门式刚架轻钢结构厂房设计简介。

钢结构住宅因其重量轻、抗震性能好、施工进度快等优点，在轻重工业厂房中得到了广泛的应用，尤其是钢结构住宅，尤其是门式刚架轻型钢结构。简述门式刚架轻钢结构厂房的设计，介绍其设计过程，总结常见问题及处理方法。随着我国轻重工业的快速发展，钢结构住宅，尤其是门式刚架轻钢结构厂房，因其自重轻、抗震性能好、施工进度快，在轻重工业厂房中得到广泛应用。根据《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》(CECS 102:2002)，门式刚架轻型钢结构厂房主要是指单跨或多跨，有轻型屋面、轻型外墙或砖外墙，无吊车或吊重小于等于20t的A1~A5的吊车，吊重不大于3t的单层钢结构厂房。1.门式刚架轻钢结构厂房的设计过程是根据设计经验进行的。门式刚架轻钢结构厂房的设计过程如下:根据工艺及其他专业的资金筹措情况和天车条件确定厂房跨度，跨度大小应尽可能符合建筑模数。有时由于场地等因素的限制，无法选择上述模数，轻钢厂房完全可以；柱距尺寸尽量符合建筑模数，有时因其他因素可灵活安排；根据交通条件和厂房内部净空的要求，确定厂房的檐口高度；根据当地降雨量等因素确定厂房屋顶的坡度，一般取值为1/8 ~ 1/20；也有根据地域或技术等专业要求确定的屋面和墙面的维护材料。设计荷载值:(1)屋面活荷载值根据维修材料、当地气候条件和屋面积尘量确定。一般情况下，彩钢板维修时恒载标准值为0.3kN/m2，活载标准值根据门规为0.5kN/m2。当荷载作用下的水平投影面积大于60m2时，屋面均布活荷载标准值为0.3 kn/m2。当厂房为多跨或高低跨时，应按《建筑结构荷载规范》第6.2章选取积雪分布系数。当灰尘荷载、屋面活荷载和雪荷载同时存在时，应按《建筑结构荷载规范》第4.4.3条和门规第3.2.5条取合理值。(2)吊车荷载:对于有吊车的轻钢厂房，应计算作用在排架上的竖向荷载和水平荷载，可按《建筑结构荷载规范》第5章计算。(3)风荷载主要指风荷载标准值、风荷载体型系数和风压高度变异系数。该荷载值可根据建筑结构荷载规范和门规则的相关章节确定。(4)其他荷载，根据作者的设计经验，主要包括顶梁上的吊机荷载、顶梁上的通风天窗荷载、柱侧的管道支架荷载。吊机作用在屋面梁上的荷载可分为吊机作用在屋面梁上的恒载和活载；屋面梁通风天窗的荷载可分为恒载、活载和凤载，作用在天窗与屋面梁的连接处。管支架在柱侧的荷载可分为恒载和活载，作用在柱侧支架和柱节点上。2.刚架构件设计:(1)根据门规第4.1.4条，厂房柱脚可设计为铰接或刚接。当柱脚铰接时，可根据结构受力情况将柱设计成变截面柱。变截面柱使柱的外侧齐平，柱的定位轴可以在柱的下端(较小端)居中。当柱脚刚连接时，柱应做成等截面柱。立柱的定位轴线应根据上立柱的高度和起重机边缘到上立柱内边缘的距离来确定。此时，轴线不会在柱截面的中心线上。(2)部件材料的选择。经常选用Q235和Q345。Q235应该用于稳定控制；当强度起控制作用时，可选用Q345。根据《钢结构设计规范》第3.3章，应选用Q235钢，但某些部位不应使用沸腾钢。对于需要进行疲劳校核的焊接构件，应根据当地气候条件适当选择B、C、D钢。(3)柱截面按长细比估算，通常为50 < λ < 150，数值一般在80左右。柱和梁设计为刚性连接，梁的截面可以根据应力包含图分段设计。当是单跨，中间没有柱时，一般按0.25~0.50~0.25的跨度对称划分截面，两端的0.25部分作为变截面，中间的0.50部分作为等截面。这种设计可以充分发挥梁截面的受力性能，减少用钢量，降低工程造价。通常，梁的截面高度在跨度的1/20和1/50之间选择。当翼缘宽度按梁间横向支撑间距的l/b限值确定时，可避免钢梁整体稳定性的复杂计算。这种设计方法很简单。截面高度和翼缘宽度确定后，可根据规范中局部稳定的构造规定估算板的厚度。在选择梁截面时，尽量做到“高腹薄壁”；有时为了加快工程进度，也可以选用型钢。(4)梁柱截面的验算包括强度、稳定性和刚度。钢柱一般为压弯剪构件，钢梁受弯曲剪力控制。相关验算根据《钢结构设计规范》相关章节及门规进行计算。需要注意的是，柱的计算平面外长度可根据《钢结构设计规范》第5.3.7条确定，梁的计算平面外长度可根据角撑的间距确定。当截面无法验算时，增大截面有两种方法:(1)在强度不满足时，通常增大截面的板厚，翼缘厚度不满足弯曲，腹板厚度不满足剪切(腹板剪切，翼缘弯曲)。(2)当变形超过极限时，通常增加截面高度，因为截面特性与截面高度的关系是n次方，增加截面厚度会不经济。(5)刚架节点的连接主要包括梁柱节点、梁柱节点、牛腿节点、柱脚节点的设计。摩擦型高强螺栓通常用于梁柱节点和梁柱节点的连接。相关计算请参考《门规》、《钢结构设计规范》等规范的相关章节。牛腿节点主要承受弯曲剪力，腹板抗剪，翼缘抗弯。通常支架与立柱的上下翼缘采用V型对接焊缝焊接，也可采用角焊缝。此时角焊缝的尺寸应根据来自支架翼缘的水平力F=M/H计算，腹板所用角焊缝的尺寸由剪力V决定；柱脚节点应按刚性连接和铰接连接设计。相关设计请参考《门规》、《钢结构设计规范》等相关章节。此时，由于钢结构重量较轻，根据《钢结构设计规范》第8.4.13条，一般需要剪力键。

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