浅谈门式刚架轻型钢结构的设计浅谈门式刚架轻型钢结构的设计摘要：本文介绍了门式刚架轻型钢结构的特点，并就整个结构体系的布置、单个构件的设计要点、设计中应注意的一些问题做了系统阐述。关键词：门式刚架、轻型钢结构、设计 中图分类号：S611文献标识码：A随着我国经济的飞速发展，钢结构的应用越来越广泛。门式刚架是典型的轻型钢结构，因其用钢省、造价低、制作安装简便、工期短、适用范围广泛、外形美观、可以拆迁等一系列优点深受用户的欢迎市场需求不断扩大，目前我国国内每年有上千万平方米的轻钢建筑工程，主要用于轻型的厂房、仓库、体育馆、展览厅及活动房屋、加层建筑等。1、适用范围及经济比较 门式刚架轻型钢结构房屋(以下简称为“门式刚架”)通常由基础、刚架、支撑系统、屋面及墙面檩条和拉条以及压型钢板屋面板组成，根据《门规》CECS102―2002规定门式刚架可用于单跨或多跨承重，具有轻型屋盖和轻型或砌体外墙、无桥式吊车或有起重量不大于20t的A1～A5级工作制桥式、梁式吊车或3t悬挂起重机的单层房屋。结合《钢结构设计手册》(以下简称《手册》)及《轻型钢结构设计手册》(以下简称《轻钢手册》)以及门式刚架标准图集，门式刚架通常用于跨度9～36m，柱距6～9m，设有吊车起重量较小的单层工业房屋或公共建筑，特别是在超市、娱乐体育设施、车站候车室等大跨度公共建筑中尤为适用。与其他结构形式比较，门式刚架在经济上具有如下特点： (1)与排架比较同等跨度及荷载情况下，虽然前者的用钢量大于后者，但相对排架来说刚架的檐口高度可以更低，也就是说浪费的空间较小。因为实腹刚架没有下弦杆和下弦支撑或系杆，所以人在室内不会产生压抑感，且排架体系支撑系统较复杂，制作和安装均浪费时间及人工。但如果建筑房屋檐口较高(大于12m)，则应该通过计算比较排架与门式刚架的工程造价，以确定结构方案。 (2)与网架比较虽然小跨度网架能大量减小檩条的用钢量(因为通常情况下小跨度网架的上弦节点间距会小于门式刚架的柱距)，但网架自身的造价和支撑网架的钢柱造价又通常会高于门式刚架，所以在门式刚架适用跨度范围内门式刚架在工程造价方面会优于网架。 (3)与框架结构体系比较，门式刚架则更为经济。 2、材料选择 （1）钢材选用一般认为，当计算所需梁柱截面由强度控制时，可优先选用较高强度等级的钢材。但当结构由变形或稳定控制时，则应优先选用较低强度等级的钢材。《规程》规定，门式刚架、吊车梁和焊接的檩条、墙粱等构件宜采用Q235B或Q345A及以上等级的钢。实际上，当Q235附加冷弯试验合格的保证及核算碳含量满足要求后，可以用于不承受低温环境和动荷载较大的结构。 （2）焊接材料选用设计者一般只需根据母材的种类选择与其匹配的相同等级焊条或焊丝、焊剂即可，无需给出具体的牌号。但直接承受动力荷载的焊接连接或重要的厚板焊接宜选用低氢型焊条，如E4315、E4316、E5015、E5016等。 （3）螺栓选用对于钢结构主材的连接，一般采用高强度螺栓(8．8级或10．9级)。应该注意，设计中仅指定螺栓的性能等级和连接材料的摩擦系数即可。承压型或摩擦型只是抗剪连接的两种形式，大六角头或扭剪型高强度螺栓都可以用于这两种连接，不能混淆两个概念。 3、确定结构形式，选择经济的设计方案 CECS102-2002中规定门式刚架轻型钢结构房屋的纵向温度区段不大于300m，横向温度区段不大于150m，当超过此规定时，应设置伸缩缝。当遇到超长、超宽的轻钢结构时，不仅应设置伸缩缝和相应的支撑加强房屋的整体刚度，还应注意考虑屋面排水要求(屋面坡度不应小于5％)，防止屋面板长度过长引起的渗漏问题以及房屋通风采光问题。 通常的经济用钢跨度和刚架间距，是仅从总用钢量最少的角度来讨论的。无桥式吊车和悬挂吊车时，刚架的经济跨度约为21m～24m，大于36m就不经济了；当有桥式吊车时，其经济跨度大概在30m～34m之间。有桥式吊车时的经济跨度反而大于无桥式吊车时的经济跨度，主要是因为吊车梁的用钢量在主结构(刚架与吊车梁)中所占比重随刚架跨度增加而减少。门式刚架的间距通常采用6m，7．5m，9m，12m等，大...