轻型钢结构门式钢架设计流程简介
轻型钢结构时钢材厚度较薄、使用经济截面且荷载较轻、使用年限不太长的结构，由承重构件。轻质围护结构与配套的保温隔热材料及各种连接件、零配件和密封材料所组成。
门式刚架轻型房屋钢结构适用范围：单跨或多跨，跨间内可设置夹层，屋面坡度可以为1/8~1/20，但一般厂房屋面坡度常取1/20（5%），吊车工作级别不高于A5、起重量不宜超过20t，檐口高度一般为4.5~9m，不超过18m。
门式刚架结构的特点：
1，采用轻型屋面，可减小梁柱截面及基础尺寸。
2.刚架侧向刚度可就檩条和墙梁的隅撑保证，以较少纵向刚性构件和减小翼缘宽度。
3.跨度较大的刚架可采用改变腹板高度、厚度及翼缘宽度的变截面。
4.刚架的腹板允许其部分失稳，利用其屈曲后的强度，按有效宽度设计，可通过在关键部位设置加劲肋来减小腹板厚度，。
5.竖向荷载通常是设计的控制荷载，地震作用一般不起控制作用。但当风荷载较大或房屋较高时，风荷载的作用不应忽视。
一 厂房建筑尺寸及结构形式
1.1 工程名称：天津神硕能源科技有限公司厂房 1.2 工程简介：
本工程采用门式刚架轻型房屋钢结构。厂房总宽度78m，共分4跨,其中主体结构3跨，跨度各21m，局部附房1跨，跨度15m；厂房总长度105m；厂房刚架榀数15榀，其中三跨刚架榀数8榀，带局部附房4跨刚架榀数7榀；屋面坡度5%。
二 荷载取值
屋面永久荷载：
彩色压型钢板 0.15kN/m2 屋面檩条及保温 0.15kN/m2 屋面活荷载： 0.30kN/m2
2
0.50kN/m（用于檩条计算）
2
设备吊挂活荷载： 0.15kN/m 屋面雪荷载： 0.40kN/m2
2
基本风压： 0.50kN/m 地面粗糙度为B类
三 带吊车的门式钢架应首先根据吊车样本确定牛腿高度、檐口高度
3.1吊车样本
吊车工作制及相应的工作级别
吊车工作制 吊车种类举例 工作级别 A1~A2 A3~A5 轻级工作制 安装、维修用的起重机 中级工作制 生产车间及仓库用的一般软钩吊车 根据神硕甲方提供吊车厂家样本： 16tLDA型电动单梁桥式起重机一台，轮距19.5m，起升高度9m，起重机总重：8.64t，最大轮压104.7kN，最小轮压16.8kN；
10tLDA型电动单梁桥式起重机两台，轮距19.5m，起升高度9m，起重机总重：7.10t，最大轮压80.0kN，最小轮压12.8kN。
小车重取值为0.4×起重量（如无具体说明情况下）。
3.2 牛腿高度的确定
在16t吊车样本中，H1是吊钩起吊高度到轨顶标高的距离，此次吊车样本中为1877mm；H2是轨顶标高到吊车主梁的距离此次吊车样本中为1123mm ；其上有200mm的安全距离。
在确定牛腿高度时，先确定吊车的起吊高度，此次甲方要求起吊高度为6.5m，即轨顶标高为6.5m+H1;轨道选用GDDL-2,高度为140mm;吊车梁高度为700mm;
牛腿最低顶标高为：
6500+H1-140-700-20=7517mm， 故此次牛腿标高设定为7.600m。
3.3 檐口高度的确定
吊车主梁顶标高为：
7600+20+700+140+H2=9583mm，
设备需要净空为300mm，主刚架梁高650mm， 则檐口最低高度为：
9583+200+300+650=10733mm，故此次檐口标高设定为11.300m。
四 结构平面布置
4.1屋面横向支撑
1） 屋面支撑的主要作用是承担和传递纵向水平荷载，保证屋架的整体稳定。 2）
厂房单元两端第一开间各设一道横向水平支撑，中间每隔约60m（净距）再设一道。如果第一开间内不能设置时，可设置在第二开间内，但必须注意，第一开间内相应传递水平荷载的杆件应该设计成压杆。
3）
在建筑物内，当柱列有不同柱距时，或当建筑物有高低跨变化时，应设置纵向水平支撑提高结构的整体性，调整结构抗侧刚度的分布，以求减小各刚架柱纵向水平位移的差异，使结构受力均匀、合理。当建筑物平面布置不均匀时，如果局部凸出、凹进、抽柱等情况时，为提高结构的整体抗侧力，在上述区域均需设置纵横向封闭的连续水平支撑系统。
屋盖水平支撑中交叉腹杆按受拉构件设计，满足强度、长细比要求，长细比限值400。压杆同屋面系杆。
4.2屋面系杆
1）柱间及屋脊处沿房屋全长必须设置 2）
刚性系杆按压杆考虑，需要满足强度、长细比、稳定性要求，可用钢管，也可采用双角钢。在建筑物跨度较小、高度较低的情况下，可由檩条兼任，但檩条按压弯构件设计，并应保证檩条平面外的长细比和稳定性。
目前程序PKPM工具箱中只能把系杆归于多层柱间支撑中计算，且只能以角钢计算。实际工程中可手算。
4.3柱间支撑
柱间支撑的作用：
1）与框架柱组成刚强纵向框架，以保证厂房骨架的整体稳定和纵向刚度； 2）为框架柱平面外提供可靠的支撑或减少柱在框架平面外的计算长度；
3）承受厂房端部山墙的风荷载，吊车纵向水平荷载及其他纵向力（如温度应力等）；
4）在地震区承受厂房的纵向水平地震作用。 柱间支撑的组成；
1）屋架端部高度范围内的竖向支撑和上、下系杆；
2）在吊车梁或吊车桁架以上至屋架下弦间设置的上段柱支撑； 3）在吊车梁或吊车桁架以下至柱脚处设置的下段柱支撑和下段柱系杆。
柱间支撑的布置应满足下列条件： 1）应满足房屋生产净空的要求。
2）应满足房屋纵向刚度的要求，同时还应考虑柱间支撑的设置对房屋结构温度变形的影响及由此产生的附加应力。
3）柱间支撑的设置应与屋盖支撑布置相协调，一般均与屋盖上、下弦横向支撑及垂直支撑设在同一柱距内。
4）每一温度区段的每一列柱，一般均宜设置柱间支撑。
5）下段柱支撑的位置是决定纵向结构变形的方向和产生温度应力的大小，因此，应尽可能设在温度区段的中部。
6）等截面柱的柱间支撑，一般在沿柱的中心线设置单片支撑。 柱间支撑的截面形式：
1）单片支撑常采用单角钢、两个角钢组成的T型截面、两槽钢组成的工字型截面或方管截面。
2）双片支撑一般采用不等边角钢以长肢与柱连接及由槽钢组成的截面形式。 3）双片支撑之间采用缀条相连接，当双片支撑的间距小于600mm时采用横杆式，当双片支撑的间距大于600mm时则采用斜杆式。
此次设计欠缺点：
在抗震规范9.2.15中第一条，
厂房单元的各纵向柱列，应在产房单元中部布置一道下柱柱间支撑； （厂房中间下部柱间支撑是必须设置的）
当7度厂房单元长度大于120m，8度和9度厂房单元大于90m时，应在厂房单元1/3区段内各布置一道下柱支撑；
（厂房总长度过长的情况，应在隔1/3区段设置柱间支撑）
当柱距数不超过5个且厂房长度小于60m，亦可在厂房单元的两端布置下柱支撑； （厂房总长度过小的情况，可将中部设置的柱间支撑改为分别放置在两端） 上柱柱间支撑应布置在厂房单元两端和具有下柱支撑的柱间。 （上柱柱间支撑在厂房两端和中间都是必须设置的）
综上所述，得出结论，一般厂房两端的下柱柱间支撑是不用设置的。这次神硕能源厂房均设置了下柱柱间支撑，其实无形间增加了用钢量。 柱间支撑设置原则：
1）柱间支撑斜杆倾角35~55度间
2）单层柱间支撑斜杆一般按拉杆考虑；如果建筑高度较高时，柱间支撑可设计为两层或三层，斜杆设计为拉杆，但水平杆件必须设置，且应按刚性压杆设计。杆件需满足强度及长细比要求。
柱间支撑计算可采用PKPM工具箱计算。
4.4隅撑
隅撑是是实腹式门式刚架轻型钢结构房屋中特有的构件。隅撑设置在刚架斜梁下翼缘与檩条之间或刚架边柱内翼缘与墙梁之间。对刚架斜梁和刚架边柱的稳定性起支撑作用。隅撑是一种辅助杆件，不独立成为一个系统。刚架斜梁隅撑的作用是防止斜梁在下翼缘受压时出现侧向失稳。
隅撑一般采用角钢，与檩条或墙梁的夹角不应小于35度，最小可采用40X4角钢。隅撑使用螺栓与横梁或边柱和檩条或横梁相连。
隅撑按轴心受压构件计算，可采用PKPM工具箱计算。
五 构件截面尺寸的初步确定
5.1刚架柱与刚架梁
建立计算模型时必须初步确定构件的截面尺寸，选择截面尺寸时必须保证构件各板件的尺寸能满足基本构造要求，以保证构件整体稳定
与局部稳定的前提，主要由构件的长细比与高厚比确定。 受压构件长细比限值 构件类别 长细比限值 备注 主要构件 180 在永久荷载与风荷载组合作用下受压的构件，其长其他构件，支撑与隅撑 220 细比不宜大于250 受拉构件长细比限值 受静态荷载或间接承受动构件类别 直接承受动态荷载的结构 态荷载的结构 桁架构件 350 250 吊车梁与吊车桁架以下的300 —— 柱间支撑 其他支撑 400 —— 斜梁截面的高度可取跨度的1/20~1/55
h梁=75m/20~75m/55=375mm~136.3mm
柱截面高度取柱高的1/10~1/20
h柱=10m/10~10m/20=1000mm~500mm
截面高度与宽度之比h/b可取2~5（梁端可取h/b≤6.5）
截面的高度h与宽度b通常以10mm为模数，翼缘板厚度t≥6mm时，以2mm为模数，腹板厚度tw可取4、5、6mm及>6mm，超过6mm以2mm为模数。
为了保证梁柱等主要构件的局部稳定性，工字型截面构件受压翼缘板的自由外伸宽度b与其厚度t应满足：
b/t?15235/fy 工字型截面构件腹板的计算高度hw与其厚度tw之比应满足：
hw/tw?250235/fy 工程采用强度等级为Q345的钢材，则：
235/fy?235/345?0.8
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