轻型门式刚架结构简介

一、结构组成    轻型门式刚架的结构体系包括以下组成部分：
    （1）主结构：横向刚架（包括中部和端部刚架）、楼面梁、托梁、支撑体系等。
    （2）次结构：屋面檩条和墙面檩条等。
    （3）围护结构：屋面板和墙板。
    （4）辅助结构：楼梯、平台、扶栏等。
    （5）基础。
     图 1 给出了轻型门式刚架组成的图示说明。

                               
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图 1 轻型门式刚架的组成
    二、结构形式
    在门式刚架轻型房屋钢结构体系中，屋面宜采用压型钢板屋面板和冷弯薄壁型钢檩条，外墙宜采用压型钢板墙面板和冷弯薄壁型钢墙梁。主刚架由边柱、刚架梁、中柱等构件组成。边柱和梁通常根据门式刚架弯矩包络图的形状制作成变截面，以达到节约材料的目的。根据门式刚架横向平面承载、纵向支撑提供平面外稳定的特点，要求边柱和梁在横向平面内具有较大的刚度，一般采用焊接工字形截面。中柱以承受轴压力为主，通常采用强弱轴惯性矩相差不大的宽翼缘工字钢、矩 形 钢管或圆管截面，主刚架的下翼缘和刚架柱内翼缘出平面的稳定性，由与檩条或墙梁相连接的隅撑来保证，主刚架间的交叉支撑可采用张紧的圆钢。刚架的主要构件运输到现场后通过高强度螺栓节点相连。典型的主刚架如图 2 所示，典型的主刚架节点连接形式如图 3 所示。

                               
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(a) 门式刚架弯矩包络图           (b) 门式刚架梁柱截面形式

                               
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(c) 单跨双坡                (d) 双跨

                               
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  (e) 双跨                           (f) 多跨

                               
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(g) 带挑檐                (h) 带毗屋

                               
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(i) 单跨单坡             (j) 双跨单坡
图 2 主刚架包络图及基本形式

                               
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图 3 主刚架典型连接节点
    三、结构平面布置
    轻型门式刚架的跨度和柱距主要根据工艺和建筑要求确定。结构布置要考虑的主要问题是温度区间的确定和支撑体系的布置。
    考虑到温度效应，轻型门式刚架结构建筑的纵向温度区段长度不应大于 300m ，横向温度区段不应大于 100m 。当建筑尺寸超过时，应设置温度伸缩缝。温度伸缩缝可通过设置双柱，或设置次结构及檩条的可调节构造来实现，吊车梁与柱的连接处宜采用长圆孔。
    支撑布置的目的是使每个温度区段或分期建设的区段建筑能构成稳定的空间结构骨架。布置的主要原则如下：
    （1）屋盖的横向支撑宜布置在温度区间的第一个或第二个开间。当布置在第二个开间时，第一开间的相应位置应设置刚性系杆。
    （2）柱间支撑的间距应根据房屋纵向柱距、受力情况和安装条件确定。当无吊车时，宜取 30m ～ 45m ；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，且柱距不宜大于 60m 。
    （3）柱间支撑和屋面支撑必须布置在同一开间内，形成抵抗纵向荷载的支撑桁架。支撑桁架的直杆和单斜杆应采用刚性系杆，交叉斜杆可采用柔性构件。刚性系杆是指圆管、 H 形截面、 Z 或 C 型冷弯薄壁截面等；柔性构件是指圆钢、拉索等只受拉截面。柔性拉杆必须施加预张力以抵消由于自重作用引起的下垂。
    （4）门式刚架柱顶、屋脊等转折处应设置刚性系杆。结构纵向于支撑桁架节点处应设置通长的刚性系杆。
    （5）轻型门式刚架结构中的刚性系杆可由相应位置处的檩条兼作，檩条刚度或承载力不足时设置附加系杆。
    （6）

                               
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的支撑斜杆能最有效地传递水平荷载，当柱子较高导致单层支撑构件角度过大时，应考虑设置双层柱间支撑。
    （7）当建筑物宽度大于 60m 时，在内柱列宜适当增加柱间支撑。
    （8）在设有带驾驶室且起重量大于 15t 桥式吊车跨间，宜在屋盖边缘设置纵向支撑桁架。当桥式吊车起重量较大时，尚应采取措施增加吊车梁的侧向刚度。
    除了结构设计中必须正确设置支撑体系，以确保其整体稳定性之外，还必须注意结构安装过程中的整体稳定性。安装时应该首先构建稳定的区格单元，然后逐榀将平面刚架连接于稳定单元上，直至完成全部结构。在稳定的区格单元形成前，必须施加临时支撑固定已安装的刚架部分。