【⼀建钢构】门式刚架结构的特点、适⽤范围及常⽤形式
轻型门式刚架是梁柱采⽤刚性连接的单层钢结构，其具有结构简单、⾃重轻、受⼒合理、施⼯⽅便等特点，并便于⼯⼚、标准化的加⼯制作。
门式刚架的适⽤范围为轻型⼯业建筑，⽆桥式吊车或仅有起重量不⼤于20t的中、轻级⼯作制桥式吊车或3t悬挂式起重机的单层房屋钢结构。由于门式刚架构件板件厚度较薄，其不宜⽤于较强腐蚀介质的环境中。 门式刚架根据结构类型可分为单跨（图3-1a）、双跨（图3-1b）、多跨（图3-1c）刚架以及带挑檐的（图3-1d）和带毗屋的（图3-1e）刚架等形式。多跨刚架中间柱与斜梁的连接⼀般采⽤铰接，多跨刚架宜采⽤双坡或单坡屋盖（图3-缎纹织物
1f），必要时也可采⽤由多个双坡屋盖组成的多跨刚架形式（图3-1g）。其梁柱截⾯可为等截⾯或变截⾯，柱脚⼀般为铰接或刚接。
⼀、建筑物长与宽的选择
⼀般来说，在布置柱⽹时应遵循长度⼤于宽度的原则，能减轻刚架⽤钢量，同时也能减少柱间⽀撑的风荷载，从⽽降低⽀撑系统的⽤钢量。调速皮带轮
例1：建筑物尺⼨为60x50m，则在布置⼚房时应将60m作为长度⽅向，50m作为跨度⽅向，即：60(L)x50（W），⽽不是50（L）x60(W).
⼆、柱距选择
技术经济⽐较表明，标准荷载作⽤下的最经济柱距是8～9m，超过9m时，屋⾯檩条与墙架体系的⽤钢量增加太多，综合造价并不经济。这⾥标准荷载是指：屋⾯活载0.3KN/m2，基本风压0.5KN/m2，当荷载更⼤时，经济柱距应相应减少。对于带有10吨以上⾏车的⼚房，经济柱距应该是6～7m。
在布置柱距时，如需采⽤不等柱距时，应尽量将端跨柱距布置得⽐中间跨⼩，这是由于端跨风荷载要⽐中间跨⼤，另外在采⽤连续檩条设计时，端跨的挠度及跨中弯距总是⽐其他跨要⼤。采⽤较⼩的端跨能使屋⾯檩条设计更⽅便节省。
例1：建筑物长度 = 70m
经济柱距可取：1 @ 7 + 7 @ 8 + 1 @ 7 或者1 @ 8 + 6 @ 9 + 1 @ 8
例2：建筑物长度 = 130m ，⾏车10吨
经济柱距可取：*****+17@7+*****或者20 @ 6.5
家用电动绞肉机三、合理跨度的确定
不同的⽣产⼯艺流程和使⽤功能在很⼤程度上决定着⼚房跨度，有的业主甚⾄要求轻钢⽣产⼚家根据⾃⼰的使⽤功能，确定较为经济的跨度。在尽可能满⾜⽣产⼯艺和使⽤功能上，应根据房屋的⾼度确定合理的跨度。⼀般情况下，当柱⾼、荷载⼀定时，适当加⼤跨度，刚架的⽤钢量增加不太明显，但节省空间，基础造价低，综合效益较为可观。通过⼤量计算发现，当檐⾼6m、柱距为7.5m，荷载情况完全⼀致下，跨度在18-30m之间的刚架单位⽤钢量（Q345-B）为10-15kg/ m2，当跨度在21-48m之间的刚架单位⽤钢量为12-24kg/m2 ，当檐⾼为12m、跨度超过48m时宜采⽤多跨刚架（中间设置摇摆柱），其⽤钢量较单跨刚架节约40%以上，因此设计门式刚架时应根据具体要求选择较为经济的跨度，不宜盲⽬追求⼤跨度。 四、屋⾯坡度选择
微小件精密加工四、屋⾯坡度选择
屋⾯坡度需要按照屋⾯板的构造与排⽔坡⾯长度及柱结构⾼度等综合因素考虑确定，⼀般取1/10~1/30。研究表明不同的屋⾯坡度对刚架的⽤钢量有较⼤的影响。
以下为我们通过对单跨42m，檐⼝⾼度为6m的在不同屋⾯坡度下的⽤钢量进⾏计算分析得出的结果，
当屋⾯坡度为 0.5:10 时，⼀榀框架重量为：3682 Kg
当屋⾯坡度为 1.0:10 时，⼀榀框架重量为：3466 Kg
当屋⾯坡度为 1.5:10时，⼀榀框架重量为：3328 Kg
当屋⾯坡度为 2.0:10时，⼀榀框架重量为：3240 Kg
可以看出，对于单跨刚架，⼀种较好的减少刚架重量的⽅式是增⼤屋⾯坡度，坡度越⼤⽤钢量越节省。
然⽽对于多跨框架来说情况就不同了，坡度⼤反⽽会增加框架⽤钢量，这是由于⼤的坡度将导致内柱长度增加。当建筑物跨度较⼤时，坡度增加能降低屋⾯钢梁的挠度。
通过研究计算，较经济的坡度为：
多跨建筑：1:20
单跨，跨度⼩于45 m： 0.5:10
单跨，跨度⼩于60m：1.5:10 单跨，跨度⼤于60 m：2.0:10
实际上，屋⾯坡度的选取还与建筑有⽆⼥⼉墙有关系，坡度则增⼤将会导致⼥⼉墙造价的增加。
五、檐⼝⾼度选择
檐⼝⾼度对造价影响较⼤，主要表现为以下⼏个⽅⾯：
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1．檐⼝⾼度增加将导致墙⾯板⾯积增加，墙⾯檩条增加，同时柱的⽤钢量也将增加；
2．如果钢柱⽆侧向⽀撑（如中柱，或边柱⽆法设置隅撑），则檐⼝⾼度对框架重量影响将更为突出；
3．檐⼝⾼度增加，将导致作⽤在框架上的风荷载增加。如果檐⼝⾼度/建筑宽度>0.8，为控制侧向位移，有时甚⾄需要将柱脚由铰接改为刚接。
檐⼝⾼度由以下因素决定：
1．檐⼝处的净⾼要求；
2．有夹层时，夹层的净⾼要求及夹层梁⾼度；
3．有吊车时，吊车梁及吊车吊钩⾼度。
六、温度区段
根据轻钢规程，最⼤纵向长度不⼤300m，横向不应⼤于150m。纵向温度区段的伸缩缝设置可采⽤双柱布置（图3-
2a），或者将檩条连接采⽤椭圆孔的单柱伸缩缝(图3-2b)。
这⾥需要说明的是规程所规定的最⼤长度并⾮是所有建筑都允许所能达到的长度。对于不同建筑，应根据建筑物本⾝的
钻孔灌注桩泥浆这⾥需要说明的是规程所规定的最⼤长度并⾮是所有建筑都允许所能达到的长度。对于不同建筑，应根据建筑物本⾝的使⽤条件，所在地的⾃然条件，根据计算所能出最⼤的温度区段。
七、⽀撑布置
（⼀）⽀撑的作⽤
在门式刚架柱⽹的每个温度区段间，应布置完整的⽀撑体系，以形成完整的空间结构体系。轻型门式刚架沿宽度⽅向的横向稳定性，是通过刚架的⾃⾝刚度来抵抗所承受到的横向荷载⽽保证的。由于在长度⽅向的纵向结构刚度较弱，需要沿纵向设置⽀撑，以保证其纵向稳定性。⽀撑所受⼒主要是纵向
风载、吊车刹车⼒和地震作⽤以及温度作⽤等；计算⽀撑内⼒时⼀般假定节点为铰接，并忽略偏⼼的影响，并且⼀般的⽀撑都是按拉杆考虑。所以，⼀般适宜双向布置。
（⼆）⽀撑的常见类型
图3-3显⽰了屋⾯⽀撑的⼀般布置⽅式及作⽤在⼭墙上的风荷载的⼒的传递路径。轻型门式刚架常⽤的柱间⽀撑类型见图3-4。由于建筑功能及外观要求，或者⼯艺设备布置，上述⽀撑都不允许使⽤时，可考虑使⽤纵向框架。这时需要利⽤柱弱轴的抗弯刚度。
（三）⽀撑设置的基本原则
1．尽管有的屋⾯板有⼀定的蒙⽪效应，但这种作⽤⽬前还很难去量化，因此在设计⽀撑时还不能考虑这种蒙⽪效应；2．柱间⽀撑应尽量与屋⾯⽀撑设在同⼀跨，当由于墙⾯有门洞⽽⽆法设置时，可以将柱间⽀撑设在临跨;
3．通常来说，⽀撑的间距⼀般不宜超过5跨；当⽆吊车时宜取30~45m，有吊车时，间距⼀般不宜⼤于60m；
4．屋⾯⽀撑需要在屋脊处断开。（见图3-3）
5．以下情况需要考虑设置纵向⽔平屋⾯⽀撑
（1）当有抽柱时，如局部抽柱，仅局部设纵向⽀撑即可，见图3-5a；
（2）当柱距较⼤，边柱采⽤假墙架柱的⽅案时，见图3-5b；
（3）吊车吨位⼤于15吨，且带有驾驶室。
6．当建筑宽度⼤于60m时，在内列柱宜适当增加柱间⽀撑，当不能布置交叉⽀撑时，可采⽤图3-4b，3-4c的⽀撑形式。也可以不增加内部柱间⽀撑⽽采取加⼤屋⾯⽀撑或柱间⽀撑的规格的⽅式，此时需要严格进⾏内⼒计算，确保⽀撑受⼒安全。
7．在同⼀柱列，不应将不同类型的⽀撑混⽤，否则刚度⼩的⽀撑受⼒⼩，起不到应有的作⽤，⽽刚度⼤的⽀撑由于超负荷⼯作⽽破坏。柱间⽀撑应优选选择使⽤交叉⽀撑。
8．下列情况柱间⽀撑需要分层设置。
（1）当有⾼低跨时（或带有通长⼤⾬蓬时），需要在⾼低跨处（或⼤⾬蓬处）分层设置柱间上⽀撑和下⽀撑（见
3−6a)；
（2）当檐⼝⾼度⼤于9m，可根据⽀撑的夹⾓设置双层柱间⽀撑，交叉⽀撑与⽔平⾯的夹⾓以45°为佳，不宜⼤于55°；
（3）有吊车时，需在吊车梁处分层设置柱间上⽀撑和下⽀撑。端开间可不设下层⽀撑以减少吊车梁的温度应⼒（见
3−6b)。
9．柱间交叉⽀撑可选⽤张紧的圆钢、⾓钢或圆（⽅）管，当柱间⽀撑所承受的内⼒较⼤或⼚房吊车吨位⼤于5吨，不宜使⽤圆钢⽀撑，此时可采⽤⾓钢⽀撑或圆（⽅）管⽀撑。
（四）隅撑的作⽤与设置
隅撑的作⽤主要是阻⽌梁的下翼缘及柱的内侧翼缘失稳。并在设计计算中作为减少梁柱的平⾯外计算长度的最不利侧向⽀撑间的最⼤间距。隅撑之所以要设，是因为刚架斜梁的受⼒的变化。在恒荷载和活荷载等荷载组合作⽤下，⼀般的梁受⼒是上翼缘受压，下翼缘受拉，这样檩条与钢梁的有效连接为梁上翼缘的稳定提供了可靠的⽀撑，上翼缘的稳定可以保证。但是在受到风吸⼒荷载作⽤时时，下翼缘受压，上翼缘受拉，这样下翼缘的稳定性没有可靠的平⾯外⽀撑，因此需要在梁的下翼缘上加设隅撑给钢梁的下翼缘提供⽀撑。隅撑⼀边与梁的下翼缘连接，⼀边与檩条连接。隅撑通常为隔道设置，所以⼀般情况下梁的平⾯外计算长度取两倍的檩条间距。隅撑的做法参见图3-7。
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