门式刚架钢结构设计分析

　摘要：设计方案优选：门式钢架结构设计主要从结构形式，柱距与跨度，钢材选用，焊
接材料选用，螺栓选用梁柱节点，抗风柱，防腐蚀和防火设计优选方面，防火设计各方面
来考虑。

 

　　

 

　　关键字：轻钢结构

; 计算长度; 抗剪键；结构形式等 

　　中图分类号：

TU391 文献标识码： A 

　　

 

　　前言：随着我国经济的迅速蓬勃发展，作为钢产量大国和世界上需用钢量最大的国家
之一

21 世纪将是我国钢结构快速发展时期，门式刚架轻型房屋钢结构由于其自身的又是，

在我国应用已经比较广泛，技术日趋成熟，但同时暴漏出来的问题比较多，有很多的问题
亟待解决，只有充分理解该类结构的设计概念，才能使结构设计既经济合理又安全可靠，
才能在我国的建筑工程中取得更好的经济效益和社会效益。

 

　　

 

　　门式刚架轻型钢结构具有比其他的传统结构有更多的优点，具有自重轻、耗材少、基础
造价低，施工速度快、环境污染少等优点，在实际的工程中正在逐步的被人们所认可，结合
门式刚架轻型钢结构体系以及作者在工程设计中经常遇到的一些常见问题，本文对门式刚
架轻型钢结构设计进行简单的总结和探讨。

 

　　一、门式刚架的设计

 

　　门式刚架设计可用弹性设计法和塑性设计法。

 

　　在我国塑性设计法的竞争力尚未得到开发

,原因为,大学很少开设塑性设计课程,出现塑

性铰后柱子的稳定性计算

,规范中虽有公式,但与弹性设计时的公式相同,需要介绍一些背景

材料

;塑性设计时钢材的强度设计值减少 10%,抵销了一部分塑性设计带来的好处;塑性设计

时板件宽厚比限制较严

,限制了板件展开可能带来的好处。下面只讲弹性设计法。 

　　弹性设计法首先根据荷载分析内力

,然后验算柱子的强度,平面内外的稳定性,验算斜梁

的强度和平面外稳定。在强度和平面外的稳定计算公式上看

,我国与欧美国家相差不大。在强

度计算上

,我们利用弹性设计或允许开展部分塑性,而西方发达国家根据板件宽厚比对截面分

类

,分别采用完全弹性或完全塑性设计法,这可造成 5%左右的应力差距。平面外稳定的计算公

式与外国公式及试验资料进行过比较而确定

,因而无太大的差别。 

　　对门架的平面内有侧移失稳

,我们根据横梁展开的线刚度与柱的线刚度比值,查表或用近

似公式确定柱子计算长度

,对柱脚铰接的情况,计算长度系数在 2 一 4 之间,大部分在 2.5 一

3.5 之间,致使一根 5m 长的门架柱要按 12 一 15m 长确定压杆稳定系数。 
　　对平面内稳定

,英国的做法是:在各檐口节点施加大小为立柱轴力设计值 l%的水平力,对

门架进行线弹性分析

,求得各门架柱的倾角小，由此确定系数。国外对门架的设计具有我们

无法比拟的优势

,主要原因是,他们的设计方法是基于框架足尺或半足尺试验,这些试验多有

金属房屋公司委托大学或自己进行

,无从了解试验细节。门架设计方法属于金属房屋供应商

的技术财产

,公开发表的文献很难查到。虽然从平面外稳定计算公式上看不出差别,但墙梁连

于门架柱受拉翼缘一侧

,我们是忽略墙梁的支撑作用,因此需设置较强的侧向支撑,国外通过

试验确认了墙梁的一部分支撑作用

,从而仅需设置很弱的侧向支撑,因此差别仍然存在。对这

种偏心支撑的偏压杆，有时还变截面

,理论分析难度大,试验研究是必要的。 

　　随着屋面坡度的降低

,门架结构出现了通常薄壳结构才会遇到的新的一类失稳形式一一

跳跃失稳

,国内对门架的这类失稳现象尚未研究过,英国钢结构新规范已有这方面的设计公式。