门式刚架轻型钢结构厂房设计简述

2023年4月20日发(作者：生活家居用品批发市场)

门式刚架轻型钢结构厂房设计简述

钢结构房屋以其自重轻、抗震性能好、施工进度快等优点在

轻重工业厂区应用日益广泛，在钢结构房屋中特殊是门式刚架

轻型钢结构厂房在轻重工业厂区应用最为广泛。本文就门式刚

架轻型钢结构厂房设计做简要讲述，推荐其设计过程，总结其

中常见的问题和处理主意。

陪同着我国轻重工业的迅速进展，钢结构房屋特殊是门式刚架

轻型钢结构厂房以其自重轻、抗震性能好、施工进度快在轻重

工业厂区应用最为广泛。

门式刚架轻型钢结构厂房依据《门式刚架轻型房屋钢结构技术

规程》CECS 102:2022(以下简称《门规》)主要是指单跨或多跨，

具有轻质屋盖、轻质外墙或砖砌外墙，无桥式吊车或起分量小

于等于20t的A1~A5工作级别的桥式吊车、不大于3t悬挂式起

重机的单层钢结构厂房。

一、门式刚架轻型钢结构厂房设计过程

依据设计阅历，门式刚架轻型钢结构厂房设计过程如下：

依据工艺等专业提资条件和天车条件决定厂房跨度，跨度尺寸

尽量符合建造模数，有时因为场地等因素的限制，不能根据以

上模数取值，轻钢厂房也是彻低可以做到的；柱距尺寸尽量符

合建造模数，有时因其它因素也可以灵巧布置；按有无天车条

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件及厂房内部净空的要求来决定厂房的檐口高度；根据当地的

降雨状况等因素决定厂房屋面的坡度，一般取值1/8~1/20；还

有按照地域或工艺等专业要求决定屋面、墙面的维护材料。

设计荷载的取值：

（1）屋面荷载依据维护材料、当地的气候条件、屋面的积灰

状况等决定屋面恒活荷载的取值。一般彩钢板维护时取恒荷载

标准值为：0.3kN/m2，活荷载标准值按《门规》可取0.5kN/m2，

当受荷水平投影面积大于60m2时，屋面均布活荷载标准值可

取为0.3 kN/m2；当厂房是多跨或凹凸跨计算雪荷载时，应按

《建造结构荷载规范》6.2章节选取积雪分布系数；当积灰荷

载、屋面活荷载、雪荷载同时存在时应根据《建造结构荷载规

范》4.4.3条和《门规》3.2.5条合理取值；

（2）吊车荷载，对有吊车的轻钢厂房应计算作用在排架牛腿

上的竖向荷载和横向水平荷载，此荷载可根据《建造结构荷载

规范》第5章节计算。

（3）风荷载，主要是风荷载标准值、风荷载体型系数、风压

高度变化系数的取值。此荷载可根据《建造结构荷载规范》和

《门规》相关章节举行取值。

（4）其它荷载，依据笔者的设计阅历主要有屋面梁悬挂吊车

荷载，屋面梁通风天窗荷载、柱侧管道支架荷载等荷载。屋面

梁悬挂吊车荷载可分恒、活荷载加载在悬挂吊车作用屋面梁处；

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屋面梁通风天窗荷载可分恒、活、凤荷载作用于天窗与屋面梁

节点处；柱侧管道支架荷载可分恒、活荷载作用在柱侧支架与

柱节点处。

2、刚架构件的设计：

（1）依据《门规》4.1.4条厂房柱脚可设计为铰接或刚接。柱

脚铰接时柱依据结构的受力状况可设计为变截面柱，变截面柱

使柱外侧平齐，柱的定位轴线可按柱下端（较小端）中心；柱

脚刚接时应将柱做成等截面柱，柱的定位轴线应按照上柱的高

度、吊车边缘到上柱内边缘的距离决定，此时轴线会不在柱截

面中心线处。

（2）构件材料的抉择.，常常抉择的是Q235和Q345.。当稳定

控制时,宜使用Q235；强度起控制作用时,可抉择Q345。依据《钢

结构设计规范》3.3章节，对选用Q235钢，有些部位不能应用

沸腾钢，对于需要验算疲惫的焊接构件应依据当地的气候条件

适当选取B、C、D类钢材。

（3）柱截面按长细比估算. 通常按50＜λ＜150, 一般取值在

80左右。柱与梁设计为刚接，梁的截面可依据受力包罗图分段

设计，当为单跨且中间无柱时，一般依据跨度按0.25~0.50~0.25

来对称划分截面，将两端0.25部分取变截面，中间0.50部分

取等截面，这样设计可以充分发挥梁截面的受力性能，削减钢

材用量，降低工程造价；梁截面高度一般在跨度的1/20~1/50

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之间抉择，翼缘宽度按照梁间侧向支撑的间距按l/b限值决定

时，可避开钢梁的整体稳定的复杂计算，这种设计方法较容易，

决定了截面高度和翼缘宽度后，其板件厚度可按规范中局部稳

定的构造规定估算；梁截面选取时尽量做到“高腹薄壁”；有时

为加快工程进度也可选取成型钢材。

（4）梁柱截面的验算包括强度、稳定性、刚度三方面。对钢

柱一般均为压弯剪构件，钢梁起控制作用的为弯剪力，相关验

算根据《门规》和《钢结构设计规范》等规范相关章节计算。

这里需要留意的是柱的平面外计算长度可依据《钢结构设计规

范》5.3.7条取值，梁的平面外计算长度可依据隅撑的间距取值。

当验算截面不能满意时，加大截面应当分两种状况： (1) 强度

不满意时,通常加大截面的板件厚度,抗弯不满意加大翼缘厚度，

抗剪不满意加大腹板厚度（腹板抗剪，翼缘抗弯）。(2) 变形超

限，通常加大截面的高度，由于截面特性与截面高度是n次方

的关系，加大截面厚度会很不经济。

（5）刚架节点衔接，主要有梁柱节点、梁梁节点、牛腿节点、

柱脚节点设计。梁柱节点、梁梁节点衔接中通常实行摩擦型高

强度螺栓衔接，相关计算参见《门规》和《钢结构设计规范》

等规范相关章节；牛腿节点主要受弯剪力，设计时应利用腹板

抗剪，翼缘抗弯，通常牛腿上下翼缘与柱采用焊透的V形对接

焊缝，也可以采用角焊缝，此时角焊缝的大小应按照牛腿翼缘

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传来的水平力F=M/H计算，腹板采用的角焊缝大小由剪力V

决定；柱脚节点应依据刚接和铰接形式举行设计，相关设计参

见《门规》和《钢结构设计规范》等相关章节，此时因钢结构

自重较轻，依据《钢结构设计规范》8.4.13条，一般状况下均

需设置抗剪键。

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