剛性系桿間距不得大于模型中剛架梁、柱平面外計算長度；除無吊車或吊車噸位較小以及個別搖擺柱以外，不宜大量設置鉸接節點。

計算參數輸入主要是合理選擇結構類型和設計規范，對于高度不超過12m、吊車噸位不大于20t的門式剛架的結構類型都可選擇為門式剛架輕型房屋鋼結構按《門式剛架輕房屋鋼結構技型術規程》去計算，根據大量的工程實踐表明，高度在12～15m之間、吊車噸位在20～32t之間的門式剛架的結構類型還可選擇為門式剛架輕型房屋鋼結構按《門式剛架輕型房屋鋼結構技術規程》去計算、按《鋼結構設計規范》去驗算，剛架梁宜按壓彎構件驗算平面內的整體穩定性，活荷載應考慮不利布置對結構的影響。

3.2計算圖文的分析

對計算結果的分析是模型糾錯、優化設計的主要依據，因此設計者應對計算圖文進行仔細比對分析。模型糾錯主要是通過分析計算圖文是否有異常狀況從而逆向判斷模型的正確性。例如如果發現鋼柱牛腿位置軸力包絡圖無大的突變，則很可能是模型中漏掉了吊車荷載；應力比圖中要是僅平面外應力比遠遠超標，則應首先檢查模型中平面外計算長度取值是否正確；計算超限信息中變截面構件腹板高厚比控制遠遠嚴于《門式剛架輕房屋鋼結構技型術規程》的要求，則很可能是因為變截面構件的楔率過大。

優化設計主要是根據應力比圖、撓度圖、位移圖去調整剛架梁柱截面尺寸以取得最佳的經濟效果，抗彎承載力比值超限時調整截面高度遠比加大翼緣、腹板厚度更有效，平面外穩定應力比超限時調整翼緣寬度遠比加厚翼緣厚度更有效，不受強度控制的剛架宜采用低強度的碳素鋼鋼材。

主要受強度控制的剛架宜采用高強度的合金鋼材，解決翼緣寬厚比和腹板高厚比超限時采用低強度鋼材比采用高強度鋼材更有效，將剛架柱腳、粱柱節點設計成剛接比設計成鉸接更能減小剛架的變形，對于30m以上大跨度的剛架，出于觀瞻的考慮，更應高于輕鋼規范的要求去從嚴控制鋼梁的撓度。剛架優化設計實質就是在模型與實際工程相符、荷載輸入不遺漏、計算參數選取合理的前提下，以試算結果為依據，通過不斷調整構件截面規格使各項計算指標同時接近相關規范規定的控制值并留有適當的安全儲備裕量的一個過程。

輕鋼工程十多年的發展歷程表明，其設計看似簡單，實際上是設計者將大量新工藝、新材料、新技術等系統工程去進行有機的整合，其設計思想更容易受到市場變化、技術革新、施工水平差異以及自然環境差異的影響，因此好的設計應做到結合實際、因地制宜，隨時了解行業動態，切不可脫離實踐閉門造車。

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門式鋼架設計經驗總結？

一、門式剛架

一般多采用變截面構件門式鋼架結構實際工程案例，當有吊車時，柱多采用等截面。常用的柱截面高度一般為300~700mm。

截面定義時考慮的原則有門式鋼架結構實際工程案例：

（1）翼緣必須滿足寬厚比要求，腹板滿足高厚比要求。對于腹板，當不滿足要求時，程序按考慮屈曲強度計算。所以說，截面翼緣滿足寬厚比，顯得很重要。

（2）截面選擇要考慮常用的板型，結合市場上常用的材料規格選擇比較好。對于翼緣，常選用的規格有180、200、220、250等。

（3）選擇截面還要考慮節點螺栓布置的實際情況，滿足規范對于螺栓的容許距離要求。

（4）對于腹板截面，考慮的往往是制作問題，以及和翼緣截面厚度的協調問題。腹板的厚度一般以比翼緣的小些為宜，其高厚比用到150左右比較合適。這樣，制作中的變形也比較小，板件厚度不宜低于6mm，否則焊穿。

（5）常用的門式剛架翼緣截面一般為：180x8, 180x10, 200x8, 200x10, 220x10, 220x12, 240x10, 240x12, 250x10, 250x12, 260x12, 260x14, 270x12, 280x12, 300x12, 320x14等。

（6）常用的腹板截面一般為6mm和8mm厚。對6mm的其高度范圍一般為300~750mmzui最大可到900mm;對8mm厚的腹板高度范圍一般為300~900mm,最大可到1200mm。

二、梁的平面外計算長度通常情況下對于下翼緣取隅撐作為其側向支撐點，計算長度取隅撐之間的距離。對于上翼緣，一般也可以取有隅撐的檁條之間的距離。檁距1.5m，隅撐隔一個檁條布置。所以，梁的平面外計算長度取3m。

柱的平面外長度取決于其平面外支點距離，本剛架在牛腿位置設置面外支撐。由于設置了吊車，程序在此把柱分為2段，柱子平面外長度取各段柱實際長度即可。對于平面內計算長度，在通常情況下不需要修改。但有時平面內長度需要根據實際修改。當有夾層時，對于按框架設計的柱的平面內計算長度需要修改。

三、鉸接構造相對剛接來說，簡單很多，方便制作和安裝，有條件時宜盡量采用。采用的節點形式要保證結構形式為幾何不變體系。柱腳采用鉸接哈哈死剛接，當自重較輕時，柱高一般關系不大。柱底彎矩不太大，一般采用駐地為鉸接的形式；有吊車且吊車噸位較大時，采用剛接柱腳。多跨門架中柱，柱頂彎矩較小，常作為搖擺柱。

柱腳采用鉸接還是剛接還要看房屋的高度和風荷載的大小，當風荷載很大，即使沒有吊車，也宜設成剛接柱腳，以控制側移。

鉸接與否還應結合土質情況。剛接柱腳由于存在彎矩，基礎尺寸會較大，使綜合造價上升。

對于門式剛架來說，典型的恒載有：○1屋面恒荷載，用程序的【梁間荷載】布置。○2當有吊車時，對于吊車梁及吊車軌道的自重，用【節點恒載】實現。○3對于墻面系統的自重，在有需要時，用【節點恒載】實現。

屋面恒載計算：

0.8mm厚壓型鋼板

100mm保溫棉 0.2kN/m2

0.6mm厚壓型鋼板

檁條 0.1kN/m2

合計 0.3kN/m2

四、門式剛架結構與一般廠房結構不同，其高度一般都不大，但是其跨度和長度都比較大，這類房屋的風荷載體形系數有自己的特點，必須按《門規》中規定執行。

五、（1）多臺吊車組合時的吊車荷載折減系數

當有多臺吊車時，吊車荷載應按《建筑結構荷載規范》表5.2.2乘以多臺吊車的荷載折減系數。

（2）門式剛架梁按壓彎構件驗算平面內穩定性

實腹式門式剛架斜梁當坡度較小時，可不進行平面內的穩定計算，僅按壓彎構件計算強度和平面外穩定性。但當斜梁坡度較大時，斜梁軸梁軸力較大，平面內穩定不能忽略，此時應勾選“鋼梁還要按壓彎構件驗算平面內穩定性”。

（3）搖擺柱設計內力放大系數

如果考慮兩端鉸接的搖擺柱非理想鉸接的不利影響。可修改“搖擺柱設計內力放大系數”，在強度和穩定性設計時，將柱的軸力設計值乘以該放大系數進行計算。

（4）單層廠房排架柱計算長度折減系數

當采用《鋼結構設計規范》設計時，對于下端剛性固定的階形柱（如沒有橋式吊車的門式剛架），可以按《鋼結構設計規范》表5.3.4考慮在排架平面內的計算長度折減系數。

（5）鋼柱計算長度系數計算方法

只在按《鋼結構設計規范》線剛度比計算柱平面內計算長度系數時考慮此參數，有側移或無側移框架應按《鋼結構設計規范》的有關規定確定。當按《門式剛架輕型房屋鋼結構技術規程》計算時，與此參數無關。

在進行門式剛架截面優化時，應注意以下問題：

（1）優化結構類型應選取“輕型門式剛架”，這對這種輕型門式剛架的特定，程序采用了相應的優化搜索方法，同時能保證一跨中多段變截面梁截面高度的連續性。

（2）STS可以優化的門式剛架截面類型有：焊接工字形截面，H型鋼截面。對于其門式鋼架結構實際工程案例他截面類型，不能采用門式剛架方式優化。

（3）截面優化時按照分組截面為優化對象（默認為建模輸入的同一標準截面構件為一組），一個分組有最不利的構件控制，所以當收禮狀態差異很大的構件應采用不同的截面分組。

（4）結構建模時，不允許存在加腋截面，應采用分段變截面輸入。

（5）在建模時可以定義梁、柱的平面內計算長度系數。在優化計算時，程序可以采用定義的梁平面內計算長度系數，但不采用定義的柱平面內計算長度系數，應為當程序調整構件截面尺寸時，柱平面內計算長度系數時變化的。

六、STS 的門式剛架三維設計實際上采用的是三維建模，二維計算的設計方法，即通過立面編輯的方式建立門式剛架、支撐系統的三維模型，通過吊車平面布置的方法自動生成各榀剛架的吊車荷載；通過屋面、墻面布置建立維護構件的三維模型。自動完成主剛架、柱間支撐、屋面支撐的內力分析和構件設計，以及屋面檁條、墻面墻梁的優化和計算。

七、工字形截面構件腹板的受剪板幅，當腹板高度變化不超過60mm/m時可考慮屈曲強度。

八、門式鋼架設計常見問題

1. 鋼柱、鋼梁的平面外計算長度怎么取？

答：a. 平面外計算長度程序默認值為桿件實際長度，平面外的計算長度應該取平面外有效支撐之間的間距，通常需要根據平面外支撐布置情況修改。（見《STS用戶手冊》） b. 見《鋼結構設計手冊》（第三版）460頁9.8.3節

c. 見《鋼結構設計手冊》（第三版）435頁，437頁相關內容

2. 是否可以改變鋼架工字型截面翼緣的厚度？

答：可以。見《門式鋼架規范》4.1.3條

3. 關于STS中的錯誤信息：“梁高厚比超限”的解決方法？

答：網友認為該錯誤信息出現是因為鋼架的楔率60mm/m造成的，本人卻無法驗證該說法。但是增加腹板厚度確實可以解決該問題。見《門式鋼架規范》6.1.1-6條，《鋼結構規范》4.3節

4. 高強螺栓可以涂油漆嗎？

答：不可以。油漆會使接觸面的摩擦系數降低。

5. 如何確定鋼架梁的分段比例？