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轻型门式刚架设计
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§
6-
门式刚架按结构体系分为实腹式和格构式,一般来说
格构式刚架属于普通钢结构范畴,实腹式刚架多属于轻型
钢结构。
《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》规定:轻型门
式刚架承重结构为单跨或多跨实腹式刚架、具有轻型屋盖
和轻型外墙、无桥式吊车或
有起重量不大于20t的
A1~A5工作级别桥式吊车
或3t悬挂式起重机的房屋
结构。
其结构组成如图所示。
檩条
刚架
屋面板
墙面板
墙梁
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在轻型门式刚架结构体系中,承重骨架—刚架采用焊
接工字钢(等截面或变截面)、热轧H型钢或冷弯薄壁型
钢;利用冷弯薄壁型钢做檩条、墙梁;以压型钢板或压型
铝板做屋面、墙面;采用聚苯乙烯泡沫塑料、硬质聚氨酯
泡沫塑料、岩棉、矿棉、玻璃棉等做保温隔热材料。
山墙处可设置由斜梁、抗风柱和墙架组成的山墙,或
直接采用门式刚架。
单跨刚架的梁-柱节点采用刚接,多跨刚架的梁-柱
节点采用刚接和铰接并用,柱脚多按铰接设计,通常为平
板支座,设一对或两对地脚螺栓。
当用于工业厂房且有5t以上桥式吊车时,宜将柱脚设
计成刚接。
6-
①重量轻。
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屋面、墙面多采用轻型材料,重量轻,同时可减小刚
架梁、柱截面,基础也相应减小,使得基础的处理费用相
对较低。
在相同的跨度和荷载条件下,单层门式刚架的自重仅
约为钢筋混凝土结构的1/20~1/30,单层门式刚架承重结
构的用钢量一般为10~30kg/m2。
②柱网布置灵活。
传统的结构形式受屋面板、墙板尺寸的限制,柱距多
为6m,门式刚架结构的维护体系采用金属压型钢板,因
此柱网布置可不受模数限制。
③竖向荷载通常是门式刚架的控制荷载。
一般情况下,地震作用参与的内力组合对刚架设计不
起控制作用。
风荷载产生的吸力可能会使轻型屋面材料、檩条的受
力与通常情况下的受力反向。
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§6-2结构形式和结构布置
6-
门式刚架分为单跨、双跨和多跨以及带挑檐的和带毗
屋的刚架,如图所示。
(a)单跨单坡
(c)单跨双坡
(e)四跨双坡
(d)三跨双坡
(f)双跨多坡
(g)双跨多坡
(j)双跨单坡(带毗屋)
(i)单跨双坡(带挑檐)
(h)双跨双坡
(b)双跨单坡
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设有桥式吊车时,柱宜采用等截面构件。
变截面构件通常改变腹板的高度做成楔形;必要时也
可改变腹板厚度。
结构构件在安装单元内一般不改变翼缘截面,当必要
时可改变翼缘厚度;邻接的安装单元可采用不同的翼缘截
面,两单元相邻截面高度宜相等。
变截面与等截面相比,前者可以适应弯矩变化,节约
钢材,但在构造连接及加工制造方面不如等截面方便,故
当刚架跨度较大或房屋较高时才设计成变截面。
门式刚架轻型房屋的屋面坡度宜取1/8~1/20,在雨水
较多的地区宜取其中的较大值。
6-
6
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刚架高度应根据使用要求的室内净高确定,有吊车的
厂房应根据轨顶标高和吊车净空要求确定,一般平均柱高
~9m,有吊车时柱高不宜大于12m。
门式刚架轻型房屋的檐口高度,应取地坪至房屋外侧
檩条上缘的高度。
门式刚架轻型房屋的最大高度,应取地坪至屋盖顶部
檩条上缘的高度。
门式刚架轻型房屋的宽度,应取房屋侧墙墙梁外皮之
间的距离。
门式刚架轻型房屋的长度,应取两端山墙墙梁外皮之
间的距离。
门式刚架的间距,即柱网轴线在纵向的距离应根据刚
架跨度、荷载条件及使用要求等因素综合考虑,
一般宜为6m,、9m,最大可用12m,
跨度较小时,。
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若设有吊车,吊车梁与柱的连接处宜采用长圆孔。
屋面檩条的布置,应考虑天窗、通风屋脊、采光带、
屋面材料、檩条规格等因素的影响。
屋面檩条一般按等间距布置,但在屋脊处,应沿屋脊
两侧各布置一道檩条,保证屋面板的悬伸长度不要过长
(一般小于200mm)。
屋面压型钢板的厚度和檩条间距应按计算确定。
侧墙墙梁的布置,应考虑设置门窗、挑檐、遮雨篷等
构件和维护材料的要求。
侧墙采用压型钢板作维护面时,墙梁宜布置在刚架柱
的外侧,其间距随墙板板型和规格确定,且不应大于计算
要求的值。
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当有吊车时宜设在温度区段中部,或当温度区段较长
时宜设在三分点处,且间距不宜大于60m;
当建筑物宽度大于60m,在内柱列适当增加柱间支撑。
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,如图所示。
柱间支撑
墙梁
刚架
(b)纵墙
刚架
檩条
屋盖支撑
(a)屋面
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在设有带驾驶室且起重量大于15t桥式吊车的跨间,
应在屋盖边缘设置纵向支撑桁架。
§6-3门式刚架的内力分析和变形计算
6-
门式刚架分为变截面门式刚架和等截面门式刚架两
种,刚架的柱脚多按铰接设计,通常为平板支座,设一对
或两对地脚螺栓,当用于工业厂房且有5t以上桥式吊车
时,宜将柱脚设计成刚接。
铰接变截面门式刚架的计算简图如图所示。
L
h
S
S
Ib1
Ic1
Ib0
Ib2
Ic0
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(1-β)S
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