門式剛架結構體系基本說明與設計要點   

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1.門剛結構體系基本情況

門式剛架輕型鋼結構主要指承重結構為單跨或多跨實腹門式剛架、具有輕型屋蓋和輕型外牆、可以設置起重量不大于 20t 的 A1～A5 工作級别橋式吊車或 3t 懸挂式起重機的單層鋼結構房屋。

在輕型門式剛架結構體系中，屋蓋應采用壓型鋼闆屋面闆和冷彎薄壁型鋼檩條，主剛架可采用變截面實腹剛架，外牆宜采用壓型鋼闆牆闆和冷彎薄壁型鋼牆梁，也可以采用砌體外牆或底部為砌體、上部為輕質材料的外牆。主剛架斜梁下翼緣和剛架柱内翼緣的出平面穩定性，由與檩條或牆梁相連接的隅撐來保證。主剛架間的交叉支撐可采用角鋼或張緊的圓鋼。

單層門式剛架輕型房屋可采用隔熱卷材做屋蓋隔熱和保溫層，也可以采用帶隔熱層的闆材作屋面門式剛架輕型房屋屋面坡度宜取 1/8～1/20，在雨水較多的地區宜取其中較大值。

門式剛架尺寸應符合下列規定：

(1)、門式剛架的跨度，應取橫向剛架柱軸線間的距離。

(2)、門式剛架的高度，應取地坪至柱軸線與斜梁軸線交點的高度。門式剛架的高度，應根據使用要求的室内淨高确定，設有吊車的廠房應根據軌頂标高和吊車淨高要求而定。

(3)、柱的軸線可取通過柱下端（較小端）中心的豎向軸線。工業建築邊柱的定位軸線宜取柱外皮。斜梁的軸線可取通過變截面梁段最小端中心與斜梁上表面平行的軸線。

(4)、門式剛架輕型房屋的建築尺寸：其檐口高度，應取地坪至房屋外側檩條下緣的高度；其最大高度，應取地坪至屋蓋頂部檩條上緣的高度；其寬度，應取房屋側牆牆梁外皮之間的距離；其長度，應取兩端山牆牆梁外皮之間的距離。

(5)、門式剛架的跨度，單跨宜為 12～48m，以 3m 為模數。邊柱的寬度不相等時，其外側要對齊。

(6)、門式剛架的高度，宜為 4.5～9.0m，必要時可适當加大。當有橋式吊車時不宜大于 12m。

(7)、門式剛架的間距，即柱網軸線在縱向的距離宜為 6m，也可采用 7.5m 或 9m，最大可用 12m。跨度較小時可用 4.5m。

(8)、挑檐長度可根據使用要求确定，宜采用 0.5～1.2m，其上翼緣坡度宜與斜梁坡度相同。門式剛架的形式分為單跨雙坡、雙跨單坡、多跨雙坡以及帶挑檐和帶毗屋的剛架等。多跨剛架中間柱與剛架斜梁的連接，可采用鉸接。多跨剛架宜采用雙坡或單坡屋蓋，必要時也可采用由多個雙坡單跨相連的多跨剛架形式。

單層輕型門式剛架結構是指以輕型焊接 H 形鋼（等截面或變截面）、熱軋 H 形鋼（等截面）或冷彎薄壁型鋼等構成的實腹式門式剛架或格構式門式剛架作為主要承重骨架，用冷彎薄壁型鋼（槽形、Z 形等）做檩條、牆梁；以壓型金屬闆（壓型鋼闆、壓型鋁闆）做屋面、牆面；采用聚苯乙烯泡沫塑料、硬質聚氨酯泡沫塑料、岩棉、礦棉、玻璃棉等作為保溫隔熱材料并适當設置支撐的一種輕型房屋結構體系。

在目前的工程實踐中，門式剛架的梁、柱多采用焊接 H 形變截面構件，單跨剛架的梁柱節點采用剛接，多跨則大多剛接和鉸接并用；柱腳可與基礎剛接或鉸接；圍護結構多采用壓型鋼闆；保溫隔熱材料多采用玻璃棉。

2.設計要點

(1)由于門式剛架結構構件的抗彎剛度、抗扭剛度較小，結構的整體剛度較弱，因此設計時應考慮運輸和安裝過程中要采取的必要措施，防止構件發生彎曲和扭轉變形。

(2)要重視支撐體系和隅撐的布置，重視屋面闆、牆面闆與構件的連接構造，使其能參與結構的整體工作。

(3)組成構件的杆件較薄，設計中應考慮對制作、安裝、運輸的要求。

(4)設計中應充分考慮鏽蝕對結構構件截面削弱的影響。

(5)門式剛架的梁柱多采用變截面杆件，梁柱腹闆在設計時考慮利用屈曲後的強度，所以塑性設計不再适用。

(6)設計中對輕型化帶來的後果必須注意和正确處理，比如風力可使輕型屋面的荷載反向等。支撐結構設計要屋面支撐

1） 門式剛架的屋面支撐應和系杆、斜梁構成幾何不變的桁架體系。

2） 在房屋的每個溫度區段或分期建設的區段中，應分别設置獨立的空間穩定結構的支撐體系。

3） 柱距越大，吊車起重量越大且工作級别越高，支撐的剛度應越大。

4） 地震區的支撐應适當增加，并加強節點構造。

5） 屋面支撐一般采用交叉支撐形式，僅按軸心拉杆設計，不考慮壓杆的工作。非地震區，考慮用圓鋼截面作為支撐。此時由于圓鋼末端設有特殊的張緊裝置，可以不控制其長細比。地震區或風荷載較大時，一般用型鋼截面作為支撐，支撐一般按長細比控制，當荷載較大時，還應根據内力情況，驗算材料強度。

6） 系杆一般按壓杆設計，常用截面為圓管截面。

柱間支撐

1） 廠房的每一開間每一柱列，都應設置柱間支撐，且邊柱與中柱柱列應在同一開間内。

2） 有吊車時，柱間支撐應在牛腿上下分别設置上柱支撐和下柱支撐。

3） 當抗震設防烈度為 8 度或者有橋式吊車時，廠房單元兩端開間宜設置上柱支撐。

4） 廠房各柱列的柱頂及屋脊的位置應設置通長的水平系杆。

5） 柱間支撐的形式主要有十字形，人字形和門形等。十字形支撐傳力直接，構造簡單，用料節省，剛度較大，是應用較多的一種形式；人字形和門形主要用于柱距較大或于建築功能限制不能使用十字支撐的情況。

6） 十字形支撐的設計，一般僅按受拉杆件進行設計，不考慮壓杆的工作。在布置時，其傾角一般按 35 度～55 度考慮。

7） 柱截面高度小于 800mm 時，一般多是沿着柱子中心線設置單片支撐。其截面形多為單角鋼組成的 T 形或兩槽鋼組成的工字鋼截面。有吊車時，一般用雙片支撐。

8） 柱間支撐的截面大小可由計算确定，并驗算其長細比，對荷載不大的情況，一般由長細比控制。

9） 山牆風荷載由獨立溫度區段的所有柱間支撐承擔，計算時，可按柱列求得，然後再平均分配到每道柱間支撐，分層時，可分别求出。

10） 吊車的縱向制動力由下柱柱間支撐承擔。可按《建築結構荷載規範》GB50009-2012第 6.1.2 條第一款

11） 縱向地震作用計算可按柱列法進行，計算按兩個質點考慮。

12） 縱向地震作用不與山牆風荷載和吊車的縱向制動力同時組合。

3.結構形式和結構布置

3.1 結構形式

門式剛架的結構形式按跨度可分為單跨、雙跨和多跨，按屋面坡脊數可分為單脊單坡、單脊雙坡、

多脊多坡。屋面坡度宜取 1/20～1/8。單脊雙坡多跨剛架，用于無橋式吊車的房屋時，當剛架柱不是特

别高且風荷載也不是很大時，依據“材料集中使用的原則”，中柱宜采用兩端鉸接的搖擺柱方案。門式

剛架的柱腳多按鉸接設計，當用于工業廠房且有 5t 以上橋式吊車時，宜将柱腳設計成剛接。

3.2 結構布置

3.2.1 剛架的建築尺寸和布置。

門式剛架的跨度宜為 12～48m，當柱寬度不等時，其外側應對齊。高度應根據使用要求的室内淨高

确定，宜取 4.5～9m。縱向溫度區段小于 300m，橫向溫度區段小于 150m（當有計算依據時，溫度區段可

适當放大）。

3.2.2 檩條和牆梁的布置

檩條間距的确定應綜合考慮天窗、通風屋脊、采光帶、屋面材料、檩條規格等因素按計算确定，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。側牆牆梁的布置應考慮

門窗、挑檐、雨蓬等構件的設置和圍護材料的要求确定。

3.2.3 支撐和剛性系杆的布置

(1)在每個溫度區段或分期建設的區段中，應分别設置能獨立構成空間穩定結構的支撐體系。

(2)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。

(3)端部支撐宜設在溫度區段端部的第一或第二個開間。柱間支撐的間距應根據房屋縱向受力情況及安裝條件确定，一般取 30～45m，有吊車時不宜大于 60m。

(4)當房屋高度較大時，柱間支撐應分層設置；當房屋寬度大于 60m 時，内柱列宜适當設置支撐。

(5)當端部支撐設在端部第二個開間時，在第一個開間的相應位置應設置剛性系杆。

(6)在剛架的轉折處（邊柱柱頂、屋脊及多跨剛架的中柱柱頂）應沿房屋全長設置剛性系杆。

(7)由支撐斜杆等組成的水平桁架，其直腹杆宜按剛性系杆考慮。

(8)剛性系杆可由檩條兼做，此時檩條應滿足壓彎構件的承載力和剛度要求，當不滿足時可在剛架斜梁間設置鋼管、H 型鋼或其他截面形式的杆件。

(9)當房屋内設有不小于 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。

4.荷載及荷載組合

4.1 永久荷載

永久荷載包括結構構件的自重和懸挂在結構上的非結構構件的重力荷載，如屋面、檩條、支撐、吊頂、牆面構件和剛架自重等。

4.2 可變荷載

可變荷載包括屋面活荷載（設計屋面闆和檩條時應考慮施工和檢修集中荷載，其标準值為 1kN）、屋面雪荷載和積灰荷載、吊車荷載、地震作用、風荷載等。

4.3 荷載組合

荷載組合一般應遵從《建築結構荷載設計規範》GB50009-2012的規定，針對門式剛架的特點，《門式剛架輕型房屋鋼結構技術規範》GB51022-2015 給出下列組合原則：

(1)屋面均布活荷載不與雪荷載同時考慮，應取兩者中較大值。

(2)積灰荷載應與雪荷載或屋面均布活荷載中的較大值同時考慮。

(3)施工或檢修集中荷載不與屋面材料或檩條自重以外的其他荷載同時考慮。

(4)多台吊車的組合應符合《建築結構荷載設計規範》的規定。

(5)當需要考慮地震作用時，風荷載不與地震作用同時考慮。

5.控制指标

5.1 構件控制指标

門式剛架構件驗算最顯著的特點是考慮腹闆屈曲後強度，這樣能充分發揮材料的性能。

強度應力比：大于上限為不足，小于下限為過大。

穩定應力比：大于上限為不足，小于下限為過大。

抗剪應力比：大于上限為不足，小于下限為過大。

局部穩定:需要滿足翼緣外伸 15 ，腹闆在滿足 250 的前提下取有效截面。受壓杆件長細比：大于 180 為不滿足。

5.2 整體控制指标

結構柱頂水平位移：按規範表格 3.3.1 規定的限值，無吊車大于 1/60 為不足；有不帶操作室吊車的廠房大于 1/180 為不足；有帶操作室吊車的廠房大于 1/400 為不足。受彎構件的撓度與其跨度的比值：不應大于規範表格 3.3.2 規定的限值。由于柱頂位移和構件撓度産生的屋面坡度改變值，不應大于坡度設計值的 1/3。