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【摘 要】本文结合某一工程实例介绍了单层轻型门式刚架结构的特点，并就整个结构体系的布置、单个构件的设计要点、设计中应注意的问题提出一些看法。
【关键词】门式刚架；结构设计；计算分析
Single-light door frame structure design Analysis
Li Bao-cheng,Wang Yi,Han Shuai
(New to the nuclear industry Nuclear Engineering Co., Ltd Taiyuan Shanxi 030012)
【Abstract】In this paper, a single light engineering example describes the characteristics of portal frame structure and layout of the entire structural system, individual components of the design features, the design should pay attention to the problem are discussed.
【Key words】Portal frame;Structural design;Calculation and analysis
1. 引言
门式刚架结构是近年来我国发展最快的一种新型钢结构，它相对于钢筋混凝土结构具有自重轻、工业化程度高，施工周期短、造价低等优点而被广泛应用于单层工业厂房，取得了较明显的社会和经济效益，根据国内工程实例统计，单层轻型门式刚架房屋承重结构的用钢量一般为10～30Kg/m2，在相同跨度和荷载情况下自重仅约为钢筋混凝土结构的1/20～1/30。本文结合某工程实例介绍了单层轻型门式刚架结构的特点，并就整个结构体系的布置、单个构件的设计要点、设计中应注意的一些问题做了简单阐述。
2. 工程概况
本工程采用单层轻型门式刚架结构形式，平面尺寸长×宽114×24m，柱距6m，跨度12m×2，屋面坡度1:15，钢斜梁底标高6.900m，内设5t中级吊车两台，轨顶标高5.0m，屋面采用轻钢屋面（C型檩条及压型钢板），围护结构为（C型檩条及压型钢板）轻质墙，吊车梁为焊接工字钢吊车梁。柱间支撑设在中间跨和两端跨，屋面支撑和柱间支撑设在同一跨。边柱柱脚按铰接设计，中柱采用两端铰接的摇摆柱方案。
3. 结构形式和结构布置
3.1 结构形式。
门式刚架的结构形式按跨度可分为单跨、双跨和多跨，按屋面坡脊数可分为单脊单坡、单脊双坡、多脊多坡。屋面坡度宜取1/20～1/8。单脊双坡多跨刚架，用于无桥式吊车的房屋时，中柱宜采用两端铰接的摇摆柱方案。门式刚架的柱脚多按铰接设计，当用于工业厂房且有桥式吊车时，宜将柱脚设计成刚接。门式刚架上可设置起重量不大于3t的悬挂吊车和起重量不大于20t 的轻、中级工作制的单梁或双梁桥式吊车。
3.2 结构布置。
3.1.1 刚架的建筑尺寸和布置。
门式刚架的跨度宜为9～36m，当柱宽度不等时，其外侧应对齐。高度应根据使用要求的室内净高确定，宜取4.5～9m。门式刚架的合理间距应综合考虑刚架跨度荷载条件及使用要求等因素，一般宜取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）。
3.1.2 檩条和墙梁的布置。
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，一般应等间距布置，但在屋脊处应沿屋脊两侧各布置一道，在天沟附近布置一道。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。
3.1.3 支撑和刚性系杆的布置。
门式刚架的柱间支撑是保证结构纵向传力及刚度不可缺的构件，轻型钢结构建筑物沿宽度方向的横向稳定性，是通过设计适当刚度的刚架来抵抗所承受到的横向荷载而保证的，由于建筑物在长度方向的纵向结构刚度较弱，于是需要沿建筑物的纵向设置支撑以保证其纵向稳定性。支撑系统的主要目的是把施加在建筑物纵向上的风、起重机、地震等荷载从其作用点传到柱基础最后传到地基，轻型钢结构的标准支撑系统有十字交叉支撑、门型支撑和K型撑等，具体设置要求如下：
（1）在每个温度区段或分期建设的区段中，应分别设置能独立构成空间稳定结构的支撑体系。
（2）在设置柱间支撑的开间，应同时设置屋盖横向支撑，以构成几何不变体系。
（3）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，一般取30～45m，有吊车时不宜大于60m。
（4）当房屋高度较大时，柱间支撑应分层设置；当房屋宽度大于60m时，内柱列宜适当设置支撑。
（5）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。
（６）在刚架的转折处（边柱柱顶、屋脊及多跨刚架的中柱柱顶）应沿房屋全长设置刚性系杆。
（7）由支撑斜杆等组成的水平桁架，其直腹杆宜按刚性系杆考虑。
（8）刚性系杆可由檩条兼做，此时檩条应满足压弯构件的承载力和刚度要求，当不满足时可在刚架斜梁间设置钢管或其他截面形式的杆件。
（9）当房屋内设有不小于5t的吊车时，柱间支撑宜用型钢；当房屋中不允许设置柱间支撑时，应设置纵向刚架。
4. 门式刚架设计
4.1 荷载的选取。
4.1.1 恒载。
恒载包括结构构件的自重和悬挂在结构上的非结构构件的重力荷载，如屋面、檩条、支撑、吊顶、墙面构件和刚架自重等。
4.1.2 活载。
活载包括屋面活荷载、屋面雪荷载和积灰荷载、吊车荷载、地震作用、风荷载等。当采用压型钢板轻型屋面时，屋面竖向均布活荷载的标准值(按水平投影面积计算)应取0.5KN/m2。对受荷水平投影面积大于60m2刚架构件，屋面坚
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【关键词】门式刚架；结构设计；计算分析
Single-light door frame structure design Analysis
Li Bao-cheng,Wang Yi,Han Shuai
(New to the nuclear industry Nuclear Engineering Co., Ltd Taiyuan Shanxi 030012)
【Abstract】In this paper, a single light engineering example describes the characteristics of portal frame structure and layout of the entire structural system, individual components of the design features, the design should pay attention to the problem are discussed.
【Key words】Portal frame;Structural design;Calculation and analysis
1. 引言
门式刚架结构是近年来我国发展最快的一种新型钢结构，它相对于钢筋混凝土结构具有自重轻、工业化程度高，施工周期短、造价低等优点而被广泛应用于单层工业厂房，取得了较明显的社会和经济效益，根据国内工程实例统计，单层轻型门式刚架房屋承重结构的用钢量一般为10～30Kg/m2，在相同跨度和荷载情况下自重仅约为钢筋混凝土结构的1/20～1/30。本文结合某工程实例介绍了单层轻型门式刚架结构的特点，并就整个结构体系的布置、单个构件的设计要点、设计中应注意的一些问题做了简单阐述。
2. 工程概况
本工程采用单层轻型门式刚架结构形式，平面尺寸长×宽114×24m，柱距6m，跨度12m×2，屋面坡度1:15，钢斜梁底标高6.900m，内设5t中级吊车两台，轨顶标高5.0m，屋面采用轻钢屋面（C型檩条及压型钢板），围护结构为（C型檩条及压型钢板）轻质墙，吊车梁为焊接工字钢吊车梁。柱间支撑设在中间跨和两端跨，屋面支撑和柱间支撑设在同一跨。边柱柱脚按铰接设计，中柱采用两端铰接的摇摆柱方案。
3. 结构形式和结构布置
3.1 结构形式。
门式刚架的结构形式按跨度可分为单跨、双跨和多跨，按屋面坡脊数可分为单脊单坡、单脊双坡、多脊多坡。屋面坡度宜取1/20～1/8。单脊双坡多跨刚架，用于无桥式吊车的房屋时，中柱宜采用两端铰接的摇摆柱方案。门式刚架的柱脚多按铰接设计，当用于工业厂房且有桥式吊车时，宜将柱脚设计成刚接。门式刚架上可设置起重量不大于3t的悬挂吊车和起重量不大于20t 的轻、中级工作制的单梁或双梁桥式吊车。
3.2 结构布置。
3.1.1 刚架的建筑尺寸和布置。
门式刚架的跨度宜为9～36m，当柱宽度不等时，其外侧应对齐。高度应根据使用要求的室内净高确定，宜取4.5～9m。门式刚架的合理间距应综合考虑刚架跨度荷载条件及使用要求等因素，一般宜取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）。
3.1.2 檩条和墙梁的布置。
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，一般应等间距布置，但在屋脊处应沿屋脊两侧各布置一道，在天沟附近布置一道。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。
3.1.3 支撑和刚性系杆的布置。
门式刚架的柱间支撑是保证结构纵向传力及刚度不可缺的构件，轻型钢结构建筑物沿宽度方向的横向稳定性，是通过设计适当刚度的刚架来抵抗所承受到的横向荷载而保证的，由于建筑物在长度方向的纵向结构刚度较弱，于是需要沿建筑物的纵向设置支撑以保证其纵向稳定性。支撑系统的主要目的是把施加在建筑物纵向上的风、起重机、地震等荷载从其作用点传到柱基础最后传到地基，轻型钢结构的标准支撑系统有十字交叉支撑、门型支撑和K型撑等，具体设置要求如下：
（1）在每个温度区段或分期建设的区段中，应分别设置能独立构成空间稳定结构的支撑体系。
（2）在设置柱间支撑的开间，应同时设置屋盖横向支撑，以构成几何不变体系。
（3）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，一般取30～45m，有吊车时不宜大于60m。
（4）当房屋高度较大时，柱间支撑应分层设置；当房屋宽度大于60m时，内柱列宜适当设置支撑。
（5）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。
（６）在刚架的转折处（边柱柱顶、屋脊及多跨刚架的中柱柱顶）应沿房屋全长设置刚性系杆。
（7）由支撑斜杆等组成的水平桁架，其直腹杆宜按刚性系杆考虑。
（8）刚性系杆可由檩条兼做，此时檩条应满足压弯构件的承载力和刚度要求，当不满足时可在刚架斜梁间设置钢管或其他截面形式的杆件。
（9）当房屋内设有不小于5t的吊车时，柱间支撑宜用型钢；当房屋中不允许设置柱间支撑时，应设置纵向刚架。
4. 门式刚架设计
4.1 荷载的选取。
4.1.1 恒载。
恒载包括结构构件的自重和悬挂在结构上的非结构构件的重力荷载，如屋面、檩条、支撑、吊顶、墙面构件和刚架自重等。
4.1.2 活载。
活载包括屋面活荷载、屋面雪荷载和积灰荷载、吊车荷载、地震作用、风荷载等。当采用压型钢板轻型屋面时，屋面竖向均布活荷载的标准值(按水平投影面积计算)应取0.5KN/m2。对受荷水平投影面积大于60m2刚架构件，屋面坚
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