門式剛架（傳統鋼梁結構）

門式剛架（傳統鋼梁結構）

門式剛架 （傳統鋼梁結構） 次瀏覽 | 2022.07.02 19:42:55 更新 來源 ：互聯網 精選百科 本文由作者推薦 門式剛架傳統鋼梁結構

門式剛架為一種傳統的結構體系，該類結構的上部主構架包括剛架斜梁、剛架柱、支撐、檁條、系桿、山墻骨架等。門式剛架輕型房屋鋼結構具有受力簡單、傳力路徑明確、構件制作快捷、便于工廠化加工、施工周期短等特點，因此廣泛應用于工業、商業及文化娛樂公共設施等工業與民用建筑中。門式剛架輕型房屋鋼結構起源于美國，經歷了近百年的發展，目前已成為設計、制作與施工標準相對完善的一種結構體系。

中文名

門式剛架

特點

體現輕鋼結構輕型、快速、高效、節能環保、方便快捷、節約建設周期；結構堅固、建筑外型新穎美觀、質優價宜、經濟效益明顯；柱網尺寸布置自由靈活、能滿足不同氣候環境條件下的施工和使用要求。

應用范圍

門式剛架輕型房屋鋼結構的主要應用范圍，包括單層工建廠房、民建超級市場和展覽館、庫房以及各種不同類型倉儲式工業及民用建筑等，都是它強有力的競爭領域，有廣泛的市場應用前景。

結構方案

焊接實腹式Ⅰ型截面門式剛架承重結構

名詞解釋

門式剛架為一種傳統的結構體系，該類結構的上部主構架包括剛架斜梁、剛架柱、支撐、檁條、系桿、山墻骨架等。門式剛架輕型房屋鋼結構具有受力簡單、傳力路徑明確、構件制作快捷、便于工廠化加工、施工周期短等特點，因此廣泛應用于工業、商業及文化娛樂公共設施等工業與民用建筑中。門式剛架輕型房屋鋼結構起源于美國，經歷了近百年的發展，目前已成為設汁、制作與施工標準相對完善的一種結構體系。

門式剛架輕型房屋鋼結構可用于廠房、倉庫、超市、體育館、候車室、文化娛樂設施、貿易市場、流動性強的軍隊營房、民政方面抗災救災的重建居所、應急醫療場所等，范圍廣泛。[2]

經濟性比較

輕板剛架與其它傳統結構型式的經濟比較結論如下 （現有主要建筑物，以各自最可靠的應用范圍內綜合造價為基礎，在常用跨度間劃分做比較 單位： 元/m2。單層工業廠房或 磚混 鋼筋混凝土框（排）架 輕板剛架。庫房（檐高8m以內）。跨度 6 ---12m 800左右 600左右。12---24m 1000左右 1200左右 800左右。24m以上 1200以上 1500以上 不超1000。其它單層空間結構 鋼筋混凝土排架平面網架屋蓋 輕板剛架（檐高8m以內）。跨度 15---30m 1200左右 800左右。30m以上 1500以上 不超1000

主要結構方案承重結構主要結構方案

焊接實腹式I型截面門式剛架承重結構由剛架和基礎兩部分組成。這里須著重指出的是，與傳統鋼結構體系在受力計算時傳力路徑明確相比，門式剛架承重結構體系的剛架、檁條（或墻梁）以及壓型鋼板間通過可靠的連接和支撐相互依托，體系受力更趨向于空間化。門式剛架承重結構主要結構方案，按剛架型式分為無內柱凈跨結構和有內柱多跨連續結構兩類，前者跨距可達到48m，而后者之內柱連續跨距可達到30m。

應用時還可根據具體工程，采用單坡和多坡以及不等跨、高等多種型式。基礎型式多采用鋼筋混凝土獨立式基礎。根據建筑對側向位移和變形的不同要求，從節約用鋼量的角度出發，可采用變截面梁柱、基礎鉸接結構方案或等截面柱變截面梁、基礎剛接結構方案。設計時應依實際情況，按最合理的剛架承重結構方案選用。

墻面圍護結構主要結構方案

組合屋面和墻面圍護結構的主要作用是：1）檁條和墻梁作為基本骨架與壓型鋼板組合成屋面和墻面圍護結構，并參與結構受力。2）與支撐系統一起參與縱向傳力和空間協同作用。

檁條和墻梁目前主要的構件型式是采用C型或Z型薄壁型鋼，截面大小均要經受力計算后確定。C型截面與Z型截面相比，強弱軸的力學性能差異較大，且與剛架的連接多為螺栓鉸接，計算時須按簡支考慮（Z型截面間可通過可靠搭接實現剛接，從而可按連續梁計算）。門式剛架輕型房屋鋼結構計算時，風荷載作用面積應取垂直于風向的最大投影面積。[1]

故從受力狀態、計算結果以及構造等角度看，后者更合理一些。所以除門窗洞口以及其它特殊節點處理需要外，應優先選用Z型截面。檁條與墻梁的間距，一般決定于壓型板的板型和規格，并須經過力學計算后確定。但從構造要求的角度上看，一般不超過1.5米。

彩色金屬壓型鋼板，按工廠加工制作的成品型式，分成壓型板單板和復合板兩類。單板主要用于無保溫和隔熱要求的建筑，依托其內側檁條或墻梁組合成屋面和墻面圍護結構。復合板主要用于有保溫和隔熱要求的建筑，按相應的施工和加工工藝，分成現場復合板和工廠復合板兩大系列。

工廠復合板在工廠加工（包括加芯）成成品，現場組合安裝，依托其內側檁條或墻梁，組合成屋面或墻面圍護結構。采用此類復合板現場工作量小，施工快捷，適合于規模較大和工期要求較緊的彩板安裝項目。但設備資金投入量較大，須形成一定的經營規模。

現場復合板在工廠加工成單板，現場夾芯復合。屋面根據不同板型，依托其內側有時甚至包括內部檁條，夾芯后組合成屋面結構。墻面復合板則多利用墻梁作內檁，夾芯后組合成墻面圍護結構。現場復合施工周期較長，但設備資金投入量少，適合中小型經營規模，是目前沒有形成一定產業規模地區，最適用的彩板安裝型式。復合板的夾芯材料目前主要包括聚苯、聚胺酯泡沫、巖棉和玻璃棉等幾類。設計時應根據項目規模、建設周期要求、綜合技術水準以及地區產業發展狀況酌情選擇方案。

支撐系統主要結構方案

支撐系統的主要作用是：1）縱向剛性系桿傳遞縱向水平力。2）水平支撐形成局部剛域，抵抗在柱間和屋面梁間傳遞的水平力作用。3）隅撐的作用則為約束I型截面遠端翼緣板，起到遠端翼緣板平面內支座作用，避免形成局部屈曲；或出平面支點作用，減小翼緣板的出平面計算長度，從而控制出平面穩定性。4）全部支撐系統與檁條或墻梁以及剛架一道組成空間體系，參與空間協同工作。剛性系桿構件主要選用型鋼和鋼管，與剛架通過螺栓鉸接，截面大小一般按壓桿穩定性要求或通過受力計算來決定。

設置主要考慮在剛架轉角和屋脊聯結處（其中屋脊處的剛性系桿，可由用于此處屋脊構造需要的，剛度較大的雙檁條及聯結所代替）。另外，剛性系桿的間距主要取決于剛架構件的出平面穩定性要求，一般應為：在剛架斜梁上12—18m之間，在剛架柱上約8m左右，否則應考慮在其間增設。強調一點的是，剛度較大的吊車梁等均可作為剛性系桿考慮。水平支撐主要分為拉桿支撐和壓桿支撐兩類（又稱拉力系統和壓力系統）。

拉力系統主要用于抵抗較小的水平力作用，和用于水平位移和變形要求不嚴格的建筑，而后者則相反。兩者的界限參考上海地方輕鋼規程規定，為后者吊車噸位應大于5t。水平支撐設置的最佳位置應考慮在每個溫度單元居中設置，并要求屋面梁間和柱間水平支撐須設在同一開間，同時支撐間距按規程規定不應大于60m。另外，建筑的端部第一或第二開間，以及溫度縫兩側開間，考慮空間協同作用的需要，也要設置水平支撐。

水平支撐的構件截面大小主要決定于縱向水平力作用，須經受力計算來確定。隅撐構造是連接于I型截面的遠端翼緣和檁條或墻梁之間，起I型截面遠端翼緣板的板件約束和平面外支點作用。隅撐設置主要在I型截面遠端翼緣板的受壓區，間距應符合避免翼緣板板件屈曲的條件和剛架平面外穩定性計算要求，目前主要按構造要求設置，取間距3m左右。隅撐桿件截面型式多選用小型鋼，規格大小須經過受力計算來確定。

設計常見問題

吊車梁上翼緣寬度偏小，滿足軌道安裝尺寸要求，且存在使用幌動問題，此問題較普遍。吊車10噸以上時，吊車梁受壓翼緣的側向既不加強截面，也不設置水平掣動桁架，造成吊車幌動。某工程屋面坡度角40多度，采用荷載規范規定的體形系數，在大風中倒塌。門式剛架多跨不等高，或帶天窗多跨廠房，風荷載體形系數使用混亂。

廠房為砼柱，屋面梁為H形截面鋼梁，柱頂鉸接，不是門式剛架體系，卻按門式剛架設計。許多電算資料或手算資料不全，檁條、墻梁、墻架柱、柱間支撐，屋面支撐等，特別是節點連接，相當于部分未進行計算。檁條兼作橫向支撐桁架豎桿時，并未對其承載力和作為壓桿的長細比進行驗算。有的廠房檁間不設拉條，影響結構安全。個別工程將交叉支撐僅設在相鄰剛架間的邊柱附近，并未形成水平桁架；不能無條件地選用A級鋼材；絕大多數項目未進行柱腳底板水平反力驗算。

有的廠房溫度區段內未形成獨立空間穩定的支撐體系，不能保證結構剛度。部分項目圖紙未注明焊縫形式和質量級別要求，質量無法保證。屋面橫向支撐和豎向支撐不設在同一柱距內，不能形成剛性空間塊體。有些項目剛架轉折處不設通長剛性系桿，檐口僅有普通檁條，不能保證房屋縱向剛度。

有的二層廠房，不進行整體分析，存在安全問題。有的端板厚度小于16mm。廠房有吊車時，中柱采用搖擺柱。有的項目不設隅撐。抗風柱位置設置不當，未設在屋面水平支撐的節點處。未計算有柱間支撐的柱腳錨栓的上拔力。屋面支撐和柱連支撐連接節點無計算書。

設計規范

目前采用的是“門式剛架輕型房屋鋼結構技術規程CECS102-2002”，在進行屋面檁條和墻面檁條設計過程中可參照“冷彎薄壁型鋼結構技術規范GB 50018-2002”，兩套規范在設計檁條的過程中的區別就在于：根據“冷彎薄壁型鋼結構技術規范GB 50018-2002”，當拉條位于遠端時，可以認為當檁條遠端翼緣受壓時，拉條起到平面外支撐，可減小檁條的計算長度。

參考資料