门式刚架钢结构设计

1、门式刚架钢结构设计摘要：本文总结了钢结构设计中应注意的一些问题，如正确选用钢材质量等级和焊缝质量等级，合理设置隅撑，拉条和独立的空间稳定支撑体系，并对门式刚架应采取下列构造措施做了简单的阐述关键词：门式钢架；设计；常见问题引言 门式刚架房屋钢结构是近十年来在我国迅速发展起来的一种新型结构体系，被广泛应用于工业厂房、仓库等众多的工业和民用建筑中。此种结构形式具有许多优点，如：大跨度、大空间能满足业主在空间上的要求；自重轻，地震作用小，抗震性能好；施工速度快、周期短能满足业主工程建设时间紧的要求。总之门式刚架房屋钢结构这一新型结构形式有许多优点，近些年来在我国取得了广泛的应用。本人从事的有色金属行

2、业选矿工程结构设计，常常设计超出门式刚架钢结构规程范围的钢结构厂房。2010年版建筑抗震设计规范的出台，对钢结构厂房设计有了一些要求。本人结合新的规范谈谈门式刚架轻型钢结构房屋设计注意事项。 1、钢材质量等级和焊缝质量等级 按照规范要求,在钢结构设计文件中,应当注明钢结构所采用的材料的质量等级(包括相适应的焊接材料型号) ,并对焊缝质量提出质量等级要求。的要求不当。在建筑钢结构房屋时使用的钢材，必须具有国家关于钢材的相关指标的合格保证。在抗震设计中，当焊接钢结构的钢板厚度不小于40mm且承受沿板厚方向的拉力时，还要保证板厚方向截面收缩率符合相关规定要求的不低于Z15级。在地震多发地区，钢结构所

3、使用的钢材，除了必须具备以上合格保证外，还须具有很强的冲击韧性能力。对冲击韧性的合格保证，要根据不同结构情况提出不同要求。为了达到钢结构有安全储备和高度的变形能力的目的，建筑抗震设计规范(GB5001 1-2001)还对钢材的抗各项物理力学指标做出了详细而明确的规定，这些指标也必须写到设计文件中。板材的对接焊缝，承受动力荷载构件(如吊车梁) 的较重要的焊缝，需作疲劳验算的焊缝，以及须与钢材等强的受拉、受弯对接焊缝(如框架梁、柱及其连接节点的对接焊缝，工字形截面与其端板的对接焊缝) ,其焊缝应采用坡口全熔透对接焊缝，其焊缝质量等级不得低于二级。其他部位的焊缝，一般均可采用角焊缝。角焊缝由于应力集

4、中现象严重，内部探伤亦很困难，其焊缝质量等级一般只能是三级，其中某些重要角焊缝可允许要求其外观缺陷符合二级的要求。 2、荷载取值 门式刚架设计时，通常刚架的受荷水平投影面积 60m2，故屋面均布活荷载标准值可取为0.3kN/m2。但应注意在计算屋面檩条的强度、稳定时，屋面均布活荷载标准值依然要取为0.5 kN /m2，且屋面均布活荷载与雪荷载不应同时考虑，二者取大值即可。对于风荷载由于门式刚架自重轻，整体性相对较差，对风荷载作用较敏感，且各构件对风荷载作用的敏感性也不同。门式刚架轻型房屋钢结构技术规程按不同构件分为刚架、檩条等5类，分别给出了不同的风荷载体型系数。这些体型系数与建筑结构荷载规范

5、（GB50009-2001）给出的体型系数有较大差别，这在设计中应予以充分重视。由于门式刚架多为坡屋面，易积雪，刚架转角处檩条应加密布置，以应对屋面积雪不均匀分布情况。 3、实腹式门式刚架应按规范规定设置隅撑 在檩条或墙梁与刚架的连接处，在斜梁下翼缘的受压区或刚架柱内侧翼缘的受压区，至少每隔一根檩条或墙梁应设置按受压构件设计的隅撑，将檩条或墙梁与翼缘受压区直接连接起来。采用双层屋面板时亦应设置隅撑。隅撑虽小，作用很大，它是用来保证斜梁下翼缘或刚架柱内侧翼缘受压稳定的重要措施。当山墙抗风柱与刚架斜梁下翼缘连接时，连接处的斜梁下翼缘亦应设置隅撑。 4、关于刚架平面外的计算长度 刚架梁平面外计算长度

6、取上翼缘横向支撑的节距，按刚架跨度、柱距确定。通常取檩距的倍数，一般取3m。支持的节距直接影响横梁的截面和整体稳定性。 钢架柱平面外计算长度一般取柱间支撑或刚性系杆的间距。 5、合理设置压型钢板轻型屋面的拉条 对于有檩体系的压型钢板轻型屋面，为了减少檩条在使用阶段和施工过程中的侧向变形和扭转，通常在檩条间要设置拉条(包括斜拉条和撑杆，以下同)作为檩条的侧向支点，以保证檩条的侧向稳定。当檩条跨度大于4m时，应在檩条跨中设置一道拉条；当檩条跨度大于6m时，应在檩条跨度三分点处各设一道拉条。拉条按拉杆设计，当采用圆钢时直径不宜小于10mm。撑杆按压杆设计，多采用钢管或角钢制作。圆钢拉条通常设置在距檩

7、条上翼缘1/ 3腹板高度范围内。当风吸力作用下檩条下翼缘受压时，屋面板宜采用自攻螺钉直接与檩条连接，拉条则宜设在檩条下翼缘附近；当屋面采用扣合式或咬合式钢板时，宜分别在距檩条上下翼缘1/3腹板高度范围内同时设置拉条。 6、连接螺栓的选用 高强螺栓连接是通过螺栓杆内很大的拧紧预拉力把连接板的板件夹紧，足以产生很大的摩擦力，从而提高连接的整体性和刚度，当受剪力时，按照设计和受力要求的不同，可分为高强螺栓摩擦型连接和高强螺栓承压型连接两种。在抗剪设计时，高强螺栓摩擦型连接是以外剪力达到板件接触面间由螺栓拧紧力所提供的可能最大摩擦力作为极限状态。板件不会发生相对滑移变形，被连接板件按弹性整体受力。高强

8、螺栓承压型连接中允许外剪力超过最大摩擦力，这时被连接板件之间发生相对滑移变形，直到螺栓与孔壁接触，此后连接就靠螺栓杆身剪切和孔壁承压以及板件接触面间的摩擦力共同传力，最后以杆身剪切或壁承压破坏作为连接受剪的极限状态。总之，摩擦型高强螺栓和承压型高强螺栓实际上是同一种螺栓，只不过是设计是否考虑滑移。摩擦型高强螺栓绝对不能滑动，螺栓不承受剪力，一旦滑移，设计就认为达到破坏状态，在技术上比较成熟：承压型高强螺栓可以滑动，螺栓也承受剪力，最终破坏相当于普通螺栓破坏。 钢结构设计最主要要做好的是结构的强度、刚度、稳定性。门式刚架轻型钢结构设计强度通过控制构件的应力比、刚度通过控制构件的长细比、稳定性包括

9、结构整体稳定和构件局部稳定，结构整体的稳定，在结构的纵向，主要依靠结构的支撑系统来保证，计算时主要考虑支撑系统能可靠地传递结构纵向的风荷载、地震荷载、厂房吊车荷载等。在结构的横向，主要依靠结构自身的刚度来保证，计算时主要要考虑结构自身能可靠地传递结构横向的水平荷载。计算时要保证构件在荷载作用下不发生屈曲而丧失稳定。在实际计算中，一般是用稳定系数来限制钢材的设计强度。控制了长细比和高厚比也就等于控制了构件的稳定。在设计过程中遵循这个基本原则是做好钢结构设计的基本要求。 3 结语 门式刚架轻型钢结构具有造价低、重量轻、安装方便、施工周期短等优点，倍受青睐。除了设计有诸多的注意事项外，在施工过程中应注意： (1)考虑运输和安装过程中采取必要的措施，防止构件发生弯曲和扭转变形。 (2)刚架已经吊装好，但是柱间支撑未安装时，刚架要设缆风绳，防止大风时将刚架柱螺栓拔出导致刚架倒塌。 (3) 做好屋面防水，防止雪融化后水逐渐渗入保温材料，保温材料吸水变重超出屋面的设计荷载导致结构构件承载力不满足要求出现垮塌。 以上问题设计人在设计和施工中经常